一种高压气瓶组件增压转换装置
阅读说明：本技术 一种高压气瓶组件增压转换装置 (High-pressure gas cylinder assembly supercharging conversion device ) 是由 李素强 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：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,包括：增压器、控制单元、高压气瓶组；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。本发明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。(The invention belongs to the field of liquid and air pressure, and particularly relates to a pressurization conversion device for a high-pressure air bottle assembly, which comprises: the device comprises a supercharger, a control unit and a high-pressure gas cylinder group; the existing hydraulic high-pressure energy is utilized, and the low-pressure gas is pressurized by the control unit and the supercharger and then stored in the high-pressure gas cylinder set by the control unit. The invention can utilize the existing hydraulic high-pressure energy source through the device, in some places where the high-pressure gas cylinders are fast in consumption but the lowest use pressure is higher, the residual pressure in a plurality of gas cylinders is pressurized and then is continuously used, and the pressurizing process simultaneously utilizes the residual pressure of the high-pressure gas cylinder group and the special primary/secondary pressurizing capacity, thereby fully utilizing the existing resources, avoiding waste and saving the expenditure. The overall utilization efficiency is improved.)
技术领域
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
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。
发明内容
本发明的目的是：
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。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
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；
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。
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；
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。
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；
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。
增压器对低压气体增压包括一级增压。
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。
增压器对低压气体增压还包括二级增压。
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。
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。
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。
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
图1为本发明装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
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。
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。
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。
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。
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。
高压气瓶组件增压转换装置中，各腔压力及面积需满足：
1)复合活塞2向右运动：(Pa×A1+Pd×D1)＞(Pb×B1+Pc×C1)
2)复合活塞2向左运动：(Pb×B1+Pc×C1)＞(Pa×A1+Pd×D1)
其中：Pa--气腔A压力；A1--气腔A压力有效作用面积；
Pb--气腔C压力；B1--气腔C压力有效作用面积；
Pc--液腔B压力；C1—液腔B压力有效作用面积；
Pd--液腔D压力；D1—液腔D压力有效作用面积；
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。
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，
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。
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。
实施例
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。
该装置可以很好的解决这个问题。本实例
1.一级增压方式：
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。
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。
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。
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。
2.二级增压方式：
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。
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；
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。
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。
4)重复以上过程，完成本批次充压工作。
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。
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。