一种液驱活塞压缩机防止点冲击机构

本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种液驱活塞压缩机防止点冲击机构。

背景技术：

近年来，随着世界能源环境问题日益突出，世界各国均加紧对新型绿色可持续发展能源的研究应用，“氢能”以其来源范围广、清洁无污染等独特优点备受青睐。加氢站作为氢能产业化发展的重要基础设施近年来也获得了大力发展。氢压机是加氢站中的核心动设备，目前国内加氢站中主要应用的氢压机形式有隔膜压缩机、液驱活塞压缩机，液驱活塞压缩机相对于隔膜压缩机具有可以带载启停、容积效率高、易损件少、维护简单等优点，是未来加氢站氢压机主要应用形式之一。

液驱活塞压缩机是一种由电液驱动代替传统往复活塞压缩机曲柄连杆的新型压缩形式。液驱活塞压缩机由液压油驱动油活塞运动，油活塞通过活塞杆带动气体活塞运动实现工质压缩排气。活塞止点位置通过传感器如电涡流传感器等进行监测，监测到的止点电信号控制液压系统进行高低压切换以实现活塞的往复运动。液驱活塞的电液控制方法不能像曲柄连杆机构一样精确地控制活塞止点位置，活塞止点位置会受到传感器安装位置、液压油流量、液压系统控制策略、进排气压力、气缸壁摩擦系数等综合因素的影响。因此在液驱压缩机调试阶段以及运行过程中变工况或变流量调节时都容易出现活塞撞击气缸端盖的现象，撞击过程中的巨大冲击应力不仅会造成活塞损伤寿命减少，严重时甚至会危及系统安全带来安全隐患。

现有液驱活塞压缩机技术方案中均未设置止点防冲击机构，在发生活塞撞击缸盖时没有保护措施，只能在发生撞击后及时停机调整止点传感器位置以解决撞击问题，或者根据经验在设计时将止点位置与端盖之间预留较大距离以防撞击发生。但止点与端盖之间的预留空间会使余隙容积大大增加，减小压缩机的容积效率，不利于整机高效运行。并且增大预留空间的办法并没有从根本上解决冲击问题，只是减小撞击发生的可能性，依然存在撞击时冲击应力过大的隐患。

技术实现要素：

本发明提出一种液驱活塞压缩机防止点冲击机构，以解决现有的液驱压缩机在运行时容易出现活塞撞击气缸端盖，造成活塞损伤寿命减少的问题。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种液驱活塞压缩机防止点冲击机构，设置在气缸端盖与活塞之间，防止点冲击机构包括堵头，所述堵头在靠近活塞的一端开设凹槽，所述凹槽的开口处设有盖板，所述堵头与盖板之间形成有密封腔；

所述密封腔内设置有传力件，所述传力件的一端将所述密封腔分隔成第一腔体和第二腔体，另一端贯穿盖板延伸至所述盖板外部；

所述传力件在靠近堵头的一端连接有用于推动所述传力件靠近盖板运动的弹性件，所述传力件上开设有至少一个用于连通第一腔体和第二腔体的阻尼孔。

优选的是，所述第一腔体内填充有离子液体。

优选的是，所述传力件为阶梯轴，所述阶梯轴包括大端和小端，所述大端将密封腔分隔成第一腔体和第二腔体，所述小端贯穿盖板延伸至所述盖板外部；

所述盖板中心处开设有通孔，所述通孔的与小端相适配。

优选的是，所述弹性件为弹簧，弹簧设置在第一腔体内，所述弹簧一端与大端连接，另一端抵靠在堵头上。

优选的是，所述传力件在靠近活塞的一端设置有缓冲垫。

优选的是，所述缓冲垫是圆形板，其直径小于活塞的直径。

优选的是，所述盖板与堵头之间密封连接。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明可以为活塞撞击缸盖时提供一个缓冲区，避免活塞直接撞击缸盖产生过大的冲击应力，保护活塞及整个系统的安全；同时因为有防冲击机构的存在，在止点位置设计时也可以尽可能减小止点位置与缸盖之间的空间，减小余隙容积，增大压缩机容积效率；在第一腔体内填充离子液体，不存在污染工质的风险。

附图说明

图1为本发明防止点冲击机构的结构示意图；

图2为本发明的安装示意图。

图中：1-气缸、2-水套、3-止点位置传感器、4-活塞杆、5-活塞、6-进气阀、7-气阀压盖、8-气缸端盖、9-压盖连接螺栓，10-排气阀，11-堵头，12-传力件，13-盖板，14-第一腔体，15-第二腔体，16-阻尼孔，17-弹簧，18-橡胶垫，19-第三密封圈，20-第一沉头螺钉，21-第一密封圈，22-第二沉头螺钉，23-第二密封圈。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

在调试及运行过程中，受止点位置传感器3的安装位置、液压机构的换向速度、运行工况等各种因素的综合影响，易出现活塞5撞击堵头11的情况，运动的活塞5撞击固定的堵头11，使活塞5与堵头11之间的冲击应力非常大。本发明为一种液驱活塞压缩机防止点冲击机构，设置在气缸端盖8与活塞5之间，用于保护活塞5及整体系统的安全。

防止点冲击机构包括堵头11，堵头11设置在靠近气缸端盖8的一侧，堵头11在靠近活塞5的一端开设凹槽，凹槽的开口处设有盖板13，堵头11与盖板13之间形成有密封腔。

密封腔内设置有传力件12，传力件12的一端将密封腔分隔成第一腔体14和第二腔体15，另一端贯穿盖板13延伸至盖板13外部。传力件12在靠近堵头11的一端连接有弹性件，弹性件用于推动传力件12靠近盖板13运动。传力件12上开设有至少一个用于连通第一腔体14和第二腔体15的阻尼孔16，阻尼孔16用于防止第一腔体14内的压力过高。

本发明的防止点冲击机构可以有效减小液驱活塞压缩机活塞5撞击堵头11时的冲击应力，提高系统运行的安全性、稳定性。防止点冲击机构可以减小止点位置与堵头11之间的间隙，即减小余隙容积，增大运行效率。

作为本发明一个优选实施例，第一腔体14内填充有离子液体，用于减缓活塞5撞击时的冲击力。由于液驱活塞压缩机适用于高压比工况运行，缸内温度会达到200℃甚至更高，选用离子液体不存在高温老化的问题，可以适用于200℃以上的工作环境。另一方面加氢站用压缩机对氢气的纯净度要求比较高，氢气中含油会导致电池堆中毒，离子液体的蒸气压近似为0，不会存在污染氢气的风险。

作为本发明一个优选实施例，传力件12为阶梯轴结构，阶梯轴包括大端和小端，大端位于密封腔内并将密封腔分隔成第一腔体14和第二腔体15，小端贯穿盖板13延伸至盖板13外部，盖板13中心处开设有通孔，通孔的与阶梯轴的小端相适配。

作为本发明一个优选实施例，弹性件可以为弹簧17，弹簧17设置在第一腔体14内，弹簧17一端与大端连接，另一端抵靠在堵头11上，当发生活塞5撞击堵头11时，弹簧17用于推动传力件12靠近盖板13运动。弹簧17的弹力要足以使传力件12被压在盖板13的端面，使第一腔体14容积保持最大，第二腔体15容积为0。

作为本发明一个优选实施例，传力件12在靠近活塞5的一端设置有缓冲垫，缓冲垫可以为橡胶垫18，用于缓冲传力件12撞击堵头11时的撞击力。缓冲垫是圆形板，其直径小于活塞5的直径。

实施例1：

如图2所示，液驱活塞压缩机气缸包括气缸1、水套2、止点位置传感器3、活塞杆4、活塞5、进气阀6、气阀压盖7、气缸端盖8、防止点冲击机构、压盖连接螺栓9和排气阀10。防止点冲击机构设置在气缸端盖8与活塞5之间，用于保护活塞5及整体系统的安全。防止点冲击机构与气缸1之间通过第三密封圈19密封。

如图1所示，防止点冲击机构包括堵头11，堵头11位于在靠近气缸端盖8的一侧，堵头11的一端开设凹槽，凹槽的开口处设有盖板13，盖板13与堵头11通过第一沉头螺钉20连接并通过第一密封圈21密封，堵头11与盖板13的凹槽构成密封腔，盖板13中心处开设有通孔。

密封腔内设置有传力件12，传力件12为阶梯轴结构，阶梯轴包括大端和小端。传力件12的小端从通孔中伸出至盖板13外部并通过第二沉头螺钉22连接有橡胶垫18。传力件12的小端与盖板13之间通过第二密封圈23密封，传力件12的大端将密封腔分隔成第一腔体14和第二腔体15，第一腔体14为缓冲压力腔，第二腔体15为缓冲压力释放腔，传力件12的大端开设有用于连通第一腔体14和第二腔体15的阻尼孔16。第一腔体14内填充有离子液体。传力件12的大端在靠近堵头11的一端连接有弹簧17。

当发生活塞5撞击气缸堵头11时，活塞5首先与橡胶垫18相撞，进行第一阶段缓冲，随后橡胶垫18推动传力件12向与冲击力相反方向运动压缩弹簧17和第一腔体14内的离子液体，第一腔体14中的离子液体压力升高。在弹簧力和离子液体压力的共同作用下，传力件12逐渐停止运动，与之相接触的活塞5也逐渐停止进入下一个循环。

为防止缓冲压力腔内的压力过高，在传力件12的大端上设置有阻尼孔16，第一腔体14中的离子液体压力升高后通过阻尼孔16流向第二腔体15。活塞5离开后，在弹簧17的弹力作用下，传力件12运动到顶端，第二腔体15中的离子液体通过阻尼孔16再流回第一腔体14，为下一次撞击做好准备。

以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本发明的保护范围内。