WO2023017306A1 - Устройство для гидравлического сжатия водорода - Google Patents

Устройство для гидравлического сжатия водорода Download PDF

Info

Publication number
WO2023017306A1
WO2023017306A1 PCT/IB2021/058102 IB2021058102W WO2023017306A1 WO 2023017306 A1 WO2023017306 A1 WO 2023017306A1 IB 2021058102 W IB2021058102 W IB 2021058102W WO 2023017306 A1 WO2023017306 A1 WO 2023017306A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hydrogen
stage
compression
hydrogen compression
tank
Prior art date
Application number
PCT/IB2021/058102
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Валерийс БЕЗРУКОВС
Владиславс БЕЗРУКОВС
Денисс БЕЗРУКОВС
Светлана ОРЛОВА
Марина КОНЮХОВА
Агрис БЕРЗИНС
Янис КАДАКОВСКИС
Павелс ПРАНСКУС
Original Assignee
Вентспилс Аугстскола
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вентспилс Аугстскола filed Critical Вентспилс Аугстскола
Publication of WO2023017306A1 publication Critical patent/WO2023017306A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/02—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid
    • F04F5/04—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid displacing elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/54—Installations characterised by use of jet pumps, e.g. combinations of two or more jet pumps of different type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/06—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with compressed gases

Definitions

  • the invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to hydraulic positive displacement machines, namely to compressors in which liquid and gaseous media are simultaneously supplied to the working chamber, and can be used for hydraulic compression of hydrogen.
  • the disadvantage of the known design is that the volume of the compression chamber cannot exceed the volume of the piston pump cylinder. This limits the possibility of compressing a large volume of gas in one cycle and, accordingly, reduces the efficiency of the pump.
  • This method of controlling the filling of the volume of the container with the working fluid is associated with the uncertainty of the position of the plate in the moving volume of the liquid, which reduces the accuracy of determining the level of the working fluid in the tank.
  • the device has a limitation on the degree of gas compression, and the reliability of the device is also reduced.
  • the degree of hydrogen compression is not regulated.
  • the technical problem solved by the present invention is to provide the possibility of adjusting the level of hydrogen compression, improving the performance and reliability of the device for hydraulic hydrogen compression.
  • a device for hydraulic compression of hydrogen containing a controller, two working cylinders, each of which has the first inlet pipes connected to a low-pressure hydrogen gas supply unit through a pipeline and controlled valves, and the second inlet pipes of the working cylinders are connected to the outlet of the liquid pump of the first stage of hydrogen compression through controlled valves, wherein said working cylinders have two outlet pipes connected to the corresponding controlled valves, the first controlled valves serve to control the flow of the working fluid, and the second controlled valves are connected to the high pressure pipeline, according to the invention, the device is equipped with a buffer tank for filling with compressed hydrogen , a container for storing the working fluid of the first stage of hydrogen compression, a container for storing the working fluid of the second stage of hydrogen compression and the first and second fluid flow sensors, the first fluid flow sensors being connected to the container d for storage of the working fluid of the first stage of hydrogen compression and through the first controlled valves and outlet pipes are connected to the working cylinders and the inlet of the liquid pump, respectively, and the second fluid flow sensors
  • the buffer tank, the tank for accumulating hydrogen and the tanks for storing the working fluid of the first and second stages of hydrogen compression can be equipped with pressure control sensors.
  • the first and second fluid flow sensors, controlled valves, pressure sensors, and power circuits for the first and second hydrogen compression liquid pumps can be connected to the controller.
  • Branch pipes connected to the working cylinders and the hydrogen storage tank are located in the lower part of the working cylinders.
  • Figure 1 shows a block diagram of the proposed device for hydraulic compression of hydrogen.
  • the device for hydraulic compression of hydrogen contains a controller 1, the first and second working cylinders 2, 3, each of which has the first inlet pipes 4, 5 connected to a low-pressure hydrogen gas supply unit 9 through a pipeline 8 and controlled valves 6, 7.
  • the second inlet pipes 10, 11 of the working cylinders 2, 3 are connected to the outlet 12 of the liquid pump 13 of the first stage of hydrogen compression through controlled valves 14, 15.
  • the mentioned working cylinders 2, 3 have the first outlet pipes 16, 18 and the second outlet pipes 17, 19, connected to the respective controlled valves 22, 20 and 23, 21.
  • the first controlled valves 22, 23 are connected to the high pressure pipeline 25, which serves to supply compressed hydrogen to the storage tank 26 through the pipe 35, and the second controlled valves 20, 21 serve to control the flow of the working fluid 24.
  • the device is equipped with the first sensors 28, 29, 30 fluid flow connected to the tank 27 for storing the working fluid capacity 24 and connected in series through the second controlled valves 20, 21 and the second outlet pipes 18 and 19 with the working cylinders 2 and 3 and the inlet 32 of the liquid pump 13 of the first stage of hydrogen compression, respectively.
  • the second outlet pipes 18, 19 are located in the lower part of the working cylinders 2, 3.
  • Tanks 27, 48 for storing the working fluid 24 of the first and second stages Hydrogen compressions are connected to the atmosphere through controlled valves 52, 53.
  • Said tanks 27, 48 for storing working fluid 24 and storage tank 26 are equipped with pressure control sensors 54, 55, 56.
  • Flow sensors 28, 29, 30, 49, 50, pilot valves 6, 7, 14, 15, 20, 21, 22, 23, 35, 39, 44, 45, 52, 53, pressure sensors 54, 55, 56 and the power circuits of the liquid pumps 13, 41 are connected to the controller 1.
  • controller 1 flow sensors 28, 29, 30, 49, 50, pilot valves 6, 7, 14, 15, 20, 21, 22, 23, 35, 39, 44, 45, 52, 53, sensors 54,55, 56, 57 pressure and power circuits of liquid pumps 13, 41 of the first and second stages of hydrogen compression are de-energized.
  • Tanks 27, 48 are filled with the appropriate type and volume of working fluid 24.
  • the operation algorithm of the device consists in cyclic repetition of the hydrogen compression process alternately in the first and second working cylinders 2 and 3 and its accumulation in the buffer tank 26.
  • the first stage of hydrogen compression begins, which consists in filling the working cylinders with hydrogen and working fluid.
  • valves 14, 15, 20, 21, 22, 23, 35, 39, 44, 45, 52, 53 are closed, valves 6, 7 are open and low pressure hydrogen from the hydrogen supply unit 9 enters the first and second working cylinders 2 , 3, which are filled with hydrogen.
  • the valves 6, 7 are closed.
  • a command from the output of the controller 1 turns on the liquid pump 13 and opens the valve 15.
  • the working fluid 24 from the tank 27 for storing the working fluid is supplied to the second working cylinder 3 through the fluid flow sensor 29.
  • the valve 52 opens, through which the container 27 is filled with air at atmospheric pressure.
  • Information from the fluid flow sensor 29 enters the controller 1, where it is compared with the specified limit level of the volume of fluid that must be pumped into the second working cylinder 3. Filling the cavity of the cylinder 3 with the working fluid 24 leads to a decrease in the volume occupied by hydrogen, and the pressure inside this cylinder increases .
  • Mariotte calculates the hydrogen pressure in the closed second working cylinder 3, which will increase in proportion to the decrease in its volume.
  • the command to close the valves 15 and 52 comes from the controller 1 based on information from the sensor 29 on the volume of the working fluid 24 pumped into the cylinder 3.
  • the valve 14 opens.
  • the valve 23 opens, through which compressed hydrogen enters the high pressure pipeline 25 and is fed into the buffer tank 26.
  • the use of the buffer tank 26 allows you to simultaneously remove compressed hydrogen from one cylinder 2 or 3 and pump the working fluid into another working cylinder 3 or 2. As a result, conditions are provided under which the liquid pump 13 of the first hydrogen compression stage continues to operate at a constant load without loss of time for switching the flow of working fluid 24 from one working cylinder to another.
  • the valve 23 closes after the estimated time during which the pressure in the second working cylinder 3 and in the buffer tank 26 is equalized. At the same time, the first working cylinder 2 is filled with working fluid 24 and the process of hydrogen compression takes place in it, which is described for the second working cylinder 3.
  • valves 7 and 21 open.
  • working fluid 24 flows through pipe 19 and fluid flow sensor 30 into tank 27.
  • Information from the output of sensor 30 enters controller 1, which issues a command to close valves 7 and 21.
  • valve 14 closes and valve 15 opens.
  • valve 22 opens, through which compressed hydrogen enters the high-pressure pipeline 25 and is fed into the buffer tank 26.
  • Valve 22 closes after the estimated time, for which the pressure in the first working cylinder 2 and in the buffer tank 26 is equalized.
  • the second working cylinder 3 is filled with working fluid 24 and the process of hydrogen compression takes place in it.
  • the hydrogen pressure in the buffer tank 26 increases.
  • the valve 35 opens, and the compressed hydrogen from the buffer tank 26 enters the tank 37 for accumulating high-pressure compressed hydrogen of the second stage. After that, the valve 35 closes, and the cycle of compression and pumping hydrogen into the buffer tank 26 is repeated until the pressure level of compressed hydrogen in the buffer tank 26 reaches the pressure level of compressed hydrogen in the corresponding working cylinder 2 or 3.
  • the valve 35 After filling the container 37 for accumulating high-pressure compressed hydrogen of the second stage with hydrogen at a pressure that is reached in the working cylinders 2, 3 of the first stage of hydrogen compression, the valve 35 closes.
  • the valve 53 opens, through which the reservoir 48 for storing the working fluid 24 of the second hydrogen compression stage is filled with air at atmospheric pressure, and the liquid pump 41 of the second hydrogen compression stage is turned on.
  • the working fluid 24 is supplied from the tank 48 to the storage tank 37 of the second hydrogen compression stage, which compresses hydrogen to a higher pressure level, which corresponds to the predetermined pressure level of the second hydrogen compression stage.
  • the process of hydrogen compression in the tank 37 is controlled using information from the output of the fluid flow sensor 50.
  • the valve 39 closes, the valve 45 opens, and the hydrogen compressed to the pressure level of the second compression stage enters the pipeline 51 to the consumer.
  • valve 45 closes and the valve 44 opens.
  • the liquid from the tank 37 through the open valve 44 is drained into the tank 48 for storing the working fluid 24. This occurs during the period when the tank 37 through the valve 35 is filled with hydrogen from the buffer tank 26.
  • 44 information is used from the output of the second fluid flow sensors 49, 50.
  • the pressure in tanks 27, 48 for storing the working fluid is controlled by pressure sensors 54, 55, and the pressure in pipelines 25 and 42 high pressure of the first and second stages of hydrogen compression is controlled by pressure sensors 56 and 57.
  • the location of the drain pipes 18, 19, 43 in the lower part of the working cylinders 2, 3 and the tank 37 ensures the draining of the working fluid 24 and accelerates the process of removing it in the tank 27, 48.
  • Tanks 27, 48 for storing the working fluid 24 can be interconnected.
  • the functions of the controlled valve 53 and the pressure sensor 55 will be performed by the controlled valve 52 and the pressure sensor 54.
  • liquid flow sensors to control the process of hydrogen compression makes it possible to regulate the degree of hydrogen compression by controlling the volume of working fluid supply to working cylinders 2, 3.
  • increase productivity by reducing the time of each cycle of hydrogen compression.
  • the reliability of the device for hydraulic compression of hydrogen increases due to the absence of additional holes in the walls of the housing and the reduction in the number of measuring sensors.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

Изобретение относится к компрессорам для гидравлического сжатия водорода ислужит для повышения производительности и надежности устройства, которое содержит контроллер 1, рабочие цилиндры 2, 3, патрубки 4, 5, блок 9 подачи газообразного водорода низкого давления через трубопровод 8 и вентили 6, 7. Патрубки 10, 11 соединены с жидкостным насосом 13 первой ступени через вентили 14, 15. Устройство снабжено буферной емкостью 26, емкостями 27, 48 для хранения рабочей жидкости 24 и сенсорами 28, 29, 30, 49, 50 расхода жидкости. Емкость 37 соединена через вентиль 39 с выходом жидкостного насоса 41. Входы вентилей 44, 45 и вход 47 жидкостного насоса 41 второй ступени соединены с емкостью 48 через сенсоры 49, 50 расхода жидкости.

Description

Устройство для гидравлического сжатия водорода
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гидравлическим машинам объёмного вытеснения, а именно к компрессорам, в которых происходит одновременная подача жидких и газообразных сред в рабочую камеру, и может быть использовано для гидравлического сжатия водорода.
Технология гидравлического сжатия газа имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с использованием поршневых компрессоров. В известном техническом решении [1] реализована конструкция компрессора, в котором поршень сжимает рабочую жидкость в цилиндре с определенным объемом и подает ее в другую емкость, через впускной клапан заполненную газом. При заполнении емкости рабочей жидкостью происходит сжатие газа, который в конце цикла выталкивается через открытый выпускной клапан в накопительную емкость. В конце каждого цикла давление в накопительной емкости дискретно возрастает и достигает уровня давления газа в цилиндре.
Недостаток известной конструкции состоит в том, что объем камеры сжатия не может превышать объем цилиндра поршневого насоса. Это ограничивает возможность сжатия большого объема газа за один цикл и соответственно снижает эффективность работы насоса.
Для контроля степени сжатия в известных технических решениях [2, 3] предлагается располагать внутри емкости сжатия газа пластинку, плавающую на поверхности рабочей жидкости. При максимальном уровне заполнения пластинка поднимается и воздействует на сенсор, который приводит к отключению подачи рабочей жидкости в емкость.
Этот метод контроля заполнения объема емкости рабочей жидкостью связан с неопределенностью положения пластины в подвижном объеме жидкости, что снижает точность определения уровня рабочей жидкости в емкости. В результате этого устройство имеет ограничение по степени сжатия газа, а также снижается надежность работы устройства. В процессе работы устройства не регулируется степень сжатия водорода. Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является обеспечение возможности регулирования уровня сжатия водорода, повышение производительности и надежности устройства гидравлического сжатия водорода.
Устройство для гидравлического сжатия водорода, содержащее контроллер, два рабочих цилиндра, у каждого из которых первые входные патрубки соединены с блоком подачи газообразного водорода низкого давления через трубопровод и управляемые вентили, а вторые входные патрубки рабочих цилиндров соединены с выходом жидкостного насоса первой ступени сжатия водорода через управляемые вентили, причем упомянутые рабочие цилиндры имеют по два выходных патрубка, соединенных с соответствующими управляемыми вентилями, первые управляемые вентили служат для управления потоком рабочей жидкости, а вторые управляемые вентили подключены к трубопроводу высокого давления, согласно изобретению, устройство снабжено буферной емкостью для наполнения сжатым водородом, емкостью для хранения рабочей жидкости первой ступени сжатия водорода, емкостью для хранения рабочей жидкости второй ступени сжатия водорода и первыми и вторыми сенсорами расхода жидкости, причем первые сенсоры расхода жидкости соединены с емкостью для хранения рабочей жидкости первой ступени сжатия водорода и через первые управляемые вентили и выходные патрубки соединены с рабочими цилиндрами и входом жидкостного насоса соответственно, а вторые сенсоры расхода жидкости соединены с емкостью для хранения рабочей жидкости второй ступени сжатия водорода, причем буферная емкость имеет входной патрубок, предназначенный для соединения с трубопроводом высокого давления первой ступени сжатия водорода, и выходной патрубок, соединенный через управляемый вентиль с накопительной емкостью второй ступени сжатия водорода через первый входной патрубок, а второй входной патрубок упомянутой емкости соединен через управляемый вентиль с выходом жидкостного насоса второй ступени сжатия водорода, а два выходных патрубка накопительной емкости второй ступени сжатия водорода соединены с управляемыми вентилями, причем выход первого из управляемых вентилей и вход жидкостного насоса второй ступени сжатия водорода соединены с емкостью для хранения рабочей жидкости через вторые сенсоры расхода жидкости, а выход второго управляемого вентиля предназначен для соединения с трубопроводом высокого давления второй ступени сжатия водорода. Емкости для хранения рабочей жидкости первой и второй ступени сжатия водорода могут быть соединены с атмосферой через управляемые вентили.
Буферная емкость, емкость для накопления водорода и емкости для хранения рабочей жидкости первой и второй ступени сжатия водорода могут быть снабжены сенсорами контроля давления.
Первые и вторые сенсоры расхода жидкости, управляемые вентили, сенсоры давления и цепи питания жидкостных насосов первой и второй ступеней сжатия водорода могут быть соединены с контроллером.
Патрубки, соединенные с рабочими цилиндрами и емкостью для накопления водорода, расположены в нижней части рабочих цилиндров.
На чертеже 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства для гидравлического сжатия водорода.
Устройство для гидравлического сжатия водорода (Фиг. 1) содержит контроллер 1, первый и второй рабочие цилиндры 2, 3, у каждого из которых первые входные патрубки 4, 5 соединены с блоком 9 подачи газообразного водорода низкого давления через трубопровод 8 и управляемые вентили 6, 7. Вторые входные патрубки 10, 11 рабочих цилиндров 2, 3 соединены с выходом 12 жидкостного насоса 13 первой ступени сжатия водорода через управляемые вентили 14, 15. Упомянутые рабочие цилиндры 2, 3 имеют первые выходные патрубки 16, 18 и вторые выходные патрубки 17, 19, соединенные с соответствующими управляемыми вентилями 22, 20 и 23, 21. Первые управляемые вентили 22, 23 подключены к трубопроводу 25 высокого давления, который служит для подачи сжатого водорода в накопительную емкость 26 через патрубок 35, а вторые управляемые вентили 20, 21 служат для управления потоком рабочей жидкости 24. Устройство снабжено первыми сенсорами 28, 29, 30 расхода жидкости, соединенными с емкостью 27 для хранения рабочей жидкости 24 и соединенными последовательно через вторые управляемые вентили 20, 21 и вторые выходные патрубки 18 и 19 с рабочими цилиндрами 2 и 3 и входом 32 жидкостного насоса 13 первой ступени сжатия водорода соответственно.
Вторые выходные патрубки 18, 19 расположены в нижней части рабочих цилиндров 2, 3. Емкости 27, 48 для хранения рабочей жидкости 24 первой и второй ступени сжатия водорода соединены с атмосферой через управляемые вентили 52, 53. Упомянутые емкости 27, 48 для хранения рабочей жидкости 24 и накопительная емкость 26 снабжены сенсорами 54, 55, 56 контроля давления. Сенсоры 28, 29, 30, 49, 50 расхода жидкости, управляемые вентили 6, 7, 14, 15, 20, 21, 22, 23, 35, 39, 44, 45, 52, 53, сенсоры 54, 55, 56 давления и цепи питания жидкостных насосов 13, 41 соединены с контроллером 1.
В исходном состоянии контроллер 1, сенсоры 28, 29, 30, 49, 50 расхода жидкости, управляемые вентили 6, 7, 14, 15, 20, 21, 22, 23, 35, 39, 44, 45, 52, 53, сенсоры 54,55, 56, 57 давления и цепи питания жидкостных насосов 13, 41 первой и второй ступени сжатия водорода обесточены. Емкости 27, 48 заполнены соответствующим типом и объемом рабочей жидкости 24. Алгоритм работы устройства состоит в циклическом повторении процесса сжатия водорода попеременно в первом и втором рабочем цилиндре 2 и 3 и накоплении его в буферной емкости 26.
После включения контроллера 1 начинается первый этап сжатия водорода, который состоит в заполнении рабочих цилиндров водородом и рабочей жидкостью. При этом вентили 14, 15, 20, 21, 22, 23, 35, 39, 44, 45, 52, 53 закрыты, вентили 6, 7 открыты и водород низкого давления из блока 9 подачи водорода поступает в первый и второй рабочие цилиндры 2, 3, которые заполняются водородом. Далее вентили 6, 7 закрываются.
На следующем этапе командой с выхода контроллера 1 производится включение жидкостного насоса 13 и открывается вентиль 15. Рабочая жидкость 24 из емкости 27 для хранения рабочей жидкости подается во второй рабочий цилиндр 3 через сенсор 29 расхода жидкости. В этот период открывается вентиль 52, через который емкость 27 заполняется воздухом с атмосферным давлением.
Информация с сенсора 29 расхода жидкости поступает в контроллер 1, где сравнивается с заданным предельным уровнем объема жидкости, который необходимо закачать во второй рабочий цилиндр 3. Заполнение полости цилиндра 3 рабочей жидкостью 24 приводит к уменьшению объема, занимаемого водородом, и увеличивается давление внутри этого цилиндра.
Использование сенсора 29 расхода жидкости позволяет упростить процесс контроля заполнения емкости рабочей жидкостью 24. Вместе с этим по формуле Бойля- Мариотта рассчитывается давление водорода в закрытом втором рабочем цилиндре 3, которое возрастет пропорционально уменьшению его объема.
Команда на закрытие вентилей 15 и 52 поступает с контроллера 1 на основании информации от сенсора 29 по объему закаченной в цилиндр 3 рабочей жидкости 24. При достижении заданного уровня заполнения емкости второго рабочего цилиндра 3 открывается вентиль 14. Одновременно с этим открывается вентиль 23, через который сжатый водород поступает в трубопровод высокого давления 25 и подается в буферную емкость 26.
Использование буферной емкости 26 позволяет одновременно производить операцию по удалению сжатого водорода из одного цилиндра 2 или 3 и закачивать рабочую жидкость в другой рабочий цилиндр 3 или 2. В результате этого обеспечиваются условия, при которых жидкостной насос 13 первой ступени сжатия водорода продолжает работать с постоянной нагрузкой без потери времени на переключение потока рабочей жидкости 24 от одного рабочего цилиндра к другому.
Вентиль 23 закрывается через расчетное время, за которое давление во втором рабочем цилиндре 3 и в буферной емкости 26 выравнивается. Одновременно с этим первый рабочий цилиндр 2 заполняются рабочей жидкостью 24 и в нем происходит процесс сжатия водорода, описанный для второго рабочего цилиндра 3.
После завершения процесса перекачивания сжатого водорода из второго рабочего цилиндра 3 в буферную емкость 26 открываются вентили 7 и 21. Под давлением водорода из блока 9 рабочая жидкость 24 через патрубок 19 и сенсор 30 расхода жидкости вытекает в емкость 27. Информация с выхода сенсора 30 поступает в контроллер 1 , который выдает команду на закрытие вентилей 7 и 21.
При достижении заданного уровня заполнения емкости первого рабочего цилиндра 2 происходит закрытие вентиля 14 и открывается вентиль 15. Одновременно с этим открывается вентиль 22, через который сжатый водород поступает в трубопровод высокого давления 25 и подается в буферную емкость 26. Вентиль 22 закрывается через расчетное врамя, за которое давление в первом рабочем цилиндре 2 и в буферной емкости 26 выравнивается. Одновременно с этим второй рабочий цилиндр 3 заполняются рабочей жидкостью 24 и в нем происходит процесс сжатия водорода. В конце каждого цикла давление водорода в буферной емкости 26 возрастает. Через определенное количество циклов сжатия водорода по команде контроллера 1 открывается вентиль 35, и сжатый водород из буферной емкости 26 поступает в емкость 37 для накопления сжатого водорода высокого давления второй ступени. После этого вентиль 35 закрывается, и повторяется цикл сжатия и закачки водорода в буферную емкость 26 до тех пор, пока уровень давления сжатого водорода в буферной емкости 26 не достигает уровня давления сжатого водорода в соответствующем рабочем цилиндре 2 или 3.
После заполнения емкости 37 для накопления сжатого водорода высокого давления второй ступени водородом с давлением, которое достигается в рабочих цилиндрах 2, 3 первой ступени сжатия водорода, вентиль 35 закрывается. Открывается вентиль 53, через который емкость 48 для хранения рабочей жидкости 24 второй ступени сжатия водорода заполняется воздухом с атмосферным давлением, и включается жидкостной насос 41 второй ступени сжатия водорода.
Через открытый вентиль 39 в накопительную емкость 37 второй ступени сжатия водорода из емкости 48 подается рабочая жидкость 24, которая сжимает водород до более высокого уровня давления, которое соответствует заданному уровню давления второй ступени сжатия водорода. Управление процессом сжатия водорода в емкости 37 осуществляется с использованием информации с выхода сенсора 50 расхода жидкости.
После завершения цикла сжатия водорода во второй ступени по команде с выхода контроллера 1 закрывается вентиль 39, открывается вентиль 45, и сжатый до уровня давления второй ступени сжатия водород поступает в трубопровод 51 к потребителю.
После этого вентиль 45 закрывается и открывается вентиль 44. Жидкость из емкости 37 через открытый вентиль 44 сливается в емкость 48 для хранения рабочей жидкости 24. Это происходит в период, когда емкость 37 через вентиль 35 заполняется водородом из буферной емкости 26. Для управления вентилями 35, 44 используется информация с выхода вторых сенсоров расхода жидкости 49, 50.
Величина давления в емкостях 27, 48 для хранения рабочей жидкости контролируется сенсорами давления 54, 55, а давление в трубопроводах 25 и 42 высокого давления первой и второй ступени сжатия водорода контролируется сенсорами давления 56 и 57.
Расположение сливных патрубков 18, 19, 43 в нижней части рабочих цилиндров 2, 3 и емкости 37 обеспечивает стекание рабочей жидкости 24 и ускоряет процесс удаления ее в емкости 27, 48.
Емкости 27, 48 для хранения рабочей жидкости 24 могут быть соединены между собой. В этом случае функции управляемого вентиля 53 и сенсора давления 55 будут выполнять управляемый вентиль 52 и сенсор давления 54.
Использование сенсоров расхода жидкости для контроля процесса сжатия водорода позволяет регулировать степень сжатия водорода путем регулирования объема подачи рабочей жидкости в рабочие цилиндры 2, 3. Таким образом, в предлагаемом устройстве для гидравлического сжатия водорода с использованием сенсоров расхода жидкости и буферной емкости для накопления сжатого водорода достигается повышение производительности за счет сокращение времени каждого цикла сжатия водорода.
Кроме этого, в устройстве для гидравлического сжатия водорода повышается надежность в связи с отсутствием дополнительных отверстий в стенках корпуса и уменьшения числа измерительных сенсоров.
Источники информации
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, Н01М8/0606; С01ВЗ/04; С25В1/04; F17C7/00; Н01М8/00 (прототип).

Claims

8 Формула изобретения
1. Устройство для гидравлического сжатия водорода, содержащее контроллер (1), первый и второй рабочие цилиндры(2, 3), у каждого из которых первые входные патрубки (4, 5) соединены с блоком (9) подачи газообразного водорода низкого давления через трубопровод (8) и управляемые вентили (6, 7), а вторые входные патрубки (10, 11) рабочих цилиндров (2, 3) соединены с выходом (12) жидкостного насоса (13) первой ступени сжатия водорода через управляемые вентили (14, 15), причем упомянутые рабочие цилиндры (2, 3) имеют первые выходные патрубки (16, 18) и вторые выходные патрубки (17, 19), соединенные с соответствующими управляемыми вентилями (22, 20 и 23, 21), первые управляемые вентили (22, 23) подключены к трубопроводу (25) высокого давления, а вторые управляемые вентили (20, 21) служат для управления потоком рабочей жидкости (24), о т л и ч а ю щ е е с я тем, что устройство снабжено буферной емкостью (26) для наполнения сжатым водородом, емкостью (27) для хранения рабочей жидкости (24) первой ступени сжатия водорода, емкостью (48) для хранения рабочей жидкости (24) второй ступени сжатия водорода и первыми и вторыми сенсорами (28, 29, 30 и 49, 50) расхода жидкости, причем первые сенсоры (28, 29, 30) расхода жидкости соединены с емкостью (27) для хранения рабочей жидкости (24) первой ступени сжатия водорода и через вторые управляемые вентили (20, 21) и вторые выходные патрубки (18 и 19) соединены с рабочими цилиндрами (2 и 3) и входом (32) жидкостного насоса (13) первой ступени сжатия водорода соответственно, а вторые сенсоры расхода жидкости (49, 50) соединены с емкостью (48) для хранения рабочей жидкости (24) второй ступени сжатия водорода, причем буферная емкость (26) имеет входной патрубок (33), предназначенный для соединения с трубопроводом (25) высокого давления первой ступени сжатия водорода, и выходной патрубок (34), соединенный через управляемый вентиль (35) с накопительной емкостью (37) второй ступени сжатия водорода через первый входной патрубок (36), а второй входной патрубок (38) упомянутой емкости (37) соединен через управляемый вентиль (39) с выходом (40) жидкостного насоса (41) второй ступени сжатия водорода, а два выходных патрубка (42, 43) накопительной емкости (37) второй ступени сжатия водорода соединены с управляемыми вентилями (44, 45), причем выход (46) первого из 9 управляемых вентилей (44) и вход (47) жидкостного насоса (42) второй ступени сжатия водорода соединены с емкостью (48) для хранения рабочей жидкости (24) через вторые сенсоры (49, 50) расхода жидкости, а выход (51) второго управляемого вентиля (45) предназначен для соединения с трубопроводом высокого давления второй ступени сжатия водорода.
2. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что емкости (27, 48) для хранения рабочей жидкости (24) первой и второй ступени сжатия водорода соединены с атмосферой через управляемые вентили (52, 53).
3. Устройство по и. 1 отличающееся тем, что буферная емкость (26), емкость (37) для накопления водорода и емкости (27, 48) для хранения рабочей жидкости (24) первой и второй ступени сжатия водорода снабжены сенсорами (54, 55, 56, 57) контроля давления.
4. Устройство по одному из пи. 1 - 3, отличающееся тем, что первые и вторые сенсоры (28, 29, 30, 49, 50) расхода жидкости, управляемые вентили (6, 7, 14, 15, 20, 21, 22, 23, 35, 39, 44, 45, 52, 53), сенсоры (54, 55, 56, 57) давления и цепи питания жидкостных насосов (13, 41) первой и второй ступеней сжатия водорода соединены с контроллером (1).
5. Устройство по и. 1 отличающееся тем, что патрубки (18, 19, 43), соединенные с рабочими цилиндрами (2, 3) и емкостью для накопления водорода (37), расположены в нижней части рабочих цилиндров (2, 3) и емкости (37).
PCT/IB2021/058102 2021-08-13 2021-09-06 Устройство для гидравлического сжатия водорода WO2023017306A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LVLVP2021000047 2021-08-13
LVP-21-47A LV15715B (lv) 2021-08-13 2021-08-13 Ūdeņraža hidrauliskās kompresijas ierīce

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023017306A1 true WO2023017306A1 (ru) 2023-02-16

Family

ID=85199916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/IB2021/058102 WO2023017306A1 (ru) 2021-08-13 2021-09-06 Устройство для гидравлического сжатия водорода

Country Status (2)

Country Link
LV (1) LV15715B (ru)
WO (1) WO2023017306A1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030039554A1 (en) * 2001-08-23 2003-02-27 Igor Krasnov Method and apparatus for filling a storage vessel with compressed gas
JP2016188675A (ja) * 2015-03-30 2016-11-04 株式会社フォーエス 水素ガス圧縮貯蔵装置及び水素ガス圧縮貯蔵方法
RU2622989C1 (ru) * 2015-12-16 2017-06-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" Устройство для дожимания газа
RU2725349C1 (ru) * 2019-12-16 2020-07-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова" Устройство для сжатия газа в цилиндрах двухстороннего действия с гидравлическим управлением
RU2736555C1 (ru) * 2020-04-09 2020-11-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) Способ работы гидропневматического агрегата и устройство для его осуществления

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030039554A1 (en) * 2001-08-23 2003-02-27 Igor Krasnov Method and apparatus for filling a storage vessel with compressed gas
JP2016188675A (ja) * 2015-03-30 2016-11-04 株式会社フォーエス 水素ガス圧縮貯蔵装置及び水素ガス圧縮貯蔵方法
RU2622989C1 (ru) * 2015-12-16 2017-06-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" Устройство для дожимания газа
RU2725349C1 (ru) * 2019-12-16 2020-07-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова" Устройство для сжатия газа в цилиндрах двухстороннего действия с гидравлическим управлением
RU2736555C1 (ru) * 2020-04-09 2020-11-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) Способ работы гидропневматического агрегата и устройство для его осуществления

Also Published As

Publication number Publication date
LV15715A (lv) 2023-02-20
LV15715B (lv) 2023-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101668672B1 (ko) 압력 체적 변환부와 토크 변환부를 구비한 액체 가압형 가스압축장치
LV13661B (en) Method and device to compress gaseos fuel for vehicles filling
JP2005502822A (ja) 貯蔵槽から低温流体を汲み上げる方法および装置
WO2021027263A1 (zh) 一种电动液驱动活塞式氢气压缩机及压缩方法
JP2010503787A (ja) ピストンレス圧縮機
RU2680014C1 (ru) Способ вытеснения газа из выводимого в ремонт участка магистрального газопровода и система для его осуществления
CN105806711A (zh) 一种采用增压器的油驱水压力循环试验系统
WO2023017306A1 (ru) Устройство для гидравлического сжатия водорода
WO2022041482A1 (zh) 一种可逆型多级双链路交错等温气体压缩系统
CN217207056U (zh) 一种利用液体驱动的气体增压装置
RU2500883C2 (ru) Установка для водогазового воздействия на нефтяной пласт
CN110701125B (zh) 一种用于超高压的往复式泄压系统
LV15714B (lv) Ūdeņraža hidrauliskās kompresijas ierīce
RU2565951C1 (ru) Способ работы газожидкостного агрегата и устройство для его осуществления
RU2293881C2 (ru) Установка для дозированной подачи жидкости
RU37157U1 (ru) Компрессор
KR101460521B1 (ko) 질소 가스 충전용 부스터
CN213144708U (zh) 一种气体压缩机
CN220505130U (zh) 基于plc的等温压缩空气储能系统
CN216589414U (zh) 一种二级冷却的低温液压油源
RU99085U1 (ru) Установка для компримирования газа
CN220667779U (zh) 一种多级循环液封压缩机组系统
CN110360077B (zh) 一种天然气井用的辅助排液装置
CN219888379U (zh) 一种超高压70MPa液压系统
CN203035507U (zh) 隔膜压缩机气体流量调节系统

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21953445

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE