CN117662451A - 一种高压液氢泵的潜液式保冷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液氢泵技术领域，尤其涉及一种高压液氢泵的潜液式保冷方法。包括绝热外壳，所述绝热外壳内设有泵体，泵体内设有一级压缩机构和二级压缩机构，泵体与绝热外壳之间设有储液腔，向储液腔内注入液氢，使泵体以及泵体的排液管潜在液氢内，通过液氢对泵体的进液、一级压缩机构和二级压缩机构、以及排液管进行保冷，避免液氢发生汽化造成液氢损失。通过在泵体内设有一级压缩腔和二级压缩腔，能够实现90Mpa以上的高压要求，通过将泵体设置在储液腔内，避免了热量通过辐射的方式进行传递，能够满足泵体内外巨大温差的隔热要求，避免液氢在进液、加压、以及排液时发生汽化，避免了液氢损失，提升了压缩效率。
Description
技术领域：
本发明涉及液氢泵技术领域，尤其涉及一种高压液氢泵的潜液式保冷方法。
背景技术：
液氢是一种低温液体燃料，其温度可低至-200℃到-250℃，且其沸点极低，非常容易汽化，在通过液氢泵加注过程中，由于泵体与外界形成热传递，液氢在泵体内容易发生汽化，造成液氢损失，降低压缩效率。
针对液氢的汽化问题，市场上出现了一种低温泵，其结构如公开号为CN104105875A的中国专利申请，其公开了通过在泵体上安装内套筒、外套筒的形式，并在内套筒和外套筒之间维持真空状态，以实现泵体与外界的隔热。首先，从增压程度来看，这种低温泵只有一级压缩，实现不了90Mpa以上的高压要求。其次，从隔热程度来看，这种结构只是针对进液和泵体本身作出了隔热措施，对于排液管并没有任何的隔热措施，容易导致液氢在排液时发生汽化；另外，这种结构在内套筒和外套筒之间的真空环境中，热量虽然无法通过空气对流或传导的方式传递，但是还能通过辐射的方式进行传递，而对于低温泵来说，由于泵体内外温差巨大，仅通过真空隔热的方式仍无法保证其隔热效果，仍然会发生液氢汽化造成液氢损失。
综上，液氢泵中进液、泵体以及排液的隔热问题，已成为行业内亟需解决的技术难题。
发明内容：
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种高压液氢泵的潜液式保冷方法，解决了以往液氢泵难以实现90Mpa以上高压要求的问题，解决了以往液氢泵的排液管在排液时容易发生液氢汽化的问题，解决了以往液氢泵仅通过真空隔热的方式无法保证泵体隔热效果的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种高压液氢泵的潜液式保冷方法，包括绝热外壳，所述绝热外壳内设有泵体，泵体内设有一级压缩机构和二级压缩机构，泵体与绝热外壳之间设有储液腔，向储液腔内注入液氢，使泵体以及泵体的排液管潜在液氢内，通过液氢对泵体的进液、一级压缩机构和二级压缩机构、以及排液管进行保冷，避免液氢发生汽化造成液氢损失。
所述绝热外壳上设有与储液腔相连通的液氢入口。
所述一级压缩机构和二级压缩机构包括设在泵体内的一级压缩腔和二级压缩腔，一级压缩腔内设有一级活塞，二级压缩腔内设有二级活塞，二级活塞与一级活塞连接后再经活塞杆向外穿出泵体与驱动机构连接，所述泵体上设有将一级压缩腔与储液腔相连通的一级进液阀，位于一级压缩腔内的一级活塞内设有一级排液阀，一级活塞和二级活塞内部设有将一级压缩腔与二级压缩腔相连通的连通通道，位于二级压缩腔内的二级活塞内设有二级进液阀，二级进液阀通过设在连通通道内的联动杆与一级排液阀相连接，所述泵体上设有与二级压缩腔相连通的二级排液阀，二级排液阀与排液管相连通，排液管穿出泵体经过储液腔后伸至绝热外壳外侧。
所述绝热外壳包括间隔设置的内壳体和外壳体，内壳体和外壳体之间真空设置。
所述绝热外壳上部设有与储液腔相连通的排气口。
所述二级活塞与泵体之间设有导向环。
所述泵体内对应二级排液阀的位置设有缓冲腔，缓冲腔与排液管相连通。
所述排液管与泵体之间设有密封块。
所述储液腔内设有用于对排液管进行固定的支撑块。
所述一级压缩腔的容积大于二级压缩腔的容积。
本发明采用上述方案，具有以下优点：
通过在泵体内设有一级压缩腔和二级压缩腔，能够实现90Mpa以上的高压要求，通过将泵体设置在储液腔内，通过储液腔内的液氢对泵体的进液、一级压缩腔和二级压缩腔、以及排液管进行保冷，避免了热量通过辐射的方式进行传递，能够满足泵体内外巨大温差的隔热要求，避免液氢在进液、加压、以及排液时发生汽化，避免了液氢损失，提升了压缩效率。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图中，1、泵体，2、储液腔，3、液氢入口，4、一级压缩腔，5、二级压缩腔，6、一级活塞，7、二级活塞，8、活塞杆，9、一级进液阀，10、一级排液阀，11、连通通道，12、二级进液阀，13、联动杆，14、二级排液阀，15、排液管，16、内壳体，17、外壳体，18、排气口，19、导向环，20、缓冲腔，21、密封块，22、支撑块。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
如图1所示，一种高压液氢泵的潜液式保冷方法，包括绝热外壳，所述绝热外壳内设有泵体1，泵体1内设有一级压缩机构和二级压缩机构，泵体1与绝热外壳之间设有储液腔2，向储液腔2内注入液氢，使泵体1以及泵体1的排液管15潜在液氢内，通过液氢对泵体1的进液、一级压缩机构和二级压缩机构、以及排液管15进行保冷，避免液氢发生汽化造成液氢损失。
所述绝热外壳上设有与储液腔2相连通的液氢入口3。
所述一级压缩机构和二级压缩机构包括设在泵体1内的一级压缩腔4和二级压缩腔5，一级压缩腔4内设有一级活塞6，二级压缩腔5内设有二级活塞7，二级活塞7与一级活塞6连接后再经活塞杆8向外穿出泵体1与驱动机构连接，驱动机构可带动活塞杆8、一级活塞6、二级活塞7往复运动，所述泵体1上设有将一级压缩腔4与储液腔2相连通的一级进液阀9，位于一级压缩腔4内的一级活塞6内设有一级排液阀10，一级活塞6和二级活塞7内部设有将一级压缩腔4与二级压缩腔5相连通的连通通道11，位于二级压缩腔5内的二级活塞7内设有二级进液阀12，二级进液阀12通过设在连通通道11内的联动杆13与一级排液阀10相连接，所述泵体1上设有与二级压缩腔5相连通的二级排液阀14，二级排液阀14与排液管15相连通，排液管15穿出泵体1经过储液腔2后伸至绝热外壳外侧。
所述绝热外壳包括间隔设置的内壳体16和外壳体17，内壳体16和外壳体17之间真空设置，对储液腔2内的液氢进行保冷隔热。
所述绝热外壳上部设有与储液腔2相连通的排气口18，可将少量汽化的氢气排出。
所述二级活塞7与泵体1之间设有导向环19，可对二级活塞7的往复运动起到导向作用。
所述泵体1内对应二级排液阀14的位置设有缓冲腔20，缓冲腔20与排液管15相连通，缓冲腔20一方面可为二级排液阀14的开合动作提供足够的空间，另一方面可以对从二级排液阀14排出的液氢起到一定的缓冲效果。
所述排液管15与泵体1之间设有密封块21，可对排液管15与泵体1之间进行密封，防止液氢泄漏。
所述储液腔2内设有用于对排液管15进行固定的支撑块22。
所述一级压缩腔4的容积大于二级压缩腔5的容积，一级压缩腔4对液氢实现0.6Mpa的压力，二级压缩腔5对液氢可实现90Mpa以上的高压。
工作原理：
液氢从液氢入口3进入储液腔2内进行储存，当驱动机构经活塞杆8带动一级活塞6向下运动超过一级进液阀9时，储液腔2内的液氢便会经一级进液阀9进入一级压缩腔4，当驱动机构经活塞杆8带动一级活塞6向上运动时，一级活塞6对一级压缩腔4内的液氢进行一级增压，一级压缩腔4内的液氢经一级排液阀10进入连通通道11，并向下顶开二级进液阀12进入二级压缩腔5内，由于二级进液阀12通过联动杆13与一级排液阀10相连接，因此当二级进液阀12向下移动时便会通过联动杆13带动一级排液阀10同步向下移动，即二级进液阀12打开一定开口量实现一定进液量后一级排液阀10则会关闭，当驱动机构经活塞杆8带动二级活塞7向下运动时，二级活塞7对二级压缩腔5内的液氢进行二级增压，二级压缩腔5内的液氢达到一定压力后顶开二级排液阀14进入缓冲腔20，再经排液管15向外排出，当驱动机构经活塞杆8带动二级活塞7向上运动时，二级压缩腔5内产生负压使二级排液阀14处于关闭状态。驱动机构经活塞杆8带动一级活塞6和二级活塞7往复动作，实现对液氢的一级增压和二级增压，在对液氢增压过程中，储液腔2内始终储存有液氢，使泵体1以及排液管15潜在液氢内，通过液氢对泵体1的进液、一级压缩腔4和二级压缩腔5、以及排液管15进行保冷，避免液氢发生汽化，避免了液氢损失，提升了压缩效率。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种高压液氢泵的潜液式保冷方法，其特征在于：包括绝热外壳，所述绝热外壳内设有泵体，泵体内设有一级压缩机构和二级压缩机构，泵体与绝热外壳之间设有储液腔，向储液腔内注入液氢，使泵体以及泵体的排液管潜在液氢内，通过液氢对泵体的进液、一级压缩机构和二级压缩机构、以及排液管进行保冷，避免液氢发生汽化造成液氢损失。
2.根据权利要求1所述的一种高压液氢泵的潜液式保冷方法，其特征在于：所述绝热外壳上设有与储液腔相连通的液氢入口。
3.根据权利要求1所述的一种高压液氢泵的潜液式保冷方法，其特征在于：所述一级压缩机构和二级压缩机构包括设在泵体内的一级压缩腔和二级压缩腔，一级压缩腔内设有一级活塞，二级压缩腔内设有二级活塞，二级活塞与一级活塞连接后再经活塞杆向外穿出泵体与驱动机构连接，所述泵体上设有将一级压缩腔与储液腔相连通的一级进液阀，位于一级压缩腔内的一级活塞内设有一级排液阀，一级活塞和二级活塞内部设有将一级压缩腔与二级压缩腔相连通的连通通道，位于二级压缩腔内的二级活塞内设有二级进液阀，二级进液阀通过设在连通通道内的联动杆与一级排液阀相连接，所述泵体上设有与二级压缩腔相连通的二级排液阀，二级排液阀与排液管相连通，排液管穿出泵体经过储液腔后伸至绝热外壳外侧。
4.根据权利要求1所述的一种高压液氢泵的潜液式保冷方法，其特征在于：所述绝热外壳包括间隔设置的内壳体和外壳体，内壳体和外壳体之间真空设置。
5.根据权利要求1所述的一种高压液氢泵的潜液式保冷方法，其特征在于：所述绝热外壳上部设有与储液腔相连通的排气口。
6.根据权利要求1所述的一种高压液氢泵的潜液式保冷方法，其特征在于：所述二级活塞与泵体之间设有导向环。
7.根据权利要求1所述的一种高压液氢泵的潜液式保冷方法，其特征在于：所述泵体内对应二级排液阀的位置设有缓冲腔，缓冲腔与排液管相连通。
8.根据权利要求1所述的一种高压液氢泵的潜液式保冷方法，其特征在于：所述排液管与泵体之间设有密封块。
9.根据权利要求1所述的一种高压液氢泵的潜液式保冷方法，其特征在于：所述储液腔内设有用于对排液管进行固定的支撑块。
10.根据权利要求1所述的一种高压液氢泵的潜液式保冷方法，其特征在于：所述一级压缩腔的容积大于二级压缩腔的容积。
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