CN101832180A - 涡轮式气气增压装置 - Google Patents

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Abstract

涡轮式气气增压装置属低压气体能量品质提升领域，本发明中压气源气体出口置有流量传感器I，压气源气体出口与涡轮机气体入口连接；压气源气体出口还经流量传感器I、流量控制阀I和气流选择阀与压气机气体入口连接；涡轮机的转动轴经传动机构与压气机转动轴连接；涡轮机气体出口与消音器连接；压气机气体出口置有流量传感器II，压气机气体出口经流量传感器II与流量控制阀II连接；控制器与流量控制阀I和流量控制阀II连接；本发明利用旋转式增压机构取代了传统的活塞式增压机构，将间歇式增压变成了连续式增压，可极大提升增压泵的效率；同时能连续地将低压气源和环境空气提升为可方便应用的高压气源，还可高效、大流量实现气气增压。

Description

涡轮式气气增压装置
技术领域
本发明属低压气体能量品质提升领域，具体涉及将低压气体升压至高压的气气增压装置。
背景技术
目前气动机械应用越来越广泛，常规的气动机械需求压力一般为600-700kPa的高压气源，为了产生此高压气源一般采用活塞式的气泵或气气增压泵。活塞式的气体增压装置工作过程为间歇式的，气流不连续且产气量很小。
涡轮式增压装置已经成为车用发动机领域成熟的产品，此类机械具有效率高、其流量大等优点。但作为车用增压器大部分情况下涡轮端气体流量、压力和压气机端流量、压力基本相当。作为一个完整系统而言，其入口压力(涡轮机入口端)和出口压力(压气机出口端)压力、流量相近，没有增压装置的特性。
基于涡轮式增压装置的优点及气气增压器的需求，开发一种基于涡轮式的气气增压装置，将广泛存在的低压气源(动力源排气、锅炉蒸汽等)转化为具有较强做功能力的高压气源，对于低品味能量的回收利用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用低压气体推动涡轮叶片转动，并带动压气机叶片转动，将空气或低压源气体增压至高压气体的气气增压装置。
本发明由控制器1、流量传感器I2、低压气源3、消音器4、涡轮机5、传动装置6、压气机7、气流选择阀8、流量控制阀I9、流量传感器II10、流量控制阀II11组成，其特征在于压气源3气体出口置有流量传感器I2，低压气源3气体出口与涡轮机5气体入口连接；低压气源3气体出口还经流量传感器I2、流量控制阀I9和气流选择阀8与压气机7气体入口连接；涡轮机5的转动轴经传动机构6与压气机7转动轴连接；涡轮机5气体出口与消音器4连接；压气机7气体出口置有流量传感器II10，压气机7气体出口经流量传感器II10与流量控制阀II11连接；控制器1与流量控制阀I9和流量控制阀II11连接。
压气机7气体入口经气流选择阀8和流量控制阀I9可与低压气源3气体出口连接，也可与环境大气连接。
压气机7气体出口的气体经流量控制阀II11调整压力和流量后输出。
流量控制阀I9和流量控制阀II11由控制器1根据流量传感器I2和流量传感器II10的信号控制。
本发明的工作过程是：流量传感器I2和流量传感器II10感知低压气源3气体出口流量和压气机7气体出口流量，并将流量信号传输至控制器1。根据特定的判断原则，控制器1经流量控制阀I9、流量控制阀II11控制由低压气源3气体出口进入气流选择阀8的低压气体流量，控制器1经流量控制阀II11控制由压气机7气体出口输出的高压气体流量。
低压气流通过涡轮机5推动其叶片开始旋转运动，该旋转运动通过传动机构6传递至压气机7的转动轴，并带动其叶片转动，将入口处的低压气体升压。
气流选择阀8根据压气机7入口气体需求，及通过流量控制阀I9的低压气源3气流量，确定进入压气机7气体入口气体为环境大气还是低压气源3。
流量控制阀II11根据控制器1的信号，调整压气机7出口气体状态和流量。
因为涡轮式增压装置具有连续运转、产气量高的特点，可以极大提升增压泵的工作效能。
本发明的有益效果在于：利用旋转式增压机构取代了传统的活塞式增压机构，将间歇式增压变成了连续式增压，可极大提升增压泵的效率；同时能连续地将低压气源和环境空气提升为可方便应用的高压气源，还可高效、大流量实现气气增压。
附图说明
图1为涡轮式气气增压装置结构示意图
其中：1.控制器  2.流量传感器I  3.低压气源  4.消音器  5.涡轮机  6.传动装置  7.压气机  8.气流选择阀  9.流量控制阀I  10.流量传感器II  11.流量控制阀II
具体实施方式
以下结合附图1对本发明的技术方案作进一步详细阐述：
流量传感器I2感知低压气源3气体出口的流量和状态，流量传感器II10感知压气机7气体出口处的流量和状态(通过流量控制阀I9人工设定值)，由控制器1判断是否需要将全部气流提供给涡轮机5，若有气量剩余，则通过流量控制阀I9供给至气流选择阀8。
气流选择阀8为两个单向阀构成，若低压气源3气体出口流量满足输出需求，则全部由低压气源3气体供给压气机7，从而提升升压效率。若低压气源3气体量不足，则通过另外一个单向阀吸入环境大气，保证压气机7的气体量需求。
涡轮机5在低压气源3的驱动下，带动叶片及转动轴转动，该转动通过传动机构6传递给压气机7的转动轴，带动叶片旋转对来流气体进行增压，并以设定的高压值输出气体。涡轮机5出口气体经消音器4排放至环境大气。
以上仅就单级气气增压装置做了说明，若将本发明压气机7出口气流作为低压源，按此方案完全可以利用到多级气气增压装置中。
本发明所涉及的涡轮机5和压气机7可为径流式涡轮机及其它可用结构形式；传动装置6可为直接轴连接，也可为任何结构的传动形式；流量传感器I2和流量传感器II10可为温度-压力式，也可为任何可用形式；系统中气体传递管路可为任何可用结构；流量控制阀I9和流量控制阀II11可为柱塞式、蝶阀式和任何可用结构。

Claims (4)

1.一种涡轮式气气增压装置，由控制器(1)、流量传感器I(2)、低压气源(3)、消音器(4)、涡轮机(5)、传动装置(6)、压气机(7)、气流选择阀(8)、流量控制阀I(9)、流量传感器II(10)、流量控制阀II(11)组成，其特征在于压气源(3)气体出口置有流量传感器I(2)，低压气源(3)气体出口与涡轮机(5)气体入口连接；低压气源(3)气体出口还经流量传感器I(2)、流量控制阀I(9)和气流选择阀(8)与压气机(7)气体入口连接；涡轮机(5)的转动轴经传动机构(6)与压气机(7)转动轴连接；涡轮机(5)气体出口与消音器(4)连接；压气机(7)气体出口置有流量传感器II(10)，压气机(7)气体出口经流量传感器II(10)与流量控制阀II(11)连接；控制器(1)与流量控制阀I(9)和流量控制阀II(11)连接。
2.按权利要求1所述的涡轮式气气增压装置，其特征在于所述的压气机(7)气体入口经气流选择阀(8)和流量控制阀I(9)可与低压气源(3)气体出口连接，也可与环境大气连接。
3.按权利要求1所述的涡轮式气气增压装置，其特征在于所述的压气机(7)气体出口的气体经流量控制阀II(11)调整压力和流量后输出。
4.按权利要求1所述的涡轮式气气增压装置，其特征在于所述的流量控制阀I(9)和流量控制阀II(11)由控制器(1)根据流量传感器I(2)和流量传感器II(10)的信号控制。
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CN104454655A (zh) * 2014-12-17 2015-03-25 北京航空航天大学 一种基于混合扩压的宽流量组合式两级增压器压气机壳

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