专利名称：液压式自由活塞压缩机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及压缩机，尤其是一种液压式自由活塞压缩机。
背景技术：
液压式自由活塞压缩机，包括进气管路、排气管路、自由活塞压缩缸、液压系统，自 由活塞压缩缸包括缸体、压缩活塞；缸体包括通过隔板间隔开的第一压缩腔和第二压缩腔； 压缩活塞包括活塞杆、分别位于活塞杆两端的第一塞体和第二塞体，活塞杆与隔板滑动配 合，第一塞体位于第一压缩腔内，第二塞体位于第二压缩腔内，由第一压缩腔的有杆腔构成 第一油腔、无杆腔构成第一气腔，由第二压缩腔的有杆腔构成第二油腔、无杆腔构成第二气 腔；液压系统包括供油回路、回油回路，其中供油回路依次通过油路连通油箱、液压泵、卸压 阀、单向阀、换向阀，回油回路通过油路连通油箱和换向阀，第一油腔、第二油腔分别通过油 路与换向阀连通，换向阀通常采用电磁三位四通电磁换向阀。第一塞体和第二塞体分别位于活塞杆两端，运动方向相反，因此当第一压缩腔处 于压缩过程时，第二压缩腔位于吸气过程，此时第一气腔内的排气压力等于油压加上气源 压力减去回油压力，回油压力通常为零，因此排气压力为油压和气源压力之和。因此目标压 力一定时，气源压力越大，活塞行程越短，换向频率越高，排气量越大，能耗越低。但现有的液压式自由活塞压缩机，通常通过在气腔内设置压力传感器控制电磁换 向阀进行反向，通过在气腔端头设置行程开关避免活塞与缸体碰撞，反向控制回路、控制逻 辑复杂。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种控制简单、结构简单、成本低的液压 式自由活塞压缩机。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是液压式自由活塞压缩机，包括 进气管路、排气管路、自由活塞压缩缸、液压系统，所述自由活塞压缩缸包括缸体、压缩活 塞；所述缸体包括通过隔板间隔开的第一压缩腔和第二压缩腔；所述压缩活塞包括活塞 杆、分别位于活塞杆两端的第一塞体和第二塞体，所述活塞杆与隔板滑动配合，所述第一塞 体位于第一压缩腔内，所述第二塞体位于第二压缩腔内，由第一压缩腔的有杆腔构成第一 油腔、无杆腔构成第一气腔，由第二压缩腔的有杆腔构成第二油腔、无杆腔构成第二气腔； 所述液压系统包括供油回路、回油回路，其中供油回路依次通过油路连通油箱、液压泵、卸 压阀、单向阀、换向阀，回油回路通过油路连通油箱和换向阀，所述第一油腔、第二油腔分别 通过油路与换向阀连通，所述换向阀以第一油腔与供油回路连通位置为第一工位、以第一 油腔与回油回路连通位置为第二工位，所述换向阀是液控换向阀，所述液控换向阀第一工 位的控制油路与第一油腔连通、第二工位的控制油路与第二油腔连通。所述液控换向阀是三位四通阀。所述单向阀和液压泵之间的油路上设置有与油箱连通的溢流油路，所述溢流油路上设置有电磁溢流阀。所述液压泵是包括一级泵和二级泵的双联泵，所述一级泵和二级泵分别通过依次 设置有卸压阀、单向阀的油路与换向阀连通。设置有与自由活塞压缩缸结构相同的次级自由活塞压缩缸，所述次级自由活塞压 缩缸包括第一次级油腔、第二次级油腔、第一次级气腔、第二次级气腔，所述第一次级气腔、 第二次级气腔的大小分别与第一气腔、第二气腔的大小相匹配；所述第一次级油腔、第二次 级油腔分别与液控换向阀相连，且同第一油腔、第二油腔与液控换向阀的连接顺序相同；所 述第一次级气腔与第二气腔连通、第二次级气腔与第一气腔连通。所述第一次级油腔通过第一油腔与液控换向阀连通、第二次级油腔通过第二油腔 与液控换向阀连通。所述第一次级气腔、第二次级气腔、第一气腔、第二气腔的进气口、出气口分别设 置有单向阀；设置有包括冷却器、截止阀的切换气管，所述第一气腔和第二气腔与切换气管 入口连通，所述切换气管出口与排气管路连通；所述第一次级气腔和第二次级气腔的进气 口同冷却器和截止阀之间的切换气管连通；所述第一次级气腔和第二次级气腔的出气口经 次级冷却器后与排气管路连通；所述第一次级油腔与第一油腔、第二次级油腔与第二油腔 经二位四通电磁换向阀连通。本实用新型的有益效果是设置液控换向阀的控制压力，反向运动由油压力来控 制，无需设置压力传感器用、行程开关。液控换向阀的控制压力大于排气压力，并由控制压 力和排气压力之差决定排气量。当排气压力过大、或者活塞与缸体缸盖接触时，油压力增大 同样会自动触发反向，当同时达到液压系统的极限压力时，由液压系统的卸压阀进行卸压， 避免事故的发生，无需设置气体卸压管路，大大简化了气体管路，降低了系统气体泄漏的风 险。因此，整机结构简单、成本低，压力到达时自动反向，控制简单。
图1是本实用新型的连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图1所示，本实用新型的液压式自由活塞压缩机，包括进气管路、排气管路、自 由活塞压缩缸1、液压系统，所述自由活塞压缩缸1包括缸体11、压缩活塞；所述缸体11包 括通过隔板12间隔开的第一压缩腔13a和第二压缩腔13b ；所述压缩活塞包括活塞杆14、 分别位于活塞杆14两端的第一塞体1 和第二塞体15b，所述活塞杆14与隔板12滑动配 合，所述第一塞体1 位于第一压缩腔13a内，所述第二塞体1 位于第二压缩腔13b内， 由第一压缩腔1 的有杆腔构成第一油腔16a、无杆腔构成第一气腔17a，由第二压缩腔1 的有杆腔构成第二油腔16b、无杆腔构成第二气腔17b ；所述液压系统包括供油回路、回油 回路，其中供油回路依次通过油路连通油箱3、液压泵2、卸压阀、单向阀、换向阀，回油回路 通过油路连通油箱3和换向阀，所述第一油腔16a、第二油腔16b分别通过油路与换向阀连 通，所述换向阀以第一油腔16a与供油回路连通位置为第一工位、以第一油腔16a与回油回 路连通位置为第二工位，所述换向阀是液控换向阀4，所述液控换向阀4第一工位的控制油路与第一油腔16a连通、第二工位的控制油路与第二油腔16b连通。设置液控换向阀4的控制压力，反向运动由油压力来控制，无需设置压力传感器 用、行程开关。液控换向阀4的控制压力大于排气压力，并由控制压力和排气压力之差决定 排气量。当排气压力过大、或者活塞与缸体缸盖接触时，油压力增大同样会自动触发反向， 当同时达到液压系统的极限压力时，由液压系统的卸压阀进行卸压，避免事故的发生，无需 设置气体卸压管路，大大简化了气体管路，降低了系统气体泄漏的风险。因此，整机结构简 单、成本低，压力到达时自动反向，控制简单。液控换向阀4可以采用两位阀，但最好的，所述液控换向阀4是三位四通阀。进一步的，所述单向阀和液压泵2之间的油路上设置有与油箱3连通的溢流油路， 所述溢流油路上设置有电磁溢流阀。当液压泵2启动或停机时，溢流阀开启，从而很灵活的 实现无负荷启停机，当溢流阀关闭后即可进入正常工作。进一步的，所述液压泵2是包括一级泵加和二级泵2b的双联泵，所述一级泵加 和二级泵2b分别通过依次设置有卸压阀、单向阀的油路与换向阀连通。当一级泵加和二 级泵2b同时工作时，大流量能保证压缩活塞的快速运动；相同的电机功率，改为单级泵工 作，能提高更高的油压力，高压力能实现更高的压缩比，因此能实现压缩机快速和高压的自 动合理调节，既保证压缩机对气体能进行快速压缩又保证压缩机能对高压气体进行压缩， 即提高了效率、又降低了能耗。为了进一步提高压缩机的气源适应范围，设置有与自由活塞压缩缸1结构相同的 次级自由活塞压缩缸5，所述次级自由活塞压缩缸5包括第一次级油腔51a、第二次级油腔 51b、第一次级气腔52a、第二次级气腔52b，所述第一次级气腔52a、第二次级气腔52b的大 小分别与第一气腔17a、第二气腔17b的大小相匹配；所述第一次级油腔51a、第二次级油腔 51b分别与液控换向阀4相连，且同第一油腔16a、第二油腔16b与液控换向阀4的连接顺 序相同；所述第一次级气腔5 与第二气腔17b连通、第二次级气腔52b与第一气腔17a连 通。当第一气腔17a处于压缩过程时，第一次级气腔52a同时处于压缩过程，第二气腔17b 与第二次级气腔52b连通处于吸气过程，从而实现了两级的连续压缩。大小相匹配保证了 两级压缩在同步反向时，排气压力均达到设定值。为了进一步简化结构，最好的，所述第一次级油腔51a通过第一油腔16a与液控换 向阀4连通、第二次级油腔51b通过第二油腔16b与液控换向阀4连通。油腔和气腔交错 连接，从而实现了两级自由活塞压缩缸的匹配工作。进一步的，所述第一次级气腔52a、第二次级气腔52b、第一气腔17a、第二气腔17b 的进气口、出气口分别设置有单向阀；设置有包括冷却器6、截止阀7的切换气管，所述第一 气腔17a和第二气腔17b与切换气管入口连通，所述切换气管出口与排气管路连通；所述 第一次级气腔5 和第二次级气腔52b的进气口同冷却器6和截止阀7之间的切换气管连 通；所述第一次级气腔5 和第二次级气腔52b的出气口经次级冷却器8后与排气管路连 通；所述第一次级油腔51a与第一油腔16a、第二次级油腔51b与第二油腔16b经二位四通 电磁换向阀9连通。根据气源压力，能够方便的在单级压缩和两级压缩之间自由切换，实现 高效压缩、节能。通过各气腔进气口、排气口的单向阀及其工作状态自动控制气体的流向， 保证实际的气腔连通为第一次级气腔5 与第二气腔17b连通、第二次级气腔52b与第一 气腔17a连通。具体的，截止阀7采用气动球阀。
权利要求1.液压式自由活塞压缩机，包括进气管路、排气管路、自由活塞压缩缸(1)、液压系统， 所述自由活塞压缩缸(1)包括缸体(11)、压缩活塞；所述缸体(11)包括通过隔板(12)间 隔开的第一压缩腔(13a)和第二压缩腔(1 )；所述压缩活塞包括活塞杆(14)、分别位于 活塞杆(14)两端的第一塞体(15a)和第二塞体(1 )，所述活塞杆(14)与隔板(1 滑动 配合，所述第一塞体(15a)位于第一压缩腔(13a)内，所述第二塞体(15b)位于第二压缩腔 (13b)内，由第一压缩腔(1 )的有杆腔构成第一油腔(16a)、无杆腔构成第一气腔(17a)， 由第二压缩腔(1 )的有杆腔构成第二油腔(16b)、无杆腔构成第二气腔(17b)；所述液压 系统包括供油回路、回油回路，其中供油回路依次通过油路连通油箱(3)、液压泵O)、卸压 阀、单向阀、换向阀，回油回路通过油路连通油箱(3)和换向阀，所述第一油腔(16a)、第二 油腔(16b)分别通过油路与换向阀连通，所述换向阀以第一油腔(16a)与供油回路连通位 置为第一工位、以第一油腔(16a)与回油回路连通位置为第二工位，其特征在于所述换向 阀是液控换向阀G)，所述液控换向阀(4)第一工位的控制油路与第一油腔(16a)连通、第 二工位的控制油路与第二油腔(16b)连通。
2.如权利要求1所述的液压式自由活塞压缩机，其特征在于所述液控换向阀(4)是 三位四通阀。
3.如权利要求1或2所述的液压式自由活塞压缩机，其特征在于所述单向阀和液压 泵( 之间的油路上设置有与油箱C3)连通的溢流油路，所述溢流油路上设置有电磁溢流阀。
4.如权利要求1或2所述的液压式自由活塞压缩机，其特征在于所述液压泵(2)是 包括一级泵Oa)和二级泵Qb)的双联泵，所述一级泵Oa)和二级泵Ob)分别通过依次 设置有卸压阀、单向阀的油路与换向阀连通。
5.如权利要求1所述的液压式自由活塞压缩机，其特征在于设置有与自由活塞压缩 缸(1)结构相同的次级自由活塞压缩缸(5)，所述次级自由活塞压缩缸( 包括第一次级油 腔(51a)、第二次级油腔(51b)、第一次级气腔(52a)、第二次级气腔(52b)，所述第一次级气 腔(5 )、第二次级气腔(52b)的大小分别与第一气腔(17a)、第二气腔(17b)的大小相匹 配；所述第一次级油腔(51a)、第二次级油腔(51b)分别与液控换向阀(4)相连，且同第一 油腔(16a)、第二油腔(16b)与液控换向阀的连接顺序相同；所述第一次级气腔(52a) 与第二气腔(17b)连通、第二次级气腔(52b)与第一气腔(17a)连通。
6.如权利要求5所述的液压式自由活塞压缩机，其特征在于所述第一次级油腔(51a) 通过第一油腔(16a)与液控换向阀(4)连通、第二次级油腔(51b)通过第二油腔(16b)与 液控换向阀⑷连通。
7.如权利要求6所述的液压式自由活塞压缩机，其特征在于所述第一次级气腔 (5 )、第二次级气腔(52b)、第一气腔(17a)、第二气腔(17b)的进气口、出气口分别设置有 单向阀；设置有包括冷却器(6)、截止阀(7)的切换气管，所述第一气腔(17a)和第二气腔 (17b)与切换气管入口连通，所述切换气管出口与排气管路连通；所述第一次级气腔(52a) 和第二次级气腔(52b)的进气口同冷却器(6)和截止阀(7)之间的切换气管连通；所述第 一次级气腔(52a)和第二次级气腔(52b)的出气口经次级冷却器(8)后与排气管路连通； 所述第一次级油腔(51a)与第一油腔(16a)、第二次级油腔(51b)与第二油腔(16b)经二位 四通电磁换向阀(9)连通。
专利摘要本实用新型涉及压缩机，提供了一种液压式自由活塞压缩机，其第一油腔、第二油腔分别通过油路与换向阀连通，换向阀以第一油腔与供油回路连通位置为第一工位、以第一油腔与回油回路连通位置为第二工位，换向阀是液控换向阀，液控换向阀第一工位的控制油路与第一油腔连通、第二工位的控制油路与第二油腔连通。反向运动由油压力来控制，无需设置压力传感器用、行程开关；无需设置气体卸压管路，大大简化了气体管路，降低了系统气体泄漏的风险。因此，整机结构简单、成本低，压力到达时自动反向，控制简单。适用于各类气体的压缩，尤其是天然气的压缩。
文档编号F04B31/00GK201884239SQ20102066165
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者刘建杰, 吴俊 , 李斌, 江帆, 游敦泉 申请人:四川金星石油化工机械设备有限公司