一种双级压缩隔膜压缩机结构的制作方法

1.本发明涉及压缩机技术领域，具体为一种双级压缩隔膜压缩机结构。


背景技术：

2.随着氢燃料电池汽车的快速发展，作为基础配套设备的氢气压缩机应用需求越来越突出。隔膜压缩机能实现氢气压缩的绝对无油，是目前应用最为广泛的氢气压缩机类型，隔膜压缩机的产品质量及可靠性，直接决定了氢气产业链运营的经济性和设备的使用寿命。氢气分子量小、易燃易爆，对隔膜压缩机的可靠性提出了新的挑战，高压力、低成本、高效及高可靠性是目前无油氢气压缩领域对隔膜压缩机提出的要求，也是目前氢气隔膜压缩机研究的关键技术所在。
3.随着用气侧储气压力的不断提升，对于高压氢气压缩机的需求逐渐旺盛，目前的隔膜压缩机，排气压力通常低于45mpa，应用于更高压力的应用场合时，可靠性降低，性能变差，无法满足应用需求。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种双级压缩隔膜压缩机结构，结构简单，操作方便，通过优化高压级和低压级结构，使压缩机在高压比、超高压应用场合运行可靠，效率高。
5.本发明是通过以下技术方案来实现：
6.一种双级压缩隔膜压缩机结构，包括高压级膜头组件、曲轴箱组件和低压级膜头组件，所述低压级膜头组件装配在曲轴箱组件的一侧端，用于从吸气压力到中间压力的压缩；所述高压级膜头组件装配在曲轴箱组件的另一侧端，用于从中间压力到排气压力的压缩；所述高压级膜头组件和低压级膜头组件通过曲轴箱组件分别实现气体的增压。
7.优选的，曲轴箱组件包括飞轮、曲轴、前轴承座、两组轴承、曲轴箱、后轴承座、两组连接体和两组十字头滑道；所述前轴承座和后轴承座分别装配在曲轴箱的两侧，两组轴承分别装配在前轴承座和后轴承座上，所述曲轴装配在两组轴承上，且曲轴的驱动端伸出曲轴箱设置，所述飞轮装配在曲轴的驱动端处；两组连接体分别装配在曲轴箱外的两侧，其中一组连接体连接高压级膜头组件；另一组连接体连接低压级膜头组件；两组十字头滑道分别对应布置在两组连接体内；
8.每组连接体内设有连杆，所述连杆的一端连接曲轴，另一端通过十字头销连接十字头，所述十字头滑动放置在十字头滑道内；通过飞轮带动曲轴旋转，曲轴分别驱动两组连接件内的连杆，两组连杆分别带动十字头，在十字头滑道内进行往复运动，并分别与高压级膜头组件或低压级膜头组件内对应的油活塞连接，对高压级膜头组件或低压级膜头组件分别实现气体的增压。
9.进一步的，高压级膜头组件包括高压级油活塞、高压级油缸、高压级下膜头、高压级配油盘、高压级膜片、高压级配气盘、高压级上膜头和高压级张紧器；
10.所述高压级上膜头通过高压级螺柱和高压级张紧器与高压级下膜头连接且同轴设置，其中高压级下膜头与曲轴箱外朝向高级膜头组件一侧的连接体通过螺栓连接，所述高压级油活塞和高压级油缸设置在高压级下膜头内，高压级油活塞的驱动端通过压板连接至连杆上所设置的十字头，所述高压级配油盘通过螺栓连接在高压级下膜头上，用于压紧高压级油缸；所述高压级配气盘一侧装配在高压级上膜头上，另一侧与高压级配油盘压紧设置，所述高压级膜片装配在高压级配气盘与高压级配油盘之间，且高压级膜片分别与高压级配油盘和高压级配气盘之间形成腔体，通过高压级配油盘中的液压油推动高压级膜片进行往复变形，同时高压级膜片的往复变形推动高压级膜片与高压级配气盘之间的腔体缩小或变大。
11.更进一步的，高压级上膜头内还设有高压级吸气管和高压级排气管，所述高压级吸气管和高压级排气管的管体分别连通高压级配气盘，其中高压级吸气管上设有高压级吸气阀；高压级排气管上设有高压级排气阀；且高压级吸气管和高压级排气管在高压级上膜头端面分别伸出设置，且由高压级压板通过螺栓压紧在高压级上膜头端面上。
12.更进一步的，高压级配油盘上设有第一径向半圆槽、第一圆形槽、若干第一一级过油孔和第一二级过油孔；
13.若干第一一级过油孔和第一二级过油孔贯穿设置在高压级配油盘内，且若干第一一级过油孔沿着高压级配油盘的径向环绕分布，若干第一二级过油孔在高压级配油盘的中心部设置，所述第一圆形槽在高压级配油盘上连通若干第一二级过油孔，所述第一径向半圆槽在高压级配油盘表面沿着径向连通若干第一一级过油孔，且连通至第一圆形槽。
14.更进一步的，高压级配油盘上还设有两组第一定位孔、两组第一槽、第一环形面和第一平面；两组第一定位孔分别设置在高压级配油盘上，且两组第一槽分别对应设置在两组第一定位孔内，螺栓穿过第一定位孔，且通过拧紧螺母使得高压级配油盘连接在高压级下膜头上，所述螺母位于第一槽内；所述第一环形面设置在高压级配油盘端面，所述第一平面位于第一环形面内，所述第一环形面的边沿包围高压级配气盘，第一平面与高压级配气盘的端面之间压紧高压级膜片形成腔体。
15.进一步的，低压级膜头组件包括低压级油活塞、低压级油缸、低压级下膜头、低压级配油盘、低压级膜片、低压级配气盘和低压级上膜头；
16.所述低压级上膜头与低压级下膜头之间通过螺栓连接且同轴设置，其中，低压级下膜头与曲轴箱外朝向低压级膜头组件一侧的连接体通过螺栓连接，所述低压级油活塞和低压级油缸设置在低压级下膜头内，低压级油活塞的驱动端通过压板连接至连杆上所设置的十字头，所述低压级配油盘通过螺栓连接在低压级下膜头上，用于压紧低压级油缸；所述低压级配气盘的一侧装配在低压级上膜头上，另一侧与低压级配油盘压紧设置，所述低压级膜片装配在低压级配气盘与低压级配油盘之间，且低压级膜片分别与低压级配气盘和低压级配油盘之间形成腔体，通过低压级配油盘中的液压油推动低压级膜片进行往复变形，同时低压级膜片的往复变形推动低压级膜片与低压级配气盘之间的腔体缩小或变大。
17.更进一步的，低压级上膜头内还设有低压级进气管和低压级排气管，所述低压级进气管和低压级排气管的管体分别连通低压级配气盘，其中，低压级进气管上设有低压级进气阀；低压级排气管上设有低压级排气阀；且低压级进气管和低压级排气管在低压级上膜头端面分别伸出设置，且由低压级压板通过低压级螺栓压紧在低压级上膜头端面上。
18.更进一步的，低压级配油盘上设有第二槽、第二过油槽、第二环形槽、第二径向半圆槽、第二环形半圆槽和若干第二过油孔；
19.若干第二过油孔贯穿设置在低压级配油盘内，且若干第二过油孔分布在低压级配油盘的中心部，所述第二槽为船舵形，第二槽与低压级油缸连通，所述第二环形槽位于低压级配油盘表面，且设有多道，所述第二过油槽位于第二槽内，并连通第二环形槽；所述第二径向半圆槽和第二环形半圆槽位于低压级配油盘表面，且第二径向半圆槽连通位于外侧的第二环形槽，所述第二环形半圆槽环形连通第二径向半圆槽设置。
20.更进一步的，低压级配油盘上还设有四组第二定位孔，螺栓通过第二定位孔将低压级配油盘定位在低压级下膜头上。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
22.本发明提供了一种双级压缩隔膜压缩机结构，在曲轴箱组件的两侧分别装配高压级膜头组件和低压级膜头组件，其中低压级膜头组件实现从吸气压力到中间压力的压缩，高压级膜头组件实现从中间压力到排气压力的压缩，曲轴箱组件为机械运行部件，通过曲轴驱动两套连杆活塞，实现低压级膜头组件和高压级膜头组件内气体的增压，本发明优化了高压级和低压级结构，使压缩机在高压比、超高压应用场合运行可靠，效率高。
23.进一步的，曲轴箱组件中通过飞轮带动曲轴旋转，曲轴分别驱动两组连接件内的连杆，两组连杆分别带动十字头，在十字头滑道内进行往复运动，驱动高压级膜头组件或低压级膜头组件内的油活塞分别实现气体的增压，结构紧凑，机械效率高。
24.更进一步的，高级膜头组件包括高压级油活塞、高压级油缸、高压级下膜头、高压级配油盘、高压级膜片、高压级配气盘、高压级上膜头和高压级张紧器，通过高压级配油盘中的液压油推动高压级膜片进行往复变形，同时高压级膜片的往复变形推动高压级膜片与高压级配气盘之间的腔体缩小或变大，有效的提高了高级膜头组件中的运行效率。
25.更进一步的，高压级上膜头内还设有高压级吸气管和高压级排气管，通过高压级吸气阀和高压级排气阀的开启和关闭实现气体的吸气、压缩、排气过程，高压级吸气管和高压级排气管在高压级上膜头端面分别伸出设置，且由高压级压板通过螺栓压紧在高压级上膜头端面上，提高了高压级吸气阀和高压级排气阀在高压级上膜头上的稳定性和密封性。
26.进一步的，低压级膜头组件包括低压级油活塞、低压级油缸、低压级下膜头、低压级配油盘、低压级膜片、低压级配气盘和低压级上膜头，通过低压级配油盘中的液压油推动低压级膜片进行往复变形，同时低压级膜片的往复变形推动低压级膜片与低压级配气盘之间的腔体缩小或变大，有效的提高了低级膜头组件中的运行效率。
27.更进一步的，低压级上膜头内还设有低压级进气管和低压级排气管，通过低压级进气阀和低压级排气管的开启和关闭实现气体的吸气、压缩、排气过程，低压级进气管和低压级排气管在低压级上膜头端面分别伸出设置，且由低压级压板通过低压级螺栓压紧在低压级上膜头端面上，提高了低压级进气阀和低压级排气阀在低压级上膜头上的稳定性和密封性。
28.更进一步的，高压级配油盘和低压级配油盘的设计便于液压油的输出，提高了对高级膜头组件和低级膜头组件的运行效率。
附图说明
29.图1为本发明中双级压缩隔膜压缩机整机结构；
30.图2为本发明中双级压缩隔膜压缩机整机剖视图；
31.图3为本发明中高压级配油盘靠近高压级油活塞侧的结构示意图；
32.图4为本发明中高压级配油盘靠近高压级膜片侧的结构示意图；
33.图5为图4的剖面示意图；
34.图6为本发明中低压级配油盘靠近低压级油活塞侧的结构示意图；
35.图7为本发明中低压级配油盘靠近低压级膜片侧的结构示意图。
36.图中：1-高压级膜头组件；2-曲轴箱组件；3-低压级膜头组件；101-高压级油活塞；102-高压级油缸；103-高压级下膜头；104-高压级配油盘；105-高压级膜片；106-高压级配气盘；107-高压级上膜头；108-高压级螺柱；109-高压级张紧器；110-高压级吸气管；111-高压级吸气阀；112-高压级排气管；113-高压级排气阀；114-高压级压板；201-飞轮；202-曲轴；203-前轴承座；204-轴承；205-曲轴箱；206-底座；207-后轴承座；208-连杆；209-十字头销；210-十字头；211-十字头滑道；212-连接体；301-低压级油活塞；302-低压级油缸；303-低压级下膜头；304-低压级配油盘；305-低压级膜片；306-低压级配气盘；307-低压级上膜头；308-低压级螺栓；309-低压级进气管；310-低压级进气阀；311-低压级排气管；312-低压级排气阀；313-低压级压板；10401-第一定位孔；10402-第一径向半圆槽；10403-第一一级过油孔；10404-第一圆形槽；10405-第一二级过油孔；10406-第一槽；10407-第一环形面，10408-第一平面；30401-第二定位孔；30402-第二槽；30403-第二过油孔；30404-第二过油槽；30405-第二环形槽；30406-第二径向半圆槽；30407-第二环形半圆槽。
具体实施方式
37.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。
38.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
39.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
40.参见图1和图2，本发明一个实施例中，提供了一种双级压缩隔膜压缩机结构，包括高压级膜头组件1、曲轴箱组件2和低压级膜头组件3，所述低压级膜头组件3装配在曲轴箱组件2的一侧端，用于从吸气压力到中间压力的压缩；所述高压级膜头组件1装配在曲轴箱组件2的另一侧端，用于从中间压力到排气压力的压缩；所述高压级膜头组件1和低压级膜
头组件3通过曲轴箱组件2分别实现气体的增压，其中高压级膜头组件1、曲轴箱组件2和低压级膜头组件3的底端分别装配在底座206上。
41.具体的，曲轴箱组件2包括飞轮201、曲轴202、前轴承座203、两组轴承204、曲轴箱205、后轴承座207、两组连接体212和两组十字头滑道211；所述前轴承座203和后轴承座207分别装配在曲轴箱205的两侧，两组轴承204分别装配在前轴承座203和后轴承座207上，所述曲轴202装配在两组轴承204上，且曲轴202的驱动端伸出曲轴箱205设置，所述飞轮201装配在曲轴202的驱动端处；两组连接体212分别装配在曲轴箱205外的两侧，其中一组连接体212连接高压级膜头组件1；另一组连接体212连接低压级膜头组件3；两组十字头滑道211分别对应布置在两组连接体212内；
42.每组连接体212内设有连杆208，所述连杆208的一端连接曲轴202，另一端通过十字头销209连接十字头210，所述十字头210滑动放置在十字头滑道211内；通过飞轮201带动曲轴201旋转，曲轴201分别驱动两组连接件212内的连杆208，两组连杆208分别带动十字头210，在十字头滑道211内进行往复运动，并分别与高压级膜头组件1或低压级膜头组件3内对应的油活塞连接，对高压级膜头组件1或低压级膜头组件3分别实现气体的增压。
43.具体的，高压级膜头组件1包括高压级油活塞101、高压级油缸102、高压级下膜头103、高压级配油盘104、高压级膜片105、高压级配气盘106、高压级上膜头107和高压级张紧器109；
44.所述高压级上膜头107通过高压级螺柱108和高压级张紧器109与高压级下膜头103连接且同轴设置，其中高压级下膜头103与曲轴箱205外朝向高级膜头组件1一侧的连接体212通过螺栓连接，所述高压级油活塞101和高压级油缸102设置在高压级下膜头103内，高压级油活塞101的驱动端通过压板连接至连杆208上所设置的十字头210，所述高压级配油盘104通过螺栓连接在高压级下膜头103上，用于压紧高压级油缸102；所述高压级配气盘106一侧装配在高压级上膜头107上，另一侧与高压级配油盘104压紧设置，所述高压级膜片105装配在高压级配气盘106与高压级配油盘104之间，且高压级膜片105分别与高压级配油盘104和高压级配气盘106之间形成腔体，通过高压级配油盘104中的液压油推动高压级膜片105进行往复变形，同时高压级膜片105的往复变形推动高压级膜片105与高压级配气盘106之间的腔体缩小或变大。
45.具体的，高压级上膜头107内还设有高压级吸气管110和高压级排气管112，所述高压级吸气管110和高压级排气管112的管体分别连通高压级配气盘106，其中高压级吸气管110上设有高压级吸气阀111；高压级排气管112上设有高压级排气阀113；且高压级吸气管110和高压级排气管112在高压级上膜头107端面分别伸出设置，且由高压级压板114通过螺栓压紧在高压级上膜头107端面上。
46.具体的，根据图3、图4和图5所示，高压级配油盘104上设有第一径向半圆槽10402、第一圆形槽10404、若干第一一级过油孔10403和第一二级过油孔10405；
47.若干第一一级过油孔10403和第一二级过油孔10405贯穿设置在高压级配油盘104内，且若干第一一级过油孔10403沿着高压级配油盘104的径向环绕分布，若干第一二级过油孔10405在高压级配油盘104的中心部设置，所述第一圆形槽10404在高压级配油盘104上连通若干第一二级过油孔10405，所述第一径向半圆槽10402在高压级配油盘104表面沿着径向连通若干第一一级过油孔10403，且连通至第一圆形槽10404。
48.具体的，高压级配油盘104上还设有两组第一定位孔10401、两组第一槽10406、第一环形面10407和第一平面10408；两组第一定位孔10401分别设置在高压级配油盘104上，且两组第一槽10406分别对应设置在两组第一定位孔10401内，螺栓穿过第一定位孔10401，且通过拧紧螺母使得高压级配油盘104连接在高压级下膜头103上，所述螺母位于第一槽10406内；所述第一环形面10407设置在高压级配油盘104端面，所述第一平面10408位于第一环形面10407内，所述第一环形面10407的边沿包围高压级配气盘106，第一平面10408与高压级配气盘106的端面之间压紧高压级膜片105形成腔体，这种结构实现了配气盘和配油盘的有效定位，并可形成膜片泄漏检测通道。
49.具体的，低压级膜头组件3包括低压级油活塞301、低压级油缸302、低压级下膜头303、低压级配油盘304、低压级膜片305、低压级配气盘306和低压级上膜头307；
50.所述低压级上膜头307与低压级下膜头303之间通过螺栓连接且同轴设置，其中，低压级下膜头303与曲轴箱205外朝向低压级膜头组件3一侧的连接体212通过螺栓连接，所述低压级油活塞301和低压级油缸302设置在低压级下膜头303内，低压级油活塞301的驱动端通过压板连接至连杆208上所设置的十字头210，所述低压级配油盘304通过螺栓连接在低压级下膜头303上，用于压紧低压级油缸302；所述低压级配气盘306的一侧装配在低压级上膜头307上，另一侧与低压级配油盘304压紧设置，所述低压级膜片305装配在低压级配气盘306与低压级配油盘304之间，且低压级膜片305分别与低压级配气盘306和低压级配油盘304之间形成腔体，通过低压级配油盘304中的液压油推动低压级膜片305进行往复变形，同时低压级膜片305的往复变形推动低压级膜片305与低压级配气盘306之间的腔体缩小或变大。
51.具体的，低压级上膜头307内还设有低压级进气管309和低压级排气管311，所述低压级进气管309和低压级排气管311的管体分别连通低压级配气盘306，其中，低压级进气管309上设有低压级进气阀310；低压级排气管311上设有低压级排气阀312；且低压级进气管309和低压级排气管311在低压级上膜头307端面分别伸出设置，且由低压级压板313通过低压级螺栓308压紧在低压级上膜头307端面上。
52.具体的，根据图6和图7所示，低压级配油盘304上设有第二槽30402、第二过油槽30404、第二环形槽30405、第二径向半圆槽30406、第二环形半圆槽30407和若干第二过油孔30403；
53.若干第二过油孔30403贯穿设置在低压级配油盘304内，且若干第二过油孔30403分布在低压级配油盘304的中心部，所述第二槽30402为船舵形，第二槽30402与低压级油缸302连通，所述第二环形槽30405位于低压级配油盘304表面，且设有多道，所述第二过油槽30404位于第二槽30402内，并连通第二环形槽30405；所述第二径向半圆槽30406和第二环形半圆槽30407位于低压级配油盘304表面，且第二径向半圆槽30406连通位于外侧的第二环形槽30405，所述第二环形半圆槽30407环形连通第二径向半圆槽30406设置。
54.具体的，低压级配油盘304上还设有四组第二定位孔30401，螺栓通过第二定位孔30401将低压级配油盘304定位在低压级下膜头303上。
55.本发明一种双级压缩隔膜压缩机结构在使用时：
56.曲轴箱组件2为机械运行部件，通过曲轴箱组件2内的飞轮201带动曲轴201旋转，曲轴201分别驱动两组连接件212内的连杆208，两组连杆208分别带动十字头210，在十字头
滑道211内进行往复运动，并与高压级膜头组件1或低压级膜头组件3内的油活塞连接，对高压级膜头组件1或低压级膜头组件3分别实现气体的增压。
57.对于高压级膜头组件1的工作如下：
58.连杆208上的十字头210推动高压级油活塞101在高压级油缸102内做往复运动，使得高压级油缸102内的液压油通过高压级配油盘104推动高压级膜片105进行往复变形，同时高压级膜片105的往复变形推动高压级膜片105与高压级配气盘106之间的腔体缩小或变大，实现从中间压力到排气压力的压缩。
59.对于低压级膜头组件3的工作如下：
60.连杆208上的十字头210推动低压级油活塞301在低压级油缸302内做往复运动，使得低压级油缸302内的液压油通过低压级配油盘304推动低压级膜片305进行往复变形，同时低压级膜片305的往复变形推动低压级膜片305与低压级配气盘306之间的腔体缩小或变大，实现从吸气压力到中间压力的压缩。
61.综上所述，本发明提供了一种双级压缩隔膜压缩机结构，在曲轴箱组件的两侧分别装配高压级膜头组件和低压级膜头组件，其中低压级膜头组件实现从吸气压力到中间压力的压缩，高压级膜头组件实现从中间压力到排气压力的压缩，曲轴箱组件为机械运行部件，通过曲轴驱动两套连杆活塞，实现低压级膜头组件和高压级膜头组件内气体的增压，本发明优化了高压级和低压级结构，使压缩机在高压比、超高压应用场合运行可靠，效率高。
62.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。