CN107542711A - 一种增压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种增压系统，增压系统包括至少两级依次串联的增压单元，所述增压单元包括具有供驱动流体流通的驱动管路和供目标流体增压的增压管路，相邻的两个增压单元中在后的增压单元的驱动管路中设置有用于控制该驱动管路启闭的启闭开关，在先的增压单元中的增压管路的输出端设有与启闭开关的输入端连接有控制管路，控制管路中的目标流体达到设定压力时，可控制启闭开关开启，将原有的一级增压单元中输出的具有较小压力的目标流体直接通过后续的增压单元依次增压，最终实现目标流体在额定的压力值下输出，满足增压要求，启闭开关实现各级增压单元的输出压力的可靠控制。

Description

一种增压系统

技术领域

本发明涉及机械流体控制领域，特别是涉及一种增压系统。

背景技术

在机械流体控制系统中的某一局部，所需要的压力常常会高出动力源的输出压力，但是又不方便使用大功率的动力设备来满足这个高压力，这样会导致资源浪费，也会增加机械设备的体积，因此催生了增压系统，目前的增压技术可以粗略分为以下几类，一种是气液增压，采用低压压缩空气驱动增压泵进行液体增压；一种是气气增压，采用低压压缩空气驱动增压泵进行气体增压；而目前现有技术中均采用一级增压技术对目标流体进行增压，所以增压幅度不大，在需求压力较大时，无法满足要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增压系统，以解决现有技术中的一级增压系统中所需要的压力高于动力源的输出压力时无法满足要求的问题。

为实现上述目的，本发明一种增压系统的第1种技术方案是：

一种增压系统，包括至少两级依次串联的增压单元，所述增压单元包括具有供驱动流体流通的驱动管路和供目标流体增压的增压管路，相邻的两个增压单元中在后的增压单元的驱动管路中设置有用于控制该驱动管路启闭的启闭开关，在先的增压单元中的增压管路的输出端设有与启闭开关的输入端连接有控制管路，控制管路中的目标流体达到设定压力时，可控制启闭开关开启。

本发明一种增压系统的第2种技术方案是：在本发明一种增压系统的第1种技术方案的基础上，所述驱动管路和增压管路分隔设置。

本发明一种增压系统的第3种技术方案是：在本发明一种增压系统的第2种技术方案的基础上，所述增压单元包括增压泵，所述增压泵的驱动流体为气体而构成气驱增压泵，所述启闭开关为气动开关。

本发明一种增压系统的第4种技术方案是：在本发明一种增压系统的第3种技术方案的基础上，所述增压泵的目标流体为气体而气气增压泵。

本发明一种增压系统的第5种技术方案是：在本发明一种增压系统的第4种技术方案的基础上，所述气气增压泵包括泵体，泵体包括驱动腔和增压腔，所述泵体内还设有一体穿装在驱动腔和增压腔内并同时与驱动腔和增压腔导向滑动配合的活塞杆，所述活塞杆受驱动腔内的驱动流体作用导向往复移动而实现目标流体在增压腔内的增压。

本发明一种增压系统的第6种技术方案是：在本发明一种增压系统的第1~5中的任意一种技术方案的基础上，相邻的两级增压单元之间设置有级间缓冲器。

本发明一种增压系统的第7种技术方案是：在本发明一种增压系统的第1~5中的任意一种技术方案的基础上，所述增压系统还包括用于向各级增压单元提供驱动流体的驱动输入管路，所述驱动输入管路中设置有用于对每一级增压单元的驱动管路中提供设定压力的驱动流体的调压过滤器。

本发明一种增压系统的第8种技术方案是：在本发明一种增压系统的第1~5中的任意一种技术方案的基础上，所述增压单元有五级，包括一级增压单元、二级增压单元、三级增压单元、四级增压单元和五级增压单元，所述一级增压单元的输出端和三级增压单元的输出端设有用于对相应的目标流体冷却降温的冷却器。

本发明一种增压系统的第9种技术方案是：在本发明一种增压系统的第8种技术方案的基础上，所述四级增压单元的输出端具有用于与五级增压单元的输出端连通的输出管路，所述输出管路中设有用于检测四级增压单元输出的目标流体压力以控制目标流体输出的背压阀。

本发明一种增压系统的第10种技术方案是：在本发明一种增压系统的第1~5中的任意一种技术方案的基础上，最后一级的增压单元的输出端连通有用于检测输出的目标流体压力以控制目标流体输出的背压阀。

本发明一种增压系统的第11种技术方案是：在本发明一种增压系统的第1~5中的任意一种技术方案的基础上，最后一级的增压单元的输出端设有用于控制最先的增压单元的驱动管路启闭的控制开关。

本发明的有益效果是：相比于现有技术，本发明所涉及的增压系统，通过设置相互串联的至少两级增压单元，从而能够将原有的一级增压单元中输出的具有较小压力的目标流体直接通过后续的增压单元依次增压，最终实现目标流体在额定的压力值下输出，满足增压要求，同时，通过在启闭开关的设置，对于同一个启闭开关，可实现其动作由在先的增压单元的目标流体的输出压力控制，只要系统启动，在先的增压单元的输出的压力值只有达到设定值后，才能控制启闭开关开启，使在后的增压单元的驱动流体能够运转，进而实现在后的增压单元的启动各级增压单元按先后逐级启动，实现各级增压单元的输出压力的可靠控制。

附图说明

图1为本发明增压系统的第一个实施例结构示意图；

图2为图1中一级增压单元的增压泵的结构示意图；

图3为图1中的二级增压单元的增压泵的结构示意图；

图4为本发明增压系统的第二个实施例结构示意图；

图5为本发明增压系统的第三个实施例结构示意图

图6为本发明增压系统的第四个实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的增压系统的第一个实施例，如图1至图3所示，该增压系统应用于对高纯氮气进行增压的操作过程中。该增压系统包括先后依次串联的五个增压单元，分别是一级增压单元4、二级增压单元5、三级增压单元6、四级增压单元7和五级增压单元8。其中一级增压单元4的输入端连接有低压氮气输入接口1，低压氮气构成被增压的目标流体，五级增压单元8的输出端连接有高压氮气输出接口2。增压系统还包括用于向各个增压单元提供驱动空气的驱动输入管路19，驱动空气构成用于驱动增压流体增压的驱动流体，驱动输入管路19的输入端连接有驱动空气输入接口3。

对于各个增压单元，均包括用于将低压氮气增压的气气增压泵，气气增压泵的原理为通过驱动空气驱动增压泵进行氮气增压。增压泵包括泵体和设置在泵体内的增压腔和驱动腔，泵体内还设有一体穿装于增压腔和驱动腔中的活塞杆，活塞杆与驱动腔和增压腔之间导向滑动配合，且通过活塞杆实现增压腔与驱动腔的分隔，且对于各个增压泵，均具有供驱动空气流通的驱动管路和供目标流体流通的增压管路，上述的增压腔设置于增压管路中，上述的驱动腔设置于驱动管路中。

对于一级增压单元4来说，如图2所示，该增压单元中的增压泵31其包括左侧驱动腔32和右侧增压腔33，活塞杆为工字型活塞杆34，且工字型活塞杆34的两端与对应的腔室的侧壁之间均设置有密封圈，同时，为了保证驱动腔与增压腔之间的密封，在两个腔室的联通通道的侧壁与工字型活塞杆34之间也设置有密封圈，上述的各个位置的密封圈均设置有间隔布置的两个，双层密封保证密封的同时，能够避免驱动空气对氮气的污染的风险。上述的工字型活塞杆34的左端在驱动腔内通过外界空气进行推动与驱动腔导向滑动配合，进而推动工字型活塞杆34移动，工字型活塞杆34的右端将驱动腔分为左右两个腔室，且左腔室和右腔室上均设置有连接于对应的增压管路中的进气口和出气口，且对应的进气口和出气口出均设置有同向的一级单向阀35，由此可实现在工字型活塞杆34向左或向后移动时，均能对氮气进行压缩增压，从而实现双向增压的效果。

对于二级、三级、四级和五级增压单元8，如图3所示，其泵体包括左侧增压腔22、右侧增压腔24和中间驱动腔23，活塞杆25为王字型结构，活塞杆25的各个凸台均与对应的腔室之间导向滑动配合，且接触面26之间设置有双层密封圈。从而实现活塞杆往复移动的过程中能够不间断的对低压氮气进行增压。

对于上述的各个增压单元，其输入端通过单向阀27进入增压腔，并通过输出端的单向阀27输出，对于相邻的两个增压单元，拿一级增压单元4和二级增压单元5来说，一级增压单元4的输出端与二级增压单元5的输入端之间连接有用于稳定输出氮气的压力的级间缓冲器10，级间缓冲器10的后端还连接有用于检测缓冲后的氮气压力的压力表11，同时，由于一级增压单元4的压缩氮气的体积前后变化较大，在级间缓冲器10的前侧还连接有冷却器9，实现对高温输出氮气的降温，保证装置的稳定运行及使用寿命。而在一级增压单元4和二级增压单元5之间的连通管路中连接有一个分支管路，分支管路的末端连接有气动开关12，而气动开关12串联于二级增压单元5的驱动管路中，在本实施例中，气动开关12为压力式开关，其在驱动气压达到额定值时可以开启，设置气动开关12能够保证一级增压单元4的输出氮气的压力需要达到额定值之后，才能进入二级增压单元5进行再次增压，若压力达不到额定值，则气动开关12无法开启，即二级增压单元5中的驱动管路关闭，低压氮气在二级增压单元5内无增压，则无法输出。

上述的级间缓冲器10、压力表11、气动开关12应用于任意两个相邻的增压单元之间。从而能够保证各级增压单元的输入端的氮气压力均能满足额定的输入压力，进而实现各级增压单元的压力可控性。同时在三级增压单元6与四级增压单元7之间也设置有冷却器9。

对于驱动输入管路19，由于各级增压单元中的输出氮气的压力逐级增大，则各级增压单元所需要的驱动空气的压力也逐级增大，为了满足各级增压单元对驱动空气的不同压力的需求，在驱动输入管路19与各级增压单元的驱动管路之间连接有调压过滤器13，通过调压过滤器13的设置来设定不同的压力，从而满足各级增压单元的需要。

在本实施例中，五级增压单元8的增压泵的输出端连接有与高压氮气输出接口2并联的缓冲罐，在不需要向外输出高压氮气时，可通过缓冲罐进行一定量的高压氮气的储存。在与五级增压单元8的输出端与高压氮气输出接口2之间连接有输出管路16，输出管路16上设置有用于控制输出口压力的背压阀14，通过背压阀14的设置能够保证在高压氮气的最终输出压力达到额定值时，能够将背压阀14开启，实现高压氮气的输出，若达不到额定值，则背压阀14一直关闭，无法向外输出高压氮气。输出管路16还设有过滤器和用于检测输出管路16中的高压氮气的压力的压力表11。且背压阀14与高压氮气输出接口2之间还连接有高压输出单向阀15。

在该实施例中，为了满足增压系统对于不同压力的高压氮气的需求，在四级增压单元7的输出端于高压氮气输出接口2之间也连通有单独的输出管路16，具体的为与上述的五级增压单元8的输出管路16并联，各个零部件的设置与五级增压单元8的输出管路16的设置一致。

在本实施例中，五级增压单元8的输出管路16与一级增压单元4的驱动管路之间连接有用于控制一级增压单元4工作与否的常开的压力开关20，压力开关20构成用于控制系统工作的控制开关，在输出管路16的压力高于设定值时，即不需要对低压氮气进行增压时，高压氮气控制压力开关20关闭，即可实现系统的停止工作。

采用五级增压方式，增压压力高，增压流量大，压力和流量逐级上升，增压压力和流量可以根据需要调节。设定的最终增压压力优选为35MPa，增压流量优选为50Nm3/h，最大输出压力可以优选达到269MPa。在本实施例中，优选低压氮气的输入接口处的压力为不大于1.0MPa，低压氮气进入第一级增压单元4，增压至1.4MPa后；接着进入第二级增压单元5，增压至2.8MPa；进入第三级增压单元6，增压至2.6MPa；进入第四级增压单元7，增压至14MPa后，分为两路输出：第一路当出口压力低于14MPa时，经背压阀14至高压氮气输出接口2；第二路当出口压力高于14MPa时，进入第五级增压单元8增压至35MPa后，经背压阀14至送高压氮气输出接口2。

在本发明的增压系统的第二个实施例中，与第一个实施例的不同之处在于：气气增压泵的具体结构可以由如图4所示的结构，其通过活塞杆的单向动作实现压缩。

在本发明的增压系统的第三个实施例中，与第一个实施例的不同之处在于：气气增压泵的具体结构可以由如图5所示的结构，其通过活塞杆的动作实现双级增压。

在本发明的增压系统的第四个实施例中，与第一个实施例的不同之处在于：气气增压泵的具体结构可以由如图6所示的结构，将其中一个增压腔室的出口与两个增压腔室的入口联通，通过活塞杆的动作实现双级增压。

流体在增压管路中流通即形成目标流体，在驱动管路中流通即形成驱动流体，在本实施例中，目标流体为氮气，驱动流体为空气，在其他实施例中，目标流体和驱动流体可以为同一类型的流体。

在其他实施例中，增压单元的数量可以根据实际需要的目标流体压力相应的增加或者减少；该增压系统也可应用于对液体进行增压的系统中，增压泵设置为气液增压泵对应的启闭开关设置为液动开关；增压泵也可设置为液驱增压泵。

Claims (10)

1.一种增压系统，其特征在于：包括至少两级依次串联的增压单元，所述增压单元包括具有供驱动流体流通的驱动管路和供目标流体增压的增压管路，相邻的两个增压单元中在后的增压单元的驱动管路中设置有用于控制该驱动管路启闭的启闭开关，在先的增压单元中的增压管路的输出端设有与启闭开关的输入端连接有控制管路，控制管路中的目标流体达到设定压力时，可控制启闭开关开启。

2.根据权利要求1所述的增压系统，其特征在于：所述驱动管路和增压管路分隔设置。

3.根据权利要求2所述的增压系统，其特征在于：所述增压单元包括增压泵，所述增压泵的驱动流体为气体而构成气驱增压泵，所述启闭开关为气动开关。

4.根据权利要求3所述的增压系统，其特征在于：所述增压泵的目标流体为气体而气气增压泵。

5.根据权利要求4所述的增压系统，其特征在于：所述气气增压泵包括泵体，泵体包括驱动腔和增压腔，所述泵体内还设有一体穿装在驱动腔和增压腔内并同时与驱动腔和增压腔导向滑动配合的活塞杆，所述活塞杆受驱动腔内的驱动流体作用导向往复移动而实现目标流体在增压腔内的增压。

6.根据权利要求1~5的任一项所述的增压系统，其特征在于：相邻的两级增压单元之间设置有级间缓冲器。

7.根据权利要求1~5的任一项所述的增压系统，其特征在于：所述增压系统还包括用于向各级增压单元提供驱动流体的驱动输入管路，所述驱动输入管路中设置有用于对每一级增压单元的驱动管路中提供设定压力的驱动流体的调压过滤器。

8.根据权利要求1~5的任一项所述的增压系统，其特征在于：所述增压单元有五级，包括一级增压单元、二级增压单元、三级增压单元、四级增压单元和五级增压单元，所述一级增压单元的输出端和三级增压单元的输出端设有用于对相应的目标流体冷却降温的冷却器。

9.根据权利要求8所述的增压系统，其特征在于：所述四级增压单元的输出端具有用于与五级增压单元的输出端连通的输出管路，所述输出管路中设有用于检测四级增压单元输出的目标流体压力以控制目标流体输出的背压阀。

10.根据权利要求1~5的任一项所述的增压系统，其特征在于：最后一级的增压单元的输出端连通有用于检测输出的目标流体压力以控制目标流体输出的背压阀。