[实用新型]一种可变负荷往复式压缩机或泵

说明书

技术领域

本发明属于流体机械范畴，具体涉及气体压缩机和流体泵。

背景技术

对于一台动力源驱动一台匹配的的传统气体压缩机或流体泵工作时，如果动力源输出的动力是波动很大的动力（例如风力涡轮机输出的动力），会出现动力源的输出扭矩与压缩机或泵的负荷扭矩特性差异很大，动力源与压缩机或泵不能在一个工作区间高效匹配，而这只能选择一个工作点实现良好匹配，造成系统启动难，效率低，能量输出少（例如在风力提水时，低风速的能量就无法有效利用）。实现压缩机或泵的负荷大小能够跟随动力源输出大小自动匹配，是提高装备利用率和能源利用率的有效途径。为此，内蒙古工业大学胡玉龙等提出了“变行程风力提水技术”（详见【可再生能源】2007年8月第25卷第4期，76-78页），其基本原理是：风力提水机变行程技术改变提水机活塞在不同风速下的工作行程，实现风轮工作特性与活塞泵工作特性的一致，从而扩大机组出力，改善工作特性。但是实现变行程的控制和驱动机构复杂。对此，本发明人认为：一方面，风速降低会使涡轮机的叶片受力减小，使涡轮机的驱动力矩减小；另一方面，活塞面积一定的往复活塞泵在一定的扬程条件下它的负荷力矩基本是恒定的，要改变负荷力矩大小可以通过改变活塞面积大小来实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：寻求一种负荷力矩大小可随驱动力矩大小变化的压缩机/泵装置，以提高波动能源驱动下的装备利用率和能量利用率。

为达到上述目的和解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：

一种可变负荷往复式压缩机或泵，所述压缩机或泵是一气液缸，其特征在于：所述气液缸是由缸筒、上下端盖、位于缸筒内并将缸筒分隔成上腔和下腔的活塞、串过气液缸端盖并与活塞配置在一起的活塞杆、安装在上下各端盖上的进流单向阀和出流单向阀、将气液缸上端盖和下端盖上的进流单向阀连通后作为气液缸进流口的管路、将气液缸上端盖和下端盖上的出流单向阀连通后作为气液缸出流口的管路、安装在气液缸上腔和下腔之间并串接有开关阀的回气管路构成。当开关阀关闭时，气液缸处于一个双作用气液缸工作状态下。当开关阀打开时，气液缸的上腔和下腔连通（或开关阀采用三通式开关阀时上腔和下腔与环境连通），气液缸处于卸载状态。当这种压缩机或泵用于风力压缩空气或风力提水时，可根据风力大小来控制开关阀的关开以达到加载或卸载、低风速空载启动、有效提高装备利用率和能量利用率的目的。

上述的一种可变负荷往复式压缩机或泵，可供选择的技术方案是，所述往复式压缩机或泵是由至少2个气液缸并联构成，各活塞杆安装在一刚性连接架上；所述每一气液缸回气管路上的开关阀设置为两个，分别安装在上端盖和下端盖上并与回气管路连通，开关阀安装在上下端盖上是为了压缩机的容积效率。。当某一开关阀关闭时，该气液缸处于一个双作用气液缸工作状态下。当某一开关阀打开时，该气液缸的上腔和下腔连通（或开关阀采用三通式开关阀时上腔和下腔与环境连通），该气液缸处于卸载状态。当这种压缩机或泵用于风力压缩空气或风力提水时，可根据风力大小来控制气液缸上的开关阀关开，以达到加载或卸载、低风速空载启动、多级负荷运行，有效提高装备利用率和能量利用率的目的。所谓往复式压缩机或泵是由至少2个气液缸并联构成包括：多列立式、V型、W型、扇形、对动型、星型等相同缸径、不同缸径的气液缸组合体。

上述的一种可变负荷往复式压缩机或泵，可供选择的技术方案是，所述往复式压缩机或泵是由至少2个气液缸串联构成，上气液缸的活塞杆穿过其下端盖与下气液缸活塞杆刚性连接在一起。所述每一气液缸回气管路上的开关阀设置为两个，分别安装在上端盖和下端盖上并与回气管路连通。该技术方案特别适用于小井径环境。当某一开关阀关闭时，该气液缸处于一个双作用气液缸工作状态下。当某一开关阀打开时，该气液缸的上腔和下腔连通（或开关阀采用三通式开关阀时上腔和下腔与环境连通），该气液缸处于卸载状态。当这种压缩机或泵用于风力压缩空气或风力提水时，可根据风力大小来控制气液缸上的开关阀关开，以达到加载或卸载、低风速空载启动、多级负荷运行，有效提高装备利用率和能量利用率的目的。当动力源驱动力矩恒定，负荷变化时（如扬程变化），可根据负荷变化状态关开开关阀增减负荷。所谓往复式压缩机或泵是由至少2个气液缸串联构成包括：两级串联、多级串联，与多列立式、V形、W形、扇形、对动式、星形等相同缸径、不同缸径再串并联的气液缸组合体。

上述的一种可变负荷往复式压缩机或泵，可供选择的技术方案是，所述活塞为滚动隔膜活塞。采用滚动隔膜活塞，不仅可以有效解决活塞泄露问题，而且可减少活塞的摩擦阻力。