CN220623695U - 高压氮气气源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压氮气气源系统，所述高压氮气气源系统通过高压气罐为蓄能装置提供高压氮气，待蓄能装置做功后，再通过低压气罐对做功后的低压氮气进行回收，然后通过增压泵将低压气罐内回收的低压氮气加压输送至高压气罐，从而使高压气罐和低压气罐内的压力恢复至初始值，实现压力复位，从而实现了氮气的回收利用，降低了成本，并且采用氮气作为工作介质，提高了气源系统的安全性。

Description

高压氮气气源系统

技术领域

本实用新型涉及压力气源系统技术领域，特别地，涉及一种高压氮气气源系统。

背景技术

气液增速缸广泛用于磨具冲压、锻压、锻合、压型、挤模成型、金属板件成型等加工行业，这些行业的特点都是需要瞬时的高速大冲击力，通过采用大型蓄能器加液压缸的驱动方式，可以产生满足此类行业所需的瞬时高速冲击载荷。驱动过程中的能量来源于高压氮气瞬间释放，因此，一种具备快速充压、精确控压、彻底过滤、可循环利用的高压氮气气源系统对于气液增速缸在高速冲击领域的应用具有决定性的作用。现有气液增速缸驱动的高压气源供气系统一般有两种实现方式，第一种使用14Mpa/40L标准氮气瓶直接或者通过增压装置给蓄能装置供气，这种情况需要频繁更换气瓶，供气过程耗时长且因为经常拆装管路接头有不安全因素；第二种方式是配置独立气罐，使用14Mpa/40L标准氮气瓶先给独立气罐供气，独立气罐再给蓄能装置供气，这种方式虽然不用经常拆装独立气罐和蓄能装置之间的管路接头，但在更换氮气瓶时仍然需要拆装管路接头；并且，这两种方式都没有涉及到蓄能装置的氮气做功后的低压氮气的回收利用，成本较高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高压氮气气源系统，以解决现有气液增速缸的高压气源供气系统无法对低压氮气进行回收利用的技术问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种高压氮气气源系统，包括高压气罐、低压气罐和增压泵，所述高压气罐和低压气罐均与蓄能装置连接，所述高压气罐、低压气罐和蓄能装置上均设置有压力检测元件，所述高压气罐用于向蓄能装置提供高压氮气，所述低压气罐用于回收蓄能装置做功后的低压氮气，所述增压泵分别与所述高压气罐、低压气罐连接，用于将所述低压气罐内回收的低压氮气加压输送至高压气罐，以使所述高压气罐和低压气罐内的压力复位。

进一步地，还包括桥式过滤器，分别与所述高压气罐、低压气罐、增压泵和蓄能装置连接，用于对所述高压气罐输送至蓄能装置的高压氮气、蓄能装置输送至低压气罐的低压氮气和增压泵输出的压力氮气进行过滤处理。

进一步地，所述高压气罐的第一端设置有第一电动阀，第一电动阀与桥式过滤器的第一端连接的管路上设置有第二电动阀，桥式过滤器的第三端与蓄能装置连接的管路上设置有第三电动阀，所述高压气罐、第一电动阀、第二电动阀、桥式过滤器、第三电动阀、蓄能装置依次连接形成高压氮气充气支路；

所述低压气罐的第二端设置有第四电动阀，第四电动阀与桥式过滤器的第二端连接的管路上设置有第五电动阀，所述蓄能装置、第三电动阀、桥式过滤器、第五电动阀、第四电动阀、低压气罐依次连接形成低压氮气回收支路；

所述第一电动阀还通过第六电动阀与低压氮气回收支路连接，所述高压气罐的第二端通过第七电动阀与低压氮气回收支路连接，所述低压气罐的第一端还通过第八电动阀与高压氮气充气支路连接，所述增压泵的输入端与第四电动阀连接，输出端分别与第二电动阀和桥式过滤器的第一端连接，所述低压气罐、第四电动阀、增压泵、桥式过滤器、第六电动阀、第一电动阀、高压气罐依次连接形成氮气回收利用支路。

进一步地，所述增压泵的数量为两个，且呈并联设置。

进一步地，所述增压泵还通过手动球阀与标准氮气瓶连接，所述增压泵还用于向高压气罐内充入高压氮气和向低压气罐内充入超低压氮气，所述高压气罐内的气压大于蓄能装置的设定气压，且所述低压气罐内的气压小于蓄能装置的设定气压。

进一步地，所述标准氮气瓶、增压泵、桥式过滤器、第六电动阀、第一电动阀依次连接形成所述高压气罐的预充气支路，或者，所述标准氮气瓶、增压泵、桥式过滤器、第五电动阀、第七电动阀依次连接形成所述高压气罐的预充气支路；

所述标准氮气瓶、增压泵、桥式过滤器、第六电动阀、第八电动阀依次连接形成所述低压气罐的预充气支路，或者，所述标准氮气瓶、增压泵、桥式过滤器、第五电动阀、第四电动阀依次连接形成所述低压气罐的预充气支路。

进一步地，所述桥式过滤器包括第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀和过滤器，第一单向阀的输入端分别与第二电动阀、增压泵的输出端连接，第一单向阀的输出端分别与过滤器、第四单向阀的输出端连接，第二单向阀的输出端分别与第五电动阀、第六电动阀连接，第二单向阀的输入端分别与过滤器、第三单向阀的输入端连接，第三单向阀的输出端、第四单向阀的输入端均与第三电动阀连接。

进一步地，所述蓄能装置还通过自带阻尼孔的第九电动阀与外界连通，用于对外放气以精准调节蓄能装置内的气压。

进一步地，所述第九电动阀的排气端还设置有消音器。

进一步地，还包括用于对整个气源系统进行抽真空处理的真空泵和真空压力传感器。

本实用新型具有以下效果：

本实用新型的高压氮气气源系统，通过高压气罐为蓄能装置提供高压氮气，待蓄能装置做功后，再通过低压气罐对做功后的低压氮气进行回收，然后通过增压泵将低压气罐内回收的低压氮气加压输送至高压气罐，从而使高压气罐和低压气罐内的压力恢复至初始值，实现压力复位，从而实现了氮气的回收利用，降低了成本，并且采用氮气作为工作介质，提高了气源系统的安全性。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的高压氮气气源系统的管路连接结构示意图。

图2是本实用新型优选实施例中的高压气罐为蓄能装置充气的原理示意图。

图3是本实用新型优选实施例中对蓄能装置内的压力进行精准调节的原理示意图。

图4是本实用新型优选实施例中对蓄能装置做功后的低压氮气进行回收的原理示意图。

图5是本实用新型优选实施例中将低压气罐内的低压氮气加压输送至高压气罐的原理示意图。

附图标记说明

1、高压气罐；2、低压气罐；3、增压泵；4、桥式过滤器；5、消音器；6、真空泵；7、真空压力传感器；8、压力检测元件；100、蓄能装置；101、第一电动阀；102、第二电动阀；103、第三电动阀；104、第四电动阀；105、第五电动阀；106、第六电动阀；107、第七电动阀；108、第八电动阀；109、手动球阀；110、第九电动阀；41、第一单向阀；42、第二单向阀；43、第三单向阀；44、第四单向阀；45、过滤器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

可以理解，如图1所示，本实用新型的优选实施例提供一种高压氮气气源系统，包括高压气罐1、低压气罐2和增压泵3，所述高压气罐1和低压气罐2均与蓄能装置100连接，其中，所述蓄能装置100包括蓄能器和液压缸，所述高压气罐1、低压气罐2和蓄能装置100上均设置有压力检测元件8，可以检测所述高压气罐1、低压气罐2和蓄能装置100内的气压压力，高压气罐1用于向蓄能装置100提供高压氮气，所述低压气罐2用于回收蓄能装置100做功后的低压氮气，所述增压泵3分别与所述高压气罐1、低压气罐2连接，用于将所述低压气罐2内回收的低压氮气加压输送至高压气罐1，以使所述高压气罐1和低压气罐2内的压力复位。其中，所述高压气罐1、低压气罐2和蓄能装置100的容积相同，均为200L，所述压力检测元件8采用压力传感器或者压力变送器。

可以理解，本实施例的高压氮气气源系统，通过高压气罐1为蓄能装置100提供高压氮气，待蓄能装置100做功后，再通过低压气罐2对做功后的低压氮气进行回收，然后通过增压泵3将低压气罐2内回收的低压氮气加压输送至高压气罐1，从而使高压气罐1和低压气罐2内的压力恢复至初始值，实现压力复位，从而实现了氮气的回收利用，降低了成本，并且采用氮气作为工作介质，提高了气源系统的安全性。

另外，所述高压氮气气源系统还包括桥式过滤器4，分别与所述高压气罐1、低压气罐2、增压泵3和蓄能装置100连接，用于对所述高压气罐1输送至蓄能装置100的高压氮气、蓄能装置100输送至低压气罐2的低压氮气和增压泵3输出的压力氮气进行过滤处理，从而保证氮气的纯净度，进一步提高了气源系统的安全性。

具体地，所述高压气罐1的第一端设置有第一电动阀101，第一电动阀101与桥式过滤器4的第一端连接的管路上设置有第二电动阀102，桥式过滤器4的第三端与蓄能装置100连接的管路上设置有第三电动阀103，所述高压气罐1、第一电动阀101、第二电动阀102、桥式过滤器4、第三电动阀103、蓄能装置100依次连接形成高压氮气充气支路，所述高压气罐1内存储的高压氮气依次经过第一电动阀101、第二电动阀102、桥式过滤器4、第三电动阀103后输入蓄能装置100。所述低压气罐2的第二端设置有第四电动阀104，第四电动阀104与桥式过滤器4的第二端连接的管路上设置有第五电动阀105，所述蓄能装置100、第三电动阀103、桥式过滤器4、第五电动阀105、第四电动阀104、低压气罐2依次连接形成低压氮气回收支路，所述蓄能装置100在做功后，低压氮气依次经过第三电动阀103、桥式过滤器4、第五电动阀105、第四电动阀104输入低压气罐2。所述第一电动阀101还通过第六电动阀106与低压氮气回收支路连接，第六电动阀106的连接点位于第五电动阀105和桥式过滤器4的第二输出端之间，所述高压气罐1的第二端通过第七电动阀107与低压氮气回收支路连接，第七电动阀107的连接点位于第四电动阀104和第五电动阀105之间，所述低压气罐2的第一端还通过第八电动阀108与高压氮气充气支路连接，第八电动阀108的连接点位于第一电动阀101和第二电动阀102之间，所述增压泵3的输入端与第四电动阀104连接，输出端分别与第二电动阀102和桥式过滤器4的第一端连接，所述低压气罐2、第四电动阀104、增压泵3、桥式过滤器4、第六电动阀106、第一电动阀101、高压气罐1依次连接形成氮气回收利用支路，低压气罐2内的低压氮气经过第四电动阀104输送至增压泵3，经过加压后的压力氮气依次经过桥式过滤器4、第六电动阀106、第一电动阀101输入至高压气罐1。其中，所述增压泵3的数量为两个，且呈并联设置，互为备份，提高了气源系统的可靠性。另外，所有的电动阀优选采用电动球阀。可以理解，当高压氮气充气支路、低压氮气回收支路和氮气回收利用支路中的任一条支路处于工作时，仅该支路上的电动阀处于打开状态，其余电动阀均处于关闭状态。

可选地，所述增压泵3还通过手动球阀109与标准氮气瓶连接，所述增压泵3还用于向高压气罐1内充入高压氮气和向低压气罐2内充入超低压氮气，所述高压气罐1内的气压大于蓄能装置100的设定气压，且所述低压气罐2内的气压小于蓄能装置100的设定气压。其中，所述标准氮气瓶、增压泵3、桥式过滤器4、第六电动阀106、第一电动阀101依次连接形成所述高压气罐1的预充气支路，或者，所述标准氮气瓶、增压泵3、桥式过滤器4、第五电动阀105、第七电动阀107依次连接形成所述高压气罐1的预充气支路。而所述标准氮气瓶、增压泵3、桥式过滤器4、第六电动阀106、第八电动阀108依次连接形成所述低压气罐2的预充气支路，或者，所述标准氮气瓶、增压泵3、桥式过滤器4、第五电动阀105、第四电动阀104依次连接形成所述低压气罐2的预充气支路。

其中，所述桥式过滤器4包括第一单向阀41、第二单向阀42、第三单向阀43、第四单向阀44和过滤器45，第一单向阀41的输入端分别与第二电动阀102、增压泵3的输出端连接，第一单向阀41的输出端分别与过滤器45、第四单向阀44的输出端连接，第二单向阀42的输出端分别与第五电动阀105、第六电动阀106连接，第二单向阀42的输入端分别与过滤器45、第三单向阀43的输入端连接，第三单向阀43的输出端、第四单向阀44的输入端均与第三电动阀103连接。可以理解，所述第一单向阀41的输入端即为桥式过滤器4的第一端，所述第二单向阀42的输出端即为桥式过滤器4的第二端，所述第三单向阀43的输出端和第四单向阀44的输入端相互连通，两者即为桥式过滤器4的第三端。可以理解，所述桥式过滤器4通过四个单向阀构成桥式回路，并在桥上设置过滤器，可以对流经桥式过滤器4的氮气进行过滤处理。

可选地，所述蓄能装置100还通过自带阻尼孔的第九电动阀110与外界连通，用于对外放气以精准调节蓄能装置100内的气压。其中，第九电动阀110自带0.2mm阻尼，确保蓄能装置100可以精准调压。当蓄能装置100内的气压略高于设定压力时，打开第九电动阀110、关闭第三电动阀103，通过第九电动阀110向外排气，并通过压力检测元件8时刻监测蓄能装置100内的气压变化，直至将气压调整至设定压力。作为优选的，所述第九电动阀110的排气端还设置有消音器5，防止排气时造成噪音污染。

另外，所述高压氮气气源系统还包括用于对整个气源系统进行抽真空处理的真空泵6和真空压力传感器7，在进行充气之前，先利用真空泵6对整个气源系统进行抽真空处理，以保证氮气的纯度，并且通过真空压力传感器7时刻监测气源系统的真空度。

可以理解，本实用新型的高压氮气气源系统的工作过程为：

先打开所有电动阀，让所有元器件和管路形成一个密闭容腔，然后启动真空泵6，把密闭容腔内的空气抽走，并通过真空压力传感器7时刻监测真空度，直至真空度达到99％。

然后，仅打开手动球阀109和高压气罐1的预充气支路上的电动阀，利用增压泵3将标准氮气瓶内的氮气加压输送至高压气罐1内，并通过高压气罐1上的压力检测元件8时刻监测压力值，直至高压气罐1内的气压达到30Mpa。

然后，仅打开手动球阀109和低压气罐2的预充气支路上的电动阀，利用增压泵3将标准氮气瓶内的氮气加压输送至低压气罐2内，并通过高压气罐1上的压力检测元件8时刻监测压力值，直至低压气罐2内的气压达1Mpa。

然后，如图2所示，仅打开高压氮气充气支路上的电动阀以连通高压气罐1和蓄能装置100，通过压差对蓄能装置100进行自平衡充压，并通过蓄能装置100上的压力检测元件8时刻监测压力值，直至蓄能装置100内的压力达到10.01Mpa(蓄能装置100的设定压力为10Mpa)。

然后，如图3所示，仅打开第九电动阀110对外缓慢放气，将蓄能装置100内的压力精准调节至10Mpa。

待蓄能装置100对外做功后，体积膨胀，其内的氮气压力降低，如图4所示，再仅打开低压氮气回收支路上的电动阀以连通低压气罐2和蓄能装置100，低压氮气释放至低压气罐2。

最后，在蓄能装置100不用气时，如图5所示，仅打开氮气回收利用支路上的电动阀，通过增压泵3将低压气罐2内的低压氮气加压输送至高压气罐1，使高压气罐1内的压力恢复至30Mpa、低压气罐2内的压力恢复至1Mpa，为下次使用做好准备。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压氮气气源系统，其特征在于，包括高压气罐(1)、低压气罐(2)和增压泵(3)，所述高压气罐(1)和低压气罐(2)均与蓄能装置(100)连接，所述高压气罐(1)、低压气罐(2)和蓄能装置(100)上均设置有压力检测元件(8)，所述高压气罐(1)用于向蓄能装置(100)提供高压氮气，所述低压气罐(2)用于回收蓄能装置(100)做功后的低压氮气，所述增压泵(3)分别与所述高压气罐(1)、低压气罐(2)连接，用于将所述低压气罐(2)内回收的低压氮气加压输送至高压气罐(1)，以使所述高压气罐(1)和低压气罐(2)内的压力复位。

2.如权利要求1所述的高压氮气气源系统，其特征在于，还包括桥式过滤器(4)，分别与所述高压气罐(1)、低压气罐(2)、增压泵(3)和蓄能装置(100)连接，用于对所述高压气罐(1)输送至蓄能装置(100)的高压氮气、蓄能装置(100)输送至低压气罐(2)的低压氮气和增压泵(3)输出的压力氮气进行过滤处理。

3.如权利要求2所述的高压氮气气源系统，其特征在于，所述高压气罐(1)的第一端设置有第一电动阀(101)，第一电动阀(101)与桥式过滤器(4)的第一端连接的管路上设置有第二电动阀(102)，桥式过滤器(4)的第三端与蓄能装置(100)连接的管路上设置有第三电动阀(103)，所述高压气罐(1)、第一电动阀(101)、第二电动阀(102)、桥式过滤器(4)、第三电动阀(103)、蓄能装置(100)依次连接形成高压氮气充气支路；

所述低压气罐(2)的第二端设置有第四电动阀(104)，第四电动阀(104)与桥式过滤器(4)的第二端连接的管路上设置有第五电动阀(105)，所述蓄能装置(100)、第三电动阀(103)、桥式过滤器(4)、第五电动阀(105)、第四电动阀(104)、低压气罐(2)依次连接形成低压氮气回收支路；

所述第一电动阀(101)还通过第六电动阀(106)与低压氮气回收支路连接，所述高压气罐(1)的第二端通过第七电动阀(107)与低压氮气回收支路连接，所述低压气罐(2)的第一端还通过第八电动阀(108)与高压氮气充气支路连接，所述增压泵(3)的输入端与第四电动阀(104)连接，输出端分别与第二电动阀(102)和桥式过滤器(4)的第一端连接，所述低压气罐(2)、第四电动阀(104)、增压泵(3)、桥式过滤器(4)、第六电动阀(106)、第一电动阀(101)、高压气罐(1)依次连接形成氮气回收利用支路。

4.如权利要求3所述的高压氮气气源系统，其特征在于，所述增压泵(3)的数量为两个，且呈并联设置。

5.如权利要求3所述的高压氮气气源系统，其特征在于，所述增压泵(3)还通过手动球阀(109)与标准氮气瓶连接，所述增压泵(3)还用于向高压气罐(1)内充入高压氮气和向低压气罐(2)内充入超低压氮气，所述高压气罐(1)内的气压大于蓄能装置(100)的设定气压，且所述低压气罐(2)内的气压小于蓄能装置(100)的设定气压。

6.如权利要求5所述的高压氮气气源系统，其特征在于，所述标准氮气瓶、增压泵(3)、桥式过滤器(4)、第六电动阀(106)、第一电动阀(101)依次连接形成所述高压气罐(1)的预充气支路，或者，所述标准氮气瓶、增压泵(3)、桥式过滤器(4)、第五电动阀(105)、第七电动阀(107)依次连接形成所述高压气罐(1)的预充气支路；

所述标准氮气瓶、增压泵(3)、桥式过滤器(4)、第六电动阀(106)、第八电动阀(108)依次连接形成所述低压气罐(2)的预充气支路，或者，所述标准氮气瓶、增压泵(3)、桥式过滤器(4)、第五电动阀(105)、第四电动阀(104)依次连接形成所述低压气罐(2)的预充气支路。

7.如权利要求3所述的高压氮气气源系统，其特征在于，所述桥式过滤器(4)包括第一单向阀(41)、第二单向阀(42)、第三单向阀(43)、第四单向阀(44)和过滤器(45)，第一单向阀(41)的输入端分别与第二电动阀(102)、增压泵(3)的输出端连接，第一单向阀(41)的输出端分别与过滤器(45)、第四单向阀(44)的输出端连接，第二单向阀(42)的输出端分别与第五电动阀(105)、第六电动阀(106)连接，第二单向阀(42)的输入端分别与过滤器(45)、第三单向阀(43)的输入端连接，第三单向阀(43)的输出端、第四单向阀(44)的输入端均与第三电动阀(103)连接。

8.如权利要求3所述的高压氮气气源系统，其特征在于，所述蓄能装置(100)还通过自带阻尼孔的第九电动阀(110)与外界连通，用于对外放气以精准调节蓄能装置(100)内的气压。

9.如权利要求8所述的高压氮气气源系统，其特征在于，所述第九电动阀(110)的排气端还设置有消音器(5)。

10.如权利要求1所述的高压氮气气源系统，其特征在于，还包括用于对整个气源系统进行抽真空处理的真空泵(6)和真空压力传感器(7)。