[发明专利]一种液体活塞式气体膨胀机

说明书

本发明公开了一种液体活塞式气体膨胀机，包括储气源、储液腔和储能装置；通过储液腔与储能装置的连接结构以及阀门的控制，巧妙地将高压气体膨胀压力转换为液体压力，在膨胀释能的过程中，带有压力的流动液体对叶轮传动机构做功，叶轮转动输出机械能。由于液体密度比气体密度高，和气体相比较，液体驱动叶轮做功的效率更高，间接提高了气源气体能量的利用率；本发明是通过将压缩气体输入到储液腔中，把储液腔中液体排出，用流动液体工质驱动叶轮旋转，实现动力输出做功，整体结构简单易于制作，且制造成本低，通过分别在各回路上安装有叶轮传动机构做功，进一步提升了高压气源势能的利用率。

技术领域

本发明涉及压缩机、透平机气体膨胀机技术领域，具体涉及一种液体活塞式气体膨胀机。

背景技术

气体膨胀机是利用压缩气体膨胀降压时将内能转变为机械能或者冷能。常规的膨胀机为活塞膨胀机和透平膨胀机两类。

其中，活塞型是使气体在可变容积中膨胀，从而推动活塞做功，将内能转变为机械能。活塞膨胀机由于存在进、排气阀流动阻力、不完全膨胀、摩擦热、外热与内部热交换等引起的冷量损失，一般绝热效率为：高压膨胀机65～85％，中压膨胀机60～70％。

透平型是以气体膨胀时速度能的变化来传递能量的膨胀机。这种膨胀机有单级和双级、立式和卧式、冲动式和反动式之分。一般采用单级向心径流反动式，传出的外功由发电机、鼓风机或油制动器所吸收。它近似于单级离心压缩机，但具有调节进气量用的(可调传动机构)导流器。低速轴承用油强制润滑，高速的采用气体轴承。透平膨胀机由于有喷嘴损失、叶轮损失、余速损失、轮盘摩擦损失、泄漏损失、窜流损失和外热侵入损失，一般绝热效率为：中压膨胀机65～75％，低压膨胀机75～85％。以上可以看出两种类型的膨胀机均是以有压气体直接做功来达到气体压力以及气温降低的目的，但风量在直接做功时由于进、排气阀流动阻力、泄露损失、不完全膨胀、摩擦热、外热与内部热交换等引起的冷量损失，使得绝热效率低下，能量利用不完全。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种液体活塞式气体膨胀机，以提高压力气源气体能量的利用率，降低气体内能损失，提高整机效率。

为达到上述目的，本发明提供了一种液体活塞式气体膨胀机，包括具有高压气体的气源，还包括具有液体工质的储液腔和储能装置，所述储液腔包括上部的通气端和下部的通液端；所述通气端与所述气源连通，且该连通路上连接有一阀门开关；所述储能装置和所述通液端之间通过具有一单向阀的连通管连通形成储能回路；所述储能装置和所述储液端之间还通过具有所述阀门开关的连通管连通形成释能回路；与所述通气端还连通有具有所述阀门开关的排空通路，所述排空通路、储能回路和释能回路上分别连接有传动负载，其中阀门开关为电控开关或者气动开关。

优选地，所述储能装置包括储气腔或/和液体箱，其中液体箱设置在高于所述储液腔位置处，以使得液体工质通过所述释能回路进入到所述液体箱内产生液体落差势能。

优选地，所述储能装置还包括上液体箱和下液体箱，所述上液体箱设置在高于所述下液体箱位置处，所述上液体箱通过管子与下液体箱连通，在该管子上连接有阀门开关和传动负载。

优选地，所述通气端的端面内连接有一液位传感器，所述储气腔的顶面上连接有一压力传感器。

优选地，还包括一用于控制所述阀门开关开/闭的控制器，所述液位传感器和所述压力传感器与该控制器连接。

优选地，所述储气源输出端连接有一阀门开关，与所述储气源还连通有一并联通路。

优选地，所述传动负载包括叶轮传动机构。