CN209943030U - 一种液压驱动的两级连续增压式超高压氢气压缩机主机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液压驱动的两级连续增压式超高压氢气压缩机主机，其包括驱动油缸、一级增压缸、二级增压缸，驱动油缸包括油缸筒、油缸端盖、油缸活塞、油缸活塞密封、活塞杆、活塞杆密封，一级增压缸包括一级缸外盖、一级增压缸筒、一级活塞及一级活塞密封、一级冷却缸筒、一级缸内盖、单向阀Ⅰ、单向阀Ⅳ、一级压缩腔、一级缸冷却水腔。二级增压缸包括二级冷却缸筒、二级增压缸筒、二级缸外盖、二级缸内盖、二级活塞及二级活塞密封、二级压缩腔、二级缸冷却水腔、单向阀Ⅱ、单向阀Ⅲ，本实用新型高效、节能，成本大幅度降低，各项性能好，耐久性高。

Description

一种液压驱动的两级连续增压式超高压氢气压缩机主机

技术领域：

本实用新型涉及一种压缩机主机，尤其涉及一种液压驱动的两级连续增压式超高压氢气压缩机主机。

背景技术：

氢燃料电池汽车是目前唯一真正做到“零排放”的新能源汽车，也是未来汽车发展的必然趋势。氢燃料电池汽车的发展和加氢站的普及程度密切相关。目前国内加氢站关键设备全部依赖进口，使建设成本居高不下，在很大程度上制约了加氢站的增长。超高压氢气压缩机是加氢站的关键设备之一。目前已有的超高压氢气压缩机主机，由于增压缸采用了普通的耐高压密封结构及材质，密封件使用耐久性相对较短，在设备的使用寿命期限内，需要多次更换密封件，给用户造成了不便；另外，现有的主机没有自带冷却系统，需要用户在氢气出口联接冷却器，再连接到储气罐。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种高效、节能，成本大幅度降低，各项性能好，耐久性高的液压驱动的两级连续增压式超高压氢气压缩机主机。

本实用新型的目的可以通过如下措施来达到：一种液压驱动的两级连续增压式超高压氢气压缩机主机，它主要包括驱动油缸、一级增压缸、二级增压缸三大部分；所述驱动油缸包括油缸筒，油缸筒的两端分别连接两个油缸端盖，油缸筒内设有油缸活塞，油缸筒和油缸活塞之间设有油缸活塞密封，油缸活塞连接活塞杆，两个油缸端盖上分别设有油口A和油口B；其特征在于所述的一级冷却缸筒，一级冷却缸筒内设有一级增压缸筒，一级冷却缸筒和一级增压缸筒的两端均分别与一级缸外盖、一级缸内盖相连，一级增压缸筒内设有一级活塞，一级增压缸筒和一级活塞之间设有一级活塞密封，一级活塞、一级增压缸筒、一级缸外盖三者之间形成一级压缩腔；一级缸外盖、一级增压缸筒、一级冷却缸筒、一级缸内盖四者之间形成一级缸冷却水腔，一级缸冷却水腔分别通过管路与冷却水出口、冷却水进口相连；一级缸外盖上设有单向阀Ⅰ、单向阀Ⅳ，单向阀Ⅰ、单向阀Ⅳ通过管路与一级压缩腔相连；所述的二级增压缸包括二级冷却缸筒，二级冷却缸筒内设有二级增压缸筒，二级冷却缸筒和二级增压缸筒的两端均分别与二级缸外盖、二级缸内盖相连，二级增压缸筒内设有二级活塞，二级增压缸筒和二级活塞之间设有二级活塞密封；二级活塞、二级增压缸筒、二级缸外盖三者之间形成二级压缩腔；二级缸内盖、二级增压缸筒、二级冷却缸筒、二级缸外盖四者之间形成二级缸冷却水腔，二级缸冷却水腔分别通过管路与冷却水出口、冷却水进口相连；二级缸外盖上设有单向阀Ⅱ、单向阀Ⅲ，单向阀Ⅱ、单向阀Ⅲ通过管路与二级压缩腔相连；单向阀Ⅳ通过连接管与单向阀Ⅲ相连；所述活塞杆的右端穿过右端的油缸端盖、一级缸内盖与一级活塞相连，活塞杆的左端穿过左端的油缸端盖、二级缸内盖与二级活塞相连，活塞杆与左、右的油缸端盖之间均设有活塞杆密封。

为了进一步实现本实用新型的目的，所述的一级活塞的受力面积为二级活塞的两倍。

为了进一步实现本实用新型的目的，所述的驱动油缸的两个油缸端盖各连接一个联接件，每个的联接件上均设有两个消音器，右端的联接件连接一级增压缸的一级缸内盖，左端的联接件连接二级增压缸的二级缸内盖。

为了进一步实现本实用新型的目的，所述的一级缸内盖上设有一级缸呼吸孔，一级缸内盖、一级增压缸筒、一级活塞、活塞杆四者之间形成一级缸呼吸腔，一级缸呼吸腔与一级缸呼吸孔相通；二级缸内盖上设有二级缸呼吸孔，二级缸内盖、二级活塞、二级增压缸筒、活塞杆四者之间形成二级缸呼吸腔，二级缸呼吸腔与二级缸呼吸孔相通。

本实用新型同已有技术相比可产生如下积极效果：

本实用新型在一级和二级增压缸的外围均设置了冷却缸筒，其与增压缸筒、外盖、内盖四者之间形成了冷却水腔。两个冷却水腔共用进水口和出水口，通过控制循环冷却水的温度、流量和压力使氢气的出口温度达到要求；对两级增压缸的动、静密封进行了优化，保证了其各项性能，尤其是耐久性。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式：下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细说明：

实施例：一种液压驱动的两级连续增压式超高压氢气压缩机主机（参见图1），它主要包括驱动油缸9、一级增压缸1、二级增压缸17三大部分。

所述驱动油缸9包括两个油缸端盖10及两套活塞杆密封34、油缸活塞12及油缸活塞密封33、活塞杆14、油缸筒15。油缸筒15的两端分别与两个油缸端盖10相连，油缸筒15内设有油缸活塞12，油缸筒15和油缸活塞12之间设有油缸活塞密封33，油缸活塞12连接活塞杆14，两个油缸端盖10上分别设有油口A11和油口B16。

所述一级增压缸1包括一级缸外盖2、一级增压缸筒4、一级活塞5及一级活塞密封38、一级冷却缸筒6、一级缸内盖7、单向阀Ⅰ3、单向阀Ⅳ40。一级冷却缸筒6内设有一级增压缸筒4，一级冷却缸筒6和一级增压缸筒4的两端均分别与一级缸外盖2、一级缸内盖7相连，一级增压缸筒4内设有一级活塞5，一级增压缸筒4和一级活塞5之间设有一级活塞密封38，一级活塞5、一级增压缸筒4、一级缸外盖2三者之间形成一级压缩腔39；一级缸外盖2、一级增压缸筒4、一级冷却缸筒6、一级缸内盖7四者之间形成一级缸冷却水腔37，一级缸冷却水腔37分别通过管路与冷却水出口13、冷却水进口32相连；一级缸内盖7上设有一级缸呼吸孔35，一级缸内盖7、一级增压缸筒4、一级活塞5、活塞杆14四者之间形成一级缸呼吸腔36，一级缸呼吸腔36与一级缸呼吸孔35相通；一级缸外盖2上设有单向阀Ⅰ3、单向阀Ⅳ40，单向阀Ⅰ3、单向阀Ⅳ40通过管路与一级压缩腔39相连。

所述二级增压缸17包括二级缸内盖18、二级活塞19及二级活塞密封26、二级增压缸筒20、二级冷却缸筒21、二级缸外盖23、单向阀Ⅱ22、单向阀Ⅲ24。二级冷却缸筒21内设有二级增压缸筒20，二级冷却缸筒21和二级增压缸筒20的两端均分别与二级缸外盖23、二级缸内盖18相连，二级增压缸筒20内设有二级活塞19，二级增压缸筒20和二级活塞19之间设有二级活塞密封26。二级活塞19、二级增压缸筒20、二级缸外盖23三者之间形成二级压缩腔25；二级缸内盖18、二级增压缸筒20、二级冷却缸筒21、二级缸外盖23四者之间形成二级缸冷却水腔27，二级缸冷却水腔27分别通过管路与冷却水出口13、冷却水进口32相连；二级缸内盖18上设有二级缸呼吸孔30，二级缸内盖18、二级活塞19、二级增压缸筒20、活塞杆14四者之间形成二级缸呼吸腔28，二级缸呼吸腔28与二级缸呼吸孔30相通；二级缸外盖23上设有单向阀Ⅱ22、单向阀Ⅲ24，单向阀Ⅱ22、单向阀Ⅲ24通过管路与二级压缩腔25相连。单向阀Ⅳ40通过连接管29与单向阀Ⅲ24相连。

所述活塞杆14的右端穿过右端的油缸端盖10、一级缸内盖7与一级活塞5相连，活塞杆14的左端穿过左端的油缸端盖10、二级缸内盖18与二级活塞19相连，活塞杆14与左、右的油缸端盖（10）之间均设有活塞杆密封34。油缸活塞12、活塞杆14、一级活塞5、二级活塞19为一体式刚性联接，三个活塞一起动作，工作行程完全一致。一级活塞5的受力面积为二级活塞19的两倍，所以一级压缩腔39的容积为二级压缩腔25的两倍，而二级压缩腔25内可达到的最高压力为一级压缩腔39的两倍。一级压缩腔39内气体可依次通过单向阀Ⅳ40、连接管29、单向阀Ⅲ24进入二级压缩腔25，反之则是封闭不通的。单向阀Ⅰ3和单向阀Ⅱ22分别为压缩机的进气口和排气口，即12～15MPa的氢气通过单向阀Ⅰ3进入压缩机，而从单向阀Ⅱ22排出的氢气，压力可达45MPa。单向阀Ⅰ3、单向阀Ⅳ40、单向阀Ⅲ24、单向阀Ⅱ22的开启压力分别为12、23、25和45MPa。

驱动油缸9的两个油缸端盖10各连接一个联接件8，每个的联接件8上均设有两个消音器31，右端的联接件8连接一级增压缸1的一级缸内盖7，左端的联接件8连接二级增压缸17的二级缸内盖18。

工作原理：

见图1，油缸活塞12、一级活塞5、二级活塞19的初始位置均分别在驱动油缸9、一级增压缸1、二级增压缸17的最右端，油口A11进油，油缸活塞12带动一级活塞5和二级活塞19一起向左运动直至最左端，在这期间，12～15MPa的氢气顶开单向阀Ⅰ3进入一级压缩腔39直到充满；同时一级缸呼吸腔36内的空气经过一级缸呼吸孔35，再通过联接件8上的消音器31排出体外。液压系统的电液换向阀自动换向，油口B16进油、油口A11排油，各活塞向右运行。至总行程的一半左右时，一级压缩腔39内的氢气压力达到23 MPa，顶开单向阀Ⅳ40进入连接管29，再经少许压缩，压力继续升高，氢气顶开单向阀Ⅲ24进入二级压缩腔25。运行至最右端后，一级压缩腔39排空，而二级压缩腔25内充满了23 MPa的氢气。电液换向阀又自动换向，油口A11进油、油口B16排油，各活塞向左运行，一级压缩腔39又吸入12～15MPa的氢气；而二级压缩腔25内的氢气继续得到压缩，运行至半程后，氢气压力达45MPa，顶开单向阀Ⅱ22，经管路进入到储氢罐。至最左端后，二级压缩腔25排空，而一级压缩腔39内又充满了12～15MPa的氢气。再换向，向右运行，如此循环往复。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分都属于现有技术。以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种液压驱动的两级连续增压式超高压氢气压缩机主机，它主要包括驱动油缸（9）、一级增压缸（1）、二级增压缸（17）三大部分；所述驱动油缸（9）包括油缸筒（15），油缸筒（15）的两端分别连接两个油缸端盖（10），油缸筒（15）内设有油缸活塞（12），油缸筒（15）和油缸活塞（12）之间设有油缸活塞密封（33），油缸活塞（12）连接活塞杆（14），两个油缸端盖（10）上分别设有油口A（11）和油口B（16）；其特征在于所述的一级增压缸（1）包括一级冷却缸筒（6），一级冷却缸筒（6）内设有一级增压缸筒（4），一级冷却缸筒（6）和一级增压缸筒（4）的两端均分别与一级缸外盖（2）、一级缸内盖（7）相连，一级增压缸筒（4）内设有一级活塞（5），一级增压缸筒（4）和一级活塞（5）之间设有一级活塞密封（38），一级活塞（5）、一级增压缸筒（4）、一级缸外盖（2）三者之间形成一级压缩腔（39）；一级缸外盖（2）、一级增压缸筒（4）、一级冷却缸筒（6）、一级缸内盖（7）四者之间形成一级缸冷却水腔（37），一级缸冷却水腔（37）分别通过管路与冷却水出口（13）、冷却水进口（32）相连；一级缸外盖（2）上设有单向阀Ⅰ（3）、单向阀Ⅳ（40），单向阀Ⅰ（3）、单向阀Ⅳ（40）通过管路与一级压缩腔（39）相连；所述的二级增压缸（17）包括二级冷却缸筒（21），二级冷却缸筒（21）内设有二级增压缸筒（20），二级冷却缸筒（21）和二级增压缸筒（20）的两端均分别与二级缸外盖（23）、二级缸内盖（18）相连，二级增压缸筒（20）内设有二级活塞（19），二级增压缸筒（20）和二级活塞（19）之间设有二级活塞密封（26）；二级活塞（19）、二级增压缸筒（20）、二级缸外盖（23）三者之间形成二级压缩腔（25）；二级缸内盖（18）、二级增压缸筒（20）、二级冷却缸筒（21）、二级缸外盖（23）四者之间形成二级缸冷却水腔（27），二级缸冷却水腔（27）分别通过管路与冷却水出口（13）、冷却水进口（32）相连；二级缸外盖（23）上设有单向阀Ⅱ（22）、单向阀Ⅲ（24），单向阀Ⅱ（22）、单向阀Ⅲ（24）通过管路与二级压缩腔（25）相连；单向阀Ⅳ（40）通过连接管（29）与单向阀Ⅲ（24）相连；所述活塞杆（14）的右端穿过右端的油缸端盖（10）、一级缸内盖（7）与一级活塞（5）相连，活塞杆（14）的左端穿过左端的油缸端盖（10）、二级缸内盖（18）与二级活塞（19）相连，活塞杆（14）与左、右的油缸端盖（10）之间均设有活塞杆密封（34）。

2.根据权利要求1所述的一种液压驱动的两级连续增压式超高压氢气压缩机主机，其特征在于所述的一级活塞（5）的受力面积为二级活塞（19）的两倍。

3.根据权利要求1所述的一种液压驱动的两级连续增压式超高压氢气压缩机主机，其特征在于所述的驱动油缸（9）的两个油缸端盖（10）各连接一个联接件（8），每个的联接件（8）上均设有两个消音器（31），右端的联接件（8）连接一级增压缸（1）的一级缸内盖（7），左端的联接件（8）连接二级增压缸（17）的二级缸内盖（18）。

4.根据权利要求1所述的一种液压驱动的两级连续增压式超高压氢气压缩机主机，其特征在于所述的一级缸内盖（7）上设有一级缸呼吸孔（35），一级缸内盖（7）、一级增压缸筒（4）、一级活塞（5）、活塞杆（14）四者之间形成一级缸呼吸腔（36），一级缸呼吸腔（36）与一级缸呼吸孔（35）相通；二级缸内盖（18）上设有二级缸呼吸孔（30），二级缸内盖（18）、二级活塞（19）、二级增压缸筒（20）、活塞杆（14）四者之间形成二级缸呼吸腔（28），二级缸呼吸腔（28）与二级缸呼吸孔（30）相通。