专利名称：往复式压缩机进气阀气量无级调节装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种往复活塞式压缩机气量无级调节装置。
背景技术：
往复压缩机广泛应用于炼油、化工、国防、冶金等领域，为适应工艺流程变化的需要，压缩机大多数情况下都不需要在满负荷下运行，需要根据工艺流程进行流量调节。顶开吸气阀的气量无级调节方法因调节范围广，可实现0 100%范围内的无级调节，以及能减少能源浪费等优点而备受关注。图1为顶开吸气阀气量无级调节的原理性循环示功图，Ps 是压缩机的吸气压力，Pd是压缩机的排气压力，在没有气量无级调节系统的情况下，压缩机循环指示功如曲线a-b-c-d-a所示；在有调节系统情况下，进气阀被强制顶开直到活塞到达e位置点时才关闭，循环指示功如曲线a-b-c-e-f-a所示；每个循环压缩机节省的指示功如曲线c-e-f-d-c所示，不同的气阀关闭位置点e代表着不同的排气量。该方法的特点是只压缩需要的气量，多余的气体从进气阀回流，因此与旁通调节(压缩过的气体旁通回流) 方法相比，节省了指示功，减小了能源浪费。已有技术中的顶开气阀气量无级调节系统需要对每个进气阀进行调节，系统结构包括液压站，液压作用元件，电磁阀和执行机构等，其部件繁多，而且执行机构对气阀频繁冲击，影响气阀中阀片的寿命。已有一种往复活塞式压缩机顶开进气阀气量无级调节装置，如美国专利文献 US5833209中所公开的技术方案，包含有液压站、电磁阀和执行机构等部件，通过高频电磁阀来产生液压力脉冲，由液压活塞驱动执行机构强制顶开进气阀。该技术方案结构复杂、传动部件繁多，电磁阀处于高频工作状态，执行机构不断冲击进气阀，对元件的可靠性有很高的要求。中国专利CN1987098A公开了一种基于时间控制的顶开进气阀装置，是采用步进电机带动一个旋转液力分配器，起到与美国专利文献US5833209公开装置中电磁阀相同的作用，产生压力脉冲，由液压活塞驱动执行机构强制顶开进气阀，其整套装置结构复杂，需要使用液压站，执行机构对气阀存在频繁的冲击。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、性能可靠的往复式压缩机进气阀气量无级调节装置。不仅能实现往复式压缩机0 100 %范围内的气量无级调节，同时能提高压缩机的工作效率，减少能源的浪费；整套装置结构简单容易实现，同时运行可靠，具有较长的运行周期与使用寿命。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是本发明往复式压缩机进气阀气量无级调节装置的结构特点是固联在传动轴底端、并由传动轴带动的是一与所述传动轴呈“T”形设置的旋转阀片，所述旋转阀片位于上座与底座之间，在旋转阀片与上座和底座之间为同轴配合；步进电机的输出轴与传动轴通过联轴器联接；所述旋转阀片是以阀片扇面与阀片扇孔相互间隔，在所述上座与底座上分别对应开有上座扇形孔与底座扇形孔，所述上座扇形孔和底座扇形孔)与阀片扇孔为相同的区域分布，所述上座和底座是以上座扇形孔与底座扇形孔相互对准构成阀座扇形流道，并通过底座螺孔与上座螺孔紧固；步进电机通过传动轴驱动旋转阀片 转动，阀片扇面转动至阀座扇形流道位置时气阀关闭；阀片扇孔转动至阀座扇形流道位置时气阀开启。本发明往复式压缩机进气阀气量无级调节装置的结构特点也在于在所述旋转阀片与上座的接触面上，以及在所述旋转阀片与底座之间的接触面上分别安装有上推力轴承和下推力轴承。所述各阀片扇面、各阀片扇孔、各底座扇形孔和各上座扇形孔的角度均为Θ，
0=^，式巾白勺N滅棚壯丨船細白勺总、翻。 2N与已有技术相比，本发明有益效果体现在1、本发明中旋转式气阀的气流流道是直流式，与现有的往复压缩机自动阀相比， 其流动阻力远远小于自动阀，可以减小由进气阀引起的流动损失，提高压缩机工作效率；旋转式气阀的有效流通面积也远远大于自动阀，在进行往复压缩机气量无级调节设计或对现有气阀改造时，采用本发明，每个缸的每一侧只需要设计或改造少量进气阀就能达到很好的调节与节能效果，而现有的气量无级调节系统必须控制所有进气阀才能达到相同效果；2、本发明旋转式气阀与现有自动阀相比，旋转运动的阀片取代了往复运动的阀片，减小了碰撞给阀片带来的冲击损害，而且由于没有执行机构直接作用冲击阀片，气阀的寿命与可靠性可以大大提高；3、本发明中旋转式阀片直接由步进电机驱动，与现有的气量无级调节相比，没有了液压站、电磁阀、执行机构等复杂的传动部件，使系统大大简化，能提高系统的可靠性。
图1是已有技术中顶开吸气阀气量无级调节循环示功图；图2a是本发明的结构原理示意图；图2b是图2a的局部放大图；图3是本发明中进气阀旋转阀片示意图；图4是本发明中进气阀底座示意图；图5是本发明中进气阀上座示意图；图中标号1上座；2底座；3旋转阀片；4上推力轴承；5下推力轴承；6紧固螺母； 7传动轴；8联轴器；9步进电机；10阀片扇面；11阀片扇孔；12中心孔；13阀片棱边；14底座螺孔；15底座扇形孔；16上座螺孔；17上座扇形孔。
具体实施例方式参见图2a和图2b，本实施例中，固联在传动轴7的底端、并由传动轴7带动的是一与传动轴7呈“T”形设置的旋转阀片3，旋转阀片3位于上座1与底座2之间，在旋转阀片 3与上座1和底座2之间为同轴配合；步进电机9的输出轴与传动轴7通过联轴器8联接， 传动轴7的底端固定设置在旋转阀片3的中心孔12中；
图3所示，旋转阀片3是以阀片扇面10与阀片扇孔11相互间隔，以其扇片扇孔11 作为流道，外缘为阀片棱边13，这一结构形式可以获得最大的流通面积；如图4和图5所示，在上座1与底座2上分别对应开有上座扇形孔17与底座扇形孔15，上座扇形孔17和底座扇形孔15与旋转阀片3上的阀片扇孔11为相同的区域分布， 上座1和底座2是以上座扇形孔17与底座扇形孔15相互对准构成阀座扇形流道，并通过底座螺孔14与上座螺孔16由紧固螺母6进行紧固，以此形成阀座扇形流道；为了使旋转阀片在关闭时的气密性更好，可以设置旋转阀片3的阀片扇面的角度稍大于阀座扇形流道的扇形区域角度。具体实施中，在旋转阀片3与上座1的接触面上，以及在旋转阀片3与底座2之间的接触面上分别安装有上推力轴承4和下推力轴承5，以推力轴承实现旋转阀片与底座和上座之间的滑动配合，减小转动阻力。步进电机9通过传动轴7驱动旋转阀片3转动，阀片扇面10转动至阀座扇形流道位置时气阀关闭；阀片扇孔11转动至阀座扇形流道位置时气阀开启。旋转阀片3上各阀片扇面10和阀片扇孔11的角度均为θ，0 = ^τ，确定，其中
2Ν
N是气阀的流道数目，也就是旋转阀片3的阀片扇面总数目。步进电机转动一定角度θ则带动阀片旋转相同的角度θ，步进电机转动一次，旋转阀片的转动会使气阀流道打开或关闭，实现进气阀的启闭，由此控制系统通过控制步进电机就可以控制旋转式进气阀的开启与关闭时刻。当压缩机气缸开始进气，步进电机带动旋转阀片3旋转，使气阀的流道处于打开状态；当进气过程结束，经过部分行程回流，气缸内气体达到所需排气量要求时，步进电机带动旋转阀片3旋转，使旋转阀片3关闭气阀流道，压缩机进入压缩阶段。步进电机9接收控制模块的控制命令实时控制进气阀的开启与关闭，当气缸排气阶段结束后，步进电机9执行控制命令，转动θ角度，通过传动轴7带动旋转阀片3旋转， 阀片扇孔11转到底座扇形孔15与上座扇形孔17的位置处，使进气阀打开，压缩机气缸开始吸气；吸气阶段结束后进入回流阶段，当气缸内剩余气体满足压缩机排气量要求时，步进电机9执行控制命令，转动θ角度，通过传动轴7带动旋转阀片3旋转，阀片扇面10转到底座扇形孔15与上座扇形孔17的位置处，进气阀关闭，压缩机进入压缩和排气阶段，实现了气量无级调节的过程。
权利要求
1.一种往复式压缩机进气阀气量无级调节装置，其特征是固联在传动轴(7)底端、并由传动轴(7)带动的是一与所述传动轴(7)呈“T”形设置的旋转阀片(3)，所述旋转阀片(3)位于上座⑴与底座(2)之间，在旋转阀片(3)与上座 (1)和底座⑵之间为同轴配合；步进电机(9)的输出轴与传动轴(7)通过联轴器⑶联接；所述旋转阀片(3)是以阀片扇面(10)与阀片扇孔(11)相互间隔，在所述上座(1)与底座(2)上分别对应开有上座扇形孔(17)与底座扇形孔(15)，所述上座扇形孔(17)和底座扇形孔(15)与阀片扇孔(11)为相同的区域分布，所述上座(1)和底座(2)是以上座扇形孔(17)与底座扇形孔(15)相互对准构成阀座扇形流道，并通过底座螺孔(14)与上座螺孔(16)紧固；步进电机(9)通过传动轴(7)驱动旋转阀片(3)转动，阀片扇面(10)转动至阀座扇形流道位置时气阀关闭；阀片扇孔(11)转动至阀座扇形流道位置时气阀开启。
2.根据权利要求1所述的往复式压缩机进气阀气量无级调节装置，其特征是在所述旋转阀片⑶与上座⑴的接触面上，以及在所述旋转阀片⑶与底座⑵之间的接触面上分别安装有上推力轴承(4)和下推力轴承(5)。
3.根据权利要求1所述的往复式压缩机进气阀气量无级调节装置，其特征是所述各阀片扇面(10)、各阀片扇孔(11)、各底座扇形孔(15)、各上座扇形孔(17)的角度均为Θ，$ = ^，式巾白勺Ν滅棚壯丨船細白勺总、翻。 2Ν
全文摘要
本发明公开了一种往复式压缩机进气阀气量无级调节装置，其特征是固联在传动轴底端、并由传动轴带动的是一与所述传动轴呈“T”形设置的旋转阀片，在旋转阀片与上座和底座之间为同轴配合；步进电机的输出轴与传动轴通过联轴器联接；旋转阀片是以阀片扇面与阀片扇孔相互间隔，上座和底座是以上座扇形孔与底座扇形孔相互对准构成阀座扇形流道；阀片扇面转动至阀座扇形流道位置时气阀关闭；阀片扇孔转动至阀座扇形流道位置时气阀开启。本发明可以实现往复式压缩机0-100％范围内的气量无级调节。
文档编号F04B39/08GK102220958SQ20111011726
公开日2011年10月19日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者唐斌, 李连生, 王乐 申请人:合肥通用机械研究院