储气罐装置及具有其的压缩机的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种储气罐装置及具有其的压缩机，储气罐装置包括：罐体，具有容纳腔，罐体上开设有与容纳腔相连通的通孔，通孔用以向容纳腔内通入介质以维持容纳腔内的压力稳定。通过在罐体上设置通孔，可根据罐体的气体排量变化通入介质调节罐体内气体的温度以改变罐体容纳腔内的压力，使得容纳腔内的压力始终维持在恒定压力下。该罐体能够有效地克服压缩机随负荷降低而效率降低的问题，保证压缩机能始终在设计工况下高效率运行，提高了压缩机的能效。
【专利说明】
储气罐装置及具有其的压缩机
技术领域
[0001]本发明涉及气体存储设备技术领域，具体而言，涉及一种储气罐装置及具有其的压缩机。
【背景技术】
[0002]储气罐是一种压力容器，用于气体的储存、运输及各种工艺流程中对气体进行缓存的装置。储气罐通常容积无法改变，内部压力随气体储量变化而变化。
[0003]现有技术中，用户使用储气罐内的气体后，储气罐内的压力会降低。压力降低到一定程度，压缩机开机向储气罐补气，补气量大于用气量，压力会继续憋升，升到一定值后，压缩机停机，压缩机如此往复地向储气罐补气。储气罐内压力变化首先导致压缩机运行效率不高，其次造成压缩机频繁的启停，严重影响压缩机的使用寿命。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种储气罐装置及具有其的压缩机，以解决现有技术中储气罐内部压力不稳定的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种储气罐装置，包括:罐体，具有容纳腔，罐体上开设有与容纳腔相连通的通孔，通孔用以向容纳腔内通入介质以维持容纳腔内的压力稳定。
[0006]进一步地，储气罐装置包括冷却管路，冷却管路包括:第一管路，第一管路通过通孔与容纳腔相连通。
[0007]进一步地，冷却管路还包括:第二管路，第二管路的一端通过通孔与容纳腔相连通，第二管路的另一端与第一管路相连通。
[0008]进一步地，第二管路的一端通过通孔与容纳腔相连通，第二管路的另一端与第一管路的一端相连通。
[0009]进一步地，第二管路的一端通过通孔与容纳腔相连通，第二管路的另一端与第一管路相连通并位于第一管路的第一端和第二端之间。
[0010]进一步地，第二管路的轴线与第一管路的轴线具有夹角。
[0011]进一步地，第二管路的轴线与第一管路的轴线垂直。
[0012]进一步地，冷却管路上设置有电磁阀。
[0013]进一步地，罐体上还开设有进气口和出气口，进气口和出气口均与容纳腔相连通。
[0014]进一步地，出气口处设置有流量计。
[0015]进一步地，储气罐装置还包括:喷液装置，喷液装置上设置有控制器;冷却管路，冷却管路的一端与容纳腔相连通，冷却管路的另一端与喷液装置相连通，控制器分别与设置在冷却管路上的电磁阀和设置于出气口处的流量计电连接。
[0016]根据本发明的另一个方面，提供了一种压缩机，包括储气罐装置，储气罐装置为上述中任一项的储气罐装置。
[0017]应用本发明的技术方案，储气罐装置包括罐体，罐体具有容纳腔，罐体上开设有与容纳腔相连通的通孔，通孔用以向容纳腔内通入介质以维持容纳腔内的压力稳定。通过在罐体上设置通孔，可根据罐体的气体排量变化通入介质调节罐体内气体的温度以改变罐体容纳腔内的压力，使得容纳腔内的压力始终维持在恒定压力下。该罐体能够有效地克服压缩机随负荷降低而效率降低的问题，保证压缩机能始终在设计工况下高效率运行，提高了压缩机的能效。
【附图说明】
[0018]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0019]图1示出了根据本发明的储气罐装置的实施例的结构示意图。
[0020]10、罐体；11、通孔；12、进气口；13、出气口；20、第一管路;30、第二管路;40、电磁阀。
【具体实施方式】
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0022]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0023]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0024]为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0025]现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
[0026]如图1所示，根据本发明的一个实施例，提供了一种储气罐装置。该储气罐装置该包括罐体10，罐体10具有容纳腔。罐体10上开设有与容纳腔相连通的通孔11，通孔11用以向容纳腔内通入介质以维持容纳腔内的压力稳定。
[0027]在本实施例中，通过在罐体10上设置通孔11，可根据罐体10的气体排量变化通入介质调节罐体10内气体的温度以改变罐体10容纳腔内的压力，使得容纳腔内的压力始终维持在恒定压力下。该罐体10能够有效地克服压缩机随负荷降低而效率降低的问题，保证压缩机能始终在设计工况下高效率运行，提高了压缩机的能效。
[0028]具体地改变罐体10容纳腔内的压力方式为:当供气量降低时，纳腔内内气体总量积累，物质的量η变大，需要增大喷液流量或降低喷液温度，降低纳腔内气体温度。或者当供气量升高时，纳腔内气体总量消耗，η变小，需要降低喷液流量或调高喷液温度，增高纳腔内气体温度。最终使得纳腔内的压力能够始终维持不变，从而保证使用该储气罐装置的压缩机高效运行。
[0029]其中，储气罐装置包括冷却管路。冷却管路包括第一管路20，第一管路20通过通孔11与容纳腔相连通。这样设置使得介质能够顺利的进入容纳腔内以改变容纳腔内的压力环境。
[0030]进一步地，冷却管路还包括第二管路30。第二管路30的一端通过通孔11与容纳腔相连通，第二管路30的另一端与第一管路20相连通。这样设置能够增加向储气罐装置简称储气罐内通入介质时的可靠性。优选地，第二管路30与第一管路20的连接方式可以是螺纹连接，也可以是焊接，也可以将其设置成可拆卸式的螺纹连接，这样设置使得该储气罐可以根据使用环境情况设计管路的具体安装方式，增加了储气罐的实用性和使用灵活性。
[0031]根据本发明的第二个实施例，该储气罐装置该包括罐体10和冷却管路。罐体10具有容纳腔。罐体10上开设有与容纳腔相连通的通孔11，通孔11用以向容纳腔内通入介质以维持容纳腔内的压力稳定。冷却管路包括第一管路20和第二管路30。其中，第二管路30的一端通过通孔11与容纳腔相连通，第二管路30的另一端与第一管路20的一端相连通。这样设置同样起到了像上述实施例中的冷却管路起到的作用一样，使得该储气罐可以根据使用环境情况设计管路的具体安装方式，增加了储气罐的实用性和使用灵活性。
[0032]根据本发明的第三个实施例，该储气罐装置该包括罐体10和冷却管路。罐体10具有容纳腔。罐体10上开设有与容纳腔相连通的通孔11，通孔11用以向容纳腔内通入介质以维持容纳腔内的压力稳定。冷却管路包括第一管路20和第二管路30。第二管路30的一端通过通孔11与容纳腔相连通，第二管路30的另一端与第一管路20相连通并位于第一管路20的第一端和第二端之间。这样设置使得介质可以通过第一管路20的两端同时进入容纳腔内，有效地增加了冷却管路通入冷却介质的效率，从而使得纳腔内的压力在短时间内就能达到平衡。
[0033]在本实施例中，为了使得冷却管路具有多个进入方向，将第二管路30的轴线与第一管路20的轴线设置成具有夹角。优选地，第二管路30的轴线与第一管路20的轴线垂直。
[0034]进一步地，冷却管路上设置有电磁阀40。可以通过电磁阀40控制冷却管路通入容纳腔中介质的流量的大小，以更好的实现控制容纳腔内气体的温度，继而维持容纳腔内的压力平衡。
[0035]其中，罐体10上还开设有进气口 12和出气口 13，进气口 12和出气口 13均与容纳腔相连通。出气口 13处设置有流量计。通过监测出气口 13的排气量，能够及时的了解容纳腔内气体的变化情况。
[0036]根据本发明的第四个实施例，储气罐装置包括罐体10、冷却管路和喷液装置。罐体
10具有容纳腔。罐体10上开设有与容纳腔相连通的通孔11、进气口 12和出气口 13，通孔11用以向容纳腔内通入介质以维持容纳腔内的压力稳定。出气口 13处设置有流量计。冷却管路包括第一管路20和第二管路30。第二管路30的一端通过通孔11与容纳腔相连通，第二管路30的另一端与第一管路20相连通并位于第一管路20的第一端和第二端之间。喷液装置上设置有控制器。冷却管路的一端与容纳腔相连通，冷却管路的另一端与喷液装置相连通，控制器分别与设置在冷却管路上的电磁阀40和设置于出气口 13处的流量计电连接。通过设置在出气口 13的流量计监测的结果反映至控制器上，控制器发出控制信号控制电磁阀40的打开程度即电磁阀40控制冷却管路开口的大小，使得冷却管路中通入适当的冷却介质对容纳腔内的气体进行降温或升温。
[0037]在本实施例中，维持储气罐内压力稳定。通过喷液冷却的方法实现温度控制，针对储存气体不同，所喷液体即介质应有一定限制:所喷液体应与储存气体为同一种物质或与储存气体容易分离。如储存气体对水不敏感则可直接喷水，如所储存气体的液态形态容易得到则可直接喷液态的储存物质，如所储存气体本身含有润滑油则可直接喷润滑油冷却。
[0038]在压缩机内容积比即压比固定(如螺杆压缩机)时，维持压力稳定对保证压缩机性能具有很大意义。对于内容积比固定的压缩机，排气压力与设计压力不同时会造成过压缩或欠压缩，造成能量损失。另外，通常螺杆压缩机可以根据气体使用情况调节压缩机负荷，但是压缩机性能随负荷变化不是线性关系，负荷低时性能损失严重，低负荷运行很不经济。
[0039]因此理想的储气罐，需要能维持压力稳定，并保证储气罐容积能持续容纳压缩机的设计排量。储气罐容积可以根据平均用气量和最低用气量解决如何维持储气罐压力稳定的问题。
[0040]通过喷液冷却的方法实现温度控制，可冷却液体的流量和温度来控制储气罐内气体的温度。根据热力学状态方程pV = nRT，在p，V不变的情况下，需要根据η的变化来调整T，即根据用气量的变化来调整气体温度。经过换热计算，可以计算得用气量与冷却液体的流量的函数关系，然后可用控制电路进行自动化控制。
[0041]在储气罐添加喷液口，并添加一套所喷液体的流路，喷液的流量或温度可控。并添加控制电路，在排气口处安装流量计，检测排气口的气体排量，将流量输入控制电路，经过计算得到最优的冷却液体的流量和温度设置。
[0042]如储存气体对水不敏感，则可通过喷入高压液态水，通过闪蒸快速降温。如储气罐用于制冷、热栗系统，储存气体是制冷剂，则可直接喷入液态制冷剂冷却，且控制起来会更加迅速，也不改变气体成分。如储存气体本身含有润滑油，则也可喷入润滑油冷却。
[0043]通过喷液调节温度，换热效率高，调节速度快，控制系统简单。如果是通过液体相变冷却，相变潜热远大于变温显热，则只用调节液体流量即可快速调节储气罐内气体温度。
[0044]因为实际气体的状态方程并不满足PV= nRT，控制元件的计算结果并不一定准确，需要针对特定气体进行试验验证，并拟合出经验公式。同时在实际生产中，为确保调节效果，也需在储气罐上添加温度传感器和压力传感器，(因为储存的是气体，会充满整个罐体空间，因此位置随意，只要能测到储气罐内压力和温度即可，可以布置在中间)这些通常为储气罐原本就必备的检测元件。
[0045]根据本发明的第五个实施例，压缩机工况一定的情况下，会有一个理论的内压缩排气压力。该压力与排气管道的外压缩排气压力对应(可看做储气罐压力)。两个压力相等时压缩机效率最高。该内压缩排气压力(再加上排气管到储气罐的压力损失)即储气罐需要稳定的压力。
[0046]根据气体状态方程PV= ZnRT，Z是修正系数，可根据实验测量。p、V、R、Z不变，需要根据η的变化调整TS卩可。11可以根据储气罐的用气量计算，储气罐内气体的量11 = 110+11；[11-nout，nin是压缩机排气量即储气罐进气量，nout是用户用气量即储气罐排气量，η0是该时刻开始瞬间储气罐内的初始储量，η即为该时刻结束瞬间储气罐的储量。η代入上式P V =ZnRT后可以计算需要达到的温度Τ。然后控制喷液量的大小，即可控制气体的温度。
[0047]压缩机始终按理论排气量运行，所以储气罐始终进气，排气气量根据用户用气量变化，可能大可能小也可能无。只要用气量变化，存在压力波动的可能，就需要喷液控制温度，进而控制压力。
[0048]比如压缩机排气温度Tl，通入储气罐，储气罐内为维持排气压力需要维持Τ2(Τ2〈Tl)的温度，则通过一定量Τ3温度的水把TI的排气冷却到Τ2即可。
[0049 ]例如，压缩机排气后进入储气罐的温度T1、压力P1、供气量n in，储气罐内气体温度为T2，排气量nout = nin，此时用气量等于供气量，储气量保持在n0不变，为使储气罐内压力稳定，需通过喷入质量流量m的温度为T3(T3〈T2)的液体将供气从Tl冷却至T2即可，此时储气罐内压力等于Pl，压缩机高效运行。
[0050]某时刻用户用气量下降nout ’〈nin，此时n = nO+nin-nout ’ >n0，储气罐内气体增多，根据PV = ZnRT,如果温度不变，压力便会升高。为维持压力不变，则需要降低温度，T2’ =Τ1*η0/η〈Τ1，即可通过增大喷入温度较低的液体的量m’>m，将储气罐内储存的气体降低温度到T2’，还需要将新供气体也降温到T2’。
[0051 ] 相反，某时刻用户用气量上升nout” >nin，此时n = nO+nin-nout” <n0，储气罐内气体减少，根据PV = ZnRT,如果温度不变，压力便会降低。为维持压力不变，则需要升温度，T2”= Τ1*η0/η>Τ1，即可通过降低喷入温度较低的液体的量m”〈m，将新供气体温到T2”，还需要利用新供气体将储气罐内储存的气体降低升高到T2”。
[0052]上述实施例中的储气罐装置还可以用于压缩机技术领域，即根据本发明的另一个方面，提供了一种压缩机。该压缩机包括储气罐装置，储气罐装置为上述中任一项的储气罐装置。其中，储气罐装置包括罐体10，罐体10具有容纳腔。罐体10上开设有与容纳腔相连通的通孔11，通孔11用以向容纳腔内通入介质以维持容纳腔内的压力稳定。
[0053]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种储气罐装置，其特征在于，包括: 罐体(10)，具有容纳腔，所述罐体(10)上开设有与所述容纳腔相连通的通孔(11)，所述通孔(11)用以向所述容纳腔内通入介质以维持所述容纳腔内的压力稳定。2.根据权利要求1所述的储气罐装置，其特征在于，所述储气罐装置包括冷却管路，所述冷却管路包括: 第一管路(20)，所述第一管路(20)通过所述通孔(11)与所述容纳腔相连通。3.根据权利要求2所述的储气罐装置，其特征在于，所述冷却管路还包括: 第二管路(30)，所述第二管路(30)的一端通过所述通孔(11)与所述容纳腔相连通，所述第二管路(30)的另一端与所述第一管路(20)相连通。4.根据权利要求3所述的储气罐装置，其特征在于，所述第二管路(30)的一端通过所述通孔(11)与所述容纳腔相连通，所述第二管路(30)的另一端与所述第一管路(20)的一端相连通。5.根据权利要求3所述的储气罐装置，其特征在于，所述第二管路(30)的一端通过所述通孔(11)与所述容纳腔相连通，所述第二管路(30)的另一端与所述第一管路(20)相连通并位于所述第一管路(20)的第一端和第二端之间。6.根据权利要求3所述的储气罐装置，其特征在于，所述第二管路(30)的轴线与所述第一管路(20)的轴线具有夹角。7.根据权利要求6所述的储气罐装置，其特征在于，所述第二管路(30)的轴线与所述第一管路(20)的轴线垂直。8.根据权利要求2所述的储气罐装置，其特征在于，所述冷却管路上设置有电磁阀(40)。9.根据权利要求1所述的储气罐装置，其特征在于，所述罐体(10)上还开设有进气口(12)和出气口(13)，所述进气口(12)和所述出气口(13)均与所述容纳腔相连通。10.根据权利要求9所述的储气罐装置，其特征在于，所述出气口(13)处设置有流量计。11.根据权利要求10所述的储气罐装置，其特征在于，所述储气罐装置还包括: 喷液装置，所述喷液装置上设置有控制器； 冷却管路，所述冷却管路的一端与所述容纳腔相连通，所述冷却管路的另一端与所述喷液装置相连通，所述控制器分别与设置在所述冷却管路上的电磁阀(40)和设置于所述出气口( 13)处的流量计电连接。12.—种压缩机，包括储气罐装置，其特征在于，所述储气罐装置为权利要求1至11中任一项所述的储气罐装置。
【文档编号】F17C5/06GK105927847SQ201610443175
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】袁皓, 杨侨明, 李日华, 张天翼
【申请人】珠海格力电器股份有限公司