定壓式高壓氣體減壓系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種定壓式高壓氣體減壓系統(tǒng)，高壓儲氣罐出口分別與第四壓力感應(yīng)器和氣體開關(guān)閥的進氣口連接，氣體開關(guān)閥的出氣口再通過導(dǎo)氣管與第一級減壓系統(tǒng)的入氣口連接，第一級減壓系統(tǒng)的出氣口通過導(dǎo)氣管與第二級減壓系統(tǒng)的入氣口連接，第二級減壓系統(tǒng)的出氣口通過導(dǎo)氣管與第三級減壓系統(tǒng)的入氣口連接，第三級減壓系統(tǒng)的出氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為減壓氣體的出氣口；控制器分別與第四壓力感應(yīng)器、第一級減壓系統(tǒng)、第二級減壓系統(tǒng)和第三級減壓系統(tǒng)連接。利用本發(fā)明對高壓氣體進行減壓可以在保證減壓后氣體壓力穩(wěn)定的同時有效減小氣體在減壓過程中的能量損失，提高氣體的能量利用率，在減壓過程中可以通過與外界環(huán)境的熱交換來增加氣體內(nèi)能。
【專利說明】定壓式高壓氣體減壓系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低損耗的高壓氣體減壓系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是一種定壓式高壓氣體減壓系統(tǒng)，為氣動汽車儲存的高壓氣體進行減壓。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)汽車所使用的化石能源在不遠的將來會面臨枯竭，新能源動力汽車越來越多的進入人們的視野。作為新能源動力汽車之一的氣動汽車以高壓氣體作為動力源，其儲存的高壓氣體壓力高達幾十兆帕，在使用的過程中先要對儲存的高壓氣體進行減壓。
[0003]高壓氣體通常的減壓方式為節(jié)流減壓，使高壓氣體通過小孔或狹縫，以增大氣體的摩擦的方式來減小氣體壓力，節(jié)流減壓易于實現(xiàn)，但會給氣體帶來不可逆的能量損失。中國專利CN101201127A提出了一種二級氣體減壓裝置，通過反饋來調(diào)節(jié)來保證出口氣壓的穩(wěn)定性，但其仍然采用節(jié)流的方式來減小氣體壓力，造成氣體能量損耗，降低了系統(tǒng)能量的利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種定壓式高壓氣體減壓系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高壓氣體大跨度減壓，并使減壓后的壓力在相對較小范圍內(nèi)波動，同時大大減小高壓氣體減壓過程中的能量損失。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種定壓式高壓氣體減壓系統(tǒng)，包括高壓儲氣罐、第四壓力感應(yīng)器、氣體開關(guān)閥、第一級減壓系統(tǒng)、第二級減壓系統(tǒng)、第三級減壓系統(tǒng)和控制器；高壓儲氣罐出口分別與第四壓力感應(yīng)器和氣體開關(guān)閥的進氣口連接，氣體開關(guān)閥的出氣口再通過導(dǎo)氣管與第一級減壓系統(tǒng)的入氣口連接，第一級減壓系統(tǒng)的出氣口通過導(dǎo)氣管與第二級減壓系統(tǒng)的入氣口連接，第二級減壓系統(tǒng)的出氣口通過導(dǎo)氣管與第三級減壓系統(tǒng)的入氣口連接，第三級減壓系統(tǒng)的出氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為減壓氣體的出氣口 ；控制器分別與第四壓力感應(yīng)器、第一級減壓系統(tǒng)、第二級減壓系統(tǒng)和第三級減壓系統(tǒng)連接。
[0006]第一級減壓系統(tǒng)包括第一電磁開關(guān)閥、第一儲能器、第一壓力感應(yīng)器，第一儲能器包括氣罐和氣囊，氣囊位于氣罐中，第一電磁開關(guān)閥的進氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第一級減壓系統(tǒng)的進氣口與氣體開關(guān)閥出氣口相連，第一電磁開關(guān)閥的出氣口與第一儲能器的入氣口連接，第一儲能器的出氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第一級減壓系統(tǒng)的出氣口，第一儲能器的氣囊充氣口連接第一壓力感應(yīng)器，第一電磁開關(guān)閥和第一壓力感應(yīng)器通過導(dǎo)線分別與控制器連接。
[0007]第二級減壓系統(tǒng)包括第二電磁開關(guān)閥、第二儲能器、第二壓力感應(yīng)器，第二儲能器包括氣罐和氣囊，氣囊位于氣罐中，第二電磁開關(guān)閥的進氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第二級減壓系統(tǒng)的進氣口與第一級減壓系統(tǒng)的第一儲能器的出氣口連接，第二電磁開關(guān)閥的出氣口與第二儲能器的入氣口連接，第二儲能器的出氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第二級減壓系統(tǒng)的出氣口，第二儲能器的氣囊充氣口連接第二壓力感應(yīng)器，第二電磁開關(guān)閥和第二壓力感應(yīng)器通過導(dǎo)線分別與控制器連接。
[0008]第三級減壓系統(tǒng)包括第三電磁開關(guān)閥、第三儲能器、第三壓力感應(yīng)器，第三儲能器包括氣罐和氣囊，氣囊位于氣罐中，第三電磁開關(guān)閥的進氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第三級減壓系統(tǒng)的進氣口與第二級減壓系統(tǒng)的第二儲能器的出氣口連接，第三電磁開關(guān)閥的出氣口與第三儲能器的入氣口連接，第三儲能器的出氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第三級減壓系統(tǒng)的出氣口，第三儲能器的氣囊充氣口連接第三壓力感應(yīng)器，第三電磁開關(guān)閥和第三壓力感應(yīng)器通過導(dǎo)線分別與控制器連接。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點:(1)高壓氣體通過膨脹降低壓力，相比節(jié)流減壓大大減小了氣體的能量損耗；(2)本發(fā)明采用的多級減壓系統(tǒng)能保證在高壓儲氣罐內(nèi)氣體壓力不斷降低時，經(jīng)減壓系統(tǒng)減壓后的氣體壓力穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)；(3)在減壓過程中，不存在機械摩擦損耗，進一步減小了氣體的能量損失；(4)在減壓過程中，可采用熱交換方式吸收外界能量，增加氣體內(nèi)能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明所提出的一種定壓式高壓氣體減壓系統(tǒng)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的單級減壓系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0013]結(jié)合圖1，一種定壓式高壓氣體減壓系統(tǒng)，包括高壓儲氣罐1、第四壓力感應(yīng)器2、氣體開關(guān)閥3、第一級減壓系統(tǒng)、第二級減壓系統(tǒng)、第三級減壓系統(tǒng)和控制器4 ;高壓儲氣罐I出口分別與第四壓力感應(yīng)器2和氣體開關(guān)閥3的進氣口連接，氣體開關(guān)閥3的出氣口再通過導(dǎo)氣管與第一級減壓系統(tǒng)的入氣口連接，第一級減壓系統(tǒng)的出氣口通過導(dǎo)氣管與第二級減壓系統(tǒng)的入氣口連接，第二級減壓系統(tǒng)的出氣口通過導(dǎo)氣管與第三級減壓系統(tǒng)的入氣口連接，第三級減壓系統(tǒng)的出氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為減壓氣體的出氣口 ；控制器4分別與第四壓力感應(yīng)器2、第一級減壓系統(tǒng)、第二級減壓系統(tǒng)和第三級減壓系統(tǒng)連接。
[0014]結(jié)合圖2，第一級減壓系統(tǒng)包括第一電磁開關(guān)閥5、第一儲能器8、第一壓力感應(yīng)器11，第一儲能器8包括氣罐和氣囊，氣囊位于氣罐中，第一電磁開關(guān)閥5的進氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第一級減壓系統(tǒng)的進氣口與氣體開關(guān)閥3出氣口相連，第一電磁開關(guān)閥5的出氣口與第一儲能器8的入氣口連接，第一儲能器8的出氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第一級減壓系統(tǒng)的出氣口，第一儲能器8的氣囊充氣口連接第一壓力感應(yīng)器11,第一電磁開關(guān)閥5和第一壓力感應(yīng)器11通過導(dǎo)線分別與控制器4連接。
[0015]第二級減壓系統(tǒng)包括第二電磁開關(guān)閥6、第二儲能器9、第二壓力感應(yīng)器12，第二儲能器9包括氣罐和氣囊,氣囊位于氣罐中,第二電磁開關(guān)閥6的進氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第二級減壓系統(tǒng)的進氣口與第一級減壓系統(tǒng)的第一儲能器8的出氣口連接，第二電磁開關(guān)閥6的出氣口與第二儲能器9的入氣口連接，第二儲能器9的出氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第二級減壓系統(tǒng)的出氣口，第二儲能器9的氣囊充氣口連接第二壓力感應(yīng)器12，第二電磁開關(guān)閥6和第二壓力感應(yīng)器12通過導(dǎo)線分別與控制器4連接。
[0016]第三級減壓系統(tǒng)包括第三電磁開關(guān)閥7、第三儲能器10、第三壓力感應(yīng)器13，第三儲能器10包括氣罐和氣囊，氣囊位于氣罐中，第三電磁開關(guān)閥7的進氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第三級減壓系統(tǒng)的進氣口與第二級減壓系統(tǒng)的第二儲能器9的出氣口連接，第三電磁開關(guān)閥7的出氣口與第三儲能器10的入氣口連接，第三儲能器10的出氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第三級減壓系統(tǒng)的出氣口，第三儲能器10的氣囊充氣口連接第三壓力感應(yīng)器13，第三電磁開關(guān)閥7和第三壓力感應(yīng)器13通過導(dǎo)線分別與控制器4連接。
[0017]本發(fā)明的工作過程如下:
[0018]在工作過程中，高壓儲氣罐I內(nèi)的氣體依次通過第一級減壓系統(tǒng)、第二級減壓系統(tǒng)、第三級減壓系統(tǒng)。
[0019]高壓儲氣罐I內(nèi)的氣體通過氣體開關(guān)閥3后從第一級減壓系統(tǒng)的進氣口進入第一儲能器5，當(dāng)進入第一級減壓系統(tǒng)的氣體壓力小于第一儲能器5氣囊內(nèi)的氣體壓力P1時，進入第一儲能器5的氣體不推動第一儲能器5的氣囊收縮，直接從第一級減壓系統(tǒng)的出氣口排出；當(dāng)進入第一級減壓系統(tǒng)的氣體壓力大于第一儲能器5氣囊內(nèi)的氣體壓力P1時，氣體推動氣囊收縮，氣囊內(nèi)的氣體壓力上升，當(dāng)壓力上升到設(shè)定值時，第一壓力感應(yīng)器11發(fā)送信號到控制器4，控制器4將第一電磁開關(guān)閥5關(guān)閉，高壓儲氣罐I內(nèi)的氣體停止進入第一儲能器5，隨著第一級減壓系統(tǒng)內(nèi)氣體的排出，第一儲能器5內(nèi)的氣體壓力降低，當(dāng)氣體壓力降低到設(shè)定值時，第一壓力感應(yīng)器11發(fā)送信號到控制器4，控制器4將第一電磁開關(guān)閥5打開，高壓儲氣罐I內(nèi)的氣體排出并進入第一儲能器5，如此循環(huán)。
[0020]氣體從第一級減壓系統(tǒng)的出氣口排出后從第二級減壓系統(tǒng)的進氣口進入第二儲能器6，當(dāng)進入第二級減壓系統(tǒng)的氣體壓力小于第二儲能器6氣囊內(nèi)的氣體壓力P2時，進入第二儲能器6的氣體不推動第二儲能器6的氣囊收縮，直接從第二級減壓系統(tǒng)的出氣口排出；當(dāng)進入第二級減壓系統(tǒng)的氣體壓力大于第二儲能器6氣囊內(nèi)的氣體壓力P2時，氣體推動氣囊收縮，氣囊內(nèi)的氣體壓力上升，當(dāng)壓力上升到設(shè)定值時，第二壓力感應(yīng)器12發(fā)送信號到控制器4，控制器4將第二電磁開關(guān)閥6關(guān)閉，從第一級減壓系統(tǒng)的出氣口排出的氣體停止進入第二儲能器6，隨著第二級減壓系統(tǒng)內(nèi)氣體的排出，第二儲能器6內(nèi)的氣體壓力降低，當(dāng)氣體壓力降低到設(shè)定值時，第二壓力感應(yīng)器12發(fā)送信號到控制器4，控制器4將第二電磁開關(guān)閥6打開，氣體從第一級減壓系統(tǒng)的出氣口排出并進入第二儲能器6，如此循環(huán)。[0021 ] 氣體從第二級減壓系統(tǒng)的出氣口排出后從第三級減壓系統(tǒng)的進氣口進入第三儲能器7，當(dāng)進入第二級減壓系統(tǒng)的氣體壓力小于第三儲能器7氣囊內(nèi)的氣體壓力P3時，進入第三儲能器7的氣體不推動第三儲能器7的氣囊收縮，直接從第三級減壓系統(tǒng)的出氣口排出；當(dāng)進入第三級減壓系統(tǒng)的氣體壓力大于第三儲能器7氣囊內(nèi)的氣體壓力P3時，氣體推動氣囊收縮，氣囊內(nèi)的氣體壓力上升，當(dāng)壓力上升到設(shè)定值時，第三壓力感應(yīng)器13發(fā)送信號到控制器4，控制器4將第三電磁開關(guān)閥7關(guān)閉，從第二級減壓系統(tǒng)的出氣口排出的氣體停止進入第三儲能器7，隨著第三級減壓系統(tǒng)內(nèi)氣體的排出，儲能器內(nèi)的氣體壓力降低，當(dāng)氣體壓力降低到設(shè)定值時，第三壓力感應(yīng)器13發(fā)送信號到控制器4，控制器4將第三電磁開關(guān)閥7打開，氣體從第二級減壓系統(tǒng)的出氣口排出并進入第三儲能器7，如此循環(huán)。
[0022]實施例:
[0023]高壓儲氣罐I中為高壓氣體，設(shè)定初始時，高壓儲氣罐I內(nèi)氣體壓力為30Mpa，第一儲能器5、第二儲能器6、第三儲能器7中氣囊內(nèi)的氣體壓力分別為P1=IOMPa' P2=4MPa、P3=IMPa,經(jīng)第一級減壓系統(tǒng)減壓后的氣體壓力為10-1 IMPa、經(jīng)第二級減壓系統(tǒng)減壓后的氣體壓力為4-4.5MPa、經(jīng)第一級減壓系統(tǒng)減壓后的氣體壓力為1_L 2MPa，當(dāng)高壓儲氣罐I內(nèi)氣體壓力高于IOMPa時，從高壓儲氣罐I中進入第一級減壓系統(tǒng)的氣體在第一儲能器5中膨脹并推動第一儲能器5的氣囊收縮，將壓力減小至ΙΟ-llMPa，經(jīng)第一級減壓系統(tǒng)減壓過后的氣體再進入第二級減壓系統(tǒng)的第二儲能器6中膨脹并推動第二儲能器6的氣囊收縮，將壓力減小至4-4.5MPa，經(jīng)第二級減壓系統(tǒng)減壓過后的氣體再進入第三級減壓系統(tǒng)的第三儲能器7中膨脹并推動第三儲能器7的氣囊收縮，將壓力減小至1-1.2MPa ;當(dāng)高壓儲氣罐I內(nèi)的氣體壓力降至IOMPa以下時，氣體進入第一級減壓系統(tǒng)后不再膨脹，直接導(dǎo)入第二級減壓系統(tǒng)，由第二級減壓系統(tǒng)將壓力減小至4-4.5MPa，再導(dǎo)入第三級系統(tǒng)將壓力減小至1-1.2MPa ;當(dāng)高壓儲氣罐I內(nèi)的氣體壓力降至4Pa以下時，進入第一級減壓系統(tǒng)與第二級減壓系統(tǒng)后不再膨脹，而是直接導(dǎo)入下一級，最終由第三級減壓系統(tǒng)將壓力減小至1-1.2MPa。利用本發(fā)明所設(shè)計的減壓裝置，在高壓儲氣罐I內(nèi)氣體壓力不斷改變的情況下，出口氣體壓力都保持在穩(wěn)定范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種定壓式高壓氣體減壓系統(tǒng)，其特征在于:包括高壓儲氣罐(I)、第四壓力感應(yīng)器(2)、氣體開關(guān)閥(3)、第一級減壓系統(tǒng)、第二級減壓系統(tǒng)、第三級減壓系統(tǒng)和控制器(4);高壓儲氣罐(I)出口分別與第四壓力感應(yīng)器(2)和氣體開關(guān)閥(3)的進氣口連接，氣體開關(guān)閥(3)的出氣口再通過導(dǎo)氣管與第一級減壓系統(tǒng)的入氣口連接，第一級減壓系統(tǒng)的出氣口通過導(dǎo)氣管與第二級減壓系統(tǒng)的入氣口連接，第二級減壓系統(tǒng)的出氣口通過導(dǎo)氣管與第三級減壓系統(tǒng)的入氣口連接，第三級減壓系統(tǒng)的出氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為減壓氣體的出氣口 ；控制器(4)分別與第四壓力感應(yīng)器(2)、第一級減壓系統(tǒng)、第二級減壓系統(tǒng)和第三級減壓系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定壓式高壓氣體減壓系統(tǒng)，其特征在于:第一級減壓系統(tǒng)包括第一電磁開關(guān)閥(5)、第一儲能器(8)、第一壓力感應(yīng)器(11)，第一儲能器(8)包括氣罐和氣囊，氣囊位于氣罐中，第一電磁開關(guān)閥(5)的進氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第一級減壓系統(tǒng)的進氣口與氣體開關(guān)閥(3 )出氣口相連，第一電磁開關(guān)閥(5 )的出氣口與第一儲能器(8 )的入氣口連接，第一儲能器(8)的出氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第一級減壓系統(tǒng)的出氣口，第一儲能器(8)的氣囊充氣口連接第一壓力感應(yīng)器(11)，第一電磁開關(guān)閥(5)和第一壓力感應(yīng)器(11)通過導(dǎo)線分別與控制器(4)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定壓式高壓氣體減壓系統(tǒng)，其特征在于:第二級減壓系統(tǒng)包括第二電磁開關(guān)閥(6)、第二儲能器(9)、第二壓力感應(yīng)器(12)，第二儲能器(9)包括氣罐和氣囊，氣囊位于氣罐中，第二電磁開關(guān)閥(6)的進氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第二級減壓系統(tǒng)的進氣口與第一級減壓系統(tǒng)的第一儲能器(8)的出氣口連接，第二電磁開關(guān)閥(6)的出氣口與第二儲能器(9)的入氣口連接，第二儲能器(9)的出氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第二級減壓系統(tǒng)的出氣口，第二儲能器(9)的氣囊充氣口連接第二壓力感應(yīng)器(12)，第二電磁開關(guān)閥(6)和第二壓力感應(yīng)器(12)通過導(dǎo)線分別與控制器(4)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定壓式高壓氣體減壓系統(tǒng)，其特征在于:第三級減壓系統(tǒng)包括第三電磁開關(guān)閥(7)、第三儲能器(10)、第三壓力感應(yīng)器(13)，第三儲能器(10)包括氣罐和氣囊，氣囊位于氣罐中，第三電磁開關(guān)閥(7)的進氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第三級減壓系統(tǒng)的進氣口與第二級減壓系統(tǒng)的第二儲能器(9)的出氣口連接，第三電磁開關(guān)閥(7)的出氣口與第三儲能器(10)的入氣口連接，第三儲能器(10)的出氣口連接一根導(dǎo)氣管，作為第三級減壓系統(tǒng)的出氣口，第三儲能器(10)的氣囊充氣口連接第三壓力感應(yīng)器(13)，第三電磁開關(guān)閥(7)和第三壓力感應(yīng)器(13)通過導(dǎo)線分別與控制器(4)連接。
【文檔編號】F17D1/02GK103867896SQ201410093992
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】潘孝斌, 談樂斌, 王文彪, 焦仁雷, 李成西, 單文澤 申請人:南京理工大學(xué)