IT202100005168A1

IT202100005168A1 - Sistema di raffreddamento per un compressore di idrogeno.

Info

Publication number: IT202100005168A1
Application number: IT102021000005168A
Authority: IT
Inventors: Robert Krumm; Vinh Do; Simone Bassani
Original assignee: Nuovo Pignone Tecnologie Srl
Priority date: 2021-03-05
Filing date: 2021-03-05
Publication date: 2022-09-05
Also published as: AU2022231270A1; EP4301982A1; US20240151222A1; CN116964326A; WO2022184323A1; CA3210281A1; MX2023010330A

Description

TITOLO

Sistema di raffreddamento per un compressore di idrogeno.

Descrizione

PRECEDENTI

I compressori sono dispositivi meccanici che sono comunemente usati in una variet? di domini tra cui produzione di petrolio e gas, riscaldamento e raffreddamento industriale e produzione di prodotti chimici e/o combustibili. I compressori possono essere utilizzati nella produzione di carburante per comprimere idrogeno gassoso per il trasporto e la distribuzione come carburante ad idrogeno gassoso compresso. Il calore generato durante la compressione del gas deve essere mitigato per proteggere i componenti del compressore da guasti, per mantenere condizioni operative sicure nell'ambiente di produzione del combustibile e per garantire che i tassi di produzione del combustibile desiderati siano raggiunti. La mitigazione del calore ? un aspetto importante della progettazione e del funzionamento del compressore per la produzione di combustibile a idrogeno.

SOMMARIO

Il rifornimento di veicoli che utilizzano idrogeno compresso pu? essere difficile a causa della pressione (bar) e delle portate (kg/ora) richieste. Ad esempio, un veicolo pesante di grandi dimensioni pu? richiedere la fornitura di idrogeno compresso ad una cella di combustibile del veicolo a 800-900 bar e 800-1200 kg/ora. I compressori convenzionali non sono in grado di soddisfare questi requisiti a causa delle limitazioni che mitigano il calore all'interno di componenti particolari dei compressori, come le guarnizioni. Le guarnizioni utilizzate per circondare e proteggere un?asta del pistone del compressore possono essere danneggiate dal calore generato durante la compressione dell'idrogeno gassoso.

Gli elementi di tenuta dinamici all'interno di un packer di tenuta a pressione di un compressore a stantuffo possono essere vulnerabili a danni e guasti a causa del calore in eccesso e non attenuato. I sistemi di raffreddamento tradizionali, come i sistemi di raffreddamento a base di fluido o acqua, possono essere utilizzati per ridurre i danni dovuti al calore sui componenti del compressore. Tuttavia, l'utilizzo di sistemi di raffreddamento a base di fluido o acqua pu? contaminare l'idrogeno che viene compresso. Inoltre, i canali di raffreddamento di questi sistemi possono fornire percorsi fluidici mediante i quali l'idrogeno che viene compresso pu? fuoriuscire dai componenti del compressore.

Esiste la necessit? di un sistema di raffreddamento per compressori e componenti di compressori che non alteri o contamini il gas che viene compresso. Inoltre, ? necessario un sistema di raffreddamento che possa contenere il gas che viene compresso all'interno del sistema di raffreddamento in modo da non consentire al gas di fuoriuscire attraverso il sistema di raffreddamento.

Nel presente documento viene descritto un sistema di raffreddamento che affronta tali limitazioni. Il sistema di raffreddamento del compressore include un packer di tenuta a pressione che pu? ricevere e far circolare idrogeno raffreddato compresso attraverso uno o pi? canali di iniezione configurati nel packer di tenuta a pressione. L'idrogeno gassoso compresso pu? essere distribuito all'interno dei canali di iniezione nell'interfaccia fluidica con le parti riscaldate del compressore, come un?asta del pistone rotante, e pu? assorbire calore dall?asta del pistone rotante. Parti del packer di tenuta a pressione, come guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone a pressione, che possono contenere i canali di iniezione, possono essere formate utilizzando tecniche di produzione additiva in modo che possano essere formate formazioni pi? complesse dei canali di iniezione per migliorare l'area superficiale di trasferimento di calore e le interfacce. L'idrogeno gassoso raffreddato fornito all'interno dei canali di iniezione del packer di tenuta a pressione pu? assorbire calore da parti dei compressori, come l?asta del pistone rotante. L'idrogeno gassoso pu? assorbire il calore e l'idrogeno gassoso carico di calore pu? essere rimosso dal packer di tenuta a pressione e dal compressore tramite una o pi? aperture di ventilazione configurate corrispondentemente rispetto a uno o pi? canali di iniezione. Le aperture di ventilazione possono essere accoppiate tramite circuiti fluidici a sistemi di raffreddamento, come uno o pi? dispositivi di raffreddamento, dove l'idrogeno gassoso carico di calore pu? essere raffreddato e ricircolato al flusso di alimentazione del compressore. In questo modo, il trasferimento di calore pu? essere migliorato grazie alla maggiore area superficiale dei canali di iniezione e viene eliminata la contaminazione incrociata tra i fluidi del sistema di raffreddamento e il gas che viene compresso.

In generale, vengono forniti apparati, sistemi e metodi di funzionamento per raffreddare un dispositivo di compressione a pressione di un compressore di idrogeno. In un aspetto, viene fornita un packer di tenuta a pressione. In una forma di realizzazione, il packer di tenuta a pressione pu? includere una porzione a flangia ed una pluralit? di guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone accoppiate alla porzione a flangia. Una o pi? guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone della pluralit? di guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone possono includere almeno un canale di iniezione che si estende attraverso di esse e termina in almeno una porta di iniezione. Il packer di tenuta a pressione pu? anche includere una guarnizione attestata con almeno una guarnizione di tenuta dell?asta del pistone della pluralit? di guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone.

In un'altra forma di realizzazione, il packer di tenuta a pressione pu? includere almeno una porta di ventilazione in comunicazione fluidica con almeno un?apertura di ventilazione che si estende attraverso la pluralit? di guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone. In un'altra forma di realizzazione, la pluralit? di guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone e l'almeno un canale di iniezione sono formati utilizzando tecniche di produzione additiva. In un'altra forma di realizzazione, il canale di iniezione riceve un gas idrogeno per raffreddare il packer di tenuta a pressione. In un?altra forma di realizzazione, il packer di tenuta a pressione circonda un?asta di pistone di un compressore di idrogeno in cui il packer di tenuta a pressione ? azionabile.

In un altro aspetto, viene fornito un sistema per la produzione di carburante ad idrogeno compresso per un veicolo alimentato a idrogeno. In una forma di realizzazione, il sistema pu? includere un compressore di idrogeno comprendente un packer di tenuta a pressione. Il packer di tenuta a pressione pu? includere una porzione a flangia ed una pluralit? di guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone accoppiate alla porzione a flangia. Una o pi? della pluralit? di guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone possono includere almeno un canale di iniezione che si estende attraverso Il packer di tenuta a pressione pu? anche includere almeno una porta di ventilazione in comunicazione fluidica con almeno un?apertura di ventilazione che si estende attraverso la pluralit? di guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone. Il sistema pu? anche includere una cella frigorifera e una pluralit? di circuiti fluidici che accoppiano l'almeno un?apertura di ventilazione del packer di tenuta a pressione alla cella frigorifera.

In un'altra forma di realizzazione, la pluralit? di circuiti fluidici pu? essere configurata per convogliare idrogeno gassoso riscaldato dall'almeno un?apertura di ventilazione alla cella frigorifera e per convogliare ulteriormente idrogeno gassoso refrigerato all?almeno un canale di iniezione per raffreddare il packer di tenuta a pressione. In un'altra forma di realizzazione, il sistema pu? essere configurato in un impianto di rifornimento di carburante per veicoli configurato per generare e distribuire un carburante a gas idrogeno compresso per il veicolo alimentato a idrogeno. In un'altra forma di realizzazione, il sistema pu? distribuire l'idrogeno compresso come combustibile a una velocit? di 400-500 kg/ora e a 850-900 bar.

DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Queste e altre caratteristiche saranno pi? facilmente comprese dalla seguente descrizione dettagliata presa in combinazione con i disegni allegati, in cui:

la Figura 1 ? un'immagine che mostra una forma di realizzazione esemplificativa di un compressore per comprimere idrogeno gassoso secondo le implementazioni qui descritte;

la Figura 2 ? un diagramma che illustra una vista laterale di una forma di realizzazione esemplificativa di un packer di tenuta a pressione del compressore di Figura 1 secondo le implementazioni qui descritte; e la Figura 3 ? un diagramma che illustra una forma di realizzazione esemplificativa di un sistema per raffreddare il packer di tenuta a pressione di Figura 2 secondo le implementazioni qui descritte.

Si noti che i disegni non sono necessariamente in scala. I disegni intendono rappresentare solo aspetti tipici dell'oggetto descritto nel presente documento, e pertanto non dovrebbero essere considerati come limitanti l'ambito della descrizione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

I compressori a stantuffo per l'idrogeno utilizzati nelle raffinerie di petrolio possono fornire la portata ma hanno una pressione limitata a circa 100 bar. I compressori a membrana sono comuni nelle stazioni pilota di rifornimento di idrogeno e possono raggiungere pressioni fino a 1000 bar ma non sono in grado di fornire portate di 500 kg/ora o superiori. Le pompe a membrana ad alta capacit? possono fornire idrogeno fino a 150 kg/ora, ma le dimensioni dei container di spedizione ne rendono l'uso limitato nelle configurazioni con pi? pompe.

I progressi nei compressori di idrogeno elettrochimici utilizzano membrane a scambio protonico ed elettricit? per forzare l'idrogeno attraverso una barriera a pressioni pi? elevate. La compressione elettrochimica ? resa difficile dal costo dei materiali richiesti, dalla bassa densit? di potenza e da grandi sovratensioni elettriche. La compressione termica mediante idruri metallici o assorbimento ? un'altra opzione, ma richiede attrezzature di grandi dimensioni e fornisce una scarsa efficienza. La compressione meccanica, in particolare i pistoni a stantuffo multistadio, ? l'esempio pi? valido con gli ipercompressori in grado di erogare pressioni superiori a 3.000 bar.

L'infragilimento da idrogeno, la velocit? di compressione e le guarnizioni sono alcune delle maggiori preoccupazioni durante la progettazione e il funzionamento dei compressori di idrogeno. Le linee guida di progettazione per i compressori a stantuffo sono delineate nello standard ANSI/API 618. A causa dei requisiti di tenuta a secco e dell'ambiente idrogeno, la temperatura massima nell?involucro di tenuta a pressione ? limitata a 135?C. L?involucro di tenuta a pressione contiene una serie di premistoppa che impediscono la fuoriuscita di gas tra l'alesaggio del cilindro e l?asta del pistone.

I compressori, come i compressori a stantuffo, utilizzati per comprimere il gas possono generare calore che deve essere dissipato o mitigato per proteggere il compressore da eventuali danni. La compressione dell'idrogeno ad alta pressione genera un calore considerevole che pu? causare un'usura eccessiva sui componenti del compressore, come gli elementi di tenuta di un packer di tenuta a pressione configurato nel compressore. Quando si comprime idrogeno gassoso, pu? essere vantaggioso utilizzare l'idrogeno gassoso in un sistema di raffreddamento accoppiato al compressore per evitare la contaminazione tra i gas o fluidi del sistema di raffreddamento e i gas di processo che si formano utilizzando il compressore. I vantaggi dell'utilizzo dell'idrogeno refrigerato per il raffreddamento del packer di tenuta a pressione includono l'elevata capacit? termica dell'idrogeno (14,5 kJ/kg*K a 135?C), la bassa caduta di pressione e l'eliminazione del rischio di contaminazione da perdite. Le propriet? termodinamiche dell'idrogeno lo rendono ideale per il trasferimento di calore nei sistemi di raffreddamento del compressore rispetto all'acqua o all'elio, ad esempio. L'acqua pu? contribuire alla contaminazione incrociata del gas idrogeno compresso e l'elio ha costi proibitivi. L'idrogeno ha tre volte la capacit? termica dell?acqua in base al peso e circa un terzo della conducibilit? termica dell'acqua. L'idrogeno ha anche una viscosit? inferiore rispetto all'acqua, ad esempio 0,01 cP per l'idrogeno a 875 bar e 135?C rispetto a 0,2 cP per l'acqua a 135?C. Di conseguenza, il sistema di raffreddamento qui descritto pu? fornire un maggiore raffreddamento per un packer di tenuta a pressione di un compressore poich? la viscosit? inferiore dell'idrogeno consente di utilizzarne una quantit? maggiore per il raffreddamento. Pertanto, i canali di raffreddamento ingegnerizzati di precisione prodotti all'interno del packer di tenuta a pressione utilizzando tecniche di produzione additiva possono mantenere i limiti di temperatura senza superare la caduta di pressione massima raccomandata dell'America Petroleum Institute (API) di 1,7 bar per i compressori a stantuffo.

Il sistema di raffreddamento qui descritto include un packer di tenuta a pressione di un compressore di idrogeno a stantuffo con una pluralit? di canali di iniezione attraverso i quali ? possibile distribuire l'idrogeno gassoso. Le parti del packer di tenuta a pressione che includono i canali di iniezione possono essere formate utilizzando tecniche di produzione additiva per produrre una configurazione di canale pi? complessa di quella che potrebbe essere formata utilizzando tubazioni tradizionali e condotti di fluido e aumentando cos? le capacit? di trasferimento di calore del sistema di raffreddamento. Quando accoppiato con una fonte di raffreddamento esterna, come una cella frigorifera in una stazione di rifornimento di veicoli a idrogeno, l'idrogeno raffreddato pu? essere fornito al packer di tenuta a pressione dalla cella frigorifera per assorbire il calore generato dal compressore e/o dal packer di tenuta a pressione. L'idrogeno gassoso riscaldato pu? quindi essere restituito alla cella frigorifera per il raffreddamento tramite una o pi? aperture di ventilazione configurate nel packer di tenuta a pressione e accoppiate a uno o pi? circuiti fluidici. I circuiti fluidici possono convogliare l'idrogeno gassoso riscaldato alla cella frigorifera dove il calore pu? essere rimosso e il gas idrogeno fresco e freddo pu? essere fatto ricircolare nei canali di iniezione del packer di tenuta a pressione.

Le forme di realizzazione della presente descrizione descrivono un apparato, un sistema e un metodo per raffreddare un packer di tenuta a pressione di un compressore di idrogeno utilizzando gas idrogeno in un ambiente di rifornimento di veicoli a idrogeno. Tuttavia, si pu? comprendere che le forme di realizzazione della descrizione possono essere impiegate per raffreddare altri componenti del compressore configurati in un ambiente diverso da un ambiente di rifornimento di veicoli a idrogeno senza limiti.

Figura 1 ? un'immagine che mostra una forma di realizzazione esemplificativa di un compressore 100 per comprimere idrogeno gassoso secondo le implementazioni qui descritte. Il compressore 100 pu? essere un compressore a stantuffo configurato per comprimere un flusso di alimentazione di idrogeno in ingresso e per emettere un gas di idrogeno compresso. Come mostrato in Figura 1, il compressore 100 pu? includere un carter 105. Il carter 105 pu? essere accoppiato ad una testa a croce 110 configurata in un distanziale 115. Il distanziale 115 pu? inoltre includere un raschiaolio 120 ed un'asta del pistone 125. L'asta del pistone 125 pu? essere accoppiata al carter 105 tramite la testa a croce 110 in modo tale che la rotazione del carter 105 fa s? che l?asta del pistone 125 si sposti in avanti e si ritiri all'indietro. L?asta del pistone 125 pu? estendersi attraverso un packer di tenuta a pressione 130 per accoppiarsi con il pistone 130. Quando l?asta del pistone 125 viene guidata in avanti e retratta all'indietro attraverso il packer di tenuta a pressione 130, viene generato calore. Se non viene dissipato o mitigato, il calore generato dal movimento dell?asta del pistone 125 attraverso il packer di tenuta a pressione 130 e i suoi componenti di tenuta pu? danneggiare le guarnizioni del packer di tenuta a pressione 130, il packer di tenuta a pressione 130 stesso e/o il compressore 100.

La Figura 2 ? un diagramma che illustra una vista laterale di una forma di realizzazione esemplificativa di un packer di tenuta a pressione 130 del compressore 100 di Figura 1 secondo le implementazioni qui descritte. Come mostrato in Figura 2, il packer di tenuta a pressione 130 pu? essere accoppiato ad un corpo di cilindro 205 del compressore. Il packer di tenuta a pressione 130 pu? includere una flangia 210 attraverso la quale i bulloni 215 possono fissare il packer di tenuta a pressione 130 al corpo del cilindro 205. L'asta del pistone 125 del compressore 100 pu? estendersi attraverso il packer di tenuta a pressione 130 e pu? essere circondato da una guarnizione 220. Come l?asta del pistone 125 si sposta all'interno della guarnizione 220 per guidare il pistone 135 avanti e indietro, il calore pu? essere generato in corrispondenza della guarnizione 220. Un calore eccessivo pu? causare il guasto della guarnizione 220 e danneggiare il packer di tenuta a pressione 130 e/o il compressore 100. In alcune forme di realizzazione, lubrificanti liquidi ionici possono essere utilizzati per lubrificare parti del packer di tenuta a pressione 130 per favorire la riduzione dell'usura e in combinazione con il sistema di raffreddamento del packer di tenuta a pressione qui descritto per minimizzare la generazione di calore. I lubrificanti liquidi ionici sono vantaggiosi perch? non si dissolvono in idrogeno gassoso come i lubrificanti a base di idrocarburi, possono essere facilmente filtrati dall'idrogeno gassoso compresso che viene emesso dal compressore 100. Inoltre, i liquidi ionici possono essere utilizzati come lubrificanti a causa delle loro propriet? vantaggiose tra cui infiammabilit?, non volatilit? e alta stabilit? termica.

Come ulteriormente mostrato in Figura 2, il packer di tenuta a pressione 130 include una o pi? guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone che circondano l?asta del pistone 125, che possono essere indicate collettivamente come guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone 225. Quattro guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone sono mostrate in Figura 2, ad esempio, le guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone 225A, 225B, 225C e 225D. Una o pi? delle guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone 225 possono includere una coppia di anelli di guarnizione 230 come mostrato nelle guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone 225A, 225B e 225D. Gli anelli di guarnizione, collettivamente denominati anelli di guarnizione 225, possono ridurre l'attrito all'interfaccia dell?asta del pistone 125 e la superficie della guarnizione di tenuta dell?asta del pistone 225 rivolta verso l?asta del pistone 125.

Un canale di iniezione 235 ? configurato per estendersi attraverso le guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone 225 e nell'interfaccia del fluido con l?asta del pistone 125. Sebbene la Figura 2 mostri un singolo canale di iniezione 235 configurato nel packer di tenuta a pressione 130, canali di iniezione aggiuntivi possono anche essere configurati in modo tale che il packer di tenuta a pressione 130 includa uno o pi? canali di iniezione 235. Il canale di iniezione pu? essere biforcato per corrispondere al numero di guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone 225. Il canale di iniezione 235 pu? includere una o pi? porte di iniezione, ad esempio porte di iniezione 240A, 240B e 240C, che possono essere indicate collettivamente come porte di iniezione 240. Gas di idrogeno raffreddato, ad esempio gas di idrogeno raffreddato a -40?C, pu? essere ricevuto da una sorgente e fornito nel packer di tenuta a pressione 130 tramite il canale di iniezione 235 e le porte di iniezione 240.

Il calore generato dall'asta del pistone rotante 125 pu? essere assorbito dall'idrogeno gassoso e convogliato lontano dall'asta del pistone rotante 125 attraverso una o pi? porte di ventilazione 245. Ad esempio, come mostrato in Figura 2, il packer di tenuta a pressione 130 include tre porte di ventilazione 245 (ad esempio, porte di ventilazione 245A, 245B e 245C) ciascuna delle quali ? configurata in corrispondenza delle tre porte di iniezione 240A, 240B e 240C in una particolare guarnizione di tenuta dell?asta del pistone 225. In alcune forme di realizzazione, una guarnizione di tenuta dell?asta del pistone 225 pu? includere una o pi? coppie di porte di iniezione 240, porte di ventilazione 245. In alcune forme di realizzazione, il numero e la configurazione delle porte di iniezione 240 possono non corrispondere al numero e alla configurazione delle porte di ventilazione 245. Qualsiasi numero o configurazione delle porte di iniezione 240 e delle porte di ventilazione 245 pu? essere fornito nel packer di tenuta a pressione 130 senza limitazione.

Le porte di ventilazione 245 possono essere accoppiate alle corrispondenti aperture di ventilazione 250. Ad esempio, la porta di ventilazione 245A pu? convogliare fluidicamente l'idrogeno gassoso riscaldato all?apertura di ventilazione 250A. Il packer di tenuta a pressione 130 e le guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone 225 possono includere un numero e una configurazione non limitativi di porte di ventilazione 245 e aperture di ventilazione 250 senza limitazione. Le aperture di ventilazione 250 possono essere accoppiate ad una sorgente fredda, come una cella frigorifera, tramite uno o pi? circuiti fluidici configurati per convogliare l'idrogeno gassoso riscaldato alla cella frigorifera per il riciclo termico. In alcune forme di realizzazione, le aperture di ventilazione 250 ed i circuiti fluidici possono essere configurati in una disposizione a cascata.

Le tecniche di produzione additiva possono essere utilizzate per formare le guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone 225, i canali di iniezione 235, le porte di iniezione 240, le porte di ventilazione 245 e/o le aperture di ventilazione 250.

La Figura 3 ? un diagramma che illustra una forma di realizzazione esemplificativa di un sistema 300 per raffreddare il packer di tenuta a pressione 130 di Figura 2 secondo le implementazioni qui descritte. Come mostrato in Figura 3, un circuito fluidico 305 pu? essere configurato per corrispondere e/o essere in comunicazione di fluido con l?apertura di ventilazione 250 associata con una particolare guarnizione di tenuta dell?asta del pistone 225. Tre circuiti fluidici 305 sono mostrati in Figura 3 (ad esempio, circuiti fluidici 305A, 305B e 305C). Ciascun circuito fluidico 305 pu? essere accoppiato a una sorgente fredda, come la cella frigorifera 310. La cella frigorifera 310 pu? ricevere una carica di idrogeno 315 e pu? raffreddare la carica per produrre una corrente di processo di idrogeno refrigerato 320. In alcune forme di realizzazione, il sistema 300 pu? essere configurato in un ambiente o impianto 325 per il rifornimento di carburante, come un ambiente o impianto configurato per alimentare o rifornire di carburante i veicoli 330 che utilizzano idrogeno compresso. I veicoli 330 possono includere veicoli pesanti come rimorchi per trattori di classe 8, carrelli elevatori, container di spedizione refrigerati, vagoni ferroviari o camion. Il sistema 300 pu? essere configurato per erogare la corrente di processo di idrogeno refrigerato 320 come carburante per veicoli a idrogeno compresso ad una portata tra 400 e 600 kg/ora ad una pressione tra 500 e 900 bar con contaminazione minima. In alcune forme di realizzazione, il sistema 300 pu? erogare la corrente di processo di idrogeno refrigerato 320 come carburante per veicoli a idrogeno compresso ad un flusso di 500 kg/ora e ad una pressione di 875 bar. Diverse pressioni di idrogeno refrigerato provenienti da diversi stadi del compressore possono essere utilizzate in una configurazione di raffreddamento a cascata con raffreddamento di idrogeno a pressione pi? elevata esterno (lato pistone) e raffreddamento a pressione inferiore interno. Il vantaggio del raffreddamento a cascata ? che consente un maggiore controllo sulla quantit? di calore rimossa.

Gli effetti tecnici esemplificativi delle apparecchiature, dei sistemi e dei metodi descritti nel presente documento includono, a titolo di esempio non limitativo, il raffreddamento migliorato di un packer di tenuta a pressione di un compressore di idrogeno. Il packer di tenuta a pressione pu? essere formato utilizzando tecniche di produzione additiva per formare canali di iniezione ed aperture di ventilazione che possono interfacciarsi in modo pi? completo con le parti che generano calore del compressore e condurre in modo pi? efficiente il trasferimento di calore per mantenere un funzionamento sicuro del compressore. Il packer di tenuta a pressione pu? essere raffreddato tramite un'alimentazione di gas idrogeno, che pu? ridurre la contaminazione incrociata con i gas di processo e aumentare le capacit? di trasferimento del calore rispetto ai sistemi di raffreddamento raffreddati ad acqua esistenti. Il sistema di raffreddamento qui descritto pu? essere configurato in un ambiente o impianto di rifornimento di veicoli a idrogeno e pu? essere accoppiato a una cella frigorifera in esso per ricevere un'alimentazione di gas idrogeno attraverso uno o pi? circuiti fluidici a cascata per raffreddare il packer di tenuta a pressione.

Alcune forme di realizzazione esemplificative sono state descritte per fornire una comprensione generale dei principi della struttura, funzione, produzione e utilizzo dei sistemi, dispositivi e metodi qui descritti. Uno o pi? esempi di queste forme di realizzazione sono stati illustrati nei disegni allegati. Gli esperti del ramo comprenderanno che i sistemi, i dispositivi e i metodi qui specificatamente descritti ed illustrati nei disegni allegati sono forme di realizzazione esemplificative non limitative e che l'ambito della presente invenzione ? definito esclusivamente dalle rivendicazioni. Le caratteristiche illustrate o descritte in connessione con una forma di realizzazione esemplificativa possono essere combinate con le caratteristiche di altre forme di realizzazione. Tali modifiche e variazioni sono destinate ad essere incluse nell'ambito della presente invenzione. Inoltre, nella presente descrizione, componenti con nome simile delle forme di realizzazione hanno generalmente caratteristiche simili, e quindi all'interno di una forma di realizzazione particolare ciascuna caratteristica di ciascun componente con nome simile non ? necessariamente completamente elaborata. Un linguaggio di approssimazione, come utilizzato nel presente documento in tutta la descrizione e le rivendicazioni, pu? essere applicato per modificare qualsiasi rappresentazione quantitativa che potrebbe variare in modo ammissibile senza comportare un cambiamento nella funzione di base a cui ? correlato. Di conseguenza, un valore modificato da uno o pi? termini, come "circa", "approssimativamente" e "sostanzialmente", non deve essere limitato al valore preciso specificato. In almeno alcuni casi, il linguaggio di approssimazione pu? corrispondere alla precisione di uno strumento per misurare il valore. Qui e in tutta la descrizione e le rivendicazioni, le limitazioni di intervallo possono essere combinate e/o scambiate, tali intervalli sono identificati e includono tutti i sottointervalli in essi contenuti a meno che il contesto o la lingua non indichino diversamente.

Un esperto del ramo apprezzer? ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione in base alle forme di realizzazione sopra descritte. Di conseguenza, la presente domanda non deve essere limitata da quanto ? stato particolarmente mostrato e descritto, ad eccezione di quanto indicato dalle rivendicazioni allegate. Tutte le pubblicazioni e i riferimenti qui citati sono espressamente incorporati nella loro interezza come riferimento.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Packer di tenuta a pressione comprendente:

una porzione a flangia;

una pluralit? di guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone accoppiate alla porzione a flangia, in cui una o pi? guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone della pluralit? di guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone includono almeno un canale di iniezione che si estende attraverso di esse e termina in almeno una porta di iniezione; e

una guarnizione attestata con almeno una guarnizione di tenuta dell?asta del pistone della pluralit? di guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone.

2. Packer di tenuta a pressione secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre almeno una porta di ventilazione in comunicazione fluidica con almeno un?apertura di ventilazione che si estende attraverso la pluralit? di guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone.

3. Packer di tenuta a pressione secondo la rivendicazione 1, in cui la pluralit? di guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone e l'almeno un canale di iniezione sono formati utilizzando tecniche di produzione additiva.

4. Packer di tenuta a pressione secondo la rivendicazione 1, in cui il canale di iniezione riceve un gas idrogeno per raffreddare il packer di tenuta a pressione.

5. Packer di tenuta a pressione secondo la rivendicazione 1, in cui il packer di tenuta a pressione circonda un?asta di pistone di un compressore di idrogeno in cui il packer di tenuta a pressione ? azionabile.

6. Sistema per la produzione di combustibile a idrogeno compresso per un veicolo a combustibile di idrogeno, il sistema comprendendo:

un compressore di idrogeno comprendente un packer di tenuta a pressione, il packer di tenuta a pressione comprendendo

una porzione a flangia; e

una pluralit? di guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone accoppiate alla porzione a flangia, in cui una o pi? della pluralit? di guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone includono almeno un canale di iniezione che si estende attraverso di esse e termina in almeno una porta di iniezione;

almeno una porta di ventilazione in comunicazione fluidica con almeno un?apertura di ventilazione che si estende attraverso la pluralit? di guarnizioni di tenuta dell?asta del pistone;

una cella frigorifera; e

una pluralit? di circuiti fluidici che accoppiano l'almeno un?apertura di ventilazione del packer di tenuta a pressione alla cella frigorifera.

7. Sistema secondo la rivendicazione 6, in cui la pluralit? di circuiti fluidici sono configurati per convogliare idrogeno gassoso riscaldato dall'almeno un?apertura di ventilazione alla cella frigorifera e per convogliare ulteriormente idrogeno gassoso refrigerato almeno al canale di iniezione per raffreddare il packer di tenuta a pressione.

8. Sistema secondo la rivendicazione 7, in cui il sistema ? configurato in un impianto di rifornimento di carburante per veicoli configurato per generare e distribuire carburante a gas di idrogeno compresso per il veicolo alimentato a idrogeno.

9. Sistema secondo la rivendicazione 8, in cui il sistema distribuisce l'idrogeno compresso come combustibile ad una velocit? di 400-500 kg/ora e a 850-900 bar.