[发明专利]负载整形压缩空气系统

说明书

发明背景

1.技术领域

本发明涉及压缩空气系统，这些压缩空气系统将一个储气罐中的空气提供给用压缩空气带动的工具或设备，其中储气罐由两台或两台以上压气机供气，而压气机则根据储气罐中的空气压力而按次序加以驱动。

2.相关技术的说明

生产装备常常应用压缩空气来带动工具、传送带、机器、压机及其它生产设备，此后称它们为“机械”。通常，压缩空气由总站的一台或多台压气机生产，然后贮存在储气罐中，并用管道输送给生产设备。

由于休息间断、午餐时间、及生产线的起动和停顿，在一个工作日内，对压缩空气的需求变化很大，并随上述时间而波动。为满足对压缩空气的波动需求，采用两台或多台压气机，其中，一台或多台主压气机恒定地运行，而调整压气机则在需求达到预置水平、储气罐中空气压力下降到最低水平时才进行启动。根据对压缩空气需求的水平，主压气机的数目可从1变化到多达9或更多。在所有工厂中，压缩空气系统的容量都设计成有余量的，即，主压气机和调整压气机的总压缩空气生产量超过机械对压缩空气的最高需求。

为满足压缩空气的小量或暂时增加，可驱动调整压气机，并在此后很快地卸载，而这样的运行常常效率不高。驱动调整压气机以满足对压缩空气的小量需求从消耗功率方面讲是效率不高的，因为满足对压缩空气的小量需求要付出大量功率。此外，由于调整压气机的磨损，以及伴之而来的维修和替换费用，驱动的代价也是昂贵的。本发明提出一种系统，它能适应短暂波动的需求，而无需对调整压气机进行昂贵的驱动。

美国专利2512043公开了一种系统，其中压缩空气由一个储气罐提供，而储气罐则由一台压气机进行补充。假如短暂需求引起储气罐中空气压力下降，系统自动从一个应急储气罐中汲取压缩空气，然后应急储气罐由压气机补充。

美国专利2791230公开了一种装置，用于自动确保由一系列气缸持续供应气体。气缸依次排出气体。此系统包括一些气缸、管道和阀门的配置，其中，压力在一个气缸中降低的电检测信号接通一个电磁阀，该阀打开一个后备气缸。

美国专利3807422公开了一种系统，其中单独一台压气机用于对一系列气柜进行充气。此系统对剩余压力最高的气柜首先进行充气，而从剩余压力最低的气柜首先进行排气，从而使气柜中可使用的压力达到最高。

美国专利4597406公开了一种装置，用于在常压下从两容器中的任一只输送气体。输出气体的压力由单独一台调压器控制。此系统设计成由一个运行的容器供应输出，而另一个容器处于伺服状态。电开关和阀门控制每个容器与输出线的连通。

但现有技术公开的内容并没有获得本发明的功能，即在令人满意的压力下向机械适当地提供压缩空气，同时又使调整压气机消耗的功率达到最小。

                        发明内容

本发明称为负载整形系统，是负载整形概念的具体表达。当一个压缩空气系统面临瞬间需求时，负载整形概念提供一种形式为压缩空气的能量突发以避免调整压气机不经济的驱动。负载整形概念起作用的方式与电气系统中的电容器的方式相似。它应用来自次要储气罐中的压缩空气，以省掉对调整压气机的驱动。

在讨论压缩空气系统的运行时，对压缩空气压力和压缩空气流量加以区别是有用的。压缩空气压力用每平方英寸磅(psi)表示。压缩空气流量用每分钟立方英寸(cfm)表示。一台压气机将在某个psi压力下产生某个cfm体积的压缩空气。一台机械将消耗或需求压力为某个psi、体积或流量为cfm的空气。

在一个压缩空气系统中，压气机将在以psi表示的某个压力下充满主储气罐。对以cfm表示的流量需求是消耗压缩空气的单件机械数目和消耗率的函数，每件机械在一定psi下消耗以cfm表示的一定流量的压缩空气。在一个工厂压缩空气系统中主储气罐贮存诸如为110psi的预置压力的压缩空气。此压力高于机械的最佳运行压力，它可以是85psi。调压器被用于将向机械供应的压缩空气压力从110psi降低至85psi的最佳运行压力。此装置确保机械能总是在适于进行有效运行的压力下接受到压缩空气。此外，它避免机械使用压力高于机械最佳压力的压缩空气进行不经济的运行。