一种径向转动气缸液体活塞式往复压缩机及其工作方法技术

一种径向转动气缸液体活塞式往复压缩机及其工作方法，涉及压缩机的设计制造领域，包括压缩机壳体、压缩总成、控制总成、流量调节装置、冷却循环系统、气液处理装置、吹扫装置和安全保护装置；压缩总成包括传动轴、气缸体、液体活塞、阻流塞、轴承、保持器和调节缸；气缸体偏心设置在调节缸内，气缸体的中心孔内固定有传动轴，沿气缸体的外缘面径向且呈辐射状均匀分布有多个安装孔，安装孔中由内至外依次为气缸室、压缩液体、阻流塞和轴承，阻流塞通过轴承与调节缸及其内壁上的保持器相连接，在气缸室内沿气缸体轴向方向上均开设有导通孔，导通孔与控制总成连通；本发明专利技术结构紧凑，动力均衡，控制灵活，运行更为稳定。运行更为稳定。运行更为稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种径向转动气缸液体活塞式往复压缩机及其工作方法


[0001]本申请涉及压缩机的设计制造领域，尤其是涉及一种径向转动气缸液体活塞式往复压缩机及其工作方法。

技术介绍

[0002]公知的，压缩机按工作原理分为容积型和速度型两大类。其中容积型压缩机靠运转在气缸内作往复运动（往复式）或回转运动（回转式）的活塞或转子，使工作容积缩小而提高气体压力，称为往复式压缩机或回转式压缩机。同时往复式压缩机又分为往复活塞式压缩机和往复膜片式压缩机两类。往复活塞式压缩机主要优点是应用压力范围广，效率高，适应性强。但是存在以下缺陷：一、外形尺寸及重量较大；二、气阀、支撑环、活塞环和填料等易损零部件较多；三、为延长运行周期压缩机气缸室需要有油润滑，不可避免地存在润滑油或磨屑颗粒物对被压缩气体的污染；四、高压或易泄漏气体应用场合填料密封成本高可靠性低；五、压缩高压气体、易泄漏气体、高纯净度气体或稀有贵重气体适用性差。往复膜片式压缩机虽能避免此类问题，但其存在排气流量偏小、关键零部件（膜片）寿命短等不足，制约了其应用发展。
[0003]随着一种离子液体（一种有机阳离子和无机或有机阴离子构成的盐）新材料的出现，传统往复活塞式压缩机的发展迎来新的转变。离子液具有低蒸气压力、低溶解度、高分解温度、高热稳定性、高粘度指数和低可压缩性等优势，这些为往复活塞式压缩机的创新提供了条件。离子液体压缩机由德国林德公司（Linde Kryotechnik AG）首先提出，其产品特点：静止的压缩机气缸呈竖向布置；动力采用液压系统，由液压驱动的活塞推动离子液体在气缸内上下往复运动，通过气缸顶部进气口和排气口单向阀的作用，完成压缩机的吸气和排气压缩过程。林德公司为氢气加注站制造的离子液体压缩机，比标准的往复式压缩机紧凑许多。但此类压缩机工作频次上限较低，限制了其在更多领域的推广应用。
[0004]专利公开号为CN111365210A、申请公布日为2020.07.03，专利名称为：活塞行程精准可调的高效增压零余隙式离子液体压缩机；专利公开号为CN111365211A、申请公布日为2020.07.03的一种摆动换向两级增压零余隙式离子液体压缩机；专利公开号为CN111365212A、申请公布日为2020.07.03，专利名称为：相位差实时可调型三级增压零余隙式离子液体压缩机，均采用了：静止的压缩机气缸呈竖向布置；采用液压油站作为动力源，利用换向组件切换完成液压驱动油路的转换，由液压驱动的固体活塞推动离子液体在气缸内上下往复运动，通过气缸顶部进气口和排气口单向阀的作用，完成压缩机的吸气和排气压缩过程的方案。以上专利面临与林德公司专利相同的难题，同时由于其液压系统采用阀控方式，系统功率损耗偏大、能耗偏高。
[0005]专利公开号为CN101243258A、申请日为2006.07.25、公开（公告）日为2008.08.13，专利名称为无活塞的压缩机，提出了一种沿倾斜盘面轴向布置的柱塞沿倾斜盘回转中心轴转动，柱塞产生沿回转中心轴向的往复运动，并驱动离子液体完成缸内气体压缩，由配流板进行气路的导通与关断的无活塞压缩机。为完成吸气过程，该压缩机需在入口管路上配置
一台预增压用螺杆式压缩机，该专利采用离子液体活塞独立完成气体压缩过程，在运行方式上用泵控替代阀控，整体结构更紧凑，理念上具有积极意义；但由于受结构设计的限制，该无活塞的压缩机难以满足大排量的应用需求。

技术实现思路

[0006]为了克服
技术介绍
中的不足，本申请公开了一种结构紧凑，刚性优异，动力均衡，控制灵活的径向转动气缸液体活塞式往复压缩机及其工作方法。
[0007]为了实现所述申请目的，本申请采用如下技术方案：一种径向转动气缸液体活塞式往复压缩机，包括压缩机壳体、压缩总成、控制总成、流量调节装置、冷却循环系统、气液处理装置、吹扫装置和安全保护装置；所述压缩总成、控制总成位于压缩机壳体内，流量调节装置、冷却循环系统、气液处理装置、吹扫装置和安全保护装置位于压缩机壳体外；压缩总成包括传动轴、气缸体、液体活塞、阻流塞、轴承、保持器和调节缸；气缸体偏心设置在调节缸内，气缸体的中心孔内固定有传动轴，调节缸呈圆环状，在装配时气缸体中心与调节缸几何中心之间设置偏心量；沿气缸体的外缘面径向且呈辐射状均匀分布有多个安装孔，在安装孔中由内至外依次为气缸室、压缩液体、阻流塞和轴承，至此形成若干数量的气缸室沿传动轴径向分布于气缸体外缘，阻流塞通过轴承与调节缸及其内壁上的保持器相连接，在每个安装孔中气缸室内沿气缸体轴向方向上均开设有导通孔，导通孔与控制总成连通；进一步的，传动轴为单件整体锻造结构，且与气缸体的中心孔通过键刚性直联。
[0008]进一步的，气缸体安装孔内的气缸室中心线呈辐射状分布，且分布于气缸体径向的同一平面或不同平面内。
[0009]进一步的，阻流塞横截面积与液体活塞横截面积采用等同或不等同设计，同时由于液体的流动性，液体活塞流经的气缸室和导通孔流道为流线形态。
[0010]进一步的，外来动力通过传动轴传递给气缸体，气缸体随传动轴做同步回转运动，由于气缸体中心与调节缸几何中心间的偏心量，气缸体的转动转化为安装孔内压缩液体、阻流塞和轴承的径向往复运动；气缸体做回转运动时，气缸室内的压缩液体受到离心力作用，离心力限制了压缩液体的流动，并在气缸室内和阻流塞表面形成所述的液体活塞。
[0011]进一步的，压缩总成的液体活塞、阻流塞、轴承在气体压缩过程中高速旋转并参与径向往复运动，轴承为滑动轴承或滚柱轴承，轴承为滑动轴承时，其连接端选用球头带颈结构，阻流塞的连接端设置U形槽，在U形槽的槽底设有球槽，球槽与球头带颈结构的滑动轴承相连接，滑动轴承的滑动端与调节缸内壁形成弧形滑动配合面，保持器设置在调节缸内壁与滑动轴承形成环形接触带边沿，在滑动轴承的滑动端配合面上设凹槽，阻流塞的轴向通孔、滑动轴承芯部的轴向通孔均与滑动配合面开设的凹槽连通；轴承为滚柱轴承时，阻流塞的端部设柱状匣槽包覆于柱状构造的滚柱轴承表面，阻流塞芯部的轴向通孔通向滚柱轴承的柱状工作面。
[0012]所述的控制总成包括设置在压缩机壳体内的分流盘及压缩机壳体上的进液通道、进气通道和排气通道，分流盘设置在气缸体与压缩机壳体之间，且分流盘安装在压缩机壳体的内壁上，分流盘与气缸体的接触面紧密贴合，在分流盘上沿圆周方向设有三个圆弧凹
槽，圆弧凹槽设置在与导通孔对应的分流盘的圆环面上，在三个圆弧凹槽内分别设有进气通道A、排气通道B、进液通道C，压缩机壳体上进液通道的外端与冷却循环系统的供液管路相连，内端与分流盘上的进液通道C连通，压缩机壳体上进气通道的外端通过压缩机入口管道与气液混合器相连，内端与分流盘上的进气通道A连通，压缩机壳体上排气通道的外端通过压缩机出口管道与气液分离器相连，内端与分流盘上的排气通道B连通；进一步的，当气缸体转动时，气缸室通过导通孔、三个圆弧凹槽依次与进液通道C、进气通道A 和排气通道B循环连通，且分流盘与气缸体之间形成动静密封面，从而阻止了气体或液体的泄漏。
[0013]所述的流量调节装置包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种径向转动气缸液体活塞式往复压缩机，包括压缩机壳体、压缩总成、控制总成、流量调节装置、冷却循环系统、气液处理装置、吹扫装置和安全保护装置，其特征是：所述压缩总成、控制总成位于压缩机壳体内，流量调节装置、冷却循环系统、气液处理装置、吹扫装置和安全保护装置位于压缩机壳体外；压缩总成包括传动轴、气缸体、液体活塞、阻流塞、轴承、保持器和调节缸；气缸体偏心设置在调节缸内，气缸体的中心孔内固定有传动轴，调节缸呈圆环状，在装配时气缸体中心与调节缸几何中心之间设置偏心量；沿气缸体的外缘面径向呈辐射状均匀分布有多个安装孔，且分布于气缸体径向的同一平面或不同平面内，在安装孔中由内至外依次为气缸室、压缩液体、阻流塞和轴承，至此形成若干数量的气缸室沿传动轴径向分布于气缸体外缘，阻流塞通过轴承与调节缸及其内壁上的保持器相连接，在每个安装孔中气缸室内沿气缸体轴向方向上均开设有导通孔，导通孔与控制总成连通；气缸体做回转运动时，气缸室内的压缩液体受到离心力作用，离心力限制了压缩液体的流动，并在气缸室内和阻流塞表面形成所述的液体活塞，液体活塞采用离子液体，液体活塞能阻断被压缩气体的泄漏，由于气缸体中心与调节缸几何中心存在偏心量，气缸体的转动转化为液体活塞、阻流塞和轴承的径向往复运动；控制总成包括设置在压缩机壳体内的分流盘及压缩机壳体上的进液通道、进气通道和排气通道，分流盘设置在气缸体与压缩机壳体之间，且分流盘安装在压缩机壳体的内壁上，分流盘与气缸体的接触面紧密贴合，在分流盘上沿圆周方向设有三个圆弧凹槽，三个圆弧凹槽分布在分流盘上与导通孔对应的圆环面上，在三个圆弧凹槽内分别设有进气通道A、排气通道B、进液通道C，压缩机壳体上进液通道的外端与冷却循环系统的供液管路相连，内端与分流盘上的进液通道C连通，压缩机壳体上进气通道的外端通过压缩机入口管道与气液混合器相连，内端与分流盘上的进气通道A连通，压缩机壳体上排气通道的外端通过压缩机出口管道与气液分离器相连，内端与分流盘上的排气通道B连通；当气缸体转动时，气缸室通过导通孔、三个圆弧凹槽依次与进液通道 C、进气通道A 和排气通道B循环连通，且分流盘与气缸体之间形成动静密封面，用于阻止气体或液体的泄漏。2.根据权利要求1所述的径向转动气缸液体活塞式往复压缩机，其特征是：液体活塞横截面积与阻流塞横截面积采用等同或不等同设计，液体活塞流经的气缸室和导通孔的流道形态为流线形态。3.根据权利要求1所述的径向转动气缸液体活塞式往复压缩机，其特征是：压缩总成的液体活塞、阻流塞、轴承在气体压缩过程中高速旋转并参与径向往复运动，轴承为滑动轴承或滚柱轴承，轴承为滑动轴承时，其连接端选用球头带颈结构，阻流塞的连接端设置U形槽，在U形槽的槽底设有球槽，球槽与球头带颈结构的滑动轴承相连接，滑动轴承的滑动端与调节缸内壁形成弧形滑动配合面，保持器设置在调节缸内壁与滑动轴承形成环形接触带边沿，在滑动轴承的滑动端配合面上设凹槽，阻流塞的轴向通孔、滑动轴承芯部的轴向通孔均与滑动配合面开设的凹槽连通；轴承为滚柱轴承时，阻流塞的端部设柱状匣槽包覆于柱状构造的滚柱轴承表面，阻流塞芯部的轴向通孔通向滚柱轴承的柱状工作面。4.根据权利要求1所述的径向转动气缸液体活塞式往复压缩机，其特征是：流量调节装置包括设置在调节缸两侧的两个控制活塞和液压控制单元，两个控制活塞分别位于调节缸的对置侧，并与调节缸紧密相连；控制活塞移动时，带动调节缸移动，调节缸无级地移动，调
整了气缸体中心与调节缸几何中心间的偏心量，阻流塞的行程长短无级地发生变化，气缸室工作容积也无级地发生变化，气缸室工作容积的无级变化用于对压缩机流量的无级调节；控制活塞和调节缸的位移方向在传动轴的垂直方向上，液压控制单元的输出油腔与两个控制活塞分别通过油管连通。5.根据权利要求1所述的径向...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晏，
申请(专利权)人：王晏，
类型：发明
国别省市：