[发明专利]一种微型无油压缩机活塞环环隙压力的测量结构及方法

说明书

本发明公开了一种微型无油压缩机活塞环环隙压力的测量结构及方法，通过在气缸外壁开设有传感器安装孔，将传感器固定于气缸外壁上，传感器安装孔内设有连通气缸内的引压孔，传感器前端与气缸外壁之间形成测压空间，测压空间体积与引压孔体积之和小于环隙空间体积的百分之五，根据开孔补强的方法在待测活塞环的气缸缸壁上开设用于测量活塞环环隙的引压孔，引压孔开孔位置满足活塞在每个运动过程中每道活塞环环隙覆盖检测到的原则；在引压孔内安装传感器，利用安装于气缸外壁上的传感器测量气缸内的环隙压力，本装置结构简单，测量结果准确，传感器安装在静止的气缸上，引线不需要从压缩机内部引出，活塞运动过程中引线无弯折。

技术领域

本发明属于无油润滑压缩机技术领域，涉及一种微型无油压缩机活塞环环隙压力的测量结构及方法。

背景技术

自润滑活塞环是无油润滑压缩机气缸与活塞实现密封作用的主要密封原件，是影响压缩机热力性能和长周期运转可靠性的关键部件。活塞环的磨损与密封情况主要由环隙压力决定，特别是在高压、微型、无油润滑的情况下，有必要通过监测环隙压力来推断活塞环的承压情况以及压力分配是否均匀，进而判定活塞环的密封情况与使用寿命。微型压缩机是指容积流量小于1m³/min的压缩机，该值与排气压力、温度、压缩机转速、行程等因素有关，并需折算到标准状况下。通常微型压缩机的末级气缸直径不会超过100mm(低压压缩机，高压压缩机则不会超过60mm)。同时，在气缸直径大于100mm时可以采用常规方法将传感器装入活塞内部，在气缸直径小于20mm时可能导致本方案传感器引压孔的余隙过大影响测量。

环隙压力的测量存在很大难度，为了实现动态压力的测量，现在已有的手段是把活塞做成中空的结构，在活塞环岸的部分打通孔，从活塞内部安装传感器，具体测量图如图5所示，这种测量方法对于高压无油润滑的气缸主要存在以下几个问题：

现有的微型传感器一般只能测量小于1Mpa的压力值，能够用于高压压力测试的小型传感器最小也需要M5螺纹孔*25mm长度的空间，这就要求活塞直径和气缸直径必须足够大能将传感器放入，再加上传感器安装需要留出扳手空间，可知满足实验测试条件的气缸需要150mm的缸径，对于排气压力达10Mpa以上的高压气缸来说，此时活塞杆承受的气体力非常大，将直接导致电机功率的增大和成本的剧增；

传感器安装在活塞上即传感器随着活塞运动，同时传感器的引线需要从机器内部引出，高压的往复式压缩机转速大概在800转/分左右，这意味着传感器引线每秒钟需要弯折约26次，非常容易损坏；

有人提出了使用组合式活塞和气缸倒极差的结构形式如图6，能够避免传感器引线的弯折，并且在一定程度上减小气缸的缸径。但是对于高压气缸来说，组合式活塞和倒极差的复杂结构又会带来泄漏通道的增加引起严重的泄漏问题，同时对于直径只有二三十毫米的微型高压气缸来说，尺寸放大带来的放大效应可能导致在大尺寸气缸中测量得到的压力与实际使用的微型气缸内的压力不同。

综上，对于高压、微型的无油润滑压缩机，急需一种能够测量其活塞环环隙压力的测试方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微型无油压缩机活塞环环隙压力的测量结构及方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种微型无油压缩机活塞环环隙压力的测量结构，包括气缸、传感器、活塞环、导向环和活塞，导向环和活塞安装于气缸内，活塞环安装于活塞上，传感器固定于气缸外壁上，气缸外壁开设有传感器安装孔，传感器安装孔内设有连通气缸内的引压孔，传感器前端与气缸外壁之间形成测压空间，测压空间体积与引压孔体积之和小于环隙空间体积的百分之五。

进一步的，气缸外壁安装四个传感器，其中最上端传感器安装位置与活塞压缩过程终了时第一个环隙位置对应，最下端传感器安装位置与活塞吸气过程终了时第一个环隙位置对应，最上端传感器安装位置和最下端传感器安装位置之间安装两个传感器。