一种高压气瓶组件增压转换装置的制作方法

1.本发明属于液、气压领域，具体涉及一种高压气瓶组件增压转换装置。


背景技术：

2.许多液压系统使用中经常要用到瓶装高压冷气，压力一般在16mpa以上，而且很多情况中，高压冷气瓶经使用后，剩余压力虽然不满足继续使用的压力要求，但仍然较高，比如一些液压器件疲劳试验中，低于10mpa就无法使用。就此放掉再购满压力气瓶，就显得很浪费。尤其是一些高压气瓶压力消耗快、使用量大但最低使用压力较高的地方，众多气瓶中的剩余压力全部浪费。配备高压气源是目前一般高压冷气解决的办法，对于只是一段时间频繁使用高压冷气的液压系统，则显得资源浪费，如果外购瓶装高压冷气，但最低使用压力较高，则气瓶剩余压力、现有的液压系统资源都没有被利用，且效能低下。


技术实现要素：

3.本发明的目的是：
4.提供一种高压气瓶组件增压转换装置；该装置能够充分利用了现有资源，避免了浪费。提高了整体的利用效能。
5.为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
6.一种高压气瓶组件增压转换装置，包括：增压器、控制单元、高压气瓶组；
7.利用已有的液压高压能源，通过控制单元、增压器对低压气体增压后，再经控制单元储存于高压气瓶组。
8.所述的增压器由筒体1、复合活塞2、杆塞组件3及大端盖4、小端盖5组成，并形成4个腔体a、b、c、d；
9.所述的筒体1外壁设置加强及散热筋1
‑
1，设置法兰盘1
‑
2，通过螺栓组件7将法兰盘1
‑
2与大端盖4连接；所述的复合活塞2固定于筒体1的左端，复合活塞2的活塞、活塞杆一体化，既是筒体1内的运动活塞，同时活塞杆又是杆塞组件3中活塞杆3
‑
1的筒体，并与小端盖5螺纹连接；所述的杆塞组件3由活塞杆3
‑
1、活塞3
‑
2、螺母3
‑
3、通道3
‑
4组成；活塞3
‑
2是复合活塞2活塞杆内的固定活塞，活塞杆3
‑
1是筒体1的固定活塞杆，杆内设置有c腔的通道3
‑
4。
10.所述的控制单元8液控部分包括：液压换向阀8
‑
1、单向阀8
‑
2、8
‑
3、8
‑
4、8
‑
5、8
‑
6及增压开关8
‑
7；
11.液压换向阀8
‑
1的p、r口通高压液压源，液压换向阀8
‑
1的a口通大端盖4上的b口，液压换向阀8
‑
1的b口与小端盖5上的d口连通；单向阀8
‑
2的p口通高压气瓶组件9的a口，单向阀8
‑
2的a口、单向阀8
‑
3、8
‑
4的p口、增压开关8
‑
7的b口连通；单向阀8
‑
4的a口、单向阀8
‑
6的p口、杆塞组件3的c口连通；单向阀8
‑
3的a口、单向阀8
‑
5的p口、增压开关8
‑
7的a口、筒体1上的a口连通；单向阀8
‑
5的a口、单向阀8
‑
6的a口、高压气瓶组件9的b口连通。
12.增压器对低压气体增压包括一级增压。
13.所述的一级增压为双程一级增压：复合活塞2在气腔a腔气压压力作用力及液腔d作用力下向右运动，压缩c腔的气体储存至高压气瓶9
‑
4；反向行程时，复合活塞2在气腔c腔气压压力作用力及液腔b作用力下向左运动，压缩a腔的气体储存至高压气瓶9
‑
4。
14.增压器对低压气体增压还包括二级增压。
15.所述的二级增压为单程二级增压，气腔a充压完毕后，液控部分向液腔b充压，复合活塞2向左运动，压缩气腔a气体经增压开关8
‑
7，单向阀8
‑
4至气腔c，气腔c容积小于气腔a容积，完成一级增压；单向阀8
‑
2，阻止压缩气体向高压气瓶组9放压气瓶充压；液控部分向液腔d充压,高压气瓶组9放压气瓶向气腔a充压，复合活塞2在气腔a腔气压压力作用力及液腔d高压液压力作用力下向右运动，压缩气腔c内气体经单向阀8
‑
6至高压气瓶组9储气瓶。
16.所述的增压器4个腔体a、b、c、d中，有效作用面积a＞b＞d＞c。
17.所述的高压气瓶组是有剩余压力的多个高压气瓶，高压气瓶出口互连，部分气瓶做为放压气瓶；部分做为增压储存气瓶。
18.本发明的技术效果是：能够通过该装置利用已有的液压高压能源，在一些高压气瓶消耗快但最低使用压力较高的地方，将众多气瓶中的剩余压力增压后继续使用，增压的过程同时也利用着高压气瓶组的余压压力，以及特有的一级/二级增压能力，充分利用了现有资源，避免了浪费，节约了经费。提高了整体的利用效能。
附图说明
19.图1为本发明装置结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
21.如图1所示，一种高压气瓶组件增压转换装置，由增压器、控制单元、高压气瓶组组成。能够利用已有的液压高压能源，通过控制单元、增压器对低压气体一级(二级)增压后，再经控制单元储存于高压气瓶组。
22.所述的增压器由筒体1、复合活塞2、杆塞组件3及大端盖4、小端盖5组成，并形成4个腔体a、b、c、d。
23.所述的筒体1外壁设置加强及散热筋1
‑
1，设置法兰盘1
‑
2，通过螺栓组件7将法兰盘1
‑
2与大端盖4连接。所述的复合活塞2通过大螺母6固定于筒体1的左端，其活塞、活塞杆一体化，既是筒体1内的运动活塞，同时其活塞杆又是杆塞组件3中活塞杆3
‑
1的筒体，并与小端盖5螺纹连接。所述的杆塞组件3由活塞杆3
‑
1、活塞3
‑
2、螺母3
‑
3、通道3
‑
4组成。活塞3
‑
2是复合活塞2活塞杆内的固定活塞，活塞杆3
‑
1是筒体1的固定活塞杆，杆内设置有c腔的通道3
‑
4。
24.所述的控制单元8液控部分主要由液压换向阀8
‑
1组成。气控部分由单向阀8
‑
2、8
‑
3、8
‑
4、8
‑
5、8
‑
6及增压开关8
‑
7组成。液压换向阀8
‑
1的p、r口通高压液压源，液压换向阀8
‑
1的a口通大端盖4上的b口，液压换向阀8
‑
1的b口与小端盖5上的d口连通。单向阀8
‑
2的p口通高压气瓶组件9的a口，单向阀8
‑
2的a口、单向阀8
‑
3、8
‑
4的p口、增压开关8
‑
7的b口连通。单向阀8
‑
4的a口、单向阀8
‑
6的p口、杆塞组件3的c口连通。单向阀8
‑
3的a口、单向阀8
‑
5的p口、增压开关8
‑
7的a口、筒体1上的a口连通。单向阀8
‑
5的a口、单向阀8
‑
6的a口、高压气瓶组件9
的b口连通。
25.所述的增压器4个腔体a、b、c、d中，有效作用面积a＞b＞d＞c；该种结构b腔筒直径与a腔筒直径相一致，其有效作用面积易于接近a腔有效作用面积，使得b腔液压压力利用率高，一级增压压力高，增压效率高；该种结构d腔有效作用面积大于c腔，易于实现二级增压。
26.高压气瓶组件增压转换装置中，各腔压力及面积需满足：
27.1)复合活塞2向右运动：(pa
×
a1+pd
×
d1)＞(pb
×
b1+pc
×
c1)
28.2)复合活塞2向左运动：(pb
×
b1+pc
×
c1)＞(pa
×
a1+pd
×
d1)
29.其中：pa
‑‑
气腔a压力；a1
‑‑
气腔a压力有效作用面积；
30.pb
‑‑
气腔c压力；b1
‑‑
气腔c压力有效作用面积；
31.pc
‑‑
液腔b压力；c1—液腔b压力有效作用面积；
32.pd
‑‑
液腔d压力；d1—液腔d压力有效作用面积；
33.所述的一级增压为双程增压：增压开关8
‑
7关闭，液压换向阀8
‑
1处右位，p、b口连通，液压高压油进入增压器的d腔，高压气瓶9a口输出气压，经单向阀8
‑
2、8
‑
3的p、a口至气腔a口，在液腔d的液压力及a腔充压压力(高压气瓶组9放压气瓶余压)作用力下，复合活塞2向右运动，压缩c腔的气体经单向阀8
‑
6的p、a口至高压气瓶9b口，储存至高压气瓶9
‑
4。反向行程时，液压换向阀8
‑
1处左位，p、a口连通，液压高压油通过增压器b口进入增压器的b腔，高压气瓶9a口输出气压，经单向阀8
‑
2、8
‑
4的p、a口、通道3
‑
1至气腔c腔，在c腔气压力及b腔液压作用力下，复合活塞2向左运动，压缩a腔的气体经单向阀8
‑
5的p、a口至高压气瓶9b口，储存至高压气瓶9
‑
4。
34.所述的二级增压为单程二级增压；当储气瓶压力渐高，放气瓶余压渐低，复合活塞2向左运动，不能满足(pb
×
b1+pc
×
c1)＞(pa
×
a1+pd
×
d1)时；利用a1、d1远大于c1、b1的特点，实施二级增压。打开增压开关8
‑
7。气腔a充压完毕后，液压换向阀8
‑
1处左位，p、a口连通，液压高压油通过增压器b口进入增压器的b腔，高压气瓶9a口输出气压，经单向阀8
‑
2、8
‑
4的p、a口、通道3
‑
1至气腔c腔，在c腔气压力及b腔液压作用力下，，复合活塞2向左运动，压缩气腔a气体经增压开关8
‑
7，单向阀8
‑
4至气腔c，完成一级增压。单向阀8
‑
2，阻止压缩气体向高压气瓶组9放压气瓶充压。一级增压完成后，
35.液压换向阀8
‑
1处右位，p、b口连通，液压高压油进入增压器的d腔，高压气瓶9a口输出气压，经单向阀8
‑
2、8
‑
3的p、a口至气腔a口，在液腔d的液压力及a腔充压压力(高压气瓶组9放压气瓶余压)作用力下，复合活塞2向右运动，压缩c腔的气体经单向阀8
‑
6的p、a口至高压气瓶9b口，储存至高压气瓶9
‑
4。完成一个单程二级增压过程。
36.所述的增压器4个腔体a、b、c、d中，有效作用面积a＞b＞d＞c；a腔有效作用面积远大于c腔，如果无外部液压高压源，也可在a腔输入压力气体，利用a/c大增压比，在c腔输出增压后的高压气体压力，将高压气瓶剩余压力气体增压后继续使用，只需配备相关阀门即可实现往复压缩。在此只说明所述的增压器有此功能，不再配说相关阀门。
37.实施例
38.某液压容器类附件试验，为疲劳试验，使用状况是间隔一定周期，向试验件腔体充压至10mpa，检测气密性。只在本项疲劳试验周期内需要高压气源，没有必要花费经费建立一个高压气源。所以使用高压冷气瓶为气源。试验件容腔较大，一个气瓶向2个试验件充压几次后，压力就下降低于10mpa，不满足10mpa试验件气压要求，无法再使用。这样，对于疲劳
试验来说，气压检测所需的气瓶数量就很多，而且剩余的10mpa的气体白白浪费掉了。
39.该装置可以很好的解决这个问题。本实例
40.1.一级增压方式：
41.压力低于10mpa高压气瓶中，定义其中一个作为储存气瓶9
‑
4，定义其它气瓶为放压气瓶组9
‑
1、9
‑
2、9
‑
3。
42.1)控制单元液控部分液压换向阀8
‑
1右侧通电，液压换向阀8
‑
1处右位，高压液压油进入液腔d腔,同时放压气瓶组9
‑
1、9
‑
2、9
‑
3经控制单元单向阀8
‑
2、8
‑
3、向增压转换装置气腔a充压，复合活塞2在气腔a充压压力(高压气瓶组9放压气瓶余压)作用力及液腔d液压高压作用力下向右运动，压缩c腔气体，经单向阀8
‑
6储存至高压气瓶9
‑
4。
43.2)复合活塞2向右运动压缩完成后，液压换向阀8
‑
1左侧通电，液压换向阀8
‑
1处左位，高压液压油进入液腔b,同时放压气瓶组9
‑
1、9
‑
2、9
‑
3经控制单元单向阀8
‑
2、8
‑
4向增压转换装置气腔c充压,复合活塞2在气腔c充压压力(高压气瓶组9放压气瓶余压)作用力及液腔b液压作用力下向左运动，压缩a腔气体，经单向阀8
‑
5储存至高压气瓶9
‑
4。
44.3)复合活塞2往复均压缩气腔气体储存至高压气瓶组9储气瓶。直至高压气瓶9
‑
4压力满足要求(＞10mpa)。增压转换装置通过加强及散热筋1
‑
1散热。
45.2.二级增压方式：
46.当储气瓶压力渐高，放气瓶余压渐低，复合活塞2向左运动，不能满足(pb
×
b1+pc
×
c1)＞(pa
×
a1+pd
×
d1)时；利用a1、d1远大于c1、b1的特点，实施二级增压，打开增压开关8
‑
7。
47.1)液压换向阀8
‑
1右侧通电，液压换向阀8
‑
1处右位，高压液压油进入液腔d腔,同时放压气瓶组9
‑
1、9
‑
2、9
‑
3经控制单元单向阀8
‑
2、增压开关8
‑
7向增压转换装置气腔a充压，储气瓶压力高于放压气瓶组压力，因此，放压气瓶组气体不会经单向阀8
‑
2进入储气瓶9
‑
4；
48.2)气腔a充压完毕后，液压换向阀8
‑
1左侧通电，液压换向阀8
‑
1处左位，p、a口连通，液压高压油进入增压器的b腔，在液压高压作用力下，复合活塞2向左运动，由于储气瓶压力较高，气腔a面积较大，依靠c腔气压力、b腔液压力无法将气腔a压力直接压缩到储气瓶压力，即不能满足(pb
×
b1+pc
×
c1)＞(pa
×
a1+pd
×
d1)，则气腔a气体经增压开关8
‑
7，单向阀8
‑
4至气腔c，气体被压缩，完成一级增压。单向阀8
‑
2，阻止压缩气体向高压气瓶组9放压气瓶充压。
49.3)液压换向阀8
‑
1右侧通电，液压换向阀8
‑
1处右位，液控部分向液腔d充高压液压油,同时气腔a充压，在液腔d的液压力及a腔气压力作用下复合活塞2向右运动，将气腔c内气体再次压缩，经单向阀8
‑
6储存至储气瓶9
‑
4中。利用a1、d1远大于c1、b1的特点，完成二级增压。
50.4)重复以上过程，完成本批次充压工作。
51.多组试验件完成了数十万次的液压高压循环试验，共计进行了一百多次的气压检测试验。试验件经过了试验及检查的充分考核，达到了试验目的。
52.该装置充分利用了现有的液压高压能源优势，利用了所有气瓶的剩余压力，无需购置高压气源，无需过多外购瓶装高压冷气，节约了试验经费，同时，为同类的需求创造了新的方法、提供了新的思路和装置。