CN114001017A - 一种具有卡箍和顶丝的隔膜压缩机气缸 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有卡箍和顶丝的隔膜压缩机气缸，包括缸体和缸盖，所述缸盖的下端与所述缸体的上端配合且所述缸盖与所述缸体固定连接；还包括卡箍结构和顶丝结构，所述缸体和所述缸盖的接触面设置在所述卡箍结构的内侧，所述卡箍的内沿与所述缸体和所述缸盖的外沿配合，所述缸盖与所述缸体通过卡箍结构和顶丝结构固定连接且达到缸盖预紧力的要求，所述卡箍结构由至少两个卡箍块固定连接组成。使用卡箍和顶丝配合替代了原有的通过直径较大的螺栓将缸盖和缸体固定连接的的方式，整体结构变小，节省空间资源；大部分螺栓预紧力矩由垂直方向改变为水平方向，同时预紧力矩变小，工作人员在安装时需要施加的力矩减小，避免了工作人员需要使用大省力扳手。

Description

一种具有卡箍和顶丝的隔膜压缩机气缸

技术领域

本发明属于隔膜压缩机领域，具体涉及一种具有卡箍和顶丝的隔膜压缩机气缸。

背景技术

隔膜压缩机是一种容积式压缩机，由其结构特性决定其具有两大特点：压缩比大、密封性好，这也正是隔膜压缩机的生命力所在。其主要工作原理是：缸盖与缸体中间设置膜片，膜片周圈是密封面，缸盖缸体的凹凸曲面加膜片加密封面形成了气腔和油腔，由驱动机构驱动活塞或者柱塞作往复运动，活塞或者柱塞推动油缸中的油液(油液是不可以压缩的)带动膜片压缩气体，在膜腔中气体的容积得到了改变，在吸、排气阀的配合下实现了气体压缩的目的。传统的隔膜压缩机一般均由一或二级压缩的单、双气缸组成，结构形式一般为Z、P、V、L、H和D，最经济的压缩比一般控制在14以内，也就是说：在一般情况下两级压缩的隔膜压缩机时，其总压缩比在250以下、排气压力一般均在16、20、 25Mpa。随着我国经济的发展，储存压力为35～100Mpa容器被广泛使用，开发总压缩比250～1000、排气压力一般在35～100Mpa之间的隔膜压缩机产品成为市场新需求。隔膜压缩机气缸的工作压力越高，膜腔容积越大，周圈的紧固螺栓就越粗大，例如：目前用的最粗螺栓M68X4的预紧力达到15000N.m，紧固装配都非常困难，一般要用1:56～1:70的省力扳手紧固，相当于用50～70个人紧固一根螺栓。

发明内容

因此，为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有卡箍和顶丝的隔膜压缩机气缸，包括缸体和缸盖，所述缸盖的下部设有凸沿，使得所述缸盖呈“倒T”型，所述缸体的侧壁设有凹槽，使得所述缸体呈“工”字型，所述缸体的上表面与所述缸盖的下表面共同构成膜腔曲面，所述膜腔曲面内设有膜片，所述缸体设有用于放置活塞副或柱塞副的孔；还包括卡箍结构和顶丝结构，所述卡箍结构由至少两个卡箍块固定连接组成，所述卡箍结构的上端勾住所述凸沿的上方，所述卡箍结构的下端卡在所述凹槽中，所述卡箍结构的内沿与所述缸盖和所述缸体配合进而限制了所述缸盖和所述缸体的径向移动，所述顶丝结构对缸盖施加轴向顶力限制缸盖的轴向移动，所述卡箍结构与所述顶丝结构相互配合使得所述缸盖和所述缸体固定连接且达到缸盖预紧力的要求。

进一步地，所述顶丝结构包括顶丝螺套和顶丝工具，所述卡箍结构的上端设有与所述顶丝工具相配合的顶丝孔，所述顶丝螺套设置在所述卡箍结构的上端，所述顶丝工具穿过所述顶丝螺套和所述顶丝孔，所述顶丝工具的下端能够抵接所述凸沿的上端，拧紧顶丝工具使顶丝工具向下移动，对凸沿施加向下的压力使缸盖与缸体固定。

进一步地，所述顶丝结构还包括设置在所述凸沿的上端的垫圈，垫圈将顶丝工具产生的顶力均匀散布在缸盖被顶面上，避免顶丝工具直接抵触缸盖使得产生的顶力集中导致缸盖变形，同样的，为了避免垫圈受到顶丝工具顶力集中导致变形，垫圈需要采用高硬度的材料。

进一步地，所述凹槽的上壁倾斜，所述卡箍结构的下端的内沿倾斜且与所述凹槽的上壁配合，通过倾斜面之间的配合，限制缸体的径向移动，保证气缸的结构稳定性。

进一步地，所述卡箍块通过卡箍螺栓固定连接。

进一步地，所述卡箍螺栓的轴线与水平面平行。

进一步地，所述缸盖的内部设有可供冷却水单向流通的第一冷却水道，通过钻孔工艺形成折线型的第一冷却水道，第一冷却水道在保证缸盖整体结构稳定性的条件下尽可能地环绕缸盖一周，使缸盖各处都能充分冷却，卡箍结构上设有供冷却水进出第一冷却水道的水冷孔。

进一步地，所述第一冷却水道包括高度不同的至少两层水道，不同高度的单层水道之间通过第一竖直水道连通，相比于单层的冷却水道，多层设置的冷却水道能够，更大范围的使缸盖冷却，缸盖整体冷却的效率提高。

进一步地，所述缸体的内部设有可供冷却水单向流通的第二冷却水道，缸体与缸盖材料相同或相似，向冷却水道内通入单向循环的冷却水使得缸体温度降低。

进一步地，所述第二冷却水道包括高度不同的三层水道，不同高度的单层水道之间通过第二竖直水道连通，所述第二冷却水道的入水口设置在所述缸体的底端的下表面，所述第二冷却水道的出水口设置在所述缸体的底端的侧表面，针对呈“工”字型结构的缸体，合理设置三层第二冷却水道，使整个缸体都能被流通的冷却水充分冷却。

隔膜压缩机会使得设备内的气体温度升高，而隔膜压缩机的气缸有严格的使用温度要求，温度高于某一阀值时，气缸无法正常运行，同样过高的气温也不满足安全生产的要求，所以良好的冷却系统是隔膜压缩机气缸正常运行的保障。

高温气体还容易气缸的密封面产生“氢脆”现象，导致气缸需要使用较高含量的抗氢脆材料，但如果具备良好的气缸冷却系统，就可以大大降低抗氢脆材料的使用。

本发明的有益效果是：

设置卡箍和顶丝，并配合相应形状的缸体与缸盖，通过卡箍限制缸体与缸盖的径向移动，再通过顶丝结构限制缸盖的轴向移动，使缸体与缸盖固定连接：

(1)使用卡箍和顶丝配合替代了原有的通过直径较大的螺栓将缸盖和缸体固定连接的的方式，整体结构变小，节省空间资源；

(2)使得大部分螺栓预紧力矩由垂直方向改变为水平方向，同时预紧力矩变小，工作人员在安装时需要施加的力矩减小，且能够满足模腔曲面需要的预紧力，避免了工作人员需要使用大省力扳手。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的剖视结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为缸盖的立体结构示意图；

图4为缸体的立体结构示意图；

其中，1、缸盖；11、垫圈；2、缸体；3、卡箍结构；31、卡箍螺栓；4、顶丝结构；41、顶丝螺套；42、顶丝工具；5、第一冷却水道；51、第一竖直水道；6、第二冷却水道；61、第二竖直水道。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合附图来描述本发明的具体实施方式。

实施例：

图1-4示出本发明提供的一种具有卡箍和顶丝的隔膜压缩机气缸，包括缸体 2和缸盖1，缸盖1的下部设有凸沿，使得缸盖1呈“倒T”型，缸体2的侧壁设有凹槽，使得缸体2呈“工”字型，缸体2的上表面与缸盖1的下表面共同构成膜腔曲面，膜腔曲面内设有膜片，缸体2设有用于放置活塞副或柱塞副的孔；还包括卡箍结构3和顶丝结构4，卡箍结构3由至少两个卡箍块固定连接组成，卡箍结构3的上端勾住凸沿的上方，卡箍结构3的下端卡在凹槽中，卡箍结构3的内沿与缸盖1和缸体2配合进而限制了缸盖1和缸体2的径向移动，顶丝结构4对缸盖1施加轴向顶力限制缸盖1的轴向移动，卡箍结构3与顶丝结构4相互配合使得缸盖1和缸体2固定连接且达到缸盖1预紧力的要求。顶丝结构4包括顶丝螺套41和顶丝工具42，卡箍结构3的上端设有与顶丝工具 42相配合的顶丝孔，顶丝螺套41设置在卡箍结构3的上端，顶丝工具42穿过顶丝螺套41和顶丝孔，顶丝工具42的下端能够抵接凸沿的上端，拧紧顶丝工具42使顶丝工具42向下移动，对凸沿施加向下的压力使缸盖1与缸体2固定。

顶丝结构4还包括设置在凸沿的上端的垫圈11，垫圈11将顶丝工具42产生的顶力均匀散布在缸盖1被顶面上，避免顶丝工具42直接抵触缸盖1使得产生的顶力集中导致缸盖1变形，同样的，为了避免垫圈11受到顶丝工具42顶力集中导致变形，垫圈11需要采用高硬度的材料。

凹槽的上壁倾斜，卡箍结构3的下端的内沿倾斜且与凹槽的上壁配合，通过倾斜面之间的配合，限制缸体的径向移动，保证气缸的结构稳定性。

卡箍块通过卡箍螺栓31固定连接。

卡箍螺栓31的轴线与水平面平行。

缸盖1的内部设有可供冷却水单向流通的第一冷却水道5，通过钻孔工艺形成折线型的第一冷却水道5，第一冷却水道5在保证缸盖1整体结构稳定性的条件下尽可能地环绕缸盖1一周，使缸盖1各处都能充分冷却，为了方便冷却水从侧面进出缸盖1的内部，卡箍结构3上设有供冷却水进出第一冷却水道5的通水孔。

第一冷却水道5包括高度不同的至少两层水道，不同高度的单层水道之间通过第一竖直水道51连通，相比于单层的冷却水道，多层设置的冷却水道能够，更大范围的使缸盖1冷却，缸盖1整体冷却的效率提高。

缸体2的内部设有可供冷却水单向流通的第二冷却水道6，缸体2与缸盖1 材料相同或相似，向冷却水道内通入单向循环的冷却水使得缸体2温度降低。

第二冷却水道6包括高度不同的三层水道，不同高度的单层水道之间通过第二竖直水道61连通，第二冷却水道6的入水口设置在缸体2的底端的下表面，第二冷却水道6的出水口设置在缸体2的底端的侧表面，针对呈“工”字型结构的缸体2，合理设置三层第二冷却水道6，使整个缸体2都能被流通的冷却水充分冷却。

隔膜压缩机会使得设备内的气体温度升高，而隔膜压缩机的气缸有严格的使用温度要求，温度高于某一阀值时，气缸无法正常运行，同样过高的气温也不满足安全生产的要求，所以良好的冷却系统是隔膜压缩机气缸正常运行的保障。

高温气体还容易气缸的密封面产生“氢脆”现象，导致气缸需要使用较高含量的抗氢脆材料，但如果具备良好的气缸冷却系统，就可以大大降低抗氢脆材料的使用。

工作原理：

将缸盖1与缸体2设置在同一轴线上，通过水平设置的螺栓使各个卡箍块之间固定连接组合成卡箍结构3并将缸盖1与缸体2的围合在卡箍内侧，卡箍结构3限制了缸体2和缸盖1的径向移动并初步限制了缸体2和缸盖1的轴向移动，再通过卡箍的内沿的下侧的斜面更进一步的限制了缸体2和缸盖1的移动；卡箍结构3安装完成后，拧转顶丝工具42穿过卡箍上端的顶丝孔，使顶丝工具42的下端抵触预设在缸盖1上的垫圈11，顶丝工具42拧紧使得缸盖1受到向下的压力，进一步限制了缸盖1和缸体2的轴向移动，整个安装过程主要对卡箍螺栓31施加预紧力矩和对顶丝工具42施加预紧力矩，满足缸盖1和缸体2的预紧力要求，替代了原有的仅通过对大尺寸螺栓施加预紧力矩的方式，减少了安装时需要施加的预紧力矩，使工作人员不需要实用省力比例大的扳手拧紧螺栓，同时减小了整体结构的体积，节约空间资源。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

Claims (10)

1.一种具有卡箍和顶丝的隔膜压缩机气缸，其特征在于，包括缸体和缸盖，所述缸盖的下部设有凸沿，所述缸体的侧壁设有凹槽；还包括卡箍结构和顶丝结构，所述卡箍结构由至少两个卡箍块固定连接组成，所述卡箍结构的上端勾住所述凸沿的上方，所述卡箍结构的下端卡在所述凹槽中，所述顶丝结构设置在所述卡箍结构的上端且所述顶丝结构能够对所述缸盖施加向下的顶力。

2.根据权利要求1所述的具有卡箍和顶丝的隔膜压缩机气缸，其特征在于，所述顶丝结构包括顶丝螺套和顶丝工具，所述卡箍结构的上端设有与所述顶丝工具相配合的顶丝孔，所述顶丝螺套设置在所述卡箍结构的上端，所述顶丝工具穿过所述顶丝螺套和所述顶丝孔，所述顶丝工具的下端能够抵接所述凸沿的上端。

3.根据权利要求2所述的具有卡箍和顶丝的隔膜压缩机气缸，其特征在于，所述顶丝结构还包括设置在所述凸沿的上端的垫圈。

4.根据权利要求1所述的具有卡箍和顶丝的隔膜压缩机气缸，其特征在于，所述凹槽的上壁倾斜，所述卡箍结构的下端的内沿倾斜且与所述凹槽的上壁配合。

5.根据权利要求1所述的具有卡箍和顶丝的隔膜压缩机气缸，其特征在于，所述卡箍块通过卡箍螺栓固定连接。

6.根据权利要求5所述的具有卡箍和顶丝的隔膜压缩机气缸，其特征在于，所述卡箍螺栓的轴线与水平面平行。

7.根据权利要求1所述的具有卡箍和顶丝的隔膜压缩机气缸，其特征在于，所述缸盖的内部设有可供冷却水单向流通的第一冷却水道。

8.根据权利要求7所述的具有卡箍和顶丝的隔膜压缩机气缸，其特征在于，所述第一冷却水道包括高度不同的至少两层水道，不同高度的单层水道之间通过第一竖直水道连通。

9.根据权利要求1所述的具有卡箍和顶丝的隔膜压缩机气缸，其特征在于，所述缸体的内部设有可供冷却水单向流通的第二冷却水道。

10.根据权利要求9所述的具有卡箍和顶丝的隔膜压缩机气缸，其特征在于，所述第二冷却水道包括高度不同的三层水道，不同高度的单层水道之间通过第二竖直水道连通，所述第二冷却水道的入水口设置在所述缸体的底端的下表面，所述第二冷却水道的出水口设置在所述缸体的底端的侧表面。

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