CN109653998A - 一种加氢站用高压隔膜压缩机溢流结构及溢流方法和加氢站用高压隔膜压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明属于隔膜压缩机领域，具体涉及一种加氢站用高压隔膜压缩机溢流结构及溢流方法和加氢站用高压隔膜压缩机。溢油结构中包括主溢流阀结构、高压保护结构以及卸荷结构，其中卸荷结构的作用是在压缩机运行初期排掉油缸中混入的空气；而高压保护结构的溢流压力设定为排气压力的1.3至1.5倍左右，高于主溢流阀的溢油压力。当液压油的压力高于主溢流阀的设定压力时，溢流阀工作，高压保护结构不工作，当油缸内液压油无法及时排出，油压升高至高于高压保护结构的设定压力时，两者同时工作，及时排走多余液压油。本发明解决了在高压情况下，溢流阀不能及时将液压油排出，进而影响膜片和缸盖的寿命，增加压缩机耗功的问题。

Description

一种加氢站用高压隔膜压缩机溢流结构及溢流方法和加氢站 用高压隔膜压缩机

技术领域

本发明属于隔膜压缩机领域，具体涉及一种加氢站用高压隔膜压缩机溢流结构及溢流方法和加氢站用高压隔膜压缩机。

背景技术

随着全球能源日益紧张，开发绿色能源已成为世界的必然趋势，在未来，清洁可再生能源必定得到青睐，在开发能源的过程中，氢能被视为未来发展的主要能源，而氢燃料电池技术则一直被认为是利用氢能，解决未来人类能源危机的终极方案。在氢气的使用和储存过程中，若想不断地开发使用氢气技术，就必须尽量的提高氢气在使用过程中的压力，高压隔膜压缩机是加氢站中用于氢气增压的关键设备，若要得到压力为70MPa的压缩氢气，隔膜压缩机的排气压力甚至要求达到100MPa，这时隔膜压缩机的缸盖强度和膜片寿命等成为研发过程中非常突出的问题。

隔膜压缩机中液压油的运行特性是影响压缩机性能的重要因素之一，当液压油的压力较低时，则不足以推动膜片压缩气体达到所需排气压力；而当液压油的压力较高时，又可能会导致膜片在紧贴上支板时产生更大的附加应力，进而影响膜片和缸盖的寿命，增加压缩机耗功，同时又使活塞在向下止点运动的过程中，膜片不能充分向下变形，导致吸气过程不充分，最终使压缩机排气量降低。与此同时，当液压油中混入一定量的空气时，就相当于在工作腔中引入了同等体积的余隙，这将会导致压缩机的容积效率的下降，同样会影响压缩机的性能。

安装在隔膜压缩机缸头上用于设置排气压力的液压油溢流阀是隔膜压缩机中的关键部件。液压油溢流阀作用是使活塞推动液压油向上止点运行过程中，液压油能够有足够的压力推动膜片上下运动，进而压缩气体，达到所需排气压力；与此同时，又能在膜片紧贴缸盖上支板后，液压缸中活塞继续上行时，及时被压力达到溢流阀设定值的液压油顶开，排放液体，防止液压油压力上升过高，影响膜片运动，对膜片的寿命和缸盖的强度产生不利影响。

对于加氢站用高压隔膜压缩机，当所需的排气压力较高时，要求相应的油压也较高，这时在排气结束后，能够及时通过溢流阀将多余的液压油迅速排出去，防止液压油进一步升高显得尤为重要。对于普通的液压油溢流阀而言，若要将液压油迅速排出油腔，需增大其通流面积，但是在高压情况下，溢流阀的通流面积是有限的，因为大的通流面积意味着溢流阀内部的杆件及弹簧所受的推力也大大增加，这就有可能会使溢流阀在气侧还未达到排气压力时就被液压油顶开，若此时增加弹簧的预压缩量或刚度，又会对弹簧的稳定性和溢流阀本身产生不利影响，这时，受限于有限的通流面积，油缸内的液压油压力就会在活塞的推动下继续升高，影响压缩机的正常运行。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种加氢站用高压隔膜压缩机溢流结构及溢流方法和加氢站用高压隔膜压缩机。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种加氢站用高压隔膜压缩机溢流结构，包括高压保护结构、卸荷结构和与加氢站用高压隔膜压缩机油缸出口连接的主溢流阀，高压保护结构和卸荷结构均具有入口和出口，高压保护结构的入口与油缸出口以及主溢流阀泄油通道连通，高压保护结构的出口连接至加氢站用高压隔膜压缩机的回油管路；高压保护结构设定的溢油压力大于主溢流阀的溢油压力；

卸荷结构的入口与油缸出口以及主溢流阀泄油通道连通。

高压保护结构包括外壳、密封锥体、密封阀座、弹簧以及弹簧基座，密封阀座和弹簧基座设置于外壳的两端，密封阀座上开设有泄油通道，泄油通道与油缸出口以及主溢流阀泄油通道连通，泄油通道的通径大于主溢流阀泄油通道的通径；

密封锥体和弹簧设置于外壳的内腔，弹簧处于压缩状态，弹簧的一端顶住密封锥体上与密封锥面相对的一端，弹簧的另一端设置在弹簧基座上；密封锥体的密封锥面与密封阀座在泄油通道处配合，使密封锥体与密封阀座在配合面处形成密封；

外壳上设有出油口，该出油口通过管路连接至加氢站用高压隔膜压缩机的回油管路。

泄油通道的通径为主溢流阀泄油通道通径的1.1～1.2倍。

高压保护结构设定的溢油压力为加氢站用高压隔膜压缩机排气压力的1.3至1.5倍。

卸荷结构包括针阀和卸荷管路，针阀的入口与油缸出口以及主溢流阀泄油通道连通，针阀的出口通过卸荷管路连接至加氢站用高压隔膜压缩机的回油管路。

一种加氢站用高压隔膜压缩机，包括上述溢流结构，其中，主溢流阀的入口与隔膜压缩机油缸出口连接，主溢流阀的出口、高压保护结构的出口和卸荷结构的出口均连接至加氢站用高压隔膜压缩机的回油管路，回油管路的出口端连接至加氢站用高压隔膜压缩机的曲轴箱。

一种加氢站用高压隔膜压缩机溢流方法，其过程如下：

在加氢站用高压隔膜压缩机启动时，先打开卸荷结构，使得加氢站用高压隔膜压缩机中进入的空气随着液压油在不憋压的情况下，直接排至曲轴箱；

加氢站用高压隔膜压缩机运行预设时间后，关闭开卸荷结构，使加氢站用高压隔膜压缩机进入正常工作状态；

压缩机开始正常工作后，曲轴箱内的活塞推动液压油向上止点移动时，当加氢站用高压隔膜压缩机油缸中的液压油的压力达到主溢流阀的设定溢油压力之后，主溢流阀溢流，多余的液压油通过主溢流阀的卸油通道排出，接着经回油管路回到曲轴箱中；

若此时油缸内的液压油压力未达到高压保护结构的设定溢油压力，高压保护结构不工作；

若此时油缸内的液压油压力升高至高压保护结构的设定溢油压力，液压油从主溢流阀与高压保护结构的出口同时排出并经回油管路回到曲轴箱中，直至油缸内液压油压力低于高压保护结构的设定溢油压力，高压保护结构停止工作；

油缸内液压油压力低于主溢流阀的设定溢油压力之后，主溢流阀关闭，溢流结束。

与现有技术相比，本发明的加氢站用高压隔膜压缩机溢油结构的优点在于：

对于传统的高压隔膜压缩机溢流阀，在达到排气压力后，活塞继续向上止点运行的过程中，受其结构的限制，并不能及时将多余的高压液压油及时从油缸力排出，这样液压油的压力在活塞的推动下进一步升高，将会导致一系列问题，影响压缩机的正常运行。本发明通过设置高压保护结构和卸荷结构，高压保护结构的入口与油缸出口以及主溢流阀泄油通道连通，高压保护结构的出口连接至加氢站用高压隔膜压缩机的回油管路；高压保护结构设定的溢油压力大于主溢流阀的溢油压力；卸荷结构的入口与油缸出口以及主溢流阀泄油通道连通；在加氢站用高压隔膜压缩机启动时，先打开卸荷结构，使得加氢站用高压隔膜压缩机中进入的空气随着液压油在不憋压的情况下，直接排至曲轴箱，因此有效的将液压油中的空气排出，防止因液压油中存在空气而导致压缩机的容积效率下降，影响压缩机的性能；压缩机开始正常工作后，当加氢站用高压隔膜压缩机油缸中的液压油的压力达到主溢流阀的设定溢油压力之后，主溢流阀溢流，多余的液压油通过主溢流阀的卸油通道排出，接着经回油管路回到曲轴箱中；当油缸内的液压油压力升高至高压保护结构的设定溢油压力，液压油从主溢流阀与高压保护结构的出口同时排出并经回油管路回到曲轴箱中，因此能够使油缸中的液压油压力迅速降低；保证溢流阀及压缩机的持续高效运行；综上所述，本发明将传统的溢流阀结构替代以带有旁通及高压保护的新型溢流阀结构，解决了在高压情况下，溢流阀不能及时将液压油排出，液压油压力进一步升高，导致膜片在紧贴上支板时产生更大的附加应力，进而影响膜片和缸盖的寿命，增加压缩机耗功，同时又使活塞在向下止点运动的过程中，膜片不能充分向下变形，导致吸气过程不充分，最终使压缩机排气量降低的问题。

由上述本发明加氢站用高压隔膜压缩机溢流结构的有益效果可知，具有该结构的加氢站用高压隔膜压缩机能够在高压情况下，通过该溢流机构迅速将油缸中的液压油压力降低，使得压缩机的膜片和缸盖更加安全可靠，保证了压缩机的持续高效运行，因此本发明的压缩机更安全、效率更高。

由上述本发明加氢站用高压隔膜压缩机的有益效果可知，通过本发明的溢流方法能够速将压缩机油缸中的液压油压力降低，使得压缩机的膜片和缸盖更加安全可靠，保证了压缩机的持续高效运行，因此使得压缩机更安全、效率更高。

附图说明

图1为本发明加氢站用高压隔膜压缩机的结构示意图；

图2为本发明加氢站用高压隔膜压缩机溢流结构的剖视示意图；

其中，1.主溢流阀，2.高压保护结构，3.卸荷结构，4.曲轴箱，5.油缸，6.回油管路，7.油缸出口，11.主溢流阀泄油通道，21.泄油通道，22.构密封锥体，23.密封阀座，24.弹簧，25.弹簧基座，26.出油口，31.针阀，32.卸荷管路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述，实施例仅用于解释本发明，但不作为对本发明的限定。

参照图1，本发明的加氢站用高压隔膜压缩机溢流结构，包括高压保护结构2、卸荷结构3和与加氢站用高压隔膜压缩机油缸出口7连接的主溢流阀1，高压保护结构2和卸荷结构3均具有入口和出口，高压保护结构2的入口与油缸出口7以及主溢流阀泄油通道11连通，高压保护结构2的出口连接至加氢站用高压隔膜压缩机的回油管路6；高压保护结构2设定的溢油压力大于主溢流阀1的溢油压力；卸荷结构3的入口与油缸出口7以及主溢流阀泄油通道11连通。高压保护结构2设定的溢油压力为加氢站用高压隔膜压缩机排气压力的1.3至1.5倍。

作为本发明优选的实施方案，如图2所示，高压保护结构2包括外壳、密封锥体22、密封阀座23、弹簧24以及弹簧基座25，密封阀座23和弹簧基座25设置于外壳的两端，密封阀座23上开设有泄油通道21，泄油通道21与油缸出口7以及主溢流阀泄油通道11连通，泄油通道21的通径大于主溢流阀泄油通道11的通径；密封锥体22和弹簧24设置于外壳的内腔，弹簧24处于压缩状态，弹簧24的一端顶住密封锥体22上与密封锥面相对的一端，弹簧24的另一端设置在弹簧基座25上；密封锥体22的密封锥面与密封阀座23在泄油通道21处配合，使密封锥体22与密封阀座23在配合面处形成密封；外壳上设有出油口，该出油口通过管路连接至加氢站用高压隔膜压缩机的回油管路6。泄油通道21的通径为主溢流阀泄油通道11通径的1.1～1.2倍。

作为本发明优选的实施方案，如图2所示，卸荷结构3包括针阀31和卸荷管路32，针阀31的入口与油缸出口7以及主溢流阀泄油通道11连通，针阀31的出口通过卸荷管路32连接至加氢站用高压隔膜压缩机的回油管路6。

如图1所示，本发明的加氢站用高压隔膜压缩机，包括上述溢流结构，其中，主溢流阀1的入口与隔膜压缩机油缸出口7连接，主溢流阀1的出口、高压保护结构2的出口和卸荷结构3的出口均连接至加氢站用高压隔膜压缩机的回油管路6，回油管路6的出口端连接至加氢站用高压隔膜压缩机的曲轴箱4。

参照图1和图2，本发明的加氢站用高压隔膜压缩机溢流方法，其过程如下：

在加氢站用高压隔膜压缩机启动时，可先打开卸荷结构3的针阀31，使得加氢站用高压隔膜压缩机中进入的空气能够随着液压油在不憋压的情况下，通过卸荷管路32直接排出油腔，避免液压油中混入空气从而使加氢站用高压隔膜压缩机的容积效率降低。加氢站用高压隔膜压缩机运行一段时间后，将针阀31关闭，加氢站用高压隔膜压缩机进入正常工作状态。加氢站用高压隔膜压缩机开始正常工作后，曲轴箱4内的活塞推动液压油向上止点移动时，当油缸5中的液压油的压力达到主溢流阀1的设定溢油压力之后，主溢流阀1被顶开，多余的液压油通过主溢流阀1的卸油通道11排出，经回油管路6回到曲轴箱4中。若此时由于液压油的压力没有达到高压保护结构2的设定压力，高压保护结构2并不工作。而当受到通径限制的主溢流阀1无法及时将多余的液压油的从油缸5中排出时，即油缸5内的液压油压力进一步快速升高直至高压保护结构2的设定压力时，高压保护结构2的弹簧24受力进一步压缩，密封锥体22被顶开，高压保护结构泄油通道21被打开，液压油迅速从主溢流阀1与高压保护结构2的两个泄油通道内同时排出，直至油缸5液压油压力再次低于高压保护结构2的设定压力，高压保护结构2通道关闭。当活塞在向下止点运行的过程中，油缸内的液压油压力低于主溢流阀1设定的溢流压力时，主溢流阀关闭，至此溢流阀结构完成一次循环中的泄油过程。

综上所述，本发明能够解决在高压情况下，溢流阀不能及时将液压油排出，进而影响膜片和缸盖的寿命，增加压缩机耗功的问题。

Claims (7)

1.一种加氢站用高压隔膜压缩机溢流结构，其特征在于，包括高压保护结构(2)、卸荷结构(3)和与加氢站用高压隔膜压缩机油缸出口(7)连接的主溢流阀(1)，高压保护结构(2)和卸荷结构(3)均具有入口和出口，高压保护结构(2)的入口与油缸出口(7)以及主溢流阀泄油通道(11)连通，高压保护结构(2)的出口连接至加氢站用高压隔膜压缩机的回油管路(6)；高压保护结构(2)设定的溢油压力大于主溢流阀(1)的溢油压力；

卸荷结构(3)的入口与油缸出口(7)以及主溢流阀泄油通道(11)连通。

2.根据权利要求1所述的一种加氢站用高压隔膜压缩机溢流结构，其特征在于，高压保护结构(2)包括外壳、密封锥体(22)、密封阀座(23)、弹簧(24)以及弹簧基座(25)，密封阀座(23)和弹簧基座(25)设置于外壳的两端，密封阀座(23)上开设有泄油通道(21)，泄油通道(21)与油缸出口(7)以及主溢流阀泄油通道(11)连通，泄油通道(21)的通径大于主溢流阀泄油通道(11)的通径；

密封锥体(22)和弹簧(24)设置于外壳的内腔，弹簧(24)处于压缩状态，弹簧(24)的一端顶住密封锥体(22)上与密封锥面相对的一端，弹簧(24)的另一端设置在弹簧基座(25)上；密封锥体(22)的密封锥面与密封阀座(23)在泄油通道(21)处配合，使密封锥体(22)与密封阀座(23)在配合面处形成密封；

外壳上设有出油口，该出油口通过管路连接至加氢站用高压隔膜压缩机的回油管路(6)。

3.根据权利要求2所述的一种加氢站用高压隔膜压缩机溢流结构，其特征在于，泄油通道(21)的通径为主溢流阀泄油通道(11)通径的1.1～1.2倍。

4.根据权利要求1所述的一种加氢站用高压隔膜压缩机溢流结构，其特征在于，高压保护结构(2)设定的溢油压力为加氢站用高压隔膜压缩机排气压力的1.3至1.5倍。

5.根据权利要求1所述的一种加氢站用高压隔膜压缩机溢流结构，其特征在于，卸荷结构(3)包括针阀(31)和卸荷管路(32)，针阀(31)的入口与油缸出口(7)以及主溢流阀泄油通道(11)连通，针阀(31)的出口通过卸荷管路(32)连接至加氢站用高压隔膜压缩机的回油管路(6)。

6.一种加氢站用高压隔膜压缩机，包括权利要求1-5任意一项所述的加氢站用高压隔膜压缩机溢流结构，其特征在于，主溢流阀(1)的入口与隔膜压缩机油缸出口(7)连接，主溢流阀(1)的出口、高压保护结构(2)的出口和卸荷结构(3)的出口均连接至加氢站用高压隔膜压缩机的回油管路(6)，回油管路(6)的出口端连接至加氢站用高压隔膜压缩机的曲轴箱(4)。

7.权利要求6所述的加氢站用高压隔膜压缩机的溢流方法，其特征在于，过程如下：

在加氢站用高压隔膜压缩机启动时，先打开卸荷结构(3)，使得加氢站用高压隔膜压缩机中进入的空气随着液压油在不憋压的情况下，直接排至曲轴箱(4)；

加氢站用高压隔膜压缩机运行预设时间后，关闭开卸荷结构(3)，使加氢站用高压隔膜压缩机进入正常工作状态；

压缩机开始正常工作后，曲轴箱(4)内的活塞推动液压油向上止点移动时，当加氢站用高压隔膜压缩机油缸(5)中的液压油的压力达到主溢流阀(1)的设定溢油压力之后，主溢流阀(1)溢流，多余的液压油通过主溢流阀(1)的卸油通道(11)排出，接着经回油管路(6)回到曲轴箱(4)中；

若此时油缸(5)内的液压油压力未达到高压保护结构(2)的设定溢油压力，高压保护结构(2)不工作；

若此时油缸(5)内的液压油压力升高至高压保护结构(2)的设定溢油压力，液压油从主溢流阀(1)与高压保护结构(2)的出口同时排出并经回油管路(6)回到曲轴箱(4)中，直至油缸(5)内液压油压力低于高压保护结构(2)的设定溢油压力，高压保护结构(2)停止工作；

油缸(5)内液压油压力低于主溢流阀(1)的设定溢油压力之后，主溢流阀(1)关闭，溢流结束。