一种高压隔膜压缩机非侵入式气压监测装置及监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及压缩机技术领域，具体是一种高压隔膜压缩机非侵入式气压监测装置及监测方法，隔膜压缩机的缸盖上开设有缸盖螺栓孔，隔膜压缩机的缸体上开设有缸体螺栓孔，固定螺栓依次穿过缸盖螺栓孔以及缸体螺栓孔后通过螺母将缸盖以及缸体锁紧固定，缸盖螺栓孔的孔壁上布置有测量缸盖压缩量的第一应变片，固定螺栓上布置有测量固定螺栓伸长量的第二应变片，缸盖与缸体之间存在安装间隙，第一应变片以及第二应变片的导线通过安装间隙向外引出；本发明专利技术无需将应变片侵入隔膜压缩机内即可测量计算得出隔膜压缩机内的气压值，不会对隔膜压缩机的正常工作产生影响。机的正常工作产生影响。机的正常工作产生影响。

【技术实现步骤摘要】
一种高压隔膜压缩机非侵入式气压监测装置及监测方法


[0001]本专利技术涉及压缩机
，具体是一种高压隔膜压缩机非侵入式气压监测装置及监测方法。

技术介绍

[0002]隔膜式压缩机是一种特殊的容积式压缩机，通过活塞带动液压油，液压油再驱动膜片变形改变气腔容积，从而完成吸气、压缩和排气过程，因其利用膜片将驱动介质液压油和被压缩的气体工质完全隔离，使其具有密封性能好、气体无污染的优点，另外隔膜式压缩机的压比较大，所以被广泛用于石油化工、航天航空、食品加工等领域中稀有气体、有毒有害气体以及易燃易爆气体的增压。
[0003]目前对于高压隔膜压缩机运行状态的监测主要基于隔膜压缩机进排气管道内气压、气温和油腔内油压、油温进行，不易实时获取隔膜压缩机气腔内的准确气压。如专利号“CN110374857A”所示，通过在缸体气阀孔中内置应变片的方式可测得隔膜压缩机气腔内的气压，这种内置应变片的方式需要将应变片的导线向外引出，由于隔膜式压缩机气腔内的压力可高达300MPa，在导线向外引出时会影响气阀的密封和阀板动作，影响气腔内气体的正常增压；又如专利号“CN111927749A”所示，通过在膜片上布置应变片的方式可测得隔膜压缩机气腔内的气压，由于应变片布置在膜片表面，在监测时会影响膜片动作，进而影响膜片寿命和压缩机工作；综上可知，现有隔膜压缩机的气压监测方式，在监测时都会对隔膜压缩机的正常工作产生影响，因此亟待解决。

技术实现思路

[0004]为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种高压隔膜压缩机非侵入式气压监测装置。本专利技术无需将应变片侵入隔膜压缩机内即可测量计算得出隔膜压缩机内的气压值，不会对隔膜压缩机的正常工作产生影响。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高压隔膜压缩机非侵入式气压监测装置，隔膜压缩机的缸盖上开设有缸盖螺栓孔，隔膜压缩机的缸体上开设有缸体螺栓孔，固定螺栓依次穿过缸盖螺栓孔以及缸体螺栓孔后通过螺母将缸盖以及缸体锁紧固定，缸盖螺栓孔的孔壁上布置有测量缸盖压缩量的第一应变片，固定螺栓上布置有测量固定螺栓伸长量的第二应变片，缸盖与缸体之间存在安装间隙，第一应变片以及第二应变片的导线通过安装间隙向外引出；隔膜压缩机内的实时气压值P为:
[0006]其中，为隔膜压缩机在排气阀打开后任意时刻的排气压力；
表示排气压力为时固定螺栓的伸长量；表示排气压力为时缸盖的压缩量；为隔膜压缩机停机卸压后固定螺栓的伸长量；为隔膜压缩机停机卸压后缸盖的压缩量；为固定螺栓的实时伸长量；为缸盖的实时压缩量。
[0007]作为本专利技术进一步的方案：所述第一应变片沿缸盖轴向布置，第二应变片沿固定螺栓轴向布置，第一应变片与第一桥式电路连接，第二应变片与第二桥式电路连接。
[0008]作为本专利技术再进一步的方案：所述第一应变片上沿缸盖螺栓孔周向布置有第一温度补偿片，所述第二应变片上沿固定螺栓周向布置有第二温度补偿片。
[0009]作为本专利技术再进一步的方案：该气压监测装置还包括用于采集曲轴或飞轮转动的周期信号的键相识别电路，以获取隔膜压缩机的工作周期，键相识别电路输出的模拟信号经过信号采集模块转换成数字信号用于存储和数据分析处理。
[0010]一种监测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、搭建所述的一种高压隔膜压缩机非侵入式气压监测装置；S2、获取隔膜压缩机的工作周期，根据隔膜压缩机的工作周期处理第一应变片以及第二应变片的电压信号，得出应变片的应变；S3、根据第一应变片的应变计算得出固定螺栓的实时伸长量，根据第二应变片的应变计算得出缸盖的实时压缩量；S4、计算得到隔膜压缩机内的实时气压值P:
[0011]其中，为隔膜压缩机在排气阀打开后任意时刻的排气压力；为排气压力时固定螺栓的伸长量；为排气压力时缸盖的压缩量；为隔膜压缩机停机卸压后固定螺栓的伸长量；为隔膜压缩机停机卸压后缸盖的压缩量；为固定螺栓的实时伸长量；为缸盖的实时压缩量。
[0012]作为本专利技术再进一步的方案：在步骤S2中，应变片的应变为：
[0013]其中，为隔膜压缩机的曲柄转角；为采集到的电压信号；为被测件的泊松比；为被测件的弹性模量；为应变片的灵敏度系数。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术将应变片设置于固定螺栓和缸盖螺栓孔表面，通过缸体和缸盖之间的安装间隙将应变片的导线向外引出，由于应变片无需侵入压缩机的气腔内，不会影响气腔内气体的压缩过程，也无需增加额外的密封，不增加泄露风险，通过测量固定螺栓的实时伸长量以及缸盖的实时压缩量，即可计算得到隔膜压缩机内的实时气压值，不会对隔膜压缩机的正常工作产生影响。
[0015]2、本专利技术将应变片连接桥式电路，提高了应变片组件的灵敏度，并使输入和输出呈线性关系；温度补偿片的布置防止应变片产生温度效应，提高了应变片的测量精度。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的结构示意图。
[0017]图2为本专利技术中固定螺栓的结构示意图。
[0018]图3为图2中A处的放大图。
[0019]图4为本专利技术中缸盖的结构示意图。
[0020]图5为图4中B处的放大图。
[0021]图中：1、缸盖；11、缸盖螺栓孔；12、第一应变片；13、第一温度补偿片；2、缸体；21、缸体螺栓孔；3、固定螺栓；31、第二应变片；32、第二温度补偿片；4、螺母；5、安装间隙。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]请参阅图1～5，本专利技术实施例中，一种高压隔膜压缩机非侵入式气压监测装置，隔膜压缩机的缸盖1以及缸体2上分别开设有缸盖螺栓孔11以及缸体螺栓孔21，缸盖螺栓孔11以及缸体螺栓孔21均沿缸盖1轴向布置，且位于同一直线上，缸盖螺栓孔11与缸体螺栓孔21
孔径吻合。
[0024]缸盖螺栓孔11以及缸体螺栓孔21数量不限，优选为布置两至四组，固定螺栓3的数量与缸盖螺栓孔11以及缸体螺栓孔21数量对应。固定螺栓3穿过缸盖螺栓孔11以及缸体螺栓孔21后，其两端被螺母4锁紧固定，两组螺母4分别与缸盖1以及缸体2抵接，从而将缸盖1压紧在缸体2上。
[0025]缸盖螺栓孔11的孔径大于固定螺栓3的外径，以使得缸盖螺栓孔11与固定螺栓3之间还存在一个环形的间隙，环形间隙的宽度大于第一应变片12的厚度。第一应变片12布置在缸盖螺栓孔11的孔壁上，从而可测量缸盖1的压缩量。
[0026]缸盖1为下窄上宽的二段式阶梯柱状构造，缸盖1压紧在缸体2上后，缸盖1与缸体2之间还存在一个环状的安装间隙5。缸盖螺栓孔11与安装间隙5连通，第一应变片12的导线通过安装间隙5向外引出，第一应变片12优选沿缸盖1轴向布置。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压隔膜压缩机非侵入式气压监测装置，隔膜压缩机的缸盖（1）上开设有缸盖螺栓孔（11），隔膜压缩机的缸体（2）上开设有缸体螺栓孔（21），固定螺栓（3）依次穿过缸盖螺栓孔（11）以及缸体螺栓孔（21）后通过螺母（4）将缸盖（1）以及缸体（2）锁紧固定，其特征在于，缸盖螺栓孔（11）的孔壁上布置有测量缸盖（1）压缩量的第一应变片（12），固定螺栓（3）上布置有测量固定螺栓（3）伸长量的第二应变片（31），缸盖（1）与缸体（2）之间存在安装间隙（5），第一应变片（12）以及第二应变片（31）的导线通过安装间隙（5）向外引出；隔膜压缩机内的实时气压值P为:其中，为隔膜压缩机在排气阀打开后任意时刻的排气压力；表示排气压力为时固定螺栓（3）的伸长量；表示排气压力为时缸盖（1）的压缩量；为隔膜压缩机停机卸压后固定螺栓（3）的伸长量；为隔膜压缩机停机卸压后缸盖（1）的压缩量；为固定螺栓（3）的实时伸长量；为缸盖（1）的实时压缩量。2.根据权利要求1所述的一种高压隔膜压缩机非侵入式气压监测装置，其特征在于，所述第一应变片（12）沿缸盖（1）轴向布置，第二应变片（31）沿固定螺栓（3）轴向布置，第一应变片（12）与第一桥式电路连接，第二应变片（31）与第二桥式电路连接。3.根据权利要求2所述的一种高压隔膜压缩机非侵入式气压监测装置，其特征在于，所述第一应变片（12）上沿缸盖螺栓孔（11）周向布置有第一温度补偿片（13），所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓明，刘志龙，李奉誉，肖军，舒悦，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：