专利名称：一种用于压缩机的冷热隔离系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及压缩机设计制造技术领域，特别是涉及一种适用于卧式压缩机和立式压缩机的压缩机冷热隔离系统。
背景技术：
压缩机是利用活塞的往复运动来对气缸的柱状空间内的气体进行压缩的设备。图 1为现有的压缩机系统的结构图。如图1所示，该系统包括做往复运动的一号连杆114 ；与一号连杆114相连、将一号连杆114的往复运动转化为旋转运动的曲轴102 ；容纳曲轴102 和对曲轴102起润滑作用的润滑油的曲轴箱101 ；气缸107 ；通过自身的往复运动来压缩气缸107的柱状空间113内的气体的活塞(包括活塞杆109和压缩气体的活塞面108)；与活塞(中的活塞杆109)相连、对活塞的运动提供动力并起导向作用的十字头104 ；连接十字头104与曲轴102的二号连杆115。当然，图1未示出十字头104滑动所需的十字头滑道， 本领域技术人员可以根据现有技术获知十字头滑道的结构。利用图1所示的压缩机对高温气体(100°C至300°C)或低温气体(-45 °C 至-200°C )进行压缩时，气缸107中气体的热量或冷量会进入与之相接的十字头箱103(内部有十字头104及其滑道)以及曲轴箱101内，如果是高温气体，则其热量会分别造成十字头104、曲轴102、一号连杆114、二号连杆115的强度与刚度的降低以及曲轴箱101内润滑油的粘度降低与闪蒸，影响压缩机的工作，如果是低温气体，则其冷量将分别造成十字头 104、曲轴102、一号连杆114、二号连杆115的冷脆以及曲轴箱101内润滑油的冻结，同样影响压缩机的工作，因此，现有技术在气缸107与十字头箱103之间设置了前隔离室105和后隔离室106这两级隔离室，以隔离不同温度的气体之间的热量传递，之所以设置两级隔离室，是因为一级隔离室不足以满足隔热或隔冷的目的。同时，如果气缸内的气体为低温气体，现有技术还选用耐低温材料(如不锈钢)来制造十字头104、曲轴102、曲轴箱101、一号连杆114和二号连杆115，防止其机械性能因受冷而改变，保证压缩机的正常工作，在气缸107内的气体为高温气体时，图1所示的这种压缩机系统的结构基本不能保证压缩机正常工作。另外，图1中，在后隔离室106与气缸107之间也设置了密封垫112，以进一步隔绝冷量。可见，相对于传统的压缩机而言，图1所示的压缩机通过增设前隔离室105和后隔离室106这两级隔离室，使一号连杆114、二号连杆115、曲轴102、曲轴箱101、十字头104、 十字头箱103与气缸107隔离开来，从而防止了气缸107内的高温或低温气体的热量或冷量侵入；在气缸107内的气体为低温气体时，为保证润滑油以及各器件的正常使用以及该压缩机系统的正常运行，还选用了耐低温的材料来制造隔离室、活塞杆、一号连杆、二号连杆、曲轴、十字头等装置。但是，选用耐低温材料来制造这些部件，无疑增大了压缩机系统的成本，而增设两级隔离室的做法，又加大了活塞杆109的长度，从而增加了活塞的往复运行的惯性力以及该压缩机系统沿活塞杆109方向的长度，从而增大了该压缩机系统的体积， 并影响了压缩机系统的工作稳定性。发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于压缩机的冷热隔离系统，能减小活塞杆的长度和压缩机系统的体积，提高压缩机系统的工作稳定性，降低其成本。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下一种用于压缩机的冷热隔离系统，所述压缩机包括做空间连摆运动的一号连杆；与所述一号连杆相连、将所述一号连杆的空间连摆运动转化为旋转运动的曲轴；容纳所述曲轴和对所述曲轴起润滑作用的润滑油的曲轴箱；气缸；通过自身的往复运动来压缩所述气缸内的气体的活塞；与所述活塞相连、 对所述活塞提供动力并起导向作用的十字头；连接所述十字头与所述曲轴的二号连杆；该冷热隔离系统包括位于所述十字头与所述气缸之间的隔离室；冷热隔离腔；分别与所述冷热隔离腔相连，以实现所述冷热隔离腔内的换热介质的输出和输入的换热介质输出管和换热介质输入管；与所述换热介质输出管相连以向所述换热介质的输出提供动力的介质循环输送泵；分别与所述介质循环输送泵和所述换热介质输入管相连、以利用外部输入的一号介质来与所述介质循环输送泵送来的所述换热介质进行热交换、并将热交换后的换热介质通过所述换热介质输入管送回所述冷热隔离腔的热交换器；其中，所述隔离室与所述气缸相连；所述冷热隔离腔位于所述隔离室内与所述气缸连接的位置。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进进一步，还包括位于所述换热介质输出管上的换热介质流量调节阀。进一步，还包括与所述介质循环输送泵相连的换热介质储罐。进一步，还包括位于所述隔离室与所述气缸的外壁之间的冷热隔离垫。进一步，所述一号介质为空气；所述热交换器为利用外部输入的空气与所述介质循环输送泵送来的所述换热介质进行热交换的空气冷却器。进一步，所述一号介质为冷却水；所述热交换器为利用外部输入的冷却水与所述介质循环输送泵送来的所述换热介质进行热交换的水冷却器。进一步，所述冷热隔离腔为环形或方形。本实用新型的有益效果是本实用新型在隔离室内设置了冷热隔离腔，从而将气缸内低温气体的冷量或高温气体的热量释放给冷热隔离腔内的换热介质，由介质循环输送泵提供动力以实现冷热隔离腔内换热介质的输出和输入，由热交换器利用外部输入的一号介质对换热介质进行换热，这样，本实用新型仅需设置一个隔离室，并在其内部设置冷热隔离腔，即可使气缸内低温气体的冷量或高温气体的热量最终释放给一号介质，从而防止其侵入十字头箱和曲轴箱，对十字头、一号连杆、二号连杆、曲轴、曲轴箱以及润滑油造成影响，因此，本实用新型能减小活塞杆的长度，从而减小活塞的往复运行的惯性力以及该压缩机系统沿活塞杆方向的长度，进而减小压缩机系统的体积，提高压缩机系统的工作稳定性。 另外，制造十字头、曲轴、曲轴箱、一号连杆和二号连杆的材料使用普通材料即可，无需用昂贵的耐低温材料，因而本实用新型还能降低压缩机系统的成本。
图1为现有技术提供的压缩机系统的结构图；[0018]图2为利用了本实用新型提供的冷热隔离系统的压缩机的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。图2为利用了本实用新型提供的冷热隔离系统的压缩机的结构图。如图2所示， 该压缩机包括做空间连摆的一号连杆216 ；与一号连杆216相连、将一号连杆216的空间连摆运动转化为旋转运动的曲轴202 ；容纳曲轴202和对曲轴202起润滑作用的润滑油的曲轴箱201 ；气缸206 ；通过自身的往复运动来压缩气缸206(的柱状空间2061)内的气体的活塞(包括垂直连接的活塞杆208和对气体进行压缩的活塞面207)；与活塞(中的活塞杆208的端部)相连、对活塞的运动提供动力并对活塞起导向作用的十字头204(当然，十字头204的运动需要十字头滑道，图2中未示出，本领域的技术人员可根据现有技术获知其结构，本实用新型不再对其进行说明)；连接十字头204与曲轴202的二号连杆217。图2中，曲轴202的旋转运动又带动二号连杆217做空间摆动，该运动经由十字头 204的传递和导向作用，使相连的活塞杆208只能在直线方向(例如图2所示的卧式压缩机系统中的水平方向，或者立式压缩机系统中的竖直方向)做往复运动，从而带动活塞面207 循环压缩柱状空间2061内的气体。这就是该压缩机系统对柱状空间2061内的气体进行压缩的工作过程。柱状空间2061内的气体可以为常温的气体，也可以为图1所示的现有技术遇到的低温(_45°C至-200°C)气体，还可以为高温(100°C至300°C)气体，要对低温气体或高温气体进行压缩，则低温气体的冷量和高温气体的热量就会侵入气缸206所连接的容纳十字头204的十字头箱203 (铸铁制成)，以及十字头箱203所连接的曲轴箱201 (铸铁制成)， 从而对十字头204、曲轴202、一号连杆216、二号连杆217、曲轴箱201内的润滑油、十字头箱203的工作造成影响，使润滑油失去润滑作用，使十字头204、曲轴202、一号连杆216、二号连杆217、十字头箱203等因受冷变脆、受热变形而全部或部分失去其机械性能，这会极大地影响压缩机系统的正常工作。为了避免上述的问题，如图2所示，本实用新型提出的用于压缩机的冷热隔离系统包括位于十字头204与气缸206之间的隔离室205，该隔离室205的两端分别与气缸 206和十字头箱203相连；位于隔离室205内的冷热隔离腔2051，其内部填充有换热介质； 分别与冷热隔离腔2051相连，以分别实现冷热隔离腔2051内的换热介质的输出和输入的换热介质输出管210和换热介质输入管215 ；与换热介质输出管210相连以向换热介质的输出提供动力的介质循环输送泵211，其是通过提高换热介质的压力的方式来向换热介质的循环流动提供动力的，该动力用于使换热介质从冷热隔离腔2051沿换热介质输出管210 输出，并使其沿换热介质输入管215重新流回冷热隔离腔2051 ；分别与介质循环输送泵211 和换热介质输入管215相连、以利用外部输入的一号介质来与介质循环输送泵211送来的换热介质进行热交换、并将热交换后的换热介质通过换热介质输入管215送回冷热隔离腔 2051的热交换器212，如图2所示，热交换后的一号介质从热交换器212输出，这样，气缸 206柱状空间2061内低温气体的冷量或高温气体的热量经由换热介质的中间传递，最终由一号介质释放到外界，再加上隔离室205的隔离作用，本实用新型防止了气体的冷量或热量侵入十字头箱203和曲轴箱201，保护了一号连杆216、二号连杆217、曲轴202、曲轴箱 201内的润滑油、十字头204和十字头箱203不受这些冷量或热量的影响，能够正常工作。图2中，隔离室205与气缸206相连，冷热隔离腔2051位于隔离室205内与气缸 206连接的位置，较优的，冷热隔离腔2051可为环形或方形的结构。由于隔离室205对冷量和热量的隔离作用、冷热隔离腔2051中换热介质的中间导冷(或导热)作用，以及热交换器212的换热作用，本实用新型能有效防止气缸206内低温或高温气体的冷量或热量对压缩机各器件的影响，因而一号连杆216、二号连杆217、曲轴 202、曲轴箱201、十字头204和十字头箱203可用普通的材料制成，无需昂贵的耐低温材料制造，因而可以降低压缩机系统的成本(相对于现有技术，可降低约20% )。在气缸206柱形空间2061内的气体为低温气体的情况下，本实用新型中的换热介质可以采用水或乙二醇水溶液等，在气缸206柱形空间2061内的气体为高温气体的情况下，本实用新型中的换热介质可以采用导热油。因此，本发明可以有效防止气缸内高温气体的热量与低温气体的冷量导入压缩机的运动系统，从而提高高温和低温压缩机的可靠性， 减小运动系统和静止部件(如活塞杆)的长度和压缩机系统的体积，提高压缩机系统的工作稳定性，降低其成本。可见，本实用新型在隔离室内设置了冷热隔离腔，从而将气缸内低温气体的冷量或高温气体的热量释放给冷热隔离腔内的换热介质，由介质循环输送泵提供动力以实现冷热隔离腔内换热介质的输出和输入，由热交换器利用外部输入的一号介质对换热介质进行换热，这样，本实用新型仅需设置一个隔离室，并在其内部设置冷热隔离腔，即可使气缸内低温气体的冷量或高温气体的热量最终释放给一号介质，从而防止其侵入十字头箱和曲轴箱，对十字头、一号连杆、二号连杆、曲轴、曲轴箱以及润滑油造成影响，因此，本实用新型能减小活塞杆的长度，从而减小活塞的往复运行的惯性力以及该压缩机系统沿活塞杆方向的长度，进而减小压缩机系统的体积，提高压缩机系统的工作稳定性。另外，制造十字头、曲轴、曲轴箱、一号连杆和二号连杆的材料使用普通材料即可，无需用昂贵的耐低温材料，因而本实用新型还能降低压缩机系统的成本。如图2所示，该系统还包括位于换热介质输出管210上的换热介质流量调节阀 214，通过控制转换换热介质流量调节阀214的开度，可调节换热介质输出管210中换热介质的流量，使其不致过大或过小。对换热介质流量调节阀214的开度的调节可以采用手动方式，也可以采用电动或气动方式，这样，换热介质流量调节阀214可以采用手动流量调节阀或电动流量调节阀、气动流量调节阀的形式。另外，该冷热隔离系统还包括与介质循环输送泵211相连的换热介质储罐213，其用于储存换热介质，在需要的时候向系统中补充换热介质。图2中，隔离室205与气缸206通过各自的外壁可以相接触，本实用新型中，二者的外壁也可以不接触，在二者的外壁之间设置冷热隔离垫209(如石棉制成的冷热隔离垫)，使二者的外壁分别与冷热隔离垫209相接触，并被冷热隔离垫209所隔离，从而进一步隔离气缸206中的低温气体的冷量或高温气体的热量通过气缸壁向隔离室205的传递，提高本实用新型对气体冷量或热量的隔离程度。本实用新型中，一号介质可以为空气，这样，热交换器212就可以采用利用外部输入的空气与介质循环输送泵211送来的换热介质进行热交换的空气冷却器。[0032]一号介质也可以为冷却水，这样，热交换器212就可以采用利用外部输入的冷却水与介质循环输送泵211送来的换热介质进行热交换的水冷却器。当然，一号介质也可以为其他导热介质，如海水、液化天然气等，这样，热交换器 212就可以采用其他相应的换热形式。热交换器212可以采用板壳式热交换器或管式热交换器的结构。如图2所示，在十字头箱203与隔离室205之间的活塞杆208的周围还设置了刮油垫218，以防止润滑油从十字头箱203进入隔离室205。在隔离室205与气缸206之间的活塞杆208的周围还设置了密封垫219，可起到气体密封作用，防止气缸206内的气体进入隔离室205内。值得指出的是，图2所示的冷热隔离系统中，活塞在水平方向压缩气缸内的气体， 因而该实施例表示的是卧式压缩机，但是，本实用新型所提供的隔离室、冷热隔离腔、冷热隔离垫等装置也适用于活塞在竖直方向压缩气缸内气体的立式压缩机，即图2所示的卧式压缩机系统的结构只是用于说明本实用新型的结构，而不应理解为是对本实用新型所适用的压缩机系统的类型做出限制。由此可见，本实用新型具有以下优点(1)本实用新型在隔离室内设置了冷热隔离腔，从而将气缸内低温气体的冷量或高温气体的热量释放给冷热隔离腔内的换热介质，由介质循环输送泵提供动力以实现冷热隔离腔内换热介质的输出和输入，由热交换器利用外部输入的一号介质对换热介质进行换热，这样，本实用新型仅需设置一个隔离室，并在其内部设置冷热隔离腔，即可使气缸内低温气体的冷量或高温气体的热量最终释放给一号介质，从而防止其侵入十字头箱和曲轴箱，对十字头、一号连杆、二号连杆、曲轴、曲轴箱以及润滑油造成影响，因此，本实用新型能减小活塞杆的长度，从而减小活塞的往复运行的惯性力以及该压缩机系统沿活塞杆方向的长度，进而减小压缩机系统的体积，提高压缩机系统的工作稳定性。另外，制造十字头、曲轴、曲轴箱、一号连杆和二号连杆的材料使用普通材料即可，无需用昂贵的耐低温材料，因而本实用新型还能降低压缩机系统的成本。(2)本实用新型在隔离室与气缸相接触的外壁之间设置了冷热隔离垫，可进一步隔离气缸中的低温气体的冷量或高温气体的热量通过气缸壁向隔离室的传递，从而提高本实用新型对气体冷量或热量的隔离程度。(3)本实用新型能有效隔离气缸内高温气体的热量与低温气体的冷量，适用于立式压缩机和卧式压缩机。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种用于压缩机的冷热隔离系统，所述压缩机包括做空间连摆运动的一号连杆； 与所述一号连杆相连、将所述一号连杆的空间连摆运动转化为旋转运动的曲轴；容纳所述曲轴和对所述曲轴起润滑作用的润滑油的曲轴箱；气缸；通过自身的往复运动来压缩所述气缸内的气体的活塞；与所述活塞相连、对所述活塞提供动力并起导向作用的十字头；连接所述十字头与所述曲轴的二号连杆；其特征在于，该冷热隔离系统包括位于所述十字头与所述气缸之间的隔离室；冷热隔离腔；分别与所述冷热隔离腔相连，以实现所述冷热隔离腔内的换热介质的输出和输入的换热介质输出管和换热介质输入管；与所述换热介质输出管相连以向所述换热介质的输出提供动力的介质循环输送泵；分别与所述介质循环输送泵和所述换热介质输入管相连、以利用外部输入的一号介质来与所述介质循环输送泵送来的所述换热介质进行热交换、并将热交换后的换热介质通过所述换热介质输入管送回所述冷热隔离腔的热交换器；其中，所述隔离室与所述气缸相连；所述冷热隔离腔位于所述隔离室内与所述气缸连接的位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括位于所述换热介质输出管上的换热介质流量调节阀。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与所述介质循环输送泵相连的换热介质储罐。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括位于所述隔离室与所述气缸的外壁之间的冷热隔离垫。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一号介质为空气；所述热交换器为利用外部输入的空气与所述介质循环输送泵送来的所述换热介质进行热交换的空气冷却器。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一号介质为冷却水；所述热交换器为利用外部输入的冷却水与所述介质循环输送泵送来的所述换热介质进行热交换的水冷却ο
7.根据权利要求1-6中任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述冷热隔离腔为环形或方形。
专利摘要本实用新型涉及一种用于压缩机的冷热隔离系统。该系统包括十字头与气缸间的隔离室；冷热隔离腔；分别与冷热隔离腔相连，以实现腔内换热介质的输出、输入的换热介质输出、输入管；介质循环输送泵；分别与介质循环输送泵相连、以利用外部输入的一号介质与介质循环输送泵送来的换热介质进行热量交换的热交换器；其中，隔离室与气缸相连；冷热隔离腔位于隔离室与气缸连接的位置。本实用新型适用于卧式和立式压缩机，能隔离热量和冷量，避免气缸内高温或低温气体携带的热量或冷量导入压缩机的运动系统，从而提高高温和低温压缩机的可靠性，减小运动系统和静止部件(如活塞杆)的长度和压缩机系统的体积，提高压缩机系统的工作稳定性，降低其成本。
文档编号F04B39/06GK202228300SQ201120289299
公开日2012年5月23日 申请日期2011年8月10日 优先权日2011年8月10日
发明者肖峰, 范吉全, 邵晨 申请人:中国寰球工程公司