CN116221060A - 一种两级离子压缩机驱动系统及方法 - Google Patents

一种两级离子压缩机驱动系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于压缩机技术领域，具体公开了一种两级离子压缩机驱动系统及方法，采用两级动力模块、分别连接第一管路控制模块和第二管路控制模块，设置补能模块和储能模块，利用第一压缩模块和第二压缩模块实现两级压缩；第一压缩模块的活塞动力端通过第一管路控制模块与储能模块连接，储能模块与补能模块连接，第二压缩模块的活塞动力端通过第二管路控制模块与储能模块连接，本发明能够通过控制各级开关阀的开闭，实现离子压缩机各级单独启停控制，以解决加氢站等操作条件下进排气变化范围大，需要不同压缩级工作的难题，有效降低了压缩机的能耗。

Description

一种两级离子压缩机驱动系统及方法
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，具体为一种两级离子压缩机驱动系统及方法。
背景技术
离子压缩机是一种特殊类型的容积式压缩机。其由气缸部分，液压部分，以及用于传动的固体活塞组成。其工作原理为，容积变化的往复泵驱动液压油流入和排出液压缸，进而驱动液压缸中的固体活塞一端进行往复运动。活塞的另一端位于气缸内，在吸、排气阀的配合下完成吸气、压缩、排气、膨胀过程。离子压缩机具有密封性能好，容积效率高、排气量大等优点；离子压缩机的驱动系统在加氢站等操作条件下进排气变化范围大，而目前压缩机无法实现各级单独启停控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种两级离子压缩机驱动系统及方法，以克服现有离子压缩机无法实现各级单独启停控制的问题。
一种两级离子压缩机驱动系统，包括两级动力模块、第一管路控制模块、第二管路控制模块、补能模块、储能模块、第一压缩模块和第二压缩模块，第一压缩模块的压缩出口端与第二压缩模块的压缩入口端通过第一气路连接，第一压缩模块的压缩入口端连接压缩起源，第二压缩模块压缩出口端为输出端，第一压缩模块的活塞动力端与两级动力模块其中一个动力输出端连接，第二压缩模块的活塞动力端与两级动力模块其中另一个动力输出端连接；第一压缩模块的活塞动力端通过第一管路控制模块与储能模块连接，储能模块与补能模块连接，第二压缩模块的活塞动力端通过第二管路控制模块与储能模块连接。
优选的，第一压缩模块通过第一气路连接至第二压缩模块；第一压缩模块的活塞动力端通过第六油路和第一管路控制模块连接，第一管路控制模块通过第七油路与两级动力模块其中一个动力输出端连接，形成一级驱动回路。
优选的，第二压缩模块的活塞动力端通过第八油路和第二管路控制模块连接，第二管路控制模块通过第九油路与两级动力模块其中一个动力输出端连接，形成二级驱动回路。
优选的，第一压缩模块包括第一气缸、第一活塞、第一液压缸、第一进气阀和第一排气阀；第一活塞的下端位于第一液压缸内，第一活塞的上端位于第一气缸内。
优选的，第二压缩模块包括第二气缸、第二活塞、第二液压缸、第二进气阀、第二排气阀；第二活塞的下端位于第二液压缸内，上端位于第二气缸内。
优选的，两级动力模块具体采用往复泵，往复泵包括两个动力输出端，其中一个动力输出端通过第七油路与第一管路控制模块连接，中另一个动力输出端通过第九油路与第二管路控制模块连接。
优选的，第一管路控制模块包括第一溢流阀和第一开关阀；第一溢流阀带有单向阀，第一溢流阀和第一开关阀连接，第一溢流阀的一端与第一压缩模块的活塞动力端通过第六油路连接，第二管路控制模块包括第二溢流阀和第二开关阀，第二溢流阀和第二开关阀连接，二溢流阀的一端与第二压缩模块的活塞动力端通过第八油路连接；第二溢流阀带有单向阀。
优选的，补能模块包括油箱、补油泵、过滤器、换热器、第一单向阀和第二单向阀；油箱的输出端通过补油泵连接第一单向阀，第一单向阀的出口端连接过滤器，过滤器的输出端连接储能模块；油箱的输入端连接换热器和第二单向阀，油箱的输入端通过热器和第二单向阀连接储能模块。
优选的，储能模块包括蓄能器、第三溢流阀和第四溢流阀，蓄能器连接过滤器和第四溢流阀，第四溢流阀连接第三溢流阀和第一管路控制模块，第三溢流阀连接第二单向阀和第二管路控制模块。
一种两级离子压缩机驱动及方法，包括以下步骤：
将第一开关阀切换至关闭状态，液压油可通过第六油路流入和流出第一液压缸，即第一级切换至工作状态，第一活塞往复运动；
将第一开关阀切换至开启状态，液压油通过第一溢流阀流入和流出蓄能器，即第一级切换至停止状态，第一活塞停止往复运动；
将第二开关阀切换至关闭状态，液压油可通过第八油路流入和流出第二液压缸，即第二级切换至工作状态，第二活塞往复运动；
将第二开关阀切换至开启状态时，液压油通过第二溢流阀流入和流出蓄能器，即第二级切换至停止状态，第二活塞停止往复运动。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供一种两级离子压缩机驱动系统，采用两级动力模块、分别连接第一管路控制模块和第二管路控制模块，设置补能模块和储能模块，利用第一压缩模块和第二压缩模块实现两级压缩；第一压缩模块的活塞动力端通过第一管路控制模块与储能模块连接，储能模块与补能模块连接，第二压缩模块的活塞动力端通过第二管路控制模块与储能模块连接，本发明能够通过控制各级开关阀的开闭，实现离子压缩机各级单独启停控制，以解决加氢站等操作条件下进排气变化范围大，需要不同压缩级工作的难题，有效降低了压缩机的能耗。
附图说明
图1是本发明实施例中两级压缩机驱动系统的原理图。
图中，101-第一液压缸，102-第二液压缸，2-往复泵，3-蓄能器，401-第一溢流阀，402-第二溢流阀，5-油箱，6-补油泵，7-过滤器，8-第三溢流阀，9-换热器，10-第一单向阀，11-第二单向阀，12-第四溢流阀，1301-第一开关阀，1302-第二开关阀，1401-第一气缸，1402-第二气缸，1501-第一活塞，1502-第二活塞，1601-第一进气阀，1701-第一排气阀，1602-第二进气阀，1702-第二排气阀，L1-第一油路，L2-第二油路，L3-第三油路，L4-第四油路，L5-第五油路，L6-第六油路，L7-第七油路，L8-第八油路，L9-第九油路，L10-第十油路，L11-第十一油路，L12-第一气路，M1-补能模块，M2-储能模块，M3-两级动力模块，M4-第一管路控制模块，M5-第二管路控制模块，M6-第一压缩模块，M7-第二压缩模块。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示，本发明一种两级离子压缩机驱动系统，包括两级动力模块M3、第一管路控制模块M4、第二管路控制模块M5、补能模块M1、储能模块M2、第一压缩模块M6和第二压缩模块M7，第一压缩模块M6的压缩出口端与第二压缩模块M7的压缩入口端通过第一气路L12连接，第一压缩模块M6的压缩入口端连接压缩起源，第二压缩模块M7压缩出口端为输出端，第一压缩模块M6的活塞动力端与两级动力模块M3其中一个动力输出端连接，第二压缩模块M7的活塞动力端与两级动力模块M3其中另一个动力输出端连接；第一压缩模块M6的活塞动力端通过第一管路控制模块M4与储能模块M2连接，储能模块M2与补能模块M1连接，第二压缩模块M7的活塞动力端通过第二管路控制模块M5与储能模块M2连接，本发明能够通过控制各级开关阀的开闭，实现离子压缩机各级单独启停控制，以解决加氢站等操作条件下进排气变化范围大，需要不同压缩级工作的难题，有效降低了压缩机的能耗。
具体的，如图1所示，第一压缩模块M6通过第一气路L12连接至第二压缩模块M7。第一压缩模块M6的活塞动力端通过第六油路L6和第一管路控制模块M4连接，第一管路控制模块M4通过第七油路L7与两级动力模块M3其中一个动力输出端连接，形成一级驱动回路。第二压缩模块M7的活塞动力端通过第八油路L8和第二管路控制模块M5连接，第二管路控制模块M5通过第九油路L9与两级动力模块M3其中一个动力输出端连接，形成二级驱动回路。
第一压缩模块M6用于压缩气体，具体包括第一气缸1401、第一活塞1501、第一液压缸101、第一进气阀1601和第一排气阀1701；第一活塞1501的下端位于第一液压缸101内，第一活塞1501的上端位于第一气缸1401内；第一液压缸101的端部即为第一压缩模块M6的活塞动力端。
第二压缩模块M7包括第二气缸1402、第二活塞1502、第二液压缸102、第二进气阀1602、第二排气阀1702；第二活塞1502的下端位于第二液压缸102内，上端位于第二气缸1402内；第二液压缸102的端部即为第二压缩模块M7的活塞动力端。
两级动力模块M3具体采用往复泵2；往复泵包括两个泵腔，即包括两个动力输出端，其中一个动力输出端通过第七油路L7与第一管路控制模块M4连接，中另一个动力输出端通过第九油路L9与第二管路控制模块M5连接。
第一管路控制模块M4包括第一溢流阀401和第一开关阀1301；第一溢流阀401带有单向阀，第一溢流阀401和第一开关阀1301连接，第一溢流阀401的一端与第一压缩模块M6的活塞动力端通过第六油路L6连接；可通过第一开关阀1301控制第一溢流阀401的溢流压力。
所述的第二管路控制模块M5包括第二溢流阀402和第二开关阀1302，第二溢流阀402和第二开关阀1302连接，二溢流阀402的一端与第二压缩模块M7的活塞动力端通过第八油路L8连接；第二溢流阀402带有单向阀。可通过第二开关阀1302控制第二溢流阀402的溢流压力。
补能模块M1包括油箱5、补油泵6、过滤器7、换热器9、第一单向阀10和第二单向阀11；油箱5的输出端通过补油泵6连接第一单向阀10，第一单向阀10的出口端连接过滤器7，过滤器7的输出端连接储能模块M2；油箱5的输入端连接换热器9和第二单向阀11，油箱5的输入端通过热器9和第二单向阀11连接储能模块M2。油箱5的液压油依次经过补油泵6，第一单向阀10，过滤器7，再进经过第一油路L1通至储能模块M2。完成循环的液压油依次经过第五油路M5流回至补能模块M1，通过换热器9流回油箱5。第二单向阀11可防止第五油路M5压力过高。
储能模块M2包括蓄能器3、第三溢流阀8和第四溢流阀12，蓄能器3连接过滤器7和第四溢流阀12，第四溢流阀12连接第三溢流阀8和第一管路控制模块M4，第三溢流阀8连接第二单向阀11和第二管路控制模块；第四溢流阀12为安全溢流阀，用于防止蓄能器3处的压力过高；第三溢流阀8为保压溢流阀，用于稳定蓄能器3的压力。
第一溢流阀401与第二溢流阀402为具有先导阀的插装溢流阀。
本发明能够实现二级压缩，气体通过第一进气阀1601进入第一气缸1401内。气体被第一活塞1501压缩至一级排气压力后，从第一排气阀1701流出，完成一级压缩。经过第一气路L12后，通过第二进气阀1602进入第二气缸1402内。气体被第二活塞1502压缩至二级排气压力后，从第二排气阀1702流出，完成二级压缩。
往复泵2两个泵腔容积周期性变化。一个泵腔通过第七油路L7、第六油路L6与第一液压缸101相连，驱动第一活塞1501往复运动；另一个泵腔通过第九油路L9、第八油路L8与第二液压缸102相连，驱动第二活塞1502往复运动。
补油泵6将液压油从油箱5中泵出，经过过滤器7过滤后，流至蓄能器3形成稳定背压。蓄能器3通过第二油路L2、第三油路L3、第四油路L4连至第一管路控制模块M4和第二管路控制模块M5，用于为一级和二级闭式驱动系统补充液压油和吸收溢流的液压油。蓄能器3的压力超过第三溢流阀8的设定压力，液压油经过第三溢流阀8、换热器9流回油箱5。
本发明提出的驱动系统通过控制第一开关阀1301和第二开关阀1302实现各级单独启停控制。第一开关阀1301和第二开关阀1302通过第十油路L10和第十一油路L11连接至第三溢流阀8后的油路节点。当第一开关阀1301切换至关闭状态时，液压油可通过第六油路L6流入和流出第一液压缸101，即第一级切换至工作状态，第一活塞1501往复运动。当第一开关阀1301切换至开启状态时，液压油不再通过第六油路L6流入和流出第一液压缸101，而是通过第一溢流阀401流入和流出蓄能器3，即第一级切换至停止状态，第一活塞1501停止往复运动。同理，当第二开关阀1302切换至关闭状态时，液压油可通过第八油路L8流入和流出第二液压缸102，即第二级切换至工作状态，第二活塞1502往复运动。当第二开关阀1302切换至开启状态时，液压油不再通过第八油路L8流入和流出第二液压缸102，而是通过第二溢流阀402流入和流出蓄能器3，即第二级切换至停止状态，第二活塞1502停止往复运动。
本发明能够通过控制各级开关阀的开闭，实现离子压缩机各级单独启停控制，以解决加氢站等操作条件下进排气变化范围大，需要不同压缩级工作的难题，有效降低了压缩机的能耗。

Claims (10)

1.一种两级离子压缩机驱动系统，其特征在于，包括两级动力模块(M3)、第一管路控制模块(M4)、第二管路控制模块(M5)、补能模块(M1)、储能模块(M2)、第一压缩模块(M6)和第二压缩模块(M7)，第一压缩模块(M6)的压缩出口端与第二压缩模块(M7)的压缩入口端通过第一气路(L12)连接，第一压缩模块(M6)的压缩入口端连接压缩起源，第二压缩模块(M7)压缩出口端为输出端，第一压缩模块(M6)的活塞动力端与两级动力模块(M3)其中一个动力输出端连接，第二压缩模块(M7)的活塞动力端与两级动力模块(M3)其中另一个动力输出端连接；第一压缩模块(M6)的活塞动力端通过第一管路控制模块(M4)与储能模块(M2)连接，储能模块(M2)与补能模块(M1)连接，第二压缩模块(M7)的活塞动力端通过第二管路控制模块(M5)与储能模块(M2)连接。
2.根据权利要求1所述的一种两级离子压缩机驱动系统，其特征在于，第一压缩模块(M6)通过第一气路(L12)连接至第二压缩模块(M7)；第一压缩模块(M6)的活塞动力端通过第六油路(L6)和第一管路控制模块(M4)连接，第一管路控制模块(M4)通过第七油路(L7)与两级动力模块(M3)其中一个动力输出端连接，形成一级驱动回路。
3.根据权利要求1所述的一种两级离子压缩机驱动系统，其特征在于，第二压缩模块(M7)的活塞动力端通过第八油路(L8)和第二管路控制模块(M5)连接，第二管路控制模块(M5)通过第九油路(L9)与两级动力模块(M3)其中一个动力输出端连接，形成二级驱动回路。
4.根据权利要求1所述的一种两级离子压缩机驱动系统，其特征在于，第一压缩模块(M6)包括第一气缸(1401)、第一活塞(1501)、第一液压缸(101)、第一进气阀(1601)和第一排气阀(1701)；第一活塞(1501)的下端位于第一液压缸(101)内，第一活塞(1501)的上端位于第一气缸(1401)内。
5.根据权利要求1所述的一种两级离子压缩机驱动系统，其特征在于，第二压缩模块(M7)包括第二气缸(1402)、第二活塞(1502)、第二液压缸(102)、第二进气阀(1602)、第二排气阀(1702)；第二活塞(1502)的下端位于第二液压缸(102)内，上端位于第二气缸(1402)内。
6.根据权利要求1所述的一种两级离子压缩机驱动系统，其特征在于，两级动力模块(M3)具体采用往复泵(2)，往复泵包括两个动力输出端，其中一个动力输出端通过第七油路(L7)与第一管路控制模块(M4)连接，中另一个动力输出端通过第九油路(L9)与第二管路控制模块(M5)连接。
7.根据权利要求1所述的一种两级离子压缩机驱动系统，其特征在于，第一管路控制模块(M4)包括第一溢流阀(401)和第一开关阀(1301)；第一溢流阀(401)带有单向阀，第一溢流阀(401)和第一开关阀(1301)连接，第一溢流阀(401)的一端与第一压缩模块(M6)的活塞动力端通过第六油路(L6)连接，第二管路控制模块(M5)包括第二溢流阀(402)和第二开关阀(1302)，第二溢流阀(402)和第二开关阀(1302)连接，二溢流阀(402)的一端与第二压缩模块(M7)的活塞动力端通过第八油路(L8)连接；第二溢流阀(402)带有单向阀。
8.根据权利要求1所述的一种两级离子压缩机驱动系统，其特征在于，补能模块(M1)包括油箱(5)、补油泵(6)、过滤器(7)、换热器(9)、第一单向阀(10)和第二单向阀(11)；油箱(5)的输出端通过补油泵(6)连接第一单向阀(10)，第一单向阀(10)的出口端连接过滤器(7)，过滤器(7)的输出端连接储能模块(M2)；油箱(5)的输入端连接换热器(9)和第二单向阀(11)，油箱(5)的输入端通过热器(9)和第二单向阀(11)连接储能模块(M2)。
9.根据权利要求1所述的一种两级离子压缩机驱动系统，其特征在于，储能模块(M2)包括蓄能器(3)、第三溢流阀(8)和第四溢流阀(12)，蓄能器(3)连接过滤器(7)和第四溢流阀(12)，第四溢流阀(12)连接第三溢流阀(8)和第一管路控制模块(M4)，第三溢流阀(8)连接第二单向阀(11)和第二管路控制模块。
10.一种两级离子压缩机驱动及方法，其特征在于，包括以下步骤：
将第一开关阀切换至关闭状态，液压油可通过第六油路流入和流出第一液压缸，即第一级切换至工作状态，第一活塞往复运动；
将第一开关阀切换至开启状态，液压油通过第一溢流阀流入和流出蓄能器，即第一级切换至停止状态，第一活塞停止往复运动；
将第二开关阀切换至关闭状态，液压油可通过第八油路流入和流出第二液压缸，即第二级切换至工作状态，第二活塞往复运动；
将第二开关阀切换至开启状态时，液压油通过第二溢流阀流入和流出蓄能器，即第二级切换至停止状态，第二活塞停止往复运动。
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