專利名稱：一種對惰性氣體進(jìn)行壓縮和輸送的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對來自惰性氣體源的惰性氣體壓縮和輸送的方法 及其裝置。
背景技術(shù)：
JP2005-155486A公開了一種壓縮惰性氣體的輸送裝置，其中在增 壓壓縮機(jī)中壓縮來自惰性氣體源的例如N2、 He或壓縮空氣的惰性氣 體，并且將氣體輸送到高壓氣體箱或其它部件中。普通的往復(fù)式活塞 壓縮機(jī)用作增壓壓縮機(jī)。
JP8-319982A和JP2000-283053A 乂>開了 一種用往復(fù)式活塞壓縮 機(jī)壓縮惰性氣體并將該氣體輸送到高壓氣體箱中的裝置。在高壓氣體 箱內(nèi)的壓力還沒有達(dá)到上限時，往復(fù)式活塞壓縮機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行將惰 性氣體壓縮、輸送到高壓氣體箱中的普通加載操作。當(dāng)高壓氣體箱內(nèi) 的壓力達(dá)到預(yù)定上限時，雖然往復(fù)式活塞壓縮機(jī)仍然運(yùn)轉(zhuǎn)，但是惰性 氣體沒有被輸送到高壓氣體箱中。這被稱作卸載操作。
然而在壓縮惰性氣體的輸送裝置中，在卸載操作期間，惰性氣體
源和往復(fù)式活塞壓縮機(jī)之間的進(jìn)氣管上的進(jìn)氣閥是關(guān)閉的，因此會因 為沒有惰性氣體源提供的壓力而使往復(fù)式壓縮機(jī)和進(jìn)氣管的壓縮室的 壓力低于大氣壓力或?yàn)樨?fù)壓?？諝夂苡锌赡軙耐鶑?fù)式活塞壓縮機(jī)的 曲軸箱中流入壓縮室，且/或從曲軸箱中吸入油以降低惰性氣體的濃 度。因此在由卸載操作轉(zhuǎn)變?yōu)榧虞d操作時，很有可能會形成低濃度的 惰性氣體。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種壓縮和輸送 惰性氣體的方法及其裝置，以防止在卸載操作期間形成低濃度的惰性 氣體。


根據(jù)對附圖所示的實(shí)施例的描述，能夠更明顯地看出本發(fā)明的特
征和優(yōu)點(diǎn)，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的壓縮惰性氣體的輸送裝置的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)
圖2是壓縮惰性氣體的輸送裝置的控制步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的壓縮惰性氣體的輸送裝置的一個實(shí)施例的結(jié) 構(gòu)圖，該輸送裝置包括惰性氣體源1、往復(fù)式活塞壓縮機(jī)2、高壓氣體 箱3和控制器4。惰性氣體源1包括產(chǎn)生例如N2、 He或壓縮空氣的 惰性氣體的惰性氣體發(fā)生器(未示出)，或充有處于壓力下的惰性氣體 的惰性氣體罐(未示出)。
往復(fù)式活塞壓縮機(jī)2包括汽缸5和可在汽缸5中形成壓縮室的活 塞6?；钊?設(shè)置在由馬達(dá)7驅(qū)動的曲軸8的端部，并且隨著曲軸8 上、下往復(fù)運(yùn)動以實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣。
往復(fù)式活塞壓縮機(jī)2的入口 9通過進(jìn)氣管ll與惰性氣體源l的出 口 10連接。進(jìn)氣管11包括進(jìn)氣選擇閥12，進(jìn)氣選擇閥12包括通過 螺線管12a來選擇圖1中讓惰性氣體源1的出口 10與往復(fù)式活塞壓縮 機(jī)2的入口 9連通的打開位置(i)或圖1中關(guān)閉通道的關(guān)閉位置(ii) 的二通電f茲閥。
高壓氣體箱3儲存被往復(fù)式活塞壓縮機(jī)2壓縮和排出的惰性氣體。 往復(fù)式活塞壓縮機(jī)2的出口 13通過包括止回閥15的排氣管16與高壓 氣體箱3的入口連接。在高壓氣體箱3的出口 17處設(shè)置有排氣閥18。
通過循環(huán)管21使在進(jìn)氣選擇閥12和往復(fù)式活塞壓縮機(jī)2的入口
9之間的進(jìn)氣管11與在往復(fù)式活塞壓縮機(jī)的出口 13和止回閥15之間 的排氣管16連接，在循環(huán)管21上串聯(lián)安置有后冷卻器19和模式選擇 閥20。
后冷卻器19所起的作用是冷卻由往復(fù)式活塞壓縮機(jī)2的出口 13 排出的惰性氣體，以允許氣體通過循環(huán)管21。
模式選擇閥20包括二通電磁岡，二通電磁閥由螺線管20a驅(qū)動以 選擇圖1中的加載位置U)或圖1中的卸載位置(b)，其中在加載位 置上關(guān)閉循環(huán)管21以從出口 13排出惰性氣體而流入高壓氣體箱3， 在卸載位置上讓從出口 13排出的惰性氣體流經(jīng)循環(huán)管21、經(jīng)過入口 9 返回到汽缸5中的壓縮室，從而惰性氣體沒有流入高壓氣體箱3。
控制器4主要包括控制在壓縮惰性氣體的輸送裝置中的輸送系統(tǒng) 的微型計(jì)算機(jī)。通過壓力信號線23實(shí)現(xiàn)控制器4與檢測高壓氣體箱3 內(nèi)的壓力的高壓檢測器22之間的電連接，并且分別通過信號線24、 25、 26實(shí)現(xiàn)控制器4與螺線管20a、馬達(dá)7和螺線管12a之間的電連 接。
控制器4根據(jù)馬達(dá)7的啟動信號和具有事先編程的程序的壓力檢 測器22發(fā)出的信號來控制螺線管12a、 20a。
圖2是一個示例的流程圖，其中控制器4通過螺線管12a、 20a 控制進(jìn)氣選擇閥12和模式選擇閥20。
流程圖示出了在壓縮惰性氣體的輸送裝置中的控制。在啟動馬達(dá) 7時，在步驟ST1中控制器4讓螺線管電流流過螺線管12a和20a， 使進(jìn)氣選擇閥12從圖1中的"關(guān)閉"位置轉(zhuǎn)變?yōu)?打開"位置(i), 以將惰性氣體源1所供應(yīng)的惰性氣體輸送到往復(fù)式活塞壓縮機(jī)2中， 并且使模式選擇閥20轉(zhuǎn)變?yōu)閳D1中的關(guān)閉或加載位置(a)。
當(dāng)活塞6借助于馬達(dá)7開始往復(fù)運(yùn)動時，在活塞6向下運(yùn)動的吸 氣步驟中，惰性氣體源1所供應(yīng)的惰性氣體被吸入汽缸5的壓縮室， 然后在壓縮室內(nèi)的惰性氣體在壓縮和排氣步驟中被壓縮以及通過出口 13被排出。
在步驟ST2中，控制器4根據(jù)壓力檢測器22的信號檢測高壓氣
體箱3中的壓力Pl。在高壓氣體箱3內(nèi)的壓力Pl低于上限氣壓PH (PH〉P1)時，進(jìn)入步驟ST3，并且馬達(dá)7繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。特別地，包括 吸氣、壓縮和排氣的活塞6的一系列操作繼續(xù)進(jìn)行。通過止回閥15 將往復(fù)式活塞壓縮機(jī)2排出的惰性氣體輸送到高壓氣體箱3中，從而 繼續(xù)用于儲存的加載。加載操作一直持續(xù)到高壓氣體箱3內(nèi)的高壓Pl 變得高于預(yù)定的上限氣壓PH。
當(dāng)壓力檢測器22檢測到高壓氣體箱3內(nèi)的壓力Pl高于預(yù)定壓力 PH時，進(jìn)入步驟ST4。在步驟ST4中，馬達(dá)7繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。在活塞6 上下運(yùn)動進(jìn)行包括吸氣、壓縮和排氣的一系列操作時，螺線管電流流 過螺線管20a使模式選擇閥20處于圖1中的卸載位置(b)或打開位 置，并且螺線管電流流過螺線管12a使進(jìn)氣閥12處于圖1中的關(guān)閉位 置(ii)上。
因此，在來自往復(fù)式活塞壓縮機(jī)2的惰性氣體經(jīng)過模式選擇閥20 和往復(fù)式活塞壓縮機(jī)2的入口 9、流經(jīng)循環(huán)管21進(jìn)入汽缸5的同時， 來自惰性氣體源1的惰性氣體停止，由此實(shí)現(xiàn)了不向高壓氣體箱3供 應(yīng)惰性氣體的卸載操作。
在卸載操作中，沒有從惰性氣體源1輸送惰性氣體，而是通過活 塞6的往復(fù)運(yùn)動讓惰性氣體進(jìn)行循環(huán)以保持汽缸5的壓縮室內(nèi)的高壓。 因此，例如空氣的外界物質(zhì)沒有從往復(fù)式活塞壓縮機(jī)2的曲軸箱中吸 入壓縮室。在卸載操作中，當(dāng)在汽缸5的壓縮室中被壓縮且被加熱到 高溫的惰性氣體在流經(jīng)循環(huán)管21的同時，被后冷卻器19冷卻，然后 冷卻的惰性氣體返回到汽缸5的壓縮室中。
從步驟ST4轉(zhuǎn)回到步驟ST2。通過消耗儲存在高壓氣體箱3中的 惰性氣體讓高壓氣體箱3中的氣壓Pl變得低于上限氣壓PH，從而再 次進(jìn)入步驟ST3。在步驟ST3中的加載操作中，在馬達(dá)7保持運(yùn)轉(zhuǎn)的 同時，將模式選擇閥20切換到圖1中的關(guān)閉位置(a)或加載位置， 并且將進(jìn)氣閥12切換到圖1中的打開位置(i)。
如前所述，在卸載操作期間，讓往復(fù)式活塞壓縮機(jī)2排出的惰性 氣體進(jìn)行循環(huán)使之回到往復(fù)式活塞壓縮機(jī)2的入口側(cè)，以防止往復(fù)式
活塞壓縮機(jī)2的壓縮室變成負(fù)壓。因此，阻止了往復(fù)式活塞壓縮機(jī)2 的曲軸箱內(nèi)的空氣或油流入壓縮室中，從而在壓縮室中不會出現(xiàn)低濃 度的惰性氣體。即使將卸載操作切換到加載操作，也不會將低濃度的 惰性氣體輸送到高壓氣體箱3中。
權(quán)利要求
1.一種用往復(fù)式活塞壓縮機(jī)壓縮來自惰性氣體源的惰性氣體且將氣體輸送到高壓氣體箱中的方法，其特征在于，其包括停止將氣體從所述惰性氣體源輸送到所述往復(fù)式活塞壓縮機(jī)；以及允許在所述往復(fù)式活塞壓縮機(jī)中的被壓縮的、且從所述往復(fù)式活塞壓縮機(jī)的出口排出的氣體循環(huán)到壓縮機(jī)的入口，而不是被輸送到高壓氣體箱中。
2. —種用往復(fù)式活塞壓縮機(jī)壓縮來自惰性氣體源的惰性氣體且 將氣體輸送到高壓氣體箱中的裝置，其特征在于，其包括在所述惰性氣體源和所述往復(fù)式活塞壓縮機(jī)的入口之間的進(jìn)氣管；在進(jìn)氣管上的進(jìn)氣選擇閥，使得該進(jìn)氣選擇閥選擇可讓氣體通過 進(jìn)入往復(fù)式活塞壓縮機(jī)的打開位置或使氣體停止的關(guān)閉位置；在所述往復(fù)式活塞壓縮機(jī)的出口和所述高壓氣體箱之間的排氣 管，所述排氣管具有止回閥；連接進(jìn)氣管和排氣管的循環(huán)管；以及在循環(huán)管上的模式選擇閥，使得該模式選擇岡選擇可讓氣體從往 復(fù)式活塞壓縮機(jī)的出口流經(jīng)循環(huán)管到進(jìn)氣管的打開位置或不允許氣體 流經(jīng)循環(huán)管的關(guān)閉位置，所述進(jìn)氣選擇閥和所述模式選擇閥分別從打 開位置轉(zhuǎn)換到關(guān)閉位置和從關(guān)閉位置轉(zhuǎn)換到打開位置，以允許在往復(fù) 式活塞壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時讓氣體從出口通過所述循環(huán)管循環(huán)到所述入 n 。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，還包括檢測高壓氣體箱內(nèi)的壓力 的壓力監(jiān)測器；和控制器，在所述高壓檢測器檢測到所述高壓氣體箱 內(nèi)的壓力變得高于預(yù)定壓力時，控制器在往復(fù)式活塞壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的同 時將進(jìn)氣選擇閥從打開位置轉(zhuǎn)變到關(guān)閉位置、以及將模式選擇閥從關(guān) 閉位置轉(zhuǎn)變到打開位置，同時當(dāng)所述壓力檢測器檢測到所述高壓氣體 箱內(nèi)的壓力變得低于預(yù)定壓力時，控制器可以將進(jìn)氣選擇閥從關(guān)閉位 置轉(zhuǎn)變到打開位置、以及將所述模式選擇閥從打開位置轉(zhuǎn)變到關(guān)閉位 置。
4.如權(quán)利要求2或3所述的裝置，還包括冷卻通過循環(huán)管返回到 進(jìn)氣管的氣體的冷卻器。
全文摘要
將惰性氣體從惰性氣體源輸送到可通過汽缸內(nèi)的活塞對氣體進(jìn)行壓縮的往復(fù)式活塞壓縮機(jī)內(nèi)。氣體被輸送到高壓氣體箱中。在壓縮機(jī)保持運(yùn)轉(zhuǎn)的同時，停止從氣體源中輸入氣體，并且讓氣體從壓縮機(jī)循環(huán)到壓縮機(jī)的入口而不將氣體輸送到氣體箱中，因此防止在往復(fù)式活塞壓縮機(jī)中產(chǎn)生低濃度的惰性氣體。
文檔編號F04B49/00GK101165349SQ20071014711
公開日2008年4月23日 申請日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月30日
發(fā)明者井上弘, 小川陽介 申請人:阿耐思特巖田株式會社