CN113167257A - 用于供应液态氢的泵送装置、设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于泵送液态氢的装置，该装置包括串联布置在要压缩的流体的入口(12)与经压缩的流体的出口(13)之间的第一压缩部件(2)和第二压缩部件(3)，该第一压缩部件优选具有活塞、形成第一压缩级，该第二压缩部件具有活塞、形成第二压缩级，其特征在于，第一压缩部件(2)适合于并被配置成将液态氢压缩成超临界状态，并且第二压缩部件(3)适合于并被配置成将由第一压缩部件供应的超临界氢压缩至增大的压力、特别是200巴与1000巴之间的压力。

Description

用于供应液态氢的泵送装置、设备和方法
本发明涉及一种用于供应液态氢的泵送装置、以及设备和方法。
更具体地，本发明涉及一种用于泵送液态氢的装置，该装置包括串联布置在要压缩的流体的入口与经压缩的流体的出口之间的第一压缩部件和第二活塞压缩部件，该第一压缩部件优选具有活塞、形成第一压缩级，该第二活塞压缩部件形成第二压缩级。
用于从液化氢源提供高压气态氢的已知解决方案涉及储存液化氢，接着对其进行输送、蒸发和加热，并最终在环境温度下用常规系统对其进行压缩。
然而，这些装置的能量(压缩低密度可压缩流体)和投资成本太高。替代解决方案涉及直接压缩液态氢，液态氢既而被认为是不可压缩流体。
存在用于泵送液态氢的若干种技术。
特别是对于氢能应用来说，需要将液态氢压缩至高压。在这些高压(>300巴)下，由于例如在泵的吸入侧存在气体，泵送变得更加复杂。气体的这种存在可能是由于热输入以及使液体汽化并产生气穴现象的压缩热。压缩至高压所产生的气体将泵更多加热。另一个原因可能是高压下增大的穿过活塞密封段的泄漏速率。这些相对“热”的流体泄漏难以回收。包括气体的吸入侧因此变得低密度，并且泵经历流量和性能的下降。
在泵入口处使泄漏再循环的已知解决方案结合了所有上述缺点。文件US20070028628描述了一种两级泵，其中高压泄漏被重新注入到液体储存器中。这涉及相当大的汽化(“蒸发”)损失。
根据已知解决方案，液态氢被泵送两次(串联的两个压缩级)，参见文件US4447195。根据一些解决方案，泵被浸没在填充有液态氢的容器中，这实现最佳的热化并限制泵中的任何气穴问题。然而，这使得泵的维护更加复杂。
用于液态氢的泵必须能够满足若干约束：显著的预期寿命(特别是由于尽管频繁停机/重启、但在非工业环境中难以对其进行维护、用于避免汽化气体(“蒸发”)的非常高品质的隔热，汽化气体产生难以评估并促成泵中的气穴现象的气态氢。
已知装置并不完全令人满意。
本发明的目的是克服现有技术的所有或一些上述缺点。
为此，还根据在上述前序部分中给出的通用定义的根据本发明的装置的基本特征在于，该第一压缩部件适合于并被配置成将该液态氢压缩成超临界状态，该第二压缩部件适合于并被配置成将由该第一压缩部件供应的超临界氢压缩至高压、特别是范围在200巴与1000巴之间的压力。
此外，本发明的实施例可以包括以下特征中的一个或多个：
-该第一压缩部件适合于并被配置成将该液态氢压缩至范围在13巴与200巴之间、特别是在14巴与100巴之间的压力；
-该第一压缩部件包括至少一个组件，该至少一个组件包括可在套筒中平移移动的活塞，该第二压缩部件包括至少一个组件，该至少一个组件包括布置在单独套筒中的单独活塞，该第一压缩部件和该第二压缩部件的活塞以相应的独立确定的移动速度、以交替移动、在其相应套筒中移动，该第一压缩部件的至少一个活塞的移动速度小于该第二压缩部件的至少一个活塞的移动速度；
-该第一压缩级2的至少一个活塞的移动速度的范围在0.02m/s与0.5m/s之间、特别是在0.02m/s与0.2m/s之间；
-该第二压缩级的至少一个活塞的移动速度的范围例如在0.02m/s与1m/s之间；
-该第一压缩部件的至少一个活塞和/或该第二压缩部件的至少一个活塞经由确保该活塞在其套筒中的轴向导引的线性致动器驱动机构、特别是螺杆和行星辊型的机构移动，并且由电动马达激活；
-该第一压缩部件和/或该第二压缩部件真空热隔离；
-该第一压缩部件和/或该第二压缩部件包括由冷却流体热化的隔热罩；
-该装置包括热化回路，该热化回路包括第一上游端和至少一个下游端，该第一上游端旨在连接到液化气源、特别是旨在被该泵送装置压缩的液态氢的源，该至少一个下游端确保该液化气与该隔热罩之间的热交换；
-该热化回路包括将该隔热罩连接到该压缩部件的压缩室并被配置成将已与该隔热罩热交换的该液化气中的至少一些输送到该压缩部件的压缩室中的部分，即，该压缩部件压缩已用于冷却其隔热罩的液化气；
-该装置包括用于使热化流体回流的回路，该回路包括连接到该隔热罩的端部和旨在连接到液化气源和/或回收区的端部，用于排放用于冷却该隔热罩的加热的液化气中的至少一些；
-该第一压缩部件的活塞的移动速度的范围在0.02米/秒与0.05米/秒之间；
-该第二压缩部件的活塞的移动速度的范围在0.02m/s与1m/s之间；
-该第一压缩部件和/或该第二压缩部件包括用于收集在其中汽化的氢气的回路，所述回路包括用于排放到回收区的出口；
-用于回收穿过该一个或多个活塞的流体泄漏的回路将来自该第一压缩级的所述泄漏中的至少一些引导到该源；
-用于回收穿过该一个或多个活塞的流体泄漏的回路将来自该第二压缩级的所述泄漏中的至少一些引导到该热化回路、特别是引导到该隔热罩，以对所述泄漏进行冷却，接着，如果适用，将其重新引入到该第二压缩级中以对其进行再压缩；
-该第一压缩部件布置在形成由冷却流体热化的隔热罩的外壳中，将要压缩的流体从该源输送到该第一压缩级的用于该流体的回路穿过该第一压缩级的外壳，该第一压缩级的所述外壳形成该第一压缩级的至少一个活塞的供应室和该第一压缩级的隔热罩。
本发明还涉及一种用于供应加压液态氢的设备，该设备包括根据前述或以下特征中的任一个的泵送装置，该设备包括液化氢源和输送回路，该输送回路包括将该源连接到该泵送装置的入口的导管，该导管适合于并被配置成将液态氢供应到该泵送装置以对该液态氢进行压缩并将其递送到该出口。
根据其他可能的特定特征：
-该设备包括至少一个回流导管，该至少一个回流导管具有上游端和下游端，该上游端连接到该泵送装置，该下游端连接到该源，并且该至少一个回流导管适合于并被配置成将在该泵送装置内汽化的气体排放到该源；
-该至少一个回流导管包括以下中的至少一个：手动阀或控制阀、安全阀。
本发明还涉及一种用于使用根据前述或以下特征中的任一个的装置或根据前述或以下特征中的任一个的设备来供应加压液态氢的方法，该方法包括：将液态氢供应到该泵送装置的入口的步骤；在该第一压缩部件中将此液态氢压缩至范围在14巴与100巴之间的压力和范围在20K与40K之间的温度的步骤；接着在该第二压缩部件中将离开该第一压缩部件的氢另外压缩至范围在50巴与1000巴之间的压力和范围在40K与150K之间的温度的步骤。
根据其他可能的特定特征：
本发明还可以涉及包括在权利要求的范围内的前述或以下特征的任何组合的任何替代装置或方法。
通过阅读以下参考附图提供的描述，进一步的特征和优点将变得显而易见，在附图中：
[图1]示出了展示根据本发明的一个可能实施例的泵送装置的结构和操作的示例的示意性局部视图；
[图2]示出了展示根据本发明的一个可能实施例的设备的结构和操作的示例的示意性局部视图；
[图3]示出了展示根据本发明的可以使用的驱动部件的结构和操作的示例的细节的示意性局部视图。
[图1]所示的用于泵送液态氢的装置1包括串联布置在要压缩的流体的入口12与经压缩的流体的出口13之间的第一压缩部件2和第二压缩部件3。
第一压缩部件2优选为活塞型，并形成用于经由入口12进入的流体的第一压缩级。
作为活塞压缩的替代方案，可以设想齿轮或齿根技术、或离心式技术或任何其他合适的技术。
第二压缩部件3也优选为活塞型，并形成用于朝向出口13的流体的第二压缩级。
特别地，两个压缩部件2、3可以容纳在或可以不容纳在同一罩壳或壳体中(参见[图2])。
根据有利特征，第一压缩部件2适合于并被配置成将液态氢压缩成或到超临界状态。
优选地，第一压缩部件2接收饱和状态下(例如，范围在0巴与10巴之间的压力和范围在20K与32K之间的温度下)的液态氢。
换句话说，第一压缩部件2被配置成将液态氢压缩到超临界状态(超过以下条件：PC＝12.98巴、Tc＝33K)。在这种状态下，流体无法再以两相(液体和气体)共存。
就其本身而言，第二压缩部件3适合于并被配置成将由第一压缩部件供应的超临界氢压缩至增大的压力、特别是范围在200巴与1000巴之间的压力。
因此，在第一压缩级2的入口处，流体可以具有例如范围在0巴与10巴之间的压力和范围在20K与32K之间的温度。
在第一压缩级2的出口处，流体可以具有例如范围在13巴与150巴之间(特别是在14巴与100巴之间)的压力和范围在20K与50K之间的温度。
在第二压缩级3的出口处，流体可以具有例如范围在50巴与1000巴之间的压力和范围在40K与150K之间的温度。
换句话说，第二压缩部件3完成压缩流体的主要工作。
因此，第一压缩部件2可以适合于并被配置成将液态氢压缩至范围在5巴与200巴之间、优选在13巴与150巴之间、特别是在14巴与100巴之间的压力。
这种架构防止在第二压缩部件3中压缩具有高度敏感且不好管理的特性(特别是密度)的流体。这允许在专用于且旨在用于此目的的一件设备(第一压缩部件2)中限制或管理气穴现象(蒸发)。实际上，通过泵送液体，饱和度的差即使非常小也会在液体中产生气体，并显著改变所泵送的流体的密度。超临界流体不发生相变并且其密度逐渐变化。
实际上，通过甚至稍微地偏离饱和，流体的密度因此显著改变，并且当操作压力低时，情况更是如此。因此，高压压缩集中在第二压缩级中。
由第一压缩级产生的超临界流体因此被输送到第二压缩级(其优选独立于第一压缩级)。因此，此第二压缩级可以被设计成产生直到最终所需压力水平的主要压缩工作。
优选地，从第一压缩级到第二压缩级的流体供应通过容纳第二压缩级的一个或多个活塞的外壳16发生。因此，围绕第二压缩级3的一个或多个活塞的外壳16既用作所述活塞6的压缩室的供应室，又用作隔热罩。
中间操作条件、两个压缩级之间的压力主动调节(例如，经由第一级的压缩速度)和热液压设计可以被确定成使在第二压力级的入口产生的损失(蒸发)(和低压回流)极少或没有。
所提出的架构允许调整第一压缩部件(活塞4)的移动速度，以控制流体在第二压缩部件的入口处(即，一个或多个相关活塞6的入口处)的热力学条件。
如[图2]所展示，两个压缩级之间可以设置有单向阀32。
两个压缩级的相对不同的速度和活塞的驱动/控制模式有助于压力的调整。
第一压缩部件2优选被配置成相对缓慢地(例如，在2cm/s至5cm/s的活塞移动速度下并且在约5冲程/分钟的频率下)压缩。这将允许流体进入超临界状态，同时限制例如不可逆的后果、热输入、气穴效应和部件磨损。流体的物理特性(粘度、密度)继而得到较好控制，并有助于第二压缩级(尺寸、材料)的完成和操作，同时提供密封和热化。
如[图1]所展示，第一压缩部件2可以包括可以在套筒5中平移移动的活塞4。活塞4和套筒5按常规限定压缩室。
类似地，第二压缩部件3可以包括布置在单独套筒7中的单独活塞6。第一压缩部件的活塞4和第二压缩部件的活塞6以相应的确定的移动速度、以交替移动、在其相应套筒中5、7移动。有利地，第一压缩部件2的活塞5的移动速度优选小于第二压缩部件3的活塞7的移动速度。
如[图1]示意性示出，第一压缩部件2的活塞4和/或第二压缩部件3的活塞6可以经由相应的螺杆和行星辊型的驱动机构8移动。这些机构优选由相应的单独马达20、特别是电动马达激活。
当然，也可以设想共用马达。
优选地，两个压缩级的活塞4、6的移动速度是单独的并且机械独立的。换句话说，在两个压缩级的活塞4、6之间没有机械联接，该机械联接将根据一个压缩级的活塞的移动速度来机械地确定另一个压缩级的活塞的速度。
可以实时计算第一压缩级2的一个或多个活塞4的速度，以便优化第二压缩级2处的热力学条件的稳定性。因此，两个压缩级的活塞的移动速度可以是在热力学上相互依赖的，但在机械上是独立控制的。
[图3]示意性地示出了螺杆25和行星辊26型的驱动机构8的示例。为了简单起见，没有详细描述所展示的完整机构(螺母27、环圈28、导引件29、环30等)的非限制性示例。
这种类型的驱动器实现了压缩部件的最佳控制(特别是位置(少得多的游隙))、高负载和高可靠性。这为管理(如果适用，实时管理)每个压缩级的单独移动速度提供了灵活性和适应性。
因此，第一压缩级可以包括被热化(即，保持低温处于例如范围在20K与30K之间的温度下)的至少一个活塞4-套筒5组件或可以由其构成。至少一个活塞4与套筒5组件优选容纳在密封外壳15中。这种热化可以发生在含有低温吸入流体的外壳15处。此外壳15可以通过外壁真空隔离。外壳15容纳至少一个活塞4-套筒5组件并使之隔热。当然，每个活塞4-套筒5组件可以容纳在单独的相应外壳中。
此外壳15可以形成隔热罩，该隔热罩被装置内部或外部的冷却流体冷却，例如，被由旨在被压缩的流体源10供应的液态氢冷却。
因此，外壳15可以是填充有冷却流体的体积和/或被流体冷却的质量。
该装置可以包括热化回路9，该热化回路包括第一上游端(导管11)和至少一个端部，该第一上游端连接到液化气源10、特别是旨在被泵送装置压缩的液态氢的源，该至少一个端部确保液化气与外壳15之间的热交换。
源10储存例如范围在1巴与10巴之间的压力下的液态氢。
热化回路9可以包括将外壳15连接到压缩部件2的压缩室的部分17。此部分17被配置成将已与外壳15热交换的液化气中的至少一些输送到压缩部件2的压缩室中。换句话说，压缩部件2优选压缩已用于冷却其形成隔热罩的外壳15的液化气中的至少一些。
因此，液态氢可以穿过形成隔热罩的外壳15、然后进入到压缩室中。因此，活塞4/套筒5组件浸没在形成隔热罩的外壳15中并在其中被冷却。蒸发的液体(因此非常少的液体)可以经由管线14再循环到源10中。
被第一压缩部件压缩的流体被输送19到第二压缩部件3的压缩室中。如前所述，在进入第二压缩部件3的压缩室之前，被第一压缩部件压缩的流体可以用于冷却形成第二压缩级的隔热罩16的外壳16。
优选地，被第一压缩部件2压缩的超临界流体被输送穿过外壳16(其优选为体积，而不仅仅是被冷却的质量)并进入其中。此流体穿过形成隔热罩的护罩16的体积，并在进入第二压缩部件的压缩室之前冷却活塞6-套筒7组件。来自活塞的任何泄漏可以被再循环到外壳16的体积中，以便随后被再压缩。
由于形成隔热罩的外壳16中的流体是超临界的，可以配置热入口、压缩热和泄漏而没有发生气穴，因此没有发生泵的流量的显著降低。
特别地，第二压缩部件3的隔热结构可以类似于第一压缩部件2的隔热结构。换句话说，第二压缩级因此可以包括被热化(即，保持低温处于范围在30K与50K之间的温度下)的至少一个活塞6-套筒7组件或可以由其构成。这种热化可以涉及含有低温吸入流体的外壳16，此外壳16可以通过外壁真空隔离。此外壳16可以形成隔热罩，该隔热罩被冷却流体进一步冷却，例如，被由流体源10供应的液态氢(直接源自源10的流体或已在第一压缩级中使用和/或由外部冷却流体源或另一种类型的冷供应源使用的流体)进一步冷却。
装置1优选包括用于使热化流体回流的回路14、21、22，该回路包括连接到外壳15的端部和旨在用于回收区、特别是液化气源10的端部。这允许用于冷却形成隔热罩的外壳15的加热的液化气中的至少一些被排放并且(如果适用)被回收。
优选地，用于热化的流体的循环通过热虹吸效应来实现。换句话说，热化使液化流体蒸发，这降低了其密度并使得冷气体回流到源10，回流管线被配置成实现并优化此操作。
以这种方式，通过第一压缩级2的这种专用操作(较低的功率、较低的压力、较低的速度和完全热化)尽可能减少的密封故障仍然可以被拾取并回流到源罐10。
如[图2]所展示，还可以设置一个或多个导管以用于回收在第二压缩部件3中汽化的气体。
例如，可以设置一个或两个导管21、22，以用于使加热的流体直接22或经由用于第一压缩部件2的类似导管14回流到源10。一个或多个导管21、22可以包括至少一个阀23和/或一个阀瓣24，该阀瓣在确定的压力水平下形成阀开口。
在操作阶段(即，在压缩阶段)，第二压缩部件3被进入的流体冷却。因此，密封故障和热输入在进入到泵送部件中之前被流体吸收。在待机阶段(无压缩)，第二泵送部件3可以经由流体的循环通过回路21-22保持低温。此操作允许尽可能减少高压压缩的气体损失。优选地，两个压缩部件2、3被配置成独立地操作并能够被独立地控制。换句话说，每个活塞4、6的移动速度可以独立于另一个活塞的移动速度来控制(两个压缩级是机械独立的)。因此，例如，两个活塞4、6的移动速度不是直接关联的或者彼此机械相关的。因此，可以改变压缩级的一个或多个活塞的移动速度，而这不会自动改变另一个压缩级的一个或多个活塞的移动速度。一个或两个活塞的移动速度可以固定或被改变为不直接相关的相应值(唯一条件是第一压缩部件5的活塞的移动速度优选小于第二压缩部件的活塞的移动速度)。类似地，两个压缩级的两个活塞的移动可以是非同步的。
因此，两个压缩部件2、3可以在速度和/或位置和/或移动冲程方面进行调整，以便分别控制中间热力学条件、特别是压力(在第一压缩级2的出口处)和第二压缩级的出口压力。此中间压力可以控制在例如13巴与150巴之间的值。
两个压缩级之间的活塞4、6的移动速度的差异可以被选择成足够大，以稳定两个压缩级之间的压力。如果适用，可以在两个压缩级之间设置缓冲储存器，以增大压力稳定性。
第二压缩级3的损失通过入口处流体的再循环来限制，而活塞的速度的差异允许优化寿命和两次维护操作之间的时间，同时达到所需的性能水平。这帮助限制或消除第二压缩级3处的损失。结果，对于第二压缩级，可选地可以省略蒸气回收回路。
第一级优选是特别热优化的(真空室和泵通过吸入流体热化)，以用于限制热输入。氢的蒸发(蒸发气体的残余量)优选回流到源储存器10。
以这种方式，第二压缩级可以是热平衡的，并且产生的气体损失极少或没有。特别地，此第二压缩级3可以通过设计而是热平衡的。换句话说，可以排放压缩和摩擦能量，以便为第二压缩部件3内部的部件产生稳定温度。
在不使用的情况下(在泵送装置的两次使用之间)，第一压缩部件2可以间歇地激活以使装置、特别是第二压缩部件3保持低温。作为替代实施例或组合地，可以提供冷却(具有用于例如经由导管21-21、由于热虹吸效应而冷却来自/去往源10的流体的环路的热交换器)。
泵送装置1(和/或设备)可以包括用于存储和处理数据的电子部件，该电子部件包括例如用于控制部件中的全部或一些(阀和/或马达和/或马达等)的微处理器。
因此，根据本发明，泵送装置可以包括两级泵(两个压缩级)，其中一个级(第一级2)压缩亚临界流体，而第二级3压缩超临界流体。可选地，可以在下游设置第三高压压缩级。有利地，该装置可以控制压缩活塞4、6的一个或多个移动速度，从而允许延长活塞(和密封件)的寿命。
在上述示例中，第一压缩部件2和第二压缩部件3各自包括可以在其套筒(压缩室)中移动的单个活塞。当然，第一压缩级2和/或第二压缩级3可以包括多于一个的活塞/套筒组件、特别是可以各自在相应套筒(压缩室)中移动的两个活塞。因此，第一压缩级2可以包括单个活塞/套筒组件(该级称为“单头级”)，而第二压缩级3可以包括可以分别在两个压缩室中移动的两个活塞(该压缩级称为“双头压缩级”)。
在一个压缩级具有多个活塞/套筒组件的情况下，这些活塞/套筒组件并联布置。
已在具有两个压缩部件2、3以便实现目标压力(例如，1000巴)的示例中描述了本发明。当然，可以设想提供以下架构：其中在第一级2(其例如压缩至最高达例如200巴的压力)与最后压缩级3(其压缩至最高达目标压力、特别是1000巴)之间使用至少一个第三中间压缩级。
在一些操作配置下，第一压缩级的至少一个活塞5的移动速度可以大于第二压缩级的至少一个活塞6的移动速度。
例如，当泵处于待机模式下(第二活塞停止，并且第一活塞非常慢地移动)时，可以使用这种配置。
在另一种配置下，如果第一压缩级相对于第二压缩级的一个或多个活塞具有一个或多个尺寸较小的活塞，则在这种情况下，第一压缩级的一个或多个活塞的移动速度可以大于第二压缩级的一个或多个活塞的移动速度。
为了简单起见，在所示出的示例中，每个压缩级包括单个活塞4、6。当然，每个压缩级可以包括一个或多个活塞-套筒组件。例如，第一压缩级和第二压缩级可以各自包括并联的两个活塞-套筒组件(即，每个压缩级两个活塞)。每个压缩级优选由单独的特定马达提供动力。换句话说，有两个马达，每个马达移动相应压缩级的活塞。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于泵送液态氢的装置，该装置包括串联布置在要压缩的流体的入口(12)与经压缩的流体的出口(13)之间的第一压缩部件(2)和第二压缩部件(3)，该第一压缩部件具有一个或多个活塞、形成第一压缩级，该第二压缩部件具有一个或多个活塞、形成第二压缩级，该第一压缩部件(2)适合于并被配置成将该液态氢压缩成超临界状态，该第二压缩部件(3)适合于并被配置成将由该第一压缩部件供应的超临界氢压缩至高压、特别是范围在200巴与1000巴之间的压力，其特征在于，该第一压缩部件(2)包括至少一个组件，该至少一个组件包括可在套筒(5)中平移移动的活塞(4)，该第二压缩部件(3)包括至少一个组件，该至少一个组件包括布置在单独套筒(7)中的单独活塞(6)，该第一压缩部件和该第二压缩部件的活塞(4，6)可平移移动并且以相应的独立确定的移动速度、以交替移动、通过相应的机构在其相应套筒(5，7)中移动，即，该第一压缩部件和该第二压缩部件的活塞(4，6)的相应的移动速度是机械独立的。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置包括两个单独的马达，这两个单独的马达分别使这两个压缩级的活塞移动。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该装置被配置成在操作配置下，将该第一压缩部件(2)的至少一个活塞(5)的移动速度维持在低于该第二压缩部件(3)的至少一个活塞(7)的移动速度的值。
4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，该第一压缩部件(2)适合于并被配置成在将该液态氢压缩至范围在13巴与200巴之间、特别是在14巴与100巴之间的压力。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，该第一压缩级(2)的至少一个活塞(4)的移动速度的范围在0.02m/s与0.5m/s之间，并且该第二压缩级的至少一个活塞的移动速度低于2m/s、特别是低于1m/s。
6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，该第一压缩部件(2)的至少一个活塞(4)和/或该第二压缩部件(3)的至少一个活塞(6)经由确保该活塞在其套筒中的轴向导引的线性致动器驱动机构(8)、特别是螺杆和行星辊型的机构移动，并且由电动马达(20)激活。
7.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，该第一压缩部件(2)和/或该第二压缩部件(3)真空热隔离。
8.如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，该第一压缩部件(2)和/或该第二压缩部件(3)布置在形成由冷却流体热化的隔热罩的外壳(15，16)中。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，该第二压缩部件(3)布置在形成由冷却流体热化的隔热罩的外壳(16)中，将要压缩的流体从该第一压缩级(2)输送到该第二压缩级(3)的用于该流体的回路穿过该第二压缩级的外壳(16)，该第二压缩级的所述外壳(16)形成该第二压缩级的至少一个活塞(6)的供应室和该第二压缩级的隔热罩。
10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，该装置包括热化回路(9)，该热化回路包括第一上游端和至少一个下游端，该第一上游端旨在连接到液化气源、特别是旨在被该泵送装置压缩的液态氢的源(10)，该至少一个下游端确保该液化气与该外壳(15，16)之间的热交换。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，该热化回路(9)包括将该外壳(15，16)连接到该压缩部件(2，3)的压缩室并被配置成将已与该外壳(15，16)热交换的该液化气中的至少一些输送到该压缩部件(2，3)的压缩室中的部分(17，18)，即，该压缩部件(2，3)压缩已用于冷却其形成隔热罩的外壳的液化气。
12.如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，该装置包括用于使热化流体回流的回路(14，21，22)，该回路包括连接到该外壳(15，16)的端部和旨在连接到液化气源和/或回收区的端部，用于排放用于冷却该外壳(15，16)的加热的液化气中的至少一些。
13.如权利要求78至12中任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括用于将穿过该一个或多个活塞的流体泄漏回收到回收体积(10)和/或该热化回路的回路(33)。
14.一种用于供应加压液态氢的设备，该设备包括如前述权利要求中任一项所述的泵送装置(1)，该设备包括液化氢源(10)和输送回路(9，17，19，18)，该输送回路包括将该源(10)连接到该泵送装置(1)的入口(12)的导管(11)，该导管适合于并被配置成将液态氢供应到该泵送装置(1)以对该液态氢进行压缩并将其递送到该出口(13)。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，该设备包括至少一个回流导管(14，21，22)，该至少一个回流导管具有上游端和下游端，该上游端连接到该泵送装置(1)，该下游端连接到该源(10)，并且该至少一个回流导管适合于并被配置成将在该泵送装置(1)内汽化的气体排放到该源(10)。
16.一种用于使用如权利要求1至13中任一项所述的装置或如权利要求14和15中任一项所述的设备来供应加压液态氢的方法，该方法包括：将液态氢供应到该泵送装置(1)的入口(12)的步骤；在该第一压缩部件(2)中将此液态氢压缩至范围在14巴与100巴之间的压力和范围在20K与40K之间的温度的步骤；接着在该第二压缩部件(3)中将离开该第一压缩部件(2)的氢另外压缩至范围在50巴与1000巴之间的压力和范围在40K与150K之间的温度的步骤。

Claims (15)

1.一种用于泵送液态氢的装置，该装置包括串联布置在要压缩的流体的入口(12)与经压缩的流体的出口(13)之间的第一压缩部件(2)和第二压缩部件(3)，该第一压缩部件优选具有一个或多个活塞、形成第一压缩级，该第二压缩部件具有一个或多个活塞、形成第二压缩级，该第一压缩部件(2)适合于并被配置成将该液态氢压缩成超临界状态，该第二压缩部件(3)适合于并被配置成将由该第一压缩部件供应的超临界氢压缩至高压、特别是范围在200巴与1000巴之间的压力，其特征在于，该第一压缩部件(2)包括至少一个组件，该至少一个组件包括可在套筒(5)中平移移动的活塞(4)，该第二压缩部件(3)包括至少一个组件，该至少一个组件包括布置在单独套筒(7)中的单独活塞(6)，该第一压缩部件和该第二压缩部件的活塞(4，6)以相应的独立确定的移动速度、以交替移动、通过相应的机构在其相应套筒(5，7)中移动，即，该第一压缩部件和该第二压缩部件的活塞(4，6)以相应的机械独立的移动速度移动。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置被配置成在操作配置下，将该第一压缩部件(2)的至少一个活塞(5)的移动速度维持在低于该第二压缩部件(3)的至少一个活塞(7)的移动速度的值。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该第一压缩部件(2)适合于并被配置成在将该液态氢压缩至范围在13巴与200巴之间、特别是在14巴与100巴之间的压力。
4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，该第一压缩级(2)的至少一个活塞(4)的移动速度的范围在0.02m/s与0.5m/s之间，并且该第二压缩级的至少一个活塞的移动速度低于2m/s、特别是低于1m/s。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，该第一压缩部件(2)的至少一个活塞(4)和/或该第二压缩部件(3)的至少一个活塞(6)经由确保该活塞在其套筒中的轴向导引的线性致动器驱动机构(8)、特别是螺杆和行星辊型的机构移动，并且由电动马达(20)激活。
6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，该第一压缩部件(2)和/或该第二压缩部件(3)真空热隔离。
7.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，该第一压缩部件(2)和/或该第二压缩部件(3)布置在形成由冷却流体热化的隔热罩的外壳(15，16)中。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，该第二压缩部件(3)布置在形成由冷却流体热化的隔热罩的外壳(16)中，将要压缩的流体从该第一压缩级(2)输送到该第二压缩级(3)的用于该流体的回路穿过该第二压缩级的外壳(16)，该第二压缩级的所述外壳(16)形成该第二压缩级的至少一个活塞(6)的供应室和该第二压缩级的隔热罩。
9.如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，该装置包括热化回路(9)，该热化回路包括第一上游端和至少一个下游端，该第一上游端旨在连接到液化气源、特别是旨在被该泵送装置压缩的液态氢的源(10)，该至少一个下游端确保该液化气与该外壳(15，16)之间的热交换。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，该热化回路(9)包括将该外壳(15，16)连接到该压缩部件(2，3)的压缩室并被配置成将已与该外壳(15，16)热交换的该液化气中的至少一些输送到该压缩部件(2，3)的压缩室中的部分(17，18)，即，该压缩部件(2，3)压缩已用于冷却其形成隔热罩的外壳的液化气。
11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，该装置包括用于使热化流体回流的回路(14，21，22)，该回路包括连接到该外壳(15，16)的端部和旨在连接到液化气源和/或回收区的端部，用于排放用于冷却该外壳(15，16)的加热的液化气中的至少一些。
12.如权利要求7至11中任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括用于将穿过该一个或多个活塞的流体泄漏回收到回收体积(10)和/或该热化回路的回路(33)。
13.一种用于供应加压液态氢的设备，该设备包括如前述权利要求中任一项所述的泵送装置(1)，该设备包括液化氢源(10)和输送回路(9，17，19，18)，该输送回路包括将该源(10)连接到该泵送装置(1)的入口(12)的导管(11)，该导管适合于并被配置成将液态氢供应到该泵送装置(1)以对该液态氢进行压缩并将其递送到该出口(13)。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，该设备包括至少一个回流导管(14，21，22)，该至少一个回流导管具有上游端和下游端，该上游端连接到该泵送装置(1)，该下游端连接到该源(10)，并且该至少一个回流导管适合于并被配置成将在该泵送装置(1)内汽化的气体排放到该源(10)。
15.一种用于使用如权利要求1至12中任一项所述的装置或如权利要求13和14中任一项所述的设备来供应加压液态氢的方法，该方法包括：将液态氢供应到该泵送装置(1)的入口(12)的步骤；在该第一压缩部件(2)中将此液态氢压缩至范围在14巴与100巴之间的压力和范围在20K与40K之间的温度的步骤；接着在该第二压缩部件(3)中将离开该第一压缩部件(2)的氢另外压缩至范围在50巴与1000巴之间的压力和范围在40K与150K之间的温度的步骤。
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