CN114017281A - 一种液动气体压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液动气体压缩机，包括A罐、B罐和双向液体加压泵；A罐和B罐下部均充有液体；A罐下部设置有A罐进出液管，上部设置有A罐出气阀，A罐设置有A罐进气阀；B罐下部设置有B罐进出液管，上部设置有B罐出气阀，B罐设置有B罐进气阀；液体加压泵的两端分别与A罐进出液管、B罐进出液管连接。本发明利用高压液体来压缩空气，相比传统的空气压缩机，能源使用有效率高，噪音小，可产生无油污染的纯净压缩气体，能效高出现有国家标准最优机型规定达标值可达20％，无油污染气体的特殊应用场合可达30％，可为世界的节能减排做出巨大贡献。

Description

一种液动气体压缩机

技术领域

本发明涉及气体压缩设备领域，具体涉及一种液动气体压缩机。

背景技术

气体压缩机广泛应用于气体存储运输领域、生产制造领域。常用有往复活塞压缩机、喷油螺杆压缩机、喷油涡旋压缩机、喷油滑片压缩机四种，多数为电动机驱动活塞或螺杆等部件直接压缩气体，均存在能源使用有效率低和噪音大的共性。

不常用的液动空气压缩机(专利号：ZL 200720149117.1)，能源使用有效率高，噪音小，但却需要配套蓄液池才能使用导致造价居高，占地面积大、安装不便捷，不便于移动，安装、移动成本高，排液吸气过程，利用气缸中液体具有势能流回蓄液池将气体吸入气缸，造成了能源浪费，增加了配套液体加压泵的输出压力要求，液体压加泵的成本增大。

离心式液体加压泵能源使用有效率高、性能稳定、经久耐用、结构简单、造价低、容易制造、可长期免维护、噪音小，广泛应用于各行各业，是液动空气压缩机选配液体加压泵最适合泵型。但是，液动空气压缩机配用离心式液体加压泵还存在一些严重弊端，需针对存在弊端采取对应措施。具体地：离心式液体加压泵高效稳定只在其设计流量、设计扬程工况附近，工况偏离设计流量、设计扬程工况，能源使用有效率会大幅下降，输出阻力低会导致输出流量超大、配套电机可能超负荷运转、泵内气蚀现象损伤泵内配件、气蚀现象噪音大。液动空气压缩机对气体进行压缩，每个气体压缩周期初期气体容易压缩阻力低，离心式液体加压泵输出阻力低，会导致输出流量超大、配套电机可能超负荷运转、泵内气蚀现象损伤泵内配件、气蚀现象噪音大的问题，能源使用有效率很低；每个气体压缩周期中期，压缩阻力增大，离心式液体加压泵输出阻力增大，初期问题会有缓减或消除，能源使用有效率还是低；每个气体压缩周期后期，压缩阻力增大，逐渐接近设计流量、设计扬程工况，初期问题才会逐渐完全消除，能源使用有效率逐渐提升到最佳。

发明内容

为针对现有技术存在的不足，本发明提供一种改进型的液动气体压缩机。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种液动气体压缩机，包括A罐、B罐和双向液体加压泵；A罐和B罐下部均充有液体；A罐下部设置有A罐进出液管，上部设置有A罐出气阀，A罐设置有A罐进气阀；B罐下部设置有B罐进出液管，上部设置有B罐出气阀，B罐设置有B罐进气阀；液体加压泵的两端分别与A罐进出液管、B罐进出液管连接。

进一步地，所述双向液体加压泵具有A罐加压位和B罐加压位，当换向阀位于B罐加压位时，A罐进气阀打开，B罐进气阀和B罐出气阀关闭，A罐下部的液体经双向液体加压泵加压注入B罐下部，压缩B罐上部的空气；当换向阀位于A罐加压位时，B罐进气阀打开，A罐进气阀和A罐出气阀关闭，B罐下部的液体经双向液体加压泵加压注入A罐下部，压缩A罐上部的空气。

进一步地，当需B罐向外供气时，打开B罐出气阀，使B罐与压缩气体出口连通。

进一步地，当需A罐向外供气时，打开A罐出气阀，使A罐与压缩气体出口连通。

进一步地，所述A罐进出液管上设置有A罐流量控制阀，且A罐流量控制阀两端并联有A罐流量旁通管。

进一步地，所述B罐进出液管上设置有B罐流量控制阀，且B罐流量控制阀两端并联有B罐流量旁通管。

进一步地，所述双向液体加压泵配套有转速调节装置。

进一步地，所述A罐出气阀、B罐出气阀采用止回阀、电控阀、气动阀或机械控制阀之任意一种。

进一步地，所述A罐进气阀、B罐进气阀采用止回阀、电控阀、气动阀或机械控制阀之任意一种。

进一步地，：A罐加压过程和B罐加压过程错时交替执行，实现气体的连续压缩。

进一步地，A罐压缩气体过程和B罐压缩气体过程错时交替执行，实现气体的连续压缩。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、无需配套额外的蓄液池，造价大幅下降，减小占地面积，提升安装和移动便捷性，减少了安装和移动成本。

2、避免了气缸中液体流回蓄液池的势能浪费，有效节省了能源，降低了配套液体加压泵的输出压力，有效降低了成本。

3、对液动气体压缩机选配液体加压泵采用特性适配技术，解决了液动空气压缩机配用离心式液体加压泵存在的弊端，为液动气体压缩机大规模使用，发挥能源使用有效率高、噪音小、可无油污染气体纯净的特点奠定了基础。

4、能效高出现有国家标准最优机型规定达标值可达20％，无油污染气体的特殊应用场合可达30％，可为世界的节能减排做出巨大贡献。

附图说明

图1是本发明的液动气体压缩机的结构示意图；

附图标记说明：1-A罐进出液管；2-双向液体加压泵；3-A罐液体；4-A罐；5-A罐气体；6-A罐进气阀；7-A罐出气阀；8-A罐进气口；9-A罐压缩气体出气口；10-B罐压缩气体出气口；11-B罐进气口；12-B罐出气阀；13-B罐进气阀；14-B罐气体；15-B罐；16-B罐液体；17-B罐进出液管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例

如图1所示，一种液动气体压缩机，主要包括A罐4、B罐15和双向液体加压泵2。A罐4和B罐5下部均充有液体，液体上方则填充有空气。A罐4的下部设置有A罐进出液管1，A罐4的上部则设置有A罐出气阀7，A罐4设置有A罐进气阀6。B罐15的下部设置有B罐进出液管17，B罐15的上部则设置有B罐出气阀12，B罐15设置有B罐进气阀13。双向液体加压泵2的两端分别与A罐进出液管1、B罐进出液管17连接。

工作原理：

A罐液体3经加压注入B罐15的过程(简称正向加压过程)：A罐出气阀7关闭，B罐进气阀13关闭，双向液体加压泵2启动正向加压运转，A罐进气阀6打开，需要压缩的气体从A罐进气口8进入A罐4，A罐液体3流经A罐进出液管1进入双向液体加压泵2，加压后流经B罐进出液管17，注入B罐15，B罐液体16液位上升压缩B罐气体14，当B罐15的压力升高到设定值时，B罐出气阀12打开，B罐气体14流经B罐出气阀12，通过B罐压缩气体出气口10向外供气，A罐气体5逐渐增多，A罐液体3逐渐减少，B罐液体16逐渐增多，B罐气体14逐渐减少，经过一段时间双向液体加压泵2停止运转，B罐出气阀12关闭。

B罐液体16经加压注入A罐4的过程(简称反向加压过程)：B罐出气阀12关闭，A罐进气阀6关闭，双向液体加压泵2启动反向加压运转，B罐进气阀13打开，需要压缩的气体从B罐进气口11进入B罐15，B罐液体16流经B罐进出液管17进入双向液体加压泵2，加压后流经A罐进出液管1，注入A罐4，A罐液体3液位上升压缩A罐气体5，当A罐4的压力升高到设定值时，A罐出气阀7打开，A罐气体5流经A罐出气阀7，通过A罐压缩气体出气口9向外供气，B罐气体14逐渐增多，B罐液体16逐渐减少，A罐液体3逐渐增多，A罐气体5逐渐减少，经过一段时间双向液体加压泵2停止运转，A罐出气阀7关闭。

正向加压过程与反向加压过程错时交替执行，实现对气体的连续压缩，A罐压缩气体出气口9和B罐压缩气体出气口10可以连通合并为一个压缩气体出气口。

容易理解的，双向液体加压泵2也可采用普通的单向液体加压泵配套相应的换向阀实现进出口正反向倒向功能，例如，可以采用四通阀加相应的管道实现倒向功能。

A罐出气阀7、B罐出气阀12均可选用止回阀、电控阀、气动阀、机械控制阀等多种类型阀门，不受阀门类型限制。A罐出气阀7若选用止回阀，止回阀进口连通A罐4内，出口连通A罐压缩气体出气口9，A罐气体5可向A罐压缩气体出气口9流动，A罐压缩气体出气口9连通的外部供气管的气体不可流向A罐4内。B罐出气阀12若选用止回阀，止回阀进口连通B罐15内，出口连通B罐压缩气体出气口10，B罐气体14可向B罐压缩气体出气口10流动，B罐压缩气体出气口10连通的外部供气管的气体不可流向B罐15内。

A罐进气阀6、B罐进气阀13均可选用止回阀、电控阀、气动阀、机械控制阀等多种类型阀门，不受阀门类型限制。A罐进气阀6若选用止回阀，止回阀出口连通A罐4内，需要压缩的气体可向A罐4内流动，A罐4内的A罐气体5和A罐液体3不可流向A罐进气口8，B罐进气阀13若选用止回阀，止回阀出口连通B罐15内，需要压缩的气体可向B罐15内流动，B罐15内的B罐气体14和B罐液体16不可流向B罐进气口11。

双向液体加压泵2采用离心式液体加压泵，其能源使用有效率高、性能稳定、经久耐用、结构简单、造价低、容易制造、可长期免维护、噪音小，广泛应用于各行各业，是液动空气压缩机选配液体加压泵最适合泵型。

但是，离心式液体加压泵高效稳定只在其设计流量、设计扬程工况附近，工况偏离设计流量、设计扬程工况，能源使用有效率会大幅下降，输出阻力低会导致输出流量超大、配套电机可能超负荷运转、泵内气蚀现象损伤泵内配件、气蚀现象噪音大。

为解决该问题，可在双向液体加压泵2的出液管串装控制阀，并接旁通管，具体的：在A罐进出液管1上设置有A罐流量控制阀，并在其两端并联A罐流量旁通管；在B罐进出液管17上设置有B罐流量控制阀，并在其两端并联B罐流量旁通管。

并接旁通管可减小控制阀通径降低成本，旁通管通径可按每个气体压缩周期初期限制通过的流量进行配置，每个气体压缩周期初期控制阀关闭，离心式液体加压泵出液流经旁通管，流量被限制在一定范围，流量不超大，输出阻力低导致的电机可能超负荷运转、泵内气蚀现象损伤泵内配件、气蚀现象噪音大的问题可得到解决，随着时间的推移，压缩阻力逐渐增加，串装控制阀逐渐打开减小阻力，增加液体通过流量减少阻力损失，提高能源使用有效率，直到串装控制阀完全开启，从而减少影响每个气体压缩周期中后期的液体通过。

同时，上述的控制阀并联旁通管的方式，可用改变离心式液体加压泵运行转速的方式进行替代，具体的：对液动气体压缩机选配的离心式液体加压泵进行性能测试，测出液体加压泵在每个气体压缩周期多个输出阻力点的高效不超负荷转速，将转速数据录入控制系统，根据配套罐容积、每个输出阻力点测出转速对应的流量、计算出阻力点间持续时间，将阻力点间持续时间录入控制系统，控制系统按每个气体压缩周期的时间和转速特性控制液体加压泵运转，从而气体压缩周期的每个输出阻力点液体加压泵都可保持高效运转。

液体加压泵若采用电机驱动，可采用变频器等方法调速；液体加压泵若采用燃油机驱动，可采用控制油门等方法调速，液体加压泵若采用水轮机驱动，可采用控制水量等方法调速，调速方法不受限制。

本例选择常用机型进行比较，额定排气压力0.7MPa、驱动电机额定功率7.5KW，与GB19153-2019《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》国家标准规定的各类型压缩机最优能效等级比较，具体如下表：

备注：上表中的机组比功率越小表明越节能。

综上，本申请的液动气体压缩机，利用高压液体来压缩空气，相比传统的空气压缩机，能源使用有效率高，噪音小，可产生无油污染的纯净压缩气体，能效高出现有国家标准最优机型规定值可达20％，无油污染气体的特殊应用场合可达30％，可为世界的节能减排做出巨大贡献。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种液动气体压缩机，其特征在于：包括A罐、B罐和双向液体加压泵；A罐和B罐下部均充有液体；A罐下部设置有A罐进出液管，上部设置有A罐出气阀，A罐设置有A罐进气阀；B罐下部设置有B罐进出液管，上部设置有B罐出气阀，B罐设置有B罐进气阀；液体加压泵的两端分别与A罐进出液管、B罐进出液管连接。

2.根据权利要求1所述的一种液动气体压缩机，其特征在于：所述双向液体加压泵具有A罐加压位和B罐加压位，当换向阀位于B罐加压位时，A罐进气阀打开，B罐进气阀和B罐出气阀关闭，A罐下部的液体经双向液体加压泵加压注入B罐下部，压缩B罐上部的空气；当换向阀位于A罐加压位时，B罐进气阀打开，A罐进气阀和A罐出气阀关闭，B罐下部的液体经双向液体加压泵加压注入A罐下部，压缩A罐上部的空气。

3.根据权利要求2所述的一种液动气体压缩机，其特征在于：当需B罐向外供气时，打开B罐出气阀，使B罐与压缩气体出口连通。

4.根据权利要求2所述的一种液动气体压缩机，其特征在于：当需A罐向外供气时，打开A罐出气阀，使A罐与压缩气体出口连通。

5.根据权利要求1所述的一种液动气体压缩机，其特征在于：所述A罐进出液管上设置有A罐流量控制阀，且A罐流量控制阀两端并联有A罐流量旁通管。

6.根据权利要求5所述的一种液动气体压缩机，其特征在于：所述B罐进出液管上设置有B罐流量控制阀，且B罐流量控制阀两端并联有B罐流量旁通管。

7.根据权利要求1所述的一种液动气体压缩机，其特征在于：所述双向液体加压泵配套有转速调节装置。

8.根据权利要求1所述的一种液动气体压缩机，其特征在于：所述A罐出气阀、B罐出气阀采用止回阀、电控阀、气动阀或机械控制阀之任意一种。

9.根据权利要求1所述的一种液动气体压缩机，其特征在于：所述A罐进气阀、B罐进气阀采用止回阀、电控阀、气动阀或机械控制阀之任意一种。

10.根据权利要求1所述的一种液动气体压缩机，其特征在于：A罐加压过程和B罐加压过程错时交替执行，实现气体的连续压缩。

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