[發明專利]低溫介質的壓縮

無效

• 申請號: 201310111163.2
• 申請日: 2013-02-19
• 公開（公告）號: CN103256205A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: W-H·雷澤;H·克勞斯
• 申請（專利權）人: 林德股份公司
• 主分類號: F04B39/06
• 分類號: F04B39/06
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 彭麗丹;過曉東

本發明涉及一種壓縮低溫介質的方法。

現有技術中已公開了壓縮低溫介質例如氫氣、氧氣、氮氣或氬氣的通用方法。

術語“低溫介質”通常理解為在相對低的溫度下的液化低溫氣體。例如，低溫氫氣的溫度通常為-253℃至-245℃。

常用的壓縮低溫介質的方法可用于儲罐的填充和再填充。例如，使用各種填充方法填充安裝在汽車上的儲氫罐。

壓力補償方法：通過壓縮機或低溫泵從供給系統填充多個具有不同的壓力水平的氣體緩沖存儲設備，所述供給系統可以是固定式存儲罐或管道。在向機動車加燃料的情況下，壓縮氫氣借由壓力補償從氣體緩沖存儲設備充入機動車的存儲罐，直到達到最后的加燃料壓力。

助推器方法：在這種情況下，來自供給系統的氫通過高性能的壓縮機壓縮，然后直接轉移到汽車存儲罐中。

壓力補償和助推器方法的組合：這里首先對待填充的車輛存儲槽由氣體緩沖存儲裝置通過壓力補償進行部分填充，然后通過助推器方法填充到最終壓力。

此外，還有加燃料方法，其中借助低溫壓縮將氫壓縮至700巴，伴有溫度補償最大壓縮至875巴，使得在第一加燃料步驟中將低溫壓縮中形成的蒸發氣體輸入汽車儲罐。在入口溫度為-253℃至-245℃下將液態氫低溫壓縮成超臨界氣態氫。在低溫壓縮中形成的蒸發氣的壓縮需要所謂的熱氣體壓縮機，通過所述熱氣體壓縮機在環境溫度下壓縮環境溫度的氣體，所述環境溫度理解為-20℃至40℃的溫度范圍。然而，這種熱氣體壓縮機較為昂貴。而且，基于所需的壓縮比，需要至少兩級到三級的壓縮機系統，但是從能量的觀點來看，這樣的系統將不受歡迎。在送入熱氣體壓縮機之前，還必須將氫氣通過環境空氣蒸發器加熱，因此失去了作為低溫氣體高密度的優點。目前為止，沒有任何低溫壓縮系統可以用于將蒸發氣壓縮至400-500巴的所需壓力水平。然而，根據目前的其中最終的加燃料壓力為700-800巴的加燃料技術，為了能夠利用蒸發氣向車輛加燃料，400-500巴的壓力是必須的。

本發明的目的是提供一種壓縮低溫介質，特別是氫氣的方法，該方法將避免上述缺點。

為了解決這個問題，提出了一種壓縮低溫介質的方法，其特征在于，在兩個壓縮機級中，將低溫介質從初始壓力經由中間壓力壓縮到最終壓力，并且第一壓縮機級設計為低溫壓縮機級。

術語“低溫壓縮機級”和/或“低溫壓縮”應理解為下面的壓縮過程，在該過程中將低溫液體介質轉換成壓縮的超臨界氣體，其中低溫介質的入口溫度低于-70℃。液體氫或其它液化低溫氣體的低溫壓縮通常通過使用低溫活塞泵實現。在這里，待壓縮的低溫介質以液體進入活塞，而以超臨界氣體噴出。

根據本發明，然后將低溫介質在兩個壓縮機級中從初始壓力經中間壓力壓縮到最終壓力，使得第一壓縮機級設計為低溫壓縮機級。在該過程中，初始壓力為1-3巴的低溫介質優選在低溫壓縮機級中壓縮到30-70巴的壓力。

根據本發明的壓縮低溫介質的方法是在聯合壓縮機中有利的實施，其中，第一低溫壓縮機級將低溫介質從初始壓力壓縮到所需的中間壓力。低溫壓縮利用了待壓縮介質呈現高密度的事實，因而可將壓縮汽缸設計成相對較小。因此，壓縮所需的驅動力較低，所以得到一個能量有利的壓縮過程。

在第一壓縮機級中，將介質升高到較高的溫度，使得在第二壓縮機級中介質可以通過熱壓縮過程壓縮到最終壓力。由于在低溫壓縮機級中的預壓縮，第二壓縮機級所需的壓縮空間可以設計的相對較小。

根據本發明，提出壓縮低溫介質的進一步細化的方法，在活塞式壓縮機中實施兩個壓縮機級，其由一個共用的驅動器驅動。例如，帶雙齒輪的電動馬達可以用作共享驅動器，雙齒輪用于兩個壓縮機級的運轉。

此外，根據本發明的壓縮低溫介質的方法的一個有利的實施方案，每個壓縮級使用一個單活塞式壓縮機，這樣兩個單活塞式壓縮機有利地作為一個往復式壓縮機運轉。

在兩個單活塞壓縮機即壓縮機級中壓縮比的優化設計的情況下，可以通過一個共用的驅動器作為往復式壓縮機來運轉。在這樣做時，此處活塞首先在第一壓縮機級中壓縮低溫介質。同時第二壓縮機級的活塞在回程中，并且在這樣做時，將預壓縮的介質抽出第一壓縮機級。當第二級壓縮時，第一壓縮機級在回程中，并再次吸入低溫介質。

下面將在圖1示出的示例性具體實施方案的基礎上更詳細的解釋本發明的壓縮低溫介質的方法。