一种压缩机无级气量调节气阀的驱动双缓冲执行装置

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，特别是一种压缩机无级气量调节气阀的驱 动双缓冲执行装置。

背景技术

为了节约能源，越来越多的大型活塞式往复压缩机都采用电控配气系 统，由电子控制器根据下游所需供气量控制进气阀的打开和关闭时刻，使压 缩机由原来的定排量供气方式改造为变排量供气方式，实现供气量的无级调 节。

压缩机进气阀的开关控制是由一个两位三通阀控制一个液压活塞的执 行机构、通过卸荷器推动气阀阀片往复运动来实现的。由于液压系统的高速 响应性，如不采取缓冲措施，在进气阀的开、关过程中，阀片在液压力或气 压力的作用下将会快速冲向阀座，巨大的冲击力将会使阀片快速损坏，影响 进气阀的使用寿命。

为解决上述问题，目前的技术是在阀的关闭过程中采用先快后慢的缓 冲技术，但在阀的打开过程中用一个固定节流嘴对阀的打开全过程进行限 速，这样虽然起到缓冲作用，但由于阀的打开过程动作缓慢，会影响压缩机 供气量及供气压力的控制精度。

尽管在中国专利CN 110778490 A中采用了双缓冲技术，但是其技术仍 然存在问题。该技术中，由于气阀驱动机构在气阀关闭落座后，为了保证气 阀阀片与阀座的完全贴合，卸荷器和执行机构中的柱塞必须再向上运动一段 行程，使卸荷器与阀片完全脱离，这样在气阀处于关闭位置时，阀片与卸荷 器间将存在一定的间隙。所以，该技术中，在执行机构活塞推动卸荷器打开 气阀的过程中，必须先走完卸荷器与阀片之间的空行程(阀片与卸荷器之间 的间隙)后才能推动气阀打开。而该技术中阀的打开过程和关闭过程的两种 缓冲是偶合在一起的，也就是两个过程中活塞运动的快速段是相等的。在设 计时，一般情况下是优先考虑气阀关闭过程的缓冲要求，这样在气阀打开过 程中由于气阀阀片与卸荷器间隙的存在，使得气阀在打开过程中与阀片刚接 触时就用掉了一段快速段，真正推动阀片开启过程中，快速段就存在行程较 短，大部分行程处于缓冲段，也就是说阀片的开启速度大部分处于缓冲状态 的问题，这会影响压缩机供气量和供气压力的系统控制精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压缩机无级气量调节气阀的驱动双缓冲执 行装置。本发明提供了一组阀打开和关闭过程完全独立的先快后慢的缓冲装 置，使阀的开启和关闭过程独立可控，柱塞快速运动段及缓冲段可与压缩机 压阀的运动过程良好的匹配，从而提高压缩机供气量和输出压力的控制精 度。

本发明的技术方案：一种压缩机无级气量调节气阀的双驱动缓冲执行装 置，包括执行机构主体，执行机构主体的上部连接进油口接头，中部连接两 位三通高速电磁阀，下部连接柱塞组件，左部连接回油口接头；所述进油口 接头中设有气阀打开缓冲组件；所述两位三通高速电磁阀中设有气阀关闭缓 冲组件。

前述的压缩机无级气量调节气阀的驱动双缓冲执行装置中，所述气阀打 开缓冲组件包括设于进油口接头下部的挡板，中部的导向衬套，导向衬套中 设有气阀打开缓冲活塞，气阀打开缓冲活塞上设有节流孔一，气阀打开缓冲 活塞和挡板之间设有气阀打开缓冲活塞回位弹簧；所述导向衬套上部设有堵 头，堵头和导向衬套之间设有滤网。

前述的压缩机无级气量调节气阀的驱动双缓冲执行装置中，所述进油口 接头上套设有进油口锁片；所述回油口接头上套设有出油口锁片；所述进油 口锁片和出油口锁片分别经紧固螺钉与执行机构主体连接。

前述的压缩机无级气量调节气阀的驱动双缓冲执行装置中，所述两位三 通高速电磁阀包括阀体，阀体的左部连接回油口接头，中部设有阀芯，中上 部设有单向阀，右部连接电磁铁组件；所述阀芯的右部设有弹簧；所述阀芯 的左部和回油口接头之间设有气阀关闭缓冲组件。

前述的压缩机无级气量调节气阀的驱动双缓冲执行装置中，所述气阀关 闭缓冲组件包括套设于阀芯的左部上的气阀关闭缓冲活塞，气阀关闭缓冲活 塞上套设有气阀关闭缓冲活塞回位弹簧，气阀关闭缓冲活塞回位弹簧左侧设 有回油阀阀座。

前述的压缩机无级气量调节气阀的驱动双缓冲执行装置中，所述气阀关 闭缓冲活塞上设有对称设置的两个节流孔二。

前述的压缩机无级气量调节气阀的驱动双缓冲执行装置中，所述回油阀 阀座的阀座内孔和阀芯的左端均为锥面设置；所述阀座内孔的直径与所述阀 芯所在的阀芯导向孔的直径相等。

前述的压缩机无级气量调节气阀的驱动双缓冲执行装置中，所述回油阀 阀座和阀芯左端位置组成回油阀口；所述阀芯中部和阀体组成进油阀口；所 述阀体中下部与柱塞组件的上端组成控制口。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明的压缩机进气阀的打开过程和关闭过程均可被控制，并均可 实现先快后慢的过程独立控制，这样可以使柱塞运动的快速段及缓冲段与气 阀机构很好的匹配，解决了阀体落座时的冲击问题，而且提高了压缩机气量 的精确控制。

2、本发明较目前现有机构，气阀关闭缓冲活塞内径有所增加，缓冲活 塞截面积减小，为了保证柱塞快速段的行程不变，必须加大缓冲活塞的行程， 这样可提高从快速段到缓冲段的转折点的控制精度。

3、本发明气阀关闭缓冲活塞的缓冲节流孔由现有机构的一个改为对称 两个，如此在缓冲活塞在落座过程中受到通过两个节流孔的射流力相平衡， 提高了气阀关闭缓冲活塞落到回油阀阀座过程的稳定性进而提高了阀关闭 过程的准确性。

4、本发明回油阀的密封结构由目前的阀芯外圆密封(阀芯的外圆与阀 芯锥面形成的夹角与阀座的锥面形成密封)改为阀座孔密封(阀座内孔与锥 面形成的夹角与阀芯的锥面，且阀座锥角略大于阀芯锥角)，且保证阀座内 孔的直径与阀芯导向孔的直径相等(即图11中d2＝d1)，提高了抵御压缩机 气阀回流力作用推动气阀、进而传递到柱塞使柱塞腔的压力增大的密封能 力。

5、本发明在进油口接头与出油口接头处增加锁紧垫片，防止执行机构 在工作时两个接头松动，使内部连接结构更加可靠，提高了双缓冲的稳定性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的内部结构示意图；

图3是气阀打开缓冲组件和进油口接头的结构示意图；

图4是两位三通高速电磁阀的结构示意图；

图5是单向阀的结构示意图；

图6是气阀关闭缓冲活塞的结构示意图；

图7是气阀关闭缓冲活塞的剖视结构示意图；

图8是进油口锁片的结构示意图；

图9是出油口锁片的结构示意图；

图10是气阀打开缓冲组件的结构示意图；

图11是气阀关闭缓冲组件的结构示意图。

附图中的标记为：1-执行机构主体，2-进油口接头，3-两位三通高速电 磁阀，4-柱塞组件，5-回油口接头，6-气阀打开缓冲组件，7-挡板，8-导向 衬套，9-气阀打开缓冲活塞，10-气阀打开缓冲活塞回位弹簧，11-节流孔一， 12-堵头，13-滤网，14-进油口锁片，15-出油口锁片，16-紧固螺钉，17-阀 体，18-阀芯，19-电磁铁组件，20-单向阀，21-弹簧，22-气阀关闭缓冲组 件，23-气阀关闭缓冲活塞，24-气阀关闭缓冲活塞回位弹簧，25-回油阀阀 座，26-节流孔二，27-回油阀口，28-进油阀口，29-控制口，30-进油口， 31-回油口，32-单向阀座，33-单向阀弹簧，34-铜垫，35-阀座内孔，36-阀 芯导向孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“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发明和简化描 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发明的限制。

实施例。一种压缩机无级气量调节气阀的驱动双缓冲执行装置，构成如 图1-11所示，包括执行机构主体1，执行机构主体1的上部连接进油口接头 2，中部连接两位三通高速电磁阀3，下部连接柱塞组件4，左部连接回油口 接头5；所述进油口接头2中设有气阀打开缓冲组件6；所述两位三通高速 电磁阀3中设有气阀关闭缓冲组件22。

所述气阀打开缓冲组件6包括设于进油口接头2下部的挡板7，中部的 导向衬套8，导向衬套8中设有气阀打开缓冲活塞9，气阀打开缓冲活塞9 上设有节流孔一11，气阀打开缓冲活塞9和挡板7之间设有气阀打开缓冲活 塞回位弹簧10；所述导向衬套8上部设有堵头12，堵头12和导向衬套8之 间设有滤网13。

所述进油口接头2上套设有进油口锁片14；所述回油口接头5上套设有 出油口锁片15；所述进油口锁片14和出油口锁片15分别经紧固螺钉16与 执行机构主体1连接。

所述两位三通高速电磁阀2包括阀体17，阀体17的左部连接回油口接 头5，中部设有阀芯18，中上部设有单向阀20，右部连接电磁铁组件19； 所述阀芯18的右部套设有弹簧21；所述阀芯18的左部和回油口接头5之间 设有气阀关闭缓冲组件22。

所述气阀关闭缓冲组件22包括套设于阀芯18的左部上的气阀关闭缓冲 活塞23，气阀关闭缓冲活塞23上套设有气阀关闭缓冲活塞回位弹簧24，气 阀关闭缓冲活塞回位弹簧24左侧设有回油阀阀座25。

所述气阀关闭缓冲活塞23上设有对称设置的两个节流孔二26。

所述回油阀阀座25的阀座内孔35的右端和阀芯18的左端均为锥面设 置；所述回油阀阀座25上的锥角略大于阀芯18上的锥角，所述阀座内孔35 的直径d2与所述阀芯18所在的阀芯导向孔36的直径d1(此直径也是阀芯 18右半部分的直径)相等。

所述回油阀阀座25和阀芯18左端位置组成回油阀口27；所述阀芯18 中部和阀体17组成进油阀口28；所述阀体17中下部与柱塞组件4的上端组 成控制口29。

由进油口30、气阀打开缓冲组件6、单向阀20和进油阀口28等结构组 成进口通路；由回油口31、气阀关闭缓冲组件22和回油阀口27等结构组成 的回油通路。

本发明的使用方式和工作原理如下：

本发明使用时，进油口接头2连接压力源，回油口接头5与低压油箱相 连，电磁铁组件19由电控器控制，柱塞组件4的柱塞通过卸荷器可推动进 气阀阀片往复运动使其打开或关闭。

本发明当两位三通高速电磁阀3未通电时，阀芯18在弹簧21的弹簧力 的作用下顶靠在回油阀阀座25上，闭合回油阀口27，关闭回油阀。压力油 通过由气阀打开缓冲组件6、单向阀20、两位三通高速电磁阀3的进油阀口 28、控制口29组成的进油通路进入柱塞组件4的柱塞压力腔，使柱塞向下 运动，驱动压缩机进气阀使其到达打开位置。

无级气量调节系统的气体流量控制是通过延迟压缩机进气阀的关闭时 刻至压缩机活塞的压缩阶段，通过控制压缩机有效压缩前的回气量对供气量 进行控制的，在进气阀即将进入关闭阶段，回气量比较大，作用在压缩机气 阀进而传递到柱塞上，在柱塞上的气流反推力比较大，为了在不提高供油压 力的情况下能够提供高的液压力使气阀维持在打开位置，在供油通道中设置 了一个单向阀，这时由于柱塞腔油压升高，单向阀和回油阀均处于关闭状态， 柱塞腔的油液被锁死，这样可维持进气阀处于开放位置。

本发明当两位三通高速电磁阀3通电时，电磁铁组件19对阀芯18产生 电磁力，阀芯18在电磁力的作用下从左向右运动，打开回油阀口27使回油 通路打开，关闭进油阀口28使进油通路关闭，柱塞压力腔的油液通过气阀 关闭缓冲活塞23，回油阀口27与油箱接通。这时由于气阀阀片上的回流力 及气阀的回位弹簧力的作用，使柱塞快速向上运动。在回油通路液压油的作 用下，开始阶段，由于油压的作用，气阀关闭缓冲活塞23与液压油一起快速向左运动。当运动到气阀关闭缓冲活塞23左端面与回油阀阀座25右端面 贴合后，气阀关闭缓冲活塞23停止运动，回油通路的大部分通路被切断， 仅剩下气阀关闭缓冲活塞23上的两个对称的节流孔二26可以回油。回油的 流速急速下降，进而柱塞、卸荷器及气阀阀片速度急速降低，直到阀片缓速 落座，从而实现先快后慢的缓冲功能。

当柱塞的直径、气阀关闭缓冲活塞23的内外径一定时，柱塞快速运动 段的长度由尺寸L2(气阀关闭缓冲活塞23左端面到回油阀阀座25右端面之 间的距离)决定，缓冲速度由气阀关闭缓冲活塞23上的两个节流孔二26的 孔径决定。

当气阀落座以后柱塞停止向上运动时，在回油通路的液压油停止流动， 作用在气阀关闭缓冲活塞23上的压差消失，气阀关闭缓冲活塞23在气阀关 闭缓冲活塞回位弹簧24的回位弹簧力的作用下向右运动，恢复到原来的位 置，为下一循环做准备。

本发明当两位三通高速电磁阀3断电时，阀芯18在右端衔铁的弹簧21 回复力作用下从右向左运动，使回油阀口27关闭，进油阀口28打开，压力 油从进油口30通过气阀打开缓冲组件6、单向阀20、两位三通高速电磁阀3 的进油阀口28、控制口29进入柱塞压力腔，推动柱塞向下运动，打开压缩 机气阀。在两位三通高速电磁阀3断电初期，在油压的作用下，液压油与气 阀打开气阀缓冲活塞9一起推动柱塞快速向下运动，当气阀打开气阀缓冲活塞9运动到其下端面与挡板7贴合后停止运动，这时只有通过气阀打开气阀 缓冲活塞9上的节流孔一11的液压油来驱动活塞向下运动，由于通过节流 孔一11的液压油流量急速减小，使柱塞的运动速度急速下降，直至气阀缓 慢落座，从而实现先快后慢的缓冲功能。

当柱塞直径，气阀打开气阀缓冲活塞9的直径一定时，气阀打开柱塞快 速运动段的长度由L1(气阀打开气阀缓冲活塞9的下端面与挡板7的上端面 的距离)决定，柱塞缓冲速度由气阀打开气阀缓冲活塞9上的节流孔一11 决定。

当压缩机气阀完全打开时，在进油通路的液压油停止流动，作用在气阀 打开气阀缓冲活塞9上的压力差消失，气阀打开气阀缓冲活塞9在气阀打开 缓冲活塞回位弹簧10的作用下向上运动恢复到初始位置，为下一循环做准 备。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根 据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明 的保护范围之内。