一种循环利用气体的增压泵的制作方法

本发明涉及增压泵的技术领域，具体涉及一种循环利用气体的增压泵。

背景技术：

现有的技术中，泵工作原理主要分两种情况。一种是通过机械部件给液体施加动能，达到增压效果，从而使液体不断地被吸入和排出。包括：离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵、切线流泵、容积泵、射流泵、水锤泵等。以上各种泵直接将电能转化成机械能，由机械能做功，但液体输送过程中流体动能损失部分占输入总能量的比例较大，难以回收利用。一种是利用低压气体给流体增压的泵，其包括气气增压泵、气液增压泵，工作原理都是利用大面积活塞端的低压气体驱动而产生小面积活塞端的高压流体，类似于压力增压器。以上各种泵都是通过气体介质传递能量，但是没有回收气体介质膨胀能的设计，会造成能源浪费。

现有的泵的工作方式下，流体的增压设备要么出现动能损失无法控制问题，要么通过气体介质传递能量后没有气体膨胀能的回收再利用设计。同时，现有液体或气体增压设备在结构上，部件之间配合紧密，技术要求高，不同型号、不同尺寸的设备制造成本相差较大。尤其在大型化、高参数、可控性、高效率和高性价比等方面具有不可克服的弱点和障碍。

如何才能够使得增压设备能循环利用气体进行增压，如何有效的避免增压设备上动能的损失是本发明有待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种循环利用气体的增压泵，用以解决现有增压设备传递介质不能循环利用以及避免动能过度损失的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为提供一种循环利用气体的增压泵。所述的一种循环利用气体的增压泵包括：四腔压强转换器、双腔压强转换器、维持恒定压强管路传输系统、压强调节系统、流量调节系统、开关阀门。

四腔压强转换器包括内腔和外腔，在密闭容器内隔离出两套内腔和外腔组。密闭容器可分为双套直筒结构和单直筒结构两种。

在双套直筒密闭容器中，内腔和外腔组合设置在内套直筒和外套直筒中间，内腔壁和外腔壁为双侧可折叠式腔壁设计，内腔壁其中一侧紧贴内套直筒与另一侧内腔壁隔离出内腔。外腔壁其中一侧紧贴外套直筒与内腔壁隔离出外腔。

在单直筒密闭容器中，内腔和外腔组合设置在单直筒中。内腔壁为单筒可折叠式腔壁设计，在外腔中单独隔离出内腔。外腔壁为双侧可折叠式腔壁设计，其中一侧紧贴单直筒与内腔壁隔离出外腔。

四腔压强转换器采用隔板把两套内腔和外腔组合在中部连接起来，两套内腔和外腔组合都有一个端口与隔板紧固连接形成闭合端，隔板可以在密闭容器内自由移动，两套内腔和外腔组合的另外两个端口分别与密闭容器紧固连接形成另一个闭合端，并分别设置出口和入口。

四腔压强转换器内腔的出口与气体降压过程能量回收再利用系统入口有管路连通，管路上有开关阀门。四腔压强转换器内腔的出口同时与压缩机系统入口通过管路连通，管路上设置开关阀门。压缩机系统出口与四腔压强转换器内腔每个入口有管路连通，管路上有开关阀门。四腔压强转换器两套外腔入口与流体(液体或气体)提供源有管路连通，管路上设置开关阀门。四腔压强转换器外腔的出口与流体设备有管路连接，管路上设置开关阀门。

所述双腔压强转换器在密闭容器内对称设置由隔板隔离的可折叠腔壁的内腔，两套内腔都有一个端口与隔板紧固连接形成闭合端，隔板可以在密闭容器内左右极限位置之间自由移动，两套内腔的另外两个端口分别与密闭容器紧固连接形成另一个闭合端，并分别设置开口，包括出口和入口。双腔压强转换器内腔的入口分别与气体降压过程能量回收再利用系统出口有管路连通，管路上有开关阀门。双腔压强转换器内腔的出口分别与配套的压缩机系统入口通过管路连通，管路上设置开关阀门。

双腔压强转换器左右两侧内腔压强均为p0，蓄存或排出过程是容积转换过程，此过程能耗可以忽略。在给液体增压过程中，四腔压强转换器左侧内腔压强p0,右侧内腔压强p3，左侧外腔需要增压的液体压强为p1，右侧外腔增压后压强为p2。压缩机系统入口压强p0，经过压缩机增压后出口压强p3。其中，四腔压强转换器内腔左侧和右侧截面积都是s1、外腔左侧和右侧截面积都是s2。则：p2*s2+p0*s1＝p1*s2+p3*s1。所以增压值＝p2-p1＝(p3-p0)*s1/s2。同理，从相反方向增压时，增压值＝p2-p1＝(p3-p0)*s1/s2。

双腔压强转换器通过如下步骤，实现持续稳压供应低压气体目的。隔板处于左侧极限位置，左侧内腔开始蓄存低压气体，隔板向右侧移动，右侧内腔排出低压气体，隔板达到右侧极限位置。隔板处于右侧极限位置，右侧内腔开始蓄存低压气体，隔板向左侧移动，左侧内腔排出低压气体，隔板达到左侧极限位置。从而实现往复循环的过程。

维持恒定压强管路传输系统根据流体的不同，其设置不同。

维持恒定压强管路传输液体系统，包括整个管路系统中，在底部设置逆止阀，并在不同压强出口处设置出口阀门和紧邻出口阀门处上部管路设置逆止阀。所有出口阀门电动控制设备与增压泵出口压强值建立逻辑电路控制系统，根据增压泵增压值打开对应高度位置的出口阀门。

维持恒定压强管路传输气体系统，包括多套在入口设置逆止阀、入口和出口设置电动阀门，管路内能够维持恒定压强的气体传输的管路系统组合而成。不同压强气体传输管路的入口和出口阀门电动控制设备与节能增压泵出口压强值建立逻辑电路控制系统，保证不同压强气体采用对应压强的管路进行传输。

压强调节系统包括气体蓄存罐和气体补充设备。气体蓄存罐入口与对应侧双腔压强转换器出口由管路连通，管路上有开关阀门。流体蓄存罐出口与配套的压力流体补充设备入口有管路连通，管路上有开关阀门。气体补充设备出口与双腔压强转换器相应侧内腔入口由管路连通，管路上有开关阀门。

流量调节系统由多组压缩机组成，每组压缩机的压缩倍数相同、排气量不同。在实际的操作中，通过增大配套压缩机的排气量，达到增大流量的目的；通过减少配套压缩机的排气量，达到减少流量的目的。

通过把压强调节系统的蓄存罐内的气体经过增压后，充入双腔压强转换器的对应侧内腔，通过增大增压值的方式提高流量；通过把双腔压强转换器的两侧内腔气体排出，充入压强调节系统的蓄存罐内，实现降低增压值的方式减少流量。

本发明具有如下优点：有效避免了动能的损失，实现高效节能的目的。在输送液体过程中，液体在输入端挤入管路，管路内液体再逐层向上提升，在出口排出等量液体，液体在管路内相同高度的每一层液体压强均相等，实现平层流动方式，流动阻力大幅降低。在输送气体过程中，不同压强气体通过独立的气体输送管路进行输送，防止气体出现压缩、膨胀的反复发生，有效降低能量损失。

附图说明

图1为本发明结构的示意图。

图2为本发线路连接总图。

图3为本发明步骤一运行的示意图。

图4为本发明步骤二运行的示意图。

图5为本发明步骤三运行的示意图。

图6为本发明步骤四运行的示意图。

图7为本发明双套直筒四腔压强转换器正面图。

图8为本发明双套直筒四腔压强转换器截面图。

图9为本发明单套直筒四腔压强转换器正面图。

图10为本发明单套直筒四腔压强转换器截面图。

1、2—四腔压强转换器；3—双腔压强转换器；4、7、8、16、21、24、25、33—压缩机系统；5、6、9、11、17、19、22、23、26、28、34、36—压力表；10、18、27、35—气体膨胀过程能量回收再利用系统；12、14、29、31—流体出口；13、15、30、32—流体入口；20、37—压强调节系统；38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75—开关阀门；76—气体入口；77—液体入口；78—气体出口；79、80、81—液体出口；82—增压泵流体出口(含12、14、29、31)；83—压强调节系统(含20、37)；84—气体膨胀过程能量回收再利用系统和压缩机系统(含10、18、28、35、4、7、21、24、8、16、25、33)；85—流体入口(含13、15、30、32)；86—增压泵。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1-2所示的一种循环利用气体的增压泵包括：四腔压强转换器、双腔压强转换器、维持恒定压强管路传输系统、压强调节系统、流量调节系统、开关阀门。

实施例

在实际的运行中，当四腔压强转换器1的隔板处于左侧极限位置、右侧内腔为低压气体，同时，四腔压强转换器2的隔板处于左侧极限位置、右侧内腔为高压气体状态；设备35、8、4、1、3、2运行，开关阀门59、75、60、46、41、38、63、64开启，其他设备和开关阀门都处于关闭状态。此时开始运行，四腔压强转换器2右侧内腔气体排出充入气体降压过程能量回收再利用系统35开始降压，达到设定的初始低压后，充入双腔压强转换器3右侧内腔，双腔压强转换器3隔板向左侧移动，双腔压强转换器3左侧内腔的低压气体与四腔压强转换器1右侧低压气体汇合，汇合后的气体经过压缩机系统8、4增压后充入四腔压强转换器1左侧内腔，四腔压强转换器1隔板向右侧移动，需要增压的流体(液体或气体)经过入口13充入四腔压强转换器1左侧外腔，同时，四腔压强转换器1右侧外腔流体(液体或气体)增压后经过出口14排出。直到处于：四腔压强转换器1的隔板处于右侧极限位置、左侧内腔为高压气体，同时，四腔压强转换器2的隔板处于左侧极限位置、右侧内腔为低压气体状态。

当四腔压强转换器1的隔板处于右侧极限位置、左侧内腔为高压气体，同时，四腔压强转换器2的隔板处于左侧极限位置、右侧内腔为低压气体状态；设备10、25、21、3、2、1运行，开关阀门47、61、68、53、45、42、71、72开启，其他设备和开关阀门都处于关闭状态。此时开始运行如下步骤，四腔压强转换器1左侧内腔气体排出充入气体降压过程能量回收再利用系统10开始降压，达到设定的初始低压后，充入双腔压强转换器3左侧内腔，双腔压强转换器3隔板向右侧移动，双腔压强转换器3右侧内腔的低压气体与四腔压强转换器2右侧低压气体汇合，汇合后的气体经过压缩机系统25、21增压后充入四腔压强转换器2左侧内腔，四腔压强转换器2隔板向右侧移动，需要增压的流体(液体或气体)经过入口30充入四腔压强转换器2左侧外腔，同时，四腔压强转换器2右侧外腔流体(液体或气体)增压后经过出口31排出。直到处于四腔压强转换器1的隔板处于右侧极限位置、左侧内腔为低压气体，同时，四腔压强转换器2的隔板处于右侧极限位置、左侧内腔为高压气体状态。

当四腔压强转换器1的隔板处于右侧极限位置、左侧内腔为低压气体，同时，四腔压强转换器2的隔板处于右侧极限位置、左侧内腔为高压气体状态。设备27、16、7、3、1、2运行，开关阀门54、69、66、50、39、40、65、62开启，其他设备和开关阀门都处于关闭状态。此时开始运行如下步骤，四腔压强转换器2左侧内腔气体排出充入气体降压过程能量回收再利用系统27开始降压，达到设定的初始低压后，充入双腔压强转换器3右侧内腔，双腔压强转换器3隔板向左侧移动，双腔压强转换器3左侧内腔的低压气体与四腔压强转换器1左侧低压气体汇合，汇合后的气体经过压缩机系统16、7增压后充入四腔压强转换器1右侧内腔，四腔压强转换器1隔板向左侧移动，需要增压的流体(液体或气体)经过入口15充入四腔压强转换器1右侧外腔，同时，四腔压强转换器1左侧外腔流体(液体或气体)经过出口12增压后排出。直到处于：四腔压强转换器1的隔板处于左侧极限位置、右侧内腔为高压气体，同时，四腔压强转换器2的隔板处于右侧极限位置、左侧内腔为低压气体状态。

当四腔压强转换器1的隔板处于左侧极限位置、右侧内腔为高压气体，同时，四腔压强转换器2的隔板处于右侧极限位置、左侧内腔为低压气体状态；设备18、33、24、3、2、1运行，开关阀门52、67、74、57、43、44、73、70开启，其他设备和开关阀门都处于关闭状态。此时开始运行如下步骤，四腔压强转换器1右侧内腔气体排出充入气体降压过程能量回收再利用系统18开始降压，达到设定的初始低压后，充入双腔压强转换器3左侧内腔，双腔压强转换器3隔板向右侧移动，双腔压强转换器3右侧内腔的低压气体与四腔压强转换器2左侧低压气体汇合，汇合后的气体经过33和24增压后充入四腔压强转换器2右侧内腔，四腔压强转换器2隔板向左侧移动，需要增压的流体(液体或气体)经过入口32充入四腔压强转换器2右侧外腔，同时，四腔压强转换器2左侧外腔流体(液体或气体)增压后经过出口29排出；直到处于：四腔压强转换器1的隔板处于左侧极限位置、右侧内腔为低压气体，同时，四腔压强转换器2的隔板处于左侧极限位置、右侧内腔为高压气体状态。从而实现循环运行的状态。

当需要调节压强时，通过调节循环气体在整个系统中的压强大小，实现调节输出流体(液体或气体)压强。当需要降低输出压强时，开启阀门51和58，把循环气体排出到压强调节设备中；当需要增加输出压强时，开启阀门51和58，把循环气体加入压强调节设备。

当需要调节流量时，通过调节输出压强的大小或气体压缩机排量大小等两种方式进行调节。即，增大输出压强值、增加气体压缩机排量实现增加流量；减小输出压强、减小气体压缩机排量实现减小流量。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。