CN221742846U - 双螺杆输气设备的压缩比调节阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双螺杆输气设备的压缩比调节阀，在双螺杆输气设备的气缸的V字形排气口位置设置有可沿气缸径向方向运动、并与气缸的V字形排气口相适配的V形阀片组件，V形阀片组件连接用以驱动V形阀片组件沿气缸径向方向运动的驱动装置，且当V形阀片组件向气缸内部方向移动到最大极限时，V形阀片组件的端部与气缸内壁平齐。通过驱动装置带动V形阀片组件运动，实现改变双螺杆输气设备的排气口大小和形状的目的，实现双螺杆输气设备排气压力的调节。

Description

双螺杆输气设备的压缩比调节阀

技术领域

本实用新型涉及输气设备的压缩比调节装置，具体来说涉及一种双螺杆输气设备的压缩比调节阀。

背景技术

螺杆鼓风机（一种双螺杆输气设备）的主要优势就是具有内压缩机制，当内压比等于外压比时，能耗最低，经济性最好，冲击噪音最小。

而现在的螺杆鼓风机内压比一般都是固定的，而用户的需求是经常变化的，这就导致双螺杆鼓风机经常处于欠压缩或过压缩状态，造成了运行效率低，能源浪费大，运行噪音高的一系列弊端。

螺杆式鼓风机的工作原理是两根平行的螺旋形转子，其中一根叫阳转子，一根叫阴转子，它们在“∞”形气缸中相互啮合形成多个工作容积，运行中，这两根转子作反向高速同步转动，随着转子转动，这些工作容积的大小发生周期性的变化，气体在这些工作容积中通过时实现了压缩。螺杆式鼓风机的气缸机构参见图1，螺杆式鼓风机气缸1包括第一圆形容腔2、第二圆形容腔3，这两个圆形容腔各容纳一根转子。在螺杆式鼓风机气缸的一端设置有一个同时连通第一圆形容腔2和第二圆形容腔3的V字形排气口4。该V字形排气口4的顶点在第一圆形容腔2和第二圆形容腔3的连接线上，排气口向气缸端部扩大。螺杆式鼓风机气缸拥有V字形排气口4的这一端称为排气端。工作时，转子转动，齿间容积不断减小，气体不断被压缩，并随着转子的转动向气缸排气端方向移动，当移动至V字形排气口时，气体压力达到最高，随着转子的继续转动，高压气体从V字形排气口排出，进入外部设备。

众所周知，增大或缩小螺杆鼓风机的排气口，就能改变内压比。

空气压缩机、制冷压缩机当中常常采用一种滑阀技术，通过滑阀在气缸壁上的轴向移动，进而改变排气口的大小，从而实现对内压比的连续调节。螺杆鼓风机相对于空气压缩机、制冷压缩机来讲，螺杆鼓风机排气的流量较大，气缸直径较大，排气口较大，如果采用滑阀机构，就要在气缸上开设更大的滑槽，一是加工难度较大；二是影响结构强度，对缸体造成较大影响；三是滑阀贯穿整个气缸，容易刮伤螺杆。还有就是这种调节方式，需要对滑阀进行良好的润滑，螺杆鼓风机都是无油机，滑阀在无润滑油润滑的情况下，很难正常工作。

目前，螺杆鼓风机，一般都还是采用固定的排气压力模式。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种双螺杆输气设备的压缩比调节阀，以解决现有技术中的双螺杆输气设备排气压力不能调节的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

双螺杆输气设备的压缩比调节阀，其特征在于，在双螺杆输气设备的气缸的V字形排气口位置设置有可沿气缸径向方向运动、并与气缸的V字形排气口相适配的V形阀片组件，V形阀片组件连接有用以驱动V形阀片组件沿气缸径向方向运动的驱动装置，且当V形阀片组件向气缸内部方向移动到最大极限时，V形阀片组件的端部与气缸内壁平齐。

在本实用新型的优选实施例中，所述V形阀片组件包含一片或数片沿气缸轴向叠合在一起的的V形阀片，且数片叠合在一起的所述V形阀片之间可以相互独立的沿气缸径向方向运动。

在本实用新型的优选实施例中，所述驱动装置包括驱动电机、驱动轴、与所述驱动轴连接且用以驱动V形阀片沿气缸运动的传动机构。

进一步，所述传动机构包括设置在驱动轴上的与所述V形阀片一一对应的偏心凸轮，通过所述偏心凸轮带动V形阀片沿气缸径向方向运动。

进一步，偏心凸轮依照V形阀片距离V字形排气口从远到近的顺序，配置不同的角度，使得对应的V形阀片按照预设顺序进行运动。

进一步，在所述V形阀片的下部设置有延伸板，所述延伸板上都开设有与偏心凸轮配合的驱动槽。

在本实用新型的优选实施例中，所述驱动装置设置于气缸的外部。

通过驱动电机带动偏心凸轮转动，从而带动对应的V形阀片沿气缸径向方向运动。当所有V形阀片向气缸内部方向移动到最大极限时，V形阀片的上端部与气缸内壁平齐，获得的效果是排气口最小；所有V形阀片，按照顺序逐个向背离气缸方向移动一定的距离时，V形阀片的上端部相对于气缸内壁来说是逐个下陷一定的深度，获得的效果是排气口逐渐变大。

在双螺杆输气设备的气缸的V字形排气口位置设置有可沿气缸径向方向运动、并与气缸的V字形排气口相适配的V形阀片组件，V形阀片组件连接用以驱动V形阀片组件沿气缸径向方向运动的驱动装置，且当V形阀片组件向气缸内部方向移动到最大极限时，V形阀片组件的端部与气缸内壁平齐。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的V形阀片组件的形状与V字形排气口的气缸侧边沿曲线一致（相适配），V形阀片组件可沿气缸径向方向运动，通过驱动装置带动V形阀片组件运动，实现改变双螺杆输气设备的排气口大小和形状的目的，实现双螺杆输气设备排气压力的灵活调节，解决了传统的轴向滑阀，调节过程中排气口形状无法改变，系统难以充分优化的难题。

2、V形阀片组件由多个V形阀片组成，沿气缸轴向叠合在一起，相互之间可以单独滑动，从而灵活地改变排气口的大小和形状，可输出不同的排气压力。一般来讲，排气压力的等级数量，为V形阀片的数量+1。比如设置3个V形阀片，那排气压力的等级数量就是3+1，即有4个理想的排气压力值。

3、所有的V形阀片，都处于气缸的排气通道中，V形阀片之间及其四周即使存在泄漏，也不会造成明显影响。

4、所有的V形阀片仅限于排气口附近，对气缸容积、气缸结构无影响。

5、这种V形阀片径向运动方式，V形阀片运动行程短，润滑问题很容易解决，可采用固体润滑材料进行润滑，也可用自润滑材料制作V形阀片；V形阀片定位准确，对螺杆无碰擦隐患。

本实用新型的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为现有技术中V字形排气口的示意图。

图2为实施例1中双螺杆输气设备的压缩比调节阀的示意图。

图3为实施例1中V形阀片组件的分解示意图。

图4、5、6、7实施例1中为驱动装置的示意图。

图8 为完整的周期示意图。

图9为实施例2中驱动装置的示意图。

图10为V形阀片的另一示意图。

图11为实施例4中驱动装置连接装置示意图。

其中：

1-气缸

2-第一圆形容腔

3-第二圆形容腔

4-V字形排气口

200-V形阀片组件

210-V形阀片A

220-V形阀片B

230-V形阀片C

211- V形阀片A延伸板

221- V形阀片B延伸板

231- V形阀片C延伸板

201-限位台阶结构

202-驱动槽

204-偏心凸轮C

205-偏心凸轮B

206-偏心凸轮A

207-驱动轴

208-驱动电机

301-驱动链接杆A

302-驱动链接杆B

303-驱动链接杆C

304-排气通道

305-驱动装置

310-V形阀片A

320-V形阀片B

330-V形阀片C

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的技术方案进行描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式；并且附图中所示的结构仅仅是示意性的，并不代表实物。需要说明的是，基于本实用新型中的这些实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需说明的是，在本文中术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同或者等同要素。

术语“上”、“下”、“内”、“外”等并不构成绝对的空间关系限制，只是一种相对位置的概念。这是本领域技术人员都能够理解的。

实施例

如图2-4所示，螺杆式鼓风机（一种双螺杆输气设备）的气缸1包括第一圆形容腔2，第二圆形容腔3，这两个圆形容腔各容纳一根转子。在螺杆式鼓风机气缸的尾端设置有一个同时连通第一圆形容腔2和第二圆形容腔3的V字形排气口4。

在螺杆式鼓风机的气缸1的V字形排气口位置设置有可沿气缸径向方向运动、并与气缸的V字形排气口相适配的V形阀片组件200，V形阀片组件200的具体描述如下：

V形阀片组件200包含数片（在本实施例中，为三片）沿气缸轴向叠合在一起的V形阀片，三片V形阀片分别为V形阀片A（210）、 V形阀片B （220）、V形阀片C（230）。每片V形阀片的中部设置有一限位台阶结构201，使得V形阀片的上端部运行过程中不会超过气缸1的内表面。在每片V形阀片的下部都设置有延伸板（211、221、231），延伸板上开设有用于容纳驱动V形阀片上下运动的偏心凸轮的驱动槽202。当然，V形阀片也可以是其他结构，如图10所示，V形阀片（310、320、330）下部没有延伸板。V形阀片的一侧底边直接与偏心轴适配。

三片V形阀片的形状基本相似，大小尺寸依照V形阀片距离V字形排气口从近到远的顺序，从大到小依次排列。叠合后的V形阀片组件200与气缸的V字形排气口的气缸侧边沿贴合在一起。三片V形阀片沿气缸轴向叠合在一起后，V形阀片之间可以相互独立的沿气缸1的径向方向运动，从而灵活地改变排气口的大小和形状，这样就可以输出不同的排气压力。

这种径向V形阀片形式的调节阀，V形阀片的不同的位置组合，可输出不同的排气压力。一般来讲，排气压力的等级数量，为V形阀片的数量+1。比如设置3个V形阀片，那排气压力的等级数量就是3+1，即有4个理想的排气压力值。

V形阀片的数量可以是其他多片。V形阀片仅限于排气口附近，对气缸容积无影响。

另外，V形阀片组件也可以采用单片的V形阀片。

需要指出的是：所有的V形阀片，都处于气缸的排气通道中，V形阀片之间及其四周即使存在一些泄漏现象，也不会造成明显影响。

V形阀片组件200，有很多种驱动方式，在下边的实施例中进行叙述。

实施例

V形阀片组件200连接的一种驱动装置实施例，见图2、图4。驱动装置用以驱动各个V形阀片沿气缸径向方向运动。驱动装置包括驱动电机208、驱动轴（偏心凸轮轴）207、与驱动轴连接且用以驱动V形阀片上下运动的传动机构。在本实施例中，传动机构包括设置在驱动轴上的三个偏心凸轮（204、205、206），且三个偏心凸轮（204、205、206）与V形阀片A（210）、V形阀片B （220）、V形阀片C（230）有一定的对应关系，偏心凸轮安装在V形阀片的驱动槽202内，也可安装在V形阀片延伸板的下方。通过偏心凸轮转动时产生的推动力向上推动V形阀片沿气缸径向方向运动。

V形阀片向上运动（关闭过程），是依靠偏心凸轮推动的。而V形阀片向下运动（打开过程）可以依靠V形阀片自身重力和气缸内的气体压力两者的合力，也可设置机械弹簧机构，以增加V形阀片向下动作的可靠性。

这种V形阀片的关闭、打开过程和驱动形式，V形阀片运动行程短，可采用固体润滑材料进行润滑；V形阀片定位准确，对螺杆无碰擦隐患；

三个偏心凸轮（204、205、206）依照V形阀片距离V字形排气口从远到近的顺序，配置不同的角度，使得对应的V形阀片按照预设顺序进行运动，见图4。

由于三个偏心凸轮在同一根驱动轴上，驱动轴转动时三个偏心凸轮转动的角速度相同，不同安装角度的偏心凸轮，工作过程中通过偏心凸轮转动带动V形阀片按照距离V字形排气口从内到外的顺序依次关闭，按照距离V字形排气口从外到内的顺序依次打开。

表面看，这种调节机制是不连续的。实际上，每一个V形阀片都是连续运动的，即逐渐打开、逐渐关闭，排气压力的实际变化过程也是平稳过度的。当然，增加V形阀片的数量，排气压力的变化过程会更加平滑。好在多个V形阀片可共用一个电机和一根驱动轴，增加V形阀片的数量，结构上难度不大。一般情况下，使用3～5个V形阀片，控制效果就能很好满足需求。

而驱动电机设置在排气通道内外均可，如果设置在排气通道之外，在电机的驱动轴上采取密封措施即可；如果驱动电机设置在排气通道之内，只要把控制线路密封起来即可，更为简单和方便。当然，也可采用多级密封：同时密封电机轴、电机引线，这样的密封更加可靠。

在本实施例中，整个驱动装置设置于气缸的外部的排气通道中，并固定连接在气缸上。

当所有V形阀片都处于开启位置时，排气口最大，内压比最小，排气压力最低；当所有V形阀片都处于关闭位置时，排气口最小，内压比最大，排气压力最高；而开启不同数量的V形阀片，则有不同的内压比，可获得理想的排气压力值。

具体工作过程如下：

整个控制周期有7个阶段：

1、第一阶段，如图4所示，驱动装置的偏心凸轮C（204）、偏心凸轮B（205）、偏心凸轮A（206）均处于将V形阀片顶起的状态，即所有V形阀片都处于关闭位置，如图2所示，这时所有V形阀片的端部与气缸内壁平齐，排气口最小，这时排气压力最高；

2、第二阶段，如图5所示，驱动电机带动驱动轴在第一阶段的基础上反时针转动了90度，三个偏心凸轮随驱动轴一起转动，偏心凸轮C（204）解除了对V形阀片C的支撑，V形阀片C向下移动，此时，V形阀片A、V形阀片B仍处于关闭位置，仅有V形阀片C向下移动了一定距离，于是排气口加大了一档，这时排气压力也就减低一档；

3、第三阶段，如图6所示，驱动电机带动驱动轴在第一阶段的基础上反时针转动了180度，三个偏心凸轮随驱动轴一起转动，不仅偏心凸轮C（204）解除了对V形阀片C的支撑，偏心凸轮B（205）也解除了对V形阀片B的支撑，V形阀片C、V形阀片B均移动到打开的位置， V形阀片A仍处于关闭位置，排气口加大了两档，这时排气压力减低两档；

4、第四阶段，如图7所示，驱动电机带动驱动轴在第一阶段的基础上反时针转动了270度，三个偏心凸轮随驱动轴一起转动，不仅偏心凸轮C（204）、偏心凸轮B（205）解除了对V形阀片C的支撑，偏心凸轮A（206）也解除了对V形阀片A的支撑，V形阀片C、V形阀片B、V形阀片A均移动到打开的位置，排气口加大了三档，这时排气压力减低了三档；

5、第五阶段，驱动电机带动驱动轴在第四阶段的基础上顺时针转动90度，驱动装置的的状态又回到了图6的状态，V形阀片A上升到关闭位置， V形阀片B 、V形阀片C处于打开位置，排气口由最大状态缩小一档，这时排气压力由最低状态上升一档；

6、第六阶段，驱动电机带动驱动轴在第五阶段的基础上顺时针转动90度，驱动装置的的状态回到了图5的状态， V形阀片A、 V形阀片B上升到关闭位置，V形阀片C处于打开位置，排气口由最大状态缩小两档，这时排气压力由最低状态上升两档；

7 、第七阶段，驱动电机带动驱动轴在第六阶段的基础上顺时针转动90度，驱动装置的的状态又回到了图4的状态， V形阀片A、 V形阀片B、V形阀片C全部上升到关闭位置，排气口由最大状态缩小三档，返回到最小状态，这时排气压力由最低状态上升三档，达到最高状态。

第七阶段，完全回到了第一阶段的状态。

这七个阶段的相互转换，可实现逐步关小排气口、逐步开大排气口的控制过程。

完整的控制周期如图8所示，随着电机的转动方向和角度的变化，排气压力随时可增可减。

实施例

V形阀片的驱动机构的结构与实施例2不同，实施例2是用偏心凸轮向上推动V形阀片进入关闭状态，本实施例是用偏心凸轮推动V形阀片向下进入开启状态；本实施例在V形阀片上连接有推动V形阀片进入关闭状态的机械弹簧。

本实施例的V形阀片的驱动机构见图9。其控制周期与实施例1相同：

第一阶段：如图9中所示的V形阀片的驱动机构的状态所示，三个偏心凸轮在V形阀片的驱动槽当中均不会对V形阀片产生向下的推动力，3个V形阀片均处于关闭状态，排气压力值与实施例1中控制周期的第一阶段相同；

第二阶段：图9中3个偏心凸轮在第一阶段的基础上同时顺时针旋转90度，图9中的偏心凸轮C（204）对V形阀片C产生向下的推力，这时3个V形阀片的状态转换为实施例1中控制周期的第二阶段的状态；

第三阶段：图9中3个偏心凸轮在第一阶段的基础上同时顺时针旋转180度，3个V形阀片的状态则转换为实施例1中控制周期的第三阶段的状态；

第四阶段：图9中3个偏心凸轮在第一阶段的基础上同时顺时针旋转270度，3个V形阀片的状态则转换为实施例1中控制周期的第四阶段的状态；

第五阶段：图9中3个偏心凸轮在第四阶段的基础上同时反时针旋转90度，3个V形阀片的状态又转换为实施例1中控制周期的第五阶段的状态；

第六阶段：图9中3个偏心凸轮在第四阶段的基础上同时反时针旋转180度，3个V形阀片的状态又转换为实施例1中控制周期的第六阶段的状态；

第七阶段：图9中3个偏心凸轮在第四阶段的基础上同时反时针旋转270度，3个V形阀片的状态又转换为实施例1中控制周期的第七阶段的状态。

完整的控制周期同样如图8所示，随着电机的转动方向和角度的变化，排气压力随时可增可减。

实施例

本实施例中的V形阀片（210、220、230）下部设有较长驱动链接杆A（301）、驱动链接杆B（302）、驱动链接杆C（303），见图11。驱动装置（305）设置在排气通道（304）之外。三根驱动链接杆与排气通道的管壁之间设置密封装置。驱动装置可以是偏心凸轮机构、电磁铁、直线电机、油压驱动、气压驱动等各种方式当中的任何一种。

实施例

采用电磁铁对V形阀片进行驱动。作为特殊实施例，对应于三个V形阀片，设置3个电磁铁，分别控制三个V形阀片的开启和关闭。优点是控制系统机构简单，控制容易实现。

实施例

采用直线电机对V形阀片进行驱动。作为特殊实施例，对应于三个V形阀片，设置3个直线电机，分别控制三个V形阀片的开启和关闭。优点是每个V形阀片的开启程度可以精确控制。

实施例

采用油压驱动装置对V形阀片进行驱动。作为特殊实施例，对应于三个V形阀片，设置3个油压驱动装置，分别控制三个V形阀片的开启和关闭。液压油由油泵提供。

实施例

采用气压驱动装置对V形阀片进行驱动。作为特殊实施例，对应于三个V形阀片，设置3个气压驱动装置，分别控制三个V形阀片的开启和关闭。气源可以利用双螺杆输气设备自身的高压气体，也可另设微型气泵供气。

实施例

采用人工对V形阀片进行操作驱动。作为特殊实施例，对应于三个V形阀片，设置3个人工操作手柄或手轮，通过联动机构分别控制三个V形阀片的开启和关闭。在排气压力变化不太频繁的场合，也是一种简单实用的控制方法。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.双螺杆输气设备的压缩比调节阀，其特征在于，在双螺杆输气设备的气缸的V字形排气口位置设置有可沿气缸径向方向运动、并与气缸的V字形排气口相适配的V形阀片组件，V形阀片组件连接有用以驱动V形阀片组件沿气缸径向方向运动的驱动装置，且当V形阀片组件向气缸内部方向移动到最大极限时，V形阀片组件的端部与气缸内壁平齐。

2.根据权利要求1所述的双螺杆输气设备的压缩比调节阀，其特征在于，所述V形阀片组件包含一片或数片沿气缸轴向叠合在一起的V形阀片，且数片叠合在一起的所述V形阀片之间可以相互独立的沿气缸径向方向运动。

3.根据权利要求2所述的双螺杆输气设备的压缩比调节阀，其特征在于，所述驱动装置包括驱动电机、驱动轴、与所述驱动轴连接且用以驱动V形阀片沿气缸径向运动的传动机构。

4.根据权利要求3所述的双螺杆输气设备的压缩比调节阀，其特征在于，所述传动机构包括设置在驱动轴上的与所述V形阀片一一对应的偏心凸轮。

5.根据权利要求4所述的双螺杆输气设备的压缩比调节阀，其特征在于，与V形阀片一一对应的偏心凸轮在驱动轴上的配置角度不同，且偏心凸轮依照V形阀片距离V字形排气口从远到近的顺序，其配置角度依次按特定角度扭转。

6.根据权利要求4所述的双螺杆输气设备的压缩比调节阀，其特征在于，在所述V形阀片的下部设置有延伸板，所述延伸板上开设有与偏心凸轮配合的驱动槽。

7.根据权利要求1所述的双螺杆输气设备的压缩比调节阀，其特征在于，所述驱动装置设置于气缸的外部。