專利名稱：家用天然氣自動穩(wěn)壓貯存裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及氣體的貯存壓縮技術，特別涉及家庭中對天然氣進行穩(wěn)壓貯存的裝置。
背景技術：
管道天然氣的使用，給人們的生活帶來了方便。但管道壓力不穩(wěn)，也給用戶帶來煩惱，特別是用氣高峰時間，問題更加嚴重。為了解決管道天然氣壓力不穩(wěn)的問題，現(xiàn)有技術通常采用如下幾種方案1.根據(jù)機械工業(yè)出版社2002年6月出版的，李公藩編著的《燃氣工程便攜手則》，第433～451頁的內(nèi)容可知工業(yè)上有儲氣柜儲存，管道儲存，管束儲存，地下儲存和液化儲存等方法，但是這幾種方法只能作為工業(yè)應用，無法在家庭中實施。
2.公開號為CN2062004U的專利，公開了一種帶壓氣裝置的備用儲氣罐，其技術方案是利用人力向儲氣罐加壓。其缺點是，需要耗費人力和時間，不能自動補充儲氣罐的壓力。
3.公開號為CN2177864Y的專利，公開了一種自動加壓煤氣儲氣囊，該專利的技術方案，實質上是通過減小儲氣囊的容積來增加儲氣囊的壓力。由于采用了柔性儲氣囊，其安全性大打折扣；而且該裝置既不能按要求的壓力值，來設定天然氣的貯存壓力，也不能根據(jù)設定的壓力值，及時動態(tài)地補充儲氣囊中天然氣的壓力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題，就是提供一種家庭中使用的，天然氣自動穩(wěn)壓貯存裝置。
本發(fā)明解決其技術問題，采用的技術方案是，家用天然氣自動穩(wěn)壓貯存裝置，包括進氣管道和儲氣罐，其特征在于還包括壓縮機及其控制電路；所述壓縮機與進氣管道和儲氣罐連接；所述壓縮機將進氣管道的天然氣壓入儲氣罐；所述控制電路根據(jù)進氣管道和儲氣罐壓力控制壓縮機；所述壓縮機采用全封閉易燃易爆氣體壓縮機；
所述壓縮機氣缸容積為4～15cm3；所述壓縮機啟動電路采用PTC元件；所述壓縮機通過單向閥與進氣管道連接；所述控制電路用環(huán)氧樹脂灌封在密閉盒內(nèi)；所述儲氣罐、壓縮機安裝在通風的機柜中；具體的控制電路包括壓力傳感器，觸發(fā)器，驅動器及交流開關；所述壓力傳感器安裝在儲氣罐和進氣管上，其輸出信號與觸發(fā)器連接；所述觸發(fā)器輸出端與驅動器連接；所述驅動器與交流開關連接；所述交流開關與壓縮機連接；控制電路中的壓力傳感器為電接點壓力表；所述交流開關為無觸點交流開關。
本發(fā)明的有益效果是裝置結構簡單，充分利用現(xiàn)有零部件，成本低，安全性高，穩(wěn)壓范圍可調；既是一臺家用燃氣自動穩(wěn)壓裝置，也是一種家用燃氣應急設備。


圖1是實施例的管路連接示意圖；圖2是實施例的控制電路原理圖；圖3是實施例的機柜結構示意圖。
圖中1——進氣嘴；2——截止閥；3——第一電接點壓力表；4——單向閥；5——干燥過濾器；6——壓縮機；7——儲氣罐；8——第二電接點壓力表；9——控制電路盒；10——出氣嘴；11——電源線；12——機柜；13——通風孔。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例，詳細描述本發(fā)明的技術方案。
本發(fā)明的技術方案，采用具有一定容積的儲氣罐，通過壓縮機與進氣管道連接，隨時對儲氣罐進行壓力補充，保持儲氣罐壓力在設定范圍，為用戶提供穩(wěn)定的天然氣壓力，整個過程由控制電路自動控制完成。
實施例參見圖1，用鋼制輸氣管道按照進氣嘴1、截止閥2、第一電接點壓力表3、單向閥4、干燥過濾器5、全封閉壓縮機6、儲氣罐7、出氣嘴10的順序依次連接，第二電接點壓力表8連接在儲氣罐7上。管路中進氣嘴1用于安全可靠地與進氣管道連接，截止閥2用于在需要時關閉本裝置的氣源，當用戶長時間不需要用氣時，由用戶將截止閥2關閉。正常用氣階段，截止閥2一直處于開啟狀態(tài)。單向閥4一方面防止管道氣壓低于儲氣罐7壓力時氣體倒灌，另一方面也可以防止壓縮機6停機后逆轉。干燥過濾器5一方面可以清除天然氣中殘留的水分，另一方面可以濾除天然氣中可能存在的金屬屑、灰塵及各種雜質，濾清后的天然氣被壓縮機6壓入儲氣罐7，通過出氣嘴10安全可靠地連接到用戶的天然氣用氣軟管。本例的儲氣罐可以采用家用煤氣罐改裝制成。
用雙護套絕緣電線，將第一電接點壓力表3、第二電接點壓力表8的引出電線、壓縮機6的引出電線、電源線11安全地連接在環(huán)氧樹脂灌封的控制電路盒9中的控制電路上?？刂齐娐泛?內(nèi)的控制電路，根據(jù)第一電接點壓力表3設定的管道壓力，以及第二電接點壓力表8設定的儲氣罐壓力控制壓縮機6的工作。接在截止閥2后的第一電接點壓力表3的壓力值設定在0.5Kpa，接在儲氣罐7上的第二電接點壓力表8的上限壓力值設定在0.36MPa，下限壓力值設定在0.24MPa。
打開截止閥2后，當停氣或供氣管道故障使進氣管的壓力≤0.5Kpa時，第一電接點壓力表3的電接點開關K1接通，此時不論第二電接點壓力表8的壓力為何值，控制電路盒9內(nèi)的控制電路都使壓縮機6停止工作。當進氣管道1的壓力＞0.5Kpa時，第一電接點壓力表3的電接點開關K1斷開，控制電路盒9內(nèi)的控制電路，根據(jù)第二電接點壓力表8設定的壓力，控制壓縮機6的工作；如果由于用戶用氣使儲氣罐7的壓力值下降到第二電接點壓力表8下限壓力值0.24Mpa時，則第二電接點壓力表8的下限壓力接點KL與指針接點KM接通，而此時上限壓力接點KH與指針接點KM是斷開的，控制電路盒9內(nèi)的控制電路接通全封閉壓縮機6的電源，壓縮機6開始工作，儲氣罐7的壓力增加；當儲氣罐7的壓力達到第二電接點壓力表8的上限壓力值0.36MPa時，則第二電接點壓力表8的上限壓力接點KH與指針接點KM接通，此時下限壓力接點KL與指針接點KM是斷開的，控制電路盒9內(nèi)的控制電路使壓縮機6停止工作。這樣，只要供氣管道壓力高于0.5Kpa，儲氣罐7的天然氣壓力將始終穩(wěn)定在0.24MPa至0.36MPa之間，保證了用戶在正常情況下使用穩(wěn)定壓力的天然氣。不論使用額定壓力為2.5Kpa的低壓管道的天然氣用戶，還是使用額定壓力為0.3Mpa的中壓管道的天然氣用戶，都可以使用到壓力值穩(wěn)定在0.3MPa±20％的天然氣。當然，儲氣罐的壓力穩(wěn)定范圍可以根據(jù)用戶要求作適當調整。
參見圖2。電源線采用三芯電源線，三根芯線分別是地線，火線，零線，其中地線接大地，火線經(jīng)過保險管后與零線一起并聯(lián)在電源變壓器B1的初級，為電源變壓器B1的初級提供電網(wǎng)電壓。壓縮機電機啟動繞組的一端與運行繞組的一端連接在一起作為繞組公共端C，啟動繞組的另一端，經(jīng)過PTC啟動元件后與運行繞組的另一端一起經(jīng)過保險管F1連接到火線上。電路中使用的交流開關，應選用無觸點交流開關，本例采用的是過零型固態(tài)繼電器SSR，它的一個交流開關接線端與電網(wǎng)零線連接，另一個交流開關接線端與壓縮機電機的繞組公共端C連接。
控制電路由電網(wǎng)電壓經(jīng)過變壓器B1得到9V交流電壓，經(jīng)過二極管D1～D4組成的整流橋全波整流后，一路經(jīng)二極管D6后，由電容C1濾波，然后送到三端集成穩(wěn)壓器U1，經(jīng)過穩(wěn)壓后輸出，為控制電路提供工作電源；另一路經(jīng)電阻R4連接到雙比較器LM393的2腳。LM393的一個比較器U3A與電阻R1～R3構成過零比較器，只有在交流電壓過零點附近時，2腳電壓才低于3腳電壓，1腳才會輸出高電平脈沖，該脈沖的頻率為100Hz，用作U2A的時鐘脈沖。LM393的另一個比較器U3B與電阻R5、R10、R11構成同相比較器。
本例的控制電路，以雙JK觸發(fā)器CD4027的一個觸發(fā)器U2A為核心，構成觸發(fā)控制電路。CD4027的另一個觸發(fā)器U2B不用，U2B所有的輸入端均接參考地，兩個輸出端懸空不用。高電平信號由第一電接點壓力表3的電接點開關K1連接到U2A的直接置零端12腳，而第二電接點壓力表8的上限壓力接點KH連接到U2A的K端11腳，下限壓力接點KL連接到U2A的J端10腳，指針接點KM接電源輸出端。一旦第一個電接點壓力表3電接點開關K1接通，則U2A的直接置零端12腳接高電平，此時不論第二個電接點壓力表8的壓力值如何，U2A都被強行復位，U2A的15腳輸出為低電平。只有管道壓力大于0.5Kpa時，第一個電接點壓力表3電接點開關K1才斷開，U2A的置零端12腳才由電阻R9引入低電平，此時U2A在100Hz時鐘脈沖的作用下，輸出由JK端狀態(tài)決定；當儲氣罐壓力下降到下限值0.24Mpa時，第二電接點壓力表8的下限壓力接點KL與指針電接點KM接通，使J端得到高電平信號，而K端由電阻R7接地引入低電平，U2A被置位，U2A的15腳輸出為高電平；當儲氣罐壓力達到上限值時，第二個電接點壓力表8的上限壓力接點KH與指針電接點KM接通，使U2A的K端11腳得到高電平信號，而U2A的J端10腳由電阻R8引入低電平，U2A被復位，U2A的15腳輸出為低電平。
當U2A的15腳輸出為高電平時，該高電平經(jīng)過由U3B與電阻R5、R10、R11構成同相比較器緩沖放大，驅動晶體管Q2，使Q2飽和導通，過零型固態(tài)繼電器SSR的兩個交流開關接線端接通，全封閉壓縮機與220V/50Hz的電網(wǎng)電壓接通。反之當U2A的15腳輸出為低電平時，晶體管Q2截止，過零型固態(tài)繼電器SSR的兩個交流開關接線端斷開，全封閉壓縮機斷電。
控制電路中為安全起見，沒有采用機械式觸點繼電器，而是采用了無觸點防爆的過零型固態(tài)繼電器SSR，過零型固態(tài)繼電器SSR為市售成品，本例選用AC600V/10A，DC3～18V的規(guī)格。PTC元件采用與全封閉壓縮機配套的元件。二極管D1至D6采用1N4007，二極管D7采用1N4148，電容C1和C4分別采用470μF/50V和100μF/35V的電解電容，電容C2和C3都采用0.01μF/63V的獨石電容，電阻R1～R11都采用0.25W±5％的金屬膜電阻，三極管Q2型號為2N5551，三端集成穩(wěn)壓器U1型號為LM7805。
參見圖3。整個電路板裝配完成后帶上所有的引線用環(huán)氧樹脂做真空灌注，這樣即使電路損壞也可以保證所有的電路板的元件和線路與空氣隔絕，不會造成電路板打火現(xiàn)象，從而保證了線路板使用的安全性。然后將控制電路盒安裝在在機柜12頂部，保證220V交流市電電源線完全不進入機柜12內(nèi)，只進入控制電路盒，使用單相三芯電源線11，金屬機柜12接單相三芯電源線11的地線，并可靠接大地，從而保證了使用的安全性。機柜12內(nèi)所有電連接處用環(huán)氧樹脂涂覆后用絕緣膠帶包上，再用環(huán)氧樹脂涂覆，最后用熱縮導管緊縮好，保證所有電連接處與空氣隔絕。最后將控制電路盒9安裝在在機柜12頂部、電源線11安裝在機柜外。第一電接點壓力表3和第二電接點壓力表8的表盤都安裝在機柜正面上，便于用戶分別讀出供氣管道和儲氣罐的壓力。同時截止閥2的開關也安裝在機柜的正面，便于用戶關閉本裝置的氣源。
必須說明的是本例中使用的壓縮機，采用以R600為工質的綠色電冰箱上的全封閉結構的壓縮機，公知的家用綠色電冰箱上使用的制冷劑之一為R600工質，R600工質為異丁烷，分子式C4H10，分子量為58，雖然異丁烷具有易燃易爆的特性，但由于采用了全封閉結構并且采用功率型正溫度系數(shù)電阻PTC(功率型正溫度系數(shù)電阻元件)作內(nèi)部電動機組件的啟動元件，使這種壓縮機多年來大量廣泛應用在綠色家用電冰箱上。這種壓縮機是目前世界上唯一能夠廣泛安全地應用在家庭中，對易燃易爆的氣體進行增壓的裝置。因為這種壓縮機把單相異步電動機組件和壓縮機組件組成一個整體，密封在金屬殼體中，使壓縮機組件和電機組件都與空氣完全隔離，同時壓縮機安裝到冰箱或本裝置上之前內(nèi)部完全抽成真空，使壓縮機殼體內(nèi)幾乎沒有氧氣，并且電機的繞組和接線柱完全浸泡于殼體內(nèi)的絕緣性能優(yōu)良冷凍油中，完全杜絕了電機的火花來源。同時采用PTC元件啟動，PTC元件啟動電動機時最大的優(yōu)點就是本身無觸點，無啟動電弧。從這種壓縮機多年來大量安全地應用在異丁烷冰箱上看，這種壓縮機對易燃易爆氣體的增壓應用是安全的。不僅如此，這種全封閉壓縮機的合格產(chǎn)品的氣路可以承受1MPa的壓力，完全能夠在中、低壓民用燃氣管道上使用，并且這種壓縮機其汽缸工作容積一般在4～15cm3的范圍內(nèi)，用較短管道的容積就可以大于該汽缸容積的7倍，所以無須另加防喘振的穩(wěn)壓室或管路濾波器。同時這種壓縮機還具有體積小，噪音低的特點，非常適合在家庭中使用。
權利要求
1.家用天然氣自動穩(wěn)壓貯存裝置，包括進氣管道和儲氣罐，其特征在于還包括壓縮機及其控制電路；所述壓縮機與進氣管道和儲氣罐連接；所述壓縮機將進氣管道的天然氣壓入儲氣罐；所述控制電路根據(jù)進氣管道壓力和儲氣罐壓力控制壓縮機。
2.根據(jù)權利要求1所述的家用天然氣自動穩(wěn)壓貯存裝置，其特征在于所述壓縮機采用全封閉易燃易爆氣體壓縮機。
3.根據(jù)權利要求1所述的家用天然氣自動穩(wěn)壓貯存裝置，其特征在于所述壓縮機氣缸容積為4～15cm3。
4.根據(jù)權利要求1所述的家用天然氣自動穩(wěn)壓貯存裝置，其特征在于所述壓縮機啟動電路采用PTC元件。
5.根據(jù)權利要求1所述的家用天然氣自動穩(wěn)壓貯存裝置，其特征在于所述壓縮機通過單向閥與進氣管道連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的家用天然氣自動穩(wěn)壓貯存裝置，其特征在于所述控制電路用環(huán)氧樹脂灌封在密閉盒內(nèi)。
7.根據(jù)權利要求1所述的家用天然氣自動穩(wěn)壓貯存裝置，其特征在于所述儲氣罐、壓縮機安裝在通風的機柜中。
8.根據(jù)權利要求1所述的家用天然氣自動穩(wěn)壓貯存裝置，其特征在于所述控制電路包括壓力傳感器，觸發(fā)器，驅動器及交流開關；所述壓力傳感器安裝在儲氣罐和進氣管上，其輸出信號與觸發(fā)器連接；所述觸發(fā)器輸出端與驅動器連接；所述驅動器與交流開關連接；所述交流開關與壓縮機連接。
9.根據(jù)權利要求8所述的家用天然氣自動穩(wěn)壓貯存裝置，其特征在于所述壓力傳感器為電接點壓力表。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的家用天然氣自動穩(wěn)壓貯存裝置，其特征在于所述交流開關為無觸點交流開關。
全文摘要
本發(fā)明涉及氣體的貯存壓縮技術，特別涉及家庭中對天然氣進行穩(wěn)壓貯存的裝置。本發(fā)明解決了家庭天然氣管道壓力不穩(wěn)，以及現(xiàn)有儲氣裝置不能自動穩(wěn)壓的問題，公開了一種家用天然氣自動穩(wěn)壓貯存裝置。本發(fā)明的技術方案是，家用天然氣自動穩(wěn)壓貯存裝置，包括進氣管道，儲氣罐，壓縮機及其控制電路；所述壓縮機與進氣管道和儲氣罐連接；所述壓縮機將進氣管道的天然氣壓入儲氣罐；所述控制電路根據(jù)進氣管道和儲氣罐壓力控制壓縮機；本發(fā)明的有益效果是裝置結構簡單，充分利用現(xiàn)有零部件，成本低，安全性高，穩(wěn)壓范圍可調；既是一臺家用燃氣自動穩(wěn)壓裝置，也是一種家用燃氣應急設備。
文檔編號F17C5/00GK1687630SQ200510072439
公開日2005年10月26日 申請日期2005年5月12日 優(yōu)先權日2004年5月13日
發(fā)明者張楠 申請人:張楠