CN112682371A - 一种高压气瓶组件增压转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于液、气压领域，具体涉及一种高压气瓶组件增压转换装置，包括：增压器、控制单元、高压气瓶组；利用已有的液压高压能源，通过控制单元、增压器对低压气体增压后，再经控制单元储存于高压气瓶组。本发明能够通过该装置利用已有的液压高压能源，在一些高压气瓶消耗快但最低使用压力较高的地方，将众多气瓶中的剩余压力增压后继续使用，增压的过程同时也利用着高压气瓶组的余压压力，以及特有的一级/二级增压能力，充分利用了现有资源，避免了浪费，节约了经费。提高了整体的利用效能。

Description

一种高压气瓶组件增压转换装置

技术领域

本发明属于液、气压领域，具体涉及一种高压气瓶组件增压转换装置。

背景技术

许多液压系统使用中经常要用到瓶装高压冷气，压力一般在16MPa以上，而且很多情况中，高压冷气瓶经使用后，剩余压力虽然不满足继续使用的压力要求，但仍然较高，比如一些液压器件疲劳试验中，低于10MPa就无法使用。就此放掉再购满压力气瓶，就显得很浪费。尤其是一些高压气瓶压力消耗快、使用量大但最低使用压力较高的地方，众多气瓶中的剩余压力全部浪费。配备高压气源是目前一般高压冷气解决的办法，对于只是一段时间频繁使用高压冷气的液压系统，则显得资源浪费，如果外购瓶装高压冷气，但最低使用压力较高，则气瓶剩余压力、现有的液压系统资源都没有被利用，且效能低下。

发明内容

本发明的目的是：

提供一种高压气瓶组件增压转换装置；该装置能够充分利用了现有资源，避免了浪费。提高了整体的利用效能。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：

一种高压气瓶组件增压转换装置，包括：增压器、控制单元、高压气瓶组；

利用已有的液压高压能源，通过控制单元、增压器对低压气体增压后，再经控制单元储存于高压气瓶组。

所述的增压器由筒体1、复合活塞2、杆塞组件3及大端盖4、小端盖5组成，并形成4个腔体A、B、C、D；

所述的筒体1外壁设置加强及散热筋1-1，设置法兰盘1-2，通过螺栓组件7将法兰盘1-2与大端盖4连接；所述的复合活塞2固定于筒体1的左端，复合活塞2的活塞、活塞杆一体化，既是筒体1内的运动活塞，同时活塞杆又是杆塞组件3中活塞杆3-1的筒体，并与小端盖5螺纹连接；所述的杆塞组件3由活塞杆3-1、活塞3-2、螺母3-3、通道3-4组成；活塞3-2是复合活塞2活塞杆内的固定活塞，活塞杆3-1是筒体1的固定活塞杆，杆内设置有C腔的通道3-4。

所述的控制单元8液控部分包括：液压换向阀8-1、单向阀8-2、8-3、8-4、8-5、8-6及增压开关8-7；

液压换向阀8-1的P、R口通高压液压源，液压换向阀8-1的A口通大端盖4上的B口，液压换向阀8-1的B口与小端盖5上的D口连通；单向阀8-2的P口通高压气瓶组件9的A口，单向阀8-2的A口、单向阀8-3、8-4的P口、增压开关8-7的B口连通；单向阀8-4的A口、单向阀8-6的P口、杆塞组件3的C口连通；单向阀8-3的A口、单向阀8-5的P口、增压开关8-7的A口、筒体1上的A口连通；单向阀8-5的A口、单向阀8-6的A口、高压气瓶组件9的B口连通。

增压器对低压气体增压包括一级增压。

所述的一级增压为双程一级增压：复合活塞2在气腔A腔气压压力作用力及液腔D作用力下向右运动，压缩C腔的气体储存至高压气瓶9-4；反向行程时，复合活塞2在气腔C腔气压压力作用力及液腔B作用力下向左运动，压缩A腔的气体储存至高压气瓶9-4。

增压器对低压气体增压还包括二级增压。

所述的二级增压为单程二级增压，气腔A充压完毕后，液控部分向液腔B充压，复合活塞2向左运动，压缩气腔A气体经增压开关8-7，单向阀8-4至气腔C，气腔C容积小于气腔A容积，完成一级增压；单向阀8-2，阻止压缩气体向高压气瓶组9放压气瓶充压；液控部分向液腔D充压,高压气瓶组9放压气瓶向气腔A充压，复合活塞2在气腔A腔气压压力作用力及液腔D高压液压力作用力下向右运动，压缩气腔C内气体经单向阀8-6至高压气瓶组9储气瓶。

所述的增压器4个腔体A、B、C、D中，有效作用面积A＞B＞D＞C。

所述的高压气瓶组是有剩余压力的多个高压气瓶，高压气瓶出口互连，部分气瓶做为放压气瓶；部分做为增压储存气瓶。

本发明的技术效果是：能够通过该装置利用已有的液压高压能源，在一些高压气瓶消耗快但最低使用压力较高的地方，将众多气瓶中的剩余压力增压后继续使用，增压的过程同时也利用着高压气瓶组的余压压力，以及特有的一级/二级增压能力，充分利用了现有资源，避免了浪费，节约了经费。提高了整体的利用效能。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：

如图1所示，一种高压气瓶组件增压转换装置，由增压器、控制单元、高压气瓶组组成。能够利用已有的液压高压能源，通过控制单元、增压器对低压气体一级(二级)增压后，再经控制单元储存于高压气瓶组。

所述的增压器由筒体1、复合活塞2、杆塞组件3及大端盖4、小端盖5组成，并形成4个腔体A、B、C、D。

所述的筒体1外壁设置加强及散热筋1-1，设置法兰盘1-2，通过螺栓组件7将法兰盘1-2与大端盖4连接。所述的复合活塞2通过大螺母6固定于筒体1的左端，其活塞、活塞杆一体化，既是筒体1内的运动活塞，同时其活塞杆又是杆塞组件3中活塞杆3-1的筒体，并与小端盖5螺纹连接。所述的杆塞组件3由活塞杆3-1、活塞3-2、螺母3-3、通道3-4组成。活塞3-2是复合活塞2活塞杆内的固定活塞，活塞杆3-1是筒体1的固定活塞杆，杆内设置有C腔的通道3-4。

所述的控制单元8液控部分主要由液压换向阀8-1组成。气控部分由单向阀8-2、8-3、8-4、8-5、8-6及增压开关8-7组成。液压换向阀8-1的P、R口通高压液压源，液压换向阀8-1的A口通大端盖4上的B口，液压换向阀8-1的B口与小端盖5上的D口连通。单向阀8-2的P口通高压气瓶组件9的A口，单向阀8-2的A口、单向阀8-3、8-4的P口、增压开关8-7的B口连通。单向阀8-4的A口、单向阀8-6的P口、杆塞组件3的C口连通。单向阀8-3的A口、单向阀8-5的P口、增压开关8-7的A口、筒体1上的A口连通。单向阀8-5的A口、单向阀8-6的A口、高压气瓶组件9的B口连通。

所述的增压器4个腔体A、B、C、D中，有效作用面积A＞B＞D＞C；该种结构B腔筒直径与A腔筒直径相一致，其有效作用面积易于接近A腔有效作用面积，使得B腔液压压力利用率高，一级增压压力高，增压效率高；该种结构D腔有效作用面积大于C腔，易于实现二级增压。

高压气瓶组件增压转换装置中，各腔压力及面积需满足：

1)复合活塞2向右运动：(Pa×A1+Pd×D1)＞(Pb×B1+Pc×C1)

2)复合活塞2向左运动：(Pb×B1+Pc×C1)＞(Pa×A1+Pd×D1)

其中：Pa--气腔A压力；A1--气腔A压力有效作用面积；

Pb--气腔C压力；B1--气腔C压力有效作用面积；

Pc--液腔B压力；C1—液腔B压力有效作用面积；

Pd--液腔D压力；D1—液腔D压力有效作用面积；

所述的一级增压为双程增压：增压开关8-7关闭，液压换向阀8-1处右位，P、B口连通，液压高压油进入增压器的D腔，高压气瓶9A口输出气压，经单向阀8-2、8-3的P、A口至气腔A口，在液腔D的液压力及A腔充压压力(高压气瓶组9放压气瓶余压)作用力下，复合活塞2向右运动，压缩C腔的气体经单向阀8-6的P、A口至高压气瓶9B口，储存至高压气瓶9-4。反向行程时，液压换向阀8-1处左位，P、A口连通，液压高压油通过增压器B口进入增压器的B腔，高压气瓶9A口输出气压，经单向阀8-2、8-4的P、A口、通道3-1至气腔C腔，在C腔气压力及B腔液压作用力下，复合活塞2向左运动，压缩A腔的气体经单向阀8-5的P、A口至高压气瓶9B口，储存至高压气瓶9-4。

所述的二级增压为单程二级增压；当储气瓶压力渐高，放气瓶余压渐低，复合活塞2向左运动，不能满足(Pb×B1+Pc×C1)＞(Pa×A1+Pd×D1)时；利用A1、D1远大于C1、B1的特点，实施二级增压。打开增压开关8-7。气腔A充压完毕后，液压换向阀8-1处左位，P、A口连通，液压高压油通过增压器B口进入增压器的B腔，高压气瓶9A口输出气压，经单向阀8-2、8-4的P、A口、通道3-1至气腔C腔，在C腔气压力及B腔液压作用力下，，复合活塞2向左运动，压缩气腔A气体经增压开关8-7，单向阀8-4至气腔C，完成一级增压。单向阀8-2，阻止压缩气体向高压气瓶组9放压气瓶充压。一级增压完成后，

液压换向阀8-1处右位，P、B口连通，液压高压油进入增压器的D腔，高压气瓶9A口输出气压，经单向阀8-2、8-3的P、A口至气腔A口，在液腔D的液压力及A腔充压压力(高压气瓶组9放压气瓶余压)作用力下，复合活塞2向右运动，压缩C腔的气体经单向阀8-6的P、A口至高压气瓶9B口，储存至高压气瓶9-4。完成一个单程二级增压过程。

所述的增压器4个腔体A、B、C、D中，有效作用面积A＞B＞D＞C；A腔有效作用面积远大于C腔，如果无外部液压高压源，也可在A腔输入压力气体，利用A/C大增压比，在C腔输出增压后的高压气体压力，将高压气瓶剩余压力气体增压后继续使用，只需配备相关阀门即可实现往复压缩。在此只说明所述的增压器有此功能，不再配说相关阀门。

实施例

某液压容器类附件试验，为疲劳试验，使用状况是间隔一定周期，向试验件腔体充压至10MPa，检测气密性。只在本项疲劳试验周期内需要高压气源，没有必要花费经费建立一个高压气源。所以使用高压冷气瓶为气源。试验件容腔较大，一个气瓶向2个试验件充压几次后，压力就下降低于10MPa，不满足10MPa试验件气压要求，无法再使用。这样，对于疲劳试验来说，气压检测所需的气瓶数量就很多，而且剩余的10MPa的气体白白浪费掉了。

该装置可以很好的解决这个问题。本实例

1.一级增压方式：

压力低于10MPa高压气瓶中，定义其中一个作为储存气瓶9-4，定义其它气瓶为放压气瓶组9-1、9-2、9-3。

1)控制单元液控部分液压换向阀8-1右侧通电，液压换向阀8-1处右位，高压液压油进入液腔D腔,同时放压气瓶组9-1、9-2、9-3经控制单元单向阀8-2、8-3、向增压转换装置气腔A充压，复合活塞2在气腔A充压压力(高压气瓶组9放压气瓶余压)作用力及液腔D液压高压作用力下向右运动，压缩C腔气体，经单向阀8-6储存至高压气瓶9-4。

2)复合活塞2向右运动压缩完成后，液压换向阀8-1左侧通电，液压换向阀8-1处左位，高压液压油进入液腔B,同时放压气瓶组9-1、9-2、9-3经控制单元单向阀8-2、8-4向增压转换装置气腔C充压,复合活塞2在气腔C充压压力(高压气瓶组9放压气瓶余压)作用力及液腔B液压作用力下向左运动，压缩A腔气体，经单向阀8-5储存至高压气瓶9-4。

3)复合活塞2往复均压缩气腔气体储存至高压气瓶组9储气瓶。直至高压气瓶9-4压力满足要求(＞10MPa)。增压转换装置通过加强及散热筋1-1散热。

2.二级增压方式：

当储气瓶压力渐高，放气瓶余压渐低，复合活塞2向左运动，不能满足(Pb×B1+Pc×C1)＞(Pa×A1+Pd×D1)时；利用A1、D1远大于C1、B1的特点，实施二级增压，打开增压开关8-7。

1)液压换向阀8-1右侧通电，液压换向阀8-1处右位，高压液压油进入液腔D腔,同时放压气瓶组9-1、9-2、9-3经控制单元单向阀8-2、增压开关8-7向增压转换装置气腔A充压，储气瓶压力高于放压气瓶组压力，因此，放压气瓶组气体不会经单向阀8-2进入储气瓶9-4；

2)气腔A充压完毕后，液压换向阀8-1左侧通电，液压换向阀8-1处左位，P、A口连通，液压高压油进入增压器的B腔，在液压高压作用力下，复合活塞2向左运动，由于储气瓶压力较高，气腔A面积较大，依靠C腔气压力、B腔液压力无法将气腔A压力直接压缩到储气瓶压力，即不能满足(Pb×B1+Pc×C1)＞(Pa×A1+Pd×D1)，则气腔A气体经增压开关8-7，单向阀8-4至气腔C，气体被压缩，完成一级增压。单向阀8-2，阻止压缩气体向高压气瓶组9放压气瓶充压。

3)液压换向阀8-1右侧通电，液压换向阀8-1处右位，液控部分向液腔D充高压液压油,同时气腔A充压，在液腔D的液压力及A腔气压力作用下复合活塞2向右运动，将气腔C内气体再次压缩，经单向阀8-6储存至储气瓶9-4中。利用A1、D1远大于C1、B1的特点，完成二级增压。

4)重复以上过程，完成本批次充压工作。

多组试验件完成了数十万次的液压高压循环试验，共计进行了一百多次的气压检测试验。试验件经过了试验及检查的充分考核，达到了试验目的。

该装置充分利用了现有的液压高压能源优势，利用了所有气瓶的剩余压力，无需购置高压气源，无需过多外购瓶装高压冷气，节约了试验经费，同时，为同类的需求创造了新的方法、提供了新的思路和装置。

Claims (9)

1.一种高压气瓶组件增压转换装置，其特征在于：包括：增压器、控制单元、高压气瓶组；

利用已有的液压高压能源，通过控制单元、增压器对低压气体增压后，再经控制单元储存于高压气瓶组。

2.如权利要求1所述的一种高压气瓶组件增压转换装置，其特征在于：所述的增压器包括筒体(1)、复合活塞(2)、杆塞组件(3)及大端盖(4)、小端盖(5)，并形成4个腔体A、B、C、D；

所述的筒体(1)外壁设置加强及散热筋(1-1)，设置法兰盘(1-2)，通过螺栓组件(7)将法兰盘(1-2)与大端盖(4)连接；所述的复合活塞(2)固定于筒体(1)的左端，复合活塞(2)的活塞、活塞杆一体化，既是筒体(1)内的运动活塞，同时活塞杆又是杆塞组件(3)中活塞杆(3-1)的筒体，并与小端盖(5)螺纹连接；所述的杆塞组件(3)由活塞杆(3-1)、活塞(3-2)、螺母(3-3)、通道(3-4)组成；活塞(3-2)是复合活塞(2)活塞杆内的固定活塞，活塞杆(3-1)是筒体(1)的固定活塞杆，杆内设置有C腔的通道(3-4)。

3.如权利要求2所述的一种高压气瓶组件增压转换装置，其特征在于：所述的控制单元(8)液控部分包括：液压换向阀(8-1)、单向阀(8-2)、(8-3)、(8-4)、(8-5)、(8-6)及增压开关(8-7)；

液压换向阀(8-1)的P、R口通高压液压源，液压换向阀(8-1)的A口通大端盖(4)上的B口，液压换向阀(8-1)的B口与小端盖(5)上的D口连通；单向阀(8-2)的P口通高压气瓶组件(9)的A口，单向阀(8-2)的A口、单向阀(8-3)、(8-4)的P口、增压开关(8-7)的B口连通；单向阀(8-4)的A口、单向阀(8-6)的P口、杆塞组件(3)的C口连通；单向阀(8-3)的A口、单向阀(8-5)的P口、增压开关(8-7)的A口、筒体(1)上的A口连通；单向阀(8-5)的A口、单向阀(8-6)的A口、高压气瓶组件(9)的B口连通。

4.如权利要求3所述的一种高压气瓶组件增压转换装置，其特征在于：

增压器对低压气体增压包括一级增压。

5.如权利要求4所述的一种高压气瓶组件增压转换装置，其特征在于：所述的一级增压为双程一级增压：复合活塞(2)在气腔A腔气压压力作用力及液腔D作用力下向右运动，压缩C腔的气体储存至高压气瓶(9-4)；反向行程时，复合活塞(2)在气腔C腔气压压力作用力及液腔B作用力下向左运动，压缩A腔的气体储存至高压气瓶(9-4)。

6.如权利要求4所述的一种高压气瓶组件增压转换装置，其特征在于：

增压器对低压气体增压还包括二级增压。

7.如权利要求6所述的一种高压气瓶组件增压转换装置，其特征在于：所述的二级增压为单程二级增压，气腔A充压完毕后，液控部分向液腔B充压，复合活塞(2)向左运动，压缩气腔A气体经增压开关(8-7)，单向阀(8-4)至气腔C，气腔C容积小于气腔A容积，完成一级增压；单向阀(8-2)，阻止压缩气体向高压气瓶组(9)放压气瓶充压；液控部分向液腔D充压,高压气瓶组(9)放压气瓶向气腔A充压，复合活塞(2)在气腔A腔气压压力作用力及液腔D高压液压力作用力下向右运动，压缩气腔C内气体经单向阀(8-6)至高压气瓶组(9)储气瓶。

8.如权利要求2所述的一种高压气瓶组件增压转换装置，其特征在于：所述的增压器4个腔体A、B、C、D中，有效作用面积A＞B＞D＞C。

9.如权利要求1所述的一种高压气瓶组件增压转换装置，其特征在于：所述的高压气瓶组是有剩余压力的多个高压气瓶，高压气瓶出口互连，部分气瓶做为放压气瓶；部分做为增压储存气瓶。

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