(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811566312.3
(22)申请日 2018.12.19
(30)优先权数据
15/851,100 2017.12.21 US
(71)申请人 汉斯克国际有限公司
地址 美国加利福尼亚州
(72)发明人 B ·A ·巴罗斯
(74)专利代理机构 北京市金杜律师事务所
11256
代理人 苏娟 尹景娟
(51)Int.Cl.
F04B 35/04(2006.01)
F04B 39/12(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
一种用于增加气体的压力的气体增压器包
体经过入口抽吸到腔室中并且以比第一压力高
的第二压力推送气体经过出口从腔室离开。驱动
机，
以致动活塞。权利要求书2页 说明书7页 附图14页CN 109944768 A 2019.06.28
C N 109944768
A
1.一种用于增加气体的压力的气体增压器，包括：
第一气缸，其包括：
第一腔室，其中第一腔室包括第一入口和第一出口，和
能够在第一气缸内致动的第一活塞，其中第一活塞被构造成能够以第一压力将气体经过第一入口抽吸到第一腔室中并且以比第一压力高的第二压力推送气体经过第一出口从第一腔室离开；以及 驱动器，其包括被构造成能够将电能转换成线性运动的电动机，其中电动机通过第一机械连接联接至第一气缸的第一活塞，以致动第一活塞。
2.根据权利要求1所述的气体增压器，其中，电动机包括滚珠丝杠驱动器。
3.根据权利要求1所述的气体增压器，其中，第一机械连接包括具有第一端和第二端的杆，其中第一端与电动机联接且第二端与第一气缸的第一活塞联接，使得第一活塞被构造成能够随着电动机的线性运动而平移。
4.根据权利要求1所述的气体增压器，其中，第一气缸包括在第一气缸的第一端部处的适配器，其中适配器能够与驱动器的壳体联接，以维持第一气缸相对于驱动器的位置。
5.根据权利要求4所述的气体增压器，其中，第一气缸包括在第一气缸的第二端部处的端盖，其中多个拉杆定位在端盖与适配器之间，以维持端盖相对于适配器的位置。
6.根据权利要求1所述的气体增压器，其中，第一气缸包括在第一入口处的第一单向止回阀和在第一出口处的第二单向止回阀，第一单向止回阀被构造成能够允许气体流入第一腔室，第二单向止回阀被构造成能够允许气体从第一腔室流出。
7.根据权利要求6所述的气体增压器，其中，第一气缸包括在第一活塞的与第一腔室相对的一侧的第二腔室，其中第二腔室包括第二入口和第二出口，其中第一气缸包括在第二入口处的第三单向止回阀和在第二出口处的第四单向止回阀，第三单向止回阀被构造成能够允许气体流入第二腔室，第四单向止回阀被构造成能够允许气体从第二腔室流出。
8.根据权利要求1所述的气体增压器，其中，第一气缸包括围绕第一腔室定位的冷却套管，冷却套管被构造成能够降低第一腔室内的气体的温度。
9.根据权利要求1所述的气体增压器，其中，气体增压器包括第二气缸，第二气缸包括：
第二腔室，其具有第二入口和第二出口；和
能够在第二气缸内致动的第二活塞，其中第二活塞被构造成能够以第二压力将气体经过第二入口抽吸到第二腔室中并且以比第二压力高的第三压力推送气体经过第二出口从第二腔室离开；并且
其中，电动机通过第二机械连接联接至第二气缸的第二活塞，以致动第二活塞。
10.根据权利要求9所述的气体增压器，其中，第二机械连接包括具有第一端和第二端的杆，其中第一端与电动机联接并且第二端与第二气缸的第二活塞联接，使得第二活塞被构造成能够随着电动机的线性运动而平移。
11.根据权利要求9所述的气体增压器，其中，气体增压器包括将第一气缸的第一出口与第二气缸的第二入口流体地联接的管道，其中管道包括热交换器，热交换器被构造成能够冷却第一气缸与第二气缸之间的气体的温度。
12.根据权利要求8所述的气体增压器，其中，第一气缸和第二气缸中的一者或两者被构造成能够经过第一入口和第二入口抽吸真空。
13.一种用于增加气体的压力的气体增压器，包括：
气缸，其包括：
腔室，其具有入口和出口，和
能够在气缸内致动的活塞，其中，活塞被构造成能够以第一压力将气体经过入口抽吸到腔室中和以比第一压力高的第二压力推送气体经过出口从腔室离开；
驱动器，其包括电动机，电动机被构造成能够将电能转换成线性运动，其中电动机通过机械连接联接至气缸的活塞，以致动活塞；以及
控制器，其为可编程的以选择性地启动电动机，由此致动活塞。
14.根据权利要求13所述的气体增压器，其中，控制器为可编程的，以选择性地控制活塞的位置、活塞的最大力、活塞的速度、和活塞的加速度中选择的一个或多个。
15.根据权利要求13所述的气体增压器，其中，控制器包括无线功能，以允许经由互联网远程连接到控制器。
16.根据权利要求13所述的气体增压器，其中，气体增压器包括被配置成能够测量气体增压器的压力的至少一个压力传感器，其中控制器为可编程的，以基于由至少一个压力传感器测量的压力选择性地致动活塞。
17.一种用于操作包括气缸的气体增压器的方法，气缸限定具有入口和出口的腔室和能够在气缸内致动的活塞，其中气体增压器包括驱动器，驱动器具有联接至气缸的活塞的电动机，方法包括以下步骤：
通过向电动机施加电能，使活塞在气缸内向内平移，以将气体经过入口抽吸到腔室中；和
通过向电动机施加电能，使活塞在气缸内向外平移，以推送气体经过出口从腔室离开，其中气体的压力在气缸的出口处比在气缸的入口处高。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，电动机包括滚珠丝杠驱动器，滚珠丝杠驱动器将电能转换成旋转运动并将旋转运动转换成线性运动，由此使活塞在气缸内平移。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，气缸沿着轴线与驱动器纵向地对齐，其中通过沿着轴线定位的机械连接将气缸的活塞与驱动器的电动机联接，使得电动机沿着轴线致动活塞。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，通过控制器选择性地施加电能。
电驱动气体增压器
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于驱动气体增压泵的设备和方法。
背景技术
[0002]增压泵可以用以增加流体、诸如气体的压力。增压器通常包括一个或多个级，其中容纳在气缸内
的活塞由马达驱动，以压缩气缸内的气体。因此，这可以增加气缸中的气体的压力。增压器的马达典型地通过气动或液压组件驱动。
[0003]例如，两级增压器40的例子在图1A-1C中示出，其包括容纳在低压气缸60内的低压活塞66和容纳在高压气缸70内的高压活塞76。这些活塞66、76中的每个可以通过包括驱动活塞56的马达50致动。在图示的实施方式中，低压活塞66通过低压杆51联接至驱动活塞56，高压活塞76通过高压杆53联接至驱动活塞56。相应地，当驱动活塞56向右朝向高压气缸70平移时，低压活塞66可以通过低压杆51向右致动，进入到低压气缸60中，从而以低压将来自低压气体储罐32的气体经过入口管道34和低压入口止回阀61抽吸到低压气缸60的低压气体腔室64中，如图1A所示。随后，驱动活塞56可以向左、朝向低压气缸60平移，如图1B所示。这可以致动低压活塞66向左、在低压气缸60中向外，以将低压气体腔室64中的气体压缩至中间压力，并且推送气体经过低压出口止回阀62离开低压气体腔室64。随后，气体可以行进经过中间管道69到高压气缸70。随着低压活塞66被向左致动，高压活塞76也可以通过高压杆53向左致动到高压气缸70中，以将来自中间管道69的气体经过高压入口止回阀71抽吸到高压气缸70的高压气体腔室74中。随后，驱动活塞56可以再次向右、朝向高压气缸70平移，如图1C所示。这可以再次向右致动低压活塞66，进入到低压气缸60中，以将来自低压气体储罐32的气体抽吸到低压气缸60的低压气体腔室64中。高压活塞76也可以通过高压杆53向右平移，在高压气缸70中向外，以将高压气体腔室74中的气体压缩至高压并且推送气体经过高压出口止回阀72从高压气体腔室74离开且经过出口管道38到高压气体
储罐36。活塞56、66、76能够继续循环，由此从增压器40产生高压气体流。在一些型式中，热交换器68、78和/或冷却套管65、75围绕中间管道69和/或气缸60、70设置，以冷却气体。
[0004]这种增压器40的马达50典型地通过单独的气动或液压系统驱动。例如，图1A-1C示出用于增压器40的单独的驱动系统20的例子，其包括通过驱动管道21联接至驱动泵24的源罐22。随后，驱动泵24可以通过第一管道23联接至马达50的第一腔室52，邻近低压气缸60，并且通过第二管道25联接至马达50的第二腔室54，邻近高压气缸70。源罐22包括流体，空气或液压流体，其可以通过驱动泵24泵送至马达50的第一腔室52或第二腔室54，以致动马达50。相应地，当驱动泵24将流体泵入第一腔室52中时，驱动活塞56可以向右、朝向高压气缸70平移。当驱动泵24将流体泵入第二腔室54中时，驱动活塞56可以向左、朝向低压气缸60平移。流体可以从腔室52、54流出并返回至源罐22并且/或者通向大气。这种气动或液压驱动系统由于单独的驱动系统的部件的数量而成本昂贵，并且它们会由于气动或液压压降而经历能量损失。
[0005]相应地，需要提供一种更有效的方法来驱动气体增压器。
发明内容
[0006]提供一种电驱动气体增压器，其在电动机与气体活塞之间具有直接机械连接，以消除对单独的气动或液压驱动系统的需求。相应地，可以降低设备成本，因为可以不再需要单独的驱动系统设备，诸如
空气压缩器、空气储罐、压缩空气输送管线、液压动力单元、液压储罐、液压阀、高压液压布管等。也可以消除由于气动和液压压降导致的能量损耗。由此，可以提供更有效的气体增压器，其中冷却和电气需求减少。
[0007]在一种实施方式中，一种用于增加气体的压力的气体增压器可以包括：第一气缸和驱动器。第一气缸可以包括具有第一入口和第一出口的第一腔室和可在第一气缸内致动的第一活塞，其中第一活塞可被构造成能够以第一压力将气体经过第一入口抽吸到第一腔室中并且以比第一压力高的第二压力推送气体经过第一出口从第一腔室离开。驱动器可以包括被构造成能够将电能转换成线性运动的电动机，其中电动机可以通过第一机械连接联接至第一气缸的第一活塞，以致动第一活塞。电动机可以包括滚珠丝杠驱动器。第一机械连接可以包括具有第一端和第二端的杆，其中第一端与电动机联接且第二端与第一气缸的第一活塞联接，使得第一活塞被构造成能够随着电动机的线性运动而平移。第一气缸可以包括在第一气缸的第一端部处的适配器，其中适配器可与驱动器的壳体联接，以维持第一气缸相对于驱动器的位置。第一气缸可以包括在第一气缸的第二端部处的端盖，其中多个拉杆定位在端盖与适配器之间，以维持端盖相对于适配器的位置。第一气缸可以包括在第一入口处的第一单向止回阀和在第一出口处的第二单向止回阀，第一单向止回阀被构造成能够允许气体流入第一腔室，第二单向止回阀被构造成能够允许气体从第一腔室流出。第一气缸可以包括在第一活塞的与第一腔室相对的一侧的第二腔室，其中第二腔室具有第二入口和第二出口。第一气缸可以包括在第二入口处的第三单向止回阀和在第二出口处的第四
单向止回阀，第三单向止回阀被构造成能够允许气体流入第二腔室，第四单向止回阀被构造成能够允许气体从第二腔室流出。第一气缸可以包括围绕第一腔室定位的冷却套管，冷却套管被构造成能够降低第一腔室内的气体的温度。
[0008]在一些型式中，气体增压器可以包括第二气缸。第二气缸可以包括具有第二入口和第二出口的第二腔室和可在第二气缸内致动的第二活塞，其中第二活塞被构造成能够以第二压力将气体经过第二入口抽吸到第二腔室中并且以比第二压力高的第三压力推送气体经过第二出口从第二腔室离开。电动机可以通过第二机械连接联接至第二气缸的第二活塞，以致动第二活塞。第二机械连接可以包括具有第一端和第二端的杆，其中第一端与电动机联接并且第二端与第二气缸的第二活塞联接，使得第二活塞被构造成能够随着电动机的线性运动而平移。气体增压器可以包括将第一气缸的第一出口与第二气缸的第二入口流体地联接的管道，其中管道可以包括热交换器，热交换器被构造成能够冷却第一气缸与第二气缸之间的气体的温度。气体增压器可以被构造成能够将气体的压力增加至15000psi，诸如从大约100psi至大约7000psi。气体增压器可以具有高达大约64的压缩比，诸如大约40和50之间。第一气缸和第二气缸中的一者或两者可以被构造为能够经过第一入口和第二入口抽吸真空。
[0009]在另一实施方式中，一种用于增加气体的压力的气体增压器可以包括气缸、驱动器和控制器。气缸可以包括具有入口和出口的腔室和可在气缸内致动的活塞，其中活塞被构造成能够以第一压力将气体经过入口抽吸到腔室中和以比第一压力高的第二压力推送
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议