CN220204074U - 一种电驱氢气压缩增压装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电驱氢气压缩增压装置，电动机提供旋转动力，通过传动机构将旋转动力传递给丝杠，丝杠旋转，在丝杠与止转条的作用下丝杠螺母带动空心推力杆产生往复运动的推力，通过控制电动机的转向控制空心推力杆的往复运动方向，通过控制电动机的转速调整丝杆的旋转速度实现空心推力杆往复运动的速度。空心推力杆连接活塞杆，活塞杆带动活塞往复运动，气体压缩过程中，放出大量的热，冷却水通过冷却进水口进入增压缸筒与水套之间，然后从冷却回水口排出，带走气体压缩所释放的热。
Description
技术领域
本实用新型涉及压缩增压领域，具体涉及一种电驱氢气压缩增压装置。
背景技术
氢气压缩机是氢能源行业的重要配套设备，而目前国内外氢气压缩技术领域中，被广泛采用的只有隔膜式压缩机(参见专利CN115573888A)和液驱压缩机(参见专利CN115681075A、专利CN114635839A)，其中，液驱压缩机采用液压驱动，容易出现漏油、精度低等问题，而隔膜式压缩机现有的装置中的驱动相对比较复杂，导致成本比较高。
实用新型内容
针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提出了一种电驱氢气压缩增压装置。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型提出了一种电驱氢气压缩增压装置，包括伺服电机，传动机构、空心推力杆，丝杠螺母，丝杠，第一输出单向阀，增压缸后端盖，增压缸缸筒，增压缸前端盖，活塞，第一进气单向阀，第二输出单向阀和第二进气单向阀；
所述的伺服电机通过传动机构与丝杠相连，丝杠与丝杠螺母配合，丝杠螺母与空心推力杆固定连接，空心推力杆与活塞杆固定连接，活塞杆与柱塞相连，且丝杠、空心推力杆和柱塞同轴设置，所述的柱塞在由增压缸前端盖、增压缸缸筒和增压缸后端盖形成的增压腔内移动，所述的增压腔被所述的柱塞分成了上腔体和下腔体；在增压缸前端盖上开设有与上腔体相连通的第一通道和第二通道，在第一通道上设置第一进气单向阀，在第二通道上设置第二输出单向阀；在增压缸后端盖上开设有与下腔体相连通的第三通道和第四通道，在第三通道上设置第二进气单向阀，在第四通道上设置第二输出单向阀；
在增压缸缸筒的外圈上还设置有水套，水套与增压缸缸筒之间形成环形水腔，在所述的环形水腔上开设有冷却进水口、冷却回水口。
进一步的，所述的传动机构安装在箱体内，箱体与缸筒相连，缸筒与连接法兰套相连，连接法兰套与增压缸后端盖相连。
进一步的，在缸筒的内壁上设置有止转条，止转条与空心推力杆接触，防止空心推力杆转动。
进一步的，所述的活塞杆的一端与增压缸前端盖滑动连接，活塞杆的另一端穿过增压缸后端盖与空心推力杆固定连接。
进一步的，所述的传动机构由联轴器替换。
进一步的，所述的第一进气单向阀、第二进气单向阀通入的气体为氢气。
进一步的，所述的传动机构安装在箱体内，箱体与缸筒相连，缸筒与连接法兰套相连，连接法兰套与增压缸后端盖相连。
进一步的，所述的活塞与增压缸缸筒内壁之间密封连接。
进一步的，所述的传动机构为齿轮传动机构。
进一步的，所述的空心推力杆套装在丝杠和丝杠螺母外，与丝杠螺母固定连接。
上述本发明的实施例的有益效果如下：
1.本实用新型的调速快速相应能力好，转矩较大。该装置中动力来源于伺服电机，其增压速度的控制取决于伺服电机，伺服电机相应速度最高可达＜50毫秒，由于转子电阻大，使转矩特性(机械特性)更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高。
2.本实用新型还设置有冷却装置，气体(氢气)压缩过程中，放出大量的热，冷却水通过冷却进水口进入增压缸筒与水套之间，然后从冷却回水口排出，带走气体压缩所释放的热。
3.本实用新型卫生环保，该装置替代液压系统，无需使用液压油及其他大量油品。
4.噪音小，适合于实验室等对噪音有要求的场合，由于其机械结构决定其运转过程中无大的震动，所以噪音低，可达20分贝以下。
5.运行成本低，伺服液压系统需要根据系统要求定期(2～3个月)更换大量液压油，造成高额的运行成本的维护成本；本装置只需定期添加少量润滑脂即可。
6.体积小，重量轻，该装置体积只有伺服液压系统和隔膜式压缩机体积的20％～30％，重量只有伺服液压系统和隔膜式压缩机的15～25％。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本实用新型实施例1中公开的电驱氢气压缩增压装置示意图；
图2是本实用新型实施例2中公开的电驱氢气压缩增压装置示意图；
图中：1.伺服电机，2.传动机构，3.箱体，4.轴承，5.缸筒，6.止转条7.空心推力杆，8.丝杠螺母，9丝杠，10.法兰，11.连接法兰套，12.第一输出单向阀，13.增压缸后端盖，14螺栓，15.增压缸缸筒，16.增压缸前端盖，17活塞杆，18.活塞，19第一进气单向阀，20.冷却进水口，21.冷却回水口，22水套；23第二输出单向阀，24第二进气单向阀，25连轴器。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种电驱氢气压缩增压装置，主要用于氢能源车辆氢气加注的压缩增压、氢管道输送的压缩增压、氢气气瓶充装的压缩增压和其他气体压缩增压等场合。
实施例1
本实施例公开了一种电驱氢气压缩增压装置，包括伺服电机1，传动机构2，箱体3，轴承4，缸筒5，止转条6、空心推力杆7，丝杠螺母8，丝杠9，法兰10，连接法兰套11，输出单向阀12，增压缸后端盖13，螺栓14，增压缸缸筒15，增压缸前端盖16，活塞杆17，活塞18，进气单向阀19，冷却进水口20，冷却回水口21、水套22、第二输出单向阀23、第二进气单向阀24；
所述的伺服电机1通过齿轮传动机构2与丝杠9相连，丝杠9与丝杠螺母8配合，丝杠螺母8与空心推力杆7相连，空心推力杆7通过连接件与活塞杆23相连，活塞杆23与柱塞18相连，且丝杠9、空心推力杆7和柱塞18同轴设置，所述的柱塞18在增压腔17内移动，具体的，柱塞18沿着增压缸缸筒15的内壁移动；
在本实施中所述的增压腔17被所述的柱塞18分成了上下两个腔体；
伺服电机1的设置在缸筒5的一侧，伺服电机1不与丝杠9、空心推力杆7和柱塞18同轴，但是伺服电机1的输出轴与丝杠9、空心推力杆7和柱塞18的轴线平行。
齿轮传动机构2安装在箱体3内，箱体3通过连接件与缸筒5相连，缸筒5通过法兰10与连接法兰套11相连，连接法兰套11与增压缸后端盖13相连，增压缸后端盖13通过螺栓14与增压缸前端盖16相连，增压缸缸筒15的一端与增压缸后端盖13相连，另外一端与增压缸前端盖16相连，形成增压腔17；
在增压缸前端盖16上开设有与增压腔17相连通的第一通道和第二通道，在第一通道上设置第一进气单向阀19，在第二通道上设置第二输出单向阀12；上述的第一通道与第二通道相对设置；
在增压缸后端盖13上开设有与增压腔17相连通的第三通道和第四通道，在第三通道上设置第二进气单向阀24，在第四通道上设置第二输出单向阀23；上述的第三通道与第四通道相对设置；
进一步的，在增压缸缸筒15的外圈上还设置有水套22，水套22的一端与增压缸前端盖16密封连接，另外一端与增压缸后端盖13密封连接；水套22与增压缸缸筒15之间形成环形水腔，在所述的环形水腔上开设有冷却进水口20，冷却回水口21；
进一步的，在缸筒5的内壁上设置有止转条6，止转条6与空心推力杆7接触，防止空心推力杆7转动；
本实施例中的伺服电机1提供旋转动力，通过联轴器2将旋转动力传递给丝杠9，所述的丝杠9旋转，在丝杠9与止转条6的作用下丝杠螺母8带动空心推力杆7产生往复运动的推力，通过控制伺服电机的转向控制空心推力杆7的往复运动方向，通过控制伺服电机的转速调整丝杆的旋转速度实现空心推力杆7往复运动的速度调整。
空心推力杆7连接活塞杆，活塞杆带动活塞18做往复运动。
空心推力杆7向上运动时，带动柱塞18向上运动，第一进气单向阀19关闭，第一输出单向阀12打开、第二进气单向阀22打开，气体进入下侧增压腔，同时第二输出单向阀21关闭，在活塞18的挤压力下气体从第一输出单向阀12排出；
空心推力杆7向下运动时，带动柱塞18向下运动，第一进气单向阀19打气体进入上侧增压腔，第一输出单向阀12关闭、第二进气单向阀22关闭，同时第二输出单向阀21打开，在活塞18的挤压力下气体从第二输出单向阀21排出；
本装置可通过控制伺服电机的转速改变柱塞的推力速度从而实现后端压力速度的增长速度。
在气体压缩过程中，放出大量的热，冷却水通过冷却进水口20进入增压缸缸筒15与水套22之间，然后从冷却回水口21排出，带走气体压缩所释放的热。
实施例2
本实施例公开了一种电驱氢气压缩增压装置，如图2所示，包括伺服电机1，连轴器25，箱体3，轴承4，缸筒5，止转条6、空心推力杆7，丝杠螺母8，丝杠9，法兰10，连接法兰套11，输出单向阀12，增压缸后端盖13，螺栓14，增压缸缸筒15，增压缸前端盖16，活塞杆17，活塞18，进气单向阀19，冷却进水口20，冷却回水口21、水套22、第二输出单向阀23、第二进气单向阀24；
所述的伺服电机1通过齿轮连轴器25与丝杠9相连，丝杠9与丝杠螺母8配合，丝杠螺母8与空心推力杆7相连，空心推力杆7通过连接件与活塞杆23相连，活塞杆23与柱塞18相连，且丝杠9、空心推力杆7和柱塞18同轴设置，所述的柱塞18在增压腔17内移动，具体的，柱塞18沿着增压缸缸筒15的内壁移动；
在本实施中所述的增压腔17被所述的柱塞18分成了上下两个腔体；
伺服电机1与丝杠9、空心推力杆7和柱塞18同轴设置；连轴器25安装在箱体3内，箱体3通过连接件与缸筒5相连，缸筒5通过法兰10与连接法兰套11相连，连接法兰套11与增压缸后端盖13相连，增压缸后端盖13通过螺栓14与增压缸前端盖16相连，增压缸缸筒15的一端与增压缸后端盖13相连，另外一端与增压缸前端盖16相连，形成增压腔17；
在增压缸前端盖16上开设有与增压腔17相连通的第一通道和第二通道，在第一通道上设置第一进气单向阀19，在第二通道上设置第二输出单向阀12；上述的第一通道与第二通道相对设置；
在增压缸后端盖13上开设有与增压腔17相连通的第三通道和第四通道，在第三通道上设置第二进气单向阀24，在第四通道上设置第二输出单向阀23；上述的第三通道与第四通道相对设置。
进一步的，在增压缸缸筒15的外圈上还设置有水套22，水套22的一端与增压缸前端盖16密封连接，另外一端与增压缸后端盖13密封连接；水套22与增压缸缸筒15之间形成环形水腔，在所述的环形水腔上开设有冷却进水口20，冷却回水口21；
进一步的，在缸筒5的内壁上设置有止转条6，止转条6与空心推力杆7接触，防止空心推力杆7转动；
进一步的，所述的第一进气单向阀19、第二进气单向阀22通入的气体为氢气。
进一步的，所述的活塞18与增压缸缸筒内壁之间密封连接。
进一步的，所述的空心推力杆7套装在丝杠和丝杠螺母外，与丝杠螺母固定连接。
本实施例中的伺服电机1提供旋转动力，通过联轴器2将旋转动力传递给丝杠9，所述的丝杠9旋转，在丝杠9与止转条6的作用下丝杠螺母8带动空心推力杆7产生往复运动的推力，通过控制伺服电机的转向控制空心推力杆7的往复运动方向，通过控制伺服电机的转速调整丝杆的旋转速度实现空心推力杆7往复运动的速度调整。
空心推力杆7连接活塞杆，活塞杆带动活塞18做往复运动。
空心推力杆7向上运动时，带动柱塞18向上运动，第一进气单向阀19关闭，第一输出单向阀12打开、第二进气单向阀22打开，气体进入下侧增压腔，同时第二输出单向阀21关闭，在活塞18的挤压力下气体从第一输出单向阀12排出；
空心推力杆7向下运动时，带动柱塞18向下运动，第一进气单向阀19打气体进入上侧增压腔，第一输出单向阀12关闭、第二进气单向阀22关闭，同时第二输出单向阀21打开，在活塞18的挤压力下气体从第二输出单向阀21排出；
本装置可通过控制伺服电机的转速改变柱塞的推力速度从而实现后端压力速度的增长速度。
在气体压缩过程中，放出大量的热，冷却水通过冷却进水口20进入增压缸缸筒15与水套22之间，然后从冷却回水口21排出，带走气体压缩所释放的热。
最后还需要说明的是，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电驱氢气压缩增压装置，其特征在于，包括伺服电机，传动机构、空心推力杆，丝杠螺母，丝杠，第一输出单向阀，增压缸后端盖，增压缸缸筒，增压缸前端盖，活塞，第一进气单向阀，第二输出单向阀和第二进气单向阀；
所述的伺服电机通过传动机构与丝杠相连，丝杠与丝杠螺母配合，丝杠螺母与空心推力杆固定连接，空心推力杆与活塞杆固定连接，活塞杆与柱塞相连，且丝杠、空心推力杆和柱塞同轴设置，所述的柱塞在由增压缸前端盖、增压缸缸筒和增压缸后端盖形成的增压腔内移动，所述的增压腔被所述的柱塞分成了上腔体和下腔体；在增压缸前端盖上开设有与上腔体相连通的第一通道和第二通道，在第一通道上设置第一进气单向阀，在第二通道上设置第二输出单向阀；在增压缸后端盖上开设有与下腔体相连通的第三通道和第四通道，在第三通道上设置第二进气单向阀，在第四通道上设置第二输出单向阀；
在增压缸缸筒的外圈上还设置有水套，水套与增压缸缸筒之间形成环形水腔，在所述的环形水腔上开设有冷却进水口、冷却回水口。
2.如权利要求1所述的电驱氢气压缩增压装置，其特征在于，水套的一端与增压缸前端盖密封连接，另外一端与增压缸后端盖密封连接。
3.如权利要求1所述的电驱氢气压缩增压装置，其特征在于，所述的传动机构安装在箱体内，箱体与缸筒相连，缸筒与连接法兰套相连，连接法兰套与增压缸后端盖相连。
4.如权利要求1所述的电驱氢气压缩增压装置，其特征在于，在缸筒的内壁上设置有止转条，止转条与空心推力杆接触。
5.如权利要求1所述的电驱氢气压缩增压装置，其特征在于，所述的活塞杆的一端与增压缸前端盖滑动连接，活塞杆的另一端穿过增压缸后端盖与空心推力杆固定连接。
6.如权利要求1所述的电驱氢气压缩增压装置，其特征在于，所述的传动机构由联轴器替换。
7.如权利要求1所述的电驱氢气压缩增压装置，其特征在于，所述的第一进气单向阀、第二进气单向阀通入的气体为氢气。
8.如权利要求1所述的电驱氢气压缩增压装置，其特征在于，所述的活塞与增压缸缸筒内壁之间密封连接。
9.如权利要求1所述的电驱氢气压缩增压装置，其特征在于，所述的传动机构为齿轮传动机构。
10.如权利要求1所述的电驱氢气压缩增压装置，其特征在于，所述的空心推力杆套装在丝杠和丝杠螺母外，与丝杠螺母固定连接。
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