淺析隔膜壓縮機無配油盤技術的發(fā)展

郭殿文 路偉 王曉龍

摘 要：隔膜壓縮機發(fā)明已經(jīng)有一百余年了，近年來的技術發(fā)展是飛快的，產(chǎn)生了許多新技術。無配油盤結構就是其中重要的技術發(fā)展之一，所謂無配油盤結構就是：氣缸由缸體、缸蓋、膜片組成，缸體上面承擔了原來配油盤的部分功能，如原配油盤上面的膜腔曲面和小孔等。

關鍵詞：隔膜壓縮機；配油盤；膜片

中圖分類號：TH455 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）05-0101-02

0 前言

隔膜壓縮機是一種特殊的容積式壓縮機，它以電動機作為驅(qū)動力，通過皮帶或者聯(lián)軸器驅(qū)動隔膜壓縮機的曲軸轉(zhuǎn)動，曲軸轉(zhuǎn)動帶動裝在它的曲拐上面的連桿做平面運動，從而帶動裝在連桿小頭的十字頭和活塞做往復直線運動，運動的幅度等于曲軸曲拐半徑的2倍，即為1個行程，運動頻率為曲軸的轉(zhuǎn)動次數(shù)。

傳統(tǒng)的隔膜壓縮機都是有配油盤的，基本作用為：當活塞開始運動時，驅(qū)動液壓油流動，從配油盤上的許多小孔均勻地作用在膜片上，推動膜片向缸蓋變形，這時氣腔中開始壓縮氣體，當壓力高于排氣管道中的氣體壓力時，排氣閥自動開啟，氣體被壓出，活塞繼續(xù)向止點運動，迫使膜片緊貼缸蓋曲面，排凈氣體，則排氣過程結束。為了實現(xiàn)這個作用，一般配油盤上面都分布大量小孔，小孔的面積需要達到活塞面積的兩倍。

而無配油盤隔膜壓縮機完全優(yōu)化了這個結構特點，它利用了液壓油的流體理論，解決了膜片上面油壓均勻的問題，不僅使結構簡單，而且顯著提高了隔膜壓縮機的容積效率，從而節(jié)約了能耗，實現(xiàn)了重大的技術改進。在實際解決時存在的最關鍵問題是：傳統(tǒng)的隔膜壓縮機假設油液不可以壓縮，但實際上它的壓縮系數(shù)很大，尤其在高壓時，不能被忽略。

1 結構分析

傳統(tǒng)的隔膜壓縮機帶配油盤結構氣缸結構圖（見圖1），氣缸部件無論大小其結構基本相同，均包括缸蓋、配油盤、缸體、膜片、缸套等零件，在缸蓋與配油盤上各有一形狀特殊的曲面，一組金屬膜片被夾緊于缸蓋與配油盤之間，分別形成了兩個空腔。位于缸蓋一側(cè)的空腔為氣腔，位于配油盤一側(cè)并通過配油盤上的許多油道孔同活塞上部之間的空間相通的空腔稱為油腔。

缸體內(nèi)安裝有缸套，活塞在缸套中做往復運動。缸蓋上有進、排氣閥孔，排氣閥孔位于缸蓋的中心位置，其余的閥孔均為進氣閥孔，一般只有一個或者兩個。壓縮機的進、排氣閥分別置于缸蓋上的進、排氣閥孔中，分別用管套壓緊。

改進后的隔膜壓縮機無配油盤結構氣缸結構圖（見圖2），氣缸由缸體、缸蓋、膜片組成，缸體上面承擔了原來配油盤的部分功能，即缸體、配油盤為一體式結構。主要有以下優(yōu)勢和特點：

（1）最大限度減小了液壓油的被壓縮空間，大幅度提高了壓縮效率并節(jié)省了液壓油的用量。

（2）降低了裝配工藝難度，減少了密封面，解決了配油盤處漏油問題，提高了機組的可靠性。

（3）氣缸整體結構設計緊湊，運行平穩(wěn)、振動小、噪音低、便于操作和檢維修。

（4）優(yōu)化后的膜腔曲線提高了壓縮機的容積效率，有效提高了易損件膜片的壽命。

2 數(shù)據(jù)分析

針對隔膜壓縮機氣缸無配油盤結構的研究與創(chuàng)新，沈陽遠大壓縮機有限公司已獨立研制出一臺高壓級無配油盤結構的隔膜壓縮機，用于測試隔膜壓縮機無配油盤結構性能及膜腔曲線的優(yōu)化效果等。型號名稱：MD2.5-V- 13/6-430型氮氣/氦氣隔膜壓縮機，采用兩級壓縮。通過廠內(nèi)連續(xù)運行500h（介質(zhì)：N2）的型式試驗和記錄數(shù)據(jù)，統(tǒng)計結果見表1。

從運行數(shù)據(jù)上分析，無論從溫度、壓力、流量及功耗，無配油盤結構的氣缸性能都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的配油盤結構氣缸性能。

3 國外發(fā)展

隔膜壓縮機的發(fā)展歷史可以追溯到20世紀初期。1916年，法國工程師Henri Corblin在尋找氯壓縮系統(tǒng)時發(fā)明了金屬隔膜壓縮機，并以名字Corblin命名成立Burton-Corblin公司，開始作為全球隔膜壓縮機的唯一制造商，為化工、石化和工業(yè)氣體生產(chǎn)行業(yè)提供解決方案，也是歷史上生產(chǎn)隔膜壓縮機時間最長的制造商。其中無配油盤結構的氣缸也是Burton-Corblin公司長期采用的一種結構形式。

4 結語

先進的隔膜壓縮機生產(chǎn)技術在過去的幾十年里，一直是被國外所壟斷，尤其是在大排量，超高壓隔膜壓縮機研發(fā)技術上，也一直是國外掌握著最先進的制造技術。傳統(tǒng)的配油盤結構沒有考慮油液的流體力學和油液的壓縮性系數(shù)影響，在高壓時會大大降低隔膜壓縮機的排氣效率，增加了功耗；而且結構復雜，多了一道高壓密封，這樣維修不便，還增加了泄漏點，所以探索新的結構勢在必行。沈陽遠大壓縮機有限公司已獨立研發(fā)出隔膜壓縮機熱動力計算程序、膜腔曲線計算程序、曲線坐標計算程序，這為隔膜壓縮機無配油盤技術的發(fā)展創(chuàng)新奠定了新的基礎。

參考文獻

[1] 郁永章，劉勇.特種壓縮機[M].機械工業(yè)出版社，1989.

[2] 郁永章.孫嗣瑩.陳洪俊.容積式壓縮機技術手冊[M].機械工業(yè)出版社，2000.

[3] 郁永章.姜培正.孫嗣瑩.壓縮機工程手冊[M].中國石化出版社，2011.

[4] 陳永江.容積式壓縮機原理與結構設計[D].西安交通大學，1985.