压缩机余隙缸的制作方法

1.本实用新型涉及压缩机领域，具体涉及一种压缩机余隙缸。


背景技术：

2.油气田中采用的压缩机为具有余隙缸的压缩机，当余隙缸的活塞行至终端停止点位置时，缸体内剩余的容积为余隙缸的余隙容积。
3.压缩机中通常需要通过对气量进行调节来达到节能降耗的目的，调节时，通常对气缸的余隙容积进行手动调节使压缩机产量发生变化，使产量被调节至目标产量的范围，例如，图 1中的压缩机余隙缸就是通过转动操作手轮来调整活塞的位置，实现余隙容积的调整，这种传动的压缩机余隙缸泄漏点多、操作难度大，对操作人员的技术素养要求很高，导致余隙容积调整结果不可控，如果余隙容积调整不到位，会引起压缩机活塞受力超过许用应力，导致曲轴、连杆、活塞杆断裂等安全生产事故发生。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供压缩机余隙缸，以提高调整余隙容积的精确性，降低调整余隙容积调整的操作难度。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型技术方案如下：
6.一种压缩机余隙缸，包括：
7.缸体组件，其具有沿轴向依次连通的动力输入腔、导向孔和余隙腔，所述动力输入腔开设在所述缸体组件的一端；
8.柱塞组件，其包括处于所述动力输入腔的动力活塞、配合穿设于所述导向孔内的导向杆部和处于余隙腔内的余隙柱塞塞头，所述余隙柱塞塞头通过沿轴向发生位置变化调整余隙容积；
9.膜片，其盖在所述动力输入腔的敞开侧，所述膜片通过往复变形改变所述动力输入腔的容积；
10.缸盖，所述缸盖盖在所述缸体组件上，所述缸盖上开设有驱动腔，所述驱动腔朝向所述动力输入腔，所述膜片隔开所述驱动腔和余隙腔，所述缸盖上设置有用于向所述驱动腔内输入流体增压或排出流体泄压的流体出入口；
11.弹性件，其安装在所述缸体组件内，所述弹性件用于提供驱使所述柱塞组件向背离所述膜片的移动的弹性力；
12.其中，当所述驱动腔内输入流体增压时，所述膜片变形，使所述动力输入腔内增压，所述动力输入腔内压力克服所述弹性力并驱使所述柱塞组件向背对所述膜片所在的方向移动，当排出所述驱动腔内的流体时，所述膜片反向复位，使所述动力输入腔内压力缩小，所述弹性力驱使所述柱塞组件向所述膜片所在的方向移动。
13.可选的，所述缸体组件包括缸本体和阀体，所述余隙腔设置在所述缸本体上，所述阀体封堵在所述余隙腔的一端，所述动力输入腔和所述导向孔开设在所述阀体上，且所述
动力输入腔的开设方向背对所述余隙腔所在方向。
14.可选的，所述余隙腔包括依次连通的第一子余隙腔、连接孔和第二子余隙腔，所述余隙柱塞塞头处于所述第一子余隙腔中，所述连接孔上朝向所述第一子余隙腔的一端设置有第一倒角面，所述余隙柱塞塞头上设置有朝向所述第一倒角面匹配的第二倒角面；
15.在所述柱塞组件向背对所述膜片的方向移动过程中，当所述第二倒角面与所述第一倒角面接触时，所述第一子余隙腔和所述第二子余隙腔被所述余隙柱塞塞头阻隔开，所述柱塞组件处于一极限位置。
16.可选的，所述余隙柱塞塞头可拆卸的设置在所述导向杆部上。
17.可选的，所述导向杆部包括与所述导向孔配合的光杆段及设置在所述光杆段一端的螺纹段，所述螺纹段与所述光杆段之间形成定位面，所述螺纹段贯穿所述余隙柱塞塞头，所述螺纹段上设置有用于将所述余隙柱塞塞头压紧在所述定位面上的紧固螺母。
18.可选的，所述第一子余隙腔包括与所述连接孔相邻的阶梯腔，从所述动力输入腔至所述余隙腔的轴向方向上，所述阶梯腔的直径组件变小，且所述阶梯腔各处圆弧过渡。
19.可选的，所述弹性件设置在所述动力输入腔内，且所述弹性件的一端抵靠在所述动力输入腔的腔底，另一端抵靠在所述动力活塞上。
20.可选的，所述导向杆部和导向孔之间设置有动密封结构，所述缸体组件上设置有用于回收从所述余隙腔泄露至所述动力输入腔的气体的漏气回收孔。
21.可选的，所述动力输入腔为阶梯腔，所述动力输入腔包括依次设置的第一子腔体、第二子腔体和第三子腔体，所述第一子腔体、第二子腔体、第三子腔体的直径递减，所述驱动腔的直径小于所述第一子腔体的直径，所述动力活塞可移动的配合设置在所述第一子腔体中，所述漏气回收孔设置在所述第二子腔体的侧壁上，所述弹性件的一端抵靠在所述第三子腔体的腔底，且所述弹性件的另一端伸出所述第三子腔体后抵靠在所述动力活塞上。
22.可选的，所述动力活塞包括配合设置在所述第一子腔体内的配合部及凸设在所述配合部上的凸出部，所述凸出部上开设有供所述弹性件装入的弹性件定位孔。
23.本实用新型的压缩机余隙缸，可以通过向驱动腔中输入或排出流体，较为精确调整驱动腔的压力，从而精确调整余隙柱塞塞头的位置，提高了余隙容积调整的精确性，且大幅降低了操作难度。
附图说明
24.图1为现有压缩机余隙缸的结构示意图；
25.图2为本实用新型中余隙缸的结构示意图；
26.图3显示为图2中缸体组件的结构示意图；
27.图4显示为图2中柱塞组件的结构示意图；
28.图5为驱动腔压力控制回路的示意图。
29.附图标记说明：
30.缸体组件1、缸本体11、阀体12、动力输入腔101、导向孔102、余隙腔103、第一子余隙腔1031、连接孔1032、第二子余隙腔1033、第一倒角面103a、漏气回收孔104、所述第一子腔体1011、第二子腔体1012、第三子腔体1013、
31.缸盖2、驱动腔201、流体出入口202、
32.膜片3、
33.柱塞组件4、动力活塞41、配合部411、凸出部412、导向杆部42、余隙柱塞塞头43、第二倒角面43a、紧固螺母44、
34.弹性件5、
35.油箱61、油泵62、换向阀63、进液管路64、共用管路65、排液管路66。
具体实施方式
36.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
37.结合参见图2至图4，本实用新型的压缩机余隙缸，包括缸体组件1、柱塞组件4、膜片 3、缸盖2和弹性件5，其中，缸体组件1具有沿轴向依次连通的动力输入腔101、导向孔102 和余隙腔103，动力输入腔101开设在缸体组件1的一端；柱塞组件4包括处于动力输入腔101的动力活塞41、配合穿设于所述导向孔102内的导向杆部42和处于余隙腔103内的余隙柱塞塞头43，余隙柱塞塞头43通过沿轴向发生位置变化调整余隙容积；膜片3和缸盖2都处于动力输入腔101的敞开侧，膜片3处于缸盖2和动力输入腔101之间，缸盖2盖在缸体组件1上，缸盖2上开设有驱动腔201，驱动腔201朝向动力输入腔101，膜片3隔开驱动腔 201和余隙腔103，缸盖2上设置有用于向驱动腔201内输入流体增压或排出流体泄压的流体出入口202，缸体组件1内还安装有弹性件5，该弹性件5用于提供驱使所述柱塞组件4向背离所述膜片3的移动的弹性力。其中，当驱动腔201内输入流体增压时，膜片3变形，使动力输入腔101内增压，动力输入腔101内压力克服弹性力并驱使柱塞组件4向背对膜片3所在的方向移动，当排出驱动腔201内的流体时，膜片3反向复位，使动力输入腔101内压力缩小，弹性力驱使所述柱塞组件4向所述膜片3所在的方向移动。
38.在实际实施过程中，压缩机的压缩活塞(图未示)处于压缩机气缸的有效工作腔(图未示)内，而余隙缸的余隙腔103与有效工作腔相邻，且相连通。
39.图中，该弹性件5为弹簧，在实际实施过程中，该弹性件5也可以采用具有中心孔的碟簧。
40.当柱塞组件4处于极限行程的最左侧(靠近膜片3)时，余隙容积为最大余隙容积，当柱塞组件4处于极限形成的最右侧(远离膜片3)时，余隙容积为最小余隙容积。
41.开机后，通常需要先调整余隙容积，调整余隙容积时，驱动腔201的初始状态为泄压状态，柱塞组件4在弹性力的作用下处于图示最左侧的极限位置，此时余隙容积为最大极限值；然后，通过将流体逐渐送入驱动腔201，使驱动腔201内压力上升，驱使膜片3发生变形，驱动腔201容积变大，而动力输入腔101的容积变小，动力输入腔101的压力上升，待动力输入腔101内的压力能够克服弹性件5的弹性力时，动力输入腔101内气体推动动力活塞41向背对膜片3的方向移动，余隙容积逐渐变小，待压缩机的进气压力达到目标值时，停止向驱动腔201输入流体，使驱动腔201与动力输入腔101的压力保持相等，使得膜片3处于稳定状态。若工作过程中，发现压缩机的进气压力低于目标值时，则再次向驱动腔201内输入流体，直至压缩机的进气压力达到目标值，反之，若发现压缩机的进气压力高于目标值时，则控制驱动腔201内流体逐渐向外排放，直至压缩机的进气压力达到目标值。
42.具体的，为了控制驱动腔201内的压力和容积，驱动腔201的流体出入口202连接有
余隙调节控制油路。在一些实施例中，可以采用自带动力源的余隙调节控制油路来控制驱动腔 201的压力和容积。优化的，参见图5，也可以采用压缩机控制油路的动力源作为余隙调节控制油路的动力源，也就是可以共用油箱61和油泵62。
43.在一些实施例中，参见图5，余隙调节控制油路包括所述油箱61、所述油泵62、换向阀 63、进液管路64、共用管路65和排液管路66，其中，所述油箱61、所述油泵62、所述进液管路64、所述换向阀63、所述进出液共用管路65和所述驱动腔201依次连接，所述排液管路66连接在所述换向阀63和所述油箱61之间，其中，所述换向阀63的状态至少包括第一状态和第二状态；当所述换向阀63处于第一状态时，所述进出液共用管路65与所述进液管路64导通，所述进出液共用管路65与所述排液管路66截止，油箱61中的流体介质经所述油泵62、所述进液管路64、所述换向阀63和所述进出液共用管路65进入所述油箱61中；当所述换向阀63处于第二状态时，所述进出液共用管路65与所述进液管路64截止，所述进出液共用管路65与所述排液管路66导通。
44.在一些实施例中，所述换向阀63为两位三通阀，所述换向阀63的状态只有所述第一状态和所述第二状态，当所述换向阀63切换至第一状态时，余隙容积逐渐变小，直至余隙容积处于最小值，当所述换向阀63切换至第二状态时，余隙容积变大，直至余隙容积处于最大值。在另一些实施例中，所述换向阀63为三位三通阀，所述换向阀63的状态还包括第三状态；当所述换向阀63切换至第一状态时，余隙容积逐渐变小；当所述换向阀63切换至第二状态时，余隙容积逐渐变大；当所述换向阀63处于第三状态时，所述进出液共用管路65 与所述进液管路64截止，所述进出液共用管路65与所述进液管路64截止，所述驱动腔201 保压，余隙容积保持为当前值。
45.在一些实施例中，参见图3，该流体出入口202为一个，且各流体出入口202设置在轴心线上，使得流体进出驱动腔201时，驱动腔201内各个方向的压力都处于较为均匀的状态，有利于压缩机余隙缸稳定、可靠的运行。
46.在一些实施例中，所述缸体组件1包括缸本体11和阀体12，所述余隙腔103设置在所述缸本体11上，所述阀体12封堵在所述余隙腔103的一端，所述动力输入腔101和所述导向孔102开设在所述阀体12上，且所述动力输入腔101的开设方向背对所述余隙腔103所在方向。这种方式，更容易加工余隙腔103，在实际实施过程中，若一体形成的缸体组件1对也能够顺利进行加工和安装，也可以采用一体成型的缸体组件1，但此处，缸体组件1采用缸本体11和阀体12组装的形式，更便于整个压缩机余隙缸的加工和安装。
47.在一些实施例，参见图，所述余隙腔103包括依次连通的第一子余隙腔1031、连接孔 1032和第二子余隙腔1033，所述余隙柱塞塞头43处于所述第一子余隙腔1031中，所述连接孔1032上朝向所述第一子余隙腔1031的一端设置有第一倒角面103a，所述余隙柱塞塞头43 上设置有朝向所述第一倒角面103a匹配的第二倒角面43a；在所述柱塞组件4向背对所述膜片3的方向移动过程中，当所述第二倒角面与所述第一倒角面103a接触时，所述第一子余隙腔1031和所述第二子余隙腔1033被所述余隙柱塞塞头43阻隔开，所述柱塞组件4处于一极限位置，此时的余隙容积为最小余隙容积，余隙容积不包含第一子余隙腔1031的容积。
48.调节时，柱塞组件4的轴向位移发生改变，通过控制第一倒角面和第二倒角面的距离，对第一余间腔和第二余间隙腔进行节流，在节流作用下，第二余隙腔103的余隙容积会发生变化，达到调节目的。
49.在一些实施例，所述余隙柱塞塞头43可拆卸的设置在所述导向杆部42上。当然，在实际实施过程中，若动力活塞41与导向杆部42之间可拆卸，整个柱塞组件4能够顺利安装，也可以使余隙柱塞塞头43与导向杆部42一体成型，但这种余隙柱塞塞头43可拆卸设置的方式，可以在余隙柱塞塞头43磨损时，更换新的余隙柱塞塞头43。
50.具体的，在一些实施例中，所述导向杆部42包括与所述导向孔配合的光杆段及设置在所述光杆段一端的螺纹段，所述螺纹段与所述光杆段之间形成定位面，所述螺纹段贯穿所述余隙柱塞塞头43，所述螺纹段上设置有用于将所述余隙柱塞塞头43压紧在所述定位面上的紧固螺母44。
51.在一些实施例中，所述第一子余隙腔1031包括与所述连接孔1032相邻的阶梯腔，从所述动力输入腔101至所述余隙腔103的轴向方向上，所述阶梯腔的直径组件变小，且所述阶梯腔各处圆弧过渡。有利于降低气体从第一子余隙腔1031进入连接孔1032的阻力，减少死角。
52.在一些实施例中，所述弹性件5设置在所述动力输入腔101内，且所述弹性件5的一端抵靠在所述动力输入腔101的腔底，另一端抵靠在所述动力活塞41上。
53.在一些实施例中，所述导向杆部42和导向孔102之间设置有动密封结构，所述缸体组件1上设置有用于回收从所述余隙腔103泄露至所述动力输入腔101的气体的漏气回收孔104，例如，此处的动密封结构可以采用在导向杆部42上开设密封槽，在该密封槽中进行填料密封的方式。压缩机运行时，部分气体可能会从余隙腔103泄漏至动力输入腔101，图中，该动力输入腔101及漏气回收孔104均设置在该阀体12上。
54.在一些实施例中，所述动力输入腔101为阶梯腔，所述动力输入腔101包括依次设置的第一子腔体、第二子腔体1012和第三子腔体1013，所述第一子腔体1011、第二子腔体 1012、第三子腔体1013的直径递减，所述驱动腔201的直径小于所述第一子腔体1011的直径，所述动力活塞41可移动的配合设置在所述第一子腔体1011中，所述漏气回收孔104设置在所述第二子腔体1012的侧壁上，所述弹性件5的一端抵靠在所述第三子腔体1013的腔底，且所述弹性件5的另一端伸出所述第三子腔体1013后抵靠在所述动力活塞41上。
55.这种采用阶梯腔作为动力输入腔101的形式，不仅能够更可靠的定位弹性件5，还为布置漏气回收孔104提供了空间，结构紧凑。
56.在一些实施例中，所述动力活塞41包括配合设置在所述第一子腔体1011内的配合部411 及凸设在所述配合部411上的凸出部412，所述凸出部412上开设有供所述弹性件5装入的弹性件5定位孔。有利于更可靠的定位弹性件5。
57.任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。