浅析隔膜压缩机无配油盘技术的发展

郭殿文 路伟 王晓龙

摘 要：隔膜压缩机发明已经有一百余年了，近年来的技术发展是飞快的，产生了许多新技术。无配油盘结构就是其中重要的技术发展之一，所谓无配油盘结构就是：气缸由缸体、缸盖、膜片组成，缸体上面承担了原来配油盘的部分功能，如原配油盘上面的膜腔曲面和小孔等。

关键词：隔膜压缩机；配油盘；膜片

中图分类号：TH455 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）05-0101-02

0 前言

隔膜压缩机是一种特殊的容积式压缩机，它以电动机作为驱动力，通过皮带或者联轴器驱动隔膜压缩机的曲轴转动，曲轴转动带动装在它的曲拐上面的连杆做平面运动，从而带动装在连杆小头的十字头和活塞做往复直线运动，运动的幅度等于曲轴曲拐半径的2倍，即为1个行程，运动频率为曲轴的转动次数。

传统的隔膜压缩机都是有配油盘的，基本作用为：当活塞开始运動时，驱动液压油流动，从配油盘上的许多小孔均匀地作用在膜片上，推动膜片向缸盖变形，这时气腔中开始压缩气体，当压力高于排气管道中的气体压力时，排气阀自动开启，气体被压出，活塞继续向止点运动，迫使膜片紧贴缸盖曲面，排净气体，则排气过程结束。为了实现这个作用，一般配油盘上面都分布大量小孔，小孔的面积需要达到活塞面积的两倍。

而无配油盘隔膜压缩机完全优化了这个结构特点，它利用了液压油的流体理论，解决了膜片上面油压均匀的问题，不仅使结构简单，而且显著提高了隔膜压缩机的容积效率，从而节约了能耗，实现了重大的技术改进。在实际解决时存在的最关键问题是：传统的隔膜压缩机假设油液不可以压缩，但实际上它的压缩系数很大，尤其在高压时，不能被忽略。

1 结构分析

传统的隔膜压缩机带配油盘结构气缸结构图（见图1），气缸部件无论大小其结构基本相同，均包括缸盖、配油盘、缸体、膜片、缸套等零件，在缸盖与配油盘上各有一形状特殊的曲面，一组金属膜片被夹紧于缸盖与配油盘之间，分别形成了两个空腔。位于缸盖一侧的空腔为气腔，位于配油盘一侧并通过配油盘上的许多油道孔同活塞上部之间的空间相通的空腔称为油腔。

缸体内安装有缸套，活塞在缸套中做往复运动。缸盖上有进、排气阀孔，排气阀孔位于缸盖的中心位置，其余的阀孔均为进气阀孔，一般只有一个或者两个。压缩机的进、排气阀分别置于缸盖上的进、排气阀孔中，分别用管套压紧。

改进后的隔膜压缩机无配油盘结构气缸结构图（见图2），气缸由缸体、缸盖、膜片组成，缸体上面承担了原来配油盘的部分功能，即缸体、配油盘为一体式结构。主要有以下优势和特点：

（1）最大限度减小了液压油的被压缩空间，大幅度提高了压缩效率并节省了液压油的用量。

（2）降低了装配工艺难度，减少了密封面，解决了配油盘处漏油问题，提高了机组的可靠性。

（3）气缸整体结构设计紧凑，运行平稳、振动小、噪音低、便于操作和检维修。

（4）优化后的膜腔曲线提高了压缩机的容积效率，有效提高了易损件膜片的寿命。

2 数据分析

针对隔膜压缩机气缸无配油盘结构的研究与创新，沈阳远大压缩机有限公司已独立研制出一台高压级无配油盘结构的隔膜压缩机，用于测试隔膜压缩机无配油盘结构性能及膜腔曲线的优化效果等。型号名称：MD2.5-V- 13/6-430型氮气/氦气隔膜压缩机，采用两级压缩。通过厂内连续运行500h（介质：N2）的型式试验和记录数据，统计结果见表1。

从运行数据上分析，无论从温度、压力、流量及功耗，无配油盘结构的气缸性能都明显优于传统的配油盘结构气缸性能。

3 国外发展

隔膜压缩机的发展历史可以追溯到20世纪初期。1916年，法国工程师Henri Corblin在寻找氯压缩系统时发明了金属隔膜压缩机，并以名字Corblin命名成立Burton-Corblin公司，开始作为全球隔膜压缩机的唯一制造商，为化工、石化和工业气体生产行业提供解决方案，也是历史上生产隔膜压缩机时间最长的制造商。其中无配油盘结构的气缸也是Burton-Corblin公司长期采用的一种结构形式。

4 结语

先进的隔膜压缩机生产技术在过去的几十年里，一直是被国外所垄断，尤其是在大排量，超高压隔膜压缩机研发技术上，也一直是国外掌握着最先进的制造技术。传统的配油盘结构没有考虑油液的流体力学和油液的压缩性系数影响，在高压时会大大降低隔膜压缩机的排气效率，增加了功耗；而且结构复杂，多了一道高压密封，这样维修不便，还增加了泄漏点，所以探索新的结构势在必行。沈阳远大压缩机有限公司已独立研发出隔膜压缩机热动力计算程序、膜腔曲线计算程序、曲线坐标计算程序，这为隔膜压缩机无配油盘技术的发展创新奠定了新的基础。

参考文献

[1] 郁永章，刘勇.特种压缩机[M].机械工业出版社，1989.

[2] 郁永章.孙嗣莹.陈洪俊.容积式压缩机技术手册[M].机械工业出版社，2000.

[3] 郁永章.姜培正.孙嗣莹.压缩机工程手册[M].中国石化出版社，2011.

[4] 陈永江.容积式压缩机原理与结构设计[D].西安交通大学，1985.