基于弹片启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置.pdf

本发明属于压缩机技术领域，涉及一种基于弹片启闭的空气压缩机卸载装置，其特色在于：在压缩机排气阀至气罐逆止阀之间的排气管的路段上或/和在压缩机的排气腔内，设置有薄片状的簧片阀，并同时设置有与该簧片阀相呼应的泄压孔，所述簧片阀具备一定的弹性并控制泄压孔的开通与闭断；当泄压孔开通时，该泄压孔将排气管内部和排气腔内部连通至外界大气或连通至压缩机的进气腔；当泄压孔闭断时，排气管内部及排气腔内部无法经由该泄压孔与外界大气或与压缩机进气腔进行连通。本发明的上述装置能在压缩机停机时及时排空排气管内的高压气体，而且在压缩机重新起动时延时关闭泄压孔，因此能够做到停机卸载和起步卸载，故而有利于压缩机的正常起动。

权利要求书
1.  一种基于弹片启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置，其特征在于：在 压缩机排气阀至气罐逆止阀之间的排气管的路段上或/和在压缩机的排气腔内， 设置有薄片状的簧片阀，并同时设置有与该簧片阀相呼应的泄压孔，所述簧片 阀具备一定的弹性并控制泄压孔的开通与闭断；当泄压孔开通时，该泄压孔将 排气管内部以及排气腔内部连通至外界大气或连通至压缩机的进气腔；当泄压 孔闭断时，排气管内部以及排气腔内部无法经由该泄压孔与外界大气或与压缩 机的进气腔进行连通。

2.  如权利要求1所述的基于弹片启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置， 其特征在于：所述的簧片阀呈悬臂状。

3.  如权利要求1所述的基于弹片启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置， 其特征在于：所述的簧片阀呈碟片状。

4.  如权利要求1所述的基于弹片启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置， 其特征在于：所述的簧片阀呈弧拱状。

5.  如权利要求1所述的基于弹片启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置， 其特征在于：所述的簧片阀与压缩机排气阀一体制作。

6.  如权利要求1至5中任意一项所述的基于弹片启闭的空气压缩机停机及 起动卸载装置，其特征在于：所述泄压孔的周边或附近，设置有密封垫，当簧 片阀封闭泄压孔时簧片阀与该密封垫构成密封副。

说明书基于弹片启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置
技术领域
本发明属于压缩机技术领域，涉及一种空气压缩机停机与起动卸载装置， 具体地说涉及一种有助于压缩机顺利起动并正常运行的停机卸载及起动卸载辅 助启动装置。
背景技术
现有空气压缩机系统一般由压缩机、气罐、管路以及各种控制阀所组成， 压缩机的任务是将空气工质进行压缩以提高其压力、气罐的任务是储存经过压 缩的高压气体，管路及控制阀的作用则是将压缩机排出的高压气体输送至气罐 并阻止罐内的气体倒灌返回压缩机，其中防止罐内高压气体回流到压缩机的控 制阀称为逆止阀，在逆止阀与压缩机的排气腔之间用管路进行连接(俗称排气 管)。一般情况下，当罐内气体压力达到某一预设数值时，控制阀中的压力阀会 反馈信号并据此令压缩机停止工作，而当罐内气体被消耗掉一部分后其内的气 压将随之下降，若罐内压力低至另一预设数值时压力阀又会发出信号让压缩机 重新起动以补充新的高压气体给气罐，于是压缩机就这样反复地按上述程序开 开停停。如此一来造成的问题是：1)在压缩机重新起动前，就算罐内压力已经 降至预设的工作压力下限，此时虽然压力阀已发出起动信号，但由于排气管内 仍残存有较高压力数值的气体而形成高的所谓排气背压，结果导致压缩机起动 负载较大而造成其起动困难甚至起动失败；2)在压缩机重新起动的最初的极短 时间内，即使是压缩机起步前已经将排气管内的高压气体排空，但由于排气管 所据有的管路容积十分有限，仅仅最初的有限几圈起步运转亦会迅速造成管内 气体压力陡增，同样会形成过高的排气背压而使得压缩机起动困难甚或起动失 败。显然，要避免上述不利现象发生，就必须在压缩机输出压力达标暂停后能 够将排气管内的气体放空以便为下一次起动做好准备(此即停机卸载)，同时还 要在压缩机重新起动的最初时段让排气管内的气压暂缓提升以便为压缩机转速 能升至正常转速争取缓冲时间(此即起动卸载)。然而事实是，现有技术中尚未 有兼备上述两种工况卸载功能而又简单可靠的简易起动卸载装置；比如，利用 控制电路及各种传感器和电磁阀实施的卸载系统，虽然能够实现上述多工况卸 载功能，但由于其制造成本相对较高因而并未适用那些量大面广的小型空气压 缩机产品；又比如，现有小型空气压缩机普遍采用的是基于圆柱弹簧作为开合 动力的卸载装置，其结构虽然简单，但是一方面它只具备单一工况的卸载功能 而使其控制性能存在欠缺，另一方面它的工作可靠性较差，盖因在高温排气的 环境下，细小的且需要足够尺寸响应长度的圆柱弹簧极易失效，致使其质量稳 定性和一致性较差，还有该类基于圆柱弹簧的卸载装置会占据较大的空间，也 因此给安装和布局带来较大的麻烦。
发明内容
针对现有技术中空气压缩机排气管卸载系统或装置不能兼顾多工况卸载及 简单、可靠、占位小的不足，本发明提出一种基于弹片启闭的空气压缩机停机 及起动卸载装置，目的在于：装置既能实现停机卸载及起动卸载的多工况卸载 功能，且又具备简单、可靠以及占位小的实用性功能。
本发明的目的是这样实现的：一种基于弹片启闭的空气压缩机停机及起动 卸载装置，其特征在于：在压缩机排气阀至气罐逆止阀之间的排气管的路段上 或/和在压缩机的排气腔内，设置有薄片状的簧片阀，并同时设置有与该簧片阀 相呼应的泄压孔，所述簧片阀具备一定的弹性并控制泄压孔的开通与闭断；当 泄压孔开通时，该泄压孔将排气管内部以及排气腔内部连通至外界大气或连通 至压缩机的进气腔；当泄压孔闭断时，排气管内部以及排气腔内部无法经由该 泄压孔与外界大气或与压缩机进气腔进行连通。
上述的簧片阀呈悬臂状。
上述的簧片阀呈碟片状。
上述的簧片阀呈弧拱状。
上述的簧片阀与压缩机排气阀一体制作。
上述泄压孔的周边或附近，设置有密封垫，当簧片阀封闭泄压孔时簧片阀 与该密封垫构成密封副。
本发明相比现有技术突出的优点是：采用具有一定弹力的薄片状簧片阀控 制泄压孔与低压外界大气或与低压压缩机进气腔进行连通的启闭条件和时刻， 以此控制压缩机在起动的最初阶段内面临较低数值的排气背压，从而实现压缩 机的起步卸载，为压缩机的顺利起动创造有利环境。由于本发明中的簧片阀为 常见的薄片状结构，不仅结构简单易于安装，更为重要的是它在当前压缩机的 排气阀中早有使用，乃工作可靠性极高的部件，因此具备简单、可靠以及占位 小的实用性功能。
附图说明
图1是本发明空气压缩机停机及起动卸载装置的泄压孔布局在缸盖上且泄 压孔的孔道连通排气腔与进气腔的轴测示意图；
图2是图1所示本发明实施例的一个剖视图；
图3是本发明空气压缩机停机及起动卸载装置的泄压孔布局在缸盖上且泄 压孔的孔道连通排气腔与外界大气的剖视示意图；
图4是本发明空气压缩机停机及起动卸载装置的泄压孔布局在阀板座上且 泄压孔的孔道连通排气腔与进气腔的剖视示意图；
图5是本发明空气压缩机停机及起动卸载装置的泄压孔布局在阀板座上且 泄压孔的孔道连通排气腔与外界大气的剖视示意图；
图6是本发明空气压缩机停机及起动卸载装置的簧片阀为悬臂状结构形式 的轴测剖视示意图；
图7是图6所示实施例的爆炸装配示意图；
图8是本发明空气压缩机停机及起动卸载装置的簧片阀为碟片状结构形式 的轴测剖视示意图；
图9是图8所示实施例的爆炸装配示意图；
图10是本发明空气压缩机停机及起动卸载装置的簧片阀为弧拱状结构形式 的局部爆炸轴测示意图；
图11是本发明空气压缩机停机及起动卸载装置的簧片阀与排气阀为一体结 构制作的轴测剖视示意图；
图12是图11所示实施例的爆炸装配示意图。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—图12：
一种基于弹片启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置，适用于由压缩机1、 气罐2、逆止阀3和排气管4等部件所组成的空气压缩机系统(参见图1)，其 中压缩机1的任务是将空气工质进行压缩以提高其压力、气罐2的任务是储存 经过压缩的高压气体、逆止阀3的作用是防止气罐2内的高压气体回流到压缩 机1内，排气管4的任务是将压缩机1排出的高压气体输送至气罐2内；在这 里，排气管4是指将压缩机1连接到逆止阀3之间的管路，逆止阀3实际上是 一个单向阀，气体只能从排气管4经由逆止阀3进入气罐2内，而不能反过来 从气罐2内经由逆止阀3回流到排气管4内；需要说明的是，本发明中的逆止 阀3可以是气罐2的一个附件，因此逆止阀3也可以称之为气罐2的逆止阀3； 所述压缩机1包括有活塞1a、连杆1b、气缸1c、阀板座1d、排气阀1e、缸盖 1f、排气腔5和进气腔8等主要部件(参见图1和图2)，连杆1b受到曲轴的驱 动而运动并进而驱动活塞1a在气缸1c内作往返运动，于是由活塞1a、气缸1c、 阀板座1d所围成的相对封闭的工作腔的容积会发生周期性的改变，当工作腔容 积增大时其内的气体压力变低并因此形成一定的真空度，此时外界大气经由进 气腔8而被吸入工作腔内，当工作腔容积变小时被封闭在其内的气体受到压缩 于是压力上升，在压力上升至预定的数值时工作腔内的气体推开排气阀1e而进 入排气腔5之内，最后经由排气管4和逆止阀3进入气罐2内。本发明的特色 在于：在压缩机排气阀1e至气罐2的逆止阀3之间路段上的排气管4上设置有 薄片状的簧片阀6(图中未示出)、或者在压缩机的排气腔5内设置有薄片状的 簧片阀6(如图1和图2所示)、或者同时在排气管4以及排气腔5内设置薄片 状的簧片阀6(图中未示出)，并且与此同时设置有与该簧片阀6相呼应的泄压 孔7，其中泄压孔7布局有孔口朝向簧片阀6并另外布局有孔口连通外界大气(如 图3和图5所示)或连通压缩机的进气腔8(如图1、图2和图4所示)，泄压 孔7可以布局在缸盖1f上(如图1、图2和图3所示)、泄压孔7也可以布局在 阀板座1d上(如图4和图5所示)；需要指出的是，排气管4的内部与压缩机1 之排气腔5的内部是连通的；显然，当排气管4的内部或者排气腔5的内部在 没有完全排空的情况下，此时无论簧片阀6是否完全遮蔽住泄压孔7，该簧片阀 6朝向泄压孔7的一面承受着较低的气压、而背向泄压孔7的一面则承受着较高 的气压，亦即簧片阀6的本体上作用有一定的压差力，该压差力总是企图将簧 片阀6压向并压紧在泄压孔7的孔口上，亦即总是力图封闭泄压孔7的通道； 需要指出的是，本发明中的簧片阀6具备一定的弹性，并利用该弹性力抵抗作 用在簧片阀6本体上的气体压差力，从而企图打开泄压孔7的通道，显然簧片 阀6的弹力以及作用在簧片阀6本体上的气体压力差决定着泄压孔7的通与断， 换言之簧片阀6可以控制泄压孔7的开通与闭断：当簧片阀6的弹力大于作用 在其正反两面的气体压差力并使得簧片阀6不能完全遮蔽住泄压孔7时，泄压 孔7呈开通状态，此时该泄压孔7将排气管4内部以及排气腔5内部连通至外 界大气或连通至压缩机1的进气腔8，与之对应的是压缩机处在卸载状态；当作 用在簧片阀6正反两面的气体压差力大于簧片阀6本身的弹力并使得簧片阀6 压向并完全遮蔽密封住泄压孔7时，泄压孔7呈闭断状态，此时排气管4内部 以及排气腔5内部无法经由该泄压孔7与外界大气或与压缩机1的进气腔8进 行连通，与之对应的是压缩机1处在正常的输出压缩空气的工作工况。需要说 明的是，当泄压孔7将排气管4内部或排气腔5内部与压缩机1进气腔8连通 时(如图1、图2和图4所示)，至少存在两个优势：一个优势是可以利用进气 形成的更低的进气压力而获得更大的作用到簧片阀6本体上的压差力，从而使 得正常工作时密封效果更好、气体工质泄漏更少；另一个优势时甚至可以将簧 片阀6布置在排气腔5内(如图1和图2所示)，从而构成内置式的泄压装置， 这样可以使装置的占位空间更小。本发明的工作原理是：当压缩机1供气压力 达标而停机时，排气管4内的气压会随着压缩机1的排气阀1e至逆止阀3之间 的各处微小密封接合面缝隙的泄漏而逐渐下降，当气压下降至设定阈値时，簧 片阀6将在其弹力的作用下克服施加在其身上的背压(即气体压差)而突跳弹 起，此时泄压孔7被打开从而将排气管4内部以及排气腔5内部与外界大气或 与进气腔8导通，由此实现卸载；当压缩机重新起动时，在一定时段内由于簧 片阀6的弹性抵抗作用而并未完全封闭泄压孔7，此时泄压孔7与外界大气或与 进气腔8之间仍然保持导通泄压状态，于是排气管4及排气腔5内的气压仍将 维持在低压的状态，随着转速的增加，由于压缩机1的输出气体量远大于泄压 孔7的泄漏量，则排气管4内及排气腔5内的气压会逐渐上升，作用到簧片阀6 本体上的气体压差也逐渐增大，当气体压差力大于弹力时将迫使簧片阀6关闭 泄压孔7，换句话说从卸载状态到泄压孔7完全关闭存在有一小段滞后延时，正 是簧片阀6的延时关闭为压缩机1的顺利起动并运行至正常转速创造了条件， 由此实现开机起动卸载。注意到薄片状的簧片阀6结构非常简单，其空间占位 也非常小，特别是簧片结构在压缩机中的应用非常广泛并具有久远的历史，是 一个久经考验的可靠性非常高的部件，故本发明的卸载装置具备简单、可靠以 及占位小的实用性功能。
本发明中的簧片阀6的结构形式可以是悬臂状结构(如图1至图7所示)， 这种形式的簧片阀6结构比较简单，且可以通过预先弯翘获得闭合方向的弹性 力，特别地该弹性力能够非常方便地进行调整，另外悬臂状结构的簧片阀6其 布局也十分灵活。在图6和图7所示的实施例当中，泄压孔7开设在阀板座1d 上，另外在簧片阀6与阀板座1d之间布置有密封垫9，采用紧固螺钉6a将簧片 阀6及密封垫9连接到阀板座1d上。
本发明中的簧片阀6的结构形式可以是碟片状结构(如图8和图9所示)， 这种形式的簧片阀6结构也比较简单，同样也可以通过预先弯翘获得闭合方向 的弹性力，碟片状结构的簧片阀6其布局十分紧凑；在图8和图9所示的实施 例当中，泄压孔7开设在阀板座1d上，另外在簧片阀6与阀板座1d之间布置 有密封垫9，采用紧固螺钉6a和垫片6b将簧片阀6及密封垫9连接到阀板座 1d上。
本发明中的簧片阀6的结构形式可以是弧拱状结构(如图10所示)，这种 形式的簧片阀6结构同样也比较简单，可以通过预先弯曲簧片阀6获得闭合方 向的弹性力，弧拱状结构的簧片阀6其布局也十分紧凑，占位空间也比较小； 在图10所示实施例中，簧片阀6被装进阀片座6a的座孔6b之内，另外泄压孔 7开设在阀板座1d内，泄压孔7的其中一个孔口连通至座孔6b并与簧片阀6相 呼应；特别需要指出的是，本发明中的弧拱状结构的簧片阀6也可以独立设置 与泄压孔7呼应配合、而不需要类似图10所示的阀片座6a及座孔6b的约束(图 中未示出)。
本发明中的簧片阀6可以与排气阀1e一体制作(如图11和图12所示)， 此时的簧片阀6与排气阀1e共用一个阀片基板，因此可以有效降低制作成本， 同时可以更加紧凑；在这里，排气阀1e由限位压板1g对其升程进行限位，并 通过螺钉1h将限位压板1g紧固连接到阀板座1d上(参见11和图12)。
本发明为了减少压缩机正常工作时经由泄压孔7的空气工质泄漏量，可以 在泄压孔7的周边或其附近设置密封垫9(如图6、图7和图9所示)，当簧片 阀6封闭泄压孔7时所述簧片阀6与该密封垫9构成密封副。
与现有技术相比，本发明的突出优点是：采用具有一定弹力的薄片状簧片 阀6控制泄压孔7与低压外界大气或与低压进气腔8进行连通的启闭条件和时 刻，以此控制压缩机1在起动的最初阶段内面临较低数值的排气背压，从而实 现压缩机1的起步卸载，为压缩机1的顺利起动创造有利环境。由于本发明中 的簧片阀6为常见的薄片状结构，不仅结构简单易于安装，更为重要的是它在 当前压缩机1的排气阀1e中早有使用，乃工作可靠性极高的部件，因此具备简 单、可靠以及占位小的实用性功能。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非依此限制本发明的保护范 围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的各种等效变化，均应涵盖于本 发明的保护范围之内。