液压驱动氢气压缩机的制作方法

1.一种液压驱动氢气压缩机，属于压缩机技术领域。

背景技术：

2.氢是一种无色的气体。燃烧一克氢能释放出142千焦尔的热量，是汽油发热量的3倍。它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境。氢的重量特别轻，它比汽油、天然气、煤油都轻多了，因而携带、运送较不方便，但氢作为燃料仍然被认为将会成为21世纪最理想的能源。氢燃料作为能源的突出特点是无污染、效率高 、可循环利用。

3.加氢站需要通过压缩机压缩，以方便氢气的储存和输送，现有的氢气压缩机是通过活塞的往复运动来实现对氢气压缩的，但是现有的氢气压缩机在仅仅只能利用活塞的单向运动实现压缩，即活塞复位时为空行程，不对氢气压缩，这既降低了氢气压缩的工作效率，提高了氢气压缩成本。

技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种活塞往复运动的过程中都能够对气体实现压缩，压缩速度快的液压驱动氢气压缩机。

5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该液压驱动氢气压缩机，包括液压缸、氢气压缩气缸、液压系统以及冷却系统，液压系统与液压缸相连，冷却系统与氢气压缩气缸相连，其特征在于：氢气压缩气缸包括一级压缩缸和二级压缩缸，液压缸竖向设置，一级压缩缸、液压缸和二级压缩缸由下至上依次设置，液压缸的活塞杆同时与一级压缩缸和二级压缩缸的活塞相连，一级压缩缸的出气口与二级压缩缸的进气口相连通。

6.优选的，所述的一级压缩缸和二级压缩缸与液压缸之间均设置有水冷缸，水冷系统的出水口分别与两个水冷缸的进水口相连通，水冷系统的进水口分别与两个水冷缸的出水口相连通。水冷缸内冷却水的压力为0.15~0.18mpa，循环冷却水能够冷却活塞杆。

7.优选的，所述的一级压缩缸和二级压缩缸与对应的水冷缸之间均设置有氢气检测口和冷却水检测口，氢气检测口和对应的冷却水检测口之间均设置有双向密封的密封圈；每个氢气检测口和冷却水检测口的两侧均设置有防尘圈和多道密封圈，防尘圈和密封圈套设在活塞杆上。防尘圈和密封环能够避免冷却水或气体发生泄漏，通过氢气检测口能够检测氢气是否泄漏，通过冷却水检测口能够检测冷却水是否泄漏，密封圈能够阻止不同介质接触，保证系统安全。

8.优选的，所述的一级压缩缸的上端设置有进气口c2和出气口d2，下端设置有进气口c1和出气口d1，二级压缩缸的下端设置有进气口c3和出气口d3，二级压缩缸的上端设置有进气口c4和出气口d4，其中，进气口c1~c4以及出气口d1~d4均安装有单向阀，出气口d2与进气口c3相连通，出气口d1与进气口c4相连通。

9.优选的，所述的一级压缩缸和二级压缩缸的无杆腔与有杆腔的有效容积之比均为2:1。

10.优选的，所述的一级压缩缸的截面积与二级压缩缸的截面积之比为2:1。

11.优选的，所述的一级压缩缸上设置有轴向的一级冷却通道，一级压缩缸外套设有一级水缸，一级水缸与一级压缩缸间隔设置，形成一级冷却夹套，一级冷却夹套和一级冷却通道均与冷却系统相连；所述的二级压缩缸上设置有轴向的二级冷却通道，二级压缩缸外套设有二级水缸，二级水缸与二级压缩缸间隔设置，形成二级冷却夹套，二级冷却夹套和二级冷却通道均与冷却系统相连。

12.优选的，所述的液压系统包括工作油泵、电磁换向阀、溢流阀以及液压油箱，工作油泵的进油口与液压油箱相连通，工作油泵的出油口同时与电磁换向阀的进油口和溢流阀的进油口相连通，电磁换向阀的回油口和溢流阀的出油口同时与液压油箱相连通，电磁换向阀的两个工作油口同时与液压缸的两端相连通，且电磁换向阀的进油口与一个工作油口连通时，电磁换向阀的回油口与另一个工作油口相连通。

13.优选的，所述的一级压缩缸的一级活塞通过螺钉与活塞杆相连，且一级活塞上设置有用于将螺钉罩设在内的一级螺纹座，一级螺纹座与一级活塞之间设置有密封圈；所述的二级压缩缸的二级活塞通过螺钉与活塞杆相连，且二级活塞上设置有用于将螺钉罩设在内的二级螺纹座，二级螺纹座与二级活塞之间设置有密封圈。一级螺纹座和二级螺纹座能够避免气体对螺钉侵蚀。

14.优选的，所述的一级压缩缸的进气口c1和c2以及二级压缩缸的进气口c3和c4均连接有缓冲器和过滤器。缓冲器能够起到稳压作用，过滤器能够清除氢气内的杂质和水分。

15.优选的，所述的液压缸的端盖上设置有用于检测液压缸活塞位置的位移传感器。

16.与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本液压驱动氢气压缩机的一级压缩缸和二级压缩缸实现了对气体的二级压缩，压缩速度快，且能够使压缩后的气体达到更高的压力，冷却装置能够对一级压缩缸和二级压缩缸进行降温，避免温度升高，液压缸同时带动一级压缩缸和二级压缩缸运动，使液压缸的活塞杆两端的受力平衡，并且实现了气体的二级压缩。

17.一级压缩缸和二级压缩缸的两端均设置有出气口和进气口，在活塞杆往复运动的过程中都能够实现对气体的压缩，压缩速度快。

附图说明

18.图1为液压驱动氢气压缩机的主视剖视示意图。

19.图2为图1中a处的局部放大图。

20.图3为图1中b处的局部放大图。

21.图4为冷却系统与液压驱动氢气压缩机连接的结构示意图。

22.图5为液压系统与液压缸连接的结构示意图。

23.图中：1、液压缸

??

2、液压缸端盖

??

3、水冷缸

??

4、一级压缩缸

??

401、一级冷却通道

??

5、一级缸端盖

??

6、二级压缩缸

??

601、二级冷却通道

??

7、二级缸端盖

??

8、进气储罐

??

9、进气缓冲器

??

10、一级外室冷却器

??

11、一级内室冷却器

??

12、一级外室缓冲器

??

13、一级内室缓冲器

??

14、二级外室冷却器

??

15、二级内室冷却器

??

16、出气缓冲器

??

17、出气储罐

??

18、一级活塞

??

19、二级活塞

??

20、活塞杆

??

21、液压缸活塞

??

22、一级水缸

??

23、单向阀

??

24、二级水缸

??

25、水箱

??

2501、放水口

??

26、水位计

??

27、水箱温度传感器

??

28、止回阀

??

29、水泵

??

30、加压阀

??

31、回水缓冲器

??

32、散热器

??

33、过滤器

??

34、空气散热器

??

35、超导冷却器

??

36、单向节流阀

??

37、电磁换向阀

??

38、溢流阀

??

39、工作油泵

??

40、工作油泵电机

??

41、空气滤清器

??

42、液压油箱

??

43、电加热器

??

44、液压油箱温度传感器

??

45、工作油泵进油滤清器

??

46、工作油泵回油滤清器

??

47、油位油液显示器

??

48、冷却油泵滤清器

??

49、冷却油泵

??

50、冷却油泵电机

??

51、油液冷却缓冲器。

具体实施方式

24.图1~5是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~5对本发明做进一步说明。

25.一种液压驱动氢气压缩机，包括液压缸1、氢气压缩气缸、液压系统以及冷却系统，液压系统与液压缸1相连，冷却系统与氢气压缩气缸相连，氢气压缩气缸包括一级压缩缸4和二级压缩缸6，液压缸1竖向设置，一级压缩缸4、液压缸1和二级压缩缸6由下至上依次设置，液压缸1的活塞杆20同时与一级压缩缸4和二级压缩缸6的活塞相连，一级压缩缸4的出气口与二级压缩缸6的进气口相连通。本液压驱动氢气压缩机的一级压缩缸4和二级压缩缸6实现了对气体的二级压缩，压缩速度快，且能够使压缩后的气体达到更高的压力，冷却装置能够对一级压缩缸4和二级压缩缸6进行降温，避免压缩缸温度升高，液压缸1同时带动一级压缩缸4和二级压缩缸运动6，使液压缸1的活塞杆20两端的受力平衡，并且实现了气体的二级压缩。

26.下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，然而熟悉本领域的人们应当了解，在这里结合附图给出的详细说明是为了更好的解释，本发明的结构必然超出了有限的这些实施例，而对于一些等同替换方案或常见手段，本文不再做详细叙述，但仍属于本技术的保护范围。

27.具体的：如图1~3所示：一级压缩缸4和二级压缩缸6与液压缸1的对应的一端之间均设置有水冷缸3。液压缸1竖向设置，一级压缩缸4同轴设置在液压缸1的下侧，二级压缩缸6同轴设置在液压缸1的上侧，水冷缸3与液压缸1同轴设置，一级压缩缸4的重量要大于二级压缩缸6的重量，使整个液压驱动氢气压缩机更加稳固。

28.液压缸1的活塞杆20的两端分别穿过对应侧的水冷缸3后与一级活塞18和二级活塞19相连。液压缸活塞21滑动设置在液压缸1内，且液压缸活塞21套设在活塞杆20外，并带动活塞杆20同步移动。一级压缩缸4的一级活塞18通过螺钉与活塞杆20相连，且一级活塞18上设置有用于将螺钉罩设在内的一级螺纹座，一级螺纹座与一级活塞18之间设置有密封圈；二级压缩缸6的二级活塞19通过螺钉与活塞杆20相连，且二级活塞19上设置有用于将螺钉罩设在内的二级螺纹座，二级螺纹座与二级活塞19之间设置有密封圈。

29.一级压缩缸4和二级压缩缸6的无杆腔与有杆腔的有效容积之比均为2:1，一级压缩缸4的截面积与二级压缩缸6的截面积之比为2:1。一级压缩缸4与液压缸1之间的水冷缸3为圆柱状，二级压缩缸6和液压缸1之间的水冷缸3为由下至上直径逐渐减小的锥形。

30.液压缸1的两端均设置有液压缸端盖2，液压缸端盖2与液压缸1的对应端可拆卸的连接，且液压缸1的两端分别与对应侧的液压缸端盖2密封连接。液压缸活塞21的两端分别滑动穿过对应侧的液压缸端盖2，且活塞杆20与液压缸端盖2之间密封连接。

31.一级压缩缸4的两端均设置有一级缸端盖5，一级缸端盖5分别与一级压缩缸4的对

应端可拆卸的连接，且一级压缩缸4的两端分别与对应侧的一级缸端盖5密封连接。位于一级压缩缸4和液压缸1之间的水冷缸3的一端和与其相邻的一级缸端盖5密封连接，另一端和与其相邻的液压缸端盖2密封连接，活塞杆20下端穿过对应侧的一级缸端盖5后与一级活塞18相连。

32.一级活塞18将一级压缩缸4内腔分隔成靠近液压缸1的一级内室，以及远离液压缸1的一级外室。一级压缩缸4的上端设置有进气口c2和出气口d2，下端设置有进气口c1和出气口d1，进气口c1和出气口d1设置在下侧的一级缸端盖5上，进气口c2和出气口d2设置在上侧的一级缸端盖5上。进气口c1和c2以及出气口d1和d2均连接有单向阀23。

33.一级压缩缸4的缸壁上设置有轴向的一级冷却通道401，一级冷却通道401环绕一级压缩缸4间隔均布有多个。一级压缩缸4外套设有一级水缸22，一级水缸22与一级压缩缸4同轴设置，且一级水缸22与一级压缩缸4间隔设置，形成环绕一级压缩缸4设置的一级冷却夹套，一个一级缸端盖5上设置有同时与所有一级冷却通道401和一级冷却夹套相连通的进水口，另一个一级缸端盖5上设置有同时与多有一级冷却通道401和一级冷却夹套相连通的出水口。

34.二级压缩缸6的两端均设置有二级缸端盖7，二级缸端盖7分别与二级压缩缸6的对应端可拆卸的连接，且二级压缩缸6的两端分别与对应侧的二级缸端盖7密封连接。位于二级压缩缸6和液压缸1之间的水冷缸3的一端和与其相邻的二级缸端盖7密封连接，另一端和与其相邻的液压缸端盖2密封连接，活塞杆20上端穿过对应侧的二级缸端盖7后与二级活塞19相连。

35.二级活塞19将二级压缩缸6内腔分隔成靠近液压缸1的二级内室，以及远离液压缸1的二级外室。二级压缩缸6的上端设置有进气口c4和出气口d4，下端设置有进气口c3和出气口d3，进气口c3和出气口d3设置在下侧的二级缸端盖7上，进气口c4和出气口d4设置在上侧的二级缸端盖7上。进气口c3和c4以及出气口d3和d4均连接有单向阀23。

36.二级压缩缸6的缸壁上设置有轴向的二级冷却通道601，二级冷却通道601环绕二级压缩缸6间隔均布有多个。二级压缩缸6外套设有二级水缸24，二级水缸24与二级压缩缸6同轴设置，且二级水缸24与二级压缩缸6间隔设置，形成环绕二级压缩缸6设置的二级冷却夹套，一个二级缸端盖6上设置有同时与所有二级冷却通道601和二级冷却夹套相连通的进水口，另一个二级缸端盖6上设置有同时与多有二级冷却通道601和二级冷却夹套相连通的出水口。

37.在靠近水冷缸3的一级缸端盖5和二级缸端盖7上均设置有氢气检测口和冷却水检测口，冷却水检测口靠近对应侧的水冷缸3设置，且氢气检测口和与其相邻的冷却水检测口之间均设置有用于对双侧密封的密封圈，在本实施例中，密封圈为o形密封圈，o形密封圈套设在活塞杆20上。

38.每个氢气检测口和冷却水检测口的两侧均设置有防尘圈以及多道密封圈，保证活塞杆20往复运动工况下无泄漏，防尘圈及密封圈均套设在活塞杆20上。

39.活塞杆20与一级缸端盖5之间以及活塞杆20与二级缸端盖7之间均设置有密封环和支撑环，有效控制气体于高压、高温下无泄漏。

40.一级压缩缸4的两个进气口c1和c2均连接有进气储罐8以及进气缓冲器9，进气储罐8的进气口与气体输入管相连，进气储罐8的出气口与进气缓冲器9的进气口相连通，进气

缓冲器9的出气口同时与一级压缩缸4的两个进气口c1和c2相连通，一级压缩缸4的进气口c1和c2还连接有过滤器。一级压缩缸4出气口d2与二级压缩缸6的进气口c3相连通，一级压缩缸4的出气口d1与二级压缩缸6的进气口c4相连通。出气口d2串联一级内室冷却器11和一级内室缓冲器13后与进气口c3相连通。出气口d1与进气口c4相连通，出气口d1依次串联一级外室冷却器10和一级外室缓冲器12后与进气口c4相连通。

41.二级压缩缸6的两个出气口d3和d4均连接同一个出气缓冲器16后与出气储罐17相连通，出气储罐17连接有输出管。二级压缩缸6的出气口d3串联二级内室冷却器15后与出气缓冲器16相连通，二级压缩缸6的出气口d4串联二级外室冷却器14后与出气缓冲器16相连通。

42.如图4所示：冷却系统包括水箱25以及水泵29，水箱15的顶部设置有排气孔，水箱25的底部设置有放水口2501。水箱25一侧还设置有用于检测水箱25水位的水位计26，以及用于检测水箱25水温的水箱温度传感器27。水泵29的进液端与水箱25相连通，且水泵29的进液端设置有止回阀28。水泵29的出液端同时与两个水冷缸3的进水口、一级缸端盖5上的进水口和二级缸端盖7上的进水口相连通，两个水冷缸3的出水口、一级缸端盖5上的出水口和二级缸端盖7上的出水口同时与水箱25相连通，从而实现了冷却水的循环使用，避免水资源的浪费。在水泵29的出液端还依次串联有单向阀23以及加压阀30，加压阀30能够对冷却水实现增压，保证冷却水的流速，进而保证了对气体压缩机的冷却效果更好。

43.冷却系统还包括回水缓冲器31、散热器32以及过滤器33，回水缓冲器31的进水口同时与两个水冷缸3的出水口、一级缸端盖5上的出水口和二级缸端盖7上的出水口相连通，回水缓冲器33的出水口依次串联散热器32和过滤器33后与水箱25相连通，从而既能够实现水的降温，又能够对水进行过滤，既保证了冷却效果，又避免对水泵29造成损坏。

44.如图5所示：液压系统包括工作油泵39、电磁换向阀37、溢流阀38以及液压油箱42，工作油泵39的进油口与液压油箱42相连通，工作油泵39的出油口同时与电磁换向阀37的进油口和溢流阀38的进油口相连通，电磁换向阀37的回油口和溢流阀38的出油口同时与液压油箱42相连通，电磁换向阀37的两个工作油口同时与液压缸1的两端相连通，且电磁换向阀37的进油口与一个工作油口连通时，电磁换向阀37的回油口与另一个工作油口相连通。

45.液压油箱42的上侧设置有空气滤清器41，液压油箱42内设置有液压油箱温度传感器44以及油位油液显示器47，液压油箱42内还设置有电加热器43。

46.工作油泵39连接有工作油泵电机40，工作油泵39的进液端连接有工作油泵进油滤清器45，电磁换向阀37的回油口连接有工作油泵回油滤清器46。

47.液压油箱42还包括冷却油泵49、空气散热器34以及超导冷却器35，冷却油泵49连接有冷却油泵电机50，冷却油泵49的进油端与液压油箱42相连通，且冷却油泵49的进油端连接有冷却油泵滤清器48，冷却油泵49的出液端与超导冷却器35的进液端相连通，超导冷却器35的出液端串联油液冷却缓冲器51后与液压油箱42相连通。超导冷却器35与空气散热器34相连通。

48.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。技术特征：

1.一种液压驱动氢气压缩机，包括液压缸（1）、氢气压缩气缸、液压系统以及冷却系统，液压系统与液压缸（1）相连，冷却系统与氢气压缩气缸相连，其特征在于：氢气压缩气缸包括一级压缩缸（4）和二级压缩缸（6），液压缸（1）竖向设置，一级压缩缸（4）、液压缸（1）和二级压缩缸（6）由下至上依次设置，液压缸（1）的活塞杆（20）同时与一级压缩缸（4）和二级压缩缸（6）的活塞相连，一级压缩缸（4）的出气口与二级压缩缸（6）的进气口相连通。2.根据权利要求1所述的液压驱动氢气压缩机，其特征在于：所述的一级压缩缸（4）和二级压缩缸（6）与液压缸（1）之间均设置有水冷缸（3），水冷系统的出水口分别与两个水冷缸（3）的进水口相连通，水冷系统的进水口分别与两个水冷缸（3）的出水口相连通。3.根据权利要求2所述的液压驱动氢气压缩机，其特征在于：所述的一级压缩缸（4）和二级压缩缸（6）与对应的水冷缸（3）之间均设置有氢气检测口和冷却水检测口，氢气检测口和对应的冷却水检测口之间均设置有双向密封的密封圈；每个氢气检测口和冷却水检测口的两侧均设置有防尘圈和多道密封圈，防尘圈和密封圈套设在活塞杆（20）上。4.根据权利要求1所述的液压驱动氢气压缩机，其特征在于：所述的一级压缩缸（4）的上端设置有进气口c2和出气口d2，下端设置有进气口c1和出气口d1，二级压缩缸（6）的下端设置有进气口c3和出气口d3，二级压缩缸（6）的上端设置有进气口c4和出气口d4，其中，进气口c1~c4以及出气口d1~d4均安装有单向阀（23），出气口d2与进气口c3相连通，出气口d1与进气口c4相连通。5.根据权利要求4所述的液压驱动氢气压缩机，其特征在于：所述的一级压缩缸（4）和二级压缩缸（6）的无杆腔与有杆腔的有效容积之比均为2:1。6.根据权利要求1或5所述的液压驱动氢气压缩机，其特征在于：所述的一级压缩缸（4）的截面积与二级压缩缸（6）的截面积之比为2:1。7.根据权利要求1所述的液压驱动氢气压缩机，其特征在于：所述的一级压缩缸（4）上设置有轴向的一级冷却通道（401），一级压缩缸（4）外套设有一级水缸（22），一级水缸（22）与一级压缩缸（4）间隔设置，形成一级冷却夹套，一级冷却夹套和一级冷却通道（401）均与冷却系统相连；所述的二级压缩缸（6）上设置有轴向的二级冷却通道（601），二级压缩缸（6）外套设有二级水缸（24），二级水缸（24）与二级压缩缸（6）间隔设置，形成二级冷却夹套，二级冷却夹套和二级冷却通道（601）均与冷却系统相连。8.根据权利要求1所述的液压驱动氢气压缩机，其特征在于：所述的液压系统包括工作油泵（39）、电磁换向阀（37）、溢流阀（38）以及液压油箱（42），工作油泵（39）的进油口与液压油箱（42）相连通，工作油泵（39）的出油口同时与电磁换向阀（37）的进油口和溢流阀（38）的进油口相连通，电磁换向阀（37）的回油口和溢流阀（38）的出油口同时与液压油箱（42）相连通，电磁换向阀（37）的两个工作油口同时与液压缸（1）的两端相连通，且电磁换向阀（37）的进油口与一个工作油口连通时，电磁换向阀（37）的回油口与另一个工作油口相连通。9.根据权利要求1所述的液压驱动氢气压缩机，其特征在于：所述的一级压缩缸（4）的一级活塞（18）通过螺钉与活塞杆（20）相连，且一级活塞（18）上设置有用于将螺钉罩设在内的一级螺纹座，一级螺纹座与一级活塞（18）之间设置有密封圈；所述的二级压缩缸（6）的二级活塞（19）通过螺钉与活塞杆（20）相连，且二级活塞（19）

上设置有用于将螺钉罩设在内的二级螺纹座，二级螺纹座与二级活塞（19）之间设置有密封圈。10.根据权利要求1所述的液压驱动氢气压缩机，其特征在于：所述的一级压缩缸（4）的进气口c1和c2以及二级压缩缸（6）的进气口c3和c4均连接有缓冲器和过滤器。

技术总结

一种液压驱动氢气压缩机，属于压缩机技术领域。包括液压缸（1）、氢气压缩气缸、液压系统以及冷却系统，液压系统与液压缸（1）相连，冷却系统与氢气压缩气缸相连，其特征在于：氢气压缩气缸包括一级压缩缸（4）和二级压缩缸（6），液压缸（1）竖向设置，一级压缩缸（4）、液压缸（1）和二级压缩缸（6）由下至上依次设置，液压缸（1）的活塞杆（20）同时与一级压缩缸（4）和二级压缩缸（6）的活塞相连，一级压缩缸（4）的出气口与二级压缩缸（6）的进气口相连通。本液压驱动氢气压缩机的压缩速度快，且能够使压缩后的气体达到更高的压力，液压缸的活塞杆两端的受力平衡，并且实现了气体的二级压缩。并且实现了气体的二级压缩。并且实现了气体的二级压缩。

技术研发人员：孙泽通 孙万春 孙金涛 孙哲 潘斌 赵佰华 郭涛 孙涛 孙启通 孙逊志 穆兴政

受保护的技术使用者：博山水泵制造厂

技术研发日：2022.01.20

技术公布日：2022/4/22