本實(shí)用新型涉及流體增壓與輸送領(lǐng)域，特別涉及一種利用高壓小流量的液壓系統(tǒng)控制大流量流體的液壓增壓裝置及具有該裝置的流體增壓輸送系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在流體增壓與輸送領(lǐng)域中，流體的流量、壓力、黏度、物理狀態(tài)以及不穩(wěn)定且不可控的流動(dòng)狀態(tài)，均對(duì)泵與壓縮機(jī)的生產(chǎn)與研發(fā)提出了新的挑戰(zhàn)。

在高粘度、大排量流體的輸送領(lǐng)域，由于流體本身的粘度高，泵的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受到限制，因此，單個(gè)泵的輸出排量有限，要滿足大排輸送的需要，必須多個(gè)泵聯(lián)合使用，因此，設(shè)備成本較高，單個(gè)泵的功率無法發(fā)揮，存在較大的效率浪費(fèi)。

而在石油開采的領(lǐng)域，井口的產(chǎn)出物中往往是石油、天然氣、水以及固體顆粒的混合物，在一些情況下，甚至存在一段液、一段氣的氣液混合物，在這種情況下，由于氣液比例不確定，而現(xiàn)有的這類混合物的輸送設(shè)備，如果用往復(fù)泵，由于往復(fù)頻率過高且單向閥的壽命無法保證，在高頻下單向閥也難以兼容氣液兩相流，無法保證性能，因此一般用螺桿泵，這類泵無內(nèi)壓縮過程，而氣液的可壓縮性不同，難以滿足氣液混合物的輸送需要。

而對(duì)于車用天然氣加氣子站等壓縮比較大的氣體壓縮領(lǐng)域，普遍采用的氣體壓縮設(shè)備是液壓泵控制的氣體壓縮裝置，例如附圖6中所描述的結(jié)構(gòu)，氣體的壓縮依賴于活塞的運(yùn)動(dòng)，而控制活塞動(dòng)作的，是輸入至腔室B或C中的壓力油，氣體的壓縮是在腔室A或D中完成的，氣體和液體的腔室的面積僅相差一個(gè)活塞桿的面積，因此，輸入的壓力油的流量跟氣體輸出的流量相差不大，在初始時(shí)，槽車內(nèi)壓力較高，為滿足氣體的輸送量所需要的壓力油流量不大，然而，隨著卸車過程的進(jìn)行，槽車內(nèi)氣體壓力逐漸降低，為了保證足夠的供氣量則需要泵提供更大流量的液壓油以驅(qū)動(dòng)活塞，而由前所述，氣液腔室之間活塞的面積差距不大，因此，驅(qū)動(dòng)活塞動(dòng)作需要泵的流量較大，一般的泵難以滿足要求。

針對(duì)上述三種使用工況，現(xiàn)有一種如授權(quán)公告號(hào)為CN102287407B的發(fā)明專利中公開的雙作用往復(fù)式液壓增壓器，參照其說明書附圖的圖1中所示，利用腔室3a（3b）與腔室4a（4b）之間的截面面積差異，實(shí)現(xiàn)向3a（3b）腔室內(nèi)輸入高壓油液，控制活塞6動(dòng)作，從而對(duì)腔室4a（4b）內(nèi)的流體進(jìn)行吸排，從而實(shí)現(xiàn)小流量輸入、大流量輸出且容積不變的目的。

但是，該技術(shù)方案中，整個(gè)增壓器的長(zhǎng)度為四個(gè)腔室分隔塊行程的總和，整個(gè)設(shè)備尺寸較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的第一個(gè)目的在于提供一種液壓增壓裝置，其通過將液壓控制部分內(nèi)置，以在不改變輸出流量的前提下，盡量減小設(shè)備的長(zhǎng)度尺寸。

本實(shí)用新型的上述目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種液壓增壓裝置，包括缸筒，以及位于缸筒中且將所述缸筒密封分隔為第一工作腔室和第二工作腔室的活塞，所述活塞上沿活塞軸向設(shè)置有活塞桿，所述活塞桿的兩端固定至所述缸筒，所述活塞內(nèi)設(shè)置有空腔，所述活塞桿上固設(shè)有將所述空腔密封分隔為第一控制腔室和第二控制腔室的分隔塊，所述活塞桿的軸向上設(shè)置有自缸筒外至分隔塊的兩段控制油道，分隔塊內(nèi)設(shè)置有分別將兩端控制油道連通第一控制腔室和第二控制腔室的流道。

通過采用上述技術(shù)方案，活塞內(nèi)設(shè)置內(nèi)腔，分隔塊將該空腔分隔成兩個(gè)控制腔室，當(dāng)兩控制腔室之一內(nèi)進(jìn)入泵出的高壓控制油液時(shí)，控制油液對(duì)該控制腔室的壁面形成推擠的壓力，此時(shí)，另一控制腔室的油液與油箱連通維持常壓,高壓側(cè)空間逐漸增大,常壓側(cè)空間逐漸減小，因此，將高壓小流量的控制油液通入控制腔室，可以推動(dòng)活塞移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)工作腔室的體積變化，實(shí)現(xiàn)流體的輸出或者壓縮。而在上述過程中，由于分隔塊位于活塞的內(nèi)部的空腔中，因此，在同等輸出流量的前提下，缸筒的長(zhǎng)度不會(huì)由于控制腔室的引入而變長(zhǎng)。

優(yōu)選地，所述活塞包括與分隔塊外圈密封配合的內(nèi)筒、與內(nèi)筒同軸且與缸筒內(nèi)壁配合的外筒，以及密封內(nèi)筒和外筒的兩端且與活塞桿滑動(dòng)密封的端蓋，所述內(nèi)筒與外筒之間形成有內(nèi)腔。

通過采用上述技術(shù)方案，內(nèi)筒與外筒之間形成的環(huán)形內(nèi)腔，相較于實(shí)體的活塞，這種結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在同體積的活塞上去除部分材料，整個(gè)液壓增壓裝置重量更輕。

優(yōu)選地，所述活塞外表面上開設(shè)有一環(huán)槽，所述缸筒內(nèi)固設(shè)有將所述環(huán)槽密封分隔為新增腔室一和新增腔室二的分隔擋板。

通過采用上述技術(shù)方案，活塞外表面的環(huán)槽以及分隔擋板的設(shè)置，使得活塞與缸筒內(nèi)壁之間于分隔擋板兩側(cè)形成了兩個(gè)新增腔室，這兩個(gè)腔室與工作腔室連通，可以增加缸筒內(nèi)工作腔室的體積，提升裝置的空間利用率。

優(yōu)選地，所述活塞桿與缸筒之間設(shè)置有固定密封兩者的第四密封件，分隔塊與活塞內(nèi)的空腔之間設(shè)置有固定密封兩者的第二密封件。

通過采用上述技術(shù)方案，活塞桿與缸筒之間的密封，直接影響的是工作腔室的密封性，增加的第四密封件在兩者之間產(chǎn)生固定密封，提升工作腔室的密封效果；分隔塊與空腔之間的密封影響的是控制腔室的密封性，兩者之間通過第二密封件進(jìn)行滑動(dòng)密封，可以提升空腔內(nèi)的控制腔室的密封效果。

優(yōu)選地，所述活塞桿與活塞之間設(shè)置有滑動(dòng)密封兩者的第三密封件，所述活塞與缸筒內(nèi)壁之間設(shè)置有滑動(dòng)密封兩者的第一密封件。

通過采用上述技術(shù)方案，第三密封件可以增加活塞與活塞桿件的滑動(dòng)密封效果，防止活塞相對(duì)于活塞桿滑動(dòng)時(shí)相鄰控制腔室與工作腔室連通；第一密封件可以增加活塞與缸筒之間的滑動(dòng)密封效果，防止活塞在缸筒內(nèi)移動(dòng)時(shí)被活塞分隔的兩個(gè)工作腔室連通。

本實(shí)用新型的第二個(gè)目的在于提供一種流體增壓輸送系統(tǒng)，其通過采用上述的液壓增壓裝置，以在不改變輸入流量與輸出流量的前提下，盡量減小增壓裝置的長(zhǎng)度尺寸，進(jìn)而減小流體增壓輸送系統(tǒng)的整體尺寸。

本實(shí)用新型的上述目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種流體增壓輸送系統(tǒng)，包括有上述的任一種液壓增壓裝置，以及向第一控制腔室和第二控制腔室內(nèi)供壓力油液以驅(qū)動(dòng)活塞移動(dòng)的液壓系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述液壓系統(tǒng)包括油箱、設(shè)置于油箱出口的液壓泵以及連接于液壓泵的油口用于選擇壓力油流入第一控制控制腔室或第二控制腔室的換向閥。

通過采用上述技術(shù)方案，由于采用上述的液壓增壓裝置，使得液壓泵輸出的高壓小流量控制油液可以控制活塞移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)工作腔室內(nèi)的流體的大流量輸出或者壓縮，整個(gè)裝置的尺寸由于分隔塊內(nèi)置于活塞中，在同等流量輸出的前提下，缸筒不會(huì)過分增長(zhǎng)，整個(gè)流體增壓輸送系統(tǒng)尺寸相較于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)有所減小。

綜上所述，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

（1）對(duì)于任意比例的氣液混輸?shù)墓r，由于泵的壓力-流量控制形式靈活，可以在氣液比例變化時(shí)隨時(shí)調(diào)整控制油液的輸入，由此控制活塞的移動(dòng)速度與往復(fù)頻率，提高工作腔的單向閥的可靠性和氣液兼容性，因此，該結(jié)構(gòu)可以做到工作腔室內(nèi)任意內(nèi)容積比的壓縮而性能不受氣液比例的影響，適用于石油開采的領(lǐng)域的氣液混輸工況；

（2）控制腔室內(nèi)輸入高壓小流量的控制油液，可以控制工作腔室輸出穩(wěn)定的大流量流體，由于活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度較慢,這種大流量輸出不受工作腔室內(nèi)的流體的粘度等物理性質(zhì)影響，成本的制造難度降低，裝置的自吸效果較好；

（3）應(yīng)用于車用天然氣壓縮領(lǐng)域時(shí)，液壓泵的流量與工作腔室輸出的流體流量有較大的差值，因此，氣體壓縮后輸出流量不受泵的限制，只需按照需求設(shè)置活塞內(nèi)空腔的截面面積與缸筒的截面面積比值即可。

附圖說明

圖1是流體增壓輸送系統(tǒng)的工作狀態(tài)示意圖一；

圖2是流體增壓輸送系統(tǒng)的工作狀態(tài)示意圖二；

圖3是實(shí)施例1中所描述的液壓增壓裝置；

圖4是實(shí)施例2中所描述的液壓增壓裝置；

圖5是實(shí)施例3中所描述的液壓增壓裝置；

圖6是背景技術(shù)中所提及的現(xiàn)有技術(shù)附圖。

圖中，1、液壓泵；2、換向閥；3、液壓增壓裝置；30、第一工作腔；300、新增腔室一； 301、第一過流口；302、第二過流口；31、第二工作腔；310、新增腔室二；311、第三過流口；312、第四過流口；32、第一控制腔；33、第二控制腔；34、活塞桿；340、控制油道；341、分隔塊；342、流道；35、活塞；350、內(nèi)筒；351、外筒；352、端蓋；353、內(nèi)腔；354、分隔擋板；36、第一密封件；37、第二密封件；38、第三密封件；39、第四密封件；4、截止閥；5a至5f、單向閥；6、油箱；7、輸入管路；8、輸出管路。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

一種流體增壓輸送系統(tǒng)，如圖1和圖2中所示，包括液壓增壓裝置3以及用于控制增壓裝置3工作的液壓系統(tǒng)，其中：液壓系統(tǒng)又包括液壓泵1、換向閥2以及油箱6，液壓泵1將油箱6中的油液，泵送至增壓裝置3內(nèi)，并在換向閥2的方向控制作用下，控制增壓裝置3的雙向增壓運(yùn)動(dòng)。

具體來說，結(jié)合圖3，液壓增壓裝置3包括外部缸筒，以及滑動(dòng)密封設(shè)置于缸筒內(nèi)部空腔內(nèi)的活塞35，活塞35上滑動(dòng)連接有活塞桿34，活塞桿34的兩端固定至缸筒的兩個(gè)端壁上。缸筒的兩個(gè)端壁上設(shè)置第一過流口301、第二過流口302、第三過流口311以及第四過流口312，以向缸筒內(nèi)引入待輸送或壓縮的流體。

活塞35將缸筒內(nèi)部空腔分隔為第一工作腔室30和第二工作腔室31，待輸送或者壓縮的流體在這兩個(gè)腔室完成增壓或輸送，四個(gè)過流口內(nèi)流入或流出的流體分別進(jìn)入這兩個(gè)工作腔室；活塞35的內(nèi)部設(shè)置有一空腔，活塞桿34的全長(zhǎng)中央位置設(shè)置有一分隔塊341，分隔塊341與活塞35內(nèi)部的空腔滑動(dòng)密封（活塞35相對(duì)于分隔塊341沿軸向滑移），并且，該空腔于分隔塊341兩側(cè)被密封分隔為第一控制腔室32和第二控制腔室33。

活塞桿34的內(nèi)部設(shè)置有沿其軸向設(shè)置且一直延伸出缸筒的控制油道340，分隔塊341上設(shè)有連通控制油道340和第一控制腔室32或第二控制腔室33的流道342，如此，靠近第一控制腔室32的控制油道340進(jìn)入的控制油液通過分隔塊341上的流道342進(jìn)入第一控制腔室32；而靠近第二控制腔室33的控制油道340進(jìn)入的控制油液通過分隔塊341上的流道342進(jìn)入第二控制腔室33，兩部分控制油液均來自前述的液壓系統(tǒng)。

由于工作腔室內(nèi)的流體為待輸送或壓縮的流體，而控制腔室內(nèi)的為來自液壓系統(tǒng)的油液，因此，為了實(shí)現(xiàn)密封，防止增壓裝置3發(fā)生內(nèi)泄，分隔塊341與活塞35的內(nèi)部空腔之間設(shè)置第二密封件37；活塞桿34與活塞35之間設(shè)置第三密封件38；活塞35與缸筒內(nèi)壁之間設(shè)置第一密封件36；而活塞桿34與缸筒上活塞桿34伸出位置處設(shè)置第四密封件39。上述的密封件中，第四密封件39為固定密封，其余位置處均為滑動(dòng)密封。

結(jié)合圖1與圖3，液壓泵1的工作將油箱6內(nèi)的油液進(jìn)行加壓，并通過換向閥2輸入液壓增壓裝置3，如圖1中所示的第一種工作狀態(tài)，壓力油沿圖中箭頭所標(biāo)示的方向，經(jīng)由圖3中所示的左側(cè)的控制油道340流入活塞桿34內(nèi)，并通過分隔塊341上的流道進(jìn)入第二控制腔室33；第一控制腔室32內(nèi)的油液經(jīng)由圖3中所示的右側(cè)的控制油道340流出活塞桿34，并最終經(jīng)由換向閥2的回油口流回油箱6。在這種油液的流動(dòng)方向控制下，活塞35受第二控制腔室33內(nèi)的壓力油的壓力作用向左移動(dòng)，擠壓第二工作腔室31內(nèi)的流體，實(shí)現(xiàn)其輸送或者壓縮。

相似地，結(jié)合圖2與圖3，換向閥2切換至左位工作，油液經(jīng)由圖3中所示的右側(cè)的控制油道340流入活塞桿34，壓力油進(jìn)入第一控制腔室32內(nèi)，活塞35在壓力油的作用下向右移動(dòng)，擠壓第一工作腔室30內(nèi)的流體，使其壓縮或者在預(yù)期的排量排出。

待輸送或壓縮的流體經(jīng)由輸入管路7和輸出管路8進(jìn)入和流出流體增壓輸送系統(tǒng)，兩個(gè)管路上各設(shè)置一截止閥4，用于連通或者截?cái)嗤獠苛黧w。輸入管路7分為兩路：一路連通第二工作腔室31，另一路連通第一工作腔室30，并且，兩路上分別設(shè)置開口朝向缸筒內(nèi)部的單向閥5a和單向閥5c；與之相同，輸出管路8也分為兩路：一路連通第二工作腔室31，另一路連通第一工作腔室30，兩路上分別設(shè)置開口朝向輸出管路8的單向閥5b和單向閥5d。

參照?qǐng)D1與圖2，給出本實(shí)施例中的流體增壓輸送系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)工作過程：

如圖1中所示，換向閥2工作于右位，液壓泵1泵送壓力油進(jìn)入第二控制腔室33，活塞35向左移動(dòng)，第二工作腔室31內(nèi)的流體受擠壓，經(jīng)由單向閥5d流出至輸出管路8；此時(shí)，單向閥5c為開啟狀態(tài)并連通輸入管路7，第一工作腔室30內(nèi)有流體流入；

如圖2中所示，當(dāng)活塞35運(yùn)動(dòng)至行程終點(diǎn)（例如觸碰缸筒內(nèi)的行程開關(guān)或者第二控制腔室33內(nèi)壓力超過某一閾值），換向閥2切換至左位工作，此時(shí)，液壓泵1泵送壓力油進(jìn)入第一控制腔室32，活塞35向右移動(dòng)，第一工作腔室30內(nèi)的流體受擠壓，經(jīng)由單向閥5b流出至輸出管路8；此時(shí)，單向閥5a為開啟狀態(tài)并連通輸入管路7，第二工作腔室31內(nèi)有流體流入。

上述過程循環(huán)往復(fù)，可以實(shí)現(xiàn)流體自輸入管路7至輸出管路8的壓縮或輸送，由于控制活塞35動(dòng)作的是液壓泵1的壓力油液，而壓力油液的作用面積為分隔塊341的面積，與活塞35面積之間相差較大，因此，該結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)高壓小流量控制大流量的流體輸送；而分隔塊341嵌套于活塞35內(nèi)部的空腔內(nèi)，因此，在輸出流量相同的情況下，液壓增壓裝置3的長(zhǎng)度小，整個(gè)流體增壓輸送系統(tǒng)的尺寸也隨之減小。

實(shí)施例2

一種液壓增壓裝置，如圖4中所示，其與實(shí)施例1中的液壓增壓裝置3的區(qū)別在于：活塞35采用分體式活塞，其具體包括：與分隔塊341配合的內(nèi)筒350、與缸筒內(nèi)壁配合的外筒351，內(nèi)筒350與外筒351的兩端通過端蓋352密封，這樣，在內(nèi)筒350與外筒351之間形成一內(nèi)腔353。這種結(jié)構(gòu)的液壓增壓裝置，當(dāng)用作易燃易爆或者化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的流體輸送或壓縮時(shí)，可以通過預(yù)先在內(nèi)腔353內(nèi)充入適當(dāng)?shù)臍怏w形成保護(hù)氣氛。并且，由于內(nèi)外筒之間為中空的內(nèi)腔353，因此，相較于實(shí)心的活塞35，此種結(jié)構(gòu)可以減輕液壓增壓裝置的重量。

實(shí)施例3

一種液壓增壓裝置，如圖5中所示，其與實(shí)施例1中的液壓增壓裝置3的區(qū)別在于：活塞35的長(zhǎng)度中央開設(shè)一圈環(huán)槽，使得整個(gè)活塞35近似于“工”字型，兩端與缸筒的內(nèi)壁滑動(dòng)密封，中部的環(huán)槽上設(shè)置分隔擋板354，分隔擋板354固定于缸筒內(nèi)，并與活塞35上的環(huán)槽的外壁形成滑動(dòng)密封連接，如此，在分隔擋板354的兩側(cè)，形成新增腔室一300和新增腔室二310，兩者分別輔助第一工作腔室30和第二工作腔室31進(jìn)行流體的輸送或者壓縮。

在使用時(shí)單向閥5e為新增腔室一300和新增腔室二310的流體引入位置；單向閥5f為新增腔室一300和新增腔室二310輸出流體的位置。

本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的解釋，其并不是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。