CN207173557U - 用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压装置 - Google Patents

用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压装置 Download PDF

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周金柱
刘铁亮
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王清波
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Abstract

本实用新型涉及一种用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压装置，装置主体为空气增压泵、氮气机、储气罐、缓冲罐及气压控制系统；氮气机第一输出端通过输出管道分别与储气罐及缓冲罐输入端相连接；气压控制系统采用安装在缓冲罐罐体上的电接点压力表、控制继电器及电磁阀；增压后的氮气经氮气机输出端返回氮气机，再经氮气机内部控制管路至氮气机第二输出端与轮胎充气输出气管相连接；氮气机输入端与空压机输出端相连接。本实用新型用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压装置，能够通过反向增压的方式，将预储存的氮气反向增压输出，提高储气罐内残余低压氮气利用率，从而增大氮气供应量，提高大型车辆轮胎充氮效率。

Description

用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压装置
技术领域
本实用新型涉及一种轮胎充气装置，具体的说，是涉及一种用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压装置。
背景技术
在车辆轮胎的使用中，轮胎内填充气体通常有普通压缩空气及氮气两种。空气中含有78％的氮气、21％的氧气以及1％的二氧化碳及其它气体。而氮气与氧气相比较，氮气为双原子气体，气体分子比氧分子大，气体密度大，受热膨胀系数小，热传导性低，升温慢，降低了轮胎聚热的速度，不可燃也不助燃等特性，不易因高温胎压升高造成爆胎事故。其渗透轮胎胎壁的速度比空气慢约30～40%， 能保持稳定胎压，提高轮胎行驶的稳定性，保证驾驶的舒适性；氮气的音频传导性低，相当于普通空气的1/5，使用氮气能有效减少轮胎的噪音，提高行驶的宁静度。由于氮气相对于氧气化学性质不活波，不易与橡胶成分发生氧化反应，可以降低橡胶胎体的氧化及老化程度。
轮胎充氮所用的氮气是通过氮气机将空气加压后将氮气与氧气进行分离后制得的。由于制氮过程相对复杂，制氮机效率低，即使配用国内车辆轮胎维修用最大的氮气机(如FS—8000氮气机)也不能满足矿用重型车辆的充氮需要。造成单组轮胎充氮时间过长，影响车辆的轮胎维修进度，对运输作业造成不利影响。
空气压缩机及储气罐设备允许气压一般在0.8MPa以下，则所制取的氮气压力最高同样为0.8MPa以下，而矿用重型车辆轮胎充气压力一般在0.55MPa以上，当向轮胎内充气至储气罐内压力初期压力下降到约0.6MPa时，与轮胎内气压接近于达到平衡，储气罐内剩余气体则不能再向轮胎内流动，此时仅仅依靠氮气机实时制取的氮气量过小，不足以为轮胎充氮，充气过程不能再继续进行。一方面但其量不足，轮胎充气作业无法进行；另一方面，储气罐内剩余的近70％的氮气不能得到利用，造成浪费。因此，仅仅依靠增加储气罐空间的方式仍不能有效解决压缩氮气供气不足的问题。
实用新型内容
针对上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种提高轮胎残余氮气利用率，从而增大氮气供应量，提高大型车辆轮胎充氮效率的的用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压装置。
本实用新型所采取的技术方案是：
一种用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压装置，包括：氮气机、储气罐、缓冲罐、空气增压泵、压力显示及检测控制装置，
储气罐与缓冲罐通过管路并联；
电接点压力表分别安装在储气罐与缓冲罐罐体上；
氮气机YN输出端包括第一输出端和第二输出端；
氮气机YN第一输出端K3通过输出管道与缓冲罐GH输入端相连接；
缓冲罐GH输入端通过电磁气控阀FC与储气罐GC输入端相连接；
缓冲罐GH输入端通过空气增压泵BZ与储气罐GC输入端相连接；
空气增压泵BZ输入端与储气罐GC输出端相连接；
空气增压泵BZ输出端与缓冲罐GH输入端相连接；
空压机为空气增压泵BZ提供动力源；
空压机通过连接管道与空气增压泵BZ相连接；
连接管道上设置有电磁气控阀FZ；
氮气机YN第二输出端K2与轮胎充气输出气管相连接；
氮气机YN输入端K1与空压机输出端相连接。
控制电路如下：
电源输入端通过自锁按钮AN、压力限制继电器常闭触点WJ和继电器J接地；
电源输入端通过继电器常开触点、压力限制继电器常闭触点WJ2和增压指示灯D2接地；
电源输入端通过继电器常开触点、压力限制继电器常闭触点WJ2和增压电磁气控阀FZ接地；
电源输入端通过继电器常闭触点和储气罐电磁气控阀FC接地；
电源输入端通过继电器常闭触点和储气罐指示灯D1接地；
电源输入端与电接点压力表W输入端相连接；
电接点压力表低压输出端WL通过指示灯D3接地；
电接点压力表高压输出端WH通过电接点压力表继电器WJ接地；
电接点压力表高压输出端通过指示灯D4接地。
本实用新型相对现有技术的有益效果：
本实用新型用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压装置，结构简单，能够通过反向增压的方式，将预储存的氮气反向增压输出，提高轮胎残余氮气利用率，从而增大氮气供应量，提高大型车辆轮胎充氮效率。
本发明针对矿用重型汽车轮胎充氮量大，常规氮气设备不能满足轮胎维修作业充注氮气需要的问题，利用空气增压技术设计了氮气二次反向增压扩容系统，提高现有预制氮气利用率3倍以上，即将储气罐内剩余的70％的压力不足以用于轮胎充气的氮气进行增压再利用。增加氮气预储存空间，提前预制并储备一定量的氮气，并通过增压控制系统提高系统的充气能力，以保证缩短轮胎充氮时间，保证大体积轮胎充气需要。
附图说明
图1是本实用新型用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压装置的结构示意图；
图2是本实用新型用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压装置的电气控制图。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本实用新型进行详细的说明：
图1-2为本实用新型所述的用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压系统；图1中YN为氮气机，GC为氮气储气罐，GH为增压缓冲罐，BZ为空气增压泵，FC为连接储气罐与增压缓冲罐的电磁气控阀，FZ为空气增压泵工作气路控制的电磁气控阀，W为安装在GH增压缓冲罐上的电接点压力表，K1为空气压缩机为氮气机提供压缩空气的供气输入管，K2为氮气机为轮胎充气输出气管，K3为氮气机到增压系统及储气罐的连接管。
图2为本实用新型所述的氮气反向增压系统电器控制图：
缓冲罐压力低于0.8MPa时接通FZ控制回路，在压力过高时切断FZ控制回路。D1、充气指示灯 D2、增压指示灯 D3、低压指示灯 D4、超（高）压指示灯。
AN 、自锁按钮 W、电接点压力表 WJ、压力限制继电器
WJ1、WJ2为压力限制继电器常闭触点
J、增压主继电器 J2、增压主继电器触点。
本实用新型所述的用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压系统由氮气机、储气罐（采用常规2m3储气罐）、空气增压泵（采用2：1增压比例，避免系统压力过高）、压力显示及检测控制装置（电接点压力表）、增压系统控制装置、小体积缓冲罐（300L左右）组成。
储气罐与缓冲罐通过管路并联，用于储存预制氮气；储气罐还作为反向增压装置的气源供给装置，为增压泵提供低压气体；而缓冲罐在增压过程中起到缓冲增压气流并储存增压后气体的作用。
增压泵通过气控阀、管路、四通阀连接在储气罐与缓冲罐之间。电接点压力表分别安装在储气罐与缓冲罐罐体上，用以检测两个罐各自气体压力并根据预先设定的压力值对气控阀进行通断控制，实现增压泵的自动启停控制。
一种用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压装置，包括：氮气机、储气罐、缓冲罐、空气增压泵、压力显示及检测控制装置，
储气罐与缓冲罐通过管路并联；
电接点压力表分别安装缓冲罐罐体上；
氮气机YN输出端包括第一输出端和第二输出端；
氮气机YN第一输出端K3通过输出管道与缓冲罐GH输入端相连接；
缓冲罐GH输入端通过电磁气控阀FC与储气罐GC输入端相连接；
缓冲罐GH输入端通过空气增压泵BZ与储气罐GC输入端相连接；
空气增压泵BZ输入端与储气罐GC输出端相连接；
空气增压泵BZ输出端与缓冲罐GH输入端相连接；
空压机为空气增压泵BZ提供动力源；
空压机通过连接管道与空气增压泵BZ相连接；
连接管道上设置有电磁气控阀FZ；
氮气机YN第二输出端K2与轮胎充气输出气管相连接；
氮气机YN输入端K1与空压机输出端相连接。
控制电路如下：
电源输入端通过自锁按钮AN、压力限制继电器常闭触点WJ和继电器J接地；
电源输入端通过继电器常开触点、压力限制继电器常闭触点WJ2和增压指示灯D2接地；
电源输入端通过继电器常开触点、压力限制继电器常闭触点WJ2和增压电磁气控阀FZ接地；
电源输入端通过继电器常闭触点和储气罐电磁气控阀FC接地；
电源输入端通过继电器常闭触点和储气罐指示灯D1接地；
电源输入端与电接点压力表W输入端相连接；
电接点压力表低压输出端WL通过指示灯D3接地；
电接点压力表高压输出端WH通过压力限制继电器WJ接地；
电接点压力表高压输出端通过指示灯D4接地。
本实用新型用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压装置，结构简单，能够通过反向增压的方式，将预储存的氮气反向增压输出，提高轮胎残余氮气利用率，从而增大氮气供应量，提高大型车辆轮胎充氮效率的二次反向增压装置。
本发明针对矿用重型汽车轮胎充氮量不能满足轮胎维修作业需要的问题，利用空气增压技术设计了氮气二次反向增压扩容系统，提高现有预制氮气利用率3倍以上，即将储气罐内剩余的70％的压力不足以用于轮胎充气的氮气进行增压再利用。增加氮气预储存空间，提前预制并储备一定量的氮气，并通过增压控制系统提高系统的充气能力，以保证缩短轮胎充氮时间，保证大体积轮胎充气需要。
本实用新型用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压装置的工作原理如下：
由前级供气装置——空压机提供压缩空气，经氮气机制取氮气充入储气罐及缓冲罐，此时连通储气罐与缓冲罐之间的气控阀通电打开，储气罐及缓冲罐共同形成统一的氮气储存空间，空间总容积可达到2.3m3，系统内氮气压力最高可达到0.8MPa系统最高限压值。当车辆需要进行充气作业时，连通储气罐与缓冲罐之间的气控阀仍处于通电打开状态，氮气由储气罐及缓冲罐共同提供压缩氮气。
当系统内氮气流出，压力下降至0.6MPa以下时，系统不能为轮胎提供压缩氮气。此时按下增压启动按钮，增压继电器闭合，切断连通储气罐与缓冲罐之间的气控阀供电回路，使储气罐与缓冲罐断开气路连通，形成两个独立的储气空间，此时储气罐作为空气增压泵的供气源，缓冲罐作为增压后氮气的储存空间，并对增压后的氮气起到缓冲作用。
增压继电器在切断储气罐与缓冲罐连通管气控阀的同时接通空气增压泵启动气路气控阀电源控制回路，控制回路中缓冲罐电接点压力表下接点闭合状态，增压泵气控阀得电接通空气增压泵启动气路。空气增压泵启动开始工作，将储气罐内剩余低压氮气进行增压并经缓冲罐缓冲处理后输送到轮胎充气端，从而提高了充气压力。
当缓冲罐内氮气压力增至0.8MPa时，缓冲罐体上安装的电接点压力表根据压力预设定值，接通压力限制继电器WJ供电电路，压力限制继电器吸合，断开空气增压泵控制气路气控电磁阀控制回路，空气增压泵停止增压，直至缓冲罐内压力下降至调定压力以下才能再行启动，从而防止增压后压力过高的问题。
用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压系统适用于氮气临时性需求量增大，氮气机生产能力不足，造成压缩氮气源压力不够高，残余氮气达不到正常使用压力而无法充分利用的状况。采用增压比为2：1的气体增压泵进行增压，其气源为储气罐内0.3——0.6MPa的较低压剩余氮气，输出压力为0.6——0.8MPa，增压上限压力可通过缓冲罐上的电接点压力表设定调整，输出压力稳定可靠。缓冲罐具有预储氮气兼增压气体压力缓冲作用，可使增压后的进入缓冲罐进行压力缓冲并储存。使用时通过氮气机充气阀控制进入矿用车轮胎的供气量及供气压力。
使用压缩空气为动力源，以气体增压泵为增压元件，输出气体压力与输入气源压力成倍增加。通过对增压后氮气压力的检测控制增压气体压力，可将低压氮气进行增压利用，保证输出气体压力稳定在预调的压力范围内，保证轮胎充注氮气的需要。用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压系统体积小，重量轻，输出压力可调，可防止轮胎超压现象造成的轮胎损坏或气源浪费。操作简单自动，适用范围广。
氮气机YN与储气罐GC、增压缓冲罐GH、空气增压泵BZ及电磁气控阀FC相串联。由前级空气压缩机提供具有一定压力的压缩空气，通过氮气机YN增压吸附作用，排除压缩空气中所含的氧气成分，制取纯度较高98.4％——99.5％的氮气。
氮气增压系统具有压力范围指示功能。充气时电磁气控阀FC通电导通，充气指示灯D1点亮。氮气机YN制取的氮气通过输出接口输送到增压缓冲罐GH，并通过电磁气控阀FC进入储气罐GC进行预储存。电接点压力表安装在缓冲罐罐体上，分别有WL、WH两组接点，用以监测罐内气体压力，当罐内气体压力未超过设定压力值时，WL得电，指示灯D3点亮，指示系统处于正常压力状态。如果罐内氮气压力低于0.6MPa，不能满足轮胎充气压力时，操作人员可以通过按下AN自锁按钮启动增压继电器回路，使增压泵启动增压；当罐内气体压力超过设定压力0.8MPa时，电接点压力表WH接点接通电源，压力限制继电器WJ得电吸合，指示灯D4点亮，指示系统内压力达到上限压力值状态，并通过压力限制继电器触点断开增压电磁阀控制回路，防止气压继续升高。
在轮胎充气时，储气罐GC及缓冲罐GH内预储存的氮气经氮气机YN充气口充入轮胎。当气压下降至0.6MPa时，操作人员可以手动开启增压模式。即按下增压控制按钮AN（即自锁按钮AN），接通增压继电器J回路，增压继电器J得电吸合。通过增压继电器J接点断开电磁气控阀FC通电回路，电磁气控阀FC关闭，充气指示灯D1熄灭，电磁气控阀FC切断连通储气罐GC及缓冲罐GH之间的气控阀供电回路，使储气罐GC及缓冲罐GH断开气路连通，形成两个独立的储气空间。此时储气罐GC作为空气增压泵BZ的供气源，缓冲罐GH作为增压后氮气的储存空间，并对增压后的氮气起到缓冲作用。增压继电器J在切断储气罐GC及缓冲罐GH连通管电磁气控阀FC的同时接通空气增压泵BZ启动气路电磁气控阀FZ电源控制回路，控制回路中缓冲罐GH电接点压力表由于WL低压接点闭合状态，空气增压泵BZ电磁气控阀FZ得电接通空气增压泵BZ启动气路。空气增压泵BZ启动开始工作，增压指示灯D2点亮，将储气罐GC内剩余低压氮气进行增压并经缓冲罐GH缓冲处理后储存并输送到轮胎充气端，从而提高了充气压力。
氮气增压系统具有增压压力上限控制功能。当缓冲罐GH内氮气压力增至0.8MPa时，WH接点接通电源，压力限制继电器WJ得电吸合，高压指示灯D4点亮，指示系统内压力处于上限压力值状态。缓冲罐GH上安装的电接点压力表W根据压力预设定值，断开空气增压泵BZ控制气路气控电磁阀FZ控制回路的控制触点，空气增压泵BZ停止增压，直至缓冲罐GH内压力下降至0.6MPa以下再行启动。此项控制措施可防止在增压气体达到0.8MPa系统最高限压值后继续增压气体压力超限造成危险。
本实用新型用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压装置的特点如下：
1、无油压缩，气体不受污染。增压器采用无油润滑技术，不需要润滑设备，可节约润滑成本。
2、不需要配接电动驱动设备，不需要冷却设备（气体自冷却），经济性好，系统可保证在空气气源残余压力低至0.3MPa时可以启动，以提高剩余气体的利用率。
3、增加储气空间，使系统供气能力更高，增压效率增大。
4、电控阀门结合压力检测控制装置实现系统的自动启停控制，可根据压力要求快速启停增压系统供气管路，使增压装置直接停机，减少人工操作环节。
5、系统由气罐上的电接点压力表触点通过气控阀进行控制，当输出压力达到设定值时，断开气控阀控制回路，增压装置自动停机，当压力下降后可以自动启动增压模式。
6、储气罐安装有安全阀，系统也安装有限压阀，当压力控制装置故障失效时，安全阀自动开启卸压，以避免对设备造成损坏，保证系统安全。
7、管路中加装压缩空气过滤器，避免油水及杂质进入系统。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压装置，包括：氮气机、储气罐、缓冲罐、空气增压泵、压力显示及检测控制装置，其特征在于：
储气罐与缓冲罐通过管路并联；
电接点压力表安装在缓冲罐罐体上，并通过触点分别控制低压指示灯D3、高压指示灯D4以及压力限制继电器WJ；
氮气机（YN）输出端包括第一输出端和第二输出端；
氮气机（YN）第一输出端（K3）通过输出管道与缓冲罐（GH）输入端相连接；
缓冲罐（GH）输入端通过电磁气控阀（FC）与储气罐（GC）输入端相连接；
缓冲罐（GH）输入端通过空气增压泵（BZ）与储气罐（GC）输入端相连接；
空气增压泵（BZ）输入端与储气罐（GC）输出端相连接；
空气增压泵（BZ）输出端与缓冲罐（GH）输入端相连接；
空压机为空气增压泵（BZ）提供动力源；
空压机通过连接管道与空气增压泵（BZ）相连接；
连接管道上设置有电磁气控阀（FZ）；
氮气机（YN）第二输出端（K2）与轮胎充气输出气管相连接；
氮气机（YN）输入端（K1）与空压机输出端相连接。
2.根据权利要求1所述用于提高大型车辆轮胎充氮效率的氮气二次反向增压装置，其特征在于控制电路如下：
电源输入端通过自锁按钮（AN）、压力限制继电器常闭触点（WJ）和继电器（J）接地；
电源输入端通过继电器常开触点、压力限制继电器常闭触点（WJ2）和增压指示灯（D2）接地；
电源输入端通过继电器常开触点、压力限制继电器常闭触点（WJ2）和增压电磁气控阀（FZ）接地；
电源输入端通过继电器常闭触点和储气罐电磁气控阀（FC）接地；
电源输入端通过继电器常闭触点和储气罐指示灯（D1）接地；
电源输入端与电接点压力表（W）输入端相连接；
电接点压力表低压输出端（WL）通过指示灯（D3）接地；
电接点压力表高压输出端（WH）通过电接点压力表压力限制继电器（WJ）接地；
电接点压力表高压输出端通过指示灯（D4）接地。
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