CN117536817A - 一种直驱增压系统、往复泵、压缩机和加氢站 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种直驱增压系统、往复泵、压缩机和加氢站，系统包括直驱增压单元，单元包括线性驱动组件和活塞组件，线性驱动组件包括驱动环和曲拐，驱动环上偏心设有安装孔，安装孔与驱动环的偏心距为e，曲拐的偏心距为e，曲拐的主轴颈配合于安装孔中，驱动环和曲拐能够以相同的角速度和相反的方向转动，线性驱动组件的两侧分别设有第一缸体和第二缸体，活塞组件包括活塞杆，活塞杆的两端分别连接有第一活塞头和第二活塞头，第一活塞头配合于第一缸体中，第二活塞头配合于第二缸体中，线性驱动组件驱动活塞杆往复运动，带动第一活塞头压缩第一缸体中流体以及第二活塞头压缩第二缸体中流体。本发明结构简单易制造，可用于流体压缩及增压加压。

Description

一种直驱增压系统、往复泵、压缩机和加氢站

技术领域

本发明涉及压缩机领域，特别是一种直驱增压单元、模块、系统、往复泵、压缩机和加氢站。

背景技术

加氢站是为氢能燃料电池汽车或者采用氢气作为燃料的内燃机车等进行燃料加注的专门场所，其中氢气压缩机是加氢站高压储氢路线的核心装备。为保证氢气的纯度和压缩比，现在国内加氢站采用的压缩机多数为金属隔膜压缩机和液驱活塞式压缩机。

金属隔膜压缩机是通过活塞推动液压油，进而驱动金属膜片在缸体中做往复运动来压缩氢气。这种金属隔膜压缩机结构复杂，膜片使用寿命低，盖板的特殊表面加工相对困难，制造价格高。

液驱活塞式压缩机，则通过液压油推动缸体活塞杆做往复运动进行氢气压缩，可带载启停，空间紧凑，占地面积小。但是由于采用油压驱动的原因，频繁换向造成控制复杂，特别是多缸控制，并存在液压油泄漏问题。液压系统换向频次不能过高，也限制了设备排量的提高，高压液压源噪音大的问题也比较明显。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的金属隔膜压缩机中膜片易损、寿命短、难加工、造价高，以及液驱活塞式压缩机的液压驱动换向复杂、液压油泄漏的问题，提供一种直驱增压单元、模块、系统、往复泵、压缩机和加氢站。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种直驱增压单元，包括线性驱动组件和活塞组件，所述线性驱动组件包括驱动环和曲拐，所述驱动环上偏心设有安装孔，所述安装孔与所述驱动环的偏心距为e，所述曲拐的偏心距为e，所述曲拐的主轴颈配合于所述安装孔中，所述驱动环和所述曲拐能够以相同的角速度和相反的方向转动，所述线性驱动组件的两侧分别设有第一缸体和第二缸体，所述活塞组件包括活塞杆，所述活塞杆的两端分别连接有第一活塞头和第二活塞头，所述第一活塞头配合于所述第一缸体中，所述第二活塞头配合于所述第二缸体中，所述曲拐的连杆轴颈转动连接所述活塞杆，所述线性驱动组件驱动所述活塞杆往复运动，带动所述第一活塞头压缩所述第一缸体中流体以及所述第二活塞头压缩所述第二缸体中流体。

采用本发明所述的一种直驱增压单元，通过机械式往复运动的活塞在缸体中压缩流体，可以达到很高的泵冲，所述线性驱动组件对所述活塞杆为机械换向，不需要结构复杂、管线繁多的液压换向，大大简化了机构的复杂度，并降低了故障率，同时不需要高压的液压油，泄漏情况得到极大的改善，结构中无金属隔膜片式的易损件，通过所述驱动环和所述曲拐转动方向相反、转动角速度相同能够合成运动为往复直线运动，即采用机械换向方式，使所述活塞杆往复直线运动，简化了结构，双偏心距e组合叠加，使得所述直驱增压单元可以得到更大的冲程，大大减少了设备的占地面积，该直驱增压单元结构简单易制造，成本低，效果良好，可用于流体压缩及增压加压。

优选地，所述线性驱动组件包括若干个所述曲拐，所有所述曲拐依次连接形成曲轴，每个所述曲拐转动连接一个所述活塞杆，每个所述活塞杆具有对应的所述第一缸体和所述第二缸体，所述活塞杆往复运动的轴线之间的夹角大小为对应所述曲拐之间的夹角大小的一半。

采用这种结构，若干个所述曲拐形成曲轴，单一所述直驱增压单元具有一个所述线性驱动组件就能够驱动若干个所述活塞杆在对应的所述第一缸体和所述第二缸体中压缩流体，实现压缩量倍增，提升了作业的效率。

优选地，所述第一活塞头和所述第二活塞头上分别设有至少一个密封圈。

优选地，所述第一缸体和所述第二缸体分别与所述线性驱动组件之间连接有至少一个过渡腔，所述过渡腔依次串联连接，所述活塞杆穿过所有所述过渡腔。

采用这种结构，所述过渡腔能够容纳所述线性驱动组件的溢出的润滑油，以及所述第一缸体和所述第二缸体泄漏的流体，避免泄漏的流体对所述线性驱动组件或者润滑油对所述第一缸体和所述第二缸体的正常工作造成影响。

进一步优选地，所述过渡腔上设有泄漏回收口，每个所述过渡腔通过所述泄漏回收口连接回收组件。

采用这种结构，所述回收组件通过所述泄漏回收口对所述过渡腔中的流体进行回收，所述泄漏回收口同时作为检测修理口。

进一步优选地，所述过渡腔连接所述线性驱动组件的一端设有至少一个刮油密封组件。

采用这种结构，通过设置所述刮油密封组件，减少所述线性驱动组件中溢出的润滑油进入所述过渡腔，对所述线性驱动组件可能溅射出来的油液进行隔离，防止油液与泄漏出来的流体混合。

进一步优选地，每个所述过渡腔中包括若干个腔体，进一步增强隔离效果。

优选地，该直驱增压单元还包括进排流管路，所述进排流管路包括进流管路和排流管路，所述第一缸体包括第一压缩腔，所述第二缸体包括第二压缩腔，所述进流管路分别连接所述第一压缩腔和所述第二压缩腔，所述排流管路分别连接所述第一压缩腔和所述第二压缩腔。

进一步优选地，所述进排流管路还包括支路，所述第二缸体的所述进流管路上设有第一开关，所述第一缸体的所述排流管路上设有第二开关，所述支路的一端连接于所述第一压缩腔和所述第二开关之间的所述排流管路上，所述支路的另一端连接于所述第一开关和所述第二压缩腔之间的所述进流管路上，所述支路上设有第三开关。

采用这种结构，通过调节所述进排流管路上的所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的启闭，能够实现单一所述直驱增压单元中所述第一缸体和所述第二缸体同时一级压缩流体，增加压缩量，或者所述第一缸体作为一级先压缩流体，而后所述第二缸体作为二级进一步压缩流体，实现单一所述直驱增压单元两级压缩功能。

进一步优选地，所述第一活塞头的两侧分别为所述第一缸体的第一呼吸腔和所述第一压缩腔，所述第二活塞头的两侧分别为所述第二缸体的第二呼吸腔和所述第二压缩腔，所述活塞杆位于所述第一呼吸腔和所述第二呼吸腔中，所述第一压缩腔和所述第二压缩腔作为流体压缩的工作腔。

进一步优选地，所述第一呼吸腔和所述第二呼吸腔中具有安全气体，所述第一呼吸腔和所述第二呼吸腔通过平衡压管路连通。

采用这种结构，通过充入所述安全气体以及其通过所述平衡压管路流动防止所述第一呼吸腔和所述第二呼吸腔成为真空状态，降低压缩功率及避免结构破坏，充入的所述安全气体具有一定的压力，能够阻止所述第一压缩腔和所述第二压缩腔中流体泄漏，还能减少所述第一活塞头和所述第二活塞头前后的压差，更有利于提高所述第一活塞头和所述第二活塞头的密封性能和密封寿命，进一步避免压缩流体的外泄，使得压缩效果更好。

进一步优选地，所述安全气体包括氮气或惰性气体。

本发明还提供了一种直驱增压单元的使用方法，利用所述直驱增压单元，该方法包括以下步骤：

控制所述第一开关和所述第二开关开启、所述第三开关关闭，所述第一缸体和所述第二缸体同时进行压缩作业，作为一级压缩；

或者，控制第一开关和所述第二开关关闭、所述第三开关开启，所述第一缸体作为一级压缩，所述第二缸体作为二级压缩。

采用本发明所述的一种直驱增压单元的使用方法，通过控制所述进排流管路上的所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的启闭，能够实现单一所述直驱增压单元中所述第一缸体和所述第二缸体同时一级压缩流体，增加压缩量，或者所述第一缸体作为一级先压缩流体，而后所述第二缸体作为二级进一步压缩流体，实现单一所述直驱增压单元两级压缩功能。

本发明还提供了一种直驱增压模块，包括若干个如以上所述的直驱增压单元，前一个所述直驱增压单元的输出接入后一个所述直驱增压单元的输入；

和/或若干个所述直驱增压单元水平铺设连接；

和/或若干个所述直驱增压单元竖直叠加连接。

采用本发明所述的一种直驱增压模块，通过若干个所述直驱增压单元进行组合叠加，能够实现多级别的流体压缩或者短时间内大量的流体压缩。

优选地，若干个所述直驱增压单元水平铺设连接和/或竖直叠加连接。

优选地，每个所述直驱增压单元的往复行程为L，是偏心距e的1-4倍。

采用这种结构，通过对每个所述直驱增压单元中所述线性驱动组件的初始位置进行合理布局，特别是模拟均布曲轴的运动规律，可以得到类似曲轴的线性输出。

进一步优选地，该直驱增压模块包括两个及以上偶数个所述直驱增压单元时，即为两个所述直驱增压单元的叠加；

其中一半所述活塞杆的初始位置位于前死点，另一半所述活塞杆的初始位置位于后死点；

或者，一些所述活塞杆的初始位置位于前死点，与之对应数量的另一些所述活塞杆的初始位置位于后死点，剩余所述活塞杆的初始位置位于前死点和后死点距离的中点。

进一步优选地，该包括大于一的奇数个所述直驱增压单元时，一些所述活塞杆的初始位置位于距离中点且靠近前死点的位置，与之对应数量的另一些所述活塞杆的初始位置位于距离中点/>且靠近后死点的位置，剩余所述活塞杆的初始位置位于前死点和后死点距离的中点。

本发明还提供了一种直驱增压系统，包括动力装置和如以上任一项所述的直驱增压模块，所述动力装置驱动所述驱动环和所述曲拐以相同的角速度和相反的方向转动。

采用本发明所述的一种直驱增压系统，通过机械式往复运动的活塞在缸体中压缩流体，可以达到很高的泵冲，所述线性驱动组件对所述活塞杆为机械换向，不需要结构复杂、管线繁多的液压换向，大大简化了机构的复杂度，并降低了故障率，同时不需要高压的液压油，泄漏情况得到极大的改善，结构中无金属隔膜片式的易损件，结构简单易制造，成本低，双偏心距e组合叠加，使得所述直驱增压单元可以得到更大的冲程，大大减少了设备的占地面积，通过若干个所述直驱增压单元进行组合叠加，能够实现多级别的流体压缩或者短时间内大量的流体压缩。

优选地，所述动力装置包括两台，为电机、内燃机、涡轮发动机或液压马达中的一种或两种，一台所述动力装置连接并驱动所述驱动环转动，另一台所述动力装置连接并驱动所述曲拐转动。

优选地，该直驱增压系统还包括传动副，所述动力装置包括一台电机、内燃机、涡轮发动机或液压马达，所述动力装置连接并驱动所述驱动环转动，所述曲拐通过所述传动副连接所述驱动环从动转动。

进一步优选地，所述传动副为啮合齿轮副。

本发明还提供了一种往复泵，包括如以上任一项所述的直驱增压系统，其中，所述过渡腔靠近所述第一缸体和/或所述第二缸体的一端与所述第一缸体和/或所述第二缸体之间直接连通或相互独立，且所述活塞杆与所述过渡腔靠近所述第一缸体和/或所述第二缸体的一端的过渡腔壁之间存在间隙，若干个所述直驱增压单元水平铺设连接和/或竖直叠加连接。

本发明还提供了一种压缩机，包括如以上任一项所述的直驱增压系统。

优选地，过渡腔连接所述第一缸体或所述第二缸体的一端设有至少一个填料密封组件。

采用这种结构，通过设置所述填料密封组件用来密封所述活塞杆与所述过渡腔之间的间隙，阻止所述第一缸体和所述第二缸体内压缩流体外泄进入所述过渡腔。

本发明还提供了一种加氢站，包括如以上任一项所述的直驱增压系统、所述的往复泵或者所述的压缩机，所述直驱增压系统、所述的往复泵或者所述压缩机用于压缩氢气。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的一种直驱增压单元，通过机械式往复运动的活塞在缸体中压缩流体，可以达到很高的泵冲，所述线性驱动组件对所述活塞杆为机械换向，不需要结构复杂、管线繁多的液压换向，大大简化了机构的复杂度，并降低了故障率，同时不需要高压的液压油，泄漏情况得到极大的改善，结构中无金属隔膜片式的易损件，通过所述驱动环和所述曲拐转动方向相反、转动角速度相同能够合成运动为往复直线运动，即采用机械换向方式，使所述活塞杆往复直线运动，简化了结构，双偏心距e组合叠加，使得所述直驱增压单元可以得到更大的冲程，大大减少了设备的占地面积，该直驱增压单元结构简单易制造，成本低，效果良好，可用于流体压缩及增压加压；

2、本发明优选的一种直驱增压单元，若干个所述曲拐形成曲轴，单一所述直驱增压单元具有一个所述线性驱动组件就能够驱动若干个所述活塞杆在对应的所述第一缸体和所述第二缸体中压缩流体，实现压缩量倍增，提升了作业的效率；

3、本发明优选的一种直驱增压单元，通过充入所述安全气体以及其通过所述平衡压管路流动防止所述第一呼吸腔和所述第二呼吸腔成为真空状态，降低压缩功率及避免结构破坏，充入的所述安全气体具有一定的压力，能够阻止所述第一压缩腔和所述第二压缩腔中流体泄漏，还能减少所述第一活塞头和所述第二活塞头前后的压差，更有利于提高所述第一活塞头和所述第二活塞头的密封性能和密封寿命，进一步避免压缩流体的外泄，使得压缩效果更好；

4、本发明优选的一种直驱增压单元，通过调节所述进排流管路上的所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的启闭，能够实现单一所述直驱增压单元中所述第一缸体和所述第二缸体同时一级压缩流体，增加压缩量，或者所述第一缸体作为一级先压缩流体，而后所述第二缸体作为二级进一步压缩流体，实现单一所述直驱增压单元两级压缩功能；

5、本发明所述的一种直驱增压单元的使用方法，通过控制所述进排流管路上的所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的启闭，能够实现单一所述直驱增压单元中所述第一缸体和所述第二缸体同时一级压缩流体，增加压缩量，或者所述第一缸体作为一级先压缩流体，而后所述第二缸体作为二级进一步压缩流体，实现单一所述直驱增压单元两级压缩功能；

6、本发明所述的一种直驱增压模块，通过若干个所述直驱增压单元进行组合叠加，能够实现多级别的流体压缩或者短时间内大量的流体压缩；

7、本发明优选的一种直驱增压模块，每个所述直驱增压单元的往复行程为L，是偏心距e的1-4倍，通过对每个所述直驱增压单元中所述线性驱动组件的初始位置进行合理布局，特别是模拟均布曲轴的运动规律，可以得到类似曲轴的线性输出。

附图说明

图1为压缩机用直驱增压单元的一种结构示意图；

图2为线性驱动组件与活塞组件的结构示意图；

图3为线性驱动组件的一种结构示意图；

图4为线性驱动组件的另一种结构示意图；

图5为压缩机用直驱增压单元的进排流管路及平衡压管路的示意图；

图6为压缩机用直驱增压单元的另一种结构示意图；

图7为压缩机用直驱增压模块的结构示意图；

图8为往复泵用直驱增压单元的一种结构示意图；

图9为往复泵用直驱增压单元的进排流管路的示意图；

图10为往复泵用直驱增压模块的结构示意图。

图中标记：1-线性驱动组件，11-驱动环，12-安装孔，13-曲拐，2-过渡腔，21-刮油密封组件，22-填料密封组件，3-第一缸体，31-第一呼吸腔，4-第二缸体，41-第二呼吸腔，5-活塞组件，51-活塞杆，52-第一活塞头，53-第二活塞头，6-回收组件，7-进排流管路，71-第一开关，72-第二开关，73-第三开关，8-平衡压管路。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1至图3和图5所示，本发明所述的一种直驱增压单元，包括线性驱动组件1、过渡腔2、第一缸体3、第二缸体4、活塞组件5和回收组件6。

所述线性驱动组件1相对的两侧分别连接至少一个所述过渡腔2，所述过渡腔2依次串联连接，最外侧的所述过渡腔2分别连接所述第一缸体3和所述第二缸体4，本实施例中如图1和图5所示，所述线性驱动组件1相对的两侧分别连接一个所述过渡腔2，即形成所述第一缸体3、所述过渡腔2、所述线性驱动组件1、所述过渡腔2、所述第二缸体4的串列式结构。

如图1至图3和图5所示，所述线性驱动组件1为偏心轮机构，所述线性驱动组件1驱动所述活塞组件5往复运动，具体地，所述线性驱动组件1包括驱动环11和曲拐13，所述驱动环11上偏心设有安装孔12，所述安装孔12与所述驱动环11的偏心距为e，所述曲拐13的偏心距为e，所述曲拐13的主轴颈配合于所述安装孔12中。

如图1、图2和图5所示，所述活塞组件5包括活塞杆51，所述活塞杆51的两端分别连接有第一活塞头52和第二活塞头53，所述第一活塞头52配合于所述第一缸体3中，所述第二活塞头53配合于所述第二缸体4中，所述曲拐13的连杆轴颈转动连接所述活塞杆51，所述活塞杆51穿过两个所述过渡腔2，通过所述驱动环11和所述曲拐13转动方向相反、转动角速度相同能够合成运动为往复直线运动，即驱动所述活塞杆51往复直线运动，带动所述第一活塞头52压缩所述第一缸体3中流体以及所述第二活塞头53压缩所述第二缸体4中流体。

如图2所示，所述第一活塞头52和所述第二活塞头53上分别设有至少一个密封圈，所述密封圈配合于所述第一缸体3内壁或所述第二缸体4内壁，形成滑动密封连接。

如图5所示，所述过渡腔2上设有泄漏回收口，每个所述过渡腔2通过所述泄漏回收口连接所述回收组件6，所述过渡腔2连接所述线性驱动组件1的一端设有至少一个刮油密封组件21；采用这种结构，所述回收组件6通过所述泄漏回收口对所述过渡腔2中的流体进行回收，所述泄漏回收口同时作为检测修理口，通过设置所述刮油密封组件21，减少所述线性驱动组件1中溢出的润滑油进入所述过渡腔2，对所述线性驱动组件1可能溅射出来的油液进行隔离，防止油液与泄漏出来的流体混合；进一步地，每个所述过渡腔2中包括若干个腔体，进一步增强隔离效果。

本实施例所述的一种直驱增压单元，通过机械式往复运动的活塞在缸体中压缩流体，可以达到很高的泵冲，所述线性驱动组件1对所述活塞杆51为机械换向，不需要结构复杂、管线繁多的液压换向，大大简化了机构的复杂度，并降低了故障率，同时不需要高压的液压油，泄漏情况得到极大的改善，结构中无金属隔膜片式的易损件，通过所述驱动环11和所述曲拐13转动方向相反、转动角速度相同能够合成运动为往复直线运动，即采用机械换向方式，使所述活塞杆51往复直线运动，简化了结构，双偏心距e组合叠加，使得所述直驱增压单元可以得到更大的冲程，大大减少了设备的占地面积；所述过渡腔2能够容纳所述线性驱动组件1的溢出的润滑油，以及所述第一缸体3和所述第二缸体4泄漏的流体，避免泄漏的流体对所述线性驱动组件1或者润滑油对所述第一缸体3和所述第二缸体4的正常工作造成影响。

实施例2

本发明所述的一种直驱增压单元，在实施例1的基础上，本实施例所述的一种直驱增压单元还包括平衡压管路8。

如图1和图5所示，所述第一活塞头52的两侧分别为所述第一缸体3的第一压缩腔和第一呼吸腔31，所述第二活塞头53的两侧分别为所述第二缸体4的第二压缩腔和第二呼吸腔41，所述活塞杆51位于所述第一呼吸腔31和所述第二呼吸腔41中，所述第一压缩腔和所述第二压缩腔作为流体压缩的工作腔，所述第一呼吸腔31和所述第二呼吸腔41中具有安全气体，所述安全气体包括氮气或惰性气体，所述第一呼吸腔31和所述第二呼吸腔41通过所述平衡压管路8连通。

本实施例所述的一种直驱增压单元，通过充入所述安全气体以及其通过所述平衡压管路8流动防止所述第一呼吸腔31和所述第二呼吸腔41成为真空状态，降低压缩功率及避免结构破坏，充入的所述安全气体具有一定的压力，能够阻止所述第一压缩腔和所述第二压缩腔中流体泄漏，还能减少所述第一活塞头52和所述第二活塞头53前后的压差，更有利于提高所述第一活塞头52和所述第二活塞头53的密封性能和密封寿命，进一步避免压缩流体的外泄，使得压缩效果更好。

实施例3

本发明所述的一种直驱增压单元，在实施例2的基础上，本实施例所述的一种直驱增压单元还包括进排流管路7。

如图5所示，所述进排流管路7包括进流管路、排流管路和支路，所述进流管路分别连接所述第一压缩腔和所述第二压缩腔，所述排流管路分别连接所述第一压缩腔和所述第二压缩腔，所述第二缸体4的所述进流管路上设有第一开关71，所述第一缸体3的所述排流管路上设有第二开关72，所述支路的一端连接于所述第一压缩腔和所述第二开关72之间的所述排流管路上，所述支路的另一端连接于所述第一开关71和所述第二压缩腔之间的所述进流管路上，所述支路上设有第三开关73。

本实施例所述的一种直驱增压单元，通过调节所述进排流管路7上的所述第一开关71、所述第二开关72和所述第三开关73的启闭，能够实现单一所述直驱增压单元中所述第一缸体3和所述第二缸体4同时一级压缩流体，增加压缩量，或者所述第一缸体3作为一级先压缩流体，而后所述第二缸体4作为二级进一步压缩流体，实现单一所述直驱增压单元两级压缩功能；该直驱增压单元结构简单易制造，成本低，效果良好，可用于流体压缩及增压加压。

实施例4

本发明所述的一种直驱增压单元，与实施例1-3任一的不同之处在于，本实施例中，所述线性驱动组件1包括若干个所述曲拐13，所有所述曲拐13依次连接形成曲轴，每个所述曲拐13转动连接一个所述活塞杆51，每个所述活塞杆51具有对应的所述第一缸体3和所述第二缸体4。

在一个具体的实施方式中，采用如图4所示的两个所述曲拐13，所述线性驱动组件1同时输出两个方向的往复直线运动，呈现如图6所示的X型布局，两个方向的夹角与两个所述曲拐13的夹角大小有关，所述活塞杆51往复运动的轴线之间的夹角大小为对应所述曲拐13之间的夹角大小的一半。

在一个具体的实施方式中，采用三个所述曲拐13(未图示)，所述线性驱动组件1同时输出三个方向的往复直线运动，呈现型布局，任意两个方向的夹角与两个所述曲拐13的夹角大小有关，所述活塞杆51往复运动的轴线之间的夹角大小为对应所述曲拐13之间的夹角大小的一半。

在一个具体的实施方式中，采用四个所述曲拐13(未图示)，所述线性驱动组件1同时输出四个方向的往复直线运动，呈现米型布局，任意两个方向的夹角与两个所述曲拐13的夹角大小有关，所述活塞杆51往复运动的轴线之间的夹角大小为对应所述曲拐13之间的夹角大小的一半。

在一些具体的实施方式中，可采用五个、六个甚至更多的所述曲拐13(未图示)，其表现形式与两个、三个、四个所述曲拐13情况类似。

其中，任意两个所述曲拐13可选择相同的方向，夹角为0，那对应的两个所述曲拐13输出的运动方向也相同。

本实施例所述的一种直驱增压单元，通过若干个所述曲拐13连接形成曲轴，单一所述直驱增压单元具有一个所述线性驱动组件1就能够驱动若干个所述活塞杆51在对应的所述第一缸体3和所述第二缸体4中压缩流体，实现压缩量倍增，提升了作业的效率。

实施例5

本发明所述的一种直驱增压单元的使用方法，利用如实施例3所述的直驱增压单元，该方法包括以下步骤：

控制所述第一开关71和所述第二开关72开启、所述第三开关73关闭，所述第一缸体3和所述第二缸体4同时进行压缩作业，作为一级压缩；

或者，控制第一开关71和所述第二开关72关闭、所述第三开关73开启，所述第一缸体3作为一级压缩，所述第二缸体4作为二级压缩。

本实施例所述的一种直驱增压单元的使用方法，通过控制所述进排流管路7上的所述第一开关71、所述第二开关72和所述第三开关73的启闭，能够实现单一所述直驱增压单元中所述第一缸体3和所述第二缸体4同时一级压缩流体，增加压缩量，或者所述第一缸体3作为一级先压缩流体，而后所述第二缸体4作为二级进一步压缩流体，实现单一所述直驱增压单元两级压缩功能。

实施例6

本发明所述的一种直驱增压模块，包括若干个如实施例1-4任一所述的直驱增压单元，若干个所述直驱增压单元水平铺设连接和/或竖直叠加连接，前一个所述直驱增压单元的输出接入后一个所述直驱增压单元的输入，和/或若干个所述直驱增压单元水平铺设连接，和/或若干个所述直驱增压单元竖直叠加连接。

其中，每个所述直驱增压单元的往复行程为L，是偏心距e的1-4倍。

在一个具体的实施方式中，所述直驱增压单元的往复行程L是偏心距e的2倍。

在一个具体的实施方式中，所述直驱增压单元的往复行程L是偏心距e的3倍。

在一个具体的实施方式中，所述直驱增压单元的往复行程L是偏心距e的4倍。

在一个具体的实施方式中，该直驱增压模块包括两个所述直驱增压单元，如图7所示，其中一个所述活塞杆51的初始位置位于前死点(机构能够达到的最左边的位置)，另一个所述活塞杆51的初始位置位于后死点(机构能够达到的最右边的位置)，这样组合，两个所述直驱增压单元吸入、压缩流程交替进行，可以模拟传统压缩机的吸排气过程，减少震动。

在一些具体的实施方式中，该直驱增压模块包括两个以上偶数个(如四个、六个、八个...)所述直驱增压单元，可通过两个所述直驱增压单元组成的模块进行叠加；其中一半所述活塞杆51的初始位置位于前死点，另一半所述活塞杆51的初始位置位于后死点，具体可采用前死点、后死点、前死点、后死点...布局，也可采用前死点、前死点、后死点、后死点...布局；或者，一些所述活塞杆51的初始位置位于前死点，与之对应数量的另一些所述活塞杆51的初始位置位于后死点，剩余所述活塞杆51的初始位置位于前死点和后死点距离的中点，具体可采用前死点、中点、后死点、中点...布局，也可采用中点、前死点、后死点、中点...布局。

在一些具体的实施方式中，该包括大于一的奇数个(如三个、五个、七个...)所述直驱增压单元时，一些所述活塞杆51的初始位置位于距离中点且靠近前死点的位置，与之对应数量的另一些所述活塞杆51的初始位置位于距离中点/>且靠近后死点的位置，剩余所述活塞杆51的初始位置位于前死点和后死点距离的中点。

本实施例所述的一种直驱增压模块，通过若干个所述直驱增压单元进行组合叠加，能够实现多级别的流体压缩或者短时间内大量的流体压缩，通过对每个所述直驱增压单元中所述线性驱动组件1的初始位置进行合理布局，特别是模拟均布曲轴的运动规律，可以得到类似曲轴的线性输出。

实施例7

本发明所述的一种直驱增压系统，包括动力装置和如实施例6所述的直驱增压模块，所述动力装置驱动所述驱动环11和所述曲拐13以相同的角速度和相反的方向转动，以使所述连杆轴颈做往复直线运动。

在一个具体的实施方式中，所述动力装置包括两台，为电机、内燃机、涡轮发动机或液压马达中的一种或两种，一台所述动力装置连接并驱动所述驱动环11转动，另一台所述动力装置连接并驱动所述曲拐13转动。

在一个具体的实施方式中，还包括传动副，所述动力装置包括一台电机、内燃机、涡轮发动机或液压马达，所述动力装置连接并驱动所述驱动环11转动，所述曲拐13通过所述传动副连接所述驱动环11从动转动，具体地，所述传动副为啮合齿轮副。

本实施例所述的一种直驱增压系统，通过机械式往复运动的活塞在缸体中压缩流体，可以达到很高的泵冲，所述线性驱动组件1对所述活塞杆51为机械换向，不需要结构复杂、管线繁多的液压换向，大大简化了机构的复杂度，并降低了故障率，同时不需要高压的液压油，泄漏情况得到极大的改善，结构中无金属隔膜片式的易损件，结构简单易制造，成本低，双偏心距e组合叠加，使得所述直驱增压单元可以得到更大的冲程，大大减少了设备的占地面积，通过若干个所述直驱增压单元进行组合叠加，能够实现多级别的流体压缩或者短时间内大量的流体压缩。

实施例8

本发明所述的一种往复泵，包括如实施例7所述的直驱增压系统。

其中，如图8至图10所示，所述过渡腔2靠近所述第一缸体3和/或所述第二缸体4的一端与所述第一缸体3和/或所述第二缸体4之间直接连通或相互独立，且所述活塞杆51与所述过渡腔2靠近所述第一缸体3和/或所述第二缸体4的一端的过渡腔壁之间存在间隙，即所述往复泵采用的所述直驱增压单元中不包括呼吸腔，也没有平衡压管路8，如图9所示。

所述往复泵应用的若干个所述直驱增压模块采用若干个所述直驱增压单元水平铺设连接和/或竖直叠加连接的方式并联连接，仅有一级压缩功能。

本实施例所述的一种往复泵，通过机械式往复运动的活塞在缸体中压缩流体，可以达到很长的冲程，所述线性驱动组件1对所述活塞杆51为机械换向，不需要结构复杂、管线繁多的液压换向，大大简化了机构的复杂度，并降低了故障率，同时不需要高压的液压油，泄漏情况得到极大的改善，结构中无金属隔膜片式的易损件，结构简单易制造，成本低，双偏心距e组合叠加，使得所述直驱增压单元可以得到更大的冲程，大大减少了设备的占地面积，通过若干个所述直驱增压单元进行组合叠加，能够短时间内实现高压、大排量的输出。

实施例9

本发明所述的一种压缩机，包括如实施例7所述的直驱增压系统，还包括配套的各类辅助管线和散热装置。

其中，所述压缩机应用的若干个所述直驱增压模块既能够采用前一个所述直驱增压单元的输出接入后一个所述直驱增压单元的输入的方式串联连接，也能够采用若干个所述直驱增压单元水平铺设连接和/或竖直叠加连接的方式并联连接，还可同时采用串并联连接，实现一级或多级压缩功能。

在一个具体的实施方式中，所述过渡腔2连接所述第一缸体3或所述第二缸体4的一端设有至少一个填料密封组件22；采用这种结构，通过设置所述填料密封组件22用来密封所述活塞杆51与所述过渡腔2之间的间隙，阻止所述第一缸体3和所述第二缸体4内压缩流体外泄进入所述过渡腔2。

本实施例所述的一种压缩机，通过机械式往复运动的活塞在缸体中压缩流体，可以达到很高的泵冲，所述线性驱动组件1对所述活塞杆51为机械换向，不需要结构复杂、管线繁多的液压换向，大大简化了机构的复杂度，并降低了故障率，同时不需要高压的液压油，泄漏情况得到极大的改善，结构中无金属隔膜片式的易损件，结构简单易制造，成本低，双偏心距e组合叠加，使得所述直驱增压单元可以得到更大的冲程，大大减少了设备的占地面积，通过若干个所述直驱增压单元进行组合叠加，能够实现多级别的流体压缩或者短时间内大量的流体压缩。

实施例10

本发明所述的一种加氢站，包括如实施例7所述的直驱增压系统或者如实施例9所述的压缩机，所述直驱增压系统或者所述压缩机用于压缩氢气。

本实施例所述的一种加氢站，通过机械式往复运动的活塞在缸体中压缩流体，可以达到很高的泵冲，所述线性驱动组件1对所述活塞杆51为机械换向，不需要结构复杂、管线繁多的液压换向，大大简化了机构的复杂度，并降低了故障率，同时不需要高压的液压油，泄漏情况得到极大的改善，结构中无金属隔膜片式的易损件，结构简单易制造，成本低，双偏心距e组合叠加，使得所述直驱增压单元可以得到更大的冲程，大大减少了设备的占地面积，通过若干个所述直驱增压单元进行组合叠加，能够实现多级别的流体压缩或者短时间内大量的流体压缩。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种直驱增压单元，包括线性驱动组件(1)和活塞组件(5)，其特征在于，所述线性驱动组件(1)包括驱动环(11)和曲拐(13)，所述驱动环(11)上偏心设有安装孔(12)，所述安装孔(12)与所述驱动环(11)的偏心距为e，所述曲拐(13)的偏心距为e，所述曲拐(13)的主轴颈配合于所述安装孔(12)中，所述驱动环(11)和所述曲拐(13)能够以相同的角速度和相反的方向转动，所述线性驱动组件(1)的两侧分别设有第一缸体(3)和第二缸体(4)，所述活塞组件(5)包括活塞杆(51)，所述活塞杆(51)的两端分别连接有第一活塞头(52)和第二活塞头(53)，所述第一活塞头(52)配合于所述第一缸体(3)中，所述第二活塞头(53)配合于所述第二缸体(4)中，所述曲拐(13)的连杆轴颈转动连接所述活塞杆(51)，所述线性驱动组件(1)驱动所述活塞杆(51)往复运动，带动所述第一活塞头(52)压缩所述第一缸体(3)中流体以及所述第二活塞头(53)压缩所述第二缸体(4)中流体。

2.根据权利要求1所述的直驱增压单元，其特征在于，所述线性驱动组件(1)包括若干个所述曲拐(13)，所有所述曲拐(13)依次连接形成曲轴，每个所述曲拐(13)转动连接一个所述活塞杆(51)，每个所述活塞杆(51)具有对应的所述第一缸体(3)和所述第二缸体(4)，所述活塞杆(51)往复运动的轴线之间的夹角大小为对应所述曲拐(13)之间的夹角大小的一半。

3.根据权利要求1所述的直驱增压单元，其特征在于，所述第一缸体(3)和所述第二缸体(4)分别与所述线性驱动组件(1)之间连接有至少一个过渡腔(2)，所述过渡腔(2)依次串联连接，所述活塞杆(51)穿过所有所述过渡腔(2)。

4.根据权利要求3所述的直驱增压单元，其特征在于，所述过渡腔(2)上设有泄漏回收口，每个所述过渡腔(2)通过所述泄漏回收口连接回收组件(6)。

5.根据权利要求3所述的直驱增压单元，其特征在于，所述过渡腔(2)连接所述线性驱动组件(1)的一端设有至少一个刮油密封组件(21)。

6.根据权利要求3所述的直驱增压单元，其特征在于，每个所述过渡腔(2)中包括若干个腔体。

7.根据权利要求1所述的直驱增压单元，其特征在于，还包括进排流管路(7)，所述进排流管路(7)包括进流管路和排流管路，所述第一缸体(3)包括第一压缩腔，所述第二缸体(4)包括第二压缩腔，所述进流管路分别连接所述第一压缩腔和所述第二压缩腔，所述排流管路分别连接所述第一压缩腔和所述第二压缩腔。

8.根据权利要求7所述的直驱增压单元，其特征在于，所述进排流管路(7)还包括支路，所述第二缸体(4)的所述进流管路上设有第一开关(71)，所述第一缸体(3)的所述排流管路上设有第二开关(72)，所述支路的一端连接于所述第一压缩腔和所述第二开关(72)之间的所述排流管路上，所述支路的另一端连接于所述第一开关(71)和所述第二压缩腔之间的所述进流管路上，所述支路上设有第三开关(73)。

9.根据权利要求7所述的直驱增压单元，其特征在于，所述第一活塞头(52)的两侧分别为所述第一缸体(3)的第一呼吸腔(31)和所述第一压缩腔，所述第二活塞头(53)的两侧分别为所述第二缸体(4)的第二呼吸腔(41)和所述第二压缩腔，所述活塞杆(51)位于所述第一呼吸腔(31)和所述第二呼吸腔(41)中。

10.根据权利要求7-9任一项所述的直驱增压单元，其特征在于，所述第一呼吸腔(31)和所述第二呼吸腔(41)中具有安全气体，所述第一呼吸腔(31)和所述第二呼吸腔(41)通过平衡压管路(8)连通。

11.一种直驱增压单元的使用方法，其特征在于，利用如权利要求8所述的直驱增压单元，该方法包括以下步骤：

控制所述第一开关(71)和所述第二开关(72)开启、所述第三开关(73)关闭，所述第一缸体(3)和所述第二缸体(4)同时进行压缩作业，作为一级压缩；

或者，控制第一开关(71)和所述第二开关(72)关闭、所述第三开关(73)开启，所述第一缸体(3)作为一级压缩，所述第二缸体(4)作为二级压缩。

12.一种直驱增压模块，其特征在于，包括若干个如权利要求1-10任一项所述的直驱增压单元，前一个所述直驱增压单元的输出接入后一个所述直驱增压单元的输入；

和/或若干个所述直驱增压单元水平铺设连接；

和/或若干个所述直驱增压单元竖直叠加连接。

13.根据权利要求12所述的直驱增压模块，其特征在于，每个所述直驱增压单元的往复行程为L，是偏心距e的1-4倍。

14.根据权利要求13所述的直驱增压模块，其特征在于，包括两个及以上偶数个所述直驱增压单元时，即为两个所述直驱增压单元的叠加；

其中一半所述活塞杆(51)的初始位置位于前死点，另一半所述活塞杆(51)的初始位置位于后死点；

或者，一些所述活塞杆(51)的初始位置位于前死点，与之对应数量的另一些所述活塞杆(51)的初始位置位于后死点，剩余所述活塞杆(51)的初始位置位于前死点和后死点距离的中点。

15.根据权利要求13所述的直驱增压模块，其特征在于，包括大于一的奇数个所述直驱增压单元时，一些所述活塞杆(51)的初始位置位于距离中点且靠近前死点的位置，与之对应数量的另一些所述活塞杆(51)的初始位置位于距离中点/>且靠近后死点的位置，剩余所述活塞杆(51)的初始位置位于前死点和后死点距离的中点。

16.一种直驱增压系统，其特征在于，包括动力装置和如权利要求12-15任一项所述的直驱增压模块，所述动力装置驱动所述驱动环(11)和所述曲拐(13)以相同的角速度和相反的方向转动。

17.根据权利要求16所述的直驱增压系统，其特征在于，所述动力装置包括两台，为电机、内燃机、涡轮发动机或液压马达中的一种或两种，一台所述动力装置连接并驱动所述驱动环(11)转动，另一台所述动力装置连接并驱动所述曲拐(13)转动。

18.根据权利要求16所述的直驱增压系统，其特征在于，还包括传动副，所述动力装置包括一台电机、内燃机、涡轮发动机或液压马达，所述动力装置连接并驱动所述驱动环(11)转动，所述曲拐(13)通过所述传动副连接所述驱动环(11)从动转动。

19.一种往复泵，其特征在于，包括如权利要求16-18任一项所述的直驱增压系统，其中，所述过渡腔(2)靠近所述第一缸体(3)和/或所述第二缸体(4)的一端与所述第一缸体(3)和/或所述第二缸体(4)之间直接连通或相互独立，且所述活塞杆(51)与所述过渡腔(2)靠近所述第一缸体(3)和/或所述第二缸体(4)的一端的过渡腔壁之间存在间隙，若干个所述直驱增压单元水平铺设连接和/或竖直叠加连接。

20.一种压缩机，其特征在于，包括如权利要求16-18任一项所述的直驱增压系统。

21.根据权利要求20所述的压缩机，其特征在于，过渡腔(2)连接所述第一缸体(3)或所述第二缸体(4)的一端设有至少一个填料密封组件(22)。

22.一种加氢站，其特征在于，包括如权利要求16-18任一项所述的直驱增压系统或者如权利要求20-21任一项所述的压缩机，所述直驱增压系统或者所述压缩机用于压缩氢气。