專利名稱：用于氣動(dòng)馬達(dá)的減壓能量回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于氣動(dòng)馬達(dá)的減壓能量回收系統(tǒng)，它區(qū)別于目前使用的節(jié)流減壓式或者容積式減壓系統(tǒng)，是一種可以回收高壓氣體減壓至工作壓力時(shí)所釋放的能量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于能量密度的問題，當(dāng)前氣動(dòng)馬達(dá)的儲(chǔ)氣壓力都比較大，通常在15. 0-30. O左右，而實(shí)際工作氣體的壓力通常不超過I. OMPa甚至更低，因此我們就需要減壓系統(tǒng)來降低氣體的壓力以利于其工作。目前應(yīng)用于氣動(dòng)馬達(dá)上最廣泛的減壓系統(tǒng)為節(jié)流減壓系統(tǒng)，容積式減壓系統(tǒng)則是最近才提出的新的減壓系統(tǒng)。兩種系統(tǒng)都應(yīng)用于氣動(dòng)馬達(dá)，使氣罐內(nèi)氣體輸出并降低其壓力，使之達(dá)到可以工作的較低的壓力。隨著氣動(dòng)馬達(dá)的工作，氣體將持續(xù)輸出，同時(shí)又有新的高壓氣體減壓至低壓，沖入穩(wěn)壓罐，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)循環(huán)。通過對(duì)穩(wěn)壓罐內(nèi)氣體壓力的監(jiān)測(cè)，即可控制減壓系統(tǒng)的工作狀況，進(jìn)而可以調(diào)整穩(wěn)壓罐的壓力，使之始終維持在工作壓力。節(jié)流式減壓和容積式減壓系統(tǒng)均可以達(dá)到降壓穩(wěn)壓使之便于輸出易于控制的目的。但是這兩種減壓系統(tǒng)卻都有一個(gè)非常大的共同的缺點(diǎn)一壓縮氣體由高壓降至可工作低壓時(shí)的能量全部損失。高壓氣體壓力下降會(huì)伴隨著體積的增大及大量能量的釋放，壓力差越大，則能量損失越多。以30. OMPa為例，若氣體由30. OMPa降至I. OMPa,因減壓損失的能量將占據(jù)總能量的60%左右，若考慮到實(shí)際工作情況下的輸出，則因減壓損失的能量將會(huì)是實(shí)際輸出的能量的3倍以上。因此大量的能量全部由于壓力的降低而白白浪費(fèi)掉了，這也是壓縮空氣具有較高的能量密度卻只有很低的能量輸出的最根本原因。綜上所述，當(dāng)前的減壓系統(tǒng)，在穩(wěn)定工作壓力，維持氣動(dòng)馬達(dá)正常運(yùn)轉(zhuǎn)輸出能量具有非常重要的作用，是氣動(dòng)馬達(dá)必須的技術(shù)。但是當(dāng)前減壓系統(tǒng)的缺點(diǎn)也是顯而易見，為此需要一種可以將能量回收并加以利用的新的減壓系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種新的壓縮空氣減壓方式， 能夠幾乎在氣動(dòng)馬達(dá)工作的全過程內(nèi)對(duì)其減壓能量進(jìn)行有效的回收利用，以達(dá)到節(jié)約能源增大輸出的目的。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種用于氣動(dòng)馬達(dá)的減壓能量回收系統(tǒng)，它主要包括一個(gè)培爾頓膨脹機(jī)、壓氣機(jī)和控制系統(tǒng)，所述培爾頓膨脹機(jī)通過變速器與壓氣機(jī)連接傳遞動(dòng)力，儲(chǔ)氣罐通過多個(gè)第一電磁閥與多個(gè)噴管連接向培爾頓膨脹機(jī)輸送壓縮氣體，儲(chǔ)氣罐還通過一個(gè)第二電磁閥直接與換熱器連接，經(jīng)培爾頓膨脹機(jī)減壓的壓縮氣體通過換熱器加熱后進(jìn)入穩(wěn)壓罐；所述壓氣機(jī)的進(jìn)氣端通過空氣過濾器連接大氣環(huán)境，經(jīng)壓縮的空氣由排氣端送入穩(wěn)壓罐，連接穩(wěn)壓罐的流量調(diào)節(jié)閥控制氣動(dòng)馬達(dá)工作；所述控制系統(tǒng)采用控制器根據(jù)儲(chǔ)氣罐的第一溫度壓カ傳感器和穩(wěn)壓罐的第二溫度壓カ傳感器控制第一電磁閥和第 ニ電磁閥的開啟或關(guān)閉。所述噴管根據(jù)喉部尺寸、外斜面長度及出口尺寸不同分為高壓噴管、中壓噴管和低壓噴管，在儲(chǔ)氣罐中的氣體壓カ大于15. OMPa時(shí)，控制器控制高壓噴管的第一電磁閥開啟，在儲(chǔ)氣罐中的氣體壓カ為15. 0-5. OMPa時(shí),控制器控制中壓噴管的第一電磁閥開啟，在儲(chǔ)氣罐中的氣體壓カ為5. 0-1. OMPa時(shí),控制器控制低壓噴管的第一電磁閥開啟，在儲(chǔ)氣罐中的氣體壓カ小于I. OMPa時(shí),控制器控制第二電磁閥開啟。本發(fā)明的有益效果是這種結(jié)構(gòu)形式的減壓能量回收系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠隨著壓縮空氣持續(xù)輸出壓カ逐漸降低的情況而做出適時(shí)調(diào)整，近乎全過程的回收減壓能量，提高了系統(tǒng)能量輸出和機(jī)械效率，同時(shí)也能保證氣動(dòng)馬達(dá)進(jìn)氣壓カ的穩(wěn)定，可使用現(xiàn)有技術(shù)的氣動(dòng)馬達(dá)。因此解決了傳統(tǒng)氣動(dòng)馬達(dá)存在的固有問題，十分有利于推廣使用，具有廣泛的市場(chǎng)前景。


圖I是ー種用于氣動(dòng)馬達(dá)的減壓能量回收系統(tǒng)的工作原理圖。圖中1、儲(chǔ)氣罐，2、噴管，3、培爾頓膨脹機(jī)，4、換熱器，5、穩(wěn)壓罐，6、氣動(dòng)馬達(dá)，7、過濾器，8、壓氣機(jī)，9、變速器，10、控制器，11、第一溫度壓カ傳感器，11a、第二溫度壓 カ傳感器，12、第一電磁閥，12a、第二電磁閥，13、流量調(diào)節(jié)閥。
具體實(shí)施例方式下面實(shí)施例并結(jié)合附圖來更清楚完整地說明本發(fā)明。圖I示出了ー種用于氣動(dòng)馬達(dá)的減壓能量回收系統(tǒng)。這種可回收氣動(dòng)馬達(dá)高壓空氣減壓能量的系統(tǒng)，其工作方式為高壓氣體從儲(chǔ)氣罐I流出經(jīng)噴管2變?yōu)楦咚倭鲃?dòng)的低壓氣體進(jìn)入膨脹機(jī)3對(duì)其做功，能量經(jīng)由變速器9傳遞給壓氣機(jī)8。氣體做功后由出ロ進(jìn)入換熱器4與外界環(huán)境換熱，溫度升高至環(huán)境溫度后進(jìn)入穩(wěn)壓罐5。新鮮空氣經(jīng)過濾器7過濾后進(jìn)入壓氣機(jī)8壓縮，提高空氣壓カ，同時(shí)也提高空氣溫度，而后直接進(jìn)入穩(wěn)壓罐5與做功并吸熱后的氣體混合。在穩(wěn)壓罐5內(nèi)，混合后的氣體壓力被控制在工作壓力，通過流量調(diào)節(jié)閥13進(jìn)入氣動(dòng)馬達(dá)6內(nèi)做功后排出至外界環(huán)境。控制系統(tǒng)采用控制器10根據(jù)儲(chǔ)氣罐I的第一溫度壓カ傳感器11和穩(wěn)壓罐5的第 ニ溫度壓カ傳感器Ila控制第一電磁閥12和第二電磁閥12a的開啟或關(guān)閉。噴管2根據(jù)喉部尺寸、外斜面長度及出口尺寸不同分為高壓噴管、中壓噴管和低壓噴管，高壓噴管的喉部尺寸較小，低壓噴管的喉部尺寸較大。在儲(chǔ)氣罐I中的氣體壓カ大于15. OMPa時(shí)，控制器10控制對(duì)應(yīng)于高壓噴管的第一電磁閥12開啟，在儲(chǔ)氣罐I中的氣體壓カ為15. 0-5. OMPa時(shí)，控制器10控制對(duì)應(yīng)于中壓噴管的第一電磁閥12開啟，在儲(chǔ)氣罐I 中的氣體壓カ為5. 0-1. OMPa時(shí)，控制器10控制對(duì)應(yīng)于低壓噴管的第一電磁閥12開啟，在儲(chǔ)氣罐I中的氣體壓カ小于I. OMPa時(shí)，控制器10控制第二電磁閥12a開啟，由儲(chǔ)氣罐I直接與換熱器4連接。當(dāng)開始工作后，若儲(chǔ)氣罐I內(nèi)壓カ很高，而穩(wěn)壓罐5內(nèi)的壓カ小于工作壓力，則開啟第一電磁閥12控制高壓噴管工作；隨著壓縮空氣的補(bǔ)充，穩(wěn)壓罐5內(nèi)壓力大于工作壓力， 則關(guān)閉第一電磁閥12,以維持其壓力在一定范圍內(nèi)穩(wěn)定。隨著氣體的逐漸消耗，儲(chǔ)氣罐I內(nèi)氣體的壓力逐漸減小，流量也逐漸減小，當(dāng)不能滿足使用時(shí)，控制系統(tǒng)10可以控制多個(gè)第一電磁閥12開啟或關(guān)閉，以保證供氣量同時(shí)維持穩(wěn)壓罐5內(nèi)壓力穩(wěn)定。當(dāng)儲(chǔ)氣罐I內(nèi)氣體壓力低至接近工作壓力時(shí)，則控制關(guān)閉連接培爾頓膨脹機(jī)3的第一電磁閥12，打開連接換熱器4的第二電磁閥12a，使氣體直接進(jìn)入換熱器4。
權(quán)利要求
1.一種用于氣動(dòng)馬達(dá)的減壓能量回收系統(tǒng)，它主要包括一個(gè)培爾頓膨脹機(jī)(3)、壓氣機(jī)(8)和控制系統(tǒng)，其特征在于所述培爾頓膨脹機(jī)(3)通過變速器(9)與壓氣機(jī)(8)連接傳遞動(dòng)力，儲(chǔ)氣罐(I)通過多個(gè)第一電磁閥(12)與多個(gè)噴管(2)連接向培爾頓膨脹機(jī)(3) 輸送壓縮氣體，儲(chǔ)氣罐(I)還通過ー個(gè)第二電磁閥(12a)直接與換熱器(4)連接，經(jīng)培爾頓膨脹機(jī)(3 )減壓的壓縮氣體通過換熱器(4 )加熱后進(jìn)入穩(wěn)壓罐(5 );所述壓氣機(jī)(8 )的進(jìn)氣端通過空氣過濾器(7)連接大氣環(huán)境，經(jīng)壓縮的空氣由排氣端送入穩(wěn)壓罐(5)，連接穩(wěn)壓罐(5)的流量調(diào)節(jié)閥(13)控制氣動(dòng)馬達(dá)(6)工作；所述控制系統(tǒng)采用控制器(10)根據(jù)儲(chǔ)氣罐(I)的第一溫度壓カ傳感器(11)和穩(wěn)壓罐(5)的第二溫度壓カ傳感器(Ila)控制第一電磁閥(12)和第二電磁閥(12a)的開啟或關(guān)閉。
全文摘要
一種用于氣動(dòng)馬達(dá)的減壓能量回收系統(tǒng)，它區(qū)別于目前使用的節(jié)流減壓式或者容積式減壓系統(tǒng)，是一種可以回收高壓氣體減壓至工作壓力時(shí)所釋放的能量系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)形式的減壓能量回收系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電控系統(tǒng)可根據(jù)氣動(dòng)馬達(dá)的需要，開啟或關(guān)閉電磁閥以控制壓縮氣體的流量和穩(wěn)壓罐內(nèi)工作氣體的壓力。能夠隨著壓縮空氣持續(xù)輸出壓力逐漸降低的情況而做出適時(shí)調(diào)整，近乎全過程的回收減壓能量，提高了系統(tǒng)能量輸出和機(jī)械效率，同時(shí)也能保證氣動(dòng)馬達(dá)進(jìn)氣壓力的穩(wěn)定。因此該減壓能量回收系統(tǒng)解決了高壓空氣減壓時(shí)的能量浪費(fèi)問題，十分有利于推廣使用，具有廣泛的市場(chǎng)前景。
文檔編號(hào)F15B21/14GK102606563SQ20121009582
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月4日
發(fā)明者丁云聰, 唐運(yùn)榜, 孫培巖, 滿長忠, 趙柏東 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)