CN86100929A - 容积式液压驱动往复压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液压容积式往复压缩机，提出了简化其结构，并使之变得更有效的措施。采用四个同轴隔板(1、2、3、4)，三个被隔板分别隔开的气缸筒(5、6、7)和三个活塞(8、9、10)，三个活塞装在同一连杆(11)上并在其相应的气缸筒内往复滑动；中心活塞(9)和气缸筒(6)比其余活塞和气缸筒有较大或较小的直径。来自动力容器以驱动压缩机的液压油交替流入空腔(14、15)，连杆(11)处于空腔中，该空腔以较小或较大直径活塞(8、10)的端面为界。

Description

本发明是关于一种容积式往复型压缩机，这种型号的压缩机至少有串联排列的两级压缩。
一个时期以来，现有技术已经采用了液压驱动的容积式往复压缩机，这种压缩机通常包括三个同轴隔板，在它们之间安装有两个同轴气缸筒。每个气缸筒内相应地装有一往复运动的活塞，它们通过一个连杆相互联接，并具有流体不渗透特性;活塞、气缸筒和中心隔板封闭形成两个空腔，液压油压入其中，成为双作用的流体动力缸体。活塞、气缸筒和外侧隔板或端部盖板在两端形成的另外两个密封室作为压缩腔。
这种压缩机是用来把气体的压力从所给的初始压力（可以是大气压），提高到超高压。
气体是可以压缩的。因此可以得出，压力的增加意味着体积的减小，其减小程度取决于所必须达到的最终压力。这个最终压力是逐步达到的，主要是由于气缸容量上的缘故，必须采用多级压缩机或一系列单级压缩机。
现有技术的压缩机所遇到的问题主要在于低压区。特别是在第一级，为了产生作为运转速度结果的强大抽吸作用，需要很大口径的气缸筒，这是由于，其运转速度较低，特别是当与机械驱动的压缩机相比时，更其如此。
相反，压缩气体所需的力是非常小的。随着液压油以相同的高压不断地流入，便出现了应大大减少液压油所接触的活塞表面积的需要。这一点通常是用加大活塞连杆的直径来达到的。然而，这意味着运动部件的质量有较大的增加。
运动部件质量上的增加不仅导致压缩机单机质量上的增加，而且限制了往复运动部件的最大速度，结果限制了其性能。
现有技术中的压缩机所遇到的另一个问题是，根据上述情况，有必要采用一台相当大尺寸的压缩机作为初始级，并且至少还要采用另一台尺寸较为紧凑的压缩机作为次级。
本发明的目的是为了消除上述缺点。
如下文描述和所要求的，本发明将解决目前容积式液压驱动往复压缩机中所存在的问题。
本发明所具有的优点基本上包含在下述事实中：有可能使用较少的部件而且把多级压缩集成在单一压缩机内;同时，可以采用适度尺寸的活塞连杆，以限制运动部件的质量，增加往复运动部件的速度。
本发明进一步的优点还在于，无论在那种三活塞压缩机中，都有可能使用活塞与连杆之间的浮动连接，其作用在于在每一冲程的末端产生一个缓冲作用，并且在下一步的返回时具有较灵活的启动。更精确地说，即使这里所述的整个活塞和连杆部件和现有技术的压缩机相比，质量有所减轻，在冲程的起始处，液压油也不需要推动整个部件进入运动，而只需要推动液压油所接触的小活塞的质量。
只有当存在于活塞和连杆之间自由运动所允许的轴向移动完成时（活塞已处于运动状态），液压油才使小直径连杆和中心活塞开始运动。
本发明的另一优点在于，采用前述结构上的特点，有可能设计出具有重量相当轻之特点的多级压缩机，其中，活塞和连杆的往复运动质量是格外关注的。
根据本发明的一个气体压缩机实施例还有另一个优点，即，当利用相同的液压油压力控制特性时，可在第一级选择一个显著高的压力。
下面通过举例並借助于附图，详细叙述本发明。其中：
图1表示一台两级压缩机实施例的轴向剖面。
图2表示与图1结构相同的三级压缩机实施例的轴向剖面局部。
图3表示图1中两级压缩机的另一实施例剖面简图。
首先，参看图1。根据本发明的两级容积式往复压缩机实施例包括四个同轴排列的隔板，从左到右，以符号1、2、3、4为标志，三个同轴气缸筒，从左到右，以符号5、6、7为标志，这些气缸筒位于相同数字顺序的隔板之间。两端的气缸筒5和7的内径均小于中心气缸筒6的内径，端部隔板1和4的直径均小于中心隔板2和3的直径，减小的数量取决于所需的压缩比。四块隔板1、2、3、4被三个气缸筒5、6、7的端部用传统的方法夹紧，例如用拉杆23和防松螺母24。8、9、10表示相应的活塞，活塞在三个相应的气缸筒内来回滑动，具有流体不渗透性。三个活塞用传统方法固定在共同的连杆11上，连杆11前后滑动，安装在中心隔板2和3的同轴孔中，同样具有流体不渗透性。中心活塞9固定地与连杆11相连，而两个端部活塞8和10却以浮动连接方式安装在连杆上，比如说，可以这样来安装，在连杆11上作成端部挡块28，挡块装在端部活塞8和10的相应支座29中，挡块本身由无心园盘30封闭住。连杆11的长度是这样设计的，当端部活塞8或10和相应的隔板1或4基本上相接触时，中心活塞9将和相应的中心隔板2或3在边缘上保持一定的距离。
活塞8和气缸筒5在一端形成两个空腔，即高压气体空腔22和动力空腔14，活塞连杆11在动力空腔内。与此相似，活塞10与气缸筒7在相反的一端形成两个空腔，即同样的高压空腔22和内有连杆的动力空腔15。中心活塞9和气缸筒6形成两个低压气体空腔21，两个空腔内都有活塞连杆11。动力空腔14和15与相应的通道12和13相连，通道依次最终与液压动力容器（图中未显示）相连，受压油由该容器交替泵入空腔14和15。这些通道最好位于邻近的隔板2和3上。
低压空腔21（根据本发明的压缩机的第一级压缩）通过相应的位于中心隔板2和3上的进气阀16与外部气体源相连;通过同样位于中心隔板2和3上的相应的排气阀18，与用于冷却压缩气体的装置20相连。高压空腔22（根据本发明的压缩机的第二级压缩）通过位于端部隔板1和4上的进气阀17和冷却装置20相连;通过同样位于端部隔板1和4上的排气阀19与供应压缩气体的设备（图中未显示）相连，在本例中，通过另一冷却装置20a与供应压缩气体的设备相连。
三个气缸筒5、6、7均由传统方法冷却。在图中，中心气缸筒上装有套筒25，通过相应的出入口26、27和一内装冷却剂的循环回路相连（图中未显示），而两个端部气缸筒5和7通常用循环流过各自的动力空腔14和15的液压油来冷却。
受压油流入左边的动力空腔14，使得整个活塞-连杆部件8、9、10和11按f2的箭头所示方向移动，在左边的高压和低压空腔22和21中产生压缩，并在右边的高压和低压空腔22和21中引起一个吸气冲程;与此相类似，液压油流入右边的动力空腔15，使得整个活塞和连杆部件8、9、10和11按箭头f1所示方向移动，在高压空腔22和低压空腔21产生一个反向的压缩和吸气冲程。
在每一压缩冲程开始时，端部活塞8将位于靠近中心隔板2的位置，并紧靠着连杆11的端部，进入空腔14的油能立即找到端部挡块28和活塞支座29之间的通路，结果，使得活塞8单独按照箭头f2所示方向向端部隔板1移动，而与此同时，连杆11和中心活塞9实际上保持不动，一旦园盘30与挡块28相接触，活塞8开始拉动连杆11和中心活塞9，同时，由于进入右边高压空腔22的气体通过与活塞8相反一端的活塞10传递推力，帮助活塞9和连杆11向左移动。
随着左边活塞8到达端部隔板1，动力空腔14内的油压急剧上升;压力的上升起到向逆向装置传达一个信号来控制冲程反向的作用，使液压油相应地转变方向，流入右边的动力空腔15。在反向期间，连杆11和中心活塞9将继续移动直至活塞9由于左边低压空腔21中气体的阻力而速度逐渐变慢时为止;因此，气体起到了使活塞碰撞减轻的缓冲作用。
如同对活塞8所解释的一样，这一程序接着以同一方式在右边重复，进一步的说明是多余的。
为了把连杆11的端部挡块28和端部活塞8、10的支座29之间的相对运动产生的缓冲作用调整到一定程度，可以利用在活塞8和10或连杆11上作出恰当校准的油门的方法。
按照本发明的压缩机也可以做成三级（如图2所示），采用二个端部气缸筒5、105和相应的隔板1、101，活塞8、108，加在中心气缸筒6的两边，而不是仅仅一个。在这一实施例中，活塞可以始终被固定连接在连杆11上（如图2所示）或以其它方式连到连杆上;很明显，一根连杆可以同时在三级中起作用。在这样一个实施例中，将有四个动力空腔，而不是两个，它们被标志为14、15    114和115（115在图中没有显示，与114相同）;不同空腔之间的联系仍然完全与已经叙述过的相同，仅有的区别在于第二级中排出的气体被引进第三级压缩空腔122，而不是直接进入设备（或进入另一压缩机）。
最后，图3表示一个二级压缩机实施例。在这个实施例中，压缩级与图1的实施例中的关系相反，也就是说，低压空腔21位于高压空腔22的外侧;动力空腔14和15仍然与图1一样排列。在气体初始输入压力（流入空腔21）稍微偏高的场合通常采用这样的实施例，这自然就需要较大的活塞面积，空腔14、15中的油压被认为是与前述相同的。
这样，我们就可以用所公开的压缩机，覆盖一个宽广的输入压力范围（对于图1所示的实施例，输入压力在3至4巴之间，对于图3所示的实施例，输入压力在15至20巴之间），并产生高输出压力（例如，利用图2所示的三级压缩实施例）。

Claims (6)

1、一种容积式液压驱动往复压缩机，其特征在于，它包括：
至少四个同轴排列的隔板(1、2、3、4)和至少三个位于上述四个隔板间的同轴气缸筒(5、6、7)；
至少三个活塞(8、9、10)，分别以不渗透流体的方式在气缸筒(5、6、7)中往复滑动，其中，中心活塞(9)和相应的气缸筒(6)比其余的活塞和气缸筒具有较大的直径，中心活塞(9)、气缸筒(6)和两个有关的隔板(2、3)一起，形成两个低压空腔(21)；
一个连杆(11)，将三个活塞(8、9、10)相互连接在一起，该连杆可以来回滑动，并且以不渗透流体的方式安装在中心隔板(2、3)的孔中；
流动通道(12、13)，与动力空腔(14、15)相连，并和驱动活塞-连杆部件(8、9、10、11)的液压动力容器相连，其中，内有活塞连杆的动力空腔，一端以直径较小的活塞(8、10)为界，另一端以相对应的中心隔板(2、3)为界；
进气阀(16、17)，将低压空腔(21)连到气体源以及至少一对高压空腔(22)；排气阀(18、19)将一对高压空腔连到至少另一对压缩空腔，或者连接到供应压缩气体的设施。
2、一种容积式液压驱动往复压缩机，其特征在于，它包括：
至少四个同轴排列的隔板（1、2、3、4）和至少三个位于上述四个隔板间的同轴气缸筒（5、6、7）;
至少三个活塞（8、9、10），分别在相应的气缸筒（5、6、7）中以不渗透流体的方式作往复滑动，其中，中心活塞（9）和相应的气缸筒（6）比其余活塞和气缸筒具有较小的直径;其中较大直径的活塞（8、10）和有关的隔板（1、4）一起形成两个低压空腔（21）;
一个连杆（11），将三个活塞（8、9、10）相互连接在一起，该连杆可以来回滑动，并且以不渗透流体的方式安装在中心隔板（2、3）的孔中;
流动通道（12、13），与动力空腔（14、15）相连，并和驱动活塞-连杆部件（8、9、10、11）的液压动力容器相连，其中，内有活塞连杆的动力空腔，一端以直径较大的活塞（8、10）为界，另一端以相对应的中心隔板（2、3）为界;
进气阀（16、17），将低压空腔（21）连到气体源以及至少一对高压空腔（22）;排气阀（18、19），将一对高压空腔（22）连到至少另一对压缩空腔，或者连接到供应压缩气体的设施。
3、根据权利要求1或2的压缩机，其特征在于，两个具有较大或较小直径的活塞（8、10）以浮动连接方式安装在连杆（11）上。
4、根据权利要求3的压缩机，其特征在于，连杆（11）和活塞（8、10）之间的浮动安装具体体现为一些油门的利用，这些油门设计成可允许形成进入动力腔（14、15）的液压油的一条计量通道。
5、根据权利要求1或2的两种变型两级压缩机，其特征在于，它们实际上都是关于中心活塞（9）对称的。
6、根据权利要求1或2的压缩机，其特征在于，流体通道（12、13）形成在中心隔板（2、3）中。
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