CN112539155B - 可监控多重密封液驱式氢气压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可监控多重密封液驱式氢气压缩机，包括：第一气缸、液压缸和活塞杆，活塞杆通过第一活塞与第一气缸连接，活塞杆通过第二活塞与液压缸连接，第一活塞与第一气缸之间设置有密封环，相邻两密封环间的第一活塞内设置有监控通道，监控通道贯穿第一活塞、与第一气缸的内壁相对，监控通道的另一端穿过活塞杆与压力监控装置连接，其上连通有支管，支管与第一气缸内的氢气腔连通，支管上设置有安全阀。本发明一方面可通过监控通道实时观察两级密封圈之间的压差，准确判断密封圈的工作状态，确保密封圈在失效前适时更换，避免密封失效导致气体泄漏；另一方面可通过外部控制回路精准控制密封圈级间压差，显著提高多级串联组合密封圈的寿命。

Description

可监控多重密封液驱式氢气压缩机
技术领域
本发明涉及氢气压缩机领域。更具体地说，本发明涉及一种可监控多重密封液驱式氢气压缩机。
背景技术
氢气压缩机是氢能源利用的关键装备。当前国内高端氢气压缩机主要依赖进口，其主要问题之一是如何实现高压氢气压缩机的无油无泄漏密封，避免氢气泄漏，同时确保氢气压缩机排气的纯度。
现有氢气压缩机内密封圈两侧的高压差大幅缩减了密封圈的使用寿命，因此，为了防止氢气压缩机内的气体泄漏，通过设置多级串联密封以防止密封圈的外泄漏，同时增加密封组件的使用寿命。实际使用中，现有密封结构形式无法实时监控两级密封环间的压力状态，也不能控制各级密封环两侧的压差，因此，仍然不能最优化组合密封的使用寿命，且无法做到在密封圈完全失效之前的合适时机更换密封组件。
发明内容
本发明的目的是提供一种带可监控的多级串联密封结构的液压驱动氢气压缩机。该压缩机一方面采用多级串联密封，确保压缩机不会因为单级密封的失效而外泄，另一方面，设计了压缩机多级串联密封级间压力监控和控制通道，可通过该通道监控密封级间压力，并通过引入外部压力控制回路调节密封环两侧的压差，防止压缩机单级密封环因两侧高压差而损坏过快，从而提高多级串联密封的使用寿命。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种可监控多重密封液驱式氢气压缩机，包括：第一气缸、液压缸和活塞杆，所述活塞杆通过第一活塞与所述第一气缸连接，所述活塞杆通过第二活塞与所述液压缸连接，所述第一活塞与所述第一气缸之间间隔设置有至少n个密封环，n≥3；其中，
相邻两个密封环间的第一活塞内设置有监控通道，所述监控通道的一端贯穿所述第一活塞、与第一气缸的内壁相对，所述监控通道的另一端穿过活塞杆与压力监控装置连接，监控通道上连通有支管，所述支管与第一气缸内的氢气腔连通，所述支管上设置有安全阀。
优选的是，所述第一活塞将第一气缸分隔为氢气腔和氮气腔，所述氢气腔的进气通道和排气通道内分别装有对应的进气阀和排气阀，所述氮气腔靠近液压缸。
优选的是，所述第一气缸的外部设置有冷却液腔。
优选的是，所述活塞杆外周设置有限位组件。
优选的是，所述液压缸和第一气缸之间设置有第二气缸，第二气缸与外界大气连通。
所述限位组件设置于第二气缸内。
优选的是，所述限位组件包括限位块和限位板；限位板固定于第二气缸内，限位块固定于活塞杆上，所述限位块与限位板相抵，以限制活塞杆的转动。
优选的是，所述第一气缸为两组，分别设置于所述活塞杆的两端。
优选的是，两组第一气缸分别为一级气缸和二级气缸；所述一级气缸的内径大于所述二级气缸的内径，一级气缸的氢气腔排气口通过连接管道与二级气缸的氢气腔进气口连通。
本发明至少包括以下有益效果：采用多重无油润滑密封结构对氢气压缩机进行密封，并构建特殊结构形式确保密封的有效性，同时，实现外部对氢气压缩机各级密封状态的监控，通过外部控制系统调节多级密封级间气体压差，延长多级串联密封的使用寿命。
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是本发明可监控多重密封液驱式氢气压缩机其中一个断面的剖视图；
图2是本发明可监控多重密封液驱式氢气压缩机另一个断面的剖视图；
图3是本发明可监控多重密封液驱式氢气压缩机的局部放大图；
图4是本发明可监控多重密封液驱式氢气压缩机的监控通道的设置放大图。
附图标记说明：
1第一气缸，2液压缸，3活塞杆，4密封环，5监控通道，6第一活塞，7压力监控装置，8支管，9安全阀，10氢气腔，11氮气腔，12冷却液腔，13第二气缸，14连接体，15一级气缸，16二级气缸，17限位组件，18第二活塞，19连接管道，20进液管，21排液管，22氮气进气通道，23氮气出气通道。
具体实施方式
下面结合实施例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。
在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“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为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并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，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1～4所示，本发明提供一种可监控多重密封液驱式氢气压缩机，包括：第一气缸1、液压缸2和活塞杆3，所述活塞杆3通过第一活塞6与所述第一气缸1连接，所述活塞杆3通过第二活塞18与所述液压缸2连接，液压缸2作为氢气压缩机的动力部分，其通过第二活塞18将液压油腔分隔为两部分，一部分由液压站供高压油，另一部分与回油油路连通，通过外部液压换向阀切换液压活塞两侧的液压油回路，驱动活塞杆3往复运动，实现氢气腔10的吸气和压缩过程。
所述第一活塞6与所述第一气缸1之间间隔设置有至少n个密封环4，n≥3；其中，相邻两个密封环4间的第一活塞6内设置有监控通道5，所述监控通道5的一端贯穿所述第一活塞6、与第一气缸1的内壁相对，所述监控通道5的另一端穿过活塞杆3与压力监控装置7连接，用于监控此处的压力状态，所述压力监控装置7可以是压力表、压力传感器或其他设备，同时可以与压力控制回路连通以控制两个相邻密封环4间的气体压力，实现密封级间压差控制，延长多级串联密封的使用寿命。监控通道5上连通有支管8，所述支管8与第一气缸1内的氢气腔10连通，所述支管8上设置有安全阀9，当监控通道5内的压力值超过安全阀9的设定值后，安全阀9开启，氢气腔10监控通道5内的氢气排入氢气腔10，起到安全保护作用。
在另一种技术方案中，所述第一活塞6将第一气缸1分隔为氢气腔10和氮气腔11，所述氢气腔10的进气通道和排气通道内分别装有对应的进气阀和排气阀，氮气腔11通过氮气进气通道22和氮气出气通道23与外部氮气源形成循环。所述氮气腔11靠近液压缸2，由于第一活塞6与氮气腔11之间的动密封不可避免会有微量氢气泄漏，设置氮气腔11起到隔离氢气腔10与空气的作用，通过氮气循环将泄漏的微量氢气带走，防止聚集的氢气与空气混合引起爆炸。
在另一种技术方案中，所述第一气缸1的外部设置有冷却液腔12，冷却介质从进液管进入冷却液腔12，从排液管21排出冷却液腔12，冷却介质的流动带走第一气缸1的热量，降低氢气腔10的排气温度。
在另一种技术方案中，所述活塞杆3外周设置有限位组件17，如图1所示，使得活塞杆3只能沿活塞杆3的轴向移动，不能绕活塞杆3轴线转动，从而防止活塞杆3旋转加速密封环4的磨损、影响活塞环与缸体内壁的配合精度，达到延长密封环4的使用寿命的目的。
在另一种技术方案中，所述液压缸2和第一气缸1之间设置有第二气缸13，第二气缸13与外界环境连通，防止带有液压油的活塞杆3进入氢气腔10内，从而防止液压油污染氢气，提高氢气的纯度。所述限位组件17设置于第二气缸13内，第一气缸1和第二气缸13之间、第二气缸13和液压缸2之间通过连接体14连接。
在另一种技术方案中，所述限位组件17包括限位块和限位板；限位板固定于第二气缸13内，限位块固定于活塞杆3上，所述限位块与限位板相抵，以限制活塞杆3的转动。
在另一种技术方案中，所述第一气缸1为两组，分别设置于所述活塞杆3的两端。两组第一气缸1均可交替对对应氢气腔10中的氢气进行压缩。
在另一种技术方案中，两组第一气缸1分别为一级气缸15和二级气缸16；所述一级气缸15的内径大于所述二级气缸16的内径，一级气缸15的氢气腔10排气口通过连接管道19与二级气缸16的氢气腔10吸气口连通。
在上述技术方案中，如图1所示，一级气缸15的氢气腔10内的氢气通过第一活塞6压缩后，通过排气气阀和连接管道19进入二级气缸16中，二级气缸16对氢气再次压缩，完成氢气的两级压缩，二级气缸16的氢气压缩完毕后通过二级气缸16排气阀和管道排气。
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。

Claims (8)

1.一种可监控多重密封液驱式氢气压缩机，其特征在于，包括：第一气缸、液压缸和活塞杆，所述活塞杆通过第一活塞与所述第一气缸连接，所述活塞杆通过第二活塞与所述液压缸连接，所述第一活塞与所述第一气缸之间间隔设置有至少n个密封环，n≥3；其中，
相邻两个密封环间的第一活塞内设置有监控通道，所述监控通道的一端贯穿所述第一活塞、与第一气缸的内壁相对，所述监控通道的另一端穿过活塞杆与压力监控装置、压力控制回路连接，监控通道上连通有支管，所述支管与第一气缸内的氢气腔连通，所述支管上设置有安全阀。
2.如权利要求1所述的可监控多重密封液驱式氢气压缩机，其特征在于，所述第一活塞将第一气缸分隔为氢气腔和氮气腔，所述氢气腔的进气通道和排气通道内分别装有对应的进气阀和排气阀，所述氮气腔靠近液压缸。
3.如权利要求1或2所述的可监控多重密封液驱式氢气压缩机，其特征在于，所述第一气缸的外部设置有冷却液腔。
4.如权利要求1或2所述的可监控多重密封液驱式氢气压缩机，其特征在于，所述活塞杆外周设置有限位组件。
5.如权利要求4所述的可监控多重密封液驱式氢气压缩机，其特征在于，所述液压缸和第一气缸之间设置有第二气缸，第二气缸与外界大气连通；
所述限位组件设置于第二气缸内。
6.如权利要求5所述的可监控多重密封液驱式氢气压缩机，其特征在于，所述限位组件包括限位块和限位板；限位板固定于第二气缸内，限位块固定于活塞杆上，所述限位块与限位板相抵，以限制活塞杆的转动。
7.如权利要求1、2、5、6任一所述的可监控多重密封液驱式氢气压缩机，其特征在于，所述第一气缸为两组，分别设置于所述活塞杆的两端。
8.如权利要求7所述的可监控多重密封液驱式氢气压缩机，其特征在于，两组第一气缸分别为一级气缸和二级气缸；所述一级气缸的内径大于所述二级气缸的内径，一级气缸的氢气腔排气口通过连接管道与二级气缸的氢气腔进气口连通。
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