一种新型高压隔膜式压缩机的制作方法

1.本实用新型涉及压缩机技术领域，尤其是涉及一种新型高压隔膜式压缩机。


背景技术：

2.隔膜式压缩机是一种往复式容积压缩机，通过膜片将液压油系统和气体压缩系统完全隔离。膜腔中气体压缩系统和外界做到完全密封，在气体压缩过程中保证无泄漏、气体不受污染。
3.传统隔膜式压缩机工作原理是：通过电机驱动曲轴连杆，带动活塞进行往复运动实现液压油的增压、卸压，进而通过液压油推动膜片来实现气体的压缩和排出。传统隔膜式压缩机的工作原理和结构决定了必须配有较为复杂的机械传动部件和活塞组件，机械传动部件的磨损老化和寿命问题难以解决，整机占地空间大，重量大，布置方式不灵活。
4.为解决传统压缩机存在的问题，近年来出现了新型液压泵驱动的隔膜压缩机，如中国专利cn201921894163.3公开的隔膜式压缩机，结构简单紧凑，使用寿命更长。液压泵驱动的隔膜压缩机的原理是，利用液压泵驱动隔膜对气体进行压缩。但是液压泵驱动的隔膜压缩机也有其技术难题，气体压缩压力受限于液压泵能够提供的压力。一般液压泵能够实现提供最大压力约为40mpa，但是高压隔膜式压缩机对气体压缩压力的要求不低于90mpa。没有如此高压、大排量的液压泵将难以实现液压泵驱动的高压隔膜式压缩机。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种新型高压隔膜式压缩机。
6.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.一种新型高压隔膜式压缩机，包括膜头、液压泵、换向阀和增压缸；
8.所述换向阀通过第一油路与液压泵的出油口连通，通过第二油路与液压泵的进油口连通，通过第三油路与膜头连通，在换向阀的作用下，第三油路交替连通于第一油路和第二油路；
9.所述膜头包括缸体、缸盖和膜片，缸体的第一端连通第三油路，缸体的第二端连接缸盖，所述缸盖上设有气路，膜片置于缸体与缸盖之间的空腔内，将空腔分为气腔和油腔，所述气腔与缸盖上的气路连通；
10.所述增压缸可拆卸安装在缸体内，增压缸的高压侧与油腔相连，增压缸的低压侧连通第三油路。
11.优选的，所述膜头的数量为2个，第三油路的数量为2个，两个膜头内均安装有增压缸，两条第三油路分别与两个膜头连通，在换向阀的作用下，一条第三油路与第一油路连通时，另一条第三油路与第二油路连通。
12.优选的，所述气路包括排气通道和吸气通道，当膜片自油腔向气腔运动时，排气通道排出压缩气体，当膜片自气腔向油腔运动时，吸气通道吸入气体。
13.优选的，所述膜头的数量为2个，分别为第一膜头和第二膜头，第三油路的数量为2个，第一膜头内安装有增压缸，第二膜头内没有安装增压缸，两条第三油路分别与两个膜头连通，第二膜头的排气通道连接到第一膜头的吸气通道，在换向阀的作用下，一条第三油路与第一油路连通时，另一条第三油路与第二油路连通。
14.优选的，所述膜头的数量为2个，分别为第一膜头和第二膜头，第三油路的数量为2个，第一膜头和第二膜头内均安装增压缸，两条第三油路分别与两个膜头连通，第二膜头的排气通道连接到第一膜头的吸气通道，在换向阀的作用下，一条第三油路与第一油路连通时，另一条第三油路与第二油路连通。
15.优选的，还包括第一补油支路、第二补油支路和油箱，第一补油支路上设有第一补油泵、第一补油单向阀、第一补油蓄能器和第一补油溢流阀，第一补油泵的进油口与油箱连通，第一补油泵的出油口通过所述第一补油单向阀连接至液压泵的进油口；第二补油支路上设有第二补油泵、第二补油单向阀、第二补油蓄能器和第二补油溢流阀，第二补油泵的进油口与油箱连通，第二补油泵的出油口通过所述第二补油单向阀连接至增压缸的高压侧。
16.优选的，还包括过滤器，所述过滤器布置在油箱与补油系统的进油端之间，能够过滤掉液压油中的杂质，进而延长新型高压隔膜式压缩机的使用寿命。
17.优选的，所述第一油路上设置有溢流支路，所述溢流支路上设置有溢流阀。
18.优选的，所述增压缸为活塞动作频率不低于5hz的增压缸。
19.优选的，还包括电机，所述电机的输出轴与液压泵传动连接。
20.优选的，所述液压泵的出油口和/或进油口设置有单向阀，单向阀能保证液压油的正确流向，防止高压液压油回流。
21.本实用新型的工作原理为：当换向阀控制第三油路与第一油路连通时，液压泵向膜头泵送液压油，液压油通过第三油路进入膜头后，进入增压缸低压侧，并推动增压缸的活塞运动，使增压缸的高压侧产生高压，从而推动膜头中膜片向气腔运动，对气体进行压缩，被压缩气体经过排气通道排出膜头；
22.换向阀控制第三油路与第二油路连通时，膜头中的膜片由于气体压力而向油腔运动，从而驱动增压缸高压侧的液压油推动增压缸的活塞向增压缸低压侧运动，增压缸低压侧的液压油通过第三油路，流经换向阀和第二油路进入液压泵进油口，随着膜头中油腔液压油的排放，气体通过吸气通道进入膜头，实现吸气；
23.换向阀使第三油路交替连通于第一油路和第二油路，实现膜头交替吸气与排气。
24.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
25.(1)在膜头的缸体内安装增压缸，通过增压缸进行增压，能够使用较低压力的液压泵，实现较高的气体压缩压力，对于高压隔膜式压缩机，能够大大降低对液压泵的要求，使得液压泵驱动的高压隔膜式压缩机能够实现。
26.(2)换向阀通过第一油路与液压泵的出油口连通，通过第二油路与液压泵的进油口连通，通过第三油路与膜头连通，在换向阀的作用下，第三油路交替连通于第一油路和第二油路，实现了膜头交替进行吸气与排气。本技术通过使用液压泵和换向阀代替现有隔膜式压缩机内曲轴、连杆、十字头等复杂的传动部件和活塞组件，结构简单紧凑，避免了机械传动部件、活塞环等的磨损，延长了高压隔膜式压缩机的使用寿命，也避免了曲轴轴封、活塞密封等设计难题。
27.(3)设计级联式膜头，一个膜头的排气通道连接至另一个膜头的吸气通道，实现气体的多级压缩，能进一步降低高压隔膜式压缩机对液压泵的要求，可以灵活调整压缩等级。
附图说明
28.图1为本实用新型的结构示意图；
29.图2为本实用新型的系统原理图，以两个独立的膜头为例；
30.图3为本实用新型的系统原理图，以两个级联的膜头为例；
31.附图标记：10、膜头，10a、第一膜头，10b、第二膜头，11、缸体，12、缸盖，13、膜片，14、排气通道，15、吸气通道，20、液压泵，21、液压泵的出油口，22、液压泵的进油口，30、换向阀，40、增压缸，41、增压缸的高压侧，42、增压缸的低压侧，51、第一补油泵，52、第一补油单向阀，53、第一补油蓄能器，54、第一补油溢流阀，61、第二补油泵，62、第二补油单向阀，63、第二补油蓄能器，64、第二补油溢流阀，70、油箱，71、过滤器，80a、第一油路，80a-1、溢流阀，80b、第二油路，80c、第三油路。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
33.在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当放大了部件。
34.在本技术实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
37.实施例1：
38.一种新型高压隔膜式压缩机，如图1所示，包括膜头10、液压泵20、换向阀30和增压缸40；
39.换向阀30通过第一油路80a与液压泵20的出油口21连通，通过第二油路80b与液压泵20的进油口22连通，通过第三油路80c与膜头10连通，在换向阀30的作用下，第三油路80c交替连通于第一油路80a和第二油路80b，换向阀30可以为电磁阀；
40.膜头10包括缸体11、缸盖12和膜片13，缸体11的第一端连通第三油路80c，缸体11的第二端连接缸盖12，缸盖12上设有气路，膜片13置于缸体11与缸盖12之间的空腔内，将空腔分为气腔和油腔，气腔与缸盖12上的气路连通；
41.增压缸40安装在缸体11内，增压缸40的高压侧41与油腔相连，增压缸40的低压侧42连通第三油路80c。增压缸40是一种利用两腔活塞作用面积不相等，将输入的低压油转换成高压油或超高压油的执行元件。增压缸40的活塞动作频率影响隔膜式压缩机的性能，优选频率较高的增压缸，本实施例中，增压缸40的活塞动作频率不小于5hz。
42.缸盖12上的气路包括排气通道14和吸气通道15，当膜片13自油腔向气腔运动时，排气通道14排出压缩气体，当膜片13自气腔向油腔运动时，吸气通道15吸入气体。隔膜式压缩机的膜片13与排气通道14和吸气通道15相配合，为现有技术，在此不再赘述，相关从业人员可以理解。
43.本实施例中，膜头10的数量为1个，工作原理为：
44.当换向阀30控制第三油路80c与第一油路80a连通时，液压泵20向膜头10泵送液压油，液压油通过第三油路80c进入膜头10后，进入增压缸40低压侧42，并推动增压缸40的活塞运动，使增压缸40的高压侧41产生高压，同时推动膜头10中膜片13对气体进行压缩，被压缩气体经过排气通道14排出膜头10；
45.换向阀30控制第三油路80c与第二油路80b连通时，膜头10中的膜片13由于气体压力而向油腔运动，从而驱动增压缸高压侧41的液压油推动增压缸40的活塞向增压缸低压侧42运动，增压缸低压侧42的液压油通过第三油路80c，流经换向阀30和第二油路80b进入液压泵20的进油口22，随着膜头10中油腔液压油的排放，气体通过吸气通道15进入膜头10，实现吸气；
46.换向阀30使第三油路80c交替连通于第一油路80a和第二油路80b，实现膜头10交替吸气与排气。
47.在其他实施方式中，还可以设置2个及以上的膜头10，每个膜头10内根据需要安装增压缸40，如实际工程中有特殊需要，某个膜头也可以不安装增压缸40，对应的设置多个第三油路80c，相应的使用具有对应接口的换向阀30即可，通过换向阀30进行油路切换，使得对于每一个膜头10而言，该膜头10通过第三油路80c轮流与第一油路80a和第二油路80b连通即可。
48.此外，在第一油路80a上还可以设置有溢流支路，溢流支路上设有溢流阀80a-1，自液压泵20的出油口21流出的液压油的油压大于溢流阀80a-1的溢流阈值时，液压油将顶开溢流阀80a-1，流出部分液压油，从而对新型高压隔膜式压缩机进行了超高压保护，防止油压过高而出现泄漏或管路破裂。
49.在液压泵20的出油口21和/或进油口22还可以设置单向阀，单向阀能保证液压油的正确流向，防止高压液压油回流。
50.一种新型高压隔膜式压缩机，如图2和图3所示，还包括补油系统和油箱70，补油系统的进油端与油箱70连通，补油系统的出油端连接至液压泵20的进油口22和增压缸40的高压侧41，油箱70和补油系统用于为液压泵20-换向阀30-膜头10-液压泵20这一回路补充液压油。
51.其中，补油系统包括第一补油支路和第二补油支路，第一补油支路上设有第一补
油泵51、第一补油单向阀52、第一补油蓄能器53和第一补油溢流阀54，第一补油泵51的进油口与油箱70连通，第一补油泵51的出油口通过第一补油单向阀52连接至液压泵20的进油口22，第一补油单向阀52能保证液压油的正确流向，防止高压液压油回流，第一补油蓄能器53和第一补油溢流阀54用于保证补油压力；
52.第二补油支路上设有第二补油泵61、第二补油单向阀62、第二补油蓄能器63和第二补油溢流阀64，第二补油泵61的进油口与油箱连通，第二补油泵61的出油口通过第二补油单向阀62连接至增压缸40的高压侧41，第二补油单向阀62能保证液压油的正确流向，防止高压液压油回流，第二补油蓄能器63和第二补油溢流阀64用于保证补油压力。
53.当安装有增压缸40的膜头10的数量为多个时，第二补油支路可以设置多条，分别连接至各个膜头10的增压缸40的高压侧41。
54.一种新型高压隔膜式压缩机，如图2和图3所示，还包括过滤器71，过滤器71布置在油箱70与补油系统的进油端之间，能够过滤掉液压油中的杂质，进而延长新型高压隔膜式压缩机的使用寿命。
55.一种新型高压隔膜式压缩机，还包括电机，电机的输出轴与液压泵20传动连接，电机的输出轴上设有飞轮，飞轮具有较大的转动惯量，从而使电机的输出轴的转动较为稳定，电机驱动液压泵20的结构为现有技术，相关从业人员可以理解，在此不再赘述。
56.实施例2：
57.本实施例中，如图2所示，膜头10的数量为2个，第三油路80c的数量为2个，两个膜头10内均安装有增压缸，两条第三油路80c分别与两个膜头10连通，在换向阀30的作用下，一条第三油路80c与第一油路80a连通时，另一条第三油路80c与第二油路80b连通。
58.当一个膜头10通过第三油路80c与第一油路80a连通时，另一个膜头10通过另一条第三油路80c与第二油路80b连通，这样与第一油路80a连通的膜头10排气时，与第二油路80b连通膜头10吸气；接着，换向阀30将油路切换，使得一个膜头10通过第三油路80c与第二油路80b连通，另一个膜头10通过第三油路80c与第一油路80a连通。这样使得两个膜头10同时工作，一个膜头10吸气时，另一个膜头10排气，且每个膜头10的吸气和排气交替进行。
59.如图2所示，为了配合两个膜头10，第二补油支路分成两路，分别连接至两个膜头10的增压缸40的高压侧41。
60.实施例3：
61.本实施例中，膜头10的数量为2个，记为第一膜头10a和第二膜头10b，第三油路80c的数量为2个，第一膜头10a内安装有增压缸40，第二膜头10b内没有安装增压缸40，两条第三油路80c分别与两个膜头10连通，如图3所示，第二膜头10b的膜头10的排气通道14连接到第一膜头10a的吸气通道15，在换向阀30的作用下，一条第三油路80c与第一油路80a连通时，另一条第三油路80c与第二油路80b连通。如图3所示，为了配合两个膜头10，由于第二膜头10b内没有安装增压缸40，故第二补油支路连接至第一膜头10a的增压缸40的高压侧41。
62.当第二膜头10b通过一条第三油路80c与第一油路80a连通时，第一膜头10a通过另一条第三油路80c与第二油路80b连通，第二膜头10b排气，第一膜头10a吸气，这样经第二膜头10b压缩后的气体送入了第一膜头10a；接着，换向阀30将油路切换，使得第二膜头10b通过第三油路80c与第二油路80b连通，第一膜头10a通过第三油路80c与第一油路80a连通，第二膜头10b吸气，第一膜头10a排气，经过两级压缩后的气体自第一膜头10a的排气通道14排
出。
63.通过将第一膜头10a和第二膜头10b级联，实现气体的两级压缩，两个膜头10同时工作，一个膜头10吸气时，另一个膜头10排气，且每个膜头10的吸气和排气交替进行，第二膜头10b排出的压缩气体被吸入第一膜头10a，再次进行压缩。
64.由于两级压缩时，第一级压缩的气体压力往往较低，因此第二膜头10b可以不安装增压缸40；第二级压缩的气体压力往往较高，因此第一膜头10a需要安装增压缸40获得满足要求的液压力。在其他实施方式中，也可以根据实际需要，令第一膜头10a和第二膜头10b内均安装增压缸40。
65.通过级联的方式，通过气体的多级压缩，能进一步降低高压隔膜式压缩机对液压泵的要求，可以通过简单的液压泵20实现较大的气体压力。在其他实施方式中，还可以将2个以上的膜头10进行级联，气体从一个膜头10的排气通道14进入另一个膜头10的吸气通道15，再次进行压缩，之后再次从膜头10的排气通道14进行下一个膜头10的吸气通道15，灵活实现不同的压缩等级。
66.以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。