一种隔膜压缩机用膜片以及提高膜片使用寿命的方法与流程

本发明涉及隔膜压缩机领域，特别涉及一种隔膜压缩机用膜片以及提高膜片使用寿命的方法。

背景技术：

隔膜压缩机是一种特殊结构的容积式压缩机，集邮压缩比大，密封性好，压缩气体不收润滑油和其他固体杂质所污染的特点。被广泛应用于压缩输送各种高纯度、稀有贵重、易燃易爆、有毒又喊、具有腐蚀性及高压等气体。

隔膜压缩机的具体工作过程为，当活塞达到上止点时，膜片下侧液压油压力达到最大值，膜片紧贴模腔曲面；随着活塞下行，膜片跟随液压油想平衡位置运动，模腔容积逐渐增大，气体压力逐渐降低，当气体压力低于外部压力时，进气阀打开，开始进气；随着活塞运动至下止点，膜片与下支板部分贴合，进气结束；接着活塞开始上行并通过液压油推动膜片压缩气体，当膜腔内压力达到排气压力时，排气阀打开，开始排气；最后膜片被液压油推动紧贴膜腔曲面，排气结束，膜腔内完成一个工作循环。

进一步地，对于多级压缩的隔膜压缩机，在工程计算和设计时，已经确定了每级的压缩比，这个压缩比是通过每级的膜片油侧最高液压油压力设置来确定的；针对具体工况和能力的设计点选定和配置了每一级的膜片规格，设计配置中间级和最后排气气体冷却器规格，以及根据活塞推力和总曲轴功率配置的曲轴箱体规格。

若进气压力变化太大，不仅会造成一系列的不平衡，还会导致膜片频繁破裂。因为在背压过低的情况下，由于已经确定好的膜片油侧油压，每一次活塞通过液压油推动膜片向气侧运动时，最终紧贴气侧的膜腔曲面，导致此膜片的使用寿命大大缩短。

所以，我们可以看出，隔膜压缩机的进气压力和排气压力的相对稳定，是保障隔膜压缩机无故障平稳运行的基本要素。而多级压缩的隔膜压缩机，只有从第一集开始保证进气压力的相对稳定，才能一次确保后以及的进气压力和排气压力的相对稳定，才能保证多级压缩的隔膜压缩机的换热平衡和活塞力平衡。

并且，隔膜压缩机膜片的本身特性，也决定了该膜片的耐用程度。因此应该对膜片强度进行持续性加强，并提供一种提高膜片使用寿命的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供了一种隔膜压缩机用膜片以及提高膜片使用寿命的方法，解决了现有隔膜压缩机工作过程中，常常由于使用不当导致进气压力和排气压力的不稳定，以及膜片本身的硬度、耐腐蚀特性不过关，而导致的膜片膜裂的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种隔膜压缩机用膜片，包括隔膜压缩机，还包括：

基材膜片；

第一涂层，所述第一涂层覆盖于所述基材膜片的一侧，并将此侧设置为油侧；

第二涂层，所述第二涂层覆盖于所述基材膜片上与所述第一涂层相对的一侧，并将此侧设置为气侧；

中间层，所述中间层设置于第一涂层与基材膜片之间，以及第二涂层与基材膜片之间；

第一防腐涂层，所述第一防腐涂层覆盖于所述第一涂层上远离基材膜片的一侧；

第二防腐涂层，所述第二防腐涂层覆盖于所述第二涂层上远离基材膜片的一侧。

本发明的膜片的气侧、油侧和中间层分别选用了不同的材质，由于气侧、油侧直接接触气体与液压油，故而在气侧设置了第一防腐涂层，油侧设置了第二防腐涂层，并通过第一防腐涂层和第二防腐涂层将基材膜片整体完整封装。在膜片上涂覆第一涂层、第二涂层，以及第一防腐涂层和第二防腐涂层时，只需使用工具将涂料均匀以此涂抹在基材膜片上，并保证涂覆厚度均匀、无气泡残留即可，涂覆工艺并不复杂。

值得一提的是，应当保证膜片的光洁度，在第一防腐涂层和第二防腐涂层涂覆完毕后，经过抛光等处理，以保证膜片表面的平滑、无杂质，以减少应力集中。并对根据隔膜压缩机的情况，对膜片的厚度进行了严格把控，膜片的厚度与应力成反比，该膜片的厚度设置为0.4mm-0.5mm。

进一步地，所述基材膜片为316l不锈钢基材膜片，或哈氏合金基材膜片，或钽金属基材膜片，或镍金属基材膜片，或钛金属基材膜片，或锆金属基材膜片，或铂金属基材膜片。

基材膜片可以使用的材料较多，特别是当中间层为金属层时，应保证中间层选用与基材膜片相同的材料，或是导热系数相近的材料，以全包隔膜压缩机工作过程中不会有大量热量积聚在膜片内部，也是从侧面提高了膜片使用寿命的方法。当然，基材膜片最常采用的材料是316l不锈钢，316l不锈钢是含钼的不锈钢种，且316l不锈钢总的性能优于310不锈钢和304不锈钢，具有一定的耐腐蚀性能，且316l不锈钢的导热系数在常温下大约在16.2w/m·k左右。

进一步地，所述第一涂层为dlc涂层，包括但不限于四面体类金刚石碳和非晶氢化类金刚石碳。

其中，所述第二涂层与第一涂层相同。

dlc涂层是一种由碳元素构成、在性质上和钻石类似，同时又具有石墨原子组成结构的物质；是一种非晶态薄膜，由于具有高硬度和高弹性模量，低摩擦因数，耐磨损以及良好的真空摩擦学特性，很适合于作为耐磨涂层。dlc涂层具有优异的耐蚀性，各类酸、碱甚至王水都很难侵蚀它。

进一步地，所述中间层为金属层或无机非金属层，所述金属层为钛，或钽，或铬；所述无机非金属层为氧化铝陶瓷涂层。

进一步地，所述第一防腐涂层包括由内至外依次设置的酚醛树脂涂层和氟碳涂层。

其中，酚醛树脂涂料有良好的防腐性能，对酸碱盐有耐腐性；氟碳涂层为以水性氟碳乳液为基料，配合水性异氰酸酯固化剂，得到的水性双分组氟碳涂料，其具有优异的耐候性、附着性以及耐湿热老化性能。根据第一防腐涂层选用的防腐材料的特性，可知第一防腐涂层适用于膜片的油侧。

进一步地，所述第二防腐涂层包括由内至外依次设置的环氧树脂涂层和双组分聚氨酯涂层。

其中，环氧树脂涂层则具有几号的耐浓酸特性，哪怕是浓度为98％的浓硫酸，并且涂覆方便，可直接通过刷子或滚筒进行涂覆，同时具有极好的粘接特性；双组分聚氨酯涂料具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度大以及耐化学品、耐候性好等优越性能。根据第二防腐涂层选用的防腐材料的特性，可知第二防腐涂层适用于膜片的气侧。

本发明还提供了提高膜片使用寿命的方法，包括权利要求1-7所述的隔膜压缩机以及膜片，还包括调控系统和以下步骤：

s1：于隔膜压缩机的进气管线上远离隔膜压缩机的一端，设置减压阀，所述减压阀与调控系统电性连接；

s2：于隔膜压缩机的排气管线上远离隔膜压缩机的一端，设置背压阀，所述背压阀与调控系统电性连接；

s3：于膜片的油侧和气侧均设置压力变送器，将压力变送器采集到的压力数据转换成标准电信号，并传输至调控系统；

s4：调控系统对所述减压阀和所述背压阀进行反馈调节。

其中，设置减压阀，通过调节减压阀，使得隔膜压缩机拥有相对稳定的进气气压，并依靠介质本身的特性，使得排气气压自动的保持稳定。然后依靠调控系统的调节，使得减压阀阀后的压力波动与隔膜压缩机内部的弹簧力相平衡，将减压阀阀后的压力波动限制在一定范围内，并在一定误差范围内保持恒定。

其中，设置背压阀，通过调节背压阀，使得隔膜压缩机拥有相对稳定的排气气压，并且能够起到切断和节流的作用；在管路或者设备容器压力不稳的状态下，保持管路所需的压力，将背压阀阀后的压力波动限制在一定范围内，并在一定误差范围内保持恒定，使得隔膜压缩机能够在正常的输出流量。

调控系统与油侧压力变送器、气侧压力变送器、减压阀、背压阀的电性工作流程为：所述油侧压力变送器和气侧压力变送器可在隔膜压缩机工作过程中实时采集油侧压力数据和气侧压力数据，并将油侧压力数据和气侧压力数据转换成各自的标准电信号，并将此标准电信号传输至调控系统，所述调控系统接收到标准电信号后，根据预设的阈值，对产生此标准电信号的一侧进行压力调节，即气侧压力数据较大，则启动减压阀对进口压力进行调控，若油侧压力数据较大，则启动背压阀对出口压力进行调节。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明一种隔膜压缩机用膜片以及提高膜片使用寿命的方法，在膜片表面涂覆了新的涂层，并增加了防腐涂层，加强了膜片本身的硬度，以及其耐磨损、耐强酸强碱、耐湿热老化的特性。并在加工过程中保证了膜片表面的平滑、无杂质，以减少应力集中。此膜片的设计寿命为5000-8000小时。

2.本发明一种隔膜压缩机用膜片以及提高膜片使用寿命的方法，设置了调控系统，以及与调控系统电性连接的油侧压力变送器、气侧压力变送器、减压阀、背压阀，将压力变送器采集的压力数据转换成电信号，在传输至调控系统，调控系统对所述减压阀和所述背压阀进行反馈调节，来控制进气压力和排气压力一定误差范围内保持恒定。从良好、健康的使用方式上，提高隔膜压缩机膜片的使用寿命。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的膜片示意图；

图2是本发明的调控系统工作流程图；

图中，1-基材膜片、2-第一涂层、3-第二涂层、4-中间层、5-第一防腐涂层、6-第二防腐涂层。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合图1对本发明作详细说明。

实施例1

一种隔膜压缩机用膜片，包括隔膜压缩机，如图1所示，还包括：

基材膜片1；

第一涂层2，所述第一涂层2覆盖于所述基材膜片1的一侧，并将此侧设置为油侧；

第二涂层3，所述第二涂层3覆盖于所述基材膜片1上与所述第一涂层2相对的一侧，并将此侧设置为气侧；

中间层4，所述中间层4设置于第一涂层2与基材膜片1之间，以及第二涂层3与基材膜片1之间；

第一防腐涂层5，所述第一防腐涂层5覆盖于所述第一涂层2上远离基材膜片1的一侧；

第二防腐涂层6，所述第二防腐涂层6覆盖于所述第二涂层3上远离基材膜片1的一侧。

本发明的膜片的气侧、油侧和中间层4分别选用了不同的材质，由于气侧、油侧直接接触气体与液压油，故而在气侧设置了第一防腐涂层5，油侧设置了第二防腐涂层6，并通过第一防腐涂层5和第二防腐涂层6将基材膜片1整体完整封装。在膜片上涂覆第一涂层2、第二涂层3，以及第一防腐涂层5和第二防腐涂层6时，只需使用工具将涂料均匀以此涂抹在基材膜片1上，并保证涂覆厚度均匀、无气泡残留即可，涂覆工艺并不复杂。

实施例2

本实施例为实施例1的补充说明。

值得一提的是，应当保证膜片的光洁度，在第一防腐涂层5和第二防腐涂层6涂覆完毕后，经过抛光等处理，以保证膜片表面的平滑、无杂质，以减少应力集中。并对根据隔膜压缩机的情况，对膜片的厚度进行了严格把控，膜片的厚度与应力成反比，该膜片的厚度设置为0.4mm-0.5mm。

实施例3

所述基材膜片1为316l不锈钢基材膜片，或哈氏合金基材膜片，或钽金属基材膜片，或镍金属基材膜片，或钛金属基材膜片，或锆金属基材膜片，或铂金属基材膜片。

基材膜片1可以使用的材料较多，特别是当中间层4为金属层时，应保证中间层4选用与基材膜片1相同的材料，或是导热系数相近的材料，以全包隔膜压缩机工作过程中不会有大量热量积聚在膜片内部，也是从侧面提高了膜片使用寿命的方法。当然，基材膜片1最常采用的材料是316l不锈钢，316l不锈钢是含钼的不锈钢种，且316l不锈钢总的性能优于310不锈钢和304不锈钢，具有一定的耐腐蚀性能，且316l不锈钢的导热系数在常温下大约在16.2w/m·k左右。

实施例4

所述第一涂层2为dlc涂层，包括但不限于四面体类金刚石碳和非晶氢化类金刚石碳。

其中，所述第二涂层3与第一涂层2相同。

dlc涂层是一种由碳元素构成、在性质上和钻石类似，同时又具有石墨原子组成结构的物质；是一种非晶态薄膜，由于具有高硬度和高弹性模量，低摩擦因数，耐磨损以及良好的真空摩擦学特性，很适合于作为耐磨涂层。dlc涂层具有优异的耐蚀性，各类酸、碱甚至王水都很难侵蚀它。

实施例5

所述第一防腐涂层5包括由内至外依次设置的酚醛树脂涂层和氟碳涂层。

其中，酚醛树脂涂料有良好的防腐性能，对酸碱盐有耐腐性；氟碳涂层为以水性氟碳乳液为基料，配合水性异氰酸酯固化剂，得到的水性双分组氟碳涂料，其具有优异的耐候性、附着性以及耐湿热老化性能。根据第一防腐涂层5选用的防腐材料的特性，可知第一防腐涂层5适用于膜片的油侧。

实施例6

所述第二防腐涂层6包括由内至外依次设置的环氧树脂涂层和双组分聚氨酯涂层。

其中，环氧树脂涂层则具有几号的耐浓酸特性，哪怕是浓度为98％的浓硫酸，并且涂覆方便，可直接通过刷子或滚筒进行涂覆，同时具有极好的粘接特性；双组分聚氨酯涂料具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度大以及耐化学品、耐候性好等优越性能。根据第二防腐涂层6选用的防腐材料的特性，可知第二防腐涂层6适用于膜片的气侧。

实施例7

提高膜片使用寿命的方法，包括上述的隔膜压缩机以及膜片，还包括调控系统和以下步骤：

s1：于隔膜压缩机的进气管线上远离隔膜压缩机的一端，设置减压阀，所述减压阀与调控系统电性连接；

s2：于隔膜压缩机的排气管线上远离隔膜压缩机的一端，设置背压阀，所述背压阀与调控系统电性连接；

s3：于膜片的油侧和气侧均设置压力变送器，将压力变送器采集到的压力数据转换成标准电信号，并传输至调控系统；

s4：调控系统对所述减压阀和所述背压阀进行反馈调节。

其中，设置减压阀，通过调节减压阀，使得隔膜压缩机拥有相对稳定的进气气压，并依靠介质本身的特性，使得排气气压自动的保持稳定。然后依靠调控系统的调节，使得减压阀阀后的压力波动与隔膜压缩机内部的弹簧力相平衡，将减压阀阀后的压力波动限制在一定范围内，并在一定误差范围内保持恒定。

其中，设置背压阀，通过调节背压阀，使得隔膜压缩机拥有相对稳定的排气气压，并且能够起到切断和节流的作用；在管路或者设备容器压力不稳的状态下，保持管路所需的压力，将背压阀阀后的压力波动限制在一定范围内，并在一定误差范围内保持恒定，使得隔膜压缩机能够在正常的输出流量。

实施例8

本实施例为实施例7的补充说明。

如图2所示，调控系统与油侧压力变送器、气侧压力变送器、减压阀、背压阀的电性工作流程为：所述油侧压力变送器和气侧压力变送器可在隔膜压缩机工作过程中实时采集油侧压力数据和气侧压力数据，并将油侧压力数据和气侧压力数据转换成各自的标准电信号，并将此标准电信号传输至调控系统，所述调控系统接收到标准电信号后，根据预设的阈值，对产生此标准电信号的一侧进行压力调节，即气侧压力数据较大，则启动减压阀对进口压力进行调控，若油侧压力数据较大，则启动背压阀对出口压力进行调节。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。