一种隔膜压缩机及控制方法

1.本发明涉及压缩机技术领域，具体为一种隔膜压缩机及控制方法。


背景技术：

2.隔膜压缩机是一种特殊类型的容积式压缩机。其工作原理为，曲柄连杆结构驱动活塞往复运动，再推动油腔内的液压油，使得膜片在膜腔内发生形变，以改变气侧的容积变化，在吸、排气阀的配合下完成吸气、压缩、排气、膨胀过程。在隔膜压缩机的液压油循环系统中，通过油路补偿经过液压活塞环泄漏的油液，并通过在油压缸头上安装自适应压力平衡阀以调节油缸内工作压力。隔膜压缩机具有密封性能好，压缩介质完全不接触润滑剂的优点。
3.但隔膜压缩机也存在以下技术缺点：由于膜片的变形有限，隔膜压缩机的工作容积较小，只能通过提高往复频率提高排气量。同时，膜片的厚度较低，气侧和油侧之间微小的压差则会导致膜片达到最大形变值，在排气阀处还会发生膜片的小变形。在高频往复的工作条件下，膜片成为隔膜压缩机最易损坏的部件。特别是膜腔型线设计的不合理，会加剧膜片损坏的过程。在排气结束时，排气阀附近会存在一定的余隙容积，无法通过膜片的变形消除，降低了隔膜压缩机的工作效率。针对此问题，我们提出了一种带有缓冲液的隔膜压缩机。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种隔膜压缩机及控制方法，以克服现有技术的膜片撞击到膜腔上产生较大的瞬态应力的问题，本发明装置能够缓解膜片撞击时产生的应力，防止其膜片撞击速度过快，提高了隔膜压缩机的工作效率。
5.一种隔膜压缩机，包括缸头结构和补液装置，缸头结构包括缸盖和缸体，缸盖的一端和缸体一端连接在两者连接端形成工作腔，工作腔内设置膜片，缸体一侧的工作腔内设置驱动活塞，缸盖一侧的工作腔内设置连通的进气管道和排气管道，进气管道内设置有进气阀，排气管道内设置有排气阀；补液装置与进气管道连通，进气阀和排气阀需要具有防液击功能，保证其在高频工作下吸入或排出带缓冲液气体的过程工作稳定可靠。
6.优选的，缸盖的一端开设弧形槽，弧形槽的弧面为曲面，缸盖上开设进气管道和排气管道，进气管道和排气管道连通至弧形槽，形成压缩工作腔。
7.优选的，缸体的一端开设与缸盖的弧形槽型面一致的弧形槽，缸体(2)上开设连通弧形槽的活塞腔。
8.优选的，缸体的一端设置配油盘，配油盘上开设多个透油孔，透油孔连通活塞侧与膜片之间的油液。
9.优选的，缸体一侧开设凹槽，配油盘安装于缸体的凹槽内，配油盘位于活塞一侧设置有用于容纳液压油的凹形结构，配油盘位于膜片一侧设置有与缸盖的弧形槽型面一致的弧形槽。
10.优选的，缸头结构的进气管道和排气管道连接有气路系统，气路系统包括进气管路和排气管路，补液装置设置于进气管路上，补液装置向进气管路上通入液体。
11.优选的，补液装置连接有油箱，排气管路一端连接于排气管道，排气管路另一端连接有气液分离器，气液分离器的排气口为压力气体出口，用于提供压力气体，气液分离器的液体出口通过补液管道连通至油箱。
12.优选的，补液管道上设有补液泵和单向阀。
13.一种隔膜压缩机的控制方法，包括以下步骤：
14.s1，使用时，向隔膜压缩机膜片位于缸盖一侧的工作腔内注入设定量的缓冲液；
15.s2，开启隔膜压缩机，实时采集隔膜压缩机排气口排出的缓冲液量；
16.s3，根据实时采集的缓冲液量利用补液装置向进气管道注入与排出缓冲液相同量的缓冲液。
17.优选的，采用定量法对隔膜压缩机注入缓冲液的初始量进行标定得到设定值。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
19.本发明一种隔膜压缩机，包括缸头结构和补液装置，缸头结构包括缸盖和缸体，缸盖的一端和缸体一端连接在两者连接端形成工作腔，工作腔内设置膜片，缸体一侧的工作腔内设置驱动活塞，缸盖一侧的工作腔内设置连通的进气管道和排气管道，进气管道内设置有进气阀，排气管道内设置有排气阀；补液装置与进气管道连通，保证其在高频工作下吸入或排出带缓冲液气体的过程工作稳定可靠，采用补液装置通过在膜片上覆一层缓冲液，起到膜片运动缓冲和减小余隙容积的作用，利用膜片首先撞击至缓冲液上，大大减小了撞击时产生的应力；且由于缓冲液的可压缩性远低于气体，缓冲液可对膜片产生一个与其变形反向的缓冲压力，防止其膜片撞击速度过快，缓冲液可填充无法通过膜片变形消除的余隙容积，提高了隔膜压缩机的工作效率。
20.优选的，缸盖的一端开设弧形槽，弧形槽的弧面为曲面，减小膜片上方的缓冲液流动阻力，提高工作效率。
21.优选的，气体加压后，通过气液分离器将缓冲液分离出来，再通过补液泵和单向阀泵回至高位油箱，用于缓冲液的再次加注，实现了缓冲液的循环利用。
附图说明
22.图1是本发明实施例中隔膜压缩机的原理图。
23.图中，1-缸盖，2-缸体，3-膜片，4-配油盘，5-进气阀，6-排气阀，7-进气管路，8-补液装置，9-气液分离器，10-补液泵，11-单向阀，12-油箱，13-排气口。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
25.实施例
26.如图1所示，一种隔膜压缩机，包括缸头结构和补液装置8，缸头结构包括缸盖1和缸体2，缸盖1的一端和缸体2一端连接在两者连接端形成工作腔，工作腔内设置膜片3，缸体2一侧的工作腔内设置驱动活塞，缸盖1一侧的工作腔内设置连通的进气管道和排气管道，进气管道内设置有进气阀5，排气管道内设置有排气阀6；补液装置8与进气管道连通，用于向膜片3位于缸盖1一侧的工作腔内冲入缓冲液，在膜片3上覆一层缓冲液，起到膜片运动缓冲和减小余隙容积的作用。
27.缸盖1和缸体2组成容积式压缩机结构，缸盖1的一端与缸体2的一端接触，两者通过螺栓固定连接，或者采用卡扣进行扣紧连接，确保缸盖1与缸体2的接触段密封，在缸盖1与缸体2之间设置密封垫；如图1所示，缸盖1的一端开设弧形槽，弧形槽的弧面为曲面，缸盖1上开设进气管道和排气管道，进气管道和排气管道连通至弧形槽，形成压缩工作腔；
28.缸体2的一端开设与缸盖1的弧形槽型面一致的弧形槽，缸体2上开设连通弧形槽的活塞腔，驱动活塞设置于活塞腔内，通过曲柄连杆结构连接驱动装置，推动活塞腔内的液压油，使得膜片在工作腔内发生形变，以改变缸盖1侧的容积变化，在吸、排气阀的配合下完成吸气、压缩、排气、膨胀过程。
29.为确保活塞在压缩过程中，液压油的作用力均匀分布在膜片3的一侧，在缸体2的一端设置配油盘4，配油盘4上开设多个透油孔，透油孔连通活塞侧与膜片3之间的油液，活塞在做功时，液压油通过透油孔均匀作用于膜片3上，使膜片3均匀受压做功，防止膜片3出现局部受压过大产生变形而导致的损坏。具体安装：在缸体2一侧开设凹槽，配油盘4安装于缸体2的凹槽内，配油盘4位于活塞一侧设置凹形结构，用于容纳液压油，配油盘4位于膜片3一侧设置与缸盖1的弧形槽型面一致的弧形槽，此时膜片3夹设于配油盘4与缸盖1之间，缸盖1和配油盘4的弧形槽型线设计利于压缩和排气过程中缓冲液的流。
30.缸头结构的进气管道和排气管道连接有气路系统，气路系统包括进气管路7和排气管路，补液装置8设置于进气管路7上，补液装置8向进气管路上通入液体，确保膜片3上的缓冲液充足，避免因排气带走缓冲液造成膜片上缓冲液缺少的风险。
31.补液装置8连接有油箱12，用于提供缓冲液，补液装置8具体采用喷射阀，用于电控喷射缓冲液，使缓冲液随吸气过程的空气一起进入。排气管路一端连接于排气管道，排气管路另一端连接有气液分离器9，气液分离器9的排气口13为压力气体出口，用于提供压力气体，气液分离器9的液体出口通过补液管道连通至油箱12，用于将排出的缓冲液回收重复利用。
32.补液管道上设有补液泵10和单向阀11，主动进行排除缓冲液的回收，气体加压后，通过气液分离器将缓冲液分离出来，再通过补液泵和单向阀泵回至高位油箱，用于缓冲液的再次加注，实现了缓冲液的循环利用，本发明可提高膜片的工作寿命并提高隔膜压缩机的工作效率
33.本发明通过补液装置在膜片3上覆一层缓冲液，起到膜片运动缓冲和减小余隙容积的作用；补液装置8可实现对缓冲液的加压和定量排出，以保证膜片3上方的缓冲液量维持在合适范围。经过补液的气体从进气阀5进入隔膜压缩机工作腔，完成压缩后从排气阀6排出隔膜压缩机。排出的气体中会带走少量缓冲液，经过气液分离器9将缓冲液分离出来，通过补液泵10和单向阀11泵回至高位油箱12，用于缓冲液的重复利用。
34.本发明用于上述隔膜压缩机的控制方法，具体包括以下步骤：
35.使用时，向隔膜压缩机膜片位于缸盖一侧的工作腔内注入设定量的缓冲液，初始缓冲液的加入量，通过定量法对隔膜压缩机注入缓冲液的初始量进行标定得到设定值，不同规格的隔膜压缩机大小不同，其初始注入量不同，采用定量法对于出厂的隔膜压缩机进行标定设定值；
36.隔膜压缩机初始加入的缓冲液容量的设定值，大于膜片工作所需的最低值，因为在工作过程中排气通道内附着的缓冲液以及检测有滞后性，防止膜片工作排出气体带出缓冲液而出现间隙问题；能够确保缓冲液的充足。
37.开启隔膜压缩机工作时，如果初始排除的液体量过大，需要对隔膜压缩机进行位置调整，防止隔膜压缩机倾斜工作，缓冲液在工作过程中非排气产生排出的问题；
38.正常工作后，实时采集隔膜压缩机排气口排出的缓冲液量，通过气液分离装置进行采集排出的缓冲液的量；
39.根据实时采集的缓冲液量利用补液装置向进气管道注入与排出缓冲液相同量的缓冲液，确保膜片上的缓冲液充足。
40.具体的，进气阶段时膜片3向下变形接触配油盘4的膜腔表面，膜片3上方的缓冲液以及从进气阀5吸入气体中的缓冲液跟随膜片3向下变形运动，当进入压缩阶段，腔内容积逐渐减小，缓冲液被变形的膜片3挤压至中间的排气阀6；本发明提出的隔膜压缩机中存在着可发生形变的缓冲液，膜片3首先撞击至缓冲液上而不是膜腔结构，大大减小了撞击时产生的应力；且由于缓冲液的可压缩性远低于气体，缓冲液可对膜片3产生一个与其变形反向的缓冲压力，防止其膜片3撞击速度过快，提高了膜片3的使用寿命。同时，缓冲液可填充法通过膜片3无变形消除的余隙容积，提高了隔膜压缩机的工作效率。少量的缓冲液跟随气体从排气阀6排出，本发明可提高膜片的工作寿命并提高隔膜压缩机的工作效率。