一种旋叶排气滞液补液式离子液体氢气压缩机

本发明属于压缩机，尤其涉及一种旋叶排气滞液补液式离子液体氢气压缩机。

背景技术：

1、全球经济的增长和城市化进程的加快大大增加了对化石燃料的需求。化石燃料占全球能源供应总量的比重超过80％，其燃烧产生的碳、氮和硫的氧化物，导致酸雨、土壤污染、富营养化和全球变暖等问题。因此，为了达到能源的可持续和可再生发展，世界各国正在推进传统能源系统的转型。氢气因热值高、无污染，且来源丰富，被誉为本世纪最具发展潜力的清洁能源。加氢站作为氢能产业的核心基础设施之一，其数量及普及程度决定了氢燃料电池汽车的商业化进程。氢气压缩机作为实现氢气增压的设备，其性能和耐久性直接决定着加氢站的规模和后期维护成本。

2、目前加氢站使用的压缩机主要有隔膜式压缩机、液驱式压缩机和离子液体压缩机三种。离子液体压缩机因离子液体活塞和自由活塞两大技术的应用，使其兼具了隔膜压缩机、液驱压缩机的综合优势，可以满足大流量、高压力、频繁启停、低能耗。离子液体压缩机采用液压系统驱动固体活塞，而离子液体覆盖在固体活塞上方，随着固体活塞而往复运动，从而实现氢气的压缩。在此过程中，离子液体起到密封、润滑与强化换热的作用，但在排气过程中，由于液体的随流特性会有部分的离子液体随着气体的流动而一起排出。随着气缸中离子液体逐渐减少，会造成压缩机排气压力不足，严重时可能发生密封失效，导致压缩腔中的压缩过程不稳定，无法正常工作的问题。因此，需要尽量减少离子液体压缩机在氢气压缩过程中离子液体的排出，并及时回补离子液体。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种旋叶排气滞液补液式离子液体氢气压缩机，能够通过排气阀旋叶滞液和补液系统解决离子液体压缩机因离子液体大量排出而引起的排气压力不足、密封失效、压缩过程不稳定等问题，使压缩机具有高效增压、结构简单、加工及维护方便、能耗低、不污染氢气和低成本等优点。

2、为了达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

3、一种旋叶排气滞液补液式离子液体氢气压缩机，包括气体压缩机构i、气液分离机构ii和补液机构iii，气体压缩机构i、气液分离机构ii和补液机构iii通过管道连接。

4、所述气体压缩机构i包括液压缸1和气体压缩缸2，液压缸1和气体压缩缸2相贯通并固定连接。液压缸1内部安装有配套的t型活塞3和活塞行程限制器4，液压缸1、气体压缩缸2、t型活塞3与活塞行程限制器4之间形成液压缸下油腔5和液压缸上油腔6。液压缸下油腔5的下端和液压缸上油腔6的上端分别设置有液压缸下油腔管道7和液压缸上油腔管道8。

5、所述气体压缩缸2的内部和t型活塞3的上端装有第一离子液体9，第一离子液体9的上端与气体压缩缸2内部形成氢气压缩腔10，氢气压缩腔10的上端与气体压缩缸2的上端分别安装有进气阀11和旋叶式排气阀12。气体压缩缸2顶部固定连接有进气阀阀盖13和排气阀阀盖14，进气阀阀盖13和排气阀阀盖14与气体压缩缸2、进气阀11和旋叶式排气阀12之间分别形成气液混合入口腔15和气液混合出口腔16。

6、所述旋叶式排气阀12包括气阀壳体12-1，气阀壳体12-1内部安装有旋叶式阀座12-2和升程限制器12-3，旋叶式阀座12-2的上端安装有阀片12-4，阀片12-4与升程限制器12-3之间安装有弹簧12-5。

7、所述气液分离机构ii通过第一排气管道17与气体压缩缸2的气液混合出口腔16相连接。气液分离机构ii包括气液分离器壳体18，气液分离器壳体18内部上端固连有分隔板19，分隔板19上固连有旋流换向管20。气液分离器壳体18内部下端固连有空心锥台式分液板21。空心锥台式分液板21的边缘均匀设置有8个离子液体分液通道22。空心锥台式分液板21外侧下端固连有可供第二离子液体23流通的离子液体管道24，空心锥台式分液板21外侧右上端固连有可供从旋流换向管20内部流出的高压氢气25排出的第二排气管道26。

8、所述第二离子液体23特指从旋叶式排气阀12流出的携带有少量第一离子液体9的高压氢气25，通过气液分离机构ii分离后所获得的离子液体。

9、所述补液机构iii包括两位两通电磁换向阀27，两位两通电磁换向阀27的入口侧与离子液体管道24相固连，两位两通电磁换向阀27的出口侧与三通管道28的上端通道相固连，三通管道28左侧通道与单向阀29相固连，单向阀29的左侧固连有可供低压氢气30流通的进气管道31。三通管道28右侧通道与进气阀11上端的气液混合入口腔15相固连。

10、相对于现有技术，本申请提供的离子液体压缩机的有益效果在于：

11、本申请提供的一种旋叶排气滞液补液式离子液体氢气压缩机采用了带旋叶式结构的排气阀，使其能够在离子液体压缩机的排气过程中极大的减少由于随流特性导致离子液体排出的质量。

12、本申请提供的一种旋叶排气滞液补液式离子液体氢气压缩机设计了补液系统，保证了离子液体压缩机内的离子液体含量，解决了由于气缸中离子液体逐渐减少，造成的压缩机排气压力不足、密封失效，压缩过程不稳定，无法正常工作的问题。

13、本申请提供的一种旋叶排气滞液补液式离子液体氢气压缩机，能够实现加氢站对低压氢气高效增压的要求，结构简单、加工方便、能耗低、零余隙容积、通用性强、不污染氢气、成本低。

技术特征：

1.一种旋叶排气滞液补液式离子液体氢气压缩机，其特征在于：包括气体压缩机构i、气液分离机构ii和补液机构iii，所述气体压缩机构i、所述气液分离机构ii和所述补液机构iii通过管道连接。

2.根据权利要求1所述的一种旋叶排气滞液补液式离子液体氢气压缩机，其特征在于：所述气体压缩机构i包括液压缸(1)和气体压缩缸(2)，所述液压缸(1)和所述气体压缩缸(2)相贯通并固定连接；所述液压缸(1)内部安装有配套的t型活塞(3)和活塞行程限制器(4)，所述液压缸(1)、所述气体压缩缸(2)、所述t型活塞(3)与所述活塞行程限制器(4)之间形成液压缸下油腔(5)和液压缸上油腔(6)；所述液压缸下油腔(5)的下端和所述液压缸上油腔(6)的上端分别设置有液压缸下油腔管道(7)和液压缸上油腔管道(8)；所述气体压缩缸(2)的内部和所述t型活塞(3)的上端装有第一离子液体(9)，所述第一离子液体(9)的上端与所述气体压缩缸(2)内部形成氢气压缩腔(10)，所述氢气压缩腔(10)的上端与所述气体压缩缸(2)的上端分别安装有进气阀(11)和旋叶式排气阀(12)；所述气体压缩缸(2)顶部固定连接有进气阀阀盖(13)和排气阀阀盖(14)，所述进气阀阀盖(13)和所述排气阀阀盖(14)与所述气体压缩缸(2)、所述进气阀(11)和所述旋叶式排气阀(12)之间分别形成气液混合入口腔(15)和气液混合出口腔(16)。

3.根据权利要求1或者2所述的一种旋叶排气滞液补液式离子液体氢气压缩机，其特征在于：所述旋叶式排气阀(12)包括气阀壳体(12-1)，所述气阀壳体(12-1)内部安装有旋叶式阀座(12-2)和升程限制器(12-3)，所述旋叶式阀座(12-2)的上端安装有阀片(12-4)，所述阀片(12-4)与所述升程限制器(12-3)之间安装有弹簧(12-5)。

4.根据权利要求3所述的一种旋叶排气滞液补液式离子液体氢气压缩机，其特征在于：所述气液分离机构ii通过第一排气管道(17)与所述气液混合出口腔(16)相连接；气液分离机构ii包括气液分离器壳体(18)，所述气液分离器壳体(18)内部上端固连有分隔板(19)，所述分隔板(19)上固连有旋流换向管(20)；所述气液分离器壳体(18)内部下端固连有空心锥台式分液板(21)；所述空心锥台式分液板(21)的边缘均匀设置有8个离子液体分液通道(22)；所述空心锥台式分液板(21)外侧下端固连有可供第二离子液体(23)流通的离子液体管道(24)，所述空心锥台式分液板(21)外侧右上端固连有可供从旋流换向管(20)内部流出的高压氢气(25)排出的第二排气管道(26)；所述第二离子液体(23)为从所述旋叶式排气阀(12)流出的携带有所述第一离子液体(9)的高压氢气(25)，通过气液分离机构ii分离后所获得的离子液体。

5.根据权利要求4所述的一种旋叶排气滞液补液式离子液体氢气压缩机，其特征在于：所述补液机构iii包括两位两通电磁换向阀(27)，所述两位两通电磁换向阀(27)的入口侧与所述离子液体管道(24)相固连，所述两位两通电磁换向阀(27)的出口侧与三通管道(28)的上端通道相固连，所述三通管道(28)左侧通道与单向阀(29)相固连，所述单向阀(29)的左侧固连有可供低压氢气(30)流通的进气管道(31)；所述三通管道(28)右侧通道与所述气液混合入口腔(15)相固连。

技术总结
一种旋叶排气滞液补液式离子液体氢气压缩机，包括气体压缩机构、气液分离机构和补液机构三大部分，其中各机构之间采用管道连接。该压缩机通过控制液压缸两个油腔的进、出油工作状态，从而实现氢气的吸气、压缩和排气过程。该压缩机采用旋叶式排气阀结构，可以极大的降低压缩机排气过程中排出的离子液体质量，实现排气滞液功能。而设计的离子液体补液系统可以在不停机的状态下及时补充气体压缩缸内的离子液体，实现补液功能。滞液功能和补液功能的结合，解决了离子液体压缩机因离子液体大量排出而引起的排气压力不足、密封失效、压缩过程不稳定等问题，使压缩机具有高效增压、结构简单、加工及维护方便、能耗低、不污染氢气和低成本等优点。

技术研发人员：郭怡,唐宇明,王齐,周若水,彭学院
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17