CN110552863A - 一种隔膜压缩机缸盖冷却结构 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种隔膜压缩机缸盖冷却结构。传统打水道的方式多是从缸盖侧壁面向缸盖内部打孔，水道通过中心高温区的换热面积很小，无法及时将中心高温区域的大量热量带走，冷却效果不明显。本申请提供了一种隔膜压缩机缸盖冷却结构，包括缸盖，缸盖端面上设置有冷却水槽，冷却水槽设置于所述缸盖内部，缸盖上设置有排气组件，冷却水槽包围所述排气组件，冷却水槽与进水口组相贯通，冷却水槽与出水口组相贯通，进水口组设置于所述缸盖侧面，出水口组设置于缸盖侧面，水槽内部设置有螺旋环，使冷却水在水槽内充分流动，防止出现死水区。冷却水与中心高温区的换热面积增大，将中心高温区域的热量导出，降低缸盖及排气温度。
Description
技术领域
本申请属于压缩机技术领域，特别是涉及一种隔膜压缩机缸盖冷却结构。
背景技术
隔膜压缩机是一种容积式压缩机，由于其所能提供的密封性能好、压力范围广、压缩比较大，因此被广泛应用于加氢站等石油化工领域中压缩输送各种高纯气体、贵重稀有气体、有毒有害气体和腐蚀性气体。在隔膜压缩机中，通过活塞推动气缸油腔中的工作油液，进而推动膜片在膜腔中做往复运动，以改变气腔的工作容积，在吸、排气阀的配合下实现无泄漏的周期性工作过程。
因隔膜压缩机压比一般较大，特别是高压隔膜压缩机缸盖又比较厚，高压比导致排气温度较高，而缸盖较厚，通过缸盖的表面换热很难及时将膜腔内的压缩热导出。因此缸盖整体温度较高，使得缸盖的热应力不容忽略，导致压阀盖和排气法兰螺栓松动，危及系统运行安全。隔膜压缩机膜腔内温度较高，还会通过膜片导热使液压油温度升高，液压油温度过高会加速老化，液压油污染后，又会使各运动部件润滑条件变得恶劣，加速各运动件的磨损。液压油温度升高还会导致液压油中的空气分离压及饱和蒸汽压升高，使气穴现象更容易发生，使得液压系统出现压力波动。
隔膜压缩机的高温区主要集中在中心区域的排气阀附近，且一直有排气的高温气流通过，热流密度也较大，现有冷却方案多是在缸盖内部打冷却水道，通水或油进行冷却，通过冷却水与缸盖内部水道壁面对流换热对缸盖进行冷却，但传统打水道的方式多是从缸盖侧壁面向缸盖内部打孔，水道与中间高温区的接触面积很小，通过冷却水导出的热量很少，无法及时将中心高温区域的大量热量带走，排气阀附近温度依然很高，冷却效果不明显。
发明内容
1.要解决的技术问题
基于隔膜压缩机的高温区主要集中在中心区域的排气阀附近，且一直有排气的高温气流通过，热流密度也较大，现有冷却方案多是在缸盖内部打冷却水道，通水或油进行冷却，通过冷却水与缸盖内部水道壁面对流换热对缸盖进行冷却，但传统打水道的方式多是从缸盖侧壁面向缸盖内部打孔，水道与中间高温区的接触面积很小，通过冷却水导出的热量很少，无法及时将中心高温区域的大量热量带走，排气阀附近温度依然很高，冷却效果不明显的问题，本申请提供了一种隔膜压缩机缸盖冷却结构。
2.技术方案
为了达到上述的目的，本申请提供了一种隔膜压缩机缸盖冷却结构，包括缸盖，所述缸盖端面上设置有冷却水槽，所述冷却水槽设置于所述缸盖内部，所述缸盖端面上设置有排气组件，所述冷却水槽包围所述排气组件，所述冷却水槽与进水口组相贯通，所述冷却水槽与出水口组相贯通，所述进水口组设置于所述缸盖侧面，所述出水口组设置于所述缸盖侧面。
本申请提供的另一种实施方式为：所述进水口组设置于所述出水口组下方；所述进水口组包括两个或者两个以上进水口，所述出水口组包括两个或者两个以上出水口。
本申请提供的另一种实施方式为：所述冷却水槽通过水槽封口与所述缸盖端面相连接，所述水槽封口用于密封所述冷却水槽在所述缸盖端面的开口。
本申请提供的另一种实施方式为：所述水槽封口与所述缸盖采用螺钉连接或者焊接。
本申请提供的另一种实施方式为：所述排气组件排气接管，所述排气接管上方设置有压阀盖，所述压阀盖设置于所述缸盖上，所述压阀盖设置于所述水槽封口上方；
所述排气接管与排气阀相连接，所述排气阀设置于所述排气接管下方。
本申请提供的另一种实施方式为：所述冷却水槽为环形。
本申请提供的另一种实施方式为：所述冷却水槽内设置有两个或多个螺旋环，所述螺旋环将所述冷却水槽分隔成两个或者两个以上螺旋上升空间，冷却水沿着螺旋空间流动。
本申请提供的另一种实施方式为：所述进水口组包括第一进水口和第二进水口，所述出水口组包括第一出水口和第二出水口，所述冷却水槽一侧与所述第一进水口相贯通，所述冷却水槽一侧与所述第一出水口相贯通，所述第一进水口位于所述第一出水口下方；所述冷却水槽另一侧与所述第二进水口相贯通，所述冷却水槽与所述第二出水口相贯通，所述第二进水口位于所述第二出水口下方。
3.有益效果
与现有技术相比，本申请提供的隔膜压缩机缸盖冷却结构的有益效果在于：
本申请提供的隔膜压缩机缸盖冷却结构，主要针对隔膜压缩机高温集中在中心排气阀附近的特点，改变传统从侧壁面打冷却水道的方法，从缸盖端面在排气孔周围加工冷却水槽将排气阀和排气接管包围，在该冷却水槽内通冷却水，冷却水与中心高温区的换热面积增大，将中心高温区域的热量导出，降低缸盖及排气温度。
本申请提供的隔膜压缩机缸盖冷却结构，从缸盖端面在排气孔周围加工一圈环形冷却水槽将排气阀和排气接管包围，在该水槽内通冷却水，冷却水与中心高温区的换热面积增大，将中心高温区域的热量导出，降低缸盖及排气温度。
本申请提供的隔膜压缩机缸盖冷却结构，可以降低缸盖温度，减小热应力的影响，同时降低排气温度。隔膜压缩机的高温区主要集中在排气阀周围，将高温区的热量导出，降低缸盖和膜腔的温度对于隔膜压缩机的安全运行具有重要意义。
传统结构从缸盖侧壁面加工水道，需要计算各水道的角度，加工复杂。本申请提供的隔膜压缩机缸盖冷却结构，从缸盖端面加工水槽，结构简单，易于加工；
与传统水道相比，本专利设计水槽与缸盖中心高温区的换热面积增大，冷却效果好。
本申请提供的隔膜压缩机缸盖冷却结构，在环形水槽内布置螺旋环，将水槽隔成两个或多个螺旋上升空间，冷却水沿螺旋空间流动，避免了水槽内死水区的出现，冷却水与缸盖的换热更加充分。
附图说明
图1是本申请的隔膜压缩机机缸头结构示意图；
图2是本申请的隔膜压缩机机进出水口组所在平面剖面结构示意图；
图3是本申请的冷却水槽内水流示意图；
图4是本申请的冷却水槽局部结构三维示意图；
图中：1-缸盖、2-冷却水槽、3-第一进水口、4-第一出水口、5-第二进水口、6-第二出水口、7-水槽封口、8-排气孔、9-排气接管、10-压阀盖、11-排气阀、12-螺旋环、13-缸体、14-膜片、15-进气阀、16-配油盘、17-螺柱、18-螺栓、19-进气接管。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
参见图1～4，本申请提供一种隔膜压缩机缸盖冷却结构，包括缸盖1，所述缸盖1端面上设置有冷却水槽2，所述冷却水槽2设置于所述缸盖1内部，所述缸盖1端面上设置有排气组件，所述冷却水槽2包围所述排气组件，所述冷却水槽2与进水口组相贯通，所述冷却水槽2与出水口组相贯通，所述进水口组设置于所述缸盖1侧面，所述出水口组设置于所述缸盖1侧面。
如图1所示：配油盘16可拆卸连接于所述缸盖1与缸体13之间，该配油盘16上方设有膜片14，该缸盖1、该膜片14、该配油盘16和该缸体13通过螺柱17和螺栓18紧固连接。该缸盖1与该膜片14之间形成气腔，该缸体13与该膜片14之间形成油腔。该缸盖1上有进气阀15和排气阀11，压阀盖10通过压紧进气接管19和排气接管9将进排气阀压紧在阀台阶上。
压缩机运行时油腔里的油压变化推动该膜片14变形，压缩气腔内的气体，压缩后的高温气体依次经该排气阀11和该排气接管9排出，因此高温气体流经的该排气阀11周围温度较高，此处为该缸盖1中心高温区域。
如图2所示：从所述缸盖1端面上在排气孔周围加工一圈冷却水槽2，将所述排气阀11和所述排气接管9包围。在保证所述缸盖1强度的前提下，使冷却水槽2深度尽量大，使冷却水与所述排气阀11周围的高温区的接触面积尽量大以强化换热。
冷却水从进水口组进入，经过冷水水槽2然后经过出水口组排出，带走热量，实现换热。
进一步地，所述进水口组设置于所述出水口组下方；所述进水口组包括两个或者两个以上进水口，所述出水口组包括两个或者两个以上出水口。
为使水槽内水流扰动更加充分，可在进水口组和出水口组平面布置两道或多道进出水口，当有两个或多个进出水口时，使水与缸盖的换热充分进行。
进一步地，所述冷却水槽2通过水槽封口7与所述缸盖1端面相连接，所述水槽封口7用于密封所述冷却水槽2在缸盖1端面的开口。
进一步地，所述水槽封口7与所述缸盖1采用螺钉连接或者焊接。
当然，该水槽封口7与该缸盖1的连接方式可以是活动连接或者其他形式的固定连接，只要满足该水槽封口7密封盖冷却水槽2即可。
进一步地，所述排气组件包括排气接管9，所述排气接管9上方设置有压阀盖10，所述压阀盖10设置于所述缸盖1上，所述压阀盖10设置于所述水槽封口7上方；
所述排气接管9与排气阀11相连接，所述排气阀11设置于所述排气接管9下方。
如图3所示，冷却水槽2将排气组件包围，水流交织在排气组件周围。排气阀11及排气接管9围起来形成了排气孔8，排气孔8并非实际组件。
进一步地，所述冷却水槽2为环形。
排气阀11及排气接管9为圆柱体，热量主要由通过排气阀11和排气接管9的高温气流向周围传热，加工环形水槽将排气阀11及排气接管9包围，能够最大限度地增大冷却水与高温区域的换热面积，另外环形也易于加工。
进一步地，所述冷却水槽2内设置有螺旋环12，所述螺旋环12将所述冷却水槽2分隔成两个或者两个以上螺旋上升空间，冷却水沿着螺旋空间流动。
该螺旋环12的设置可以使冷却水在冷却水槽2内的流动更加充分，避免死水区的出现，使得换热更加充分。
进一步地，所述进水口组包括第一进水口3和第二进水口5，所述出水口组包括第一出水口4和第二出水口6，所述冷却水槽2一侧与所述第一进水口3相贯通，所述冷却水槽2一侧与所述第一出水口4相贯通，所述第一进水口3位于所述第一出水口4下方；所述冷却水槽2另一侧与所述第二进水口5相贯通，所述冷却水槽2与所述第二出水口6相贯通，所述第二进水口5位于所述第二出水口6下方。
如图2所示，从该缸盖1侧面加工所述第一进水口3、所述第一出水口4、所述第二出水口6和所述第二进水口5，进水口在下部，出水口在上部，冷却水经所述第一进水口3和所述第二进水口5进入所述冷却水槽2，冷却水通过与所述冷却水槽2壁面的对流换热从该缸盖1吸热，然后经所述第一出水口4和所述第二出水口6排出，实现对所述缸盖1及排气的冷却。为使所述冷却水槽2内水流扰动更加充分，可在进水口和出水口平面布置两道或多道进出水孔，并在所述冷却水槽2内加入所述螺旋环12，当有两个或多个进出水口时，可以布置两道或多道所述螺旋环12，将所述冷却水槽2分割成两个或多个螺旋上升地空间，使水流沿螺旋空间流动，从而使所述冷却水槽2内不会出现死水区，使水与所述缸盖1的换热充分进行，冷却水在所述冷却水槽2内的流动如图3所示。
本申请提供的隔膜压缩机缸盖冷却结构，主要针对隔膜压缩机高温集中在中心排气阀附近的特点，改变传统从侧壁面打冷却水道的方法，从缸盖端面在排气孔周围加工冷却水槽将排气阀和排气接管包围，在该水槽内通冷却水，冷却水与中心高温区的换热面积增大，将中心高温区域的热量导出，降低缸盖及排气温度。
本申请提供的隔膜压缩机缸盖冷却结构，可以降低缸盖温度，减小热应力的影响，同时降低排气温度。隔膜压缩机的高温区主要集中在排气阀周围，将高温区的热量导出，降低缸盖和膜腔的温度对于隔膜压缩机的安全运行具有重要意义。
传统结构从缸盖侧壁面加工水道，需要计算各水道的角度，加工复杂。本申请提供的隔膜压缩机缸盖冷却结构，从缸盖端面加工水槽，结构简单，易于加工；
与传统水道相比，本专利设计水槽与缸盖中心高温区的换热面积增大，冷却效果好。
本申请提供的隔膜压缩机缸盖冷却结构，在环形水槽内布置螺旋环，将水槽隔成两个或多个螺旋上升空间，冷却水沿螺旋空间流动，避免了水槽内死水区的出现，冷却水与缸盖的换热更加充分。
尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。
Claims (8)
1.一种隔膜压缩机缸盖冷却结构，其特征在于：包括缸盖(1)，所述缸盖(1)端面上设置有冷却水槽(2)，所述冷却水槽(2)设置于所述缸盖(1)内部，所述缸盖(1)端面上设置有排气组件，所述冷却水槽(2)包围所述排气组件，所述冷却水槽(2)与进水口组相贯通，所述冷却水槽(2)与出水口组相贯通，所述进水口组设置于所述缸盖(1)侧面，所述出水口组设置于所述缸盖(1)侧面。
2.如权利要求1所述的隔膜压缩机缸盖冷却结构，其特征在于：所述进水口组设置于所述出水口组下方；所述进水口组包括两个或者两个以上进水口，所述出水口组包括两个或者两个以上出水口。
3.如权利要求1所述的隔膜压缩机缸盖冷却结构，其特征在于：所述冷却水槽(2)通过水槽封口(7)与所述缸盖(1)端面相连接，所述水槽封口(7)用于密封所述冷却水槽(2)在所述缸盖(1)端面的开口。
4.如权利要求3所述的隔膜压缩机缸盖冷却结构，其特征在于：所述水槽封口(7)与所述缸盖(1)采用螺钉连接或者焊接。
5.如权利要求3所述的隔膜压缩机缸盖冷却结构，其特征在于：所述排气组件包括排气接管(9)，所述排气接管(9)上方设置有压阀盖(10)，所述压阀盖(10)设置于所述缸盖(1)上，所述压阀盖(10)设置于所述水槽封口(7)上方；
所述排气接管(9)与排气阀(11)相连接，所述排气阀(11)设置于所述排气接管(9)下方。
6.如权利要求1～5中任一项所述的隔膜压缩机缸盖冷却结构，其特征在于：所述冷却水槽(2)为环形。
7.如权利要求6所述的隔膜压缩机缸盖冷却结构，其特征在于：所述冷却水槽(2)内设置有螺旋环(12)，所述螺旋环(12)将所述冷却水槽(2)分隔成两个或者两个以上螺旋上升空间，冷却水沿着螺旋空间流动。
8.如权利要求6所述的隔膜压缩机缸盖冷却结构，其特征在于：所述进水口组包括第一进水口(3)和第二进水口(5)，所述出水口组包括第一出水口(4)和第二出水口(6)，所述冷却水槽(2)一侧与所述第一进水口(3)相贯通，所述冷却水槽(2)一侧与所述第一出水口(4)相贯通，所述第一进水口(3)位于所述第一出水口(4)下方；所述冷却水槽(2)另一侧与所述第二进水口(5)相贯通，所述冷却水槽(2)与所述第二出水口(6)相贯通，所述第二进水口(5)位于所述第二出水口(6)下方。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113236539A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-08-10 | 西安交通大学 | 一种隔膜压缩机膜头组件 |
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