CN117189545A - 一种适用于液驱压缩机的变径活塞杆及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于液驱压缩机的变径活塞杆及其安装方法，其包括活塞杆本体、设置于活塞杆本体左端的一级氢气压缩区域、设置于活塞杆本体中部的液压区域及设置于活塞杆本体右端的二级氢气压缩区域，其中一级氢气压缩区域安装有一级氢气压缩活塞，液压区域安装有液压活塞，二级氢气压缩区域安装有二级氢气压缩活塞。本发明还具体公开了该适用于液驱压缩机的变径活塞杆的具体安装方法。本发明设计的适用于液驱压缩机的变径活塞杆能够同时有效满足活塞杆和液压缸的装配以及固定活塞的要求，同时具有整体性和可靠性高，不使用焊接等优点。
Description
技术领域
本发明属于氢能源液驱压缩机技术领域，具体涉及一种适用于液驱压缩机的变径活塞杆及其安装方法。
背景技术
由于氢能源能够帮助碳达峰的完成，众多的加氢站实施落地，助力氢燃料电池汽车的发展。加氢站的核心部件即压缩机是加氢站的工作效率和寿命的关键所在，而液驱压缩机启动时无需卸载，可以频繁重启，节省能量，大大提高了压缩机的工作效率，另外液驱压缩机工作振动小、噪音小，延长了压缩机的寿命。压缩机的活塞杆承接液压缸缸盖和固定多个活塞的作用，通过液压驱动活塞杆往复运动，达到压缩氢气的效果。活塞杆的结构会影响整个压缩机的外形尺寸和使用效果，所以一个合理的活塞杆设计尤为重要。
专利文献CN108591008A公开的技术方案中活塞杆与活塞、压缩缸等连接在一起成为一个整体，并简单描述了活塞和活塞杆端面为接触式连接，其中记载的活塞杆的杆径是一致的，而且活塞和活塞杆之间详细的固定方式并没有具体公开；活塞杆与活塞及其它零部件是如何安装在一起也并没有进行清楚地叙述；另外上述专利文献的创新侧重点在于整个压缩机系统的设计创新并讲述了液驱压缩机的工作过程。基于此，本发明设计了一种设计合理且可靠性高的适用于液驱压缩机的变径活塞杆及其安装方法。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种设计合理且可靠性高的适用于液驱压缩机的变径活塞杆及其安装方法。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种适用于液驱压缩机的变径活塞杆，其特征在于包括活塞杆本体、设置于活塞杆本体左端的一级氢气压缩区域、设置于活塞杆本体中部的液压区域及设置于活塞杆本体右端的二级氢气压缩区域，其中一级氢气压缩区域安装有一级氢气压缩活塞且该一级氢气压缩区域安装一级氢气压缩活塞后在液驱压缩机的一级氢气增压缸内活动，液压区域安装有液压活塞且该液压区域安装液压活塞后在液驱压缩机的液压缸内活动，二级氢气压缩区域安装有二级氢气压缩活塞且该二级氢气压缩区域安装二级氢气压缩活塞后在液驱压缩机的二级氢气增压缸内活动；
所述一级氢气压缩区域中由左至右依次为一级前端固定螺纹子区域、一级压缩活塞子区域和一级后端固定螺纹子区域，其中一级前端固定螺纹子区域和一级压缩活塞子区域的活塞杆杆径相同，一级后端固定螺纹子区域的活塞杆杆径大于一级压缩活塞子区域的活塞杆杆径；
所述液压区域中由左至右依次为液压前端固定螺纹子区域、液压活塞子区域和液压后端固定螺纹子区域，其中液压前端固定螺纹子区域和液压活塞子区域的活塞杆杆径相同，该液压前端固定螺纹子区域的活塞杆杆径大于一级氢气压缩区域中一级后端固定螺纹子区域的活塞杆杆径，液压后端固定螺纹子区域的活塞杆杆径大于液压前端固定螺纹子区域的活塞杆杆径；
所述二级氢气压缩区域中由左至右依次为二级前端固定螺纹子区域、二级压缩活塞子区域和二级后端固定螺纹子区域，其中二级压缩活塞子区域和二级后端固定螺纹子区域的活塞杆杆径相同，二级前端固定螺纹子区域的活塞杆杆径大于二级压缩活塞子区域的活塞杆杆径，该二级前端固定螺纹子区域和液压区域中液压后端固定螺纹子区域的活塞杆杆径相同。
进一步限定，所述一级氢气压缩区域中一级后端固定螺纹子区域和一级压缩活塞子区域的活塞杆半径落差值大于一级后端固定螺纹子区域的螺纹深度。
进一步限定，所述液压区域中液压后端固定螺纹子区域和液压前端固定螺纹子区域的活塞杆半径落差值大于液压后端固定螺纹子区域的螺纹深度。
进一步限定，所述液压区域中液压前端固定螺纹子区域和一级氢气压缩区域中一级后端固定螺纹子区域的活塞杆半径落差值大于一级后端固定螺纹子区域的螺纹深度。
进一步限定，所述二级氢气压缩区域中二级前端固定螺纹子区域和二级压缩活塞子区域的活塞杆半径落差值大于二级前端固定螺纹子区域的螺纹深度。
进一步限定，所述一级压缩活塞子区域套设安装有一级氢气压缩活塞，一级前端固定螺纹子区域和一级后端固定螺纹子区域分别安装有用于锁紧一级氢气压缩活塞的螺母。
进一步限定，所述液压活塞子区域套设安装有液压活塞，液压前端固定螺纹子区域和液压后端固定螺纹子区域分别安装有用于锁紧液压活塞的螺母。
进一步限定，所述二级压缩活塞子区域套设安装有二级氢气压缩活塞，二级前端固定螺纹子区域和二级后端固定螺纹子区域分别安装有用于锁紧二级氢气压缩活塞的螺母。
一种适用于液驱压缩机的变径活塞杆的安装方法，其特征在于具体安装过程为：
步骤S1，将与液压后端固定螺纹子区域相匹配的六角螺母穿过一级氢气压缩区域和液压前端固定螺纹子区域以及液压活塞子区域，安装在液压后端固定螺纹子区域上；
步骤S2，将液压活塞穿过一级氢气压缩区域和液压前端固定螺纹子区域，安装在液压活塞子区域上；
步骤S3，将与液压前端固定螺纹子区域相匹配的六角螺母穿过一级氢气压缩区域，安装在液压前端固定螺纹子区域上用于锁紧液压活塞；
步骤S4，将变径活塞杆的一级氢气压缩区域穿过一级液压缸缸盖；
步骤S5，将与一级后端固定螺纹子区域相匹配的六角螺母穿过一级前端固定螺纹子区域和一级压缩活塞子区域，安装在一级后端固定螺纹子区域上；
步骤S6，将一级氢气压缩活塞穿过一级前端固定螺纹子区域，安装在一级压缩活塞子区域上；
步骤S7，将与一级前端固定螺纹子区域相匹配的六角螺母安装在一级前端固定螺纹子区域上用于锁紧一级氢气压缩活塞；
步骤S8，将变径活塞杆的二级氢气压缩区域穿过二级液压缸缸盖；
步骤S9，将与二级前端固定螺纹子区域相匹配的六角螺母穿过二级后端固定螺纹子区域和二级压缩活塞子区域，安装在二级前端固定螺纹子区域上；
步骤S10，将二级氢气压缩活塞穿过二级后端固定螺纹子区域，安装在二级压缩活塞子区域上；
步骤S11，将与二级后端固定螺纹子区域相匹配的六角螺母安装在二级后端固定螺纹子区域上用于锁紧二级氢气压缩活塞。
本发明中由于二级压缩机的压缩缸径不同导致不同压缩级的活塞直径不同，又因为二级压缩缸缸径最小导致二级活塞直径最小，而活塞穿过活塞杆的孔位因为压力最高又是最大的，活塞需要设有活塞环沟槽，活塞沟槽最低点和活塞杆孔位之间的距离过小容易导致活塞环失效，为解决这一问题提出变径活塞杆，提高活塞沟槽最低点和活塞杆孔位之间的距离，降低活塞环失效的风险，为了活塞和活塞杆之间在工作中的可靠性以及拆装的便捷性，在活塞的两面同时用螺母固定，防止压力过高使活塞杆产生应力变形等问题；同时活塞杆与各级活塞、缸盖、压缩缸以及液压缸的活塞、缸盖、压缩缸之间都是紧密相连的，如果不按照本发明记载的安装顺序将无法成功将整套压缩机进行安装，故通过变径技术手段结合安装顺序有效解决了固定活塞和活塞杆、活塞杆和缸盖以及压缩缸的安装问题，同时便于后期维修拆卸的工作；又因为各级压缩缸内压力不同，对应活塞杆在往复运动收到的外力不同，相对低压的一级压缩缸内的活塞杆杆径可以较小，相对高压的二级压缩缸内的活塞杆杆径就要大一点，做到与工况合理相匹配的同时又能最大限度的发挥活塞杆的应用场景，进一步减小压缩机整体的质量。
本发明与专利文献CN108591008A所描述的技术方案不存在相似之处，特别是在活塞杆的杆径变化上，本发明采用的是变径活塞杆，其优点在于：提高活塞沟槽最低点和活塞杆孔位之间的距离，降低活塞环失效的风险；结合压缩机工作工况将活塞杆杆径做到不一致即保证了合理的工况匹配，又最大程度发挥了活塞杆的应用场景，与活塞杆杆径不变的相比可以做到减轻其质量；结合压缩机安装的特点，根据变径活塞杆的特点提出了具体的安装顺序和安装过程，使安装流程更加方便快捷。
本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：本发明设计的适用于液驱压缩机的变径活塞杆能够同时有效满足活塞杆和液压缸的装配以及固定活塞的要求，同时具有整体性和可靠性高，不使用焊接等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中2处的局部放大图；
图3为图1中3处的局部放大图；
图4为图1中4处的局部放大图；
图5为本发明的使用状态图。
图中：1-活塞杆本体，2-一级氢气压缩区域，3-液压区域，4-二级氢气压缩区域，5-一级氢气压缩活塞，6-一级液压缸缸盖，7-液压活塞，8-二级液压缸缸盖，9-二级氢气压缩活塞；21-一级前端固定螺纹子区域，22-一级压缩活塞子区域，23-一级后端固定螺纹子区域，31-液压前端固定螺纹子区域，32-液压活塞子区域，33-液压后端固定螺纹子区域；41-二级前端固定螺纹子区域，42-二级压缩活塞子区域，43-二级后端固定螺纹子区域。
具体实施方式
结合附图详细描述本发明的具体技术方案，如图1-5所示，一种适用于液驱压缩机的变径活塞杆，包括活塞杆本体1、设置于活塞杆本体1左端的一级氢气压缩区域2、设置于活塞杆本体1中部的液压区域3及设置于活塞杆本体1右端的二级氢气压缩区域4，其中一级氢气压缩区域2安装有一级氢气压缩活塞5且该一级氢气压缩区域2安装一级氢气压缩活塞5后在液驱压缩机的一级氢气增压缸内活动，液压区域3安装有液压活塞7且该液压区域3安装液压活塞7后在液驱压缩机的液压缸内活动，二级氢气压缩区域4安装有二级氢气压缩活塞9且该二级氢气压缩区域4安装二级氢气压缩活塞9后在液驱压缩机的二级氢气增压缸内活动；
所述一级氢气压缩区域2中由左至右依次为一级前端固定螺纹子区域21、一级压缩活塞子区域22和一级后端固定螺纹子区域23，其中一级前端固定螺纹子区域21和一级压缩活塞子区域22的活塞杆杆径相同，一级后端固定螺纹子区域23的活塞杆杆径大于一级压缩活塞子区域22的活塞杆杆径；
所述液压区域3中由左至右依次为液压前端固定螺纹子区域31、液压活塞子区域32和液压后端固定螺纹子区域33，其中液压前端固定螺纹子区域31和液压活塞子区域32的活塞杆杆径相同，该液压前端固定螺纹子区域31的活塞杆杆径大于一级氢气压缩区域2中一级后端固定螺纹子区域23的活塞杆杆径，液压后端固定螺纹子区域33的活塞杆杆径大于液压前端固定螺纹子区域31的活塞杆杆径；
所述二级氢气压缩区域4中由左至右依次为二级前端固定螺纹子区域41、二级压缩活塞子区域42和二级后端固定螺纹子区域43，其中二级压缩活塞子区域42和二级后端固定螺纹子区域43的活塞杆杆径相同，二级前端固定螺纹子区域41的活塞杆杆径大于二级压缩活塞子区域42的活塞杆杆径，该二级前端固定螺纹子区域41和液压区域3中液压后端固定螺纹子区域33的活塞杆杆径相同。
本发明所述一级氢气压缩区域2中一级后端固定螺纹子区域23和一级压缩活塞子区域22的活塞杆半径落差值大于一级后端固定螺纹子区域23的螺纹深度；所述液压区域3中液压后端固定螺纹子区域33和液压前端固定螺纹子区域31的活塞杆半径落差值大于液压后端固定螺纹子区域33的螺纹深度；所述液压区域3中液压前端固定螺纹子区域31和一级氢气压缩区域2中一级后端固定螺纹子区域23的活塞杆半径落差值大于一级后端固定螺纹子区域23的螺纹深度；所述二级氢气压缩区域4中二级前端固定螺纹子区域41和二级压缩活塞子区域42的活塞杆半径落差值大于二级前端固定螺纹子区域41的螺纹深度。
本发明所述一级压缩活塞子区域22套设安装有一级氢气压缩活塞5，一级前端固定螺纹子区域21和一级后端固定螺纹子区域23分别安装有用于锁紧一级氢气压缩活塞5的螺母；所述液压活塞子区域32套设安装有液压活塞7，液压前端固定螺纹子区域31和液压后端固定螺纹子区域33分别安装有用于锁紧液压活塞7的螺母；所述二级压缩活塞子区域42套设安装有二级氢气压缩活塞9，二级前端固定螺纹子区域41和二级后端固定螺纹子区域43分别安装有用于锁紧二级氢气压缩活塞9的螺母。
本发明的具体安装过程为：步骤S1，将与液压后端固定螺纹子区域33相匹配的六角螺母穿过一级氢气压缩区域2和液压前端固定螺纹子区域31以及液压活塞子区域32，安装在液压后端固定螺纹子区域33上；步骤S2，将液压活塞7穿过一级氢气压缩区域2和液压前端固定螺纹子区域31，安装在液压活塞子区域32上；步骤S3，将与液压前端固定螺纹子区域31相匹配的六角螺母穿过一级氢气压缩区域2，安装在液压前端固定螺纹子区域31上用于锁紧液压活塞7；步骤S4，将变径活塞杆的一级氢气压缩区域2穿过一级液压缸缸盖6；步骤S5，将与一级后端固定螺纹子区域23相匹配的六角螺母穿过一级前端固定螺纹子区域21和一级压缩活塞子区域22，安装在一级后端固定螺纹子区域23上；步骤S6，将一级氢气压缩活塞5穿过一级前端固定螺纹子区域21，安装在一级压缩活塞子区域22上；步骤S7，将与一级前端固定螺纹子区域21相匹配的六角螺母安装在一级前端固定螺纹子区域21上用于锁紧一级氢气压缩活塞5；步骤S8，将变径活塞杆的二级氢气压缩区域4穿过二级液压缸缸盖8；步骤S9，将与二级前端固定螺纹子区域41相匹配的六角螺母穿过二级后端固定螺纹子区域43和二级压缩活塞子区域42，安装在二级前端固定螺纹子区域41上；步骤S10，将二级氢气压缩活塞9穿过二级后端固定螺纹子区域，安装在二级压缩活塞子区域42上；步骤S11，将与二级后端固定螺纹子区域43相匹配的六角螺母安装在二级后端固定螺纹子区域43上用于锁紧二级氢气压缩活塞9。这样方式安装的变径活塞杆能够同时有效满足活塞杆和液压缸的装配以及固定活塞的要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。
Claims (9)
1.一种适用于液驱压缩机的变径活塞杆，其特征在于包括活塞杆本体、设置于活塞杆本体左端的一级氢气压缩区域、设置于活塞杆本体中部的液压区域及设置于活塞杆本体右端的二级氢气压缩区域，其中一级氢气压缩区域安装有一级氢气压缩活塞且该一级氢气压缩区域安装一级氢气压缩活塞后在液驱压缩机的一级氢气增压缸内活动，液压区域安装有液压活塞且该液压区域安装液压活塞后在液驱压缩机的液压缸内活动，二级氢气压缩区域安装有二级氢气压缩活塞且该二级氢气压缩区域安装二级氢气压缩活塞后在液驱压缩机的二级氢气增压缸内活动；
所述一级氢气压缩区域中由左至右依次为一级前端固定螺纹子区域、一级压缩活塞子区域和一级后端固定螺纹子区域，其中一级前端固定螺纹子区域和一级压缩活塞子区域的活塞杆杆径相同，一级后端固定螺纹子区域的活塞杆杆径大于一级压缩活塞子区域的活塞杆杆径；
所述液压区域中由左至右依次为液压前端固定螺纹子区域、液压活塞子区域和液压后端固定螺纹子区域，其中液压前端固定螺纹子区域和液压活塞子区域的活塞杆杆径相同，该液压前端固定螺纹子区域的活塞杆杆径大于一级氢气压缩区域中一级后端固定螺纹子区域的活塞杆杆径，液压后端固定螺纹子区域的活塞杆杆径大于液压前端固定螺纹子区域的活塞杆杆径；
所述二级氢气压缩区域中由左至右依次为二级前端固定螺纹子区域、二级压缩活塞子区域和二级后端固定螺纹子区域，其中二级压缩活塞子区域和二级后端固定螺纹子区域的活塞杆杆径相同，二级前端固定螺纹子区域的活塞杆杆径大于二级压缩活塞子区域的活塞杆杆径，该二级前端固定螺纹子区域和液压区域中液压后端固定螺纹子区域的活塞杆杆径相同。
2.根据权利要求1所述的适用于液驱压缩机的变径活塞杆，其特征在于：所述一级氢气压缩区域中一级后端固定螺纹子区域和一级压缩活塞子区域的活塞杆半径落差值大于一级后端固定螺纹子区域的螺纹深度。
3.根据权利要求1所述的适用于液驱压缩机的变径活塞杆，其特征在于：所述液压区域中液压后端固定螺纹子区域和液压前端固定螺纹子区域的活塞杆半径落差值大于液压后端固定螺纹子区域的螺纹深度。
4.根据权利要求1所述的适用于液驱压缩机的变径活塞杆，其特征在于：所述液压区域中液压前端固定螺纹子区域和一级氢气压缩区域中一级后端固定螺纹子区域的活塞杆半径落差值大于一级后端固定螺纹子区域的螺纹深度。
5.根据权利要求1所述的适用于液驱压缩机的变径活塞杆，其特征在于：所述二级氢气压缩区域中二级前端固定螺纹子区域和二级压缩活塞子区域的活塞杆半径落差值大于二级前端固定螺纹子区域的螺纹深度。
6.根据权利要求1所述的适用于液驱压缩机的变径活塞杆，其特征在于：所述一级压缩活塞子区域套设安装有一级氢气压缩活塞，一级前端固定螺纹子区域和一级后端固定螺纹子区域分别安装有用于锁紧一级氢气压缩活塞的螺母。
7.根据权利要求1所述的适用于液驱压缩机的变径活塞杆，其特征在于：所述液压活塞子区域套设安装有液压活塞，液压前端固定螺纹子区域和液压后端固定螺纹子区域分别安装有用于锁紧液压活塞的螺母。
8.根据权利要求1所述的适用于液驱压缩机的变径活塞杆，其特征在于：所述二级压缩活塞子区域套设安装有二级氢气压缩活塞，二级前端固定螺纹子区域和二级后端固定螺纹子区域分别安装有用于锁紧二级氢气压缩活塞的螺母。
9.一种权利要求1-8中任意一项所述的适用于液驱压缩机的变径活塞杆的安装方法，其特征在于具体安装过程为：
步骤S1，将与液压后端固定螺纹子区域相匹配的六角螺母穿过一级氢气压缩区域和液压前端固定螺纹子区域以及液压活塞子区域，安装在液压后端固定螺纹子区域上；
步骤S2，将液压活塞穿过一级氢气压缩区域和液压前端固定螺纹子区域，安装在液压活塞子区域上；
步骤S3，将与液压前端固定螺纹子区域相匹配的六角螺母穿过一级氢气压缩区域，安装在液压前端固定螺纹子区域上用于锁紧液压活塞；
步骤S4，将变径活塞杆的一级氢气压缩区域穿过一级液压缸缸盖；
步骤S5，将与一级后端固定螺纹子区域相匹配的六角螺母穿过一级前端固定螺纹子区域和一级压缩活塞子区域，安装在一级后端固定螺纹子区域上；
步骤S6，将一级氢气压缩活塞穿过一级前端固定螺纹子区域，安装在一级压缩活塞子区域上；
步骤S7，将与一级前端固定螺纹子区域相匹配的六角螺母安装在一级前端固定螺纹子区域上用于锁紧一级氢气压缩活塞；
步骤S8，将变径活塞杆的二级氢气压缩区域穿过二级液压缸缸盖；
步骤S9，将与二级前端固定螺纹子区域相匹配的六角螺母穿过二级后端固定螺纹子区域和二级压缩活塞子区域，安装在二级前端固定螺纹子区域上；
步骤S10，将二级氢气压缩活塞穿过二级后端固定螺纹子区域，安装在二级压缩活塞子区域上；
步骤S11，将与二级后端固定螺纹子区域相匹配的六角螺母安装在二级后端固定螺纹子区域上用于锁紧二级氢气压缩活塞。
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