CN217207056U - 一种利用液体驱动的气体增压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种利用液体驱动的气体增压装置，气(液)储罐内部容积被分割成两个等容积的第一气(液)腔/第二气(液)腔；每个气(液)腔包含有液位检测设备、压力保护设备、压力检测仪表以及排污口等组件；驱动机构由液体泵组成，其出口配置有液体冷却器控制液体温度，高压气体出口配置有气体冷却器。通过液体泵让液体不断的在第一气(液)腔和第二气(液)腔内循环从而使得第一气(液)腔和第二气(液)腔轮流从外界吸气以及被压缩实现气体的增压过程。本气体增压装置避免了传统压缩机的构件润滑、密封，因而具有结构简单、操作方便、运行可靠等特点。

Description

一种利用液体驱动的气体增压装置

技术领域

本实用新型涉及气体压缩技术领域，具体涉及一种气体增压装置。

背景技术

现有的天然气液压压缩机机械传动驱动的气体压缩技术，能耗较高且效率低下，为减少加气站的允许成本，有必要设计一种新的天然气液压压缩机。

目前国内外用于气体的压缩机均为机械式或活塞式、液压压缩机，传统的活塞式压缩机通过主电机带动曲轴作旋转运动，曲轴通过连杆、十字头、带动活塞杆、活塞等在气缸内作直线往复运动，从而实现对气体的压缩，由于是采用多级压缩，需设计较为合理的级间压缩比的分配，以及为保证活塞和级间的密封，需使用填料或其它密封装置，由于自身结构等原因，存在运动部件多、密封件多，最终导致能耗大、且使用和维护成本增加，密封破损后气体易泄漏等不足；还有螺杆压缩机，由于其加工难度大，无油螺杆成本昂贵，而有油螺杆气体压缩后必须要经过油气分离后才能使用，且由于收到压比限制不能提供高压气体。

专利文件(CN201635952U)曾提出了一种无活塞液压压缩机，采用储液罐和压缩罐分离的方式，每次压缩完气体后，需要将压缩罐内的液体排至储液罐后，系统组成复杂，泵入口压力比本装置低故而能耗也要高于本装置，且该专利权亦在2016年终止。

基于上述气体压缩机和无活塞液压压缩机的不足，本实用新型提出一种利用液体驱动的气体增压装置。

实用新型内容

本实用新型的目的，是提供一种利用液体驱动的气体增压装置，它具有制造简单、功率损耗小、适用进气范围广、可靠性好等优点，解决常规气体压缩机诸如能耗高、运动部件多、密封性差的技术问题，其具体方案如下：

本实用新型提供一种利用液体驱动的气体增压装置，包括：气(液)储罐、切换阀组、驱动机构、气体冷却器、用于连接各设备的切换阀、管道及仪表和可编程控制器。

所述气(液)储罐内部容积被分割成两个等容积的第一气(液)腔/第二气(液)腔；每个气(液)腔包含有液位检测设备、压力保护设备、压力检测仪表以及排污口等组件；

所述的切换阀组包含气体切换阀组、液体切换阀组；

所述的气体切换阀组包含有第一进气阀、第一排气阀、第二进气阀、第二排气阀；

所述的液体切换阀组包含有第一进液阀、第一排液阀、第二进液阀、第二排液阀；

所述的驱动机构包含有液体泵、液体冷却器；

如上所述的一种利用液体驱动的气体增压装置，其特征在于，压缩前的气体分别通过第一进气阀和第二进气阀与第一气(液)腔和第二气(液)腔连接；压缩后的气体分别通过第一排气阀和第二排气阀与第一气(液)腔和第二气(液)腔连接；第一排气阀和第二排气阀均与气体冷却器连接；第一气(液)腔和第二气(液)腔的液体通过液体泵的第一进液阀和第二进液阀与液体泵入口连接；液体泵出口与液体冷却进口连接，液体冷却器出口分别通过第一排液阀和第二排液阀与第一气(液)腔和第二气(液)腔连接；

进一步，在第一气(液)腔和第二气(液)腔均设置有第一液位传感器和第二液位传感器，用于监测第一气(液)腔和第二气(液)腔内液体液位；

进一步，在第一气(液)腔和第二气(液)腔均设置有第一压力传感器和第二压力传感器，用于监测第一气(液)腔和第二气(液)腔内压力；

进一步，在气体冷却气的压缩气体出口设置有第一温度传感器，用于监测高压气体温度；

具体技术方案如下：

一种利用液体驱动的气体增压装置，主要包括如下步骤：

a)第一气(液)腔的第一压力传感器和第二气(液)腔的第二压力传感器检测到各自腔内压力低于设定值后，第一进气阀和第二进气阀开启，第一气(液)腔和第二气(液)腔开始吸气；

b)气体经过第一进气阀/第二进气阀进入到第一气(液)腔和第二气(液)腔，第一气(液)腔和第二气(液)腔内的液体经过第一进液阀/第二进液阀进入到驱动机构后通过第二排液阀/第一排液阀输送至第二气(液)腔和第一气(液)腔；

c)第二气(液)腔和第一气(液)腔的第二液位传感器和第一液位传感器液位增加，对应第二气(液)腔和第一气(液)腔内的气体被压缩，即气体压力逐渐增加，当第二气(液)腔的第二压力传感器和第一气(液)腔的第一压力传感器检测到压力到达设定值后高压气体通过第二排气阀和第一排气阀将气体排出至气体冷却器冷却至设定温度；

d)第二气(液)腔的第二液位传感器和第一气(液)腔的第一液位传感器检测液位上升至设定液位值后，压缩过程结束，第一气(液)腔和第二气(液)腔的工作状态反转重复上面的步骤。

本实用新型优点：

1.提高了气体压缩的经济型，与传统的往复压缩机、螺杆压缩机相比，能耗节约15％～20％；

2.装置基本无传动压缩方式的密封件，可靠性和封闭性高，更有利于压缩易燃、易爆介质；

3.系统简单，可完全做到无人值守运行；

4.液体来源丰富，可根据气体特性选择不同的液压流体，优先可选用水作为流体，来源简单、价格低廉，避免给了传统压缩机的润滑油和液压油需求，基本无废油排放；

5.吸气压力允许范围广。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种利用液体驱动的气体增压装置实施例的结构示意图；

附图标记：

EV：气(液)储罐；V1/V2：第一气(液)腔/第二气(液)腔；V11/V12：液体泵的第一进液阀/第二进液阀；V21/V22：液体泵的第一排液阀/第二排液阀；V31/V32：第一气(液)腔进气阀/第二气(液)腔进气阀；V41/V42：一气(液)腔排气阀/第二气(液)腔排气阀；V51/V52：第一气(液)腔排污阀/第二气(液)腔排污阀；P1/P2：第一气(液)腔压力传感器/第二气(液)腔压力传感器；L1/L2：第一气(液)腔的液位传感器/第二气(液)腔的液位传感器；T1：第一温度传感器；11/21：第一气(液)腔的进气/排气口和第二气(液)腔气体的进气/排气口；12/22：第一气(液)腔和第二气(液)腔的进液/排液口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型一种利用液体驱动的气体增压装置实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的一种利用液体驱动的气体增压装置可以包括：气(液)储罐、切换阀组、驱动机构、气体冷却器、用于连接各设备的切换阀、管道及仪表和可编程控制器。

所述的气(液)储罐被分割成等容积的第一气(液)腔V1/第二气(液)腔V2；

所述第一气(液)腔V1/第二气(液)腔V2为气液两相介质的吸入和压缩空间；

所述第一气(液)腔V1/第二气(液)腔V2分别至少有2个接口，分别为气体进(排)气口，液体进(排)液口；

第一气(液)腔V1/第二气(液)腔V2的液体通过液体泵P在液体泵P的进液阀V11/进液阀V12、排液阀V21/排液阀V22的周期开/关下实现第一气(液)腔V1/第二气(液)腔V2周期性充/放，相应的第一气(液)腔V1/第二气(液)腔V2内的气体也将周期性的压缩/吸气。

为了进一步的说明工作，下面以第一气(液)腔排气结束切换至吸气为例详细说明本装置的运行步骤：

第一步：第一气(液)腔压缩排气结束，此时第一进气阀V31/第二进气阀V32、第一排气阀V41/第二排气阀V42、第一进液阀V11/第二排液阀V22关闭，第二进液阀V12/第一排液阀V21处于开启状态；

第二部：此时液体泵P进液由第二进液阀V12切换至第一进液阀V11，即先打开第一进液阀V11后，第一气(液)腔V1/第二气(液)腔V2自动实现气体压力平衡；压力平衡后打开第二排液阀V22并关闭第二进液阀V12，让第一气(液)腔V1内的液体经过液体泵输送至第二气(液)腔V2；

第三步：随着第一气(液)腔V1内的液体不断被输送至第二气(液)腔V2内，在第一气(液)腔V1内气体压力不断降低，当压力传感器P1检测到第一气(液)腔V1内压力低于吸气设定值时开启第一进气阀V31，第一气(液)腔V1开始吸气；此时第二气(液)腔V2内气体不断被液体压缩；

第四步：当第二压力传感器P2检测到第二气(液)腔V2内压力达到排放设定值时，第二排气阀V42开启进行排气，经过第二排气阀排出的高温高压气体经过气体冷却器冷却至设计温度输出装置外；

第五步：当第二排气阀V42排气过程中，第一气(液)腔V1内的液体持续不断输送到第二气(液)腔V2内，直至第二气(液)腔V2内的液位传感器检测到第二气(液)腔V2内液体液位升高至设计值时，第二气(液)腔V2内气体压缩过程结束，第二气(液)腔V2转入吸气步骤；

第六步：与上述第一步至第五步步骤类似，第一气(液)腔V1/第二气(液)腔V2不断重复吸气、压缩、排气、降压的过程从而实现气体的连续压缩。

Claims (9)

1.一种利用液体驱动的气体增压装置，其特征在于，包括：

1台气液储罐、1套切换阀组、1套驱动机构、1台气体冷却器、用于连接各设备的切换阀、管道及仪表和可编程控制器；

所述气液储罐内部容积被分割成两个等容积的第一气液腔/第二气液腔；每个气液腔包含有液位检测设备、压力保护设备、压力检测仪表以及排污口组件；

所述的切换阀组包含气体切换阀组、液体切换阀组；

所述的气体切换阀组包含有第一进气阀、第一排气阀、第二进气阀、第二排气阀；

所述的液体切换阀组包含有第一进液阀、第一排液阀、第二进液阀、第二排液阀；

所述的驱动机构包含有液体泵、液体冷却器，液体泵可备用可多台并联。

2.根据权利要求1所述的一种利用液体驱动的气体增压装置，其特征在于，第一进气阀和第一排气阀均与第一气液腔的进气/排气口连接、第二进气阀和第二排气阀均与第二气液腔的进气/排气口连接。

3.根据权利要求1所述的一种利用液体驱动的气体增压装置，其特征在于，第一进液阀和第一排液阀均与第一气液腔的进液/排液口连接、第二进液阀和第二排液阀均与第二气液腔的进液/排液口连接。

4.根据权利要求1所述的一种利用液体驱动的气体增压装置，其特征在于，第一气液腔/第二气液腔均设置有液位传感器和压力传感器。

5.根据权利要求1所述的一种利用液体驱动的气体增压装置，其特征在于，液体切换阀均为自控阀，且进液阀V11/进液阀V12、出液阀V21/进液阀V22亦可采用二位三通阀代替。

6.根据权利要求1所述的一种利用液体驱动的气体增压装置，其特征在于，第一进气阀V11/第二进气阀V32、第一排气阀V41/第二排气阀进液阀V42可以分别采用自控阀、单向阀、自力式调节阀。

7.根据权利要求3所述的一种利用液体驱动的气体增压装置，其特征在于，驱动机构的液体泵的入口分别通过管道与第一进液阀V11/第二进液阀V12、液体冷却器出口分别与第一排液阀V21/第二排液阀V22连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种利用液体驱动的气体增压装置，其特征在于，液体冷却器和气体冷却器为空冷换热器。

9.根据权利要求1-7任一项所述的一种利用液体驱动的气体增压装置，其特征在于，第一排气阀和第二排气阀排出的气体均与气体冷却器连接，所述冷却器用于降低所述气体压缩过程中所述气体的温度。

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