一种隔膜压缩机及其气体流量调节方法与流程

本发明属于隔膜压缩机技术领域，涉及一种隔膜压缩机及其气体流量调节方法。

背景技术：

隔膜压缩机中，气缸的职能由一个膜腔来完成，具有穹形内表面的盖板和膜片构成膜腔，而具有穹形表面的支板用来限制膜片下极限位置。配置在支板下方的液压缸上设置有溢油阀，支板上分布着许多导油孔，盖板上配置有进气阀和排气阀。压缩机运行时，电动机通过曲柄连杆机构来驱动液压缸中的活塞，活塞通过油来推动膜片压缩气体，膜腔中压力达到排气压力时气体顶开排气阀；当活塞自上止点下行时，膜片则跟着油向平衡位置方向运动，由此膜腔容积增大，膜腔中开始吸进气体。如此周而复始，隔膜压缩机便连续地工作。

当机器运行时，液压缸中的油不可避免地会通过活塞环而泄漏。这样就相当于减少了活塞行程，当活塞到达外止点时，膜片便不能与盖板相贴合，从而膜腔中的余隙容积越来越大，最终会使压缩机不能再吸进气体而失去工作能力。

目前隔膜压缩机普遍采用的气量调节方法主要有转速调节和旁路调节。转速调节中，对于电动机的调节方式采用变频器改变驱动机的转速。但是在进行变频调节时对电网的冲击较大，机体容易产生振动造成连锁停车、运动部件磨损增加，不能够长时间在低负荷下工作。同时变频器价格昂贵，也增加了成本。旁路调节则主要是通过管路中的旁通阀将机组排出的多余的气量经管道回流到机组的入口，以满足生产的负荷要求。但是在能耗方面也存在着很大的缺点，旁路调节并没有改变压缩机原有的压缩过程，多余的返回气体仍然被压缩，并没有降低压缩机的功耗，使压缩机做了许多无用功，浪费了大量的能源。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有气体流量调节方法的不足，提供一种隔膜压缩机及其气体流量调节方法，解决了现有气体流量调节方法在隔膜压缩机中使用时出现的问题，即成本高以及能耗大。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种隔膜压缩机，包括：

缸体部件，其包括膜片、液压缸、盖板和支板；膜片周边紧固在盖板与支板之间，形成膜腔和油腔；支板和膜片围成液压缸；

曲轴箱，曲轴箱上箱体与缸体部件连接；

柱塞泵，其设置在曲轴箱箱体外部，柱塞泵出油口通过补油管路与液压缸连接用于给油腔内补油；

及齿轮泵，齿轮泵设置在柱塞泵上，柱塞泵与齿轮泵油腔连通；齿轮泵通过吸油管路与曲轴箱下箱体连接用于给柱塞泵供油。

所述的柱塞泵包括设置在壳体内的：

胀套，

偏心块，偏心块通过胀套套设在主轴上，主轴设置在曲轴箱上箱体内；

轴承，轴承内圈与偏心块外侧配合；

胀套压紧件，胀套压紧件套设在主轴上，胀套压紧件与偏心块连接用于限制胀套和轴承轴向运动；

柱塞杆，柱塞杆端部与轴承接触；

及柱塞，柱塞设置在柱塞杆上，偏心转动的轴承通过柱塞杆带动柱塞做往复运动。

所述的偏心块和主轴上均设置有用于调节转动角度的刻度标记。

所述的偏心块、胀套和胀套压紧件同轴布置。

还包括溢油阀；

所述的支板下方的液压缸上设置有溢油阀，支板上分布着多个导油孔，导油孔通过油道与溢油阀入口连接，溢油阀出口通过回油管路连接曲轴箱下箱体。

具有穹形内表面的盖板和具有穹形表面的支板连接形成腔体，盖板和膜片之间构成膜腔，支板和膜片之间构成油腔，油腔和液压缸内腔连通；盖板上设置有与膜腔连通的排气阀和进气阀。

所述的曲轴箱下箱体内设置有曲柄连杆机构，曲柄连杆机构驱动活塞做往复运动。

一种隔膜压缩机的气体流量调节方法，包括以下步骤：主轴旋转时，与偏心块配合的轴承也带动柱塞随着做往复运动，从而柱塞泵在主轴旋转一周时向油腔内补油一次。

作为本发明的进一步改进，具体包括：曲轴箱中的油通过吸油管路进入齿轮泵增压后，再经柱塞泵进一步增压，通过补油管路进入到液压缸中进行补油；油在油缸内达到设定压力后会流出溢油阀，再经回油管路流回曲轴箱。

作为本发明的进一步改进，还包括：

活塞向下止点运动过程中，通过改变柱塞泵的补油时机，控制液压缸的油缸内压力上升至气体压缩腔内压力的转角位置，从而控制膜片向下运动的终点位置和气体压缩腔的容积，实现隔膜压缩机气体流量调节；

当偏心块和主轴的相对位置调整好后，开始补油时刻和膜片到达极限位置时刻的相位差也随之固定；偏心块和主轴之间的相对位置以及补油的相位差通过旋转偏心块来实现无级调节。

其中，隔膜压缩机中用的气体流量调节结构，其具有胀套、胀套压紧件、偏心块、压紧螺柱、轴承、柱塞杆和柱塞部件。

所述偏心块和主轴通过胀套联接，偏心块、胀套和胀套压紧件同轴布置，轴承内圈与偏心块外侧配合，压紧螺钉用来固定偏心块和主轴的相对位置。

旋紧胀套压紧件上的压紧螺钉，则可通过胀套来固定偏心块和主轴的相对位置以及补油的相位差。主轴旋转时，与偏心块配合的轴承带动柱塞跟随着做往复运动，从而柱塞泵在主轴旋转一周时可以在某一位置开始补油一次。

所述偏心块和主轴在安装时，当二者表面上所刻有的相同的标记对齐时，柱塞和活塞同时达到各自的上止点。也可以根据偏心块上的刻度转动相应的角度来改变二者之间的相位差。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的隔膜压缩机中设置有气体流量调节的结构-柱塞泵，在隔膜压缩机上设置补油装置进行补油，具体通过柱塞泵来向液压缸中补油。解决液压缸中的油通过活塞环而泄漏，导致压缩机不能再吸进气体的问题。通过及时不断的进行补油，可以使得液压缸中有足够的油量。使得活塞行程不会受到影响，压缩机能够进行正常持续工作。本发明通过调整柱塞泵的补油时机，实现了隔膜压缩机气体流量的无级调节，可以解决现有隔膜压缩机补油时吸气不足的问题，同时更加经济、减少了能耗。本发明结构简单，安装方便，机组排出的气量没有回流到入口，避免了能源的浪费，避免了增加变频器设备，降低了其昂贵的成本。

进一步，本发明采用柱塞泵结构进行补油，通过主轴带动偏心块的运动进行周期性补油。主轴旋转时，与偏心块配合的轴承带动柱塞跟随着做往复运动，从而柱塞泵在主轴旋转一周时可以在某一位置开始补油一次。

本发明的气体调节方法是通过旋转偏心块来调整和主轴之间的相对位置，可以改变开始补油时刻和膜片到达极限位置时刻的相位差，从而可以通过调整柱塞泵的补油时机来实现气体流量的无级调节。

进一步，偏心块和主轴在安装时，当二者表面上所刻有的相同的标记对齐时，柱塞和活塞同时达到各自的上止点。也可以根据偏心块上的刻度转动相应的角度来改变二者之间的相位差。

附图说明

图1是本发明实施例中隔膜压缩机整体结构示意图；

图2是本发明实施例中气体流量调节机构中胀套结构和柱塞结构的剖视图；

图3是本发明实施例中气体流量调节机构中胀套结构的剖视图；

图4是本发明实施例中图2结构的左视方向剖视图；

图5是本发明实施例中偏心块零件的正视图；

图6是本发明实施例中主轴零件的俯视图。

图中：1.膜片，2.活塞，3.排气阀，4.进气阀，5.盖板，6.支板，7.液压缸，8.补油管路，9.柱塞泵，10.齿轮泵，11.吸油管路，12.曲轴箱，13.回油管路，14.溢油阀，15.导油孔，16.偏心块，17.胀套，18.压紧螺钉，19.胀套压紧件，20.轴承，21.主轴，22.柱塞杆，23.柱塞。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明：

由于现有的补油的方式只能在一个周期中的某一固定位置处进行补油，因此无法调节气量，从而会造成吸气不足的问题。但现有的气量调节方法又存在着成本高和能耗大的缺点。

参见图1，本发明的隔膜压缩机，主要由电机、底座、曲轴箱、曲轴连杆运动机构、缸体部件、油气管路、电控系统以及一些附件组成，本发明不作具体限定。

缸体部件包括膜片1、活塞2、盖板5和支板6，具有穹形内表面的盖板5和具有穹形表面的支板6连接形成腔体，膜片1周边被紧固在盖板5与支板6之间，具有穹形内表面的盖板5和膜片1构成膜腔。支板6与液压缸7连接，液压缸7与曲轴箱12连接。液压缸7设置有活塞2，曲轴箱12内设置有曲柄连杆机构，曲柄连杆机构驱动活塞2做往复运动。盖板5上配置有与膜腔连通的排气阀3和进气阀4。

工作原理为：隔膜压缩机中，气缸的职能由一个膜腔来完成，膜片1周边被紧固在盖板5与支板6之间，具有穹形内表面的盖板5和膜片1构成膜腔，而具有穹形表面的支板6用来限制膜片1下极限位置。压缩机运行时，电动机通过曲柄连杆机构来驱动液压缸7中的活塞2，活塞2通过油来推动膜片1压缩气体，膜腔中压力达到排气压力时气体顶开排气阀3；当活塞2自上止点下行时，膜片1则跟着油向平衡位置方向运动，由此膜腔容积增大，进气阀4被顶开，膜腔中开始吸进气体。

当机器运行时，液压缸7中的油不可避免地会通过活塞环而泄漏。这样就相当于减少了活塞2行程，当活塞2到达外止点时，膜片1便不能与盖板5相贴合，从而膜腔中的余隙容积越来越大，最终会使压缩机不能再吸进气体而失去工作能力。

如图1所示，因此在隔膜压缩机上设置补油装置进行补油，具体通过柱塞泵9来向液压缸7中补油。解决液压缸7中的油通过活塞环而泄漏，导致压缩机不能再吸进气体的问题。通过及时不断的进行补油，可以使得液压缸7中有足够的油量。活塞2行程不会受到影响，压缩机能够进行正常持续工作。

进一步，又由于油自身的可压缩性很小，致使活塞2不到上止点时，膜片1便先贴到了盖板5的表面，故为了防止油压过高，还应在液压缸7上设置溢油阀14机构。回油管路13连接溢油阀14出口和曲轴箱12下箱体，吸油管路11连接曲轴箱12下箱体和齿轮泵10，补油管路8连接柱塞泵9出口和液压缸7，构成油路的循环。如此周而复始，压缩机便连续地工作。支板6上分布着许多导油孔15。

参见图2和图3，本发明的隔膜压缩机中用的气体流量调节结构，其具有胀套17、胀套压紧件19、偏心块16、压紧螺钉18、轴承20、柱塞杆22和柱塞23。

所述偏心块16和主轴21通过胀套17联接，偏心块16、胀套17和胀套压紧件19同轴布置，轴承20内圈与偏心块16外侧配合，压紧螺钉18用来固定偏心块16和主轴21的相对位置。

驱动柱塞泵9的偏心块16在曲轴上通过胀套17连接，实现与曲轴周向相对位置可调，偏心块16、胀套17和胀套压紧件19同轴布置，轴承20内圈与偏心块16外侧配合，压紧螺钉18用来固定偏心块16和主轴20的相对位置。

本发明还提供一种隔膜压缩机的气体流量调节方法，包括以下步骤：主轴旋转时，与偏心块配合的轴承也带动柱塞随着做往复运动，从而柱塞泵在主轴旋转一周时向油腔内补油一次。

偏心块16和主轴21通过胀套17联接，轴承20内圈与偏心块16配合。当偏心块16和主轴21的相对位置确定好后，开始补油的时刻和膜片1到达极限位置时刻的相位差也随之固定。旋紧胀套压紧件19上的压紧螺钉18，则可通过胀套17来固定偏心块16和主轴21的相对位置以及补油的相位差。主轴21旋转时，与偏心块16配合的轴承20也带动柱塞23随着做往复运动，从而柱塞泵9在主轴21旋转一周时可以在某一位置开始补油一次。

其曲轴箱12中的油通过吸油管路11进入齿轮泵10增压后，部分油经柱塞泵9进一步增压，通过补油管路8进入到液压缸7中进行补油，油在油缸内达到设定压力后会流出溢油阀14，再经回油管路13流回曲轴箱12。该结构中，活塞2向下止点运动过程中，通过改变柱塞泵9的补油时机，控制油缸内压力上升至气体压缩腔内压力的转角位置，从而控制膜片向下运动的终点位置和气体压缩腔的容积，实现隔膜压缩机气体流量调节。

参见图4，压缩机运行时，随着主轴21的旋转，偏心转动的轴承20通过柱塞杆22带动柱塞23做周期性的往复运动。偏心块16和主轴21之间的相位差可通过旋转偏心块16来实现无级调节，之后再通过旋紧压紧螺钉18来固定相对的角度。

参见图5和图6，偏心块16和主轴21在安装时，当二者表面上所刻有的相同的标记对齐时，柱塞和活塞同时达到各自的上止点。也可以根据偏心块上的刻度转动相应的角度来改变二者之间的相位差。当偏心块16和主轴21上相同的标记对齐的时候，柱塞23和活塞同时达到各自的上止点，也可以转动相应的角度来改变二者之间的相位差。

尽管以上结合附图对本发明的具体实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的、而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明的权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。