LV15714B - Ūdeņraža hidrauliskās kompresijas ierīce - Google Patents

Abstract

Izgudrojums attiecas uz mašīnbūves jomu, jo īpaši hidrauliskās kompresijas ierīcēm, proti, kompresoriem, kuros vienlaikus tiek realizēta šķidras un gāzveida vides ievadīšana darba kamerā, un to var izmantot ūdeņraža hidrauliskajai kompresijai. Izgudrojuma mērķis ir ūdeņraža hidrauliskās kompresijas ierīces produktivitātes palielināšana. Ierīce satur kontrolieri (1), divus darba cilindrus (2; 3). Ieplūdes caurules (4; 5) ir savienotas ar zemspiediena gāzveida ūdeņraža padeves bloku (9) caur cauruļvadu (8) un regulējamiem vārstiem (6; 7). Otrās ieplūdes caurules (10; 11) caur regulējamiem vārstiem (14; 15) ir savienotas ar šķidruma sūkņa (13) izeju (12). Darba cilindriem (2; 3) katram ir divas izplūdes caurules (16; 18 un 17; 19), kas savienotas ar atbilstošajiem regulējamiem vārstiem (20; 22 un 21; 23). Šķidruma plūsmas sensori (28; 29, 30) ir savienoti ar tvertni (27) darba šķidruma (24) uzglabāšanai un ir savienoti virknē caur pirmajiem regulējamiem vārstiem (20; 21) un izplūdes caurulēm (18 un 19) ar šķidruma sūkņa (13) darba cilindriem (2; 3) un ieeju (32).

Description

IZGUDROJUMA APRAKSTS

[001] Izgudrojums attiecas uz mašīnbūves jomu, jo īpaši uz hidrauliskās kompresijas ierīcēm, proti, kompresoriem, kuros vienlaicīgi tiek realizēta šķidras un gāzveida vides ievadīšana darba kamerā, un to var izmantot ūdeņraža hidrauliskajai kompresijai.

Zināmais tehnikas līmenis

[002] Gāzes hidrauliskās kompresijas tehnoloģijai ir vairākas būtiskas priekšrocības salīdzinājumā ar virzuļkompresoriem. Zināmajā tehniskajā risinājumā [1] ir īstenota kompresora konstrukcija, kurā virzulis saspiež darba šķidrumu cilindrā ar noteiktu tilpumu un ievada to citā tvertnē, kas caur ieplūdes vārstu ir piepildīta ar gāzi. Kad tvertne tiek piepildīta ar darba šķidrumu, tiek saspiesta gāze, kas cikla beigās caur atvērto izplūdes vārstu tiek izspiesta uzglabāšanas tvertnē. Katra cikla beigās spiediens uzglabāšanas tvertnē diskrēti palielinās un sasniedz gāzes spiediena līmeni cilindrā.

[003] Zināmās konstrukcijas trūkums ir tāds, ka kompresijas kameras tilpums nevar pārsniegt virzuļsūkņa cilindra tilpumu. Tas ierobežo iespēju saspiest lielu gāzes daudzumu vienā ciklā un attiecīgi samazina sūkņa efektivitāti.

[004] Lai kontrolētu kompresijas pakāpi zināmajos tehniskajos risinājumos [2; 3], tiek ierosināts ievietot plāksni gāzes kompresijas tvertnes iekšpusē, kas peld uz darba šķidruma virsmas. Pie maksimālā uzpildes līmeņa plāksne paceļas un iedarbojas uz sensoru, kas izslēdz darba šķidruma padevi tvertnē.

[005] Šai tvertnes piepildīšanas ar darba šķidrumu uzraudzības metodei ir zema precizitāte, nosakot darba šķidruma līmeni traukā. Tā rezultātā ierīcei ir ierobežojumi gāzes saspiešanas pakāpē, un samazinās ierīces drošums.

Izgudrojuma mērķis un būtība

[006] Izgudrojuma tehniskais uzdevums ir ūdeņraža hidrauliskās kompresijas ierīces produktivitātes palielināšanai, kā arī ierīces drošuma palielināšana.

[007] Ūdeņraža hidrauliskās kompresijas ierīce, kas satur kontrolieri, divus darba cilindrus, no kuriem katram ir pirmās ieplūdes caurules, kas savienotas ar zemspiediena gāzveida ūdeņraža padeves bloku caur cauruļvadu un regulējamiem vārstiem, turklāt darba cilindru otrās ieplūdes caurules ir savienotas ar šķidruma sūkņa izeju caur regulējamiem vārstiem, turklāt minētajiem darba cilindriem katram ir divas izplūdes caurules, kas savienotas ar atbilstošajiem regulējamiem vārstiem, pirmie regulējamie vārsti kalpo darba šķidruma plūsmas kontrolei, bet otrie regulējamie vārsti ir savienoti ar augstspiediena cauruļvadu, kas kalpo saspiestā ūdeņraža piegādei uzglabāšanas tvertnē caur īscauruli, pie tam atbilstoši izgudrojumam, ierīce ir aprīkota ar šķidruma plūsmas sensoriem, kas savienoti ar tvertni darba šķidruma uzglabāšanai un secīgi savienoti caur pirmajiem regulējamiem vārstiem un izplūdes caurulēm ar darba cilindriem un šķidruma sūkņa ieeju.

[008] Tvertne darba šķidruma uzglabāšanai var būt savienota ar atmosfēru caur regulējamo vārstu.

[009] Tvertne darba šķidruma uzglabāšanai un uzglabāšanas tvertne var būt aprīkota ar spiediena kontroles sensoriem.

[0010] Šķidruma plūsmas sensori, regulējamie vārsti, spiediena sensori un šķidruma sūkņa barošanas ķēdes pārsvarā ir pievienotas kontrolierim.

[0011] Otrās izplūdes caurules pārsvarā atrodas darba cilindru apakšējā daļā.

Izgudrojuma īstenošanas piemēri

[0012] 1. zīmējumā parādīta šī izgudrojuma ūdeņraža hidrauliskās kompresijas ierīces blokshēma.

[0013] Ūdeņraža hidrauliskās kompresijas ierīce (1. zīm.) satur kontrolieri (1), divus darba cilindrus (2; 3), no kuriem katram ir pirmās ieplūdes caurules (4; 5), kas savienotas ar zemspiediena gāzveida ūdeņraža padeves bloku (9) caur cauruļvadu (8) un regulējamiem vārstiem (6; 7). Darba cilindru (2; 3) otrās ieplūdes caurules (10; 11) ir savienotas ar šķidruma sūkņa (13) izeju (12) caur regulējamiem vārstiem (14; 15). Minētajiem darba cilindriem (2; 3) katram ir divas izplūdes caurules (16; 18; 17; 19), kas savienotas ar atbilstošajiem regulējamiem vārstiem (20; 22; 21; 23). Pirmie regulējamie vārsti (20; 21) kalpo darba šķidruma (24) plūsmas kontrolei, bet otrie regulējamie vārsti (22; 23) ir savienoti ar augstspiediena cauruļvadu (25), kas kalpo saspiestā ūdeņraža piegādei uzglabāšanas tvertnē (26) caur īscauruli (35). Ierīce ir aprīkota ar šķidruma plūsmas sensoriem (28; 29; 30), kas savienoti ar tvertni (27) darba šķidruma (24) uzglabāšanai un secīgi savienoti caur pirmajiem regulējamiem vārstiem (20; 21) un izplūdes caurulēm (18; 19) ar darba cilindriem (2; 3) un šķidruma sūkņa (13) ieeju (32).

[0014] Otrās izplūdes caurules (18; 19) atrodas darba cilindru (2; 3) apakšā.

[0015] Tvertne (27) darba šķidruma (24) uzglabāšanai ir savienota ar atmosfēru caur regulējamo vārstu (31).

[0016] Tvertne (27) darba šķidruma (24) uzglabāšanai un uzglabāšanas tvertne (26) ir aprīkotas ar spiediena kontroles sensoriem (33; 34).

[0017] Šķidruma plūsmas sensori (28; 29; 30), regulējamie vārsti (6; 7; 14; 15; 20; 21; 22; 23; 31; 36), spiediena kontroles sensori (33; 34) un šķidruma sūkņa (13) barošanas ķēdes ir pievienotas kontrolierim (1).

[0018] Ūdeņraža hidrauliskās kompresijas ierīces darbība notiek cikliski saskaņā ar šķidruma sūkņu darbību un vadības ierīču tehniskajām īpašībām. Sākotnējā stāvoklī visi šķidruma plūsmas sensori (28; 29; 30), regulējamie vārsti (6; 7; 14; 15; 20; 21; 22; 23; 31; 36), spiediena sensori (33; 34) un šķidruma sūkņa (13) barošanas ķēdē nav sprieguma. Tvertne (27) ir piepildīta ar atbilstošā tipa un tilpuma darba šķidrumu (24).

[0019] Pēc kontroliera (1) ieslēgšanas ierīce darbojas saskaņā ar algoritmu, ko nosaka tās atmiņā instalētā programmatūra. Saskaņā ar programmu regulējamie vārsti (20; 21; 22; 23) ir aizvērti, regulējamie vārsti (6; 7) ir atvērti, un zemā spiediena ūdeņradis no ūdeņraža padeves bloka (9) nonāk pirmajā un otrajā darba cilindrā (2; 3), kas ir piepildīti ar ūdeņradi, un regulējamie vārsti (6; 7) tiek aizvērti.

[0020] Nākamajā posmā kontroliera (1) izejas komanda ieslēdz šķidruma sūkni (13) un atver vārstu (15). Darba šķidrums (24) no tvertnes (27) darba šķidruma uzglabāšanai tiek piegādāts otrajam darba cilindram (3) caur šķidruma plūsmas sensoru (29). Šajā laika posmā atveras regulējamais vārsts (31), caur kuru tvertne (27) piepildās ar atmosfēras spiediena gaisu.

[0021] Informācija no šķidruma plūsmas sensora (29) nonāk kontrolierī (1), kur to salīdzina ar šķidruma tilpuma robežlīmeni, kas saskaņā ar darbības programmu jāiesūknē otrajā darba cilindrā (3). Piepildot cilindra (3) darbtelpu ar darba šķidrumu (24), samazinās ūdeņraža aizņemtais tilpums.

[0022] Šķidruma plūsmas sensora (29) izmantošana ļauj vienkāršot tvertnes piepildīšanas ar darba šķidrumu (24) uzraudzību. Tajā pašā laikā saskaņā ar Boila-Mariota formulu tiek aprēķināts gāzes spiediens slēgtajā otrajā darba cilindrā (3), kas palielinās proporcionāli ūdeņraža aizņemtā tilpuma samazinājumam. Nākamā vārstu (15) un (31) aizvēršanas komanda nāk no kontroliera (1), pamatojoties uz sensoru (29) informāciju par otrajā darba cilindrā (3) iesūknētā šķidruma daudzumu. Kad tiek sasniegti kontroliera (1) programmā norādītie nosacījumi otrā darba cilindra (3) tilpuma piepildīšanai, vārsts (14) atveras, un tajā pašā laikā atveras vārsts (23), un saspiestais ūdeņradis ieplūst uzglabāšanas tvertne (26).

[0023] Uzglabāšanas tvertnes (26) tilpumam ir jābūt izveidotam daudz lielākam nekā tilpumam, kuru aizņem darba cilindrā saspiestais ūdeņradis, VB » VG, tāpēc ūdeņraža spiediens otrajā darba cilindrā (3) samazinās. Noteiktā laika intervālā ūdeņraža spiediens otrajā darba cilindrā (3) un uzglabāšanas tvertnē (26) izlīdzinās, un vārsts (23) tiek aizvērts.

Tajā pašā laikā pirmais darba cilindrs (2) tiek piepildīts ar darba šķidrumu (24) un notiek ūdeņraža kompresijas process, kas aprakstīts otrajam darba cilindram (3).

[0024] Pēc ūdeņraža spiediena samazināšanās otrajā darba cilindrā (3) vārsti (7; 21) tiek atvērti pēc kontroliera (1) izejas komandas, un darba šķidrums (24) ūdeņraža spiediena no ūdeņraža padeves bloka (9) iespaidā izplūst caur šķidruma plūsmas sensoru (30) darba šķidruma uzglabāšanas tvertnē (27). Informācija no sensora (30) izejas nonāk kontrolierī (1), kas dod komandu aizvērt vārstus (7; 21).

[0025] Kad tiek sasniegti pirmā darba cilindra (2) tvertnes piepildīšanas nosacījumi, kas iestatīti kontroliera programmā (1), vārsts (14) tiek aizvērts, un vārsts (15) atveras. Tajā pašā laikā vārsts (22) tiek atvērts, un uzglabāšanas tvertne (26) saņem papildu ūdeņraža tilpumu ar augstāku spiedienu.

[0026] Katra cikla rezultātā ūdeņraža spiediens uzglabāšanas tvertnē (26) palielinās un sasniedz abos darba cilindros (2; 3) saspiestā ūdeņraža spiediena līmeni. Šajā brīdī pēc kontroliera (1) komandas atveras vārsts (36), un ūdeņradis nonāk ārējā augstspiediena ūdeņraža ekstrakcijas līnijā. Pēc ūdeņraža izvadīšanas no uzglabāšanas tvertnes (26) vārsts (36) tiek aizvērts, un ūdeņraža kompresijas cikls darba cilindros (2; 3) tiek atkārtots. Gāzes spiediena vērtību tvertnē (26; 27) uzrauga spiediena sensori (32; 33).

[0027] Šķidruma plūsmas sensoru izmantošana ūdeņraža kompresijas procesa kontrolei ļauj ieprogrammēt kompresijas pakāpi, mainot darba šķidruma (24) tilpumu, kas tiek iesūknēts darba cilindros (2; 3).

[0028] Tādējādi šī izgudrojuma ūdeņraža hidrauliskās kompresijas ierīcē produktivitātes pieaugums tiek panākts, samazinot katra ūdeņraža kompresijas cikla laiku. Turklāt ūdeņraža hidrauliskās kompresijas ierīcei palielinās drošums, jo korpusa sienās nav papildu caurumu un samazinās mērīšanas sensoru skaits.

Informācijas avoti

1. RU2736555, 2020-11-18, F04B35/02, F04B19/06.

2. CN105464927, 2015-12-31, F04B35/02; F04B39/00; F04B39 /12.

3. JP2016188675, 2015-03-30, H01M8/0606; C01B3/04; C25B1/04; F17C7/00; H01M8/00 (tuvākais tehnikas līmenis).

Claims (5)

1. Ūdeņraža hidrauliskās kompresijas ierīce, kas satur kontrolieri (1), divus darba cilindrus (2; 3), no kuriem katram ir pirmās ieplūdes caurules (4; 5), kas savienotas ar zemspiediena gāzveida ūdeņraža padeves bloku (9) caur cauruļvadu (8) un regulējamiem vārstiem (6; 7), turklāt darba cilindru (2; 3) otrās ieplūdes caurules (10; 11) ir savienotas ar šķidruma sūkņa (13) izeju (12) caur regulējamiem vārstiem (14; 15), turklāt minētajiem darba cilindriem (2; 3) katram ir divas izplūdes caurules (16; 18; 17; 19), kas savienotas ar atbilstošajiem regulējamiem vārstiem (20, 22; 21; 23), pirmie regulējamie vārsti (20; 21) kalpo darba šķidruma (24) plūsmas kontrolei, bet otrie regulējamie vārsti (22; 23) ir savienoti ar augstspiediena cauruļvadu (25), kas kalpo saspiestā ūdeņraža piegādei uzglabāšanas tvertnē (26) caur īscauruli (35), atšķiras ar to, ka ierīce ir aprīkota ar šķidruma plūsmas sensoriem (28; 29; 30), kas savienoti ar tvertni (27) darba šķidruma (24) uzglabāšanai un secīgi savienoti caur pirmajiem regulējamajiem vārstiem (20; 21) un izplūdes caurulēm (18; 19) ar darba cilindriem (2; 3) un šķidruma sūkņa (13) ieeju (32).

2. Ūdeņraža hidrauliskās kompresijas ierīce saskaņā ar 1. pretenziju, atšķiras ar to, ka tvertne (27) darba šķidruma (24) uzglabāšanai ir savienota ar atmosfēru caur regulējamo vārstu (31).

3. Ūdeņraža hidrauliskās kompresijas ierīce saskaņā ar 1. pretenziju, atšķiras ar to, ka tvertne (27) darba šķidruma (24) uzglabāšanai un uzglabāšanas tvertne (26) ir aprīkota ar spiediena kontroles sensoriem (33; 34).

4. Ūdeņraža hidrauliskās kompresijas ierīce saskaņā ar 1. - 3. pretenziju, atšķiras ar to, ka šķidruma plūsmas sensori (28; 29; 30), regulējamie vārsti (6; 7; 14; 15; 20; 21; 22; 23; 31; 36), spiediena sensori (33; 34) un šķidruma sūkņa (13) barošanas ķēdes ir pievienotas kontrolierim (1).

5. Ūdeņraža hidrauliskās kompresijas ierīce saskaņā ar 1. pretenziju, atšķiras ar to, ka otrās izplūdes caurules (18; 19) atrodas darba cilindru (2; 3) apakšējā daļā.