CN213840502U - 一种节能压缩空气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节能压缩空气系统，包括并联的若干级气压递增的增压泵组，每一增压泵组包括若干并联的增压泵单元；每一增压泵单元包括增压腔室，所述增压腔室内具有各自独立且可变容积的储液腔和储气腔，所述储液腔内具有配重物体，该配重物体对所述储气腔产生压力；通过将多个增压泵单元并联起来形成增压泵组，每一增压泵组均设置有预增压旁通路，提高了其增压效率，另每一增压泵组均设置有节能旁通路，对于一部分的有压气体回收利用，提高了节能效果，降低了能耗；而在各个增压泵组之间还连通有补偿旁通路，使得后一增压泵组为在前的若干级增压泵组提供了大量的有压气源，进一步实现了节能以及提高了增压效率。

Description

一种节能压缩空气系统

技术领域

本实用新型涉及气控工程技术领域，具体涉及一种节能压缩空气系统。

背景技术

气体增压一般采用增压泵进行增压，其中传统增压泵的工作原理是：是以压缩空气为动力源，根据大面积活塞低压推动转换成小活塞面积的高压气体；增压比是活塞面积之比，它决定了输出压力的大小。这种传统的空气压缩装置往往对于排空部分及其废气部分均直接排放到大气中，使得气体势能浪费，利用率不高。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种节能压缩空气系统，以提高气体势能的利用率，降低压缩能耗。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种节能压缩空气系统，包括并联的若干级气压递增的增压泵组，每一增压泵组包括若干并联的增压泵单元；每一增压泵单元包括增压腔室，所述增压腔室内具有各自独立且可变容积的储液腔和储气腔，所述储液腔内具有配重物体，该配重物体对所述储气腔产生压力；

所述储气腔分别连通有初始气源和输出管，与该初始气源连通的输入管和输出管上均安装有单向阀，且在前一级的增压泵组输出管与在后一级的增压泵组的输入管连通；

所述储液腔通过连通管与所述初始气源连通，在该连通管上安装有电磁阀，与该连通管还并联有若干的旁通路，每一旁通路上均安装有电磁阀；其中的旁通路包括每一级增压泵组均连通的用于排空的排空旁通路、用于发电的节能旁通路和用于预增压的增压旁通路；两两的增压泵单元之间连接着所述增压旁通路，在后一级的增压泵组的旁通路均分别设置有与在前若干级的增压泵组输入管连通的补偿旁通路。

优选地，每一节能旁通路的输出端均连接有风力直流发电机组。

优选地，所述风力直流发电机组的电压输出端通过导线连接有一变压器，与所述变压器电连接有一变频器，通过变频电连接有一用于产生初始气源的鼓风机，该鼓风机输出端与所述输入管连通。

优选地，所述储液腔和储气腔通过一阻隔部隔开，所述储液腔的顶部和上部分别连接有第一液位传感器和第二液位传感器，与第一液位传感器和第二液位传感器电连接有一控制器，所述控制器控制所述电磁阀的开/闭。

优选地，所述阻隔部包括气囊或活塞或隔膜。

优选地，述配重物体包括液体工质。

本实用新型的有益效果体现在：通过将多个增压泵单元并联起来形成增压泵组，每一增压泵组均设置有预增压旁通路，提高了其增压效率，另每一增压泵组均设置有节能旁通路，对于一部分的有压气体回收利用，提高了节能效果，降低了能耗；而在各个增压泵组之间还连通有补偿旁通路，使得后一增压泵组为在前的若干级增压泵组提供了大量的有压气源，进一步实现了节能以及提高了增压效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型一实施例提供的节能压缩空气系统的系统框图；

图2为本实用新型中第一级的增压泵单元具体结构图；

图3为本实用新型另一实施例提供的系统框图。

附图中，增压泵单元1、增压泵组2、风力直流发电机3、变频器4、变压器5、鼓风机6、储气罐7。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，本实用新型的实施例一为，包括并联的四级气压递增的增压泵组2，其中第一级增压泵的结构为，包括四个增压泵单元1，如图2所示每一增压泵单元1包括一单独的增压泵，该增压泵包括增压腔室，该增压腔室通过一气囊分割为储气室和储液室；该气囊分别连通有初始气源(气压为P1)和输出管，气囊与初始气源连通的输入管和输出管上均安装有单向阀，通过单向阀控制气体流向，并使得第一级的气压输出端与第二级的气压输出端连通，进而使得第一级输出的有压气体作为第二级输入的初始有压气体；而在储液室内装有液体(压力为P2),其中P1＞P2，当输入的有压气体P1作用的气囊膨胀推动储液腔内液体上移，使得气囊内的气体就会受到液体的压力P2和输入压气体的压力P1(即打开K1使得P1气体挤入)两个压力之和的作用，形成倍压关系(即输出的气体压力P3≈P1+P2)，达到增压储能的目的；与储液室连通有具有初始气源的输入管以及在储液室的顶端和上部分别连接的第一传感器C1和第二传感器C2，在输入管上连接有一K1电磁阀，在输入管上并联有具有K2电磁阀的增压旁通路、具有K3电磁阀的节能旁通路和具有K4电磁阀旁通路的排空旁通路；其中的排空旁通路直接与大气连通，节能旁通路将四个增压泵单元1的废气连接到一风力直流发电机3上，通过风力直流发电机3做功产生电能，增压旁通路将分别两增压泵单元1连通，即将1号增压泵单元1的K2与3号增压泵的K2连通，2号增压泵单元1的K2与4号增压泵单元1的K2连通；

第二级增压泵组2的初始气源输入管与第一级增压泵组2的输出端连通，使得第一级增压泵组2的输出气体作为第二级的输入气源，其中第二级增压泵组2的具体机构大体与第一级增压泵组2的结构相似；区别在于，在第一级增压泵组2的基础上增加了一K5的补偿旁通路，该补偿旁通路与第一级增压泵组2的初始气源的输入管连通，为第一级增压泵站提供大流量气体，另一区别在于节能旁通路直接可接入风力直流发电机3上做功发电；

第三级增压泵组2的初始气源输入管与第二级增压泵组2的输出端连通，使得第二级增压泵组2的输出气体作为第三级的输入气源，其中第三级增压泵组2的具体机构大体与第一级增压泵组2的结构相似；区别在于，在第一级增压泵组2的基础上增加了具有K5和K6的两条补偿旁通路，K5补偿旁通路与第一级增压泵组2的初始气源的输入管连通，为第一级增压泵站提供大流量气体，K6补偿旁通路与第二级增压泵组2的初始气源的输入管连通，为第二级增压泵站提供大流量气体，另一区别在于节能旁通路直接可接入风力直流发电机3上做功发电；

第四级增压泵组2的初始气源输入管与第三级增压泵组2的输出端连通，使得第三级增压泵组2的输出气体作为第四级的输入气源，其中第四级增压泵组2的具体机构大体与第一级增压泵组2的结构相似；区别在于，在第一级增压泵组2基础上增加了具有K5、K6和K7的三条补偿旁通路，K5补偿旁通路与第一级增压泵组2的初始气源的输入管连通，为第一级增压泵站提供大流量气体，K6补偿旁通路与第二级增压泵组2的初始气源的输入管连通，为第二级增压泵站提供大流量气体，K7补偿旁通路与第三级增压泵组2的初始气源的输入管连通，为第三级增压泵站提供大流量气体，另一区别在于节能旁通路直接可接入风力直流发电机3上做功发电,在四级增压泵组2的输出管端还连通有一储气罐7，用于储存增压后的气体。

作为优选地，将风力直流电机电压通过变压器5以及变频器4来达到原始鼓风机6所需电压，使起作为鼓风机6的能源之一，使得废气得到利用并降低了能耗。

作为优选地，各个储液腔内连接的第一传感器C1和第二传感器C2，均电性连接在一控制器上，该控制器为PLC控制器；通过该控制器控制各个电磁阀的逻辑顺序工作；其中的各个电池阀的工作过程如下：

第一级1号增压泵单元1：开始时，第一位传感器C1没有检测到液体-打开K4阀门，对外排气。C1传感器检测到液体关闭K4。K4关闭后等待增压启动信号。手动给增压启动信号(自动循环时是4号的增压启动信号)打开K1，增压输出，当第二液位传感器C2检测无液体后关闭K1，再依次顺序打开K2-K3-K4(K2、K3按设定的时间长短打开，定时时间到后自动关闭。K4在C1传感器检测到有液体后再关闭K4)。K1关闭后给3号增压泵工作增压启动信号。

第一级3号增压泵单元1：开始时，第一位传感器C1没有检测到液体-打开K4阀门，对外排气。C1传感器检测到液体关闭K4。K4关闭后等待1号给的增压启动信号，收到1号的增压启动信号打开K1，增压输出，当第二液位传感器C2检测无液体后关闭K1，再依次顺序打开K2-K3-K4(K2\K3按设定的时间长短打开，定时的时间到后自动关闭。K4在C1传感器检测到有液体后再关闭K4)。K1关闭后给2号增压泵工作增压启动信号。

第一级2号增压泵单元1：开始时，第一液位传感器C1没有检测到液体-打开K4阀门，对外排气。C1传感器检测到液体关闭K4。K4关闭后等待3号给的增压启动信号，收到3号的增压启动信号打开K1，增压输出，当第二液位传感器C2检测无液体后关闭K1，再依次顺序打开K2-K3-K4(K2\K3按设定的时间长短打开，定时的时间到后自动关闭。K4在C1传感器检测到有液体后再关闭K4)。K1关闭后给4号增压泵工作增压启动信号。

第一级4号增压泵单元1：开始时，第一液位传感器C1没有检测到液体-打开K4阀门，对外排气。C1传感器检测到液体关闭K4。K4关闭后等待2号给的增压启动信号，收到2号的增压启动信号打开K1，增压输出，当第二液位传感器C2检测无液体后关闭K1，再依次顺序打开K2-K3-K4(K2\K3按设定的时间长短打开，定时的时间到后自动关闭。K4在C1传感器检测到有液体后再关闭K4)。K1关闭后给1号增压泵工作增压启动信号。

其他各级的工作过程和第一级一样，不一样的地方是定时开关的阀门数量不同，即最后依次打开顺序后增加其电磁阀数量，例如第二级1号增压泵：开始时，第一液位传感器C1没有检测到液体-打开K4阀门，对外排气。C1传感器检测到液体关闭K4。K4关闭后等待增压启动信号。手动给增压启动信号(自动循环时是4号的增压启动信号)打开K1，增压输出，当第二液位传感器C2检测无液体后关闭K1，再依次顺序打开K2-K3-K4-K5(K2、K3、K5按设定的时间长短打开，定时时间到后自动关闭。K4在C1传感器检测到有液体后再关闭K4)。K1关闭后给3号增压泵工作增压启动信号。

依次类推，后续工作一致，只是在控制数量上增加，以上使得输出气压更加平稳，且压缩效率更高。

如图3所示，实施例二，包括有四级的增压泵组1，每一增压泵设置一个增压泵单元2，每一增压本单元均设置有一旁通路，其中各级旁通路连通方式与实施例一的连通方式一致，不同点在于，其中增压泵单元的增压泵为活塞式的增压泵，通过活塞面积比来输出高压气体，由于每一增压泵组仅有一个增压泵单元，所以没有增压旁通路，使得每一增压泵单元2均减少一旁通路(增压旁通路)，其中第一级：具有电磁阀K1为与输入管连通的旁通路，具有电磁阀K2为节能旁通路，具有电池阀K3的为排空路，第二级比第一级增加了具有K4的补偿通路，第三级比第一级增加了具有K4/K5的两条补偿通路，第四级增加了具有K4/K5/K6三条补偿通路，各自补偿通路的连通方式与实施例1中的连通方式一致。

上述实施例中，也在活塞增压泵中设置有C1和C2两个传感器，其中通过传感器反馈信号控制电磁阀开/闭的顺序与实施例一中一致，只是对应的电磁阀序号改变(由于减少了旁通路)，故在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种节能压缩空气系统，其特征在于：包括相互连通的若干级气压递增的增压泵组，每一增压泵组包括若干并联的增压泵单元；每一增压泵单元包括一增压泵，与增压泵连通有具有初始气源的输入管和用于增压气体输出的输出管，且在前一级的增压泵组的所述输出管与在后一级的增压泵组的所述输入管连通；

所述增压泵通过连通管与所述初始气源连通，在该连通管上安装有电磁阀，与该连通管还并联有若干的旁通路，还包括与所述输入管连通有若干的旁通路，每一旁通路上均安装有电磁阀；其中每一级增压泵组的旁通路至少包括连通的用于排空的排空旁通路和用于发电的节能旁通路；且在后一级的增压泵组的旁通路均分别设置有与在前若干级的增压泵组输入管连通的补偿旁通路。

2.根据权利要求1所述的一种节能压缩空气系统，其特征在于：所述增压泵包括增压腔室，所述增压腔室内具有各自独立且可变容积的储液腔和储气腔，所述储液腔内具有配重物体，该配重物体对所述储气腔产生压力；所述储气腔分别连通有所述输出管和所述输入管，在该输入管和输出管连接处分别安装有单向阀。

3.根据权利要求2所述的一种节能压缩空气系统，其特征在于：在两两的增压泵单元之间还连接有用于预增压的增压旁通路增压旁通路。

4.根据权利要求1所述的一种节能压缩空气系统，其特征在于：每一节能旁通路的输出端均连接有风力直流发电机组。

5.根据权利要求4所述的一种节能压缩空气系统，其特征在于：所述风力直流发电机组的电压输出端通过导线连接有一变压器，与所述变压器电连接有一变频器，通过变频电连接有一用于产生初始气源的鼓风机，该鼓风机输出端与所述输入管连通。

6.根据权利要求2所述的一种节能压缩空气系统，其特征在于：所述储液腔和储气腔通过一阻隔部隔开，所述储液腔的顶部和上部分别连接有第一液位传感器和第二液位传感器，与第一液位传感器和第二液位传感器电连接有一控制器，所述控制器控制所述电磁阀的开/闭。

7.根据权利要求6所述的一种节能压缩空气系统，其特征在于：所述阻隔部包括气囊或活塞或隔膜。

8.根据权利要求2所述的一种节能压缩空气系统，其特征在于：述配重物体包括液体工质。

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