专利名称：一种高压氮氢气压缩机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及化肥厂用的氮氢气压縮机，特别是一种高压氮氢气压縮机。
背景技术：
在我国，化肥厂用的氮氢气压縮机多为图l所示的方案，其中国内55 家中型化肥厂中有30多家使用。
参考图l，该氮氢气压縮机包括一个电动机4，该电动机两端的相联结 的曲轴3分别驱动第一、二、三、四级气缸(I 、 II、 III、 IV)。第三级气 缸(III)还串联有第五极气缸(V);第四级气缸(IV)串联有第六级气缸
(vi)，平衡容积(ni平v)及(IV平VI)间备有通气孔，并由导管和第一 级气缸(I )的进气管(A)相通，导管上有冷却器1。五、六级泄露气都 回流至第一级气缸(I )的入口，气柜供来的新鲜半水煤气2进入第一级气 缸(I )的入口。
申请人于1994年1月26日申请了实用新型专利，名称为"一种高压氮 氢气压縮机"(专利号ZL 94 202551.2)，专利被授予后，申请人利用该专 利公开的结构对传统的氮氢气压缩机(图'l所示)进行了改造，使得传统的氮 氢气压縮机基本上都改造成为图2所示的结构，有关图2所示的结构详细参 见专利ZL 94 202551.2，其中英文字母"T"代表在第三级气缸与第五极气 缸之间安插的填函装置，以及在第四气缸与第六极气缸之间安插的填函装 置。它将高压第五、六级气缸的泄漏气予以堵塞，便保护了第一级气缸容积 不被泄漏气所侵占，因而使第一级气缸的容积能够100%的用以吸入新鲜半 水煤气2，从而使原机的排气量提高25%以上。这种专利技术已经将全国 30家使用这种高压氮氢气压縮机的化肥厂改造了近80 % 。
然而，近年来为提高高压氮氢气压縮机的排气量，化肥厂将原来的造气 炉所生成的新鲜半水煤气只有1个大气压(也就是常压)的压力，改用目前 推荐的《中等压力造气炉》，使得新鲜半水煤气的压力从该炉中一出来便具
有大气压约(21—22)左右。这种中等压力可以使高压氮氢气压缩机的排气 量提高一倍。于是，原来化肥厂所具有第一、二、三、四、五、六级气缸的 压縮机，其中的第一、二、三级气缸己经没有存在的必要。这样一来，化肥 厂要么重新购买专门为中等压力设计制造的高压氮氢气压縮机；要么将原来 图l、图2所示的高压氮氢气压縮机予以改造，使之适用于新的情况。而前 者必须重新投资而且将原高压氮氢气压縮机完全抛弃，这是一种极大的资源 浪费。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于，提供一种高压 氮氢气压縮机，该高压氮氢气压縮机能够充分利用原有的氮氢气压縮机的众 多机件，使之能够满足新进气压力的需要。
为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案-
一种高压氮氢气压縮机，包括原有氮氢气压縮机的电机、曲轴、机身、 和第三级气缸、第四级气缸、第五级气缸、第六级气缸，第五级气缸串联在 第三级气缸之后，第三级气缸与第五极气缸之间安插的填函装置，第六级气 缸串联在第四级气缸之后，第四气缸与第六极气缸之间安插的填函装置，其 特征在于，所述的第三级气缸的活塞面为凹形，以增大第三级气缸内部的"余 隙容积"，或将第三级气缸的活塞外圆直径按照预定尺寸减小。
本实用新型的高压氮氢气压縮机，不用花费多少投资，利用原有的氮氢 气压縮机就可以实现，大大节约了国家的物力和财力，而且还能够使原氮氢 气压縮机的合成氨产量提高一倍以上。
图1是现有的氮氢气压縮机结构示意图； 图2是经过实用新型专利ZL 94202551. 2改造后的方案图； 图3是可供购买的适用于21—22 (kg/cm2)造气系统的高压氮氢气压 縮机(其第l、 2、 3级气缸就是原来的第四、五、六级气缸)。 图4是本实用新型的结构示意图。 图5是活塞面6向曲轴方向改为凹形的示意图。
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
具体实施方式
本实用新型的高压氮氢气压縮机，是将图l、图2所示的压縮机予以充 分的利用，包括原有氮氢气压縮机的电机4、曲轴3、机身、中体等部件以 及第三级气缸、第四级气缸、第五级气缸、第六级气缸。第三级气缸与第五 极气缸之间安插的填函装置，第六级气缸串联在第四级气缸之后，第四气缸 与第六极气缸之间安插的填函装置。所述的第三级气缸的活塞，其面向曲轴 方向的端面制造成为凹形，以增大第三级气缸的余隙容积；或将第三级气缸 的活塞外圆直径车小。二者的目的都是为了降低第三级活塞内部所作的压縮 功率。图4就是这种充分利用原来高压氮氢气压縮机所改造成的新型高压氮 氢气压縮机。
申请人在改造时作了以下分析
(1) 如果根据中压造气炉所提供的气体压力等于21个大气压，则原高 压氮氢气压縮机的第一、二、三级气缸都必须抛弃。
抛弃第一、二级气缸是应该而且必要的；但是如果抛弃了第三级气缸，
则和第三级气缸串联的第五级气缸便无法使用，便将造成m-平一v列的活
塞力以及惯性力都失去平衡性。使整台高压氮氢气压縮机无法运行。
(2) 若用第三级气缸，这对保持m-平一 V列的活塞力以及惯性力的平 衡性都大有益处，而且保证了高压氮氢气压縮机的运行安全。然而，这样一
来就等于保留了两组第3、 4、 5、 6级气缸，共计8个气缸。如图4所示。
原压縮机的电机功率可满足原来第1、 2、 3、 4、 5、 6级共计6个气缸 的耗功，却无法满足两组第3、 4、 5、 6级共计8个气缸的耗功。
本实用新型的特点是既保留第三级气缸又不让两组第3级气缸所消耗 的功率超过0. 5个第3级气缸的耗功。保证改造后的高压氮氢气压縮机耗功 等于两组的第4、 5、 6级共计6个气缸的耗功再加上1/2个第3级气缸的耗 功，这样一来原来的电机功率便富富有余。
根据上述分析，本实用新型的关键是在第3级气缸的活塞上面做文章， 以保证第3级气缸的活塞既起到"使III-平一 V列的活塞力和惯性力都得到 平衡"的作用，又保证第3级气缸所消耗的压縮功率只有正常情况下第3 级气缸耗功的二分之一。
根据压縮机原理可知从气缸与活塞间的泄漏(S)所泄漏的泄漏量Q 的大小，与间隙的三次方(S3)成正比，与活塞两侧的压力差(p)成正比； 与活塞轴向长度(L)成反比，即Q " (pX 53) /L。
因此，申请人经过设计计算，对原高压氮氢气压縮机的第三级气缸的活 塞名义外圆直径予以减小，即将活塞名义外圆直径车削，例如，申请人在湖 南省湘江氮肥厂的实验中，将原有的氮氢气压縮机的电机、曲轴、机身、中 体、第三级气缸、第四级气缸、第五级气缸、'第六级气缸保留，第五级气缸 串联在第三级气缸之后，第六级气缸串联在第四级气缸之后，原第三级气缸 的活塞直径从465mm车至445mm，获得气缸内圆与活塞外圆之间的半径间隙 (S) =10ram,从而满足如上两重要求。 '
采用本实用新型的高压氮氢气压縮机结构所改造得到的成果是
(1) 电机依然保留8.8%的裕量，所以安全可靠。
(2) 使这种高压氮氢气新压縮机(图4)的产量等于两台原机(图2 或者图1)的产量还多20%。
(3)使拥有6台原高压氮氢气压縮机(图1或者图2)的化肥厂，只 要在第3级活塞上面予以加工，即不用花费多少投资便可以组成3台这种新 的高压氮氢气压縮机(图4)，这种改造的成功例子，已被申请人在湖南省 湘江氮肥厂的实验中所证实。
还可以利用增大第三级气缸的余隙容积达到上述目的，其方法是将第三 级活塞的朝向曲轴一侧的端面向气缸盖方向制造成为凹形(如图5中标号6 所示)，以增大第三级气缸的余隙容积，使得第三级气缸活塞在吸入行程中 由于巨大的余隙容积内部高压气体的膨胀而减少了很多的新鲜气体量，因而 在第三级活塞处于压縮行程时所压縮的气体量也大幅度减少，所以保证第三 级气缸内部的压縮功率大幅度下降。这样也能够达到降低第三级气缸内部的 耗功目的。
权利要求1.一种高压氮氢气压缩机，包括原有氮氢气压缩机的电机、曲轴、机身、中体，以及第三级气缸、第四级气缸、第五级气缸、第六级气缸；第五级气缸串联在第三级气缸之后，第三级气缸与第五极气缸之间安插的填函装置，第六级气缸串联在第四级气缸之后，第四气缸与第六极气缸之间安插的填函装置，其特征在于，所述的第三级气缸的活塞曲轴侧的端面为凹形，以增大第三级气缸的余隙容积；或将第三级气缸活塞的外圆直径减小。
2. 如权利要求1所述的高压氮氢气压缩机，其特征在于，所述的第三 级活塞面向曲轴一侧的端面的凹形，是向第三级气缸盖的方向延伸。
专利摘要本实用新型公开了一种高压氮氢气压缩机，包括原有氮氢气压缩机的电机、曲轴、机身、和第三级气缸、第四级气缸、第五级气缸、第六级气缸，第五级气缸串联在第三级气缸之后，第三级气缸与第五极气缸之间安插的填函装置，第六级气缸串联在第四级气缸之后，第四气缸与第六极气缸之间安插的填函装置，第三级气缸的活塞面为凹形，以增大第三级气缸内部的“余隙容积”，或将第三级气缸的活塞外圆直径按照预定尺寸减小。本实用新型的高压氮氢气压缩机，不用花费多少投资利用原有的氮氢气压缩机的大部分机件，仅在第三级气缸的活塞上进行改进就可以实现，大大节约了国家的物力和财力，而且还能够使原氮氢气压缩机的合成氨产量提高一倍以上。
文档编号F04B25/00GK201059251SQ20072003177
公开日2008年5月14日 申请日期2007年5月14日 优先权日2007年5月14日
发明者熳 陈, 陈永江 申请人:陈永江;陈 熳