提升磁導向貫穿活塞與十字頭滑道同軸度的結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種提升磁導向貫穿活塞與十字頭滑道同軸度的結構，包括氣缸體和支撐氣缸體的氣缸支撐；氣缸體為上進氣、下排氣結構；氣缸支撐上與氣缸體的氣缸缸頭連接處設置有水冷卻通道；氣缸體中設有活塞，活塞的下部設有塑料支撐環(huán)；還包括十字頭、滑道和懸掛導軌；滑道包括中部的圓弧形滑道位于圓弧形滑道兩側的平板狀滑板；十字頭的上部與滑道的圓弧形滑道滑動配合；懸掛導軌通過螺栓固定連接十字頭；懸掛導軌與滑道兩個肩部的滑板滑動配合。本發(fā)明通過在氣缸支撐與氣缸體的氣缸缸頭連接處，設置水冷卻通道；在活塞下部設置塑料支撐環(huán)，改變十字頭與滑道之間的滑動配合結構，有效的提升磁導向貫穿活塞桿、活塞與十字頭滑道同軸度。
【專利說明】
提升磁導向貫穿活塞與十字頭滑道同軸度的結構
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及高壓往復式壓縮機技術領域，特別設及一種提升磁導向貫穿活塞與十 字頭滑道同軸度的結構。
【背景技術】
[0002] 隨著石油天然氣的大量開發(fā)，高壓往復式壓縮機在石化領域的應用原來越普遍， 石化工程對往復式壓縮機可靠性要求也越來越高。往復式壓縮機中活塞環(huán)和填料是最主要 的兩種易損件。而活塞桿中屯、線與十字頭滑道中屯、線在安裝運行中不同屯、對準，造成了活 塞桿在往復運動中發(fā)生徑向擺動，使得密封活塞桿的填料環(huán)迅速磨損而失效[1]。另外在磁 導向活塞桿的迷宮壓縮機中[2]，活塞桿與氣缸在運行中的不同屯、會造成活塞桿與迷宮填 料套，氣缸與迷宮活塞之間的設計間隙大大增加，由此引起壓縮氣體的泄漏增大。所W設法 消除十字頭滑道與活塞桿中屯、之間在安裝和運行中的不對準問題，將大大提高往復壓縮機 填料和活塞環(huán)的使用壽命與可靠性。同時也有利于減小泄漏和能耗。
[0003] 造成壓縮機活塞桿與滑道中屯、不對準的重要原因是由于熱膨脹和十字頭與滑道 之間的間隙所造成。直徑大小不同的級差式活塞的導向也能造成高壓級活塞的偏屯、問題。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種提升磁導向貫穿活塞與十字頭滑道同軸度的結構，W 解決上述技術問題。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0006] 提升磁導向貫穿活塞與十字頭滑道同軸度的結構，包括氣缸體和支撐氣缸體的氣 缸支撐;氣缸體為上進氣、下排氣結構;氣缸支撐上與氣缸體的氣缸缸頭連接處設置有水冷 卻通道。
[0007] 進一步的，氣缸支撐安裝于氣缸體的氣缸蓋下側;或者安裝在氣缸體的氣缸蓋端 面上或氣缸蓋的兩側。
[000引進一步的，氣缸體中設有活塞，活塞的下部設有塑料支撐環(huán)。
[0009] 進一步的，活塞連接有貫穿活塞桿，貫穿活塞桿上設有磁導向套;塑料支撐環(huán)與氣 缸之間間隙小于貫穿活塞桿與磁導向套之間的間隙。
[0010] 進一步的，塑料支撐環(huán)的長度不超過活塞圓周1/3。
[00川進一步的，塑料支撐環(huán)半徑肺與活塞半徑Rc的差值為：A0=(0.00l~0.002)肺， 單位:mm。
[0012] 進一步的，當氣缸直徑為200~600mm時，塑料支撐環(huán)半徑Rb與活塞半徑Re的差值 為0.05~0.10mm。
[0013] 進一步的，塑料支撐環(huán)承受活塞重量的比壓小于等于0.4MPa。
[0014] 進一步的，還包括十字頭、滑道和懸掛導軌;滑道包括中部的圓弧形滑道位于圓弧 形滑道兩側的平板狀滑板;十字頭的上部與滑道的圓弧形滑道滑動配合;懸掛導軌通過螺 栓固定連接十字頭;懸掛導軌與滑道兩個肩部的滑板滑動配合。
[0015] 進一步的，十字頭中間安裝有十字頭銷;十字頭銷連接連桿小頭的孔，十字頭一端 與活塞桿相連接。
[0016] 進一步的，十字頭與滑道的圓弧形滑道之間的間隙與懸掛導軌與滑板之間的間隙 均為：
[0017] Ai=(〇.〇〇〇5 ~0.0015)Ds
[0018] 式中，Ds-一滑道(9)的圓弧滑道直徑，mm。
[0019] 相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0020] 本發(fā)明通過在氣缸支撐與氣缸體的氣缸缸頭連接處，設置水冷卻通道;把氣缸缸 頭的高溫與氣缸支撐的支撐板進行冷卻隔離；于是就可W保證氣缸在運行時不加熱支撐 板，消除了支撐板的熱膨脹，即不發(fā)生氣缸抬頭和中屯、線上仰;有效的提升磁導向貫穿活塞 桿、活塞與十字頭滑道同軸度。
[0021] 進一步的，本發(fā)明在活塞下部設置塑料支撐環(huán)，W備貫穿活塞桿在磁導向發(fā)生故 障時，仍然能夠支撐活塞堅持到壓縮機停止運行，而不致填料環(huán)和貫穿導向桿受到破壞;有 效的提升磁導向貫穿活塞桿、活塞與十字頭滑道同軸度。
[0022] 進一步的，本發(fā)明改變十字頭與滑道之間的滑動配合結構，當十字頭受到連桿向 上作用的側向力時，十字頭緊貼滑道的圓弧表面，在其上滑動。當十字頭受到連桿向上作用 的側向力不能支撐起十字頭和部分活塞桿重量時，十字頭就通過其上固定的懸掛導軌承擔 十字頭的重量;有效的提升磁導向貫穿活塞桿、活塞與十字頭滑道同軸度。
【附圖說明】
[0023] 圖1為帶有冷卻水道的氣缸支撐部件圖，其中1為氣缸體，2為氣缸支撐，3為冷卻水 道，4為氣缸蓋。
[0024] 圖2為傳統(tǒng)壓縮機十字頭滑道結構圖，其中圖2(b)為圖2(a)的左視圖。
[0025] 圖3(a)為本發(fā)明懸掛十字頭滑道結構圖。
[0026] 圖3(b)為圖3(a)的左視圖。
【具體實施方式】
[0027] 現(xiàn)在市場上和工業(yè)現(xiàn)場應用的往復式壓縮機，在氣缸的下部設置一個臺階，氣缸 頭部的支撐板與該臺階相接，支撐板的下方與地基上的臺座相連接。根據(jù)壓縮機的結構設 計習慣和功能需要，現(xiàn)代壓縮機的氣缸的排氣閥和排氣腔設在下半部分氣缸體上，而吸氣 腔設在上半部分氣缸上。于是，下半部分氣缸在排氣高溫的作用下溫度超過l〇〇°C多度，而 氣缸的高溫直接傳到氣缸的支承板上，運就使得氣缸體和支撐產生加大的熱膨脹，將氣缸 頭抬高，就造成了氣缸及其活塞桿中屯、線高于十字頭滑道中屯、線。但是如果在初始安裝的 冷態(tài)下，人們故意把氣缸頭放得偏低，可W在正常工作時氣缸達到與十字頭滑道中屯、對準 的狀態(tài)，但是，在初始冷態(tài)下運行，氣缸、活塞與十字頭滑道不對準的情況還是存在，更為重 要的是，安裝時事先要降低汽缸頭高度，難W確定降低尺寸的測量基準。
[0028] 請參閱圖1至圖3(b)所示，為了解決運一問題。本發(fā)明提供一種提升磁導向貫穿活 塞桿、活塞與十字頭滑道同軸度的結構，將支撐氣缸的氣缸支撐2設置在氣缸蓋4上的中屯、 附近，同時在氣缸支撐2與氣缸體I的氣缸缸頭連接處，設置水冷卻通道3,把氣缸缸頭的高 溫與氣缸支撐2的支撐板進行冷卻隔離;于是，就可W保證氣缸在運行時不加熱支撐板，消 除了支撐板的熱膨脹，即不發(fā)生氣缸抬頭和中屯、線上仰。
[0029] 在采用貫穿活塞桿作為活塞力平衡或者作為磁力導向支撐的情況下，貫穿活塞桿 上的迷宮填料和氣缸中的迷宮活塞需要貫穿活塞桿上的磁導向套來約束活塞與氣缸的同 軸度，當貫穿活塞桿磁導向偶然失效時，貫穿活塞桿磁導向套又需要活塞上的塑料支撐環(huán) 短期支撐，防止貫穿活塞桿磁導向套滑動副及迷宮密封副直接接觸而擦傷。為此，活塞上的 塑料支撐環(huán)與氣缸之間間隙Sz應小于貫穿活塞桿與磁導向套之間的間隙Sc,本發(fā)明給出， 當氣缸直徑為200~600mm時，支撐環(huán)與氣缸之間的間隙應該取0.05~0.10mm，塑料支撐環(huán) 設在活塞的下部，不超過活塞圓周1/3^，環(huán)境溫度狀態(tài)下的活塞上部表面與氣缸的間隙可 取活塞直徑的1%。左右。
[0030] 貫穿活塞桿磁導向的活塞上，其塑料支撐環(huán)承受活塞重量的比壓小于0.40MPa; W 備貫穿活塞桿在磁導向發(fā)生故障時，仍然能夠支撐活塞堅持到壓縮機停止運行，而不致填 料環(huán)和貫穿導向桿受到破壞。
[0031] 例如，活塞的重量為W，活塞的直徑為D，取支撐環(huán)的圓周長度為活塞整個圓周的1/ 3,支撐環(huán)的軸向高度為H，則支撐環(huán)的投影面積為
[0032] A = HXDXsin60。
[0033] 比壓/，二早
[0034] 請參閱圖2所示，傳統(tǒng)的邸式壓縮機滑道9都是上下各有一塊滑道的結構，上下兩 塊滑道之間容納十字頭7。為了防止十字頭7上的滑履在滑道中熱膨脹脹死，傳統(tǒng)理論提出， 將滑道9與十字頭7滑履之間的直徑間隙取為滑道直徑的1~1.5%。左右?；乐睆皆酱螅\ 個直徑間隙就越大。對于活塞側向力向下作用的滑道，十字頭滑履在往復運動中始終緊貼 下側滑道，不致發(fā)生十字頭及活塞桿的徑向跳動。對于側向力向上作用的十字頭，當十字頭 到達活塞行程的上、下死點時，側向力就等于零，十字頭在重力作用下就掉到下滑道上，十 字頭離開活塞行程的上下死點后，向上作用的側向力將又把十字頭和活塞桿舉起，造成了 十字頭和活塞桿的上下跳動，會沿徑向拉動填料環(huán)，使填料環(huán)急劇磨損失效W。
[0035] 為了保證十字頭在整個往復運動中始終緊貼滑道的一側運動，本發(fā)明提出了如圖 3(a)和圖3(b)所示的十字頭結構。它主要是由十字頭7、與機身固定在一起的滑道9和懸掛 導軌10構成。懸掛導軌10通過螺栓12連接到十字頭7上，懸掛導軌10與滑道9兩個肩部的滑 板為小間隙的動配合，十字頭7中間的十字頭銷11用于連接連桿小頭的孔，十字頭一端與活 塞桿相連接。
[0036] 當十字頭受到連桿向上作用的側向力時，十字頭7緊貼滑道9的圓弧表面，在其上 滑動。當十字頭受到連桿向上作用的側向力不能支撐起十字頭和部分活塞桿重量時，十字 頭就通過其上固定的懸掛導軌10承擔十字頭的重量。
[0037] 本發(fā)明的滑道圓弧配合副和懸掛導軌的上側平面配合副內的間隙取值為：
[003引 Ai=(0.0005~0.0015)Ds mm，
[0039] 式中，Ds-一滑道9的圓弧滑道直徑，mm。
[0040] 滑道9上的圓弧段與滑道肩部平面之間的距離A，相對于十字頭滑板兩側的距離B 小很多，A僅為B的1/30左右，所W由十字頭7,滑道9和懸掛導軌10在運一小距離范圍內產生 的熱膨脹相對于圓弧滑道兩側和十字頭滑板兩側產生的熱膨脹要小得多，前者的膨脹量為 后者的1/30,所W本發(fā)明的滑動配合間隙較傳統(tǒng)結構配合間隙可W預留的很小，從而實現(xiàn) 十字頭7沿滑道9往復移動時，活塞桿軸線徑向跳動比傳統(tǒng)十字頭減小80%。
[0041] 參考文獻；
[0042] [1]張曉華，新氨壓縮機填料密封的研究，通用機械，2009，N〇9。
[0043] [2]西安交通大學，一種迷宮壓縮機活塞精確定屯、的磁力導向機構專利號： 201410213942.8,2014年 5 月21 日。
[0044] [3]郁永章，活塞式壓縮機，北京，機械工業(yè)出版社，1983。
[0045] [4]郁永章，容積式壓縮機技術手冊，北京，機械工業(yè)出版社，2001，p323。
【主權項】
1. 提升磁導向貫穿活塞與十字頭滑道同軸度的結構，其特征在于，包括氣缸體（1)和支 撐氣缸體（1)的氣缸支撐(2);氣缸體（1)為上進氣、下排氣結構；氣缸支撐（2)上與氣缸體 (1)的氣缸缸頭連接處設置有水冷卻通道(3)。2. 根據(jù)權利要求1所述的提升磁導向貫穿活塞與十字頭滑道同軸度的結構，其特征在 于，氣缸支撐(2)安裝于氣缸體（1)的氣缸蓋(4)下側;或者安裝在氣缸體(1)的氣缸蓋(4)端 面上或氣缸蓋(4)的兩側。3. 根據(jù)權利要求1所述的提升磁導向貫穿活塞與十字頭滑道同軸度的結構，其特征在 于，氣缸體(1)中設有活塞，活塞的下部設有塑料支撐環(huán)。4. 根據(jù)權利要求3所述的提升磁導向貫穿活塞與十字頭滑道同軸度的結構，其特征在 于，活塞連接有貫穿活塞桿，貫穿活塞桿上設有磁導向套;塑料支撐環(huán)與氣缸之間間隙小于 貫穿活塞桿與磁導向套之間的間隙。5. 根據(jù)權利要求3所述的提升磁導向貫穿活塞與十字頭滑道同軸度的結構，其特征在 于，塑料支撐環(huán)的長度不超過活塞圓周1/3。6. 根據(jù)權利要求3所述的提升磁導向貫穿活塞與十字頭滑道同軸度的結構，其特征在 于，塑料支撐環(huán)半徑Rb大于活塞半徑Rc，兩者差值為： A 〇 = (0.001~〇.〇〇2)Rb，單位:mm。7. 根據(jù)權利要求3所述的提升磁導向貫穿活塞與十字頭滑道同軸度的結構，其特征在 于，塑料支撐環(huán)投影面積上承受活塞重量的比壓小于等于〇.4MPa。8. 根據(jù)權利要求1所述的提升磁導向貫穿活塞與十字頭滑道同軸度的結構，其特征在 于，還包括十字頭(7)、滑道(9)和懸掛導軌（10);滑道(9)包括中部的圓弧形滑道位于圓弧 形滑道兩側的平板狀滑板;十字頭（7)的上部與滑道(9)的圓弧形滑道滑動配合;懸掛導軌 (10)通過螺栓固定連接十字頭(7);懸掛導軌（10)與滑道(9)兩個肩部的滑板滑動配合。9. 根據(jù)權利要求8所述的提升磁導向貫穿活塞與十字頭滑道同軸度的結構，其特征在 于，十字頭（7)與滑道(9)的圓弧形滑道之間的間隙與懸掛導軌（10)與滑板之間的間隙均 為： Δ^Ο.ΟΟΟδ ~0.0015)Ds 式中，Ds-一滑道(9)的圓弧滑道直徑，_。
【文檔編號】F04B39/06GK106014938SQ201610460585
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】趙忖, 張文珊, 余小玲, 馮全科
【申請人】西安交通大學