CN115949570A - 无油污多级压缩液驱压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无油污多级压缩液驱压缩机，包括水平分布的第一气缸、第一油缸、第二油缸和第二气缸；所述第一气缸内设置有气活塞Ⅰ将所述第一气缸分隔为气缸Ⅰ和气缸Ⅱ；所述第一油缸内设置有油活塞Ⅰ将所述第一油缸分隔为分隔缸Ⅰ和油缸Ⅰ，所述分隔缸Ⅰ位于所述气缸Ⅱ和油缸Ⅰ之间；所述第二油缸内设置有油活塞Ⅱ将所述第二油缸分隔为油缸Ⅱ和分隔缸Ⅱ，所述油缸Ⅰ和油缸Ⅱ之间通过连接体分隔；所述第二气缸内设置有气活塞Ⅱ将所述第二气缸分隔为气缸Ⅲ和气缸Ⅳ。本发明使得进入气缸内的各部件始终不与液压油接触，彻底消除液压油进入氢气增压腔的风险，避免氢气因受到液压油的污染而降低纯度。
Description
技术领域
本发明涉及氢气压缩机领域。更具体地说，本发明涉及一种无油污多级压缩液驱压缩机。
背景技术
氢能产业的燃料电池用氢气纯度要求不低于99.97％，因此，是否能有效避免在增压过程中引入新的污染源是考量压缩机性能的关键指标。液驱压缩机的结构设计应尽可能杜绝液压油污染氢气。现有液驱活塞式压缩机普遍采用隔离腔来隔离液压缸与气缸,实际上，这种隔离方式下，液压活塞杆仍然能够将表面粘附的液压油通过活塞杆表面带入到隔离腔。压缩机增压腔内的最高温度甚至接近150～200℃，此时附着于隔离腔活塞杆表面的液压油会发生汽化，从而可能进入氢气系统，引起氢气污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的液驱活塞式压缩机结构，使得隔离腔内的部件(如活塞杆等)始终不与液压油接触，彻底消除液压油进入氢气增压腔的风险，避免氢气受到液压油的污染。
本发明解决此技术问题所采用的技术方案是：一种无油污多级压缩液驱压缩机，其特征在于，包括水平分布的第一气缸、第一油缸、第二油缸和第二气缸；
所述第一气缸内设置有气活塞Ⅰ将所述第一气缸分隔为气缸Ⅰ和气缸Ⅱ；
所述第一油缸内设置有油活塞Ⅰ将所述第一油缸分隔为分隔缸Ⅰ和油缸Ⅰ，所述分隔缸Ⅰ位于所述气缸Ⅱ和油缸Ⅰ之间；
所述第二油缸内设置有油活塞Ⅱ将所述第二油缸分隔为油缸Ⅱ和分隔缸Ⅱ，所述油缸Ⅰ和油缸Ⅱ之间通过连接体分隔；
所述第二气缸内设置有气活塞Ⅱ将所述第二气缸分隔为气缸Ⅲ和气缸Ⅳ；
所述气活塞Ⅰ、油活塞Ⅰ、油活塞Ⅱ和气活塞Ⅱ通过活塞杆连成一个整体。
优选的是，所述连接体上设置有分别与油缸Ⅰ和油缸Ⅱ连通的液体通道，所述液体通道与外部液压动力系统的油路连通；
所述分隔缸Ⅰ和分隔缸Ⅱ均设置有气体通道；
所述气缸Ⅰ、气缸Ⅱ、气缸Ⅲ和气缸Ⅳ均设置有进气通道和排气通道，且进气通道和排气通道上均设置有气阀。
优选的是，所述第一气缸的直径小于所述第二气缸的直径。
优选的是，所述气活塞Ⅰ、油活塞Ⅰ、油活塞Ⅱ和气活塞Ⅱ上对应缸壁的外周设置有密封圈。
优选的是，所述第一气缸和第一油缸，第二油缸和第二气缸之间均通过连接体连接。
优选的是，所述活塞杆对应连接体的外周均设置有密封圈。
本发明至少包括以下有益效果：本发明的液驱活塞式压缩机结构，使得气腔内的组件(如活塞杆等)始终不与液压油接触，彻底消除液压油进入氢气增压腔的风险，避免氢气受到液压油的污染。
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是本发明无油污多级压缩液驱压缩机的结构示意图；
图2是本发明无油污多级压缩液驱压缩机的剖面图；
图3是本发明并联增流模式图；
图4是本发明串联增压模式图。
附图标记说明：1气缸Ⅰ，2气缸Ⅱ，3分隔缸Ⅰ，4油缸Ⅰ，5油缸Ⅱ，6分隔缸Ⅱ，7气缸Ⅲ，8气缸Ⅳ，9气活塞Ⅰ，10油活塞Ⅰ，11油活塞Ⅱ，12气活塞Ⅱ，13活塞杆，14液体通道，15气体通道，16排气通道，17进气通道，18阀门，19第一气缸，20第一油缸，21第二油缸，22第二气缸，23连接体，24密封圈，25一级进气管道，26一级排气管道，27二级排气管道，28二级进气管道，29三级进气管道，30三级排气管道，31四级进气管道，32四级排气管道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
以下结合附图及实施对本发明作进一步的详细说明，其具体实施过程如下：
如图1～2所示，本发明提供一种无油污多级压缩液驱压缩机，包括水平分布的第一气缸19、第一油缸20、第二油缸21和第二气缸22；
所述第一气缸19内设置有气活塞Ⅰ9将所述第一气缸19分隔为气缸Ⅰ1和气缸Ⅱ2；
所述第一油缸20内设置有油活塞Ⅰ10将所述第一油缸20分隔为分隔缸Ⅰ3和油缸Ⅰ4，所述分隔缸Ⅰ3位于所述气缸Ⅱ2和油缸Ⅰ4之间；
所述第二油缸21内设置有油活塞Ⅱ11将所述第二油缸21分隔为油缸Ⅱ5和分隔缸Ⅱ6，所述油缸Ⅰ4和油缸Ⅱ5之间通过连接体23分隔；
所述第二气缸22内设置有气活塞Ⅱ12将所述第二气缸22分隔为气缸Ⅲ7和气缸Ⅳ8；
所述气活塞Ⅰ9、油活塞Ⅰ10、油活塞Ⅱ11和气活塞Ⅱ12通过活塞杆13连成一个整体。
在上述技术方案中，无油污多级压缩液驱压缩机的运行原理：根据油缸Ⅰ4和油缸Ⅱ5分别与外部液压动力系统的高压油和低压油路相连通。
当油缸Ⅰ4通高压油，油缸Ⅱ5通低压油时，气活塞1和气活塞2同时向左运动。此时气缸Ⅰ1和气缸Ⅲ7内的容积变小，其内部气体压力逐渐增加，直到对应的单向阀打开后，气缸排气，实现增压；与此同时，气缸Ⅱ2于与气缸Ⅳ8内的容积逐渐增加，气缸内部气体压力逐渐降低，当气缸内部压力低于外部管道气体压力一定值后，外部气体通过进气单向阀进入对应的气缸内实现吸气。
当油缸Ⅱ5通高压油，油缸Ⅰ4通低压油时，气活塞1和气活塞2同时向右运动。此时气缸Ⅰ1和气缸Ⅲ7内的容积增加，其内部气体压力逐渐增加，气缸内部气体压力逐渐降低，当气缸内部压力低于外部管道气体压力一定值后，外部气体通过进气单向阀进入对应的气缸内实现吸气。与此同时，气缸Ⅱ2于与气缸Ⅳ8内的容积逐渐减少，气缸内部气体压力逐渐增加，直到对应的单向阀打开后，气缸排气，实现增压。
无油污多级压缩液驱压缩机的结构使得隔离腔内的活塞杆13始终不与液压油接触，彻底消除液压油粘附于活塞杆表面，并进入氢气增压腔的风险，避免氢气受到液压油的污染。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述连接体23上设置有分别与油缸Ⅰ4和油缸Ⅱ5连通的液体通道14，所述液体通道14与外部液压动力系统的油路连通；
所述分隔缸Ⅰ3和分隔缸Ⅱ6均设置有气体通道15；
所述气缸Ⅰ1、气缸Ⅱ2、气缸Ⅲ7和气缸Ⅳ8均设置有排气通道16和进气通道17，且排气通道16和进气通道17上均设置有气阀。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述第一气缸19的直径小于所述第二气缸22的直径。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述气活塞Ⅰ9、油活塞Ⅰ10、油活塞Ⅱ11和气活塞Ⅱ12上对应缸壁的外周设置有密封圈24。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述第一气缸19和第一油缸20，第二油缸21和第二气缸22之间均通过连接体23连接。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述活塞杆13对应连接体23的外周均设置有密封圈24。
无油污多级压缩液驱压缩机当气缸Ⅰ1、气缸Ⅱ2、气缸Ⅲ7以及气缸Ⅳ8以不同的方式串联、并联或者混连之后，压缩机各级可以实现多级压缩或者大排量压缩，以满足不同的应用需求。现说明压缩机的并联增流模式以及串联增压模式。
如图3所示，所述气缸Ⅰ1和气缸Ⅳ8的排气通道16并联设置与一级进气管道25连接，所述气缸Ⅰ1和气缸Ⅳ8的进气通道17并联设置与一级排气管道26连接，所述气缸Ⅱ2和气缸Ⅲ7的排气通道16并联设置与一级排气管道26连接，所述气缸Ⅱ2和气缸Ⅲ7的进气通道17并联设置与二级排气管道27连接，实现氢气的并联增流。管道上均设置有阀门18，用于控制管路的通断，图中均未示出。
如图4所示，气缸Ⅳ8的排气通道16与一级进气管道25连接，气缸Ⅳ8的进气通道17与一级排气管道26连接，一级排气管道26与二级进气管道28连接，二级进气管道28与气缸Ⅰ1的排气通道16连接，气缸Ⅰ1的进气通道17与二级排气管道27连接，二级排气管道27与三级进气管道29连接，三级进气管道29与气缸Ⅲ7的排气通道16连接，气缸Ⅲ7的进气通道17与三级排气管道30连接，三级排气管道30与四级进气管道31连接，四级进气管道31与气缸Ⅳ8的排气通道16连接，气缸Ⅳ8的进气通道17与四级排气管道32连接，实现氢气压缩机的串联增压模式，管道上均设置有阀门18，用于控制管路的通断，图中均未示出。
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实施例。
Claims (6)
1.一种无油污多级压缩液驱压缩机，其特征在于，包括水平分布的第一气缸、第一油缸、第二油缸和第二气缸；
所述第一气缸内设置有气活塞Ⅰ将所述第一气缸分隔为气缸Ⅰ和气缸Ⅱ；
所述第一油缸内设置有油活塞Ⅰ将所述第一油缸分隔为分隔缸Ⅰ和油缸Ⅰ，所述分隔缸Ⅰ位于所述气缸Ⅱ和油缸Ⅰ之间；
所述第二油缸内设置有油活塞Ⅱ将所述第二油缸分隔为油缸Ⅱ和分隔缸Ⅱ，所述油缸Ⅰ和油缸Ⅱ之间通过连接体分隔；
所述第二气缸内设置有气活塞Ⅱ将所述第二气缸分隔为气缸Ⅲ和气缸Ⅳ；
所述气活塞Ⅰ、油活塞Ⅰ、油活塞Ⅱ和气活塞Ⅱ通过活塞杆连成一个整体。
2.如权利要求1所述的无油污多级压缩液驱压缩机，其特征在于，所述连接体上设置有分别与油缸Ⅰ和油缸Ⅱ连通的液体通道，所述液体通道与外部液压动力系统的油路连通；
所述分隔缸Ⅰ和分隔缸Ⅱ均设置有气体通道；
所述气缸Ⅰ、气缸Ⅱ、气缸Ⅲ和气缸Ⅳ均设置有进气通道和排气通道，且进气通道和排气通道上均设置有气阀。
3.如权利要求1所述的无油污多级压缩液驱压缩机，其特征在于，所述第一气缸的直径小于所述第二气缸的直径。
4.如权利要求1所述的无油污多级压缩液驱压缩机，其特征在于，所述气活塞Ⅰ、油活塞Ⅰ、油活塞Ⅱ和气活塞Ⅱ上对应缸壁的外周设置有密封圈。
5.如权利要求1所述的无油污多级压缩液驱压缩机，其特征在于，所述第一气缸和第一油缸，第二油缸和第二气缸之间均通过连接体连接。
6.如权利要求5所述的无油污多级压缩液驱压缩机，其特征在于，所述活塞杆对应连接体的外周均设置有密封圈。
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