气与水转换装置及空气压缩系统的制作方法

本实用新型涉及动力设备技术领域，尤其涉及一种气与水转换装置及空气压缩系统。

背景技术：

随着人们生活水平的提升，能源利用的问题越来越受人们的关注，有关自然资源的利用成为研究热点。其中，空气动力是一种重要的自然资源，其主要表现为压缩空气，压缩形成的高压空气可以广泛应用于众多领域。

传统的空气压缩通常是采用电能压缩的方式，其通常是由空压机将电能转换成机械能，再将机械能转换成高压风能，供生产工艺使用。传统的空气压缩方式能耗太高，其压缩空气的耗能主要体现为空压机需要消耗大量电能，因此如何采用一种气与水转换的结构进行空气压缩来降低能耗成为研究热点，而气与水转换结构中如何利用空气与水的作用力带动空气压缩系统的运行尤为关键。

如何如何利用空气与水的作用力带动空气压缩系统的运行，成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种气与水转换装置及空气压缩系统，能够为空气压缩系统提供初始动力，推动空气压缩系统的运行。

一方面，提供一种气与水转换装置，应用于空气压缩系统，所述空气压缩系统包括总体气缸，所述总体气缸由缸体和底座组成密闭结构，所述总体气缸内分布有气体压缩区域和液体压缩区域，所述总体气缸上开设有用于接通所述气体压缩区域与外界关联的气体出入口、用于接通所述液体压缩区域与外界关联的进出水口和用于收集气体的回气口；

所述气与水转换装置包括摆动件，所述摆动件上开设有液体流动口、第一气体流动口和第二气体流动口，所述液体流动口与所述进出水口连接、用于提供所述摆动件与所述液体压缩区域之间进行液体流动的接口；所述第一气体流动口与所述进出水口连接、用于提供所述摆动件与所述气体压缩区域之间进行气体流动的接口；所述第二气体流动口与所述回气口连接，所述摆动件通过摆动后的势能，将气体通过所述第二气体流动口经由所述回气口排入所述总体气缸内，以推动所述空气压缩系统的运行。

可选的，在其中一个实施例中，所述摆动件包括摆锤，所述摆锤包括第一气与水转换缸和第二气与水转换缸，所述第一气与水转换缸与第二气与水转换缸通过连动部件连动连接，以使得所述第一气与水转换缸与第二气与水转换缸相对运动。

可选的，在其中一个实施例中，还包括支撑座，所述第一气与水转换缸和第二气与水转换缸通过连动部件安装于所述支撑座的顶部，所述支撑座用于支撑所述第一气与水转换缸和第二气与水转换缸的摆动。

可选的，在其中一个实施例中，所述连动部件包括第一摆臂、第二摆臂和转动环，所述第一摆臂与所述第一气与水转换缸固定连接，所述第二摆臂与所述第二气与水转换缸固定连接，所述第一摆臂和第二摆臂呈预设角度固定连接于所述转动环上，所述转动环安装于所述支撑座的顶部。

可选的，在其中一个实施例中，所述支撑座上还设置有升降气缸，所述升降气缸与所述连动部件活动连接，用于推动所述连动部件转动，以带动所述第一气与水转换缸和第二气与水转换缸进行升降运动。

可选的，在其中一个实施例中，所述升降气缸还与控制器连接，基于所述控制器控制所述升降气缸的运行；

所述控制器与设置在所述总体气缸内的气压感应器电连接，所述气压感应器用于检测所述空气压缩系统中的气体存储装置中的气压大小。

可选的，在其中一个实施例中，所述控制器通过气体电磁阀控制所述升降气缸的运行，所述控制器通过控制线与所述气体电磁阀的控制端连接，所述气体电磁阀的输入端通过气管与所述气体出入口连接，所述气体电磁阀的输出端分别通过推动气管和收缩气管与所述升降气缸连接。

可选的，在其中一个实施例中，所述第一气体流动口与第二气体流动口上分别设置有止回阀，以控制气体单向流动。

另一方面，提供一种空气压缩系统，包括总体气缸，所述总体气缸由缸体和底座组成密闭结构，所述总体气缸内分布有气体压缩区域和液体压缩区域，所述总体气缸上开设有用于接通所述气体压缩区域与外界关联的气体出入口、用于接通所述液体压缩区域与外界关联的进出水口和用于收集气体的回气口；

所述回气口与气与水转换装置连接，所述气与水转换装置包括摆动件，所述摆动件上开设有液体流动口、第一气体流动口和第二气体流动口，所述液体流动口与所述进出水口连接，所述第一气体流动口与所述气体出入口连接，所述第二气体流动口与所述回气口连接，所述摆动件通过摆动后的势能，将气体通过所述第二气体流动口经由所述回气口排入所述总体气缸内。

实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

上述气与水转换装置及空气压缩系统，通过摆动件与总体气缸中的进出水口、气体出入口和回气口建立连接，摆动件通过摆动后的势能，将气体通过所述第二气体流动口经由所述回气口排入所述总体气缸内，以推动空气压缩系统的运行。通过上述装置，利用摆动件中水与空气之间的相互作用力，向空气压缩系统中输送空气，能够为空气压缩系统提供初始动力，推动空气压缩系统的运行，降低了空气压缩系统所需的能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中气与水转换装置的结构示意图；

图2为一个实施例中摆动件的结构示意图；

图3为一个实施例中摆锤的结构示意图；

图4为一个实施例中升降气缸的控制原理示意图；

图5为一个实施例中总体气缸的内部结构示意图。

图中：100-总体气缸，102-缸体，104-底座，110-气体出入口，120-进出水口，130-回气口，140-压缩气缸，142-空气气道，150-内架，160-中缸，162-通气口，164-连动通道，170-连动组件，180-升降组件，190-活塞组件，200-气与水转换装置，210-摆动件，220-支撑座，212-液体流动口，214-第一气体流动口，216-第二气体流动口，310-第一气与水转换缸，320-第二气与水转换缸，330-连动部件，332-第一摆臂，334-第二摆臂，336-转动环，410-升降气缸，420-控制器，430-气体电磁阀，432-气管，434-推动气管，436-收缩气管，300-气体压缩区域，400-液体压缩区域。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请。可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一元件称为第二元件，且类似地，可将第二元件称为第一元件。第一元件和第二元件两者都是元器件，但其不是同一元器件。

图1为一个实施例中气与水转换装置的结构示意图，该气与水转换装置应用于空气压缩系统中，空气压缩系统用于提供空气动力，通过本实施例提供的气与水转换装置，能够为空气压缩系统提供初始动力，推动空气压缩系统的运行。如图1所示，该气体压缩系统包括总体气缸100，总体气缸100由缸体和底座组成密闭结构，总体气缸100内分布有气体压缩区域300和液体压缩区域400，其中本实施中的气体为空气，可以理解的是，在其他实施例中该气体还可以为其他性质的气体。本实施中液体压缩区域400中注入的液体为水，可以理解的是，在其他实施例中该液体还可以为其他性质的液体。总体气缸100上开设有用于接通气体压缩区域300与外界关联的气体出入口110、用于接通液体压缩区域400与外界关联的进出水口120和用于收集气体的回气口130。具体的，通过进出水口120向总体气缸100内注入液体，注入的液体达到预设水位线后，通过气压装置从气体出入口110向总体气缸100内输送高压气体，该气压装置可以是气泵，气泵通过电力不停压缩空气，产生气压，以使得总体气缸100内形成具有预设压力值的气体压缩区域300和液体压缩区域400，有利于气体压缩系统的运行。

气与水转换装置200包括摆动件210和支撑座220，摆动件210活动安装在支撑座220上。请结合图1和图2所示，摆动件210上开设有液体流动口212、第一气体流动口214和第二气体流动口216，液体流动口212与进出水口110连接、用于提供摆动件210与液体压缩区域400之间进行液体流动的接口；第一气体流动口214与气体出入口120连接、用于提供摆动件210与气体压缩区域300之间进行气体流动的接口；第二气体流动口216与回气口130连接，摆动件210通过摆动后的势能，将气体通过第二气体流动口216经由回气口130排入总体气缸100内，以推动空气压缩系统的运行。

具体的，摆动件210为摆锤，摆锤上分别设置有液体流动口212、第一气体流动口214和第二气体流动口216，摆锤上的第一气体流动口214、第二气体流动口216通过气管分别与气体出入口110、回气口130连通，液体流动口212通过水管与进出水口120连通。当摆锤的摆动高度低于液体压缩区域400的水位线时，液体压缩区域400内的液体通过进出水口120经由液体流动口212进入所述摆锤；当所述摆锤的摆动高度高于液体压缩区域400的水位线时，气体压缩区域300内的空气通过气体出入口110经由第一气体流动口214进入所述摆锤，所述摆锤内的液体经过液体流动口212回流至总体气缸100内；当所述摆锤的摆动高度再次低于所述液体压缩区域400的水位线时，液体压缩区域400内的液体经过液体流动口212进入所述摆锤，所述摆锤内的空气通过第二气体流动口216经由回气口130进入总体气缸100内。

上述气与水转换装置，通过摆动件与总体气缸中的进出水口、气体出入口和回气口建立连接，摆动件通过摆动后的势能，将气体通过所述第二气体流动口经由所述回气口排入所述总体气缸内，以推动空气压缩系统的运行。通过上述装置，利用摆动件中水与空气之间的相互作用力，向空气压缩系统中输送空气，能够为空气压缩系统提供初始动力，推动空气压缩系统的运行，降低了空气压缩系统所需的能耗。

在一个实施例中，参阅图3所示，摆锤包括第一气与水转换缸310和第二气与水转换缸320，第一气与水转换缸310与第二气与水转换缸320通过连动部件330连动连接，以使得第一气与水转换缸310与第二气与水转换缸320相对运动。具体的，当第一气与水转换缸310向上摆动时，第二气与水转换缸320向下摆动；当第一气与水转换缸310向下摆动时，第二气与水转换缸320向上摆动。

进一步的，该气与水转换装置中还包括支撑座220，第一气与水转换缸310和第二气与水转换缸320通过连动部件330安装于支撑座220的顶部，支撑座220用于支撑第一气与水转换缸310和第二气与水转换缸320的摆动。

更为具体的，连动部件330包括第一摆臂332、第二摆臂334和转动环336，第一摆臂332的一端与第一气与水转换缸310固定连接，第二摆臂334的另一端与第二气与水转换缸320固定连接，第一摆臂332的另一端和第二摆臂334的另一端呈预设角度固定连接于转动环336上，该预设角度指的是第一摆臂332和第二摆臂334交汇形成的夹角，例如该预设角度可以是大于90度小于180度。转动环336安装于支撑座220的顶部，转动环336具体呈环状，活动安装在支撑座220顶部设置的横轴上，以使得转动环336可以在横轴上转动，带动第一气与水转换缸310与第二气与水转换缸320进行升降运动。

进一步的，支撑座220上还设置有升降气缸(图未示)，升降气缸与连动部件330活动连接，用于推动连动部件330转动，以带动第一气与水转换缸310和第二气与水转换缸320进行升降运动。

通过本实施例提供的气与水转换装置，通过第一气与水转换缸310和第二气与水转换缸320在支撑座220上进行升降运动，可以利用摆锤中水与空气之间的相互作用力，向空气压缩系统中输送空气，能够为空气压缩系统提供初始动力，推动空气压缩系统的运行，降低了空气压缩系统所需的能耗。

在一个实施例中，参阅图4所示，为一个实施例中升降气缸的控制原理示意图，升降气缸410与控制器420连接，基于控制器420控制升降气缸410的运行。控制器420与设置在总体气缸100内的气压感应器电连接，通过气压感应器检测空气压缩系统中的气体存储装置中的气压大小，根据气体存储装置中的气压大小按照预设控制策略控制所述升降气缸的运动。具体的，气压感应器贯穿设置于气体存储装置中部，气压感应器用于检测气体存储装置内的气压大小。举例来说，气压感应器包括感应线圈以及包围在感应线圈外部的磁铁浮圈，磁铁浮圈在液体压缩区域400内会上浮，当气体存储装置内存储有空气时，磁铁浮圈在气体存储装置内部处于空气与液体分隔的位置，并跟随气体存储装置内的空气多少而改变位置，当气体存储装置内的空气增加时，磁铁浮圈的位置下降，当气体存储装置内的空气减少时，磁铁浮圈的位置上升，因此通过气压感应器可以监测气体存储装置内部空气的含量，也即检测气体存储装置内的气压大小。

进一步的，当通过气压感应器检测到气体存储装置中的气压不足时，控制器420控制升降气缸410开始运行，以推动摆动件摆动，进而通过回气口向空气压缩系统中的气体存储装置输送空气。

通过本实施例提供的气压感应器，可以准确的监控气体存储装置中存储的气压大小，通过控制器420控制升降气缸410的运行，以便于在气体存储装置中的气压不足时向气体存储装置中注入高压空气，提升空气压缩系统的运行效率。

在一个实施例中，请继续参阅图4，控制器420通过气体电磁阀430控制升降气缸410的运行，控制器420通过控制线与气体电磁阀430的控制端连接，气体电磁阀430的输入端通过气管432与总体气缸100中的气体出入口连接，气体电磁阀430的输出端分别通过推动气管434和收缩气管436与升降气缸410连接。通过控制器420控制气体电磁阀430的通断，以控制推动气管434或收缩气管436的通断，进而控制升降气缸410的升降，以带动摆动件的摆动。

在一个实施例中，所述第一气体流动口与第二气体流动口上分别设置有止回阀，以控制气体单向流动。其中止回阀是指启闭件为圆形阀瓣并靠自身重量及介质压力产生动作来阻断介质倒流的一种阀门，其作用是只允许介质向一个方向流动，而且阻止反方向流动。本实施例中第一气体流动口上设置有第一止回阀，用于在气体压缩区域300内的空气通过第一气体流动口进入摆动件时开启；第二气体流动口上设置有第二止回阀，用于在摆动件内的空气通过第二气体流动口进入总体气缸内时开启。

上述实施例提供的气与水转换装置，通过摆动件与总体气缸中的进出水口、气体出入口和回气口建立连接，摆动件通过摆动后的势能，将气体通过所述第二气体流动口经由所述回气口排入所述总体气缸内，以推动空气压缩系统的运行。通过上述装置，利用摆动件中水与空气之间的相互作用力，向空气压缩系统中输送空气，能够为空气压缩系统提供初始动力，推动空气压缩系统的运行，降低了空气压缩系统所需的能耗。

基于相同的发明构思，以下提供一种空气压缩系统，请继续参阅图1所示，该空气压缩系统包括总体气缸100，总体气缸100由缸体和底座组成密闭结构，总体气缸100内分布有气体压缩区域300和液体压缩区域400。总体气缸100上开设有用于接通气体压缩区域300与外界关联的气体出入口110、用于接通液体压缩区域400与外界关联的进出水口120和用于收集气体的回气口130。

进一步的，回气口130与气与水转换装置200连接，气与水转换装置200包括摆动件210，摆动件210上开设有液体流动口、第一气体流动口和第二气体流动口，该液体流动口与进出水口120连接，第一气体流动口与气体出入口110连接，第二气体流动口与回气口130连接，摆动件210通过摆动后的势能，将气体通过第二气体流动口经由回气口130排入总体气缸100内。

通过本实施例提供的空气压缩系统，利用摆动件中水与空气之间的相互作用力，向空气压缩系统中输送空气，能够为空气压缩系统提供初始动力，推动空气压缩系统的运行，降低了空气压缩系统所需的能耗。

在一个实施例中，参阅图5所示，为一个实施例中总体气缸的内部结构示意图，总体气缸100的液体压缩区域400内设置有内架150，也即内架150被液体所覆盖，液体的水位线高于内架150上方一定位置，内架150固定安装于底座104上。

内架150上设置有用于收集空气的中缸160，具体的，在高度方向上，中缸160架设在内架150的中间区域，中缸160形成一个半包围的容置空间，用于暂存空气。中缸160存储的空气来源包括由回气口130注入的空气、由压缩气缸140引入的外部空气。由于空气与水的特性，当空气进入液体压缩区域400时，空气会快速在液体区域内上浮，由于回气口130和压缩气缸140均设置在中缸160的下方，则空气上浮时会暂时存储在中缸160形成的容置空间内。

中缸160开设有可控式的通气口162与贯穿的连动通道164，通气口162开设在中缸160的顶部，通过可控式开关控制通气口162的通断，可以释放中缸160内存储的空气，例如可以通过电磁阀控制通气口162的开启或关闭。贯穿中缸160开设有连动通道164，连动通道164用于提供可运行的通道。

进一步的，内架150上安装有连动组件170，连动组件170连接有升降组件180，升降组件180连接有活塞组件190，活塞组件190贯穿连动通道164与压缩气缸140配合进行活塞运动，以使得外界的空气经由空气气道142进入压缩气缸140内，再由压缩气缸140进入中缸160内，升降组件180通过升降运动将中缸160内的空气转移至气体压缩区域300。具体的，连动组件170安装在内架170顶部，为升降组件180提供进行升降运动的支持，活塞组件190与气缸活塞140配套设置。例如，连动组件170可以包括滑轮与连接带，升降组件180可以包括浮缸，活塞组件190可以包括连动杆和活塞，需要说明的是，连动组件170、升降组件180、活塞组件190还可以采用具有相同或相似功能的其他结构代替，本实施例对此不进行限定。

进一步的，回气口130用于与气与水转换装置连接，将气与水转换装置提供的空气引入所述中缸，以推动所述升降组件的运行。具体的，回气口130用于向总体气缸100内注入空气，在气体压缩系统开始运行时，通过回气口130注入的空气输送至中缸160，再由中缸160上的通气口162转移至升降组件180，以使得升降组件180开始运行，为升降组件180做升降运动提供了初始动力。本实施例利用气体在液体中会上浮的原理，将气体存储在由缸体形成的容置空间中，并通过可控式通气口释放缸体内存储的气体，进而利用气体上浮的作用力带动空气压缩系统运行，可以降低空气压缩系统的能耗。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。