一种液驱隔膜式压缩机的制作方法

1.本实用新型属于压缩机技术领域，更具体地说，是涉及一种液驱隔膜式压缩机。


背景技术：

2.随着氢能的高速发展，氢能压缩机的市场需求将呈现出指数级增长，这为各种压力下的制氢加氢压缩机带来了广阔的市场空间。随着产业规模的不断发展壮大，加氢站产业市场规模将不断扩大，尤其是高压力的加氢站压缩机的国产化，将使建设加氢站成本大幅降低，促进国内氢能行业的可持续发展。
3.隔膜式压缩机是靠隔膜在气缸中作往复运动来压缩和输送气体的往复压缩机。隔膜沿周边由两限制板夹紧并组成气缸，隔膜由机械或液压驱动在气缸内往复运动，从而实现对气体的压缩和输送。隔膜式压缩机是一种特殊结构的容积式压缩机，具有压缩比大、密封性好、压缩气体不受润滑油和其它固体杂质所污染的特点，因此适于压缩高纯度、稀有贵重、易燃易爆、有毒有害、具有腐蚀性以及高压等气体。
4.目前市场上常用隔膜式压缩机和液驱式压缩机应用于制氢加氢领域，但一直徘徊在45mpa的排气压力以下，对于超高压领域的90mpa的排气压力，尚未有科学可靠的成熟技术，从而使其产业发展受限；而且目前市场上压缩机大多依靠大功率电机作为主动力，在清洁能源的大背景下，过高的能耗仍然是市场迫切需要解决的问题，成本较高、使用寿命短的问题仍需解决。


技术实现要素：

5.本实用新型就是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种液驱隔膜式压缩机。
6.为解决上述技术问题，为此本实用新型包括膜头组件，其特征在于，还包括：
7.驱动部件，驱动部件上设置有驱动轴；
8.旋转传动部件，旋转传动部件与驱动轴连接；
9.连接部件，连接部件的一端与旋转传动部件连接，连接部件的另一端部设置有连接接头；以及
10.比例增压装置；
11.膜头组件设置在比例增压装置的外端部，膜头组件设有膜片及气盘。
12.优选的，包括液驱马达，液驱马达通过连接管道外接动力源，液驱马达的端部通过驱动轴与旋转传动部件连接，进而带动旋转传动部件做圆周运动。
13.优选的，包括连杆，连杆的一端与旋转传动部件的偏心端连接，连杆的另一端通过连接接头设置在比例增压装置内部。
14.优选的，膜头组件采用两级膜头或多级膜头的形式，分级进行压缩，膜头组件设有油路、气体管道及隔膜装置，隔膜装置设有气盘、油盘及膜片，膜片设置在气盘与油盘之间。
15.优选的，比例增压装置的两端设置有口径不同的通道，且比例增压装置的内端通道面积大于外端通道面积，比例增压装置的内部通过连接部件进行往复运动，比例增压装
置的端部推动隔膜装置的油盘侧液压油做往复运动。
16.优选的，旋转传动部件为偏心工件。
17.优选的，旋转传动部件为偏心轮或曲轴。
18.优选的，比例增压装置为缸体结构，其内部设置有活塞，活塞与连杆相连接，连接接头为十字滑头结构，十字滑头结构的端部连接有密封圈。
19.优选的，驱动部件与旋转传动部件采用中心花键连接方式，且采用螺栓进行轴向连接；旋转传动部件与连接部件采用滑动轴承的连接方式，而旋转传动部件的偏心端通过锁紧螺母与连接部件的轴向连接，旋转传动部件带动连接部件做同步圆周运动。
20.优选的，压缩机通过支撑架支撑连接，旋转传动部件及连接部件均设置在曲轴箱内部，且曲轴箱的外端与比例增压装置连接。
21.与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：
22.本实用新型采用液驱-机械能-液驱的动力传递方法应用在压缩机领域，集合了液驱及隔膜技术的压缩机结构，以液驱马达为动力、比例增压技术辅助的能够适用全压力范围下的一种创新型压缩技术，发挥了液驱压缩稳定安全、隔膜压缩纯洁度高的特点，规避了换向阀技术限制及能耗过高的问题，结构设计紧凑合理、运行安全平稳、各压力各流量均可实现。
23.本实用新型通过外接液压站提供较低液压势能，由管道连接进入液驱马达，作为液驱马达的动力来源，能耗大幅度减低；而且通过比例增压装置设置不同应力面积，达到调节输入输出端不同的压强，实现增压过程，设置两级压缩，通过对两级压缩设置不同口径以实现不同的应力面积及压强需要，实现了普遍适应各种工况的要求，应用前景广泛，可以广泛应用于各类加氢站、制氢站等新能源领域。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型的原理示意图；
26.图2为本实用新型的结构示意图一；
27.图3为本实用新型的结构示意图二；
28.图4为本实用新型图2中a处局部放大结构示意图。
29.图中符号标记说明：
30.10.驱动部件；11.液驱马达；20.驱动轴；30旋转传动部件；40.连接部件；41.连杆；50.比例增压装置；60.膜头组件；70.曲轴箱。
具体实施方式
31.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
32.请参阅图1，本实用新型提供一种液驱隔膜式压缩机，包括：
33.驱动部件10，驱动部件10上设置有驱动轴20；
34.旋转传动部件30，旋转传动部件30与驱动轴20连接；
35.连接部件40，连接部件40的一端与旋转传动部件30连接，连接部件40的另一端部设置有连接接头；以及
36.比例增压装置50；
37.膜头组件60，膜头组件60设置在比例增压装置50的外端部，膜头组件60设有膜片及气盘。
38.具体的，本实施例的驱动部件10为液驱马达11，液驱马达11能够将液压泵提供的液体压力能转变为其输出轴的机械能，液体是传递力和运动的介质，将一般液体压力能(35mpa)通过液驱马达11转变成机械能，然后通过旋转传动部件30及比例增压装置50等作用将压强提高，直接作用于膜头组件60，形成超高压(90mpa)，继而通过膜头组件60的膜片往复传导，形成持续稳定的排气压力输出。
39.更进一步的，液驱马达11的动力来源为外部液压站提供的液压能，液驱马达11通过连接管道与液压站连接，相比传统采用电机作为动力来源，液压站所采用的电机为小功率间歇式工作方式，能耗大幅度降低，可以降低成本；而且液驱马达11的负载曲线呈现平顺，无突出尖峰、谷底，整个压缩过程各位置受力均匀，对整机的机械结构、密封机构、整机共振等方面均大幅优于以电机为动力来源的压缩机，机械稳定性高，使用寿命长，工作安全稳定。
40.具体的，液驱马达11采用柱塞或摆缸等形式，端部通过驱动轴20与旋转传动部件30连接，液驱马达11将液压势能转变为驱动轴20的旋转机械能，从而带动旋转传动部件30做圆周运动。本实施例旋转传动部件30采用的是偏心轮或曲轴结构，通过偏心轮或曲轴进行传递压缩，不存在传统采用的换向阀持续高压切换的问题。
41.更进一步的，如图2、图3所示，本实施例中，旋转传动部件30的偏心端连接有连杆41，从而在液驱马达11的驱动下，带动连杆41绕着圆周中心做旋转运动；连杆41的前端设置有十字滑头结构，可以带动十字滑头做往复式活塞运动，连杆41的前端设置在比例增压装置50内部；而且十字滑头的前端连接有活塞，十字滑头与活塞之间设置有密封圈，密封圈对活塞的运动形成密封。
42.具体的，比例增压装置50外侧为密闭缸体结构，内部设置有活塞结构，并且比例增压装置50的两端的进出口设置有口径不同的通道，从而十字滑头在比例增压装置50内部推动密封液压油在不同口径密闭缸体的进口-出口端做往复运动，通过“注射器原理”，带动小口径处的活塞同步进行往复运动，此时小口径处由于较小的受力面积形成较大的压强(p
大
*s
大
＝p
小
*s
小
)，进而推动膜头组件60做往复运动，完成压缩机的压缩过程。
43.本实用新型采用比例增压装置50通过不同的应力面积配置，实现小压强推动大压强，以保证端液压达到需要的压力，然后经过膜头组件60的膜片传导至气盘侧，实现超高压的排气压力的同时保证了气盘侧的气体纯洁度。
44.更进一步的，作为本实用新型优选的实施例，膜头组件60采用两级膜头或多级膜头的形式，可以防止在超高压压缩过程中，气体温度爬升过高，从而可以分级进行压缩，可以分别对每一级压缩的气体和液压油进行冷却，以保证设备长期处于可控温度范围下工
作；而且多级压缩原理相同，可以根据不同排气压力、流量进行多级分配，以保证在可控温度范围内形成稳定压缩过程。
45.本实施例中，采用二级膜头组件的形式，设有一级膜头组件和二级膜头组件，例如：一级压缩：20mpa压缩至45mpa，二级压缩：45mpa压缩至90mpa。
46.更进一步的，对于不同排气压力输出的需要，可以通过改变比例增压装置50的选型比例，来调整排气压力，使本实用新型能够满足不同的制氢加氢场景(例如20mpa、45mpa、90mpa等)；对于不同排气流量的需要，又可以通过改变液驱马达11的转速进行不同的输出流量选型。
47.本实施例中，膜头组件60设有油路管道、气体管道及隔膜装置，隔膜装置设有气盘、油盘及膜片，膜片设置在气盘与油盘之间；从而比例增压装置50的端部推动隔膜装置的油盘侧液压油-膜片-气盘侧气体做往复压缩运动。
48.更进一步的，作为本实用新型优选的实施例，液驱马达11与旋转传动部件30采用中心花键的连接方式，液驱马达11与旋转传动部件30套合连接后，采用螺栓加垫片的方式进行轴向连接，以防止旋转传动部件30在转动时产生位移，影响压缩机的工作；旋转传动部件30与连杆41可以采用滑动轴承的连接方式，通过采用轴瓦套合活动连接，然后通过连接螺栓合紧连接，而旋转传动部件30的偏心端通过锁紧螺母与连杆41进行轴向连接，进而确保旋转传动部件30与连杆41同步进行圆周运动的同时，也可以做相对滑动运动。
49.更进一步的，旋转传动部件30及连杆41均设置在曲轴箱70内部，液驱马达11设置在曲轴箱70的外侧；连接带动端部的十字滑头及活塞在比例增压装置50内部做往复运动；同时，比例增压装置50设置在曲轴箱70的两侧，且通过连接螺栓紧固连接，比例增压装置50的外端采用螺栓连接方式与膜头组件60连接，膜头组件60设置在两侧端部。
50.本实施例中，压缩机通过底部设置的支撑架支撑连接，而且曲轴箱70、比例增压装置50及膜头组件60的底部均设置有支架，进而与支撑架进行支撑固定，采用钢结构的支撑方式，支撑牢固稳定。
51.本实用新型采用液驱-机械能-液驱的动力传递方法应用在压缩机领域，集合了液驱及隔膜技术的压缩机结构，以液驱马达为动力、比例增压技术辅助的能够适用全压力范围下的一种创新型压缩技术，发挥了液驱压缩稳定安全、隔膜压缩纯洁度高的特点，规避了换向阀技术限制及能耗过高的问题，结构设计紧凑合理、运行安全平稳、各压力各流量均可实现。
52.本实用新型通过外接液压站提供较低液压势能，由管道连接进入液驱马达11，作为液驱马达11的动力来源，能耗大幅度减低；而且通过比例增压装置50设置不同应力面积，达到调节输入输出端不同的压强，实现增压过程，设置两级压缩，通过对两级压缩设置不同口径以实现不同的应力面积及压强需要，实现了普遍适应各种工况的要求，应用前景广泛，可以广泛应用于各类加氢站、制氢站等新能源领域。
53.在本实用新型的描述中，需要理解的是，诸如术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
54.此外，在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
55.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。