專利名稱：液壓式自由活塞壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及壓縮機(jī)，尤其是一種液壓式自由活塞壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
液壓式自由活塞壓縮機(jī)，包括進(jìn)氣管路、排氣管路、自由活塞壓縮缸、液壓系統(tǒng)，自 由活塞壓縮缸包括缸體、壓縮活塞；缸體包括通過(guò)隔板間隔開的第一壓縮腔和第二壓縮腔； 壓縮活塞包括活塞桿、分別位于活塞桿兩端的第一塞體和第二塞體，活塞桿與隔板滑動(dòng)配 合，第一塞體位于第一壓縮腔內(nèi)，第二塞體位于第二壓縮腔內(nèi)，由第一壓縮腔的有桿腔構(gòu)成 第一油腔、無(wú)桿腔構(gòu)成第一氣腔，由第二壓縮腔的有桿腔構(gòu)成第二油腔、無(wú)桿腔構(gòu)成第二氣 腔；液壓系統(tǒng)包括供油回路、回油回路，其中供油回路依次通過(guò)油路連通油箱、液壓泵、卸壓 閥、單向閥、換向閥，回油回路通過(guò)油路連通油箱和換向閥，第一油腔、第二油腔分別通過(guò)油 路與換向閥連通，換向閥通常采用電磁三位四通電磁換向閥。第一塞體和第二塞體分別位于活塞桿兩端，運(yùn)動(dòng)方向相反，因此當(dāng)?shù)谝粔嚎s腔處 于壓縮過(guò)程時(shí)，第二壓縮腔位于吸氣過(guò)程，此時(shí)第一氣腔內(nèi)的排氣壓力等于油壓加上氣源 壓力減去回油壓力，回油壓力通常為零，因此排氣壓力為油壓和氣源壓力之和。因此目標(biāo)壓 力一定時(shí)，氣源壓力越大，活塞行程越短，換向頻率越高，排氣量越大，能耗越低。但現(xiàn)有的液壓式自由活塞壓縮機(jī)，通常通過(guò)在氣腔內(nèi)設(shè)置壓力傳感器控制電磁換 向閥進(jìn)行反向，通過(guò)在氣腔端頭設(shè)置行程開關(guān)避免活塞與缸體碰撞，反向控制回路、控制邏 輯復(fù)雜。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種控制簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的液壓 式自由活塞壓縮機(jī)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是液壓式自由活塞壓縮機(jī)，包括 進(jìn)氣管路、排氣管路、自由活塞壓縮缸、液壓系統(tǒng)，所述自由活塞壓縮缸包括缸體、壓縮活 塞；所述缸體包括通過(guò)隔板間隔開的第一壓縮腔和第二壓縮腔；所述壓縮活塞包括活塞 桿、分別位于活塞桿兩端的第一塞體和第二塞體，所述活塞桿與隔板滑動(dòng)配合，所述第一塞 體位于第一壓縮腔內(nèi)，所述第二塞體位于第二壓縮腔內(nèi)，由第一壓縮腔的有桿腔構(gòu)成第一 油腔、無(wú)桿腔構(gòu)成第一氣腔，由第二壓縮腔的有桿腔構(gòu)成第二油腔、無(wú)桿腔構(gòu)成第二氣腔； 所述液壓系統(tǒng)包括供油回路、回油回路，其中供油回路依次通過(guò)油路連通油箱、液壓泵、卸 壓閥、單向閥、換向閥，回油回路通過(guò)油路連通油箱和換向閥，所述第一油腔、第二油腔分別 通過(guò)油路與換向閥連通，所述換向閥以第一油腔與供油回路連通位置為第一工位、以第一 油腔與回油回路連通位置為第二工位，所述換向閥是液控?fù)Q向閥，所述液控?fù)Q向閥第一工 位的控制油路與第一油腔連通、第二工位的控制油路與第二油腔連通。所述液控?fù)Q向閥是三位四通閥。所述單向閥和液壓泵之間的油路上設(shè)置有與油箱連通的溢流油路，所述溢流油路上設(shè)置有電磁溢流閥。所述液壓泵是包括一級(jí)泵和二級(jí)泵的雙聯(lián)泵，所述一級(jí)泵和二級(jí)泵分別通過(guò)依次 設(shè)置有卸壓閥、單向閥的油路與換向閥連通。設(shè)置有與自由活塞壓縮缸結(jié)構(gòu)相同的次級(jí)自由活塞壓縮缸，所述次級(jí)自由活塞壓 縮缸包括第一次級(jí)油腔、第二次級(jí)油腔、第一次級(jí)氣腔、第二次級(jí)氣腔，所述第一次級(jí)氣腔、 第二次級(jí)氣腔的大小分別與第一氣腔、第二氣腔的大小相匹配；所述第一次級(jí)油腔、第二次 級(jí)油腔分別與液控?fù)Q向閥相連，且同第一油腔、第二油腔與液控?fù)Q向閥的連接順序相同；所 述第一次級(jí)氣腔與第二氣腔連通、第二次級(jí)氣腔與第一氣腔連通。所述第一次級(jí)油腔通過(guò)第一油腔與液控?fù)Q向閥連通、第二次級(jí)油腔通過(guò)第二油腔 與液控?fù)Q向閥連通。所述第一次級(jí)氣腔、第二次級(jí)氣腔、第一氣腔、第二氣腔的進(jìn)氣口、出氣口分別設(shè) 置有單向閥；設(shè)置有包括冷卻器、截止閥的切換氣管，所述第一氣腔和第二氣腔與切換氣管 入口連通，所述切換氣管出口與排氣管路連通；所述第一次級(jí)氣腔和第二次級(jí)氣腔的進(jìn)氣 口同冷卻器和截止閥之間的切換氣管連通；所述第一次級(jí)氣腔和第二次級(jí)氣腔的出氣口經(jīng) 次級(jí)冷卻器后與排氣管路連通；所述第一次級(jí)油腔與第一油腔、第二次級(jí)油腔與第二油腔 經(jīng)二位四通電磁換向閥連通。本實(shí)用新型的有益效果是設(shè)置液控?fù)Q向閥的控制壓力，反向運(yùn)動(dòng)由油壓力來(lái)控 制，無(wú)需設(shè)置壓力傳感器用、行程開關(guān)。液控?fù)Q向閥的控制壓力大于排氣壓力，并由控制壓 力和排氣壓力之差決定排氣量。當(dāng)排氣壓力過(guò)大、或者活塞與缸體缸蓋接觸時(shí)，油壓力增大 同樣會(huì)自動(dòng)觸發(fā)反向，當(dāng)同時(shí)達(dá)到液壓系統(tǒng)的極限壓力時(shí)，由液壓系統(tǒng)的卸壓閥進(jìn)行卸壓， 避免事故的發(fā)生，無(wú)需設(shè)置氣體卸壓管路，大大簡(jiǎn)化了氣體管路，降低了系統(tǒng)氣體泄漏的風(fēng) 險(xiǎn)。因此，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，壓力到達(dá)時(shí)自動(dòng)反向，控制簡(jiǎn)單。

圖1是本實(shí)用新型的連接示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)用新型的液壓式自由活塞壓縮機(jī)，包括進(jìn)氣管路、排氣管路、自 由活塞壓縮缸1、液壓系統(tǒng)，所述自由活塞壓縮缸1包括缸體11、壓縮活塞；所述缸體11包 括通過(guò)隔板12間隔開的第一壓縮腔13a和第二壓縮腔13b ；所述壓縮活塞包括活塞桿14、 分別位于活塞桿14兩端的第一塞體1 和第二塞體15b，所述活塞桿14與隔板12滑動(dòng)配 合，所述第一塞體1 位于第一壓縮腔13a內(nèi)，所述第二塞體1 位于第二壓縮腔13b內(nèi)， 由第一壓縮腔1 的有桿腔構(gòu)成第一油腔16a、無(wú)桿腔構(gòu)成第一氣腔17a，由第二壓縮腔1 的有桿腔構(gòu)成第二油腔16b、無(wú)桿腔構(gòu)成第二氣腔17b ；所述液壓系統(tǒng)包括供油回路、回油 回路，其中供油回路依次通過(guò)油路連通油箱3、液壓泵2、卸壓閥、單向閥、換向閥，回油回路 通過(guò)油路連通油箱3和換向閥，所述第一油腔16a、第二油腔16b分別通過(guò)油路與換向閥連 通，所述換向閥以第一油腔16a與供油回路連通位置為第一工位、以第一油腔16a與回油回 路連通位置為第二工位，所述換向閥是液控?fù)Q向閥4，所述液控?fù)Q向閥4第一工位的控制油路與第一油腔16a連通、第二工位的控制油路與第二油腔16b連通。設(shè)置液控?fù)Q向閥4的控制壓力，反向運(yùn)動(dòng)由油壓力來(lái)控制，無(wú)需設(shè)置壓力傳感器 用、行程開關(guān)。液控?fù)Q向閥4的控制壓力大于排氣壓力，并由控制壓力和排氣壓力之差決定 排氣量。當(dāng)排氣壓力過(guò)大、或者活塞與缸體缸蓋接觸時(shí)，油壓力增大同樣會(huì)自動(dòng)觸發(fā)反向， 當(dāng)同時(shí)達(dá)到液壓系統(tǒng)的極限壓力時(shí)，由液壓系統(tǒng)的卸壓閥進(jìn)行卸壓，避免事故的發(fā)生，無(wú)需 設(shè)置氣體卸壓管路，大大簡(jiǎn)化了氣體管路，降低了系統(tǒng)氣體泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。因此，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、成本低，壓力到達(dá)時(shí)自動(dòng)反向，控制簡(jiǎn)單。液控?fù)Q向閥4可以采用兩位閥，但最好的，所述液控?fù)Q向閥4是三位四通閥。進(jìn)一步的，所述單向閥和液壓泵2之間的油路上設(shè)置有與油箱3連通的溢流油路， 所述溢流油路上設(shè)置有電磁溢流閥。當(dāng)液壓泵2啟動(dòng)或停機(jī)時(shí)，溢流閥開啟，從而很靈活的 實(shí)現(xiàn)無(wú)負(fù)荷啟停機(jī)，當(dāng)溢流閥關(guān)閉后即可進(jìn)入正常工作。進(jìn)一步的，所述液壓泵2是包括一級(jí)泵加和二級(jí)泵2b的雙聯(lián)泵，所述一級(jí)泵加 和二級(jí)泵2b分別通過(guò)依次設(shè)置有卸壓閥、單向閥的油路與換向閥連通。當(dāng)一級(jí)泵加和二 級(jí)泵2b同時(shí)工作時(shí)，大流量能保證壓縮活塞的快速運(yùn)動(dòng)；相同的電機(jī)功率，改為單級(jí)泵工 作，能提高更高的油壓力，高壓力能實(shí)現(xiàn)更高的壓縮比，因此能實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)快速和高壓的自 動(dòng)合理調(diào)節(jié)，既保證壓縮機(jī)對(duì)氣體能進(jìn)行快速壓縮又保證壓縮機(jī)能對(duì)高壓氣體進(jìn)行壓縮， 即提高了效率、又降低了能耗。為了進(jìn)一步提高壓縮機(jī)的氣源適應(yīng)范圍，設(shè)置有與自由活塞壓縮缸1結(jié)構(gòu)相同的 次級(jí)自由活塞壓縮缸5，所述次級(jí)自由活塞壓縮缸5包括第一次級(jí)油腔51a、第二次級(jí)油腔 51b、第一次級(jí)氣腔52a、第二次級(jí)氣腔52b，所述第一次級(jí)氣腔52a、第二次級(jí)氣腔52b的大 小分別與第一氣腔17a、第二氣腔17b的大小相匹配；所述第一次級(jí)油腔51a、第二次級(jí)油腔 51b分別與液控?fù)Q向閥4相連，且同第一油腔16a、第二油腔16b與液控?fù)Q向閥4的連接順 序相同；所述第一次級(jí)氣腔5 與第二氣腔17b連通、第二次級(jí)氣腔52b與第一氣腔17a連 通。當(dāng)?shù)谝粴馇?7a處于壓縮過(guò)程時(shí)，第一次級(jí)氣腔52a同時(shí)處于壓縮過(guò)程，第二氣腔17b 與第二次級(jí)氣腔52b連通處于吸氣過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)了兩級(jí)的連續(xù)壓縮。大小相匹配保證了 兩級(jí)壓縮在同步反向時(shí)，排氣壓力均達(dá)到設(shè)定值。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，最好的，所述第一次級(jí)油腔51a通過(guò)第一油腔16a與液控?fù)Q 向閥4連通、第二次級(jí)油腔51b通過(guò)第二油腔16b與液控?fù)Q向閥4連通。油腔和氣腔交錯(cuò) 連接，從而實(shí)現(xiàn)了兩級(jí)自由活塞壓縮缸的匹配工作。進(jìn)一步的，所述第一次級(jí)氣腔52a、第二次級(jí)氣腔52b、第一氣腔17a、第二氣腔17b 的進(jìn)氣口、出氣口分別設(shè)置有單向閥；設(shè)置有包括冷卻器6、截止閥7的切換氣管，所述第一 氣腔17a和第二氣腔17b與切換氣管入口連通，所述切換氣管出口與排氣管路連通；所述 第一次級(jí)氣腔5 和第二次級(jí)氣腔52b的進(jìn)氣口同冷卻器6和截止閥7之間的切換氣管連 通；所述第一次級(jí)氣腔5 和第二次級(jí)氣腔52b的出氣口經(jīng)次級(jí)冷卻器8后與排氣管路連 通；所述第一次級(jí)油腔51a與第一油腔16a、第二次級(jí)油腔51b與第二油腔16b經(jīng)二位四通 電磁換向閥9連通。根據(jù)氣源壓力，能夠方便的在單級(jí)壓縮和兩級(jí)壓縮之間自由切換，實(shí)現(xiàn) 高效壓縮、節(jié)能。通過(guò)各氣腔進(jìn)氣口、排氣口的單向閥及其工作狀態(tài)自動(dòng)控制氣體的流向， 保證實(shí)際的氣腔連通為第一次級(jí)氣腔5 與第二氣腔17b連通、第二次級(jí)氣腔52b與第一 氣腔17a連通。具體的，截止閥7采用氣動(dòng)球閥。
權(quán)利要求1.液壓式自由活塞壓縮機(jī)，包括進(jìn)氣管路、排氣管路、自由活塞壓縮缸(1)、液壓系統(tǒng)， 所述自由活塞壓縮缸(1)包括缸體(11)、壓縮活塞；所述缸體(11)包括通過(guò)隔板(12)間 隔開的第一壓縮腔(13a)和第二壓縮腔(1 )；所述壓縮活塞包括活塞桿(14)、分別位于 活塞桿(14)兩端的第一塞體(15a)和第二塞體(1 )，所述活塞桿(14)與隔板(1 滑動(dòng) 配合，所述第一塞體(15a)位于第一壓縮腔(13a)內(nèi)，所述第二塞體(15b)位于第二壓縮腔 (13b)內(nèi)，由第一壓縮腔(1 )的有桿腔構(gòu)成第一油腔(16a)、無(wú)桿腔構(gòu)成第一氣腔(17a)， 由第二壓縮腔(1 )的有桿腔構(gòu)成第二油腔(16b)、無(wú)桿腔構(gòu)成第二氣腔(17b)；所述液壓 系統(tǒng)包括供油回路、回油回路，其中供油回路依次通過(guò)油路連通油箱(3)、液壓泵O)、卸壓 閥、單向閥、換向閥，回油回路通過(guò)油路連通油箱(3)和換向閥，所述第一油腔(16a)、第二 油腔(16b)分別通過(guò)油路與換向閥連通，所述換向閥以第一油腔(16a)與供油回路連通位 置為第一工位、以第一油腔(16a)與回油回路連通位置為第二工位，其特征在于所述換向 閥是液控?fù)Q向閥G)，所述液控?fù)Q向閥(4)第一工位的控制油路與第一油腔(16a)連通、第 二工位的控制油路與第二油腔(16b)連通。
2.如權(quán)利要求1所述的液壓式自由活塞壓縮機(jī)，其特征在于所述液控?fù)Q向閥(4)是 三位四通閥。
3.如權(quán)利要求1或2所述的液壓式自由活塞壓縮機(jī)，其特征在于所述單向閥和液壓 泵( 之間的油路上設(shè)置有與油箱C3)連通的溢流油路，所述溢流油路上設(shè)置有電磁溢流閥。
4.如權(quán)利要求1或2所述的液壓式自由活塞壓縮機(jī)，其特征在于所述液壓泵(2)是 包括一級(jí)泵Oa)和二級(jí)泵Qb)的雙聯(lián)泵，所述一級(jí)泵Oa)和二級(jí)泵Ob)分別通過(guò)依次 設(shè)置有卸壓閥、單向閥的油路與換向閥連通。
5.如權(quán)利要求1所述的液壓式自由活塞壓縮機(jī)，其特征在于設(shè)置有與自由活塞壓縮 缸(1)結(jié)構(gòu)相同的次級(jí)自由活塞壓縮缸(5)，所述次級(jí)自由活塞壓縮缸( 包括第一次級(jí)油 腔(51a)、第二次級(jí)油腔(51b)、第一次級(jí)氣腔(52a)、第二次級(jí)氣腔(52b)，所述第一次級(jí)氣 腔(5 )、第二次級(jí)氣腔(52b)的大小分別與第一氣腔(17a)、第二氣腔(17b)的大小相匹 配；所述第一次級(jí)油腔(51a)、第二次級(jí)油腔(51b)分別與液控?fù)Q向閥(4)相連，且同第一 油腔(16a)、第二油腔(16b)與液控?fù)Q向閥的連接順序相同；所述第一次級(jí)氣腔(52a) 與第二氣腔(17b)連通、第二次級(jí)氣腔(52b)與第一氣腔(17a)連通。
6.如權(quán)利要求5所述的液壓式自由活塞壓縮機(jī)，其特征在于所述第一次級(jí)油腔(51a) 通過(guò)第一油腔(16a)與液控?fù)Q向閥(4)連通、第二次級(jí)油腔(51b)通過(guò)第二油腔(16b)與 液控?fù)Q向閥⑷連通。
7.如權(quán)利要求6所述的液壓式自由活塞壓縮機(jī)，其特征在于所述第一次級(jí)氣腔 (5 )、第二次級(jí)氣腔(52b)、第一氣腔(17a)、第二氣腔(17b)的進(jìn)氣口、出氣口分別設(shè)置有 單向閥；設(shè)置有包括冷卻器(6)、截止閥(7)的切換氣管，所述第一氣腔(17a)和第二氣腔 (17b)與切換氣管入口連通，所述切換氣管出口與排氣管路連通；所述第一次級(jí)氣腔(52a) 和第二次級(jí)氣腔(52b)的進(jìn)氣口同冷卻器(6)和截止閥(7)之間的切換氣管連通；所述第 一次級(jí)氣腔(52a)和第二次級(jí)氣腔(52b)的出氣口經(jīng)次級(jí)冷卻器(8)后與排氣管路連通； 所述第一次級(jí)油腔(51a)與第一油腔(16a)、第二次級(jí)油腔(51b)與第二油腔(16b)經(jīng)二位 四通電磁換向閥(9)連通。
專利摘要本實(shí)用新型涉及壓縮機(jī)，提供了一種液壓式自由活塞壓縮機(jī)，其第一油腔、第二油腔分別通過(guò)油路與換向閥連通，換向閥以第一油腔與供油回路連通位置為第一工位、以第一油腔與回油回路連通位置為第二工位，換向閥是液控?fù)Q向閥，液控?fù)Q向閥第一工位的控制油路與第一油腔連通、第二工位的控制油路與第二油腔連通。反向運(yùn)動(dòng)由油壓力來(lái)控制，無(wú)需設(shè)置壓力傳感器用、行程開關(guān)；無(wú)需設(shè)置氣體卸壓管路，大大簡(jiǎn)化了氣體管路，降低了系統(tǒng)氣體泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。因此，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，壓力到達(dá)時(shí)自動(dòng)反向，控制簡(jiǎn)單。適用于各類氣體的壓縮，尤其是天然氣的壓縮。
文檔編號(hào)F04B31/00GK201884239SQ20102066165
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者劉建杰, 吳俊 , 李斌, 江帆, 游敦泉 申請(qǐng)人:四川金星石油化工機(jī)械設(shè)備有限公司