CN212055320U - 一种100MPa气液两相流体高精度控压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种100MPa气液两相流体高精度控压装置，包括并联连接到压力口的气体增压管路系统和液体增压管路系统，气体增压管路系统包括依次通过管道连接的气瓶、进气阀和切气阀，进气阀和切气阀之间管道上连接有电动气体增压缸，液体增压管路系统包括依次通过管道连接的液体容器、单向阀和切液阀，单向阀和切液阀之间管道上连接有电动液体增压缸，进气阀、切气阀和切液阀均采用气动控制结构，分别连接有电磁阀一、电磁阀二和电磁阀三，电磁阀一、电磁阀二和电磁阀三均通过气体管路接到过滤器，过滤器连接到气源口。本实用新型可以实现从0.1MPa‑100MPa整个量程的精确加压和降压，控压精度为±0.1MPa，减少增压缸得使用量，即降低生产和成本和系统的复杂程度。

Description

一种100MPa气液两相流体高精度控压装置

技术领域

本实用新型属于压力容器增压设备技术领域，具体涉及一种100MPa气液两相流体高精度控压装置。

背景技术

目前用于高温高压实验的100MPa气液两相流体增压装置，主要有两种方案，一种是利用气驱液体增压泵和气驱气体增压泵对待增压介质进行增压，这种增压方案存在以下缺点：气驱液体增压泵和气驱气体增压泵的单个加压冲程排量太高，最小仅为0.4mL，难以满足小容积（50mL以下）压力容器的精确加压要求，并且无法精确控制降压精度。

第二种方案是采用多个并联的伺服电机对螺杆柱塞式增压缸对气体和液体进行逐级加压和降压，如申请号201920270822X为中国专利申请，这种增压方案对于增压过程和降压过程的控制精度都很高（优于±0.1MPa），但该方案存在以下两点不足。一是由于气体的可压缩性较大，对于5mL以上的压力容器进行气体增压，需要3个以上的气体增压缸及其配套的伺服电机、减速机、控制器等协调配合才能实现，这使得整套增压装置的体积非常大，系统复杂程度大大提高，从而使得生产成本大大提高，且可靠性及维护性降低。二是整套系统需要根据待增压压力容器的容积大小来增加增压缸、伺服电机、减速机等配件的数量，普适性较差。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种100MPa气液两相流体高精度控压装置，以解决现有技术中存在的问题。

本实用新型采取的技术方案为：一种100MPa气液两相流体高精度控压装置，包括并联连接到压力口的气体增压管路系统和液体增压管路系统，气体增压管路系统包括依次通过管道连接的气瓶、进气阀和切气阀，进气阀和切气阀之间管道上连接有电动气体增压缸，液体增压管路系统包括依次通过管道连接的液体容器、单向阀和切液阀，单向阀和切液阀之间管道上连接有电动液体增压缸，进气阀、切气阀和切液阀均采用气动控制结构，分别连接有电磁阀一、电磁阀二和电磁阀三，电磁阀一、电磁阀二和电磁阀三均通过气体管路接到过滤器，过滤器连接到气源口，电动气体增压缸和电动液体增压缸均为伺服电机带动减速机和减速机带动滚珠丝杠去驱动柱塞泵。

优选的，上述压力口连接的介质进入管道上安装有高压传感器和压力表。

优选的，上述气瓶出气管道上安装有预增气表，过滤器出气管道上安装有驱动气源表。

优选的，上述电动气体增压缸出气管道上安装有泄气阀，压力口连接的介质进入管道上还安装有排气阀，泄气阀和排气阀采用气动控制结构，分别连接有电磁阀四和电磁阀五。

优选的，上述电动气体增压缸出气管道上安装有泵口压力传感器。

优选的，上述电动气体增压缸、电动液体增压缸、电磁阀一、电磁阀二和电磁阀三电连接到控制器，控制器还连接有高压传感器、电磁阀四、电磁阀五和泵口压力传感器，控制器连接到人机交互模块。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型仅使用一个滚珠丝杠带动的气体增压缸和一个滚珠丝杠带动的液体增压缸，因滚珠丝杠的精度高，可以实现从0.1MPa-100MPa整个量程的精确加压（这里说的是一个加压行程不足，会进行下一个行程的加压，其实原理和普通的加压泵差不多，只是普通的加压泵结构是柱塞泵，单次冲程的排量太高，无法保证精度，这种用伺服电机带动减速机带动滚珠丝杠去驱动柱塞泵的方式精度比较高），加压精度为±0.1MPa，减少增压缸得使用量，即降低生产成本和系统的复杂程度，有利于增压系统得控制及后期维护。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。

实施例1：如图1所示，一种100MPa气液两相流体高精度控压装置，包括并联连接到压力口14的气体增压管路系统和液体增压管路系统，压力口14设置在压力容器上，能够对压力容器内腔进行加压，气体增压管路系统包括依次通过管道连接的气瓶1、进气阀2和切气阀3，进气阀2和切气阀3之间管道上连接有电动气体增压缸4，液体增压管路系统包括依次通过管道连接的液体容器5、单向阀6和切液阀7，单向阀6和切液阀7之间管道上连接有电动液体增压缸8，进气阀2、切气阀3和切液阀7均采用气动控制结构，分别连接有电磁阀一9、电磁阀二10和电磁阀三11，电磁阀一9、电磁阀二10和电磁阀三11均通过气体管路接到过滤器12，过滤器12连接到气源口13，电动气体增压缸4和电动液体增压缸8均为伺服电机带动减速机和减速机带动滚珠丝杠去驱动柱塞泵。

优选的，上述压力口14连接的介质进入管道上安装有高压传感器15和压力表16，能够实现压力监测，提高实用安全性。

优选的，上述气瓶1出气管道上安装有预增气表17，过滤器12出气管道上安装有驱动气源表18，能够实现压力监测，提高实用安全性。

优选的，上述电动气体增压缸4出气管道上安装有泄气阀19，压力口14连接的介质进入管道上还安装有排气阀20，泄气阀19和排气阀20采用气动控制结构，分别连接有电磁阀四21和电磁阀五22，便于实现全自动控制或半自动控制，降低劳动强度。

优选的，上述电动气体增压缸4出气管道上安装有泵口压力传感器23，能够实现压力监测，提高实用安全性。

优选的，上述电动气体增压缸4、电动液体增压缸8、电磁阀一9、电磁阀二10和电磁阀三11电连接到控制器，控制器还连接有高压传感器15、电磁阀四21、电磁阀五22和泵口压力传感器23，控制器连接到人机交互模块，能够实现全自动的增压，增压精确稳定可靠。

具体操作流程：

（1）液体增压

1、关闭切气阀，打开切液阀，切换到液体增压功能；

2、排空气：连接待增压压力容器，打开进水阀、关闭排气阀；通过伺服电动系统带动电动液体增压缸向后退，形成吸力，将水吸进电动液体增压缸中，当回退到最大行程后，打开排气阀，伺服电动系统推动电动液体增压缸向前运动，将水推向后端管路和压力容器处，来回几个行程，尽量排除空气；

3、升压：排除空气后，关闭排气阀，通过伺服电动系统带动电动液体增压缸向后退到最大行程，吸满一行程的水，再由伺服电动系统推动电动液体增压缸向前运动进行打压；

4、降压：保压结束后，通过伺服电动系统带动电动液体增压缸向后移动来降压；

5、升压和降压的精度通过控制伺服电动系统的分辨率来满足；

（2）气体增压

1、关闭切液阀，打开切气阀，切换到气体增压功能；

2、升压：打开进气阀，通过伺服电动系统带动电动气体增压缸向后回到最大行程，由气瓶气压填充电动气体增压缸、管路和试验产品，等压力平衡后，关闭进气阀，开始由伺服电动系统推动电动气体增压缸向前运动，进行打压，当电动气体增压缸达到最大行程后，如果压力没有达到试验压力，关闭切气阀，打开进气阀，伺服电动系统带动电动气体增压缸向后回到最大行程，再次吸入一行程的气体，进行打压，这样反复进行，直到到达试验压力；

3、降压：如果电动气体增压缸在后端最大行程处，关闭切气阀，打开泄气阀，利用泄气阀泄漏原理泄压，同时，由伺服电动系统推动电动气体增压缸向前运动，排出电动气体增压缸里的气体，直到最大行程，同时通过泵口压力传感器的反馈信息，要一直保持泵口压力与压力容器内压力一致或大于，当电动气体增压缸达到最大行程后，等待泵口压力与压力容器内压力一致就关闭泄气阀，打开切气阀，让待增压压力容器压力与电动气体增压缸压力平衡，再伺服电动系统带动电动气体增压缸向后运动，实行降压，当电动气体增压缸向后达到最大行程，关闭切气阀，打开泄气阀，让泄气阀再一次泄压，这样反复动作，来实现压力容器的降压。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种100MPa气液两相流体高精度控压装置，包括并联连接到压力口（14）的气体增压管路系统和液体增压管路系统，其特征在于：气体增压管路系统包括依次通过管道连接的气瓶（1）、进气阀（2）和切气阀（3），进气阀（2）和切气阀（3）之间管道上连接有电动气体增压缸（4），液体增压管路系统包括依次通过管道连接的液体容器（5）、单向阀（6）和切液阀（7），单向阀（6）和切液阀（7）之间管道上连接有电动液体增压缸（8），进气阀（2）、切气阀（3）和切液阀（7）均采用气动控制结构，分别连接有电磁阀一（9）、电磁阀二（10）和电磁阀三（11），电磁阀一（9）、电磁阀二（10）和电磁阀三（11）均通过气体管路接到过滤器（12），过滤器（12）连接到气源口（13），电动气体增压缸（4）和电动液体增压缸（8）均为伺服电机带动减速机和减速机带动滚珠丝杠去驱动柱塞泵。

2.根据权利要求1所述的一种100MPa气液两相流体高精度控压装置，其特征在于：压力口（14）连接的介质进入管道上安装有高压传感器（15）和压力表（16）。

3.根据权利要求1所述的一种100MPa气液两相流体高精度控压装置，其特征在于：气瓶（1）出气管道上安装有预增气表（17），过滤器（12）出气管道上安装有驱动气源表（18）。

4.根据权利要求1所述的一种100MPa气液两相流体高精度控压装置，其特征在于：电动气体增压缸（4）出气管道上安装有泄气阀（19），压力口（14）连接的介质进入管道上还安装有排气阀（20），泄气阀（19）和排气阀（20）采用气动控制结构，分别连接有电磁阀四（21）和电磁阀五（22）。

5.根据权利要求1所述的一种100MPa气液两相流体高精度控压装置，其特征在于：电动气体增压缸（4）出气管道上安装有泵口压力传感器（23）。

6.根据权利要求1所述的一种100MPa气液两相流体高精度控压装置，其特征在于：电动气体增压缸（4）、电动液体增压缸（8）、电磁阀一（9）、电磁阀二（10）和电磁阀三（11）电连接到控制器，控制器还连接有高压传感器（15）、电磁阀四（21）、电磁阀五（22）和泵口压力传感器（23），控制器连接到人机交互模块。

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