CN105443977B - 天然气内冷式液力增压容器 - Google Patents

Abstract

一种天然气内冷式液力增压容器，液力增压容器的壳体包括容器体、上下端盖，容器体腔内设有热交换管，热交换管上端通过上固定座与上端盖连接，下端通过下固定座与下端盖连接，上端盖上设有冷却介质出口，该冷却介质出口通过通道与热交换管连通，下端盖上设有冷却介质进口，该冷却介质进口通过通道与热交换管连通，上固定座设有供天然气通过的通气孔，一液位传感器设于通气孔中且延伸进容器体腔内，下固定座设有供液压油通过的通油孔。它通过在液力增压容器腔内设置供冷却介质通过的热交换管，通过热交换管在液力增压容器腔内直接对气体和液压油进行冷却降温，加快气体压缩热的冷却速度，提高压缩天然气和液压油的降温效率。

Description

天然气内冷式液力增压容器

技术领域

本发明涉及天然气压缩装置，特别涉及一种天然气内冷式液力增压容器。

背景技术

天然气压缩是一个放热过程，会产生大量的热量，使气体温度升高，而且压缩比越大温升越高。这个温升不但会对一些密封件的寿命造成影响，同时会降低进气量而使排气量减少。目前，天然气加气站的天然气压缩装置的总压缩比高达8以上，气体升温高，为使气体升高的温度能够下降，一般情况下，天然气加气子站的压缩系统多采用分级压缩，每一级压缩后都必须对气体进行冷却，将压缩气体的温度降到40～45℃，再进入下一级压缩。而现有的天然气压缩装置通常是采用外冷式冷却方式，即在每级压缩缸的容器外设置环绕圆周的水套，用水套中经过的循环水带走气体压缩产生的热量，其冷却过程是气体压缩产生的热量经由压缩缸壁传导给外面水套内的循环水中，由循环水带走气体的热量。但是，气体压缩产生的热量高，缸内的气体依靠与缸壁接触的表面传导热，再由缸壁与外水套进行热交换传导，这种外部间接传导降温，使气体内部聚集的高热降温缓慢，导致依靠水套方式的散热速度跟不上气体压缩产生高热的速度，水套的降温效果仍不理想。为了抑制快速上升的温度，还需在输气管路上配置大功率的风冷机来实施风冷，从而导致整个压缩机的机械效率不高，电能消耗较大。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种天然气内冷式液力增压容器。它通过在液力增压容器腔内设置供冷却介质通过的热交换管，通过热交换管在液力增压容器腔内直接对气体和液压油进行冷却降温，加快气体压缩热的冷却速度，提高压缩天然气和液压油的降温效率。

本发明的目的是这样实现的：一种天然气内冷式液力增压容器，包括液力增压容器的壳体，所述壳体包括容器体、上端盖、下端盖，上端盖、下端盖分别固定连接在容器体的上、下端，所述容器体腔内设置有供冷却介质通过的热交换管，所述热交换管上端通过上固定座与上端盖连接，热交换管下端通过下固定座与下端盖连接，所述上端盖上设有冷却介质出口，该冷却介质出口通过上端盖和上固定座之间设置的通道与热交换管连通，所述下端盖上设有冷却介质进口，该冷却介质进口通过下端盖和下固定座之间设置的通道与热交换管连通，所述上固定座设有供天然气通过的通气孔，该通气孔贯穿上端盖，一液位传感器设于通气孔中且延伸进容器体腔内，所述下固定座设有供液压油通过的通油孔，该通油孔贯穿下端盖。

所述上端盖的下端面设有环形凹槽，该环形凹槽与上端盖设有的冷却介质出口连通，上固定座上端设有中心孔柱和环绕中心孔柱的环形凹槽，该环形凹槽与热交换管上端连通，上固定座的中心孔柱穿过上端盖设有的中心孔形成固定连接，使环形凹槽与环形凹槽共同构成冷却介质通过的通道；所述下端盖的上端面设有环形凹槽，该环形凹槽与下端盖设有的冷却介质进口连通，下固定座下端设有中心孔柱和环绕中心孔柱的环形凹槽，该环形凹槽与热交换管下端连通，下固定座的中心孔柱穿过下端盖设有的中心孔形成固定连接，使环形凹槽与环形凹槽共同构成冷却介质通过的通道。

所述供冷却介质通过的热交换管采用若干直管并列分布方式设置在容器体腔内，各热交换管之间留有为天然气和液压油让位的空间间隙，各热交换管的上端连通上固定座的环形凹槽，各热交换管的下端连通下固定座的环形凹槽。

所述热交换管的中段设有至少一个多孔支撑板，所述多孔支撑板上的一部分孔为支撑孔，若干热交换管分别穿过这些支撑孔形成定位，另一部分孔为天然气和液压油通过的过孔。

所述所述多孔支撑板的上下端分别连接多根支撑立杆，通过这些支撑立杆把多孔支撑板支撑定位在上固定座和下固定座之间。

所述供冷却介质通过的热交换管采用螺旋盘管，螺旋盘管的上端连通上固定座的环形凹槽，螺旋盘管的下端连通下固定座的环形凹槽。

所述液位传感器为浮子式液位开关，包括支撑杆、浮子杆、触发杆、触发器，所述触发器安装在一上连接座上端，所述上连接座下端设置支撑杆，支撑杆下端延伸到容器体腔内，浮子杆铰接在支撑杆，浮子杆上连接一触发杆延伸出连接座与触发器对应，该浮子式液位开关通过上连接座安装在上端盖，上连接座设有天然气管路接口。

所述下端盖安装下连接座，下连接座设有液压油管路接口。

所述上端盖、下端盖与容器体通过多个螺栓固定连接构成一体。

所述上端盖、下端盖与容器体通过焊接固定构成一体。

采用上述方案，在容器体腔内设置有供冷却介质通过的热交换管，使进入液力增压容器腔内的天然气和液压油能够直接充分与热交换管接触，将压缩比高达8以上的压缩过程中产生的热量，直接传导给热交换管，由热交换管内的循环冷却介质快速带走，这种结构能够让聚集在气体和液压油内部高热快速冷却，极大地提高了降温效率。

液力增压容器的壳体包括容器体上端盖、下端盖，上端盖、下端盖分别固定连接在容器体的上、下端，容器体腔内设置的供冷却介质通过的热交换管上端通过上固定座与上端盖连接，热交换管下端通过下固定座与下端盖连接，所述上端盖上设有冷却介质出口，该冷却介质出口通过上端盖和上固定座之间设置的通道与热交换管连通，所述下端盖上设有冷却介质进口，该冷却介质进口通过下端盖和下固定座之间设置通道与热交换管连通。这样能够实现热交换管安装在液力增压容器的腔内，并有利于维修、更换热交换管。

在上固定座设有供天然气通过的通气孔，该通气孔贯穿上端盖，一液位传感器设于通气孔中且延伸进容器体腔内，所述下固定座设有供液压油通过的通油孔，该通油孔贯穿下端盖。由此使压缩天然气能够从上固定座设有的供天然气通过的通气孔进出，液压油能够从下固定座设有的供液压油通过的通油孔进出，对天然气施压或卸荷。而液位传感器能够采集进入容器体腔内的液压油的最高限位信息，为控制液压油的加载和卸载提供控制信号。

本天然气内冷式液力增压容器使用在天然气加气子站的天然气压缩系统，能加快液力增压容器内压缩气的散热降温速度，极大提高交换效率，可节省天然气压缩系统需多处设置水冷和风冷装置的经费，减小企业的设备成本。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的液力增压容器的一种实施例；

图2为图1的A-A向剖视图。

具体实施方式

参见图1、图2，一种天然气内冷式液力增压容器的实施例，包括液力增压容器的壳体，所述壳体包括容器体101、上端盖102、下端盖105，上端盖102、下端盖105分别固定连接在容器体101的上、下端，所述容器体101腔内设置有供冷却介质通过的热交换管3c。所述上端盖102、下端盖105与容器体101通过多个螺栓固定连接构成一体，并通过设置密封圈进行密封，使天然气内冷式液力增压容器内形成密闭空间。采用螺栓固定连接，使上端盖102、下端盖105能够拆开，有利于对容器腔内安装的热交换管3c进行维修更换。或者，所述上端盖102、下端盖105与容器体101也可以通过焊接固定构成一体。所述热交换管3c上端通过上固定座103与上端盖102连接，热交换管3c下端通过下固定座106与下端盖105连接，所述上端盖102上设有冷却介质出口1022，该冷却介质出口1022通过上端盖102和上固定座103之间设置的通道与热交换管3c连通。所述下端盖105上设有冷却介质进口1052，该冷却介质进口1052通过下端盖105和下固定座106之间设置通道与热交换管3c连通。所述上固定座103设有供天然气通过的通气孔，该通气孔贯穿上端盖102，一液位传感器设于通气孔中且延伸进容器体101腔内，所述下固定座106设有供液压油通过的通油孔，该通油孔贯穿下端盖105。

为便于装配，所述上端盖102的下端面设有环形凹槽1021，该环形凹槽1021与上端盖102设有的冷却介质出口1022连通，上固定座103上端设有中心孔柱和环绕中心孔柱的环形凹槽1031，该环形凹槽1031与热交换管3c上端连通，上固定座103的中心孔柱穿过上端盖102设有的中心孔形成固定连接，使环形凹槽1031与环形凹槽1021共同构成冷却介质通过的通道。所述下端盖105的上端面设有环形凹槽1051，该环形凹槽1051与下端盖1052设有的冷却介质进口1052连通，下固定座106下端设有中心孔柱和环绕中心孔柱的环形凹槽1061，该环形凹槽1061与热交换管3c下端连通，下固定座106的中心孔柱穿过下端盖105设有的中心孔形成固定连接，使环形凹槽1061与环形凹槽1051共同构成冷却介质通过的通道。由此使冷却介质能够从下端盖1052设有的冷却介质进口1052进入，经过热交换管3c后从上端盖102设有的冷却介质出口1022流出，对液力增压容器腔内压缩的天然气和施压的液压油进行直接冷却降温，提高液力增压容器工作的降温效率。采用的冷却介质可以为冷却水，或者冷却油。

本实施例的液位传感器采用浮子式液位开关，所述浮子式液位开关包括支撑杆401、浮子杆402、触发杆403、触发器404。所述触发器404安装在一上连接座104上端，所述上连接座104下端设置支撑杆401，支撑杆401下端延伸到容器体101腔内，浮子杆402铰接在支撑杆401，浮子杆402上连接一触发杆403延伸出连接座104与触发器404对应。该浮子式液位开关通过上连接座104安装在上端盖102上，与上端盖102固定连接的上固定座103的中心孔柱螺纹配合连接；或者，上端盖102设置螺纹孔，与上连接座104螺纹配合连接。所述上连接座104设有天然气管路接口1041，用于安装连接天然气管。所述浮子式液位开关的浮子杆402能够在进入容器腔内的液压油上升到设定的最高位时，带动触发杆403与触发器404接触发讯，使与触发器404电连接PLC控制器接收信号后能够发出控制指令，停止液压油继续进入容器内对天然气施压，防止液压油进入过多而涌进天然气管，随压缩天然气被输送到需加气的汽车中。当液压油泄压后，浮子杆402随液压油回落回位。该浮子式液位开关具有防爆性能，适于在高压易燃条件感知液面上升到位状态的发讯。或者，所述液位传感器也可采用超声波传感器或其它适于高压易燃环境使用的传感器来检测液位，同样能达到目的。所述下连接座107安装在下端盖105上，下连接座107与下端盖105固定连接的下固定座106的中心孔柱螺纹配合连接；或者，下端盖105设置螺纹孔，与下连接座107螺纹配合连接。所述下连接座107设有液压油管路接口1071，用于安装连接液压油管。

本实施例的供冷却介质通过的热交换管3c采用若干直管并列分布方式设置在容器体101腔内，各热交换管3c之间留有为天然气和液压油让位的空间间隙，各热交换管3c的上端连通上固定座103的环形凹槽1031，各热交换管3c的下端连通下固定座106的环形凹槽1061。在所述热交换管3c的中段设有至少一个多孔支撑板3a，所述多孔支撑板3a上的一部分孔为支撑孔，若干热交换管分别穿过这些支撑孔形成定位，另一部分孔为天然气和液压油通过的过孔，这些过孔让进入液力增压容器的天然气能够被进入液力增压容器的液压油压缩。所述多孔支撑板3a的上下端分别连接多根支撑立杆3b，通过这些支撑立杆3b把多孔支撑板3a支撑定位在上固定座103和下固定座106之间。本实施例采用两个多孔支撑板3a，容器体101的长度越长，采用的多孔支撑板3a就可以相应增多。所述多孔支撑板3a能够使若干热交换管3c在压力环境中保持稳定的间距，使热交换管3c不会在压力下发生变形或移位。

或者，所述供冷却介质通过的热交换管3c采用螺旋盘管，螺旋盘管的上端连通上固定座103的环形凹槽1031，螺旋盘管的下端连通下固定座106的环形凹槽1061。

本天然气内冷式液力增压容器安装在天然气加气子站的压缩系统中，作为压缩天然气的压缩装置，气源的天然气从天然气管路接口1041进入容器腔内，液压油从液压油管路接口1071进入容器腔内，对天然气进行压缩增压，然后使压缩增压后的压缩天然气从天然气管路接口1041排出，经管道输送到加气子站的储气罐为加气计量机提供压缩天然气，液压油施压后从液压油管路接口1071返回泄压，使气源的天然气能够继续进入容器腔内，进行下一次压缩增压。在天然气压缩过程中产生的压缩热，传导给容器腔内设置对的热交换管3c，由热交换管中流过冷却介质带走，快速实现在压缩容器前内直接对压缩天然气和液压油进行降温，降温效果好于现有的外冷式压缩装置，极大地提高了天然气液力增压容器的热交换效率。

Claims (10)

1.一种天然气内冷式液力增压容器，包括液力增压容器的壳体，其特征在于：所述壳体包括容器体（101）、上端盖（102）、下端盖（105），上端盖（102）、下端盖（105）分别固定连接在容器体（101）的上、下端，所述容器体（101）腔内设置有供冷却介质通过的热交换管（3c），所述热交换管（3c）上端通过上固定座（103）与上端盖连接，热交换管（3c）下端通过下固定座（106）与下端盖（105）连接，所述上端盖（102）上设有冷却介质出口（1022），该冷却介质出口（1022）通过上端盖（102）和上固定座（103）之间设置的通道与热交换管（3c）连通，所述下端盖（105）上设有冷却介质进口（1052），该冷却介质进口（1052）通过下端盖（105）和下固定座（106）之间设置的通道与热交换管（3c）连通，所述上固定座（103）设有供天然气通过的通气孔，该通气孔贯穿上端盖（102），一液位传感器设于通气孔中且延伸进容器体（101）腔内，所述下固定座（106）设有供液压油通过的通油孔，该通油孔贯穿下端盖（105）。

2.根据权利要求1所述的天然气内冷式液力增压容器，其特征在于：所述上端盖（102）的下端面设有环形凹槽（1021），该环形凹槽（1021）与上端盖（102）设有的冷却介质出口（1022）连通，上固定座（103）上端设有中心孔柱和环绕中心孔柱的环形凹槽（1031），该环形凹槽（1031）与热交换管（3c）上端连通，上固定座（103）的中心孔柱穿过上端盖（102）设有的中心孔形成固定连接，使环形凹槽（1031）与环形凹槽（1021）共同构成冷却介质通过的通道；所述下端盖（105）的上端面设有环形凹槽（1051），该环形凹槽（1051）与下端盖（1052）设有的冷却介质进口（1052）连通，下固定座（106）下端设有中心孔柱和环绕中心孔柱的环形凹槽（1061），该环形凹槽（1061）与热交换管（3c）下端连通，下固定座（106）的中心孔柱穿过下端盖（105）设有的中心孔形成固定连接，使环形凹槽（1061）与环形凹槽（1051）共同构成冷却介质通过的通道。

3.根据权利要求1或2所述的天然气内冷式液力增压容器，其特征在于：所述供冷却介质通过的热交换管（3c）采用若干直管并列分布方式设置在容器体（101）腔内，各热交换管（3c）之间留有为天然气和液压油让位的空间间隙，各热交换管（3c）的上端连通上固定座（103）的环形凹槽（1031），各热交换管（3c）的下端连通下固定座（106）的环形凹槽（1061）。

4.根据权利要求3所述的天然气内冷式液力增压容器，其特征在于：所述热交换管（3c）的中段设有至少一个多孔支撑板（3a），所述多孔支撑板（3a）上的一部分孔为支撑孔，若干热交换管分别穿过这些支撑孔形成定位，另一部分孔为天然气和液压油通过的过孔。

5.根据权利要求4所述的天然气内冷式液力增压容器，其特征在于：所述多孔支撑板（3a）的上下端分别连接多根支撑立杆（3b），通过这些支撑立杆（3b）把多孔支撑板（3a）支撑定位在上固定座（103）和下固定座（106）之间。

6.根据权利要求1或2所述的天然气内冷式液力增压容器，其特征在于：所述供冷却介质通过的热交换管（3c）采用螺旋盘管，螺旋盘管的上端连通上固定座（103）的环形凹槽（1031），螺旋盘管的下端连通下固定座（106）的环形凹槽（1061）。

7.根据权利要求1所述的天然气内冷式液力增压容器，其特征在于：所述液位传感器为浮子式液位开关，包括支撑杆（401）、浮子杆（402）、触发杆（403）、触发器（404），所述触发器（404）安装在一上连接座（104）上端，所述上连接座（104）下端设置支撑杆（401），支撑杆（401）下端延伸到容器体（101）腔内，浮子杆（402）铰接在支撑杆（401），浮子杆（402）上连接一触发杆（403）延伸出连接座（104）与触发器（404）对应，该浮子式液位开关通过上连接座（104）安装在上端盖（102），上连接座（104）设有天然气管路接口（1041）。

8.根据权利要求1所述的天然气内冷式液力增压容器，其特征在于：所述下端盖（105）安装下连接座（107），下连接座（107）设有液压油管路接口（1071）。

9.根据权利要求1所述的天然气内冷式液力增压容器，其特征在于：所述上端盖（102）、下端盖（105）与容器体（101）通过多个螺栓固定连接构成一体。

10.根据权利要求1所述的天然气内冷式液力增压容器，其特征在于：所述上端盖（102）、下端盖（105）与容器体（101）通过焊接固定构成一体。