一种加氢站用机械活塞压缩机

文档序号:888929 发布日期:2021-03-23 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 一种加氢站用机械活塞压缩机 (Mechanical piston compressor for hydrogenation station ) 是由 张顺 田红平 信石玉 许剑 李文权 于 2020-11-27 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种加氢站用机械活塞压缩机,包括:气缸,其竖直设置,所述气缸具有至少两个并列设置的缸体,每个所述缸体内设置活塞杆,所述活塞杆上设置活塞;壳体,其内部中空;以及导向机构,其设置在所述壳体内,所述导向机构上设置有若干导向通道,每个所述导向通道对应于一个所述缸体,以供所述缸体的所述活塞杆上下运动时通过,对所述活塞杆进行限位导向和密封;本发明解决了在高压、氢环境下的无油润滑、动密封的技术难点,保证了压缩机在加氢站内安全、可靠的长时间运行。(The invention discloses a mechanical piston compressor for a hydrogenation station, which comprises: the air cylinder is vertically arranged and provided with at least two parallel cylinder bodies, a piston rod is arranged in each cylinder body, and a piston is arranged on each piston rod; a housing having a hollow interior; the guide mechanism is arranged in the shell, a plurality of guide channels are arranged on the guide mechanism, each guide channel corresponds to one cylinder body, and the piston rod of the cylinder body can pass through the guide channels when moving up and down to carry out limiting guide and sealing on the piston rod; the invention solves the technical difficulties of oil-free lubrication and dynamic sealing in high-pressure and hydrogen environment, and ensures the safe and reliable long-time operation of the compressor in the hydrogenation station.)

一种加氢站用机械活塞压缩机

技术领域

本发明涉及加氢站用机械活塞压缩机领域。更具体地说,本发明涉及一种能满足高压、氢环境,且无油润滑、密封良好的加氢站用机械活塞压缩机。

背景技术

加氢站是连接氢能产业上游制氢与下游燃料电池汽车用氢的关键枢纽,而氢气压缩机是加氢站的核心设备。为保证氢气的纯度与压缩排量,目前国内加氢站采用的氢气压缩机有金属隔膜式压缩机与液压活塞式压缩机。

传统的机械活塞式压缩机因为无法克服无油润滑、动密封等技术难点,在加氢站高压、氢环境的使用场景下无法满足需求,故国内尚无应用。

发明内容

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种加氢站用机械活塞压缩机,其特征在于,包括:

气缸,其竖直设置,所述气缸具有至少两个并列设置的缸体,每个所述缸体内设置活塞杆,所述活塞杆上设置活塞;

壳体,其内部中空;以及

导向机构,其设置在所述壳体内,所述导向机构上设置有若干导向通道,每个所述导向通道对应于一个所述缸体,以供所述缸体的所述活塞杆上下运动时通过,对所述活塞杆进行限位导向和密封;

每根所述活塞杆穿过所述导向机构上的相应的所述导向通道,并与曲轴连杆连接,所述曲轴连杆在动力机构的驱动下运动,所述活塞杆随着所述曲轴连杆的运动而上下运动,从而带动所述活塞上下运动;

其中,所述导向机构和所述曲轴连杆均设置在所述壳体内。

根据本发明的一优选实施例,所述的加氢站用机械活塞压缩机中,所述气缸的全部所述缸体内的活塞的尺寸不完全相同。

根据本发明的一优选实施例,所述的加氢站用机械活塞压缩机中,所述活塞上套设活塞环。

根据本发明的一优选实施例,所述的加氢站用机械活塞压缩机中,所述气缸具有排气口,在靠近所述排气口的位置设置氢气探测器,以探测是否存在氢气泄漏。

根据本发明的一优选实施例,所述的加氢站用机械活塞压缩机中,所述曲轴连杆包括彼此连接的曲轴和连杆,每根所述活塞杆依次穿过所述导向机构上的相应的所述导向通道与连杆连接,所述连杆远离所述活塞杆的一端连接于曲轴,所述曲轴在动力机构的驱动下转动,所述连杆随着所述曲轴的转动而上下运动,从而带动所述活塞杆上下运动。

根据本发明的一优选实施例,所述的加氢站用机械活塞压缩机中,所述壳体的内部空间被分隔为若干个子空间,且分别与若干个气缸分别一一对应,所述壳体的每个子空间内通过安装板设置一个所述导向机构。

根据本发明的一优选实施例,所述的加氢站用机械活塞压缩机中,所述曲轴为非均质曲轴。

根据本发明的一优选实施例,所述的加氢站用机械活塞压缩机中,所述气缸的外部环向设置冷却套,所述冷却套与所述气缸的侧壁相隔一定距离,形成冷却空间,以供冷却流体流动。

根据本发明的一优选实施例,所述的加氢站用机械活塞压缩机中,所述气缸具有排气口,在靠近所述排气口的位置设置温度探测器,以探测排出气体的温度。

本发明至少包括以下有益效果:

一、本发明一实施例中的加氢站用机械活塞压缩机中,①通过在活塞上套设活塞环,进一步提高整个压缩机的密封性,保证氢气无泄漏。②气缸是竖直设置的,可以避免气缸横卧所带来的一系列问题,比如活塞环偏磨,并且其内具有若干并列设置的缸体,可实现多级压缩,③而且还设置了导向机构对活塞杆进行更好的限位导向,这样活塞可以更好的对准中心线,保证活塞无偏磨,以保证该压缩机有更长的连续运行时间,减少维护频率。

总之,本发明一实施例中通过采用立式竖直机身,引入独特的导向机构和专门设计的活塞环密封,克服了高压无油下动密封的技术难点,从而满足加氢站使用的需求。

二、本发明一实施例中的加氢站用机械活塞压缩机中,在所述排气阀设置温度探测器,以探测排出气体的温度,还在靠近所述排气阀的位置设置氢气探测器,以探测是否存在氢气泄漏,压缩机运行更安全。

三、本发明一实施例中的加氢站用机械活塞压缩机中,还在所述气缸的外部环向设置冷却套,所述冷却套与所述气缸的侧壁相隔一定距离,形成冷却空间,以供冷却流体流动,以对压缩机进行冷却降温,从而满足加氢站技术标准的要求。

综上所述,本发明解决了在高压、氢环境下的无油润滑、动密封的技术难点,保证了压缩机在加氢站内安全、可靠的长时间运行。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明中加氢站用机械活塞压缩机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是,在本发明的揭露中,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系,其仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是,术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”,即在一个实施例中,一个元件的数量可以为一个,而在另外的实施例中,该元件的数量可以为多个,术语“一”不能理解为对数量的限制。

如图1所示,本发明的一优选实施例提供一种加氢站用机械活塞压缩机,包括:

气缸1,其竖直设置,所述气缸1具有至少两个并列设置的缸体11,每个所述缸体11内设置活塞杆12,所述活塞杆12上设置活塞13;

壳体2,其内部中空;

导向机构3,其设置在所述壳体2内,所述导向机构3上设置有若干导向通道,每个所述导向通道对应于一个所述缸体11,以供所述缸体11的所述活塞杆12上下运动时通过,对所述活塞杆12进行限位导向和密封;

每根所述活塞杆12穿过所述导向机构3上的相应的所述导向通道,并与曲轴连杆4连接,所述曲轴连杆4在动力机构的驱动下运动,所述活塞杆12随着所述曲轴连杆的运动而上下运动,从而带动所述活塞11上下运动;

其中,所述导向机构3和所述曲轴连杆4均设置在所述壳体内。

需要进一步说明的是,所述气缸1是竖直设置的,而且还设置了导向机构3对活塞杆进行更好的限位导向,这样所述活塞13可以更好的对准中心线,保证减少活塞13的偏磨现象,使活塞13、活塞杆12运动平稳。以保证该压缩机有更长的连续运行时间,减少维护频率。若所述气缸1是水平卧式设置,长时间使用状态下,所述活塞杆12在重力作用下必然会在发生倾斜,必然会导致所述活塞13会发生偏磨,导致气缸内的密封性大大降低。

而且所述气缸1是竖直设置的立式机身,为整个加氢站用机械活塞压缩机提供基座。

需要说明的是,此处所述缸体的数量不被限制,可以是两个或者多个,下面对两个缸体11的情况进行具体说明。

所述壳体2的内部空间被分隔为两个空间,且分别与所述气缸1的若干个所述缸体11对应,所述导向机构3可以是一个子导向机构组成,也可以是若干个并且设置的子导向机构(具体数量不受限制),如果所述导向机构3是一个子导向机构,那么其上设置有若干个导向通道,分别与若干个所述缸体11一一对应,如果所述导向机构3为多个子导向机构,那么其数量与所述缸体11一一对应,每个所述子导向机构上设置有一个导向通道。图1中具体指出了所述导向机构3有两个子导向机构的情况,每个所述子导向机构分别通过安装板5安装在两个空间内。所述子导向机构可以是表面设置导向孔的导向板,也可以是导向轴承,如果是导向轴承,其在所述活塞杆12运动时,依然可以保持很好的密封性,可以避免润滑油带入气缸。

根据本发明的一优选实施例,所述的加氢站用机械活塞压缩机,所述气缸1的所有所述缸体11内的活塞13的尺寸不完全相同,也就是所述气缸1的所述缸体11的内空间尺寸不同,当所述气缸1的所述缸体11为2个时,两个气缸11内的活塞13的尺寸不同,二者的具体尺寸根据氢气压缩的热力学研算结果计算得到。两个气缸11的进气压力、排气压力不一样,需要的气缸体积不一样。

在另一实施方案中,所述的加氢站用机械活塞压缩机中,所述活塞13上套设活塞环。在所述活塞13上套设活塞环,进一步提高整个压缩机的密封性,保证氢气无泄漏。在无润滑油状态下,使用专门为高压无油环境而特殊设计的活塞环,保证了密封效果且更长的使用寿命。

但是由于没有润滑油的润滑作用,因此长期工作会造成高温较高,因此我们进行了以下设计,在所述气缸1的外部环向设置冷却套,所述冷却套与所述气缸1的侧壁相隔一定距离,形成冷却空间7,以供冷却流体流动,以对所述气缸1和所述活塞12、所述活塞杆11进行冷却降温,提高其使用寿命。但是由于没有润滑油的润滑作用,导致温度较高,为了进一步提高冷却效果,保证压缩机的工作效率。

需要进一步说明的是,所述活塞环的数量不受限制,可以是多个,多个所述活塞环分别不重叠的套设在所述活塞13上,多个活塞环同时起到密封效果,可以起到更好的密封效果,优选的是,所述活塞环分别对称套设在所述活塞13沿长度方向的两端,这样可以在长时间工作下,两端对称的活塞环可以保持相同的密封效果,以及相同的使用寿命。

而且所述气缸1是竖直设置的,而且还设置了导向机构对活塞杆进行更好的限位导向,这样所述活塞13可以更好的对准中心线,保证减少所述活塞环的偏磨现象,使活塞、活塞杆运动平稳。以保证该压缩机有更长的连续运行时间,减少维护频率。

在另一实施方案中,所述的加氢站用机械活塞压缩机中,所述气缸1设置排气口,在靠近所述排气口的位置设置氢气探测器,以探测是否存在氢气泄漏。实时监测,保证压缩机运行更安全。所述氢气探测器的具体安装位置不被限定,只要其可以检测到氢气泄漏情况即可。

在另一实施方案中,所述的加氢站用机械活塞压缩机中,所述曲轴连杆4包括彼此连接的曲轴41和连杆42,每根所述活塞杆12穿过所述导向机构3上的相应的所述导向通道与连杆42连接,所述连杆42远离所述活塞杆12的一端连接于曲轴,所述曲轴41在动力机构6的驱动下转动,所述连杆42随着所述曲轴41的转动而上下运动,从而带动所述活塞杆12上下运动。

需要具体说明的是,所述曲轴41依据上述不同的气缸11、所述活塞12的尺寸,加工成非均质主轴,以达到平衡质量的效果,减少机体振动,避免了过大的运行噪音。

在另一实施方案中,所述的加氢站用机械活塞压缩机中,在靠近所述排气口的位置设置温度探测器,以探测排出气体的温度。实时监测,保证压缩机运行更安全。所述温度探测器的具体安装位置不被限定,只要其可以探测排出气体的温度即可,以便于了解所述压缩机的工作效果。

在另一实施方案中,还设置有填料函组件8,以密封和保证润滑油不进入气缸,每个述气缸1的所述缸体11内,且位于其下方,且位于所述导向机构上方,所述填料函组件包括至少一级填料,每级填料由填料盒、刮油环和密封环组成。

电动机启动后带动所述曲轴41旋转,通过所述连杆42的传动,所述活塞13做往复运动,由所述缸体11和所述活塞13所构成的工作容积会发生周期性变化。

所述活塞13从所述气缸盖处开始运动时,所述缸体11内的工作容积逐渐增大,这时,气体即沿着进气管推开进气阀而进入所述缸体11,直到工作容积变到最大时为止,进气阀关闭;活塞反向运动时,所述缸体11内工作容积缩小,气体压力升高,当所述缸体11内压力达到并略高于排气压力时,排气阀打开,气体排出所述缸体11,直到活塞运动到极限位置为止,排气阀关闭。当活塞再次反向运动时,上述过程重复出现。总之,曲轴旋转一周,活塞往复一次,缸体11内相继实现进气、压缩、排气的过程,即完成一个工作循环。”

尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

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