CN101451652A - 压缩空气管线自增压装置及其增压方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压缩空气管线自增压装置及其增压方法；特征是：储气罐顶的支板架上依序装截止阀、气动三联体和三通管接头，三通管接头一出口以甲管路与随动阀顶进口连接；所述的随动阀由阀体、通大气口、侧出口和底出口和随动阀芯组成，其中随动阀芯内分隔成C₁腔和C₂腔，三通管接头另一出口以乙管路与增压器顶进口连接；所述的增压器由壳体、进入口、单向阀组、双活塞和锁阀组成。本发明不仅设计合理，结构新颖、紧凑，既不需要任何附加动力源，又可用已有管线的气体作为动力就可使任一处的压缩空气进行升压；既体积小，占地面积少，又可在单机附近插空放置，而且具有运行平稳，无噪音，造价低廉，便于维护以及操作安全，使用十分方便等优点。

Description

压缩空气管线自增压装置及其增压方法

技术领域

本发明属于压缩空气的供应设备，特别涉及不需要任何附加动力源和满足生产线或车间单机对压缩空气的特定压力要求的一种压缩空气管线自增压装置及其增压方法。

背景技术

目前，对于大型企业都设有空气压缩站，通过管线向各车间输送压缩空气。这种输送压缩空气的装置包括截止阀、气动三联体、储气罐。因为用户多和沿途损失造成很大压降，因此提供给设备的压缩空气压力往往达不到要求，如压缩空气站的压力为0.8MPa而到设备上的压力仅有0.4MPa。为了满足设备的需要就得专门装一台气泵，其缺点是不仅要进行专门的电控，而且气泵噪音大、浪费能源、增加成本，不适于自动化生产线的要求。

发明内容

本发明旨在为了避免上述技术中存在的缺点和不足之处，而提供不仅设计合理，结构新颖紧凑，既不需要任何附加动力源，又可用已有管线的气体作为动力就可使任一处的压缩空气进行升压；既体积小，占地面积少，又可在单机附近插空放置，而且具有运行平稳，无噪音，造价低廉，便于维护以及操作安全，使用十分方便的一种压缩空气管线自增压装置及其增压方法。

本发明的目的是采用如下的技术方案实现的：所述的压缩空气管线自增压装置，包括截止阀、气动三联体、储气罐，其特征在于：在储气罐顶部一侧装设支板架，在支板架上部一侧的管线上依序连接截止阀和气动三联体和三通管接头，三通管接头的一出口连接甲管路的一端，甲管路的另一端与随动阀的顶进口连通相接；所述的随动阀由阀体、通大气口、侧出口和底出口和随动阀芯组成，阀体顶面居中处设有顶进口、在顶进口两旁顶面处均设有通大气口；阀体的两端侧面上均设有侧出口；阀体内装设作往返运动的、中空的随动阀芯，在随动阀芯的中空区内以隔板分隔成C₁腔和C₂腔，在C₁腔侧的随动阀芯顶面设有与顶进口相连通的小孔，在C₁腔侧的随动阀芯底面设有与底出口相连通的气槽；在C₂腔侧的随动阀芯顶面设有与顶进口相连通的小孔，在C₂腔侧的随动阀芯底面设有与底出口相连通的气槽；三通管接头的另一直通出口连接乙管路的一端，乙管路的另一端与增压器顶部居中处的顶进口连通相接；所述的增压器由壳体、进入口、单向阀组、双活塞和锁阀组成，壳体顶面居中处设有顶进口，壳体底面居中处设有接口，两侧的端盖内均连接锁阀，两锁阀的顶面均设有入口，两入口分别以丙管路与随动阀两端侧面的出口连通相接；在两锁阀与壳体连接处的顶面均设有进入口，两进入口分别以丁管路与随动阀的两底出口连通相接；在由相同大小的A₂腔和B₁腔组成的壳体内装设由活塞杆的两端均连接活塞体的双活塞；与增压器顶部居中处的顶进口位置相对应的活塞杆段上以密封圈连接支阀体，支阀体的顶、底部内均设有单向阀组，顶部的单向阀组与增压器顶部居中处的顶进口连通相接，底部的单向阀组与壳体底面居中处设有接口连通相接，接口以管路连通相接在储气罐上。

所述的随动阀，通过阀芯利用小孔节流的原理，在管线压力的作用下自动进行左右往复移动，使供给增压器的气源不断换向。

所述的顶部单向阀组由两个单向阀组成，每个单向阀是采用弹簧施压于阀口的圆球的结构；它们并列装在支阀体内，其中一侧的单向阀的一接口与顶进口连通相接，另一接口与相应的活塞腔连通；另一侧的单向阀的一接口与顶进口连通相接，另一接口与相应的活塞腔连通。

所述的底部单向阀组由两个单向阀组成，每个单向阀是采用弹簧施压于阀口的圆球的结构；它们并列装在支阀体内，其中一侧的单向阀的一接口与接口连通相接，另一接口与相应的活塞腔连通；另一侧的单向阀的一接口与接口连通相接，另一接口与相应的活塞腔连通。

上述的顶部单向阀组和底部单向阀组中共有四个单向阀，它们的作用是分隔管线气源和增压器增压的压缩空气。

所述的每个锁阀由端盖、弹簧和阀头组成，在端盖顶面的阀口内装阀头，阀头与端盖内腔之间装设弹簧，端盖顶面设有入口，当弹簧施压于阀头后，其阀口可与相应的增压器壳体内相连通。

所述的每个活塞体的外侧凸缘与同侧的端盖面相接触而构成A₁腔。

所述的增压器的壳体两端均装有把手。

所述的压缩空气管线自增压装置的增压方法，其特征在于：来自气源的压缩空气通过管线上的三联体进行过滤并带着润滑剂油雾的压缩空气进入三通管接头，其中一路压缩空气流经三通管接头的垂直出口经甲管路进入随动阀顶面的顶进口，从随动阀右侧的底出口和侧出口进入增压器的A₁腔，即双活塞中右侧的活塞体与同侧的端盖面相接触而构成A₁腔；另一路压缩空气流经三通管接头的直通出口经过乙管路进入增压器顶面右侧的单向阀组直接进入增压器B₁腔和B₂腔，但B₂腔的空间远大于B₁腔的空间；而A₂腔通过随动阀底面左侧的底出口和随动阀顶面的通大气孔直接与大气相通，增压器内的双活塞失去平衡，双活塞中的左侧的活塞体开始向左侧移动。此时各腔的压力分别是A₁腔为P₁、A₂腔为P₀、B₁为P₂、B₂腔为P₁，活塞体的直径为D，活塞杆的直径为d。

双活塞受力的平衡方程式为：

F_a·P₁+F_b·P₁＝F_b·P₂

式中：F_a＝πD²/4，F_b＝π(D²-d²)/4

P₂＝(F_a·P₁+F_b·P₁)/F_b＝P₁(2D²-d²)/(D²-d²)

即B₁腔的气体被增压了。当左侧的活塞体碰开同侧的锁阀使随动阀左腔突然失去压力，由于随动阀芯的小孔效应，使随动阀芯两端压力失衡随动阀芯就向左移动，实现增压器的气源换向，增压器的B₂腔变成增压腔。如此类推，不断反复，实现对压缩空气管线的气源增压。增压后的气体储存到储气罐中。

由于本发明中装设有使供给增压器的气源不断换向的随动阀和增压器；于增压器内装有用活塞杆连接的双活塞，两个端盖上分别装有用位置控制的锁阀。由于随动阀不断改变增压器的进气方向，使增压器内的活塞作往复运动，不断地提供被增压的压缩空气。

综以上所采取的技术方案，实现本发明的目的。

与现有技术相比，本发明不仅设计合理，结构新颖、紧凑，既不需要任何附加动力源，又可用已有管线的气体作为动力就可使任一处的压缩空气进行升压；既体积小，占地面积少，又可在单机附近插空放置，而且具有运行平稳，无噪音，造价低廉，便于维护以及操作安全，使用十分方便等优点。

附图说明

本发明共有四幅附图。其中：

附图1是本发明的具体实施例的主视结构示意图；

附图2是图1的侧视图；

附图3是图1中的A放大剖视示意图；

附图4是图1中的B放大剖视示意图。

图中：1、截止阀，2、气动三联体，3、随动阀的顶进口，4、通大气口，5、甲管路，6、三通管接头，7、随动阀，8、乙管路，9、阀体，10、侧出口，11、丙管路，12、底出口，13、丁管路，14、进入口，15、入口，16、锁阀，17、弹簧，18、顶进口，19、增压器，20、单向阀，21、支阀体，22、管路，23、储气罐，24、活塞体，25、底接口，26、支板架，27、阀头，28、小孔，29、把手。

具体实施方式

图1、2、3、4所示是本发明的具体实施例，它是在输送给车间的压缩空气管路上安装的管线自增压装置；包括截止阀1、气动三联体2、储气罐23，其特征在于：在储气罐23顶部一侧装设支板架26，在支板架26上部前侧的管线上依序连接截止阀1、气动三联体2和三通管接头6，三通管接头6的一出口连接甲管路5的一端，甲管路5的另一端与随动阀的顶进口3连通相接；所述的随动阀7由阀体9、通大气口4、侧出口10和底出口12和随动阀芯组成，阀体9顶面居中处设有顶进口3、在顶进口3两旁顶面处均设有通大气口4；阀体9的两端侧面上均设有侧出口10；阀体9内装设作往返运动的、中空的随动阀芯，在随动阀芯的中空区内以隔板分隔成C₁腔和C₂腔，在C₁腔侧的随动阀芯顶面设有与顶进口3相连通的小孔，在C₁腔侧的随动阀芯底面设有与底出口12相连通的气槽；在C₂腔侧的随动阀芯顶面设有与顶进口3相连通的小孔28，在C₂腔侧的随动阀芯底面设有与底出口12相连通的气槽；三通管接头6的另一直通出口连接乙管路8的一端，乙管路8的另一端与增压器19顶部居中处的顶进口18连通相接；所述的增压器19由壳体、进入口14、单向阀组、双活塞和锁阀16组成，壳体两端均装有把手29；壳体顶面居中处设有顶进口18，壳体底面居中处设有接口25，壳体两侧的端盖内均连接锁阀16，所述的每个锁阀16由端盖、弹簧17和阀头27组成；两锁阀16的顶面均设有入口15，两入口15分别以丙管路11与随动阀两端侧面的出口10连通相接；在两锁阀16与壳体连接处的顶面均设有进入口14，两进入口14分别以丁管路13与随动阀7的两底出口12连通相接；在由相同大小的A₂腔和B₁腔组成的壳体内装设由活塞杆两端均连接活塞体24的双活塞；所述的每个活塞体24的外侧凸缘与相应的端盖相接触时构成A₁腔；与增压器19顶部居中处的顶进口18位置相对应的活塞杆段上以密封圈连接支阀体21，支阀体21的顶、底部内均设有单向阀组，所述的每一单向阀组由两个单向阀20组成，每个单向阀是采用弹簧施压于阀口的圆球的结构；顶部的单向阀组与增压器19顶部居中处的顶进口18连通相接，底部的单向阀组与壳体底面居中处设有接口25连通相接，接口25以管路22连通相接在储气罐23上。

所述的压缩空气管线自增压装置的增压方法，其特征在于：来自气源的压缩空气通过管线上的三联体2进行过滤并带着润滑剂油雾的压缩空气进入三通管接头6，其中一路压缩空气流经三通管接头6的垂直出口经甲管路5进入随动阀7顶面的顶进口3，从随动阀7右侧的底出口8和侧出口10进入增压器19的A₁腔，即双活塞中右侧的活塞体24与同侧的端盖面相接触而构成A₁腔；另一路压缩空气流经三通管接头6的直通出口经过乙管路8进入增压器顶面右侧的单向阀组直接进入增压器B₁腔和B₂腔，但B₂腔的空间远大于B₁腔的空间；而A₂腔通过随动阀7底面左侧的底出口12和随动阀7顶面的通大气孔4直接与大气相通，增压器19内的双活塞失去平衡，双活塞中的左侧的活塞体24开始向左侧移动。即B₁腔的气体被增压了。当左侧的活塞体24碰开同侧的锁阀16使随动阀7左腔突然失去压力，由于随动阀芯的小孔效应，使随动阀芯两端压力失衡，随动阀芯就向左移动，实现增压器19的气源换向，增压器19的B₂腔变成增压腔。如此类推，不断反复，实现对压缩空气管线的气源增压。增压后的气体储存到储气罐23中。

由于本发明中装设有使供给增压器的气源不断换向的随动阀和增压器；于增压器内装有用活塞杆连接的双活塞，两个端盖上分别装有用位置控制的锁阀。由于随动阀不断改变增压器的进气方向，使增压器内的活塞作往复运动，不断地提供被增压的压缩空气。

以上所述，仅为本发明的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，根据本发明的技术方案及其本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种压缩空气管线自增压装置，包括截止阀(1)、气动三联体(2)、储气罐(23)，其特征在于：在储气罐(23)顶部一侧装设支板架(26)，在支板架(26)上部一侧的管线上依序连接截止阀(1)和气动三联体(2)和三通管接头(6)，三通管接头(6)的一出口连接甲管路(5)的一端，甲管路(5)的另一端与随动阀的顶进口(3)连通相接；所述的随动阀(7)由阀体(9)、通大气口(4)、侧出口(10)和底出口(12)和随动阀芯组成，阀体(9)顶面居中处设有顶进口(3)、在顶进口(3)两旁顶面处均设有通大气口(4)；阀体(9)的两端侧面上均设有侧出口(10)；阀体(9)底面均布两个底出口(12)；阀体(9)内装设作往返运动的、中空的随动阀芯，在随动阀芯的中空区内以隔板分隔成C₁腔和C₂腔，在C₁腔侧的随动阀芯顶面设有与顶进口(3)相连通的小孔(28)，在C₁腔侧的随动阀芯底面设有与底出口(12)相连通的气槽；在C₂腔侧的随动阀芯顶面设有与顶进口(3)相连通的小孔(28)，在C₂腔侧的随动阀芯底面设有与底出口(12)相连通的气槽；三通管接头(6)的另一直通出口连接乙管路(8)的一端，乙管路(8)的另一端与增压器(19)顶部居中处的顶进口(18)连通相接，；所述的增压器(19)由壳体、进入口(14)、单向阀组、双活塞和锁阀(16)组成，壳体内壳体顶面居中处设有顶进口(18)，壳体底面居中处设有接口(25)，壳体两侧的端盖内均连接锁阀(16)，两锁阀(16)的顶面均设有入口(15)，两入口(15)分别以丙管路(11)与随动阀两端侧面的出口(10)连通相接，；在两锁阀(16)与壳体连接处的顶面均设有进入口(14)，两进入口(14)分别以丁管路(13)与随动阀的两底出口(12)连通相接；在由相同大小的A₂腔和B₁腔组成的壳体内装设由活塞杆两端均连接活塞体(24)的双活塞；与增压器(19)顶部居中处的顶进口(18)位置相对应的活塞杆段上以密封圈连接支阀体(21)，支阀体(21)的顶、底部内均设有单向阀组，顶部的单向阀组与增压器(19)顶部居中处的顶进口(18)连通相接，底部的单向阀组与壳体底面居中处设有接口(25)连通相接，接口(25)以管路(22)连通相接在储气罐(23)上。

2、按权利要求1所述的压缩空气管线自增压装置，其特征在于：所述的顶部单向阀组由两个单向阀(20)组成，每个单向阀(20)是采用弹簧施压于阀口的圆球的结构；它们并列装在支阀体(21)内，其中一侧的单向阀(20)的一接口与顶进口(18)连通相接，另一接口与相应的活塞腔连通；另一侧的单向阀(20)的一接口与顶进口(18)连通相接，另一接口与相应的活塞腔连通。

3、按权利要求1所述的压缩空气管线自增压装置，其特征在于：所述的底部单向阀组由两个单向阀(20)组成，每个单向阀(20)是采用弹簧施压于阀口的圆球的结构；它们并列装在支阀体(21)内，其中一侧的单向阀(20)的一接口与底接口(25)连通相接，另一接口与相应的活塞腔连通；另一侧的单向阀(20)的一接口与底接口(25)连通相接，另一接口与相应的活塞腔连通。

4、按权利要求1所述的压缩空气管线自增压装置，其特征在于：所述的每个锁阀(16)由端盖、弹簧(17)和阀头(27)组成，在端盖顶面的阀口内装阀头(27)，阀头(27)与端盖内腔之间装设弹簧(17)，端盖顶面设有入口(15)，当弹簧(17)被顶开时，其阀口可与相应的增压器(19)壳体内相连通。

5、按权利要求1所述的压缩空气管线自增压装置，其特征在于：所述的每个活塞体(24)的外侧与同侧的端盖面之间形成A₁腔。

6、按权利要求1所述的压缩空气管线自增压装置，其特征在于：所述的增压器(19)的壳体两端均装有把手(29)。

7、一种按权利要求1所述的压缩空气管线自增压装置的增压方法，其特征在于：来自气源的压缩空气通过管线上的三联体(2)进行过滤并带着润滑剂油雾的压缩空气进入三通管接头(6)，其中一路压缩空气流经三通管接头(6)的垂直出口经甲管路(5)进入随动阀(7)顶面的顶进口(4)，从随动阀(7)右侧的底出口(12)和侧出口(10)进入增压器的A₁腔，即双活塞中右侧的活塞体(24)与同侧的端盖面相接触而构成A₁腔；另一路压缩空气流经三通管接头(6)的直通出口经过乙管路(8)进入增压器顶面的单向阀组直接进入增压器B₁腔和B₂腔；而A₂腔通过随动阀(7)底面左侧的底出口(12)和随动阀(7)顶面的通大气孔(4)直接与大气相通，增压器内的双活塞失去平衡，双活塞中的左侧的活塞体(24)开始向左侧移动，此时各腔的压力分别是A₁腔为P₁、A₂腔为P₀、B₁为P₂、B₂腔为P₁，活塞体的直径为D，活塞杆的直径为d，

双活塞受力的平衡方程式为：

F_a·P₁+F_b·P₁＝F_b·P₂

式中：F_a＝πD²/4，F_b＝π(D²-d²)/4；F_a表示活塞体外径面积；F_b表示活塞体的环形面积，

P₂＝(F_a·P₁+F_b·P₁)/F_b＝P₁(2D²-d²)/(D²-d²)

即B₁腔的气体被增压了。当左侧的活塞体(24)碰开同侧的锁阀(16)使随动阀(7)左腔突然失去压力，由于随动阀芯的小孔效应，使随动阀芯两端压力失衡随动阀芯就向左移动，实现增压器(19)的气源换向，增压器(19)的B₂腔变成增压腔。如此类推，不断反复，实现对压缩空气管线的气源增压，增压后的气体储存到储气罐(23)中。

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