專利名稱：八列對稱平衡式大型往復(fù)壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體機(jī)械，特別涉及一種用于石油化工和動力工程的多列對稱平 衡式大型往復(fù)壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代石化和化工工業(yè)朝著大型化、模塊化發(fā)展，需要大型多列往復(fù)式壓縮機(jī)供給 壓縮的原料氣體；現(xiàn)代的機(jī)械制造技術(shù)，也能使大型多列往復(fù)壓縮機(jī)的制造變成現(xiàn)實(shí)。上個 世紀(jì)90年代由上海壓縮機(jī)廠與美國德萊賽蘭公司聯(lián)合研制的八列大型往復(fù)式壓縮機(jī)是國 內(nèi)第一臺八列壓縮機(jī)，它用于南京化學(xué)工業(yè)公司化肥廠，其結(jié)構(gòu)是八列氣缸對稱平衡布置， 共用一根長達(dá)10米的曲軸，驅(qū)動電機(jī)置于曲軸的端部，這種電機(jī)與氣缸的布置方式使得整 體曲軸和機(jī)身的加工難度很大，特別是整體曲軸的熱處理和鍛造過程的質(zhì)量難以控制。且 曲軸在扭矩輸入端，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力很大，整個曲軸容易發(fā)生扭轉(zhuǎn)共振，引起軸的斷裂(許增金， 王世杰等，ANSYS在多列往復(fù)壓縮機(jī)軸系扭振分析中的應(yīng)用，[J]《壓縮機(jī)技術(shù)》2009，No2， 1 6)。對于八列氣缸的結(jié)構(gòu)，國內(nèi)外只有驅(qū)動電機(jī)設(shè)置在軸的一端，來驅(qū)動一根整體曲軸 上的八列活塞，至今還沒有八列氣缸對稱地分置在驅(qū)動電機(jī)兩側(cè)的先例。文獻(xiàn)《容積式壓 縮機(jī)技術(shù)手冊》列出了一種六列往復(fù)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)，其中四列氣缸置于驅(qū)動電機(jī)的一端，另外 兩列置于驅(qū)動電機(jī)的另外一端，不屬于對稱的分置結(jié)構(gòu)。此外，大型往復(fù)式壓縮機(jī)的曲軸太 長，鍛件毛坯重達(dá)8噸以上，材料成本十分昂貴，且大尺寸工件加工質(zhì)量難于保證，維修不 方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種曲軸加工質(zhì)量容易保證、受力均衡的八列以上對稱平衡 式大型往復(fù)壓縮機(jī)。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的八列對稱平衡式大型往復(fù)壓縮機(jī)，包括驅(qū)動電機(jī)、曲軸及八列氣缸，其特征在于，第I、第II、第III、第IV列氣缸 與一個曲軸相連并置于驅(qū)動電機(jī)的一側(cè)；第V、第VI、第VII、第VIII列氣缸與另一個曲軸 相連并置于驅(qū)動電機(jī)的另一側(cè)，兩個曲軸結(jié)構(gòu)相同；第I、第II列氣缸對應(yīng)的曲拐在一個平 面內(nèi)，且該曲拐平面與第III、第IV列氣缸對應(yīng)的曲拐平面垂直；第V、第VI列氣缸所對應(yīng) 的曲拐在同一平面內(nèi)，該曲拐平面與第I、第II列氣缸對應(yīng)的曲拐平面呈45°角；第VII、 第VIII列氣缸所對應(yīng)的曲拐平面與第V、第VI列氣缸所對應(yīng)的曲拐平面垂直；同一平面內(nèi) 的曲拐所對應(yīng)的氣缸構(gòu)成一個對動列；在該對動列中，設(shè)有連接連桿與活塞桿的十字頭，其 中一列連桿對十字頭作用的側(cè)向力始終朝下，而另一列連桿對十字頭作用的側(cè)向力始終朝 上。上述方案中，所述的每列氣缸，其填料采用外置式結(jié)構(gòu)固定在氣缸底端。所述填料由多組密封圈組成，每一組密封圈裝在一盒獨(dú)立的填料盒內(nèi)，將多個該填料盒用定位螺栓 串成一體，并拉緊固定，整體固定在氣缸底端。每個填料盒上設(shè)置有冷卻水通道，對填料盒 內(nèi)的密封圈實(shí)施冷卻。所述側(cè)向作用力始終朝上的十字頭包括十字頭體，其與下滑履之間設(shè)置有彈簧 片，該彈簧片產(chǎn)生向上作用力大于十字頭體的重力，使與十字頭體固聯(lián)的上滑履始終緊貼 上滑道往復(fù)運(yùn)動，十字頭體與下滑履之間設(shè)有定位銷。本發(fā)明公開的八列氣缸分置于驅(qū)動電機(jī)兩側(cè)的結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是1、曲軸受力均衡， 其強(qiáng)度利用充分。一方面曲軸采用兩段分別與驅(qū)動電機(jī)連接，各整體段相對尺寸較小，在鍛 造和熱處理過程中容易保證材料內(nèi)部質(zhì)量；另一方面，飛輪置于驅(qū)動電機(jī)處，飛輪距離各列 曲拐相對較近，不易使曲軸發(fā)生低頻的扭振。2、本發(fā)明對填料采用了創(chuàng)新的外置結(jié)構(gòu)，一方面使氣缸長度縮短，從而減少了氣 缸的材料成本，提高了加工質(zhì)量及檢修的方便性；另一方面便于填料的冷卻和維修。3、大型往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞桿擺動對高壓級填料的使用壽命危害極 大，為此，本 發(fā)明對承受向上側(cè)向力的十字頭滑板采用彈性連接機(jī)構(gòu)，保證十字頭在整個往復(fù)循環(huán)中始 終與上滑道接觸，消除十字頭在運(yùn)動過程中的敲擊及活塞桿的擺動。


圖1為本發(fā)明八列壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1氣缸結(jié)構(gòu)示意圖，其填料組件設(shè)置在氣缸之外。圖3為傳統(tǒng)的壓縮機(jī)氣缸結(jié)構(gòu)，其填料組件設(shè)置在氣缸座之內(nèi)。圖4為圖1左側(cè)兩對動列結(jié)構(gòu)示意圖，其一列的十字頭受力始終朝上，另一列十字 頭受力始終朝下。圖5為圖4中的十字頭結(jié)構(gòu)。圖1至圖5中1_氣缸；2-驅(qū)動電機(jī)一側(cè)的曲軸；3-驅(qū)動電機(jī)；4-驅(qū)動電機(jī)另一側(cè) 的曲軸；5-填料；6-十字頭體；7-下滑履；8-彈簧；9-定位銷；10-上滑履；12-定位螺栓； 13-十字頭；14-連桿；15-活塞桿；16-活塞。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明一種八列氣缸的往復(fù)式壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)的四列氣缸I、II、 III、IV及其對應(yīng)的曲軸2置于驅(qū)動電機(jī)3的一側(cè)；另四列氣缸V、VI、VII、VIII及其對應(yīng) 的曲軸4置于驅(qū)動電機(jī)3的另一側(cè)。在驅(qū)動電機(jī)3的一側(cè)，I、II列氣缸對應(yīng)的曲拐在一個 平面內(nèi)，且該平面與III、IV列氣缸對應(yīng)的曲拐平面垂直。在驅(qū)動電機(jī)3的另一側(cè)，V、VI列 氣缸所對應(yīng)的曲拐在同一平面內(nèi)，該平面與I、II列氣缸對應(yīng)的曲拐平面呈45°角。VII、 VIII列氣缸所對應(yīng)的曲拐平面與V、VI列氣缸所對應(yīng)的曲拐平面垂直。曲軸2與曲軸4的 結(jié)構(gòu)完全相同，只是在旋轉(zhuǎn)方向兩側(cè)曲軸相互錯角+45°或-45°。曲軸2和曲軸4均通過 法蘭與驅(qū)動電機(jī)3相連。 I列和II列的曲拐在同一個平面內(nèi)，構(gòu)成一個對動列；III列和IV列的曲拐處在與I列和II列曲拐平面相垂直的另一個平面內(nèi)，構(gòu)成另一個對動列。V列和VI列，VII列 和VIII列也構(gòu)成了兩對對動列，兩對動列所在的曲拐平面相互垂直。即八列曲拐在一個圓 周上依次等角度分布。如圖2所示，對每列氣缸來說，高壓級填料5采用外置式結(jié)構(gòu)，而傳統(tǒng)的高壓級填 料5布置如圖3所示。高壓填料5 —般由多組填料密封圈組成，每一組填料密封圈裝在一 盒獨(dú)立的填料盒內(nèi)，將多組填料盒用定位螺栓12串成一體，并拉緊固定，然后整體固定在 氣缸1底端。填料盒上設(shè)置有冷卻水通道，對填料盒內(nèi)的填料密封圈實(shí)施冷卻。本發(fā)明這 種高壓級填料5外置式結(jié)構(gòu)一方面減少了氣缸1的長度，節(jié)省了氣缸1的材料成本，提高了 氣缸1的加工質(zhì)量；另一方面使得填料5安裝維修方便，同時填料5的冷卻效果增強(qiáng)。如圖4所示，在對動式往復(fù)壓縮機(jī)的兩對動列中，十字頭13分別與連接曲軸的連 桿14和連接氣缸活塞的活塞桿15相連，連桿14將曲軸2的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為十字頭13的 往復(fù)運(yùn)動。一列的連桿14對十字頭13作用的側(cè)向力N始終朝下，而另一列的連桿14對十 字頭13作用的側(cè)向力始終朝上。根據(jù)壓縮機(jī)的動力學(xué)特性，側(cè)向力的大小在活塞往復(fù)運(yùn)動 中始終變化。在活塞16行程中間位置，側(cè)向力數(shù)值較大，而在活塞行程的上下止點(diǎn)附近，側(cè) 向力接近于零值。于是，對于側(cè)向力始終朝上的一列十字頭13(圖2曲軸左側(cè))，考慮到側(cè) 向力和十字頭重力的合力作用，十字頭13在往復(fù)運(yùn)動中會在滑道中上下敲擊，并帶動活塞 桿15的上下跳動，這對填料密封圈造成嚴(yán)重?fù)p害。本發(fā)明針對側(cè)向力始終朝上的一列(圖2曲軸左側(cè))，提出一種彈性十字頭結(jié)構(gòu)， 如圖5所示。在十字頭體6與下滑履7之間設(shè)置一種彈簧片8。讓彈簧片8產(chǎn)生的向上作 用力大于十字頭重力，使十字頭的上側(cè)滑履10始終緊貼上滑道往復(fù)運(yùn)動，保證十字頭13及 與其連接的活塞桿15不發(fā)生上下跳動，從而，保證了活塞桿15不對填料密封圈產(chǎn)生徑向作 用力。十字頭體6與下滑履7之間有定位銷9。十字頭體6與上滑履10之間焊接固定。按照通用的《機(jī)械設(shè)計手冊》規(guī)定公差配合范圍，十字頭13的滑履與機(jī)身上的滑 道之間的雙側(cè)總間隙在0. 1 1.0mm之內(nèi)。在圖5所示的十字頭中，十字頭體6下部設(shè)置 兩個定位銷9，在下滑履7上有相對應(yīng)的銷孔，通過雙方凸臺的配合或銷9與銷孔的滑動配 合，實(shí)現(xiàn)十字頭體6與下滑履7之間在水平方向不產(chǎn)生超過0. Imm的相對位移。十字頭體6與下滑履7之間的加入的彈簧片8的總變形在IOmm之內(nèi)，但不小于 2mm。當(dāng)十字頭上下滑履10、7直徑被縮緊到滑道尺寸時，彈簧片8上的彈力FF= (1. 2 1.5)W式中，W——十字頭的重力與連桿重力三分之一的合力。由于在十字頭體6與下滑履7之間加入了彈簧片8，使得十字頭裝入滑道時發(fā)生困 難。這時，需要采用導(dǎo)套將十字頭體6與下滑履7拉近，進(jìn)而導(dǎo)入機(jī)身上的滑道內(nèi)?；蛘咴?下滑履7和十字頭體6上設(shè)置螺栓和螺紋孔，在十字頭裝入滑道時，用螺栓把下滑履7與十 字頭體6固緊，使十字頭直徑尺寸小于滑道孔徑，待十字頭裝入滑道后，再將螺栓松開或拆 除。按本發(fā)明制造的壓縮機(jī)已經(jīng)在陜西韓城黑貓煤化工公司投入運(yùn)行，工作十分平穩(wěn)。
權(quán)利要求
一種八列對稱平衡式大型往復(fù)壓縮機(jī)，包括驅(qū)動電機(jī)、曲軸及八列氣缸，其特征在于，第I、第II、第III、第IV列氣缸與一個曲軸相連并置于驅(qū)動電機(jī)的一側(cè)；第V、第VI、第VII、第VIII列氣缸與另一個曲軸相連并置于驅(qū)動電機(jī)的另一側(cè)，兩個曲軸結(jié)構(gòu)相同；第I、第II列氣缸對應(yīng)的曲拐在一個平面內(nèi)，且該曲拐平面與第III、第IV列氣缸對應(yīng)的曲拐平面垂直；第V、第VI列氣缸所對應(yīng)的曲拐在同一平面內(nèi)，該曲拐平面與第I、第II列氣缸對應(yīng)的曲拐平面呈45°角；第VII、第VIII列氣缸所對應(yīng)的曲拐平面與第V、第VI列氣缸所對應(yīng)的曲拐平面垂直；同一平面內(nèi)的曲拐所對應(yīng)的氣缸構(gòu)成一個對動列；在該對動列中，設(shè)有連接連桿與活塞桿的十字頭，其中一列連桿對十字頭作用的側(cè)向力始終朝下，而另一列連桿對十字頭作用的側(cè)向力始終朝上。
2.如權(quán)利要求1所述的八列對稱平衡式大型往復(fù)壓縮機(jī)，其特征在于，所述的每列氣 缸，其填料采用外置式結(jié)構(gòu)固定在氣缸底端。
3.如權(quán)利要求2所述的八列對稱平衡式大型往復(fù)壓縮機(jī)，其特征在于，所述填料由多 組密封圈組成，每一組密封圈裝在一盒獨(dú)立的填料盒內(nèi)，將多個該填料盒用定位螺栓串成 一體，并拉緊固定，整體固定在氣缸底端。
4.如權(quán)利要求3所述的八列對稱平衡式大型往復(fù)壓縮機(jī)，其特征在于，所述每個填料盒上設(shè)置有冷卻水通道，對填料盒內(nèi)的密封圈實(shí)施冷卻。
5.如權(quán)利要求1所述的八列對稱平衡式大型往復(fù)壓縮機(jī)，其特征在于，所述側(cè)向作用 力始終朝上的十字頭包括十字頭體，其與下滑履之間設(shè)置有彈簧片，該彈簧片產(chǎn)生向上作 用力大于十字頭體的重力，使與十字頭體固聯(lián)的上滑履始終緊貼上滑道往復(fù)運(yùn)動，十字頭 體與下滑履之間設(shè)有定位銷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種八列對稱平衡式大型往復(fù)壓縮機(jī)，包括驅(qū)動電機(jī)、曲軸及八列氣缸，其特征在于，四列氣缸與一個曲軸相連并置于驅(qū)動電機(jī)的一側(cè)；另四列氣缸與另一個曲軸相連并置于驅(qū)動電機(jī)的另一側(cè)，兩個曲軸結(jié)構(gòu)相同。I、II列氣缸對應(yīng)的曲拐在一個平面內(nèi)，且與第III、第IV列氣缸對應(yīng)的曲拐平面垂直；第V、第VI列氣缸所對應(yīng)的曲拐在同一平面內(nèi)，并與第I、第II列氣缸對應(yīng)的曲拐平面呈45°角；第VII、第VIII列氣缸所對應(yīng)的曲拐平面與第V、第VI列氣缸所對應(yīng)的曲拐平面垂直；同一平面內(nèi)的曲拐所對應(yīng)的氣缸構(gòu)成一個對動列，其設(shè)有連接連桿與活塞桿的十字頭，其中一連桿對十字頭作用的側(cè)向力始終朝下，而另一連桿對十字頭作用的側(cè)向力始終朝上。
文檔編號F04B53/14GK101832246SQ20101015243
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者余小玲, 馮全科, 吳四建, 王勇 申請人:寶雞市博磊化工機(jī)械有限公司