本發(fā)明涉及壓縮機(jī)，具體是一種用于超高壓液驅(qū)活塞壓縮機(jī)的氣活塞組件。
背景技術(shù)：
1、熱等靜壓（hot?isostatic?pressing，簡稱hip）是一種集高溫、高壓于一體的工藝生產(chǎn)技術(shù)，加熱溫度通常為1000℃-2000℃，通過以密閉容器中的高溫高壓的氬氣為傳壓介質(zhì)，工作壓力可達(dá)200mpa。在高溫、高壓的共同作用下，被加工件的各向均衡受壓。故加工產(chǎn)品的致密度高、均勻性好、性能優(yōu)異。同時(shí)該技術(shù)具有生產(chǎn)周期短、工序少、能耗低、材料損耗小等特點(diǎn)。熱等靜壓設(shè)備主要由高壓容器、加熱爐、超高壓壓縮機(jī)、真空泵、冷卻系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成，其中能夠提供超高壓氬氣的超高壓壓縮機(jī)為整個(gè)設(shè)備的關(guān)鍵裝置。傳統(tǒng)的熱等靜壓設(shè)備中壓縮系統(tǒng)通常采用非注油式電動液壓壓縮機(jī)，并配置有過壓保護(hù)、防震裝置和自動調(diào)節(jié)部件，可給熱等靜壓提供高達(dá)200mpa的高壓氣體。超高壓聚乙烯，又稱高壓低密度聚乙烯，在其生產(chǎn)過程中，乙烯與低壓循環(huán)氣在前段渦輪壓縮機(jī)壓縮至25-30mpa，再經(jīng)后段往復(fù)超高壓壓縮機(jī)壓縮至反應(yīng)壓力（250mpa-320mpa），并預(yù)熱引發(fā)劑（催化劑），聚合反應(yīng)產(chǎn)生的熱量可使最高溫度達(dá)到330℃。在超高壓聚乙烯生產(chǎn)流程中，超高壓往復(fù)式壓縮機(jī)是其工藝核心，要求該壓縮機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)超高排氣壓力，同時(shí)保證壓縮介質(zhì)的純度避免污染。
2、目前隨著加氫站產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，用于加氫站的液驅(qū)活塞壓縮機(jī)受到了重點(diǎn)關(guān)注，其采用無油潤滑可保證氣體被壓縮時(shí)不被污染，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡單，壓比大，適應(yīng)高溫高壓，可以頻繁啟停維修方便等優(yōu)點(diǎn)，可以作為各類工業(yè)場景中超高壓壓縮機(jī)使用。
3、液驅(qū)活塞壓縮機(jī)是一種由液壓油推動活塞左右運(yùn)動代替?zhèn)鹘y(tǒng)往復(fù)活塞壓縮機(jī)曲柄連桿的新型壓縮形式。目前最常使用的場合為加氫站用氫氣壓縮機(jī)，根據(jù)加氫站規(guī)格的不同可分為45mpa和90mpa兩種排氣壓力等級，其活塞結(jié)構(gòu)通常也是按照100mpa以下的壓力設(shè)計(jì)，且排氣溫度通常不超過150℃，例如圖1所示，傳統(tǒng)的液驅(qū)活塞壓縮機(jī)氣活塞組件的結(jié)構(gòu)由氣活塞主體a、支撐環(huán)b、金屬墊圈c、泛塞d、納污環(huán)e、納污環(huán)槽f、卡簧g構(gòu)成。該方案中支撐環(huán)作用為保持氣活塞與氣缸的中軸線不偏離，防止傾斜導(dǎo)致摩擦加劇；泛塞為一道開有v型槽的環(huán)形結(jié)構(gòu)，槽內(nèi)設(shè)有彈簧，在工作時(shí)高壓氣體進(jìn)入v型槽內(nèi)作用在彈簧上使其沿徑向擴(kuò)張，利用彈簧力將泛塞的內(nèi)外壁同時(shí)壓緊在活塞與氣缸的表面上，通過過盈配合實(shí)現(xiàn)密封；納污環(huán)安裝在納污環(huán)槽中，作用是收集氣缸表面刮下的雜質(zhì)，防止污染被壓縮的氣體；卡簧在活塞的最前端，作用是保證后方各零件不在軸向發(fā)生位移。
4、若想使液驅(qū)活塞壓縮機(jī)作為200mpa以上的超高壓增壓設(shè)備，面對極高的排氣壓力以及200℃甚至300℃的排氣溫度，傳統(tǒng)的液驅(qū)活塞壓縮機(jī)氣活塞組件存在以下缺陷使其無法滿足工作要求。其一，采用一體加工式的氣活塞主體，使得密封件安裝的凹槽的尺寸完全固定無法調(diào)整，未考慮到超高壓工況下高溫帶來的熱膨脹，密封件將由于熱膨脹受到凹槽的擠壓，其使用壽命將受到很大影響；其二，采用的泛塞的結(jié)構(gòu)形式無法滿足200mpa的超高壓力，過大的氣體力使得泛塞連同其金屬墊圈都將產(chǎn)生損傷，無法滿足密封要求；其三，如圖2所示，由于通過卡簧實(shí)現(xiàn)軸向定位，對于往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，氣體完成壓縮后還有一段膨脹過程，此時(shí)氣缸內(nèi)的壓力急劇下降，而泛塞處可能還有一部分高壓氣體，對于超高壓液驅(qū)活塞壓縮機(jī)，若使用帶有卡簧的結(jié)構(gòu)其兩端將存在巨大的壓差，很可能將卡簧別斷產(chǎn)生重大的風(fēng)險(xiǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種用于超高壓液驅(qū)活塞壓縮機(jī)的氣活塞組件，以解決目前的液驅(qū)活塞壓縮機(jī)氣活塞組件結(jié)構(gòu)無法滿足超高壓工況下極高的壓力與溫度帶來的密封需求問題。
2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：
3、一種用于超高壓液驅(qū)活塞壓縮機(jī)的氣活塞組件，包括氣活塞主體、密封件和連接件；氣活塞主體包括相對設(shè)置的第一主體部和第二主體部，所述第一主體部的一側(cè)端面中心處設(shè)有柱形凸起部，所述第二主體部正對第一主體部一側(cè)的端面中心處設(shè)有與柱形凸起部相匹配的定位插孔；密封件包括多個(gè)第一活塞環(huán)和多個(gè)第二活塞環(huán)，多個(gè)第一活塞環(huán)和多個(gè)第二活塞環(huán)均套設(shè)在所述柱形凸起部上，多個(gè)所述第一活塞環(huán)和多個(gè)所述第二活塞環(huán)交替排列設(shè)置，且所述第一活塞環(huán)靠近第一主體部的端面設(shè)置，所述第一活塞環(huán)的外徑和氣缸的內(nèi)徑相匹配，所述第一活塞環(huán)的內(nèi)徑大于柱形凸起部的直徑，所述第二活塞環(huán)的外徑小于第一活塞環(huán)的外徑，所述第二活塞環(huán)的內(nèi)徑與柱形凸起部的直徑相匹配；連接件用于在所述柱形凸起部插入所述定位插孔內(nèi)后，將第一主體部和第二主體部連接在一起，且使第一主體部和第二主體部正對端面之間的軸向間距大于多個(gè)第一活塞環(huán)和多個(gè)第二活塞環(huán)構(gòu)成密封件的整體長度。
4、較佳的，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述連接件包括氣活塞連接螺栓，所述第二主體部背對凹槽的端部開設(shè)有貫穿凹槽的螺紋通孔，所述柱形凸起部正對螺紋通孔的端部開設(shè)有螺紋盲孔，所述氣活塞連接螺栓螺紋連接在所述螺紋通孔與螺紋盲孔之間。
5、較佳的，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述柱形凸起部上套設(shè)有金屬墊圈，所述金屬墊圈設(shè)置在第一主體部以及最靠近第一主體部的第一活塞環(huán)之間
6、較佳的，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬墊圈正對第一主體的端面為平面，所述金屬墊圈的另一端面為斜面，所述第一活塞環(huán)正對金屬墊圈的端面為斜面，所述第一活塞環(huán)的另一端面為平面。
7、較佳的，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬墊圈斜面與柱形凸起部形成的鈍角夾角的度數(shù)小于第一活塞環(huán)斜面與柱形凸起部形成的鈍角夾角的度數(shù)。
8、較佳的，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一主體部和第二主體部的外壁上均設(shè)有支撐環(huán)。
9、較佳的，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，各所述第一活塞環(huán)的材質(zhì)和第二活塞環(huán)的材質(zhì)均為耐高溫耐磨有機(jī)高分子材料。
10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
11、0、將傳統(tǒng)的一體式氣活塞主體設(shè)計(jì)成可以分離的第一主體部和第二主體部，兩個(gè)主體部之間凹凸裝配并形成環(huán)形安裝空間，環(huán)形安裝空間內(nèi)設(shè)有由多個(gè)第一活塞環(huán)和多個(gè)第二活塞環(huán)構(gòu)成的密封件，利用多個(gè)第一活塞環(huán)和多個(gè)第二活塞環(huán)構(gòu)成的密封件取代了傳統(tǒng)的泛塞結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封，能夠適用于溫度為200℃-300℃，壓強(qiáng)超過200mpa的超高壓液驅(qū)活塞壓縮機(jī)中，直徑不同的第一活塞環(huán)和第二活塞環(huán)構(gòu)成的密封件可以同時(shí)完成對氣缸內(nèi)壁面和氣活塞外壁面的密封。
12、1、通過設(shè)置的連接件能夠在第一主體部、第二主體部連接成一體后，給密封件預(yù)留出一定的空間，以防止多個(gè)第一活塞環(huán)和多個(gè)第二活塞環(huán)構(gòu)成的密封件在高溫時(shí)產(chǎn)生熱膨脹而發(fā)生損傷。
13、2、新的氣活塞無需采用卡簧進(jìn)行軸向定位，因此能夠避免將卡簧別斷的問題出現(xiàn)。
1.一種用于超高壓液驅(qū)活塞壓縮機(jī)的氣活塞組件，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超高壓液驅(qū)活塞壓縮機(jī)的氣活塞組件，其特征在于，所述連接件包括氣活塞連接螺栓（5），所述第二主體部（2）背對凹槽的端部開設(shè)有貫穿凹槽的螺紋通孔，所述柱形凸起部正對螺紋通孔的端部開設(shè)有螺紋盲孔，所述氣活塞連接螺栓（5）螺紋連接在所述螺紋通孔與螺紋盲孔之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超高壓液驅(qū)活塞壓縮機(jī)的氣活塞組件，其特征在于，所述柱形凸起部（11）上套設(shè)有金屬墊圈（6），所述金屬墊圈（6）設(shè)置在第一主體部（1）以及最靠近第一主體部（1）的第一活塞環(huán)（3）之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于超高壓液驅(qū)活塞壓縮機(jī)的氣活塞組件，其特征在于，所述金屬墊圈（6）正對第一主體部（1）的端面為平面，所述金屬墊圈（6）的另一端面為斜面，所述第一活塞環(huán)（3）正對金屬墊圈（6）的端面為斜面，所述第一活塞環(huán)（3）的另一端面為平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于超高壓液驅(qū)活塞壓縮機(jī)的氣活塞組件，其特征在于，所述金屬墊圈（6）斜面與柱形凸起部（11）形成的鈍角夾角的度數(shù)小于第一活塞環(huán)（3）斜面與柱形凸起部（11）形成的鈍角夾角的度數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超高壓液驅(qū)活塞壓縮機(jī)的氣活塞組件，其特征在于，所述第一主體部（1）和第二主體部（2）的外壁上均設(shè)有支撐環(huán)（7）。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項(xiàng)所述的用于超高壓液驅(qū)活塞壓縮機(jī)的氣活塞組件，其特征在于，各所述第一活塞環(huán)（3）的材質(zhì)和第二活塞環(huán)（4）的材質(zhì)均為耐高溫耐磨有機(jī)高分子材料。