本发明涉及一种往复式压缩机气量调节系统，更特别地，涉及一种余隙调节执行机构的助力装置。
背景技术：
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在工业生产操作中，通常要求往复式压缩机的排气量能够在一定范围内进行调节。余隙调节技术通过调节压缩机气缸的余隙容积，改变压缩机的容积系数，进而实现压缩机排气量的调节，是一种常用的气量调节方法，其具有投资小、调节方便、性能可靠等优点。固定余隙调节系统是在压缩机气缸缸盖上增设固定余隙容积腔，通过控制余隙阀的开关实现调节，但该方法不能进行余隙容积的无级调节，不能完全满足生产的需求。而可变余隙调节系统是将压缩机气缸缸盖更换为余隙调节执行机构，通过液压、电动、气动等方式驱动执行机构以获得适当大小的余隙容积，其中，余隙调节执行机构主要由安装法兰、余隙活塞、余隙缸筒、余隙活塞杆和余隙缸盖等组成，但是在压缩机工作过程中，往复式压缩机气缸压力在进气压力和排气压力之间波动，气缸压力的周期性变化使得余隙调节执行机构承受较大的交变载荷，对执行机构提出了更高的可靠性要求。
目前的余隙调节执行机构的余隙活塞一侧与往复式压缩机气缸介质接触，另一侧通常连接泄漏监测系统，泄漏监测系统多与放空罐相连，压力很低。因此，当余隙活塞向压缩机气缸侧运动调节时，余隙活塞杆需要克服系统摩擦力和压缩机气缸内介质压力作用在余隙活塞上的力，须按照压缩机气缸最高工作压力，即排气压力，设计余隙调节执行机构余隙活塞杆的驱动力，尤其是当余隙活塞直径较大时，余隙活塞杆需要很大的驱动力才能实现余隙调节，执行机构易损坏，寿命低，难以满足节能型工业生产的要求。
技术实现要素：
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本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种余隙调节执行机构的助力装置，它结构简单，设计合理，易于操作，在余隙调节执行机构调节过程中能够起到助力作用，减少活塞杆的驱动力，节省驱动功；在余隙调节执行机构锁紧状态下能够起到缓冲作用，降低对锁紧元件的冲击，有利于延长执行机构的使用寿命；助力腔的设置还可以降低余隙活塞密封组件的密封压差，有利于提高余隙调节执行机构的可靠性，解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种余隙调节执行机构的助力装置，包括余隙调节执行机构，执行机构外壳、余隙缸盖和活塞杆之间构成助力腔，助力腔内设有气体介质，压缩机气缸内腔依次经压缩机气缸介质引出口、管路、补气减压阀、补气单向阀、助力腔介质连通口与助力腔相连通，助力腔依次经助力腔介质连通口、管路、泄气单向阀、泄气限压阀与泄漏监测系统相连。
优选的，在活塞杆与余隙缸盖之间设有泄漏监测腔，泄漏监测腔经泄漏监测口和监测管路与泄漏监测系统相连。
优选的，在监测管路上设有泄漏监测连通阀。
优选的，在助力腔介质连通口处设有检测助力腔内气压的压力表。
优选的，在压力表的进气端设有压力表切断阀。
优选的，在补气减压阀前侧的管路上还设有外接介质进气管路，外接介质进气管路上设有外接介质进口阀。
优选的，在压缩机气缸介质引出口处的管路上设有压缩气缸介质进口阀。
优选的，在助力腔介质连通口处的管路上设有助力腔连通阀。
优选的，所述余隙调节执行机构为外冷式执行机构。
本发明采用上述方案，提供了一种余隙调节执行机构的助力装置，它结构简单，设计合理，易于操作，通过在余隙调节执行机构内部设置助力腔，助力腔内充气体介质，该介质可以是压缩机气缸内的工作介质，也可以是其它惰性介质，如氮气、氩气等，并利用泄气限压阀和补气减压阀控制助力腔内介质压力，保持助力腔介质压力恒定，活塞杆的受力明显减小，所需驱动力大幅度下降，理想情况下甚至可达50％，对于高压往复式压缩机及高压缩比往复式压缩机的余隙调节系统，效果尤其明显，仅仅利用系统自身的压差即可实现驱动助力，在余隙调节执行机构调节过程中能够起到助力作用，减少活塞杆的驱动力，节省驱动功，实现节能；在余隙调节执行机构锁紧状态下能够起到缓冲作用，降低对锁紧元件的冲击，有利于延长执行机构的使用寿命；助力腔的设置还可以降低余隙活塞密封组件的密封压差，有利于提高余隙调节执行机构的可靠性，实用性强。
附图说明：
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明余隙调节执行机构的结构示意图；
图3为本发明实施例2的结构示意图；
图4为外冷式执行机构的结构示意图；
图中，1、泄漏监测连通阀，2、助力腔连通阀，3、泄气单向阀，4、泄气限压阀，5、泄漏监测系统，6、压力表，7、补气减压阀，8、外接介质进口阀，9、压缩气缸介质进口阀，10、补气单向阀，11、压力表切断阀，12、余隙调节执行机构，13、外冷式执行机构，14、位移传感器，15、监测管路，16、外接介质进气管路，12-1、执行机构外壳，12-2、泄漏监测口，12-3、活塞杆密封组件，12-4、活塞杆，12-5、余隙缸盖，12-6、助力腔介质连通口，12-7、余隙活塞密封组件，12-8、压缩机气缸介质引出口，12-9、余隙活塞，12-10、安装法兰，12-11、余隙腔，12-12、泄漏监测腔，12-13、助力腔，13-1、第二液压腔进油口，13-2、外冷式活塞杆，13-3、油活塞密封组件，13-4、第一液压腔进油口，13-5、第二液压腔，13-6、油活塞，13-7、第一液压腔，13-8、外冷式活塞杆密封组件，13-9、外冷式执行机构外壳，13-10、外冷式助力腔介质连通口，13-11、冷却介质出口，13-12、外冷式执行机构安装法兰，13-13、外冷式压缩机气缸介质引出口，13-14、换热腔，13-15、外冷式余隙活塞密封组件，13-16、外冷式余隙腔，13-17、外冷式助力腔，13-18、外冷式余隙活塞，13-19、外冷式泄漏监测口，13-20、外冷式泄漏监测腔，13-21、冷却介质进口。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
实施例1：
如图1-2所示，一种余隙调节执行机构的助力装置，包括余隙调节执行机构12，余隙调节执行机构12主要由执行机构外壳12-1、泄漏监测口12-2、活塞杆密封组件12-3、活塞杆12-4、余隙缸盖12-5、助力腔介质连通口12-6、余隙活塞密封组件12-7、压缩机气缸介质引出口12-8、余隙活塞12-9、安装法兰12-10、余隙腔12-11、泄漏监测腔12-12、助力腔12-13组成。执行机构外壳12-1、余隙缸盖12-5、活塞杆12-4和余隙活塞12-9之间构成助力腔12-13，助力腔12-13内设有气体介质，压缩机气缸内腔依次经压缩机气缸介质引出口12-8、管路、补气减压阀7、补气单向阀10、助力腔介质连通口12-6与助力腔12-13相连通，助力腔12-13依次经助力腔介质连通口12-6、管路、泄气单向阀3、泄气限压阀4与泄漏监测系统5相连。
在活塞杆12-4与余隙缸盖12-5之间设有泄漏监测腔12-12、，泄漏监测腔12-12、经泄漏监测口12-2和监测管路15与泄漏监测系统5相连。
在监测管路15上设有泄漏监测连通阀1。
在助力腔介质连通口12-6处设有检测助力腔内气压的压力表6。
在压力表6的进气端设有压力表切断阀11。
在补气减压阀7前侧的管路上还设有外接介质进气管路16，外接介质进气管路16上设有外接介质进口阀8。
在压缩机气缸介质引出口12-8处的管路上设有压缩气缸介质进口阀9。
在助力腔介质连通口12-6处的管路上设有助力腔连通阀2。
在本实施例中，助力腔12-13内气体介质优先采用压缩机气缸内介质，外接介质进口阀8关闭，压缩气缸介质进口阀9开启时，压缩机气缸内介质通过压缩气缸介质进口阀9、补气减压阀7、补气单向阀10、助力腔连通阀2和助力腔介质连通口12-6进入助力腔12-13，也可以使用其它惰性气体介质，如氮气、氩气等，压缩气缸介质进口阀9关闭，外接介质进口阀8开启，外接介质通过外接介质进口阀8、补气减压阀7、补气单向阀10、助力腔连通阀2和助力腔介质连通口12-6进入助力腔12-13。
余隙调节执行机构工作工程中，利用压力表6、泄气限压阀4、补气减压阀7、泄气单向阀3、补气单向阀10等控制助力腔内部的介质压力，其中，泄气限压阀4的开启压力比补气减压阀7的开启压力略高。具体的，当余隙活塞12-9远离压缩机气缸运动时，余隙腔12-11容积变大，助力腔12-13容积对应变小，助力腔12-13内气体介质压力升高，补气减压阀7关闭，泄气限压阀4开启，助力腔12-13内的气体介质通过助力腔介质连通口12-6、助力腔连通阀2、泄气单向阀3、泄气限压阀4、泄漏监测系统5进行泄气，保持助力腔12-13内介质压力恒定；当余隙活塞12-9及活塞杆12-4不运动时，或者余隙活塞12-9向压缩机气缸运动时，余隙腔12-11容积变小，助力腔12-13容积对应变大，助力腔12-13内气体介质压力降低，泄气限压阀4关闭，补气减压阀7开启，压缩机气缸内介质或外接介质通过补气减压阀7、补气单向阀10、助力腔连通阀2、助力腔介质连通口12-6进入助力腔12-13进行补气，保持助力腔12-13内介质压力恒定。同时，通过与泄漏监测腔12-12相连的泄漏监测系统5可以监测余隙活塞密封组件12-7或者活塞杆密封组件12-3是否失效。
其中，助力腔12-13内气体压力的大小pa主要依据压缩机气缸进气压力ps和排气压力pd确定，另外还需要考虑活塞杆的驱动方式、摩擦力等影响因素，其确定原则是使得活塞杆的驱动力最小。当助力腔12-13内介质压力恒定时，余隙活塞承受的最大载荷是max(pa-ps，pd-pa)，与不采用助力腔装置相比，余隙活塞驱动杆的受力明显减小，所需驱动力大幅度下降，理想情况下甚至可达50％，对于高压往复式压缩机及高压缩比往复式压缩机的余隙调节系统，效果尤其明显。
实施例2：
如图3、4所示，本实施例与实施例1的区别之处在于：
所述余隙调节执行机构为外冷式执行机构13。
外冷式执行机构12主要由位移传感器14、第二液压腔进油口13-1、外冷式活塞杆13-2、油活塞密封组件13-3、第一液压腔进油口13-4、第二液压腔13-5、油活塞13-6、第一液压腔13-7、外冷式活塞杆密封组件13-8、外冷式执行机构外壳13-9、外冷式助力腔介质连通口13-10、冷却介质出口13-11、外冷式执行机构安装法兰13-12、外冷式压缩机气缸介质引出口13-13、换热腔13-14、外冷式余隙活塞密封组件13-15、外冷式余隙腔13-16、外冷式助力腔13-17、外冷式余隙活塞13-18、外冷式泄漏监测口13-19、外冷式泄漏监测腔13-20、冷却介质进口13-21、换热夹套13-22组成。外冷式余隙腔13-16为余隙调节的工作腔，控制液压油通过第二液压腔进油口13-1进入第二液压腔13-5或通过第一液压腔进油口13-4进入第一液压腔13-7即可驱动油活塞13-6、外冷式活塞杆13-2和外冷式余隙活塞13-18运动，进而对外冷式余隙腔13-16进行无级调节，外冷式泄漏监测腔13-20通过外冷式泄漏监测口13-19、泄漏监测连通阀1与泄漏监测系统5相连，用于泄漏监测，采用循环冷却水或者导热油作为冷却介质，冷却介质由冷却介质进口13-21进入换热腔13-14，由冷却介质出口13-11流出，对执行机构进行冷却。
在本实施例中，外冷式执行机构外壳13-9、外冷式余隙活塞13-18和外冷式活塞杆13-2等在外冷式执行机构内部形成外冷式助力腔13-17，外冷式助力腔内气体介质优先采用压缩机气缸内介质，通过压缩气缸介质进口阀9、补气减压阀7、补气单向阀10、助力腔连通阀2和外冷式助力腔介质连通口13-10进入外冷式助力腔13-17，也可以使用其它惰性气体介质，如氮气、氩气等，通过外接介质进口阀8、补气减压阀7、补气单向阀10、助力腔连通阀2和外冷式助力腔介质连通口13-10进入外冷式助力腔13-17，利用压力表6、泄气限压阀4、补气减压阀7、泄气单向阀3、补气单向阀10等控制外冷式助力腔13-17内部的介质压力，其中，泄气限压阀4的开启压力比补气减压阀7的开启压力略高。当外冷式余隙活塞13-18远离压缩机气缸运动时，外冷式助力腔13-17容积变小，外冷式助力腔13-17内气体介质压力升高，补气减压阀7关闭，泄气限压阀4开启进行泄气，否则，外冷式余隙活塞13-18及外冷式活塞杆13-2不运动时，或者外冷式余隙活塞13-18向压缩机气缸运动时，泄气限压阀4关闭，补气减压阀7开启进行补气，泄漏监测系统5可以监测外冷式余隙活塞密封组件13-15或者外冷式活塞杆密封组件13-8是否失效。
本发明在余隙调节执行机构内部设置助力腔，通过两个压控阀控制助力腔内介质压力，大大降低了余隙活塞两侧差压，使得执行机构的驱动力明显减小，降低了对液压系统的要求，有利于余隙调节系统长周期稳定运行。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。