CN220188883U - 一种用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统，属于化工设备技术领域，包括高压气瓶、调压阀门、时间控制器、主控电动阀、恒压控制器和信号切换开关。本系统同时引入了压力和时间两个控制变量，可以使高压气体的压力按照需要自动地按照高压‑低压‑高压‑低压进行周期性变化，不仅时间周期长度可调，而且高压和低压的压力值也可任意设定。同时，本实用新型的系统可以进行多个气路、多种压力模式供应高压气体，除了可以同时满足多个常规的稳恒高压反应和测试需求，更主要的是能够为特殊的高压气体反应或测试装置提供全自动周期性变化的高压气源，显著提高工作和生产效率。

Description

一种用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统，特别是一种在高压下既能使压力自动地随时间周期性变化，又可以保持压力恒定的自动控制系统，属于化工设备技术领域。

背景技术

当化工反应过程中有气体参与时，气体的压力常常对反应速率和化学平衡移动产生重要影响。通过改变气体压力，除了能够调控反应速度外，更重要的是可以改变化学反应平衡和提高化工生产的效率；再有，对功能材料的相关性能进行测试时，气体的压力同样在很大程度上影响着材料的光电性能以及反应活性，很多情况下高压气体甚至能够引发一些在常压下无法发生的反应。例如，提高氢气的压力可以加快高压加氢反应的速度和提高产率，提高氧气的压力可以有效改善金属-空气电池的稳定性和倍率性能、减少贵金属催化剂的用量和降低电池成本等等。

另一方面，很多有气体参与的化工反应在不同阶段要求不同的气体压力，以便尽可能地减少副反应、使整体反应过程向着预期的方向快速进行；在高压测试过程中，经常要求在不同的阶段(或过程)中气体的压力随着发生变化，以便最大限度地发掘材料的优良性能和开发新的功能。在这种情况下，提供能够自动适应不同阶段的压力要求、在时间维度上完全可控、高可靠性的高压气源具有很高的基础研究和实际应用价值。

目前在有高压气体参与的化工反应和测试过程中，高压气体一般是通过高压气瓶或气体增压泵提供。不论是高压气瓶供气还是增压泵供气，它们只是以压力作为唯一的控制变量，使气体的压力限定在一定的范围内波动，不具备时间调控功能，也就无法满足特定时间、特定阶段化工反应和高压测试对气体压力的差异化要求。因此，通过同时引入压力和时间两个控制变量，研制具有全自动时间调控和恒压控制双功能的自动控制系统，为化工反应和高压测试提供在时间和压力两个维度上自动可控的高压气源，具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统，既可以根据需要使气体的压力自动地随着时间做周期性变化，又可以长时间保持恒压状态，同时，本实用新型的系统可以进行多气路、多种压力模式供气，使得它可以为多个不同的高压气体反应或测试设备提供可靠的高压气源。

本实用新型采用以下技术方案：

一种用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统，包括高压气瓶、调压阀门、时间控制器、主控电动阀、恒压控制器和信号切换开关；

高压气瓶通过调压阀门经一级高压管路连接主控电动阀，主控电动阀连接四通道转换接头分成三路二级高压管路，其中一路二级高压管路连接有安全阀，另一路二级高压管路连接有三通道转换接头分成两路，从三通道转换接头分出的一路连接有放气电动阀和低压调节阀，从三通道转换接头分出的另一路上连接有电接点压力表A，并通过多通阀A连接多个支管路，每一支管路用于连接高压反应室或测试室，每个支管路上均设置有支路控制阀；

从四通道转换接头分成的第三路二级高压管路连接有电接点压力表B，并通过多通阀B连接多个支管路，每一支管路用于连接高压反应室或测试室，每个支管路上均设置有支路控制阀；

电接点压力表A、电接点压力表B分别通过高压信号线、低压信号线与信号切换开关连接，信号切换开关连接恒压控制器，恒压控制器与主控电动阀连接，信号切换开关还连接时间控制器，时间控制器连接放气电动阀。

管路和阀门之间既可以直接焊接相连，也可以使用双卡套连接，当使用双卡套连接时，可以很方便地快速拆装和进行气路扩展。

优选的，多通阀A为三通阀，从该三通阀分出的其中一路直接与一支管路连接，另一路通过三通阀C又分为两路支管路。

优选的，多通阀B为三通阀，从该三通阀分出的其中一路直接与一支管路连接，另一路通过三通阀D又分为两路支管路。

在本实用新型中，多通阀A、多通阀B可以换成其他的阀，如五通阀，三通阀C、三通阀D也可以根据需要换成四通阀，以增加支管路数量。

优选的，所述支路控制阀为球阀或针阀。当支路控制阀为球阀时，可以实现每个独立支管路的快速开关；当支路控制阀为针阀时，则可以通过调节其开关的幅度实现每个支管路独立调控流量和压力。

本实用新型未详尽之处，均采用现有技术。

本实用新型的有益效果包括：

1)本实用新型的系统可以根据需要方便地增加气路数量，一套系统可以同时提供多种压力的高压气体。

2)本实用新型的系统设置有时间控制器，可以根据不同时间段的化工反应或测试过程的具体要求，自动地定时控制气体的压力为高压、低压或者两种压力随着时间周期性循环变化，不仅高压和低压的压力值可以根据需要任意设置，而且时间周期的长度也可以随意调节；

3)本实用新型的系统设有信号切换开关，它与时间控制器相连接，可以自动地控制电接点压力表A(高压电接点压力表)的信号和电接点压力表B(低压电接点压力表)的信号分别输入到恒压控制器中，实现系统在高压工作模式和低压工作模式之间的自动切换。

4)本实用新型的系统设有放气电动阀和低压调节阀，它们联合使用一方面可以使系统能够快速地从高压工作模式切换到低压工作模式(首先调节低压调节阀至所需压力，此时放气电动阀打开，高压工作模式中多余的气体会被放出，直至低压调节阀所设定的压力，从而实现高压工作模式向低压工作模式的转换)，另一方面又能保证系统在低压工作模式下具有良好的密封性能。

5)本系统中设置有安全阀，可以有效地防止系统超压和失控，确保系统能够长期、可靠地运行。

附图说明

图1是本实用新型的用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统连接关系示意图；

图2是恒压控制器的电路图；

图3是时间控制器的电路图；

其中，1-高压气瓶，2-调压阀门，3-时间控制器，4-主控电动阀，5-恒压控制器，6-信号切换开关，7-四通道转换接头，8-三通道转换接头，9-放气电动阀，10-低压调节阀，11-安全阀，12-电接点压力表A，13-电接点压力表B，14-三通阀A，15-三通阀C，16-三通阀D，17-三通阀B，18-支路控制阀，19-高压信号线，20-低压信号线。

具体实施方式

为了更具体、清楚地解释本实用新型拟解决的关键问题、技术方案和优点，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本实用新型未详尽说明的，均使用本领域现有的常规技术。

实施例1

一种用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统，如图1所示，包括高压气瓶1、调压阀门2、时间控制器3、主控电动阀4、恒压控制器5和信号切换开关6；

高压气瓶1通过调压阀门2经一级高压管路连接主控电动阀4，主控电动阀4连接四通道转换接头7分成三路二级高压管路，其中一路二级高压管路连接有安全阀11，另一路二级高压管路连接有三通道转换接头8分成两路，从三通道转换接头分出的一路连接有放气电动阀9和低压调节阀10，从三通道转换接头8分出的另一路上连接有电接点压力表A 12，又称为高压电接点压力表，并通过多通阀A连接多个支管路，每一支管路用于连接高压反应室或测试室，每个支管路上均设置有支路控制阀18；

从四通道转换接头7分成的第三路二级高压管路连接有电接点压力表B13，又称为低压电接点压力表，并通过多通阀B连接多个支管路，每一支管路用于连接高压反应室或测试室，每个支管路上均设置有支路控制阀18；

电接点压力表A 12、电接点压力表B13分别通过高压信号线19、低压信号线20与信号切换开关6连接，信号切换开关6连接恒压控制器5，恒压控制器5与主控电动阀4连接，信号切换开关6还连接时间控制器3，时间控制器3连接放气电动阀9。

管路和阀门之间既可以直接焊接相连，也可以使用双卡套连接，当使用双卡套连接时，可以很方便地快速拆装和进行气路扩展。

本实施例中，主控电动阀4通过阀门的开启或关闭控制进入到高压反应室或测试室内的气体压力。

本实施例的控制系统中，恒压控制器5的电路图如图2所示，其中虚线框内的器件共同组成主控电动阀的恒压控制器；时间控制器3的电路图见图3，其中时间继电器通过控制信号切换开关和放气电动阀的驱动线圈中电流的通断，实现高压和低压电信号(即高压电接点压力表、低压电接点压力表的信号)交替地输入到恒压控制器中，以及放气电动阀的开闭。

本实施例使用的主控电动阀4、安全阀11、高压气瓶1、电接点压力表A 12、电接点压力表B13、时间控制器3和恒压控制器5均可采用已经商品化的成熟产品。

实施例2

一种用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统，如实施例1所述，所不同的是，多通阀A 为三通阀A 14，从该三通阀A 14分出的其中一路直接与一支管路连接，另一路通过三通阀C15又分为两路支管路。

多通阀B为三通阀B17，从该三通阀B17分出的其中一路直接与一支管路连接，另一路通过三通阀D16又分为两路支管路。

实施例3

一种用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统，如实施例2所述，所不同的是，支路控制阀中的其中3个为球阀，用于控制相应气路的开关，其余三个为针阀，通过控制阀门开启的程度单独调控对应的三个气路的压力。

实施例4

一种用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统，如实施例2所述，所不同的是，所有支路控制阀中均为针阀，通过控制阀门开启的程度单独调控对应的六个气路的压力。

实施例5

一种用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统的工作方法，包括：

高压气体自高压气瓶1中引出，经过调压阀门2后，通过一级高压管路输送到主控电动阀4，然后通过管路进入四通道转换接头7，被分成三路，其中一路高压气体进入安全阀11中，另外两路高压气体分别被输送到三通道转换接头8和三通阀B17中，通过三通道转换接头8的高压气体再被分成两路，一路进入放气电动阀9和低压调节阀10中，另一路输送到三通阀A14中，然后三通阀A14的一路高压气体直接与一支管路连接，另一路通过三通阀C15又分为两路支管路，三个支管路具有独立的支路控制阀18，通过支路控制阀18后气体最终进入到高压反应室(测试室)；

从四通道转换接头7输出到三通阀B17的一路高压气体直接与一支管路连接，另一路通过三通阀D16又分为两路支管路，三个支管路具有独立的支路控制阀18，通过支路控制阀18后气体最终进入到高压反应室(测试室)。

在三通道转换接头8与三通阀A14的连接管路上设置电接点压力表A 12，即高压电接点压力表，在连接四通道转换接头7和三通阀B17的高压管路上设有电接点压力表B13，即低压电接点压力表，高压电接点压力表和低压电接点压力表的信号通过信号切换开关6输入到恒压控制器5中，恒压控制器5再控制主控电动阀4的开启和关闭；当高压气体系统内的压力(系统在高压电接点压力表和低压电接点压力表所控制的压力区间内工作，由于测试室或装置的密封性问题，长时间工作后不可避免地会有压力损失，所以系统内的压力会有轻微波动，通过主控电动阀4的开启和关闭使系统内的压力维持在一定的区间内)低于设定的下限值时，恒压控制器5打开主控电动阀4，压力到达设定的上限值时主控电动阀4被关闭(下限值即为低压电接点压力表所设置的值，上限值即为高压电接点压力表所设置的值)；

另外，信号切换开关6和放气电动阀9与时间控制器3连接，当系统在低压状态下工作时(即以低压电接点压力表所设置的压力值工作)，时间控制器3控制信号切换开关6将低压电接点压力表的信号接入恒压控制器5中，同时打开放气电动阀9，这时应将低压调节阀10的泄压压力设定在稍高于低压电接点压力表的上限值；当系统工作于高压状态时(即以高压电接点压力表所设置的压力值工作)，时间控制器3通过信号切换开关6将高压电接点压力表的信号接入恒压控制器5中，同时关闭放气电动阀9，这时系统的压力维持在高压值。

恒压控制器的作用主要是通过接收到的低压电接点压力表和高压电接点压力表的信号来控制主控电动阀的开关，从而维持系统的压力时刻处于低压压力表和高压压力表所设定的压力范围内。

时间控制器可以根据设定的时间去控制放气电动阀及信号切换开关的开关，从而控制高压持续时间和低压持续时间。

安全阀的作用：当电接点压力表失控或恒压控制器损坏导致系统内压力激增时，安全阀会自动释放压力，防止意外事故的发生。

放气电动阀的作用：系统需要从高压运行状态转换至低压运行状态时，放气电动阀打开，释放掉系统内多余的压力。

低压调节阀的作用：控制系统在低压状态下运行时的最低压力。

实施例6

一种用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统的工作方法，设定高压电接点压力表的值为10MPa，低压电接点压力表的值为3MPa，通过时间控制器设定系统高压状态持续时间为30分钟，低压状态持续时间为45分钟，则系统自动地进入(10MPa,30分钟)-(3MPa,45分钟)-(10MPa,30分钟)-(3MPa,45分钟)-······无限循环过程。

在此过程中，时间控制器3在开始时连接高压信号线19，高压信号线19与恒压控制器5连接，恒压控制器5调控主控电动阀4使得压力值保持高压；当高压持续时间到达30min时，时间控制器3会控制信号切换开关6切换至低压信号线20，此时低压信号线20与恒压控制器5连接，恒压控制器5根据低压电接点压力表B13的设定的压力值来调控主控电动阀4进行关闭，同时打开放气电动阀9，释放出多余的气体，使得压力值保持在低压电接点压力表B13的设定的压力值；当低压持续时间到达45min后，再调控信号切换开关切换至高压信号线，即初始状态，调控过程依次类推。

通过改变时间控制器输出的控制信号模式和高、低压电接点压力表的设定值，就可以使系统在多种压力模式下转换，满足不同化工反应和高压测试工作的需求。

在本实施例中，进入高压反应室或测试室的6路压力可以相同也可以不同。当支路控制阀为球阀时，进入高压反应室或测试室的压力是相同的；当支路控制阀为针阀时，通过控制它们的开关幅度可以独立地调控相应气路的流量和压力。

实施例7

一种用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统的工作方法，如实施例6所述，所不同的是，设定高压电接点压力表的值是5MPa，持续时间60分钟，低压电接点压力表的压力值是0.1MPa，持续时间50分钟，系统自动地维持在(5MPa,60分钟)-(0.1MPa,50分钟)-(5MPa,60分钟)-(0.1MPa,50分钟)-······无限循环过程。

实施例8

一种用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统的工作方法，如实施例6所述，所不同的是，设定高压电接点压力表的压力值是3MPa，持续时间45秒，低压电接点压力表的压力值是1MPa，持续时间30秒，系统自动地维持在(3MPa,45秒)-(1MPa,30秒)-(3MPa,45秒)-(1MPa,30秒)-······无限循环过程。

实施例9

一种用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统的工作方法，如实施例6所述，所不同的是，设定高压电接点压力表的压力值是15MPa，持续时间600分钟，低压电接点压力表的压力值是2.5MPa，持续时间5分钟，系统自动地维持在(15MPa,600分钟)-(2.5MPa,5分钟)-(15MPa,600分钟)-(2.5MPa,5分钟)-······无限循环过程。

实施例10

一种用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统的工作方法，如实施例6所述，所不同的是，设定高压电接点压力表、低压电接点压力表的压力值都是6MPa，持续时间都是45分钟，这时系统自动维持在6MPa恒压运行状态。

本实用新型的控制系统同时引入了压力和时间两个控制变量，可以使高压气体的压力按照不同的需要自动地按照高压-低压-高压-低压······周期性变化，不仅时间周期长度可调，而且高压和低压的压力值也可以任意设定。同时，本系统具有的安全限压措施可以保证系统的压力不会失控和超限，确保系统安全运行。本系统可以进行多个气路、多种压力模式供应高压气体，除了可以同时满足多个常规的稳恒高压反应和测试需求，更主要的是能够为特殊的高压气体反应或测试装置提供全自动周期性变化的高压气源，显著提高工作和生产效率。

本实用新型的系统具有以下三种模式：

(1)当要求系统工作于高压状态时，时间控制器输出信号关闭放气电动阀，同时控制信号切换开关将高压电接点压力表的信号引入到恒压控制器中，恒压控制器通过控制主控电动阀的开关使系统维持在高压状态；

(2)当需要系统工作于低压状态时，时间控制器输出信号打开放气电动阀，同时通过信号切换开关将低压电接点压力表的信号接入恒压控制器中，恒压控制器同样通过控制主控电动阀的开关使系统维持在低压状态。在系统工作于低压状态时，应将低压调节阀的泄压压力设定在略高于低压电接点压力表的上限值。时间控制器可以控制整个系统自动地在高压和低压工作状态之间周期性切换；

(3)当高压电接点压力表与低压电接点压力表设定的压力值相同时，系统工作于恒压模式。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统，其特征在于，包括高压气瓶、调压阀门、时间控制器、主控电动阀、恒压控制器和信号切换开关；

高压气瓶通过调压阀门经一级高压管路连接主控电动阀，主控电动阀连接四通道转换接头分成三路二级高压管路，其中一路二级高压管路连接有安全阀，另一路二级高压管路连接有三通道转换接头分成两路，从三通道转换接头分出的一路连接有放气电动阀和低压调节阀，从三通道转换接头分出的另一路上连接有电接点压力表A，并通过多通阀A连接多个支管路，每一支管路用于连接高压反应室或测试室，每个支管路上均设置有支路控制阀；

从四通道转换接头分成的第三路二级高压管路连接有电接点压力表B，并通过多通阀B连接多个支管路，每一支管路用于连接高压反应室或测试室，每个支管路上均设置有支路控制阀；

电接点压力表A、电接点压力表B分别通过高压信号线、低压信号线与信号切换开关连接，信号切换开关连接恒压控制器，恒压控制器与主控电动阀连接，信号切换开关还连接时间控制器，时间控制器连接放气电动阀。

2.根据权利要求1所述的用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统，其特征在于，多通阀A为三通阀，从该三通阀分出的其中一路直接与一支管路连接，另一路通过三通阀C又分为两路支管路。

3.根据权利要求1所述的用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统，其特征在于，多通阀B为三通阀，从该三通阀分出的其中一路直接与一支管路连接，另一路通过三通阀D又分为两路支管路。

4.根据权利要求1所述的用于调控高压气体压力的多模式智能控制系统，其特征在于，所述支路控制阀为球阀或针阀。