本實用新型涉及氣體存儲設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種儲氣罐裝置及具有其的壓縮機。

背景技術(shù)：

儲氣罐是一種壓力容器，用于氣體的儲存、運輸及各種工藝流程中對氣體進行緩存的裝置。儲氣罐通常容積無法改變，內(nèi)部壓力隨氣體儲量變化而變化。

現(xiàn)有技術(shù)中，用戶使用儲氣罐內(nèi)的氣體后，儲氣罐內(nèi)的壓力會降低。壓力降低到一定程度，壓縮機開機向儲氣罐補氣，補氣量大于用氣量，壓力會繼續(xù)憋升，升到一定值后，壓縮機停機，壓縮機如此往復(fù)地向儲氣罐補氣。儲氣罐內(nèi)壓力變化首先導(dǎo)致壓縮機運行效率不高，其次造成壓縮機頻繁的啟停，嚴重影響壓縮機的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的主要目的在于提供一種儲氣罐裝置及具有其的壓縮機，以解決現(xiàn)有技術(shù)中儲氣罐內(nèi)部壓力不穩(wěn)定的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種儲氣罐裝置，包括：罐體，具有容納腔，罐體上開設(shè)有與容納腔相連通的通孔，通孔用以向容納腔內(nèi)通入介質(zhì)以維持容納腔內(nèi)的壓力穩(wěn)定。

進一步地，儲氣罐裝置包括冷卻管路，冷卻管路包括：第一管路，第一管路通過通孔與容納腔相連通。

進一步地，冷卻管路還包括：第二管路，第二管路的一端通過通孔與容納腔相連通，第二管路的另一端與第一管路相連通。

進一步地，第二管路的一端通過通孔與容納腔相連通，第二管路的另一端與第一管路的一端相連通。

進一步地，第二管路的一端通過通孔與容納腔相連通，第二管路的另一端與第一管路相連通并位于第一管路的第一端和第二端之間。

進一步地，第二管路的軸線與第一管路的軸線具有夾角。

進一步地，第二管路的軸線與第一管路的軸線垂直。

進一步地，冷卻管路上設(shè)置有電磁閥。

進一步地，罐體上還開設(shè)有進氣口和出氣口，進氣口和出氣口均與容納腔相連通。

進一步地，出氣口處設(shè)置有流量計。

進一步地，儲氣罐裝置還包括：噴液裝置，噴液裝置上設(shè)置有控制器；冷卻管路，冷卻管路的一端與容納腔相連通，冷卻管路的另一端與噴液裝置相連通，控制器分別與設(shè)置在冷卻管路上的電磁閥和設(shè)置于出氣口處的流量計電連接。

根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供了一種壓縮機，包括儲氣罐裝置，儲氣罐裝置為上述中任一項的儲氣罐裝置。

應(yīng)用本實用新型的技術(shù)方案，儲氣罐裝置包括罐體，罐體具有容納腔，罐體上開設(shè)有與容納腔相連通的通孔，通孔用以向容納腔內(nèi)通入介質(zhì)以維持容納腔內(nèi)的壓力穩(wěn)定。通過在罐體上設(shè)置通孔，可根據(jù)罐體的氣體排量變化通入介質(zhì)調(diào)節(jié)罐體內(nèi)氣體的溫度以改變罐體容納腔內(nèi)的壓力，使得容納腔內(nèi)的壓力始終維持在恒定壓力下。該罐體能夠有效地克服壓縮機隨負荷降低而效率降低的問題，保證壓縮機能始終在設(shè)計工況下高效率運行，提高了壓縮機的能效。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本實用新型的儲氣罐裝置的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

10、罐體；11、通孔；12、進氣口；13、出氣口；20、第一管路；30、第二管路；40、電磁閥。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本實用新型。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

需要說明的是，本申請的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的術(shù)語在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實施方式例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤４送?，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應(yīng)解釋。

現(xiàn)在，將參照附圖更詳細地描述根據(jù)本申請的示例性實施方式。然而，這些示例性實施方式可以由多種不同的形式來實施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為只限于這里所闡述的實施方式。應(yīng)當(dāng)理解的是，提供這些實施方式是為了使得本申請的公開徹底且完整，并且將這些示例性實施方式的構(gòu)思充分傳達給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在附圖中，為了清楚起見，有可能擴大了層和區(qū)域的厚度，并且使用相同的附圖標記表示相同的器件，因而將省略對它們的描述。

如圖1所示，根據(jù)本實用新型的一個實施例，提供了一種儲氣罐裝置。該儲氣罐裝置該包括罐體10，罐體10具有容納腔。罐體10上開設(shè)有與容納腔相連通的通孔11，通孔11用以向容納腔內(nèi)通入介質(zhì)以維持容納腔內(nèi)的壓力穩(wěn)定。

在本實施例中，通過在罐體10上設(shè)置通孔11，可根據(jù)罐體10的氣體排量變化通入介質(zhì)調(diào)節(jié)罐體10內(nèi)氣體的溫度以改變罐體10容納腔內(nèi)的壓力，使得容納腔內(nèi)的壓力始終維持在恒定壓力下。該罐體10能夠有效地克服壓縮機隨負荷降低而效率降低的問題，保證壓縮機能始終在設(shè)計工況下高效率運行，提高了壓縮機的能效。

具體地改變罐體10容納腔內(nèi)的壓力方式為：當(dāng)供氣量降低時，納腔內(nèi)內(nèi)氣體總量積累，物質(zhì)的量n變大，需要增大噴液流量或降低噴液溫度，降低納腔內(nèi)氣體溫度。或者當(dāng)供氣量升高時，納腔內(nèi)氣體總量消耗，n變小，需要降低噴液流量或調(diào)高噴液溫度，增高納腔內(nèi)氣體溫度。最終使得納腔內(nèi)的壓力能夠始終維持不變，從而保證使用該儲氣罐裝置的壓縮機高效運行。

其中，儲氣罐裝置包括冷卻管路。冷卻管路包括第一管路20，第一管路20通過通孔11與容納腔相連通。這樣設(shè)置使得介質(zhì)能夠順利的進入容納腔內(nèi)以改變?nèi)菁{腔內(nèi)的壓力環(huán)境。

進一步地，冷卻管路還包括第二管路30。第二管路30的一端通過通孔11與容納腔相連通，第二管路30的另一端與第一管路20相連通。這樣設(shè)置能夠增加向儲氣罐裝置簡稱儲氣罐內(nèi)通入介質(zhì)時的可靠性。優(yōu)選地，第二管路30與第一管路20的連接方式可以是螺紋連接，也可以是焊接，也可以將其設(shè)置成可拆卸式的螺紋連接，這樣設(shè)置使得該儲氣罐可以根據(jù)使用環(huán)境情況設(shè)計管路的具體安裝方式，增加了儲氣罐的實用性和使用靈活性。

根據(jù)本實用新型的第二個實施例，該儲氣罐裝置該包括罐體10和冷卻管路。罐體10具有容納腔。罐體10上開設(shè)有與容納腔相連通的通孔11，通孔11用以向容納腔內(nèi)通入介質(zhì)以維持容納腔內(nèi)的壓力穩(wěn)定。冷卻管路包括第一管路20和第二管路30。其中，第二管路30的一端通過通孔11與容納腔相連通，第二管路30的另一端與第一管路20的一端相連通。這樣設(shè)置同樣起到了像上述實施例中的冷卻管路起到的作用一樣，使得該儲氣罐可以根據(jù)使用環(huán)境情況設(shè)計管路的具體安裝方式，增加了儲氣罐的實用性和使用靈活性。

根據(jù)本實用新型的第三個實施例，該儲氣罐裝置該包括罐體10和冷卻管路。罐體10具有容納腔。罐體10上開設(shè)有與容納腔相連通的通孔11，通孔11用以向容納腔內(nèi)通入介質(zhì)以維持容納腔內(nèi)的壓力穩(wěn)定。冷卻管路包括第一管路20和第二管路30。第二管路30的一端通過通孔11與容納腔相連通，第二管路30的另一端與第一管路20相連通并位于第一管路20的第一端和第二端之間。這樣設(shè)置使得介質(zhì)可以通過第一管路20的兩端同時進入容納腔內(nèi)，有效地增加了冷卻管路通入冷卻介質(zhì)的效率，從而使得納腔內(nèi)的壓力在短時間內(nèi)就能達到平衡。

在本實施例中，為了使得冷卻管路具有多個進入方向，將第二管路30的軸線與第一管路20的軸線設(shè)置成具有夾角。優(yōu)選地，第二管路30的軸線與第一管路20的軸線垂直。

進一步地，冷卻管路上設(shè)置有電磁閥40?？梢酝ㄟ^電磁閥40控制冷卻管路通入容納腔中介質(zhì)的流量的大小，以更好的實現(xiàn)控制容納腔內(nèi)氣體的溫度，繼而維持容納腔內(nèi)的壓力平衡。

其中，罐體10上還開設(shè)有進氣口12和出氣口13，進氣口12和出氣口13均與容納腔相連通。出氣口13處設(shè)置有流量計。通過監(jiān)測出氣口13的排氣量，能夠及時的了解容納腔內(nèi)氣體的變化情況。

根據(jù)本實用新型的第四個實施例，儲氣罐裝置包括罐體10、冷卻管路和噴液裝置。罐體10具有容納腔。罐體10上開設(shè)有與容納腔相連通的通孔11、進氣口12和出氣口13，通孔11用以向容納腔內(nèi)通入介質(zhì)以維持容納腔內(nèi)的壓力穩(wěn)定。出氣口13處設(shè)置有流量計。冷卻管路包括第一管路20和第二管路30。第二管路30的一端通過通孔11與容納腔相連通，第二管路30的另一端與第一管路20相連通并位于第一管路20的第一端和第二端之間。噴液裝置上設(shè)置有控制器。冷卻管路的一端與容納腔相連通，冷卻管路的另一端與噴液裝置相連通，控制器分別與設(shè)置在冷卻管路上的電磁閥40和設(shè)置于出氣口13處的流量計電連接。通過設(shè)置在出氣口13的流量計監(jiān)測的結(jié)果反映至控制器上，控制器發(fā)出控制信號控制電磁閥40的打開程度即電磁閥40控制冷卻管路開口的大小，使得冷卻管路中通入適當(dāng)?shù)睦鋮s介質(zhì)對容納腔內(nèi)的氣體進行降溫或升溫。

在本實施例中，維持儲氣罐內(nèi)壓力穩(wěn)定。通過噴液冷卻的方法實現(xiàn)溫度控制，針對儲存氣體不同，所噴液體即介質(zhì)應(yīng)有一定限制：所噴液體應(yīng)與儲存氣體為同一種物質(zhì)或與儲存氣體容易分離。如儲存氣體對水不敏感則可直接噴水，如所儲存氣體的液態(tài)形態(tài)容易得到則可直接噴液態(tài)的儲存物質(zhì)，如所儲存氣體本身含有潤滑油則可直接噴潤滑油冷卻。

在壓縮機內(nèi)容積比即壓比固定(如螺桿壓縮機)時，維持壓力穩(wěn)定對保證壓縮機性能具有很大意義。對于內(nèi)容積比固定的壓縮機，排氣壓力與設(shè)計壓力不同時會造成過壓縮或欠壓縮，造成能量損失。另外，通常螺桿壓縮機可以根據(jù)氣體使用情況調(diào)節(jié)壓縮機負荷，但是壓縮機性能隨負荷變化不是線性關(guān)系，負荷低時性能損失嚴重，低負荷運行很不經(jīng)濟。

因此理想的儲氣罐，需要能維持壓力穩(wěn)定，并保證儲氣罐容積能持續(xù)容納壓縮機的設(shè)計排量。儲氣罐容積可以根據(jù)平均用氣量和最低用氣量解決如何維持儲氣罐壓力穩(wěn)定的問題。

通過噴液冷卻的方法實現(xiàn)溫度控制，可冷卻液體的流量和溫度來控制儲氣罐內(nèi)氣體的溫度。根據(jù)熱力學(xué)狀態(tài)方程pV＝nRT，在p，V不變的情況下，需要根據(jù)n的變化來調(diào)整T，即根據(jù)用氣量的變化來調(diào)整氣體溫度。經(jīng)過換熱計算，可以計算得用氣量與冷卻液體的流量的函數(shù)關(guān)系，然后可用控制電路進行自動化控制。

在儲氣罐添加噴液口，并添加一套所噴液體的流路，噴液的流量或溫度可控。并添加控制電路，在排氣口處安裝流量計，檢測排氣口的氣體排量，將流量輸入控制電路，經(jīng)過計算得到最優(yōu)的冷卻液體的流量和溫度設(shè)置。

如儲存氣體對水不敏感，則可通過噴入高壓液態(tài)水，通過閃蒸快速降溫。如儲氣罐用于制冷、熱泵系統(tǒng)，儲存氣體是制冷劑，則可直接噴入液態(tài)制冷劑冷卻，且控制起來會更加迅速，也不改變氣體成分。如儲存氣體本身含有潤滑油，則也可噴入潤滑油冷卻。

通過噴液調(diào)節(jié)溫度，換熱效率高，調(diào)節(jié)速度快，控制系統(tǒng)簡單。如果是通過液體相變冷卻，相變潛熱遠大于變溫顯熱，則只用調(diào)節(jié)液體流量即可快速調(diào)節(jié)儲氣罐內(nèi)氣體溫度。

因為實際氣體的狀態(tài)方程并不滿足pV＝nRT，控制元件的計算結(jié)果并不一定準確，需要針對特定氣體進行試驗驗證，并擬合出經(jīng)驗公式。同時在實際生產(chǎn)中，為確保調(diào)節(jié)效果，也需在儲氣罐上添加溫度傳感器和壓力傳感器，(因為儲存的是氣體，會充滿整個罐體空間，因此位置隨意，只要能測到儲氣罐內(nèi)壓力和溫度即可，可以布置在中間)這些通常為儲氣罐原本就必備的檢測元件。

根據(jù)本實用新型的第五個實施例，壓縮機工況一定的情況下，會有一個理論的內(nèi)壓縮排氣壓力。該壓力與排氣管道的外壓縮排氣壓力對應(yīng)(可看做儲氣罐壓力)。兩個壓力相等時壓縮機效率最高。該內(nèi)壓縮排氣壓力(再加上排氣管到儲氣罐的壓力損失)即儲氣罐需要穩(wěn)定的壓力。

根據(jù)氣體狀態(tài)方程pV＝ZnRT，Z是修正系數(shù)，可根據(jù)實驗測量。p、V、R、Z不變，需要根據(jù)n的變化調(diào)整T即可。n可以根據(jù)儲氣罐的用氣量計算，儲氣罐內(nèi)氣體的量n＝n0+nin-nout，nin是壓縮機排氣量即儲氣罐進氣量，nout是用戶用氣量即儲氣罐排氣量，n0是該時刻開始瞬間儲氣罐內(nèi)的初始儲量，n即為該時刻結(jié)束瞬間儲氣罐的儲量。n代入上式pV＝ZnRT后可以計算需要達到的溫度T。然后控制噴液量的大小，即可控制氣體的溫度。

壓縮機始終按理論排氣量運行，所以儲氣罐始終進氣，排氣氣量根據(jù)用戶用氣量變化，可能大可能小也可能無。只要用氣量變化，存在壓力波動的可能，就需要噴液控制溫度，進而控制壓力。

比如壓縮機排氣溫度T1，通入儲氣罐，儲氣罐內(nèi)為維持排氣壓力需要維持T2(T2<T1)的溫度，則通過一定量T3溫度的水把T1的排氣冷卻到T2即可。

例如，壓縮機排氣后進入儲氣罐的溫度T1、壓力p1、供氣量nin，儲氣罐內(nèi)氣體溫度為T2，排氣量nout＝nin，此時用氣量等于供氣量，儲氣量保持在n0不變，為使儲氣罐內(nèi)壓力穩(wěn)定，需通過噴入質(zhì)量流量m的溫度為T3(T3<T2)的液體將供氣從T1冷卻至T2即可，此時儲氣罐內(nèi)壓力等于p1，壓縮機高效運行。

某時刻用戶用氣量下降nout’<nin，此時n＝n0+nin-nout’>n0，儲氣罐內(nèi)氣體增多，根據(jù)pV＝ZnRT，如果溫度不變，壓力便會升高。為維持壓力不變，則需要降低溫度，T2’＝T1*n0/n<T1，即可通過增大噴入溫度較低的液體的量m’>m，將儲氣罐內(nèi)儲存的氣體降低溫度到T2’，還需要將新供氣體也降溫到T2’。

相反，某時刻用戶用氣量上升nout”>nin，此時n＝n0+nin-nout”<n0，儲氣罐內(nèi)氣體減少，根據(jù)pV＝ZnRT，如果溫度不變，壓力便會降低。為維持壓力不變，則需要升溫度，T2”＝T1*n0/n>T1，即可通過降低噴入溫度較低的液體的量m”<m，將新供氣體溫到T2”，還需要利用新供氣體將儲氣罐內(nèi)儲存的氣體降低升高到T2”。

上述實施例中的儲氣罐裝置還可以用于壓縮機技術(shù)領(lǐng)域，即根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供了一種壓縮機。該壓縮機包括儲氣罐裝置，儲氣罐裝置為上述中任一項的儲氣罐裝置。其中，儲氣罐裝置包括罐體10，罐體10具有容納腔。罐體10上開設(shè)有與容納腔相連通的通孔11，通孔11用以向容納腔內(nèi)通入介質(zhì)以維持容納腔內(nèi)的壓力穩(wěn)定。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。