CN212130565U - 一种增压装置及膨胀机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气体膨胀机技术领域，公开一种增压装置及膨胀机系统。其中增压装置包括增压阀、精过滤器及安全阀，所述增压阀包括驱动室、增压室和活塞组件，所述活塞组件的两端具有第一活塞头和第二活塞头，所述第一活塞头设于所述驱动室中，所述第二活塞头设于所述增压室中；所述增压阀还包括限压阀，所述限压阀的入口与轴承气源相连，所述限压阀的出口选择性地连通所述驱动室和所述增压室；所述精过滤器连接于增压阀的排气口；所述安全阀设置于增压阀与精过滤器之间。本实用新型能够提供压力较高且稳定的轴承气，而且大大提高了膨胀机系统的适用性和安全性。

Description

一种增压装置及膨胀机系统

技术领域

本实用新型涉及气体膨胀机技术领域，尤其涉及一种增压装置及膨胀机系统。

背景技术

膨胀机一般分为气体轴承膨胀机和油轴承膨胀机。气体轴承膨胀机是以气体作为轴承气，其轴承气一般取自分子筛纯化系统后空气，或较高压力的产品管网气，通过轴承气过滤器和一系列截止阀后，作为膨胀机轴承气使用。

若轴承气来自分子筛纯化系统后空气，由于轴承气管路、轴承气过滤器和一系列截止阀的降压效果，造成到达膨胀机的轴承气压力较低，若提高纯化系统后空气压力，则装置能耗增加，得不偿失。且在分子筛再生过程中的均压阶段，由于纯化系统后空气压力逐渐降低后再逐渐升高，膨胀机的轴承气压力也会跟着逐渐降低后再逐渐升高。此过程中，轴承气压力可能会降至太低，导致膨胀机连锁停机，甚至发生膨胀机卡机事故导致损坏。且轴承气压力的波动，对于高速运转的膨胀机而言，会破坏动平衡，导致膨胀机损坏。无论是单塔空分装置，还是双塔空分装置，都会遇到此问题。

若轴承气来自产品管网气，则对产品管网压力有一定要求，且压力不能波动，否则无法保证膨胀机的安全、稳定运行。例如常见的双塔装置，因其产品管网压力一般较低，因此无法作为膨胀机轴承气使用。若是单塔装置，则需提高系统压力，以维持较高的管网压力，能耗较高。且无论是单塔或双塔装置，若其管网压力不稳定，则无法作为轴承气使用，局限性较大。

基于此，亟需一种增压装置及膨胀机系统，以解决上述存在的问题。

实用新型内容

基于以上所述，本实用新型的目的在于提供一种增压装置及膨胀机系统，能够提供压力较高且稳定的轴承气，而且大大提高了增压装置的适用性和安全性。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一方面，提供一种增压装置，包括：

增压阀，所述增压阀包括驱动室、增压室和活塞组件，所述活塞组件的两端具有第一活塞头和第二活塞头，所述第一活塞头设于所述驱动室中，所述第二活塞头设于所述增压室中；所述增压阀还包括限压阀，所述限压阀的入口与轴承气源相连，所述限压阀的出口选择性地连通所述驱动室和所述增压室；

精过滤器，其连接于所述增压阀的排气口；

安全阀，其设置于所述增压阀与所述精过滤器之间。

作为一种增压装置的优选技术方案，所述活塞组件还包括活塞杆，所述活塞杆的两端分别设置所述第一活塞头和所述第二活塞头，所述第一活塞头的面积大于所述第二活塞头的面积。

作为一种增压装置的优选技术方案，所述第二活塞头将所述增压室分隔形成第一增压室和第二增压室，所述第一增压室和所述第二增压室均设置有与所述增压阀的排气口连通的出口。

作为一种增压装置的优选技术方案，所述增压阀内部还设置有换向阀，所述换向阀位于所述驱动室的进气通道上，用于调节所述第一活塞头的运动方向。

另一方面，提供一种膨胀机系统，包括气体生成组件和粗过滤器，还包括以上任一方案所述的增压装置，所述气体生成组件连接于所述增压阀的进气口，所述粗过滤器设置于所述气体生成组件与所述增压阀之间，所述粗过滤器用于过滤所述气体生成组件生成的轴承气。

作为一种膨胀机系统的优选技术方案，还包括膨胀机组件，其连接于所述精过滤器的出气口。

作为一种膨胀机系统的优选技术方案，所述精过滤器与所述膨胀机组件之间设置有第一远传压力表，所述第一远传压力表用于监测所述精过滤器排出的轴承气的气压值。

作为一种膨胀机系统的优选技术方案，所述膨胀机组件包括第一截止阀和膨胀机，所述膨胀机连接于所述精过滤器的出气口，所述第一截止阀设置于所述精过滤器与所述膨胀机之间。

作为一种膨胀机系统的优选技术方案，所述膨胀机组件还包括第二远传压力表，所述第二远传压力表设置于所述第一截止阀和所述膨胀机之间。

作为一种膨胀机系统的优选技术方案，还包括三通接头，所述膨胀机组件为两组，所述精过滤器的出气口连接于所述三通接头的进气口，两个所述第一截止阀的进口分别连接于所述三通接头的两个排气口。

本实用新型的有益效果为：

轴承气源向增压阀输入轴承气后，限压阀检测增压阀排气口处的轴承气压力，当轴承气的气压小于预设值，轴承气分别流入驱动室和增压室，驱动室能够驱动活塞组件的第二活塞头在增压室内做活塞动作，以增加增压室内的轴承气的气压，使其气压满足预设值并排出；当轴承气的气压满足预设值范围内时，轴承气经增压室和增压阀的排气口排出。该增压装置可以使轴承气的气压满足预设值要求，而且无论气体膨胀机轴承气来自分子筛纯化系统出口空气或来自产品管网，增压装置均能对低压的轴承气增压，获得压力较高且稳定的轴承气，再者对气源压力的大小和稳定性几乎没有要求，大大提高了增压装置适用性和安全性。

轴承气增压过程中会产生润滑剂等微量杂质，经增压阀排出后，精过滤器能够对杂质进行过滤，满足生产使用需求，提高膨胀机使用寿命。当增压阀故障时，增压阀排出的气体的压力过大，到达安全阀的限位气压值时，安全阀能够自动泄压，防止高压气体对膨胀机损坏，提高设备的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型具体实施方式提供的膨胀机系统的示意图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的增压装置的示意图。

图中标记如下：

1-增压阀；11-驱动室；111-第一驱动室；112-第二驱动室；12-增压室；121-第一增压室；122-第二增压室；13-活塞组件；131-活塞杆；132-第一活塞头；133-第二活塞头；134-活塞环；14-单向阀；15-换向阀；16-限压阀；

2-精过滤器；3-安全阀；4-气体生成组件；5-粗过滤器；6-膨胀机组件；61-第一截止阀；62-膨胀机；63-第二远传压力表；7-第一远传压力表；8-第二截止阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

气体膨胀机对轴承气压力和平稳性具有较高要求，常规的轴承气压力较小且波动较大，而且如果采用气源处增加轴承气的压力，则能耗较高。

为解决上述问题，如图1和图2所示，本实用新型提供一种膨胀机系统，其包括气体生成组件4、粗过滤器5、增压装置及膨胀机组件6。

具体地，气体生成组件4位于膨胀机系统的前端，能够为膨胀机系统提供轴承气。本实施例中，气体生成组件4可以为分子筛纯化系统或者产品管网。由于气体生成组件4生成的轴承气，常携带金属颗粒、催化剂的粉尘颗粒及部分水蒸气等杂质，所以在气体生成组件4的下游设置有粗过滤器5，粗过滤器5能够对其进行过滤，提高粗过滤器5下游零部件的使用寿命。优选地，在气体生成组件4与粗过滤器5之间设置有第二截止阀8，第二截止阀8能够控制轴承气是否输送至粗过滤器5内，更好地控制轴承气走向，增加膨胀机系统的实用性。

由于从粗过滤器5排出的轴承气气压较小，而且气压波动较大，所以在粗过滤器5的下游设置增压装置。具体的，增压装置包括增压阀1、精过滤器2及安全阀3，增压阀1的进气口连接于粗过滤器5的出口。如图2所示，增压阀1内部设置有限压阀16、驱动室11、增压室12及活塞组件13。活塞组件13的两端具有第一活塞头132和第二活塞头133，第一活塞头132设于驱动室11中，第二活塞头133设于增压室12中；限压阀16能够检测增压阀1的排气口气压值，以调节轴承气是否流向驱动室11。

轴承气进入增压阀1后，限压阀16检测增压阀1排气口处的轴承气压力，当轴承气的气压小于预设值，轴承气分别流入驱动室11和增压室12，驱动室11能够驱动活塞组件13的第二活塞头133在增压室12内做活塞动作，以增加增压室12内的轴承气的气压，当轴承气的气压满足预设值范围内时，轴承气经增压室12和增压阀1的排气口排出。本实用新型实现了无论气体膨胀机轴承气来自分子筛纯化系统出口空气或来自产品管网，膨胀机系统均可以通过增压装置增压，获得压力较高且稳定的轴承气，而且对气源压力的大小和稳定性几乎没有要求，大大提高了膨胀机系统的适用性和安全性。

进一步具体地，如图2所示，活塞组件13还包括活塞杆131，活塞杆131的两端分别设置第一活塞头132和第二活塞头133，第一活塞头132的面积大于第二活塞头133的面积。

第一活塞头132位于驱动室11内，第一活塞头132将驱动室11分隔形成第一驱动室111和第二驱动室112，第一驱动室111和第二驱动室112均与增压阀1的进气口连通，增压阀1内部还设置有换向阀15，换向阀15位于驱动室11的进气通道上，用于调节第一活塞头132在驱动室11内的运动方向。

第二活塞头133位于增压室12内，第二活塞头133将增压室12分隔形成第一增压室121和第二增压室122，第一增压室121和第二增压室122均设置有与增压阀1的排气口连通的出口，以及第一增压室121和第二增压室122均设置有与增压阀1的进气口连通的进口。在增压室12的进口上设置单向阀14，轴承气只能从增压阀1的进气口向增压室12内单向流通；在增压室12的出口上也设置单向阀14，增压室12内满足预设值气压的轴承气只能从增压室12出口向增压阀1的排气口单向流通。

优选地，在第一活塞头132和第二活塞头133的外壁上均套设有活塞环134，实现了第一活塞头132与驱动室11内壁之间和第二活塞头133与增压室12内壁之间的密封。

需要特别说明的是，增压阀1的工作过程为：

1.轴承气进入增压阀1，限压阀16检测增压阀1的排气口处的轴承气压力；

2.当轴承气的气压小于预设值，轴承气分为两路：第一路轴承气经单向阀14输入进第一增压室121和第二增压室122，第二路轴承气经限压阀16和换向阀15进入第一驱动室111，此时，第一活塞头132在轴承气的作用力下向第二驱动室112方向移动，第二驱动室112排气，此时带动第二活塞头133向第一增压室121方向移动，第一增压室121气体被压缩，第一增压室121内的轴承气气压增大到预设值并从第一增压室121的出口和增压阀1的排气口排出。当第一活塞头132移动到预设位置后，第二路轴承气在换向阀15的作用下进入第二驱动室112，此时，第一活塞头132在轴承气的作用力下向第一驱动室111方向移动，第一驱动室111排气，带动第二活塞头133向第二增压室122方向移动，第二增压室122气体被压缩，第二增压室122内的轴承气气压增大到预设值，并继续从第二增压室122的出口和增压阀1的排气口排出。活塞组件13往复动作对轴承气压缩，从而达到轴承气增压的效果。

3.随着输出压力的增高，活塞组件13的往复速度减慢，当限压阀16检测到增压阀1排气口的轴承气压力满足预设值范围内，限压阀16阻止轴承气流经驱动室11，轴承气直接经增压室12和增压阀1的排气口排出。此时，增压阀1的输出压力恒定，各部件停止工作，能量消耗最低。无论何种原因造成增压阀1排气口的压力下降，增压阀1将自动启动,使增压阀1排气口压力恒定，保持在预设值，起着稳压的作用。

进一步的，精过滤器2连接于增压阀1的排气口，用于过滤增压阀1排出的轴承气。轴承气增压过程中会产生微量的润滑剂等杂质，经增压阀1排出后，精过滤器2能够对杂质进行过滤，满足生产使用需求，提高膨胀机62使用寿命。

安全阀3设置于增压阀1与精过滤器2之间，当增压阀1故障时，增压阀1有无限增压的情况，安全阀3达到限位气压值时，能够自动泄压，防止高压气体损坏膨胀机62，提高设备使用的安全性。

进一步地，膨胀机组件6连接于精过滤器2的出气口，增压装置能够向膨胀机组件6输送满足预设值压力的纯净轴承气，以使膨胀机组件6平稳的工作，提高膨胀机62的使用寿命。优选地，精过滤器2与膨胀机组件6之间设置有第一远传压力表7，一方面，工作人员可以远程监测增压装置排出的轴承气气压状态；另一方面，现场工作人员可以根据第一远传压力表7的数据进行相应调试。

进一步具体地，膨胀机组件6包括第一截止阀61及膨胀机62，膨胀机62连接于精过滤器2的出气口，第一截止阀61设置于精过滤器2与膨胀机62之间。第一截止阀61能够控制轴承气是否排向膨胀机62。优选地，膨胀机组件6还包括第二远传压力表63，第二远传压力表63设置于第一截止阀61与膨胀机62之间，一方面，现场工作人员可以根据第二远传压力表63的数据进行相应调试，另一方面，能够确保最终膨胀机62的气压符合预设值的要求。

优选地，膨胀机组件6为两组，膨胀机还包括三通接头，精过滤器2的出气口连接于三通接头的进气口，两个第一截止阀61的进口分别连接于三通接头的两个排气口。一方面，两组膨胀机组件6的膨胀机62能够同时工作，提高生产效率，另一方面，当一组膨胀机组件6故障时，另一组能够继续工作，能够有效防止膨胀机62怠机，提高设备的实用性。

本实施例的有益效果为：轴承气在可以增压装置的增压下稳定排出，实现了无论气体膨胀机轴承气来自分子筛纯化系统出口空气或来自产品管网，膨胀机系统均可以通过增压装置增压，获得压力较高且稳定的轴承气，而且对气源压力的大小和稳定性几乎没有要求，大大提高了膨胀机系统的适用性和安全性。粗过滤器5和精过滤器2对轴承气的过滤，确保轴承气的洁净度，进而提高膨胀机62的使用寿命。设置多组膨胀机组件6，有效防止膨胀机62怠机，提高设备的生产效率及实用性。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种增压装置，其特征在于，包括：

增压阀(1)，所述增压阀(1)包括驱动室(11)、增压室(12)和活塞组件(13)，所述活塞组件(13)的两端具有第一活塞头(132)和第二活塞头(133)，所述第一活塞头(132)设于所述驱动室(11)中，所述第二活塞头(133)设于所述增压室(12)中；所述增压阀(1)还包括限压阀(16)，所述限压阀(16)的入口与轴承气源相连，所述限压阀(16)的出口选择性地连通所述驱动室(11)和所述增压室(12)；

精过滤器(2)，其连接于所述增压阀(1)的排气口；

安全阀(3)，其设置于所述增压阀(1)与所述精过滤器(2)之间。

2.根据权利要求1所述的增压装置，其特征在于，所述活塞组件(13)还包括活塞杆(131)，所述活塞杆(131)的两端分别设置所述第一活塞头(132)和所述第二活塞头(133)，所述第一活塞头(132)的面积大于所述第二活塞头(133)的面积。

3.根据权利要求2所述的增压装置，其特征在于，所述第二活塞头(133)将所述增压室(12)分隔形成第一增压室(121)和第二增压室(122)，所述第一增压室(121)和所述第二增压室(122)均设置有与所述增压阀(1)的排气口连通的出口。

4.根据权利要求2所述的增压装置，其特征在于，所述增压阀(1)内部还设置有换向阀(15)，所述换向阀(15)位于所述驱动室(11)的进气通道上，用于调节所述第一活塞头(132)的运动方向。

5.一种膨胀机系统，包括气体生成组件(4)和粗过滤器(5)，其特征在于，还包括如权利要求1-4任一项所述的增压装置，所述气体生成组件(4)连接于所述增压阀(1)的进气口，所述粗过滤器(5)设置于所述气体生成组件(4)与所述增压阀(1)之间，所述粗过滤器(5)用于过滤所述气体生成组件(4)生成的轴承气。

6.根据权利要求5所述的膨胀机系统，其特征在于，还包括膨胀机组件(6)，其连接于所述精过滤器(2)的出气口。

7.根据权利要求6所述的膨胀机系统，其特征在于，所述精过滤器(2)与所述膨胀机组件(6)之间设置有第一远传压力表(7)，所述第一远传压力表(7)用于监测所述精过滤器(2)排出的轴承气的气压值。

8.根据权利要求6所述的膨胀机系统，其特征在于，所述膨胀机组件(6)包括第一截止阀(61)和膨胀机(62)，所述膨胀机(62)连接于所述精过滤器(2)的出气口，所述第一截止阀(61)设置于所述精过滤器(2)与所述膨胀机(62)之间。

9.根据权利要求8所述的膨胀机系统，其特征在于，所述膨胀机组件(6)还包括第二远传压力表(63)，所述第二远传压力表(63)设置于所述第一截止阀(61)和所述膨胀机(62)之间。

10.根据权利要求9所述的膨胀机系统，其特征在于，还包括三通接头，所述膨胀机组件(6)为两组，所述精过滤器(2)的出气口连接于所述三通接头的进气口，两个所述第一截止阀(61)的进口分别连接于所述三通接头的两个排气口。

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