一种用于氢气压缩的气缸、压缩机以及采用其的加氢站的制作方法

本发明涉及一种用于氢气压缩的气缸、压缩机以及采用其的加氢站，属于氢燃料装置。

背景技术：

1、加氢站是为氢能燃料电池汽车或者采用氢气作为燃料的内燃机车等进行燃料加注的专门场所，其中氢气压缩机是加氢站高压储氢路线的核心装备。为保证氢气的纯度和压缩比，现在国内加氢站采用的压缩机多数为金属隔膜压缩机和液驱活塞式压缩机。

2、金属膜片隔膜压缩机是通过活塞推动液压油，进而驱动金属膜片在气缸中做往复运动来压缩氢气。这种金属膜片压缩机结构复杂，膜片使用寿命低，盖板的特殊表面加工相对困难，制造价格高。

3、液驱活塞式压缩机，则通过液压油推动气缸活塞杆做往复运动进行氢气压缩，可带载启停，空间紧凑，占地面积小。由于活塞环结构原因，活塞环开口等会造成氢气的泄漏，特别是高压压缩的情况，约5％的泄漏量，造成一定的经济损失，同时氢气泄漏会有爆炸的潜在风险。

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于氢气压缩的气缸、压缩机以及采用其的加氢站，通过对气缸系统的结构进行优化设计有效的解决氢气泄露的问题，进一步的提升了氢气的压缩效率以及安全性能。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种用于氢气压缩的磁液密封气缸，包括气缸组件以及设置于气缸组件内的活塞组件，所述气缸组件与活塞组件之间设置有密封组件，所述气缸组件与活塞组件之间还填充有磁性液体，在所述汽缸组件或者活塞组件上具有用于吸附磁性液体的磁性单元；

4、所述密封组件包括至少一个密封件，至少一个密封组件设置于磁性元件的外侧所在活塞组件的端部以用于防止磁性液体的泄露和用于密封。

5、进一步的，所述磁性单元为：在所述活塞组件或气缸组件上还设置有用于吸附磁性液体的磁性件；

6、或，将所述活塞组件气缸组件接触的部分或者/和气缸组件对应于活塞组件运动行程部分磁化为磁性体以用于吸附磁性液体。

7、进一步的，所述磁性件包括至少一组，所述密封组件包括填料组件，所述活塞组件为柱塞，所述填料组件设置于气缸组件端部与柱塞之间。

8、进一步的，所述磁性件包括多组，并沿柱塞轴向方向布置，使柱塞在运动过程，磁性液体基于磁力吸附在柱塞四周，从而将柱塞与气缸组件之间的间隙填充。

9、进一步的，所述磁性件包括多组，并沿柱塞轴向方向均匀布置。

10、进一步的，所述柱塞的内端部设置有密封圈。

11、进一步的，所述活塞组件包括活塞头、设置于活塞头上的活塞杆，所述密封组件包括至少一个密封圈组件和填料组件，所述填料组件设置于所述活塞杆与气缸组件端部之间，所述密封圈组件设置于活塞头上，且沿所述活塞头轴向方向设置。

12、进一步的，所述活塞头上还设置有若干活塞环。

13、进一步的，所述密封组件包括1个密封圈组件，所述磁性件设置于活塞头的内侧端部，所述密封圈组件沿活塞头轴向方向设置于磁性件的外侧且位于活塞环的外侧，所述磁性液体填充于密封圈组件的内侧，并位于活塞头与气缸组件之间。

14、进一步的，在所述磁性件的作用下，所述磁性液体将包覆在活塞头的内侧端部上，通过形成磁性液体环形成密封层并随活塞头移动。

15、进一步的，所述密封组件包括2个密封圈组件，其中一个所述密封圈组件沿活塞头轴向方向设置于活塞头内侧的端部，另一个设置于活塞头的另一端部，所述磁性件设置于密封圈组件之间所在的活塞头上，所述磁性液体填充于密封圈组件、活塞头以及汽缸组件之间。

16、进一步的，沿所述活塞头轴向方向，在所述活塞头的任一端部或者两端部设置有磁性件，所述活塞头上设置有活塞环；当活塞头的两端部设置有磁性件时，在磁性件之间所在的活塞头设置活塞环；

17、或/和，在所述活塞头上设置至少2个活塞环，在所述活塞环之间所在活塞头上设置磁性件。

18、进一步的，所述气缸组件或活塞组件设置有用于添加磁性液体的物料口；

19、当物料口设置于气缸组件上时，其可在气缸组件上开设可开启/闭合的物料口；

20、当物料口设置于活塞组件上时，通过在活塞组件内部设置磁液加注管线以用于磁性液体的添加。

21、进一步的，所述磁性液体为磁流体、化合物、或者由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的且在室温或室温附近温度下呈液体状态的盐类或离子化合物。

22、进一步的，所述磁流体是将表面活性剂包覆在纳米级的磁性颗粒表面，然后分散在基液中形成均匀的胶体。

23、进一步的，所述磁性颗粒为含铁的铁磁矿，所述磁性颗粒的直径小于20纳米。

24、进一步的，磁性颗粒为fe3 o4、ε-fe3 n、ni-fe、mnznfe2 o4、以及co、mos2其中至少1种混合而成。

25、进一步的，所述基液采用润滑基础液或离子液体。

26、进一步的，所述离子化合物的阳离子结构包括咪唑和/或吡啶和/季铵盐和/季鏻盐，所述离子化合物的阴离子为有机阴离子[tempo-oso3]-、

27、和/或过渡金属类阴离子fecl4-、febr4-、fe2cl7-、n(hfcac)3-(m＝co，mn，ni)中的1种或至少2种；

28、和/或稀土金属类阴离子[hminm]5-x[dy(scn)8-x(h2o)x](x＝0-2)、m(hfacac)4-(m＝dy，gd，nd)中的1种或至少2种。

29、进一步的，所述化合物为：1-甲基-3-烷基咪唑四卤化铁盐[cnminm]fecl4、1-甲基-3-丁基咪唑四卤化铁盐[cnminm]fex4，x＝cl，br，hmimfecl4、p4，4，4，14cl、[p4，4，4，14]dy(hfacac)4、[hminm]5[dy(scn)8]、[p4，4，4，14]5[dy(scn)8]中的1种或者至少2种。

30、一种氢气压缩机，包括往复动力系统，包括与往复动力系统匹配的上述的一种用于氢气压缩的磁液密封气缸。

31、一种加氢站，包括上述的一种用于氢气压缩的磁液密封气缸，或者，包括上述的一种氢气压缩机。

32、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

33、1、本发明的一种用于氢气压缩的磁液密封气缸、压缩机以及采用其的加氢站借助密封组件以及磁性液体配合磁性件的结构设计有效的保证气缸机构在压缩氢气时的效率以及安全性能，在传统结构的设计上，通常是将磁性液体作为密封的替代品或者是处于静态密封的效果，而本设计在密封的基础上，借助磁性体的性能使其随活塞组件运动，实现一种动态平衡的密封效果，尤其是考虑到氢气压缩的情况，特以此来实现更进一步的优势；

34、2、本发明的一种用于氢气压缩的磁液密封气缸、压缩机以及采用其的加氢站相对于传统结构的不同的是，本设计中，磁性件的位置设计是在活塞组件上，而在其最主要目的是，基于压缩气体为氢气，其为易燃易爆的气体，常规的密封不能够有效解决其密封效果，而活塞是一个往复运动的机构，一方面磁性液体起到了润滑的作用，另一方面活塞在运动的过程中磁性液体会始终跟随活塞，从而避免磁性液体泄漏至氢气压缩腔体内，并随压缩氢气进入到下一工序，从而影响氢气的质量；

35、3、本发明的一种用于氢气压缩的磁液密封气缸、压缩机以及采用其的加氢站，采用磁性液体进行密封，由于液体的黏度比气体黏度大很多，因此更容易实现高压密封；

36、4、本发明的一种用于氢气压缩的磁液密封气缸、压缩机以及采用其的加氢站，采用磁性液体进行密封，由于磁性液体具有比较好的润滑性能，故可以更好的提高密封件的使用寿命。