一种高压液体活塞氢气压缩机的制作方法
本申请属于压缩机，具体涉及一种高压液体活塞氢气压缩机。
背景技术：
1、氢气作为一种可持续、无污染的绿色能源，被认为是解决新世纪能源问题的重要途径。随着氢燃料电池汽车的普及发展，产业对配套加氢基础设施即加氢站的需求水涨船高。为满足未来大规模商业加氢的需求，高压力、长寿命、大排量成为了加氢站用氢气压缩机新的发展目标。
2、目前加氢站常用的压缩机包括隔膜式和往复活塞式两大类。隔膜式压缩机使用柔性膜片压缩气体，由于膜片可以完全隔绝压缩端与驱动端，故隔膜压缩机气密性好，气体纯净度高，且可实现单机大压比。然而，高压下膜片寿命无法保证，加氢站频繁启停的工况更加剧膜片损耗。另外，想要增加隔膜压缩机排量则需增加膜腔体积，而大膜腔会使膜片变形加剧，受力条件恶化，进一步降低膜片寿命。往复活塞式压缩机从驱动方式上还可分为曲柄连杆机构驱动的传统往复活塞压缩机和液压驱动的液驱压缩机。往复活塞式压缩机相比隔膜压缩机，工况适应性强，更易实现大排量，但高压下密封件承受压差极大，难以保证使用寿命，同时氢压机无油条件给压缩机的密封与润滑进一步增加困难。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高压液体活塞氢气压缩机，以克服往复活塞机高压下无油密封与润滑困难的问题，有效减小负载压力，实现等温压缩。
2、本发明采用的技术方案如下：
3、一种高压液体活塞氢气压缩机，包括气体压缩组件，所述气体压缩组件包括压缩机主体、进气管路与排气管路；所述压缩机主体由压缩端与驱动端组成，压缩端与驱动端之间以填料隔开；所述压缩端沿轴向依次设置多个部件，包括液体活塞、活塞密封件、平衡腔、液体密封、隔离腔、活塞杆填料密封，以此构成多重密封系统。
4、所述压缩端包括气缸、活塞、液体活塞、进气阀、排气阀、活塞杆、活塞密封件、液封结构；所述气缸上端左右两侧分别安装进气阀与排气阀，气缸内滑动地设置有活塞，活塞上表面与气缸壁构成气体压缩腔；所述气体压缩腔通过进气管路与低压气源连接，通过排气管路与高压储罐连接；所述活塞上端设有一定量离子液体，作为液体活塞。
5、所述活塞杆的一端与活塞连接，另一端依次经过平衡腔、液封结构、隔离腔、填料与十字头连接。
6、所述活塞外壁与气缸内壁之间设置有活塞密封件；所述活塞密封件由多道密封环构成，所述密封环以金属或非金属复合材料制成。
7、所述平衡腔由活塞下端面与气缸内壁形成，气缸壁上设置有一径向孔口，平衡腔依次通过径向孔口、平衡腔引压管、过滤器与进气缓冲罐相连。
8、所述液封结构位于平衡腔下方，由密封液腔、密封圈、液封管路以及供液端构成；活塞杆外表面与气缸缸体形成密封液腔，密封液腔由气缸缸体上一径向孔道经过液封管路与供液端连接，密封液腔内充满离子液体并保持一定压力，密封液腔上下两端各设置一道密封圈。
9、所述隔离腔位于液封结构下方，由活塞杆外表面与气缸缸体形成；气缸缸体上有一径向孔道，隔离腔由径向孔道经过隔离器排液管路与液体回收箱连接。
10、所述驱动端包括十字头和曲柄连杆机构，曲柄连杆机构固定于曲轴箱上，通过十字头与活塞杆连接。
11、连接气源与气体压缩腔的进气管路上依次设置有电磁开关阀、电磁比例阀、进气缓冲罐、单向阀。
12、连接高压储罐与气体压缩腔的排气管路上依次设置有排气阀、换热器、气液分离器、过滤器、排气缓冲罐、高压储罐。
13、优选地，所述高压液体活塞氢气压缩机还包括液体补充组件。
14、优选地，以离子液体做液体活塞进行气体压缩。
15、所述液体补充组件包括气液分离器、减压阀、喷液器；所述喷液器安装于气缸顶端；所述气液分离器底端设置有液位传感器，气液分离器通过补液管路连接至气缸的气体压缩腔。
16、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
17、本发明提供了一种高压液体活塞氢气压缩机，用以弥补现有加氢站用高压往复活塞压缩机的不足。本发明沿轴向依次设置液体活塞、活塞密封件、平衡腔、液体密封、隔离腔、活塞杆填料密封，以此构成多重密封系统，使得各个腔体中的压力逐级降低，每道密封组件都不会承受过大的压差，在高压下实现氢气有效密封的同时，减少密封件负载，极大提升往复压缩机使用寿命。
18、优选的，本发明以离子液体做液体活塞进行气体压缩，借助离子液体热稳定性高、蒸气压极低、与氢气溶解度低、有一定润滑能力的特点，使其在气缸中兼具气体压缩、强化传热、液体密封、活塞润滑的功能，在解决压缩机活塞无油密封与润滑难题的同时，进一步降低气体温度，使压缩过程接近等温压缩过程，提升压缩机工作效率。
19、优选的，本发明安装液体补充系统，可以在压缩机运行过程中定时定量地对气缸进行精准补液，弥补离子液体在压缩机往复运动中的损失，阻止气缸额外余隙容积的产生，提高压缩机的工作效率。
技术特征：
1.一种高压液体活塞氢气压缩机，包括气体压缩组件(z1)，所述气体压缩组件(z1)包括压缩机主体、进气管路与排气管路，压缩机主体由压缩端与驱动端组成，压缩端与驱动端之间以填料(116)隔开；
2.根据权利要求1所述的高压液体活塞氢气压缩机，其特征在于，所述活塞密封件(110)由多道密封环构成。
3.根据权利要求2所述的高压液体活塞氢气压缩机，其特征在于，所述密封环以金属或非金属复合材料制成。
4.根据权利要求1所述的高压液体活塞氢气压缩机，其特征在于，所述驱动端包括十字头(119)和曲柄连杆机构(120)，曲柄连杆机构(120)固定于曲轴箱(121)上，通过十字头(119)与活塞杆(117)连接。
5.根据权利要求1所述的高压液体活塞氢气压缩机，其特征在于，所述进气管路包括低压气源(101)、电磁开关阀(102)、电磁比例阀(103)、进气缓冲罐(104)、单向阀(105)、第一气体管路(l1)；
6.根据权利要求1所述的高压液体活塞氢气压缩机，其特征在于，所述排气管路包括换热器(125)、气液分离器(201)、第二过滤器(203)、排气缓冲罐(204)、高压储罐(205)、第二气体管路(l2)、第三气体管路(l6)；
7.根据权利要求1所述的高压液体活塞氢气压缩机，其特征在于，还包括液体补充组件(z2)。
8.根据权利要求7所述的高压液体活塞氢气压缩机，其特征在于，所述液体补充组件(z2)包括气液分离器(201)、液位传感器(202)、减压阀(206)、喷液器(207)、补液管路(l7)；
9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的高压液体活塞氢气压缩机，其特征在于，所述液体为离子液体。
技术总结
本发明提供了一种高压液体活塞氢气压缩机，由气体压缩组件和液体补充组件组成。该压缩机在气体压缩组件中沿轴向依次设置液体活塞、活塞密封件、平衡腔、液体密封、隔离腔、活塞杆填料，构成多重密封系统，使得各个腔体中的压力逐级降低，每道密封组件都不会承受过大的压差，在高压乃至超高压下实现氢气有效密封的同时，减少密封件负载，极大提升往复压缩机使用寿命。此外，以喷液器为核心构成的液体补充组件可以在压缩机运行过程中定时定量地对气缸进行精准补液，弥补离子液体在压缩机往复运动中的损失，阻止气缸额外余隙容积的产生，提高压缩机的工作效率，以实现高压、高效、大排量的氢气增压过程。
技术研发人员：李云
受保护的技术使用者：陕西海卓康普新能源科技有限公司
技术研发日：20240329
技术公布日：2024/12/5