一种往复压缩机气量调节系统执行油缸的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种往复压缩机气量调节系统执行油缸。
【背景技术】
[0002] 往复压缩机在我国石油化工工行业中占据着重要的地位，应用相当的广泛，多用 于气体的处理和运输方面。往复压缩机在石油化工行业生产中，常常由于工艺的改变，往往 会造成所需气量的不同，因此为了满足不同工况下的气量需求，一定对它进行气量调节，无 级气量调节的应用不但满足了气量要求，而且具有节能、压力平稳、操作方便等优点。
[0003] 顶开吸气阀调节排气量的工作原理:在往复压缩机的压缩阶段，吸气阀的阀片被 执行机构强制顶开，气体回流到进气管道，控制执行机构在压缩阶段强制顶开的时间决定 回流气体的多少。部分行程顶开吸气阀的调节装置在国内、国外均有公示，国外的贺尔碧格 在国内申请的专利CN03158561，另外国外的专利US-A-5695325,专利EP-A-0893605也都是 部分行程顶开吸气阀的调节装置，国内的浙江大学申请的CN200610155395。
[0004] 针对现有专利中调节装置大多采用油缸作为执行结构在运用中出现了不良的影 响，油缸结构设计不合理，会出现撞击或者动作性能达不到控制要求，漏气、漏油效果不良， 尺寸链封闭，经常松动从而导致磨损等。本发明提出了一种新的往复压缩机气量调节系统 执行油缸，巧妙地解决了出现的不良影响。
【发明内容】
[0005] 本发明是为了给往复压缩机无级气量调节系统提供执行机构，实现对气量的控 制，达到节能的效果。
[0006] -种往复压缩机气量调节系统执行油缸，其特征在于：
[0007] 包括缸体（1)、液压油口（6)、漏油回收口（8)、漏气回收口（9)、液压油工作腔（2)、 弹性体(7)、柱塞(3)、漏油回收腔(4)、顶杆(11)、密封块(5)和漏气回收腔(10);
[0008] 油缸与往复压缩机吸气阀阀盖固定，缸体（1)与柱塞(3)之间为液压油工作腔(2)， 弹性体(7)放置于液压油工作腔(2)内，在柱塞(3)与顶杆（11)接触的一端设置有漏油回收 腔(4)，在密封块(5)中设有漏气回收腔（10);液压油工作腔(2)与液压油口（6)相通，漏油回 收口（8)与漏油回收腔(4)相通，漏气回收口（9)与漏气回收腔（10)相通。
[0009 ]进一步，密封块(5)与缸体(1)为分体结构，密封块(5)固定安装于缸体(1)上。
[0010]应用所述油缸的方法，其特征在于步骤如下：
[0011] 1)初始安装时，顶杆（11)一端固定于气阀卸荷器上，另一端穿过油缸密封块(5)， 液压油工作腔(2)内此时无液压油，在弹性体(7)弹力作用下柱塞(3)与顶杆(11)接触；
[0012] 2)液压油工作腔(2)内通入液压油，在油压作用下柱塞(3)推动顶杆(11)沿液压油 工作腔(2)中心线方向运动，顶杆(11)带动气阀卸荷器(12 )，顶开吸气阀阀片；
[0013] 3)液压油工作腔(2)内液压油回流，液压油工作腔(2)压力降低，在气阀卸荷器内 弹簧作用下气阀卸荷器与顶杆(11)向柱塞(3)方向运动，吸气阀阀片关闭，顶杆(11)推动柱 塞(3)向弹性体(7)方向运动；
[0014] 4)后续动作重复步骤2)-3)。
[0015] 进一步，当弹性体⑴采用弹簧，弹簧刚度的计算方法如下：
[0016] 1)最大弹簧刚度kmax
[0017] 初始安装后弹簧的弹力计算公式如下：
[0018] Fi = nFm〇-mg cosB ①
[0019] 公式①中各字母代表意义如下：
[0020] Fi:初始安装后弹簧的压缩力；
[0021] η:摩擦力放大系数，取值1.2;
[0022] Fm。:柱塞(3)与缸体（1)之间的摩擦力；
[0023] m:柱塞的质量；
[0024] g:重力加速度；
[0025] Θ:油缸安装后，柱塞和地面垂直线夹角；
[0026] 设顶杆（11)行程为X，弹簧初始安装后预缩量为Lo，则液压油作用后弹簧压缩量为 Lo-x，根据弹簧与柱塞(3)应保持接触的要求，Lo-x最小值为0,即液压油作用后弹簧恢复原 长，因此Lo最小值为X;弹簧作用力相对变化量Δ F = Fi;弹簧长度相对变化量Δ L = x-1'，1' 为顶杆行程X误差，取值为X X 10 %，；通过A F与Δ L求得最大弹簧刚度kmax;
[0027] 2)最小弹簧刚度kmin
[0028] Hb为弹簧的最小高度，令L为弹簧原长，则；
[0029] Hb = L-L〇-r ②
[0030] 公式②中：
[0031] L-L〇=l4+l5+l6-(ll+l2+l3) ③
[0032]公式③中，各字母代表意义如下：
[0033] 11:阀座安装端面到卸荷器上端面高度；
[0034] 12:顶杆（11)长度；
[0035] 13:柱塞(3)长度；
[0036] 14:吸气阀阀室高度；
[0037] 15:吸气阀阀盖高度；
[0038] 16:吸气阀阀盖上端面到弹簧安装孔底面高度；
[0039]通过Hb与弹簧截面形状参数ξ得到最小弹簧刚度kmin;
[0040]综上得出弹簧的刚度k范围：
[0041 ] kmin〈k〈kmax ④
【附图说明】
[0042]图1是油缸结构原理图；
[0043] 图2是油缸及往复压缩机卸荷器图；
[0044] 图3是柱塞与顶杆配合图；
[0045]图4是弹簧与柱塞的受力分析图。
【具体实施方式】
[0046]下面结合附图和实施实例对本发明进一步说明：
[0047]图1是油缸结构原理图，油缸采用柱状结构外形，缸体（1)与往复压缩机吸气阀阀 盖通过螺栓固定，液压油通过液压油口（6)进入液压油工作腔(2)，推动柱塞(3)和顶杆（11) 沿液压油工作腔(2)中心线方向运动，漏油回收口（8)和漏气回收口（9)分别与漏油回收腔 (4)和漏气回收腔（10)相通，弹簧的预压缩力能够克服摩擦力，使柱塞(3)与顶杆（11)保持 接触，密封块(5)能密封阀盖内的气体，以防泄漏到油缸外部，顶杆（11)固定于吸气阀卸荷 器（12)上。
[0048] 图2是往复压缩机油缸及卸荷器图，图中由下到上结构依次是吸气阀、卸荷器、压 盖、油缸。吸气阀放置在往复压缩机气室内，利用压罩以及阀盖上的顶丝固定，卸荷器利用 卸荷器内的锁紧螺母固定在吸气阀螺柱上，油缸和卸荷器之间的动力传递是依靠柱塞(3) 和顶杆（11)，油缸依靠螺栓固定在吸气阀阀盖上。当液压油通过液压油口（6)进入液压油工 作腔(2 )，依次推动柱塞(3 )、顶杆（11 )、卸荷器壳体、压叉，最终顶开吸气阀阀片，由于阀片 被顶开在压缩阶段气体能回流到进气管道，压缩阶段内阀片保持顶开时间的长短决定了调 节气量的大小；阀片撤回动作实现:液压油工作腔(2)内液压油回流，压力降低，卸荷器内的 复位弹簧依次推动压叉、卸荷器壳体、顶杆（11)、柱塞(3)向油缸弹簧方向运动，阀片关闭； 图中虚线表示卸荷器在液压油作用下运动极限位置，卸荷器的运动位移量等于油缸顶杆 (11)的行程。
[0049] 图3是柱塞(3)与顶杆（11)配合图，柱塞(3)和顶杆(11)是接触配合;能保证在出现 测量、加工、装配误差的情况下，弹簧的预压缩力能使柱塞(3)和顶杆(11)保持接触。
[0050] 图4是柱塞(3)和弹簧的受力分析图，弹簧在推动柱塞(3)运动时，弹簧压缩力与摩 擦力方向是同一方向的，但是柱塞(3)重力由于油缸安装方向的不同，重力在运动方向上的 分量需要根据具体安装位置进行具体计算。
[0051] 本发明实施例中采用的弹簧为圆柱压缩弹簧，截面形状参数ξ为直径d，弹簧设计 流程主要包括：
[0052] 第一步:测