一种活塞式液氢泵及加氢系统的制作方法

本技术涉及液氢储运，尤其涉及一种活塞式液氢泵及加氢系统。

背景技术：

1、液氢比气氢更适合大规模长距离运输，液氢更适合在大型加氢站内储存。液氢储氢密度高、储运成本低、储存压力低，也更安全。

2、液氢存储于容器中，液氢容器温度为超低温(20k)，超低温下钢材变脆，强度变弱，且临氢工况有氢腐蚀和氢脆的风险。故目前技术下，液氢储罐的最大耐压值都比较低。而液氢存储的加氢站需要用到高压气氢来给压缩氢气装载的车辆加氢。所以需要使用高压液氢泵将液氢压缩到高压，通过管道输送到下游汽化器，然后再汽化为高压气氢，供加氢机使用。氢泵是液氢能源体系中的关键设备。其设计标准和制造标准都非常高。

3、现有技术的氢泵一般为活塞式液氢泵，一般分为外置式和半潜浸式。外置式液氢泵安装于液氢储罐外部，通过管线与液氢储罐连接，实现对液氢的输送。半潜浸式液氢泵承担液氢压缩输送的液力端安装在储罐内部，浸没于液氢中，而驱动端安装于液氢储罐外部。

4、发明人在实现发明创造的过程中发现，目前半潜浸式液氢泵对活塞的控制停止一般采用传感器控制、时间空间、或者梭阀控制，上述三种控制方式存在以下不足：第一种，对于传感器控制，一般在液压驱动缸的两端安装位置传感器或者压力传感器，位置传感器和压力传感器的故障率高、可靠性差；第二种，对于时间控制，活塞的运动很大程度上受到液压驱动力的影响，仅通过时间控制活塞的启停，对控制活塞启停的可靠性低；第三种，采用梭阀，梭阀的质量和体积均较大，移动时需要液压流体的推动力较大，而且移动速度慢，导致活塞启停的控制响应滞后、控制所需的时间长、控制精度低。

技术实现思路

1、本技术方案的目的在于提供一种活塞式液氢泵及加氢系统,以解决现有技术中存在的问题，通过蘑菇阀组件机械控制活塞的启停，故障率低、稳定可靠，而且蘑菇阀组件质量小，有利于提高响应速度，增加控制精度。

2、本技术技术方案提供的一种活塞式液氢泵，包括：泵体，所述泵体包括：驱动部，所述驱动部包括驱动腔，所述驱动腔内设置有第一活塞，所述第一活塞可滑移地密封设置在所述驱动腔内，将所述驱动腔分隔为相对独立的驱动一腔和驱动二腔，所述驱动一腔上开设有驱动液第一进出口，所述驱动二腔上开设有驱动液第二进出口；蘑菇阀组件，所述第一活塞上开设有连通所述驱动一腔和驱动二腔的过液孔，所述蘑菇阀组件活动设置在所述过液孔内并在移动至所述过液孔的开口处时密封所述过液孔，所述蘑菇阀组件包括相背设置并可反向伸出所述过液孔的第一阀杆和第二阀杆；液力部，所述液力部包括液力腔，所述液力腔内设置有第二活塞，所述第二活塞可滑移地密封设置在所述液力腔内，将所述液力腔分隔为液力一腔和液力二腔；活塞杆，所述活塞杆密封连接在所述第一活塞和所述第二活塞之间，所述液力二腔位于所述第二活塞背向所述第一活塞的一侧，所述液力二腔上设有液氢单向入口和液氢单向出口。

3、可选的，所述过液孔的两个开口内壁上分别设置有第一径缩台阶和第二径缩台阶，所述蘑菇阀组件包括第一密封面和第二密封面；所述第一密封面与所述第一径缩台阶相接触时密封所述过液孔的一个开口，所述第二密封面与所述第二径缩台阶相接触时密封所述过液孔的另一个开口。

4、可选的，所述蘑菇阀组件还包括连接杆，所述第一蘑菇阀包括第一阀头，所述第二蘑菇阀包括第二阀头；所述第一阀头上开设有第一限位沉孔，所述第二阀头上开设有第二限位沉孔，所述连接杆的两端分别可滑移地限位在所述第一限位沉孔和所述第二限位沉孔内。

5、可选的，所述第一阀头和所述第二阀头为多边形状或者圆形，且所述第一阀头和所述第二阀头的厚度沿着从所述多边形或者所述圆形的中心向外周的方向逐渐减小，所述第一限位沉孔位于所述第一阀头的中心处，所述第二限位沉孔位于所述第二阀头的中心处。可选的，所述过液孔的数量为一个，所述第一径缩台阶和所述第二径缩台阶分别位于所述过液孔的两个开口处；所述蘑菇阀组件包括固定或者活动连接第一蘑菇阀和第二蘑菇阀，所述第一阀杆和所述第一密封面位于所述第一蘑菇阀上，所述第二阀杆和所述第二蘑菇阀均位于所述第二蘑菇阀上。

6、可选的，所述过液孔的数量为两个，所述第一径缩台阶和所述第二径缩台阶分别位于两个所述过液孔内；所述蘑菇阀组件包括两个相对独立的第一蘑菇阀和第二蘑菇阀，所述第一蘑菇阀和所述第二蘑菇阀分别设置在两个所述过液孔内，所述第一阀杆位于所述第一蘑菇阀上，所述第二阀杆位于所述第二蘑菇阀上，所述第一阀杆和所述第二阀杆分别从两个所述过液孔中反向伸出。

7、可选的，所述驱动部上设置有第一轴封，所述液力部上设置有第二轴封，所述活塞杆从所述第一轴封密封穿设出所述驱动部，所述活塞杆从所述第二轴封密封穿设出所述液力部；所述第一轴封和所述第二轴封沿所述活塞杆的轴向留有距离，所述活塞杆位于所述第一轴封和所述第二轴封之间的部分裸露设置限定出露空段。

8、可选的，所述活塞式液氢泵还包括驱动组件，所述驱动组件包括：控制器、换向阀、液压泵、液压一管、液压二管、液压箱、压力传感器；所述液压一管连通在所述驱动液第一进出口与所述液压箱之间，所述液压二管连通在所述驱动液第二进出口与所述液压箱之间；所述换向阀同时位于所述液压一管和液压二管上，所述液压泵与所述压力传感器位于所述液压一管上，所述压力传感器位于所述液压泵的出口侧，用于检测所述液压一管的压力；所述压力传感器的输出端与所述控制器的输入端通信连接；所述液压泵和所述换向阀的输入端与所述控制器的输出端通信连接。

9、本技术还提供了一种加氢系统，包括：液氢储罐、汽化器、缓冲罐、液氢管道、气氢管道、气氢加氢机和以上任意一项所述的活塞式液氢泵；所述活塞式液氢泵设置于所述液氢储罐内；所述液氢管道连接在所述液氢储罐与所述汽化器之间，所述气氢管道连接在所述汽化器与所述气氢加氢机之间，所述缓冲罐位于所述气氢管道上。

10、可选的，所述加氢系统还包括液氢加氢机和绝热液氢管道；所述绝热液氢管道连接在所述液氢储罐与所述液氢加氢机之间。

11、可选的，所述加氢系统还包括预冷部，所述预冷部包括预冷管，和/或换热器；所述预冷管的热端连接在所述气氢加氢机上，所述预冷管的热端连通在所述液氢储罐上，或者连通在所述汽化器的冷端上，或者连通在所述液氢储罐与所述汽化器之间的管道上；所述换热器包括相换热的热流管道和冷流管道，所述热流管道与所述气氢加氢机相连通，所述冷流管道与所述液氢储罐相连通，或者与所述汽化器的冷端相连通，或者与所述液氢储罐与所述汽化器之间的管道相连通。可选的，所述液氢储罐上安装有放空管，所述放空管上设置有安全阀；所述加氢系统还包括增压管道，所述增压管道通过控制阀连接在所述汽化器与所述液氢储罐之间。

12、可选的，所述活塞式液氢泵的数量为至少两个，至少两个所述活塞式液氢泵排列设置于所述液氢储罐中。

13、采用上述技术方案，具有如下有益效果：

14、本技术提供的活塞式液氢泵及加氢系统，蘑菇阀组件中的第一阀杆和第二阀杆均能在各自终点位置上凸出于第一活塞以对第一活塞运动起到机械控制的停止作用，使第一活塞无论是在压缩行程还是吸入行程均能被机械控制停止，不产生大的机械撞击，不依赖位置传感器等故障率高的其它部件，而且蘑菇阀组件的质量很小，在接触缸壁时对缸壁产生的振动很小，具有可靠性高、振动小、响应速度快的效果。