一种提高氢气利用率的装置

技术领域

本发明属于加氢设备领域，具体涉及一种提高氢气利用率的装置。

背景技术

现有的加氢站气源是由20MPa长管拖车运输到加氢站内，再经过45MPa氢气压缩机增压后存储到多个45MPa的储氢容器内。当有车辆需要加氢时，45MPa储氢容器内的氢气依次加注到车辆储氢瓶内。

当拖车将存储有氢气气体的罐体运输至加氢站时，用压缩机对罐体内部的氢气进行加压使罐体内部的氢气气体输送到储氢容器中。然而，当罐体内部的氢气输出过大半时，由于压缩机产生的压强有上限值，存储罐内部氢气经压缩机加压后仍然达不到压强要求，导致罐体内部少量氢气难以外排至高压储氢容器中，最终导致难以对罐体内部残存的气体进行利用。

发明内容

本发明要解决的是现有的存储罐内部压强不足导致少量氢气难以外排至高压储氢容器内进行利用的问题，为此，本发明提供一种提高氢气利用率的装置。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种提高氢气利用率的装置，所述装置包括存储组件、安装组件、压缩组件、驱动组件以及出气组件，

存储组件包括存储罐、用于密封存储罐两端的密封门和压缩板以及灌气端口，存储罐的一侧(例如右侧)安装有密封门(密封门的边缘与存储罐端部内壁贴合)，压缩板设置于存储罐的(例如靠近左侧)内部，压缩板与密封门二者相对设置且优选方向相互平行，存储罐的内部开设有腔槽，所述压缩板与腔槽滑动配合，压缩板通过所述腔槽在存储罐的内部(例如向密封门的方向靠近和远离)进行滑动，存储罐(优选存储罐顶部或侧面)开设有灌气端口，优选端口呈圆形；

安装组件包括安装块，安装块设置于存储罐的一侧(例如左侧)、且与压缩板位于存储罐的同一侧；

压缩组件包括一对或多对轨道杆、一对或多对圆杆和伸缩杆件，轨道杆设置在安装块的内侧，轨道杆上开设有滑槽，圆杆的两端分别贯穿于一对轨道杆上相对设置的所述滑槽，一对轨道上两个圆杆在滑槽内上下设置，圆杆沿着所述滑槽在轨道杆上往复滑动(上下两个圆杆可彼此靠近和远离运动，圆杆和轨道杆相互垂直设置，例如圆杆为水平设置，轨道杆为垂直设置)，伸缩杆件两端分别与圆杆和压缩板连接，伸缩杆例如是各自的中间穿过一根枢轴的两根交叉的长板条；

驱动组件包括一对或多对固定板、气缸、缸轴和控制器，固定板设置在轨道杆一侧或两侧末端，气缸的底部(远离缸轴的一端)与固定板连接，气缸的缸轴可带动圆杆沿着所述滑槽在轨道杆上往复滑动，气缸由安装在外部的控制器控制，通常一个固定板对应一个气缸，控制器与气缸电连接；

出气组件包括连接管、阀门、压缩机、出气管和连接端头，连接管的一端与密封门的一侧开设的出气口连接、另一端与压缩机的入口连接，连接管上设置有阀门，压缩机的出口与出气管的一端连接，出气管的另一端设置有连接端头。

存储罐通常为圆筒状或大致圆筒状，直径1.5～5m，例如2m～3m，高度4～15m，进一步6m～12m。

进一步地，上述装置中，安装块可以为一半的圆角矩形，安装块的面积一般大于密封门的面积。

进一步地，上述装置中，伸缩杆件为(竖直设置的)剪叉式伸缩杆件，包括交叉布置且相互铰接的第一杆件和第二杆件(交叉点处通过枢轴连接)，所述第一杆件的前后两端分别与圆杆和压缩板连接，所述第二杆件的前后两端分别与圆杆和压缩板连接。伸缩杆件起到推动压缩板在存储罐内部移动压缩内部氢气的作用。

进一步地，驱动组件还包括约束弧块，约束弧块设置(例如固定或连接)在缸轴的远端，缸轴通过约束弧块与圆杆连接或接触，约束弧块的内弧面与圆杆的半圆面适配。安装块外表面上设有槽盒，控制器安装在槽盒的内部、且与气缸电连接。

进一步地，上述装置中，安装组件还包括插杆、插槽块和固定栓，多个插杆(例如2～6个，如2个、4个或6个等)设置于安装块的两侧，其从安装块向存储罐的方向延伸，插槽块设置于存储罐的外侧，插槽块开设有插槽，插杆与插槽块通过所述插槽插合连接，插槽块上开设有第一孔口，插杆上开设有第二孔口，固定栓穿过所述第一孔口与第二孔口以将安装块固定在存储罐上。固定栓起到穿过第一孔口与第二孔口插合连接的作用，继而便于将安装块固定在存储罐一侧。

进一步地，上述装置中，所述装置还包括防护组件，防护组件包括防护壳、检修门，压缩机设置于防护壳的内部，防护壳设置在密封门的外侧，防护壳的一侧(例如右侧)开设有安装槽口，所述安装槽口上活动连接(例如转动连接)有检修门。

进一步地，上述装置中，插杆为L型插杆。

进一步地，上述装置中，压缩板为钢板，起到压缩存储罐内部氢气的作用，且与存储罐内壁形成气密密封。

进一步地，所述装置中，控制器为PLC型控制器。

进一步地，所述装置中，压缩机为FG07压缩机。压缩机起到压缩加压氢气的作用，进而加大存储罐内部的压强，从而将存储罐内部氢气排出。

进一步地，所述装置中，防护组件还包括连接把手，连接把手设置在检修门的外表面。连接把手起到便于开合检修门的作用。

进一步地，所述装置中，存储罐、用于密封存储罐两端的密封门、压缩板、安装块、防护壳等可采用不锈钢材质。

进一步地，所述装置中，存储罐的外部安装有气体容量检测表，其中，气体容量检测表可采用公开号为CN201637462U的气瓶的剩余气体容量显示装置，本说明书中不再详细赘述。工作人员可通过观察气体容量检测表的数字来进一步地判断存储罐内部气体存量，继而便于工作人员启动装置对存储罐内部气体进行压缩。

本发明的使用方法和工作原理如下：首先，氢气通过灌气端口输送到存储罐的内部，然后(例如用拖车)将存储罐运送到氢气加气站将氢气卸出，具体操作如下：将连接端头连接至储氢容器的进气端，在对存储罐内部进行加压之前，打开阀门，利用压缩机对存储罐内部进行加压，存储罐内部的氢气通过压缩机的压缩后压强增大，压强增大至40～50MPa之间，加压后的氢气流入到储氢容器中，存储罐外部可安装有气体容量检测表，继而工作人员可通过观察检测表数字来进一步地判断存储罐内部气体存量，此时，压缩机产生的压强有上限值，继而此时存储罐内部压强经压缩机加压后仍然达不到要求，由于控制器与气缸通过电线电连接，此时通过按压控制器驱动气缸，进而缸轴带动圆杆沿着滑槽在轨道杆上滑动，两个圆杆彼此向靠近的方向滑动，进而带动伸缩杆件一端对压缩板进行挤压，存储罐内部设有腔槽，通过压缩板沿着腔槽滑动，对存储罐内部剩余的少量氢气进行压缩加压，从而将存储罐内部剩余的少量氢气排出，最终提高了氢气的利用率，如此可实现氢气达到90％以上，尤其95％以上，甚至99％至100％的利用率。压缩完成后，关停控制器，压缩板向安装块方向移动。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提高氢气利用率的装置，当存储罐内部氢气剩余不多时，用控制器驱动气缸，进而缸轴带动圆杆沿着滑槽在轨道杆上往复滑动，进而带动伸缩杆件一端对压缩板进行挤压，通过压缩板沿着腔槽滑动对存储罐内部剩余的少量氢气进行压缩加压，从而将存储罐内部剩余的少量氢气排出，最终提高了氢气的利用率；

(2)本发明提高氢气利用率的装置，固定栓穿过第一孔口与第二孔口插合连接，能够将安装块固定在存储罐一侧，因此能够较为便捷地对安装块进行安装固定；

(3)本发明提高氢气利用率的装置，通过连接把手打开防护壳，便于对安装在防护壳内部的压缩机进行检修维护，结构设计人性化；

(4)本发明提高氢气利用率的装置，存储罐外部安装有气体容量检测表，继而工作人员可通过观察检测表数字来进一步地判断存储罐内部气体存量，继而便于工作人员启动装置对存储罐内部气体进行压缩。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为实施例1的提高氢气利用率的装置的内部的整体结构示意图；

图2为实施例1的提高氢气利用率的装置的俯视图；

图3为实施例1的提高氢气利用率的装置的右视图；

图4为实施例1的提高氢气利用率的装置的左视图；

图5为实施例1的提高氢气利用率的装置的正面剖视图；

图6为图5中A处的局部放大图。

其中，100—存储组件，110—存储罐，120—密封门，130—压缩板，140—灌气端口，200—安装组件，210—安装块，220—插杆，230—插槽块，240—固定栓，300—压缩组件，310—轨道杆，320—圆杆，330—伸缩杆件，400—驱动组件，410—固定板，420—气缸，430—缸轴，440—约束弧块，450—槽盒，460—控制器，500—防护组件，510—防护壳，520—检修门，530—连接把手，600—出气组件，610—连接管，620—阀门，630—压缩机，640—出气管，650—连接端头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。术语“上”、“中”、“外”、“内”、“下”、“左”、“右”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-6所示，本发明提高氢气利用率的装置，所述装置包括存储组件100、安装组件200、压缩组件300、驱动组件400以及出气组件600。

存储组件100包括存储罐110、用于密封存储罐110两端的密封门120和压缩板130以及灌气端口140，存储罐110的一侧安装有密封门120，压缩板130设置于存储罐110的内部，压缩板130与密封门120二者相对设置且优选方向相互平行，存储罐110的内部开设有腔槽，所述压缩板与腔槽滑动配合，压缩板130可通过所述腔槽在存储罐110的内部向靠近和远离密封门120的方向进行滑动，存储罐110(优选存储罐110的侧面或顶部)开设有灌气端口140。

存储罐110一般为圆筒状或大致圆筒状，优选直径1.5～5m，例如2m～3m，高度(长度)4～15m，进一步6m～12m。

安装组件200包括安装块210，安装块210设置于存储罐110的一侧、且与压缩板130位于存储罐110的同一侧。

压缩组件300包括一对轨道杆310、一对圆杆320和伸缩杆件330，轨道杆310设置在安装块210的内侧，轨道杆310上开设有滑槽，圆杆320的两端分别贯穿于一对轨道杆310上相对设置的所述滑槽，两个圆杆320在滑槽内上下设置，两个圆杆320沿着所述滑槽在轨道杆310上可靠近和远离运动，伸缩杆件330两端分别与圆杆320和压缩板130连接，当两个圆杆320沿着所述滑槽在轨道杆310上靠近时，推动压缩板130前行，当两个圆杆320沿着所述滑槽在轨道杆310上远离时，拉动压缩板130向安装板210的一侧移动。

驱动组件400包括一对固定板410、气缸420、缸轴430、约束弧块440、槽盒450和控制器460，固定板410设置在轨道杆310一侧或两侧的末端，气缸420的底部与固定板410连接，气缸420的缸轴430端设置有约束弧块440，缸轴430通过约束弧块440与圆杆320连接(或接触)，约束弧块的内弧面与圆杆的半圆面适配，缸轴430可带动圆杆320沿着所述滑槽在轨道杆310上下往复滑动。控制器460控制气缸420的驱动。

槽盒450安装在安装块210上，控制器460安装在槽盒450的内部、且与气缸420电连接。

出气组件600包括连接管610、阀门620、压缩机630、出气管640和连接端头650，连接管610的一端与密封门120的一侧开设的出气口连接、另一端与压缩机630的入口连接，连接管610上设置有阀门620，压缩机630的出口与出气管640的一端连接，出气管640的另一端设置有连接端头650。

在一个优选实施方案中，伸缩杆件330为剪叉式伸缩杆件，伸缩杆件330包括交叉布置且相互铰接的第一杆件和第二杆件(交叉点处通过枢轴连接)，所述第一杆件的前后两端分别与圆杆320和压缩板130连接，所述第二杆件的前后两端分别与圆杆320和压缩板130连接。

在另一个优选实施方案中，安装组件200还包括插杆220、插槽块230和固定栓240，多个(例如2～6个，如2个、4个或6个等)插杆220分别设置于(或固定于)安装块210的两侧，其从安装块210向存储罐110的方向延伸，插槽块230设置于(或固定于)存储罐110的外侧，插槽块230开设有插槽，插杆220与插槽块230通过所述插槽插合连接，插槽块230上开设有第一孔口，插杆220上的对应处开设有第二孔口，固定栓240穿过所述第一孔口与第二孔口以将安装块210固定在存储罐110上。第二孔口可在长度方向上开设一个或多个，如此可调节安装块距离存储罐110的位置。

在再一个优选实施方案中，所述装置还包括防护组件500，防护组件500包括防护壳510、检修门520，压缩机630设置于防护壳510的内部，防护壳510设置(固定)在密封门120的外侧，防护壳510的一侧开设有安装槽口，所述安装槽口上活动连接有检修门520。

在又一个优选实施方案中，插杆220为L型插杆。

在另一个优选实施方案中，压缩板130为钢板，起到压缩存储罐内部氢气的作用。

在再一个优选实施方案中，防护组件500还包括连接把手530，连接把手530设置在检修门520的外表面。

在又一个优选实施方案中，存储罐110的外部安装有气体容量检测表。

本申请中，存储组件、安装组件、压缩组件、驱动组件以及出气组件等可用钢材，尤其不锈钢材料等金属材料制成。

实施例1

如图1-6所示，本实施例提高氢气利用率的装置，所述装置包括存储组件100、安装组件200、压缩组件300、驱动组件400、防护组件500和出气组件600。

存储组件100包括存储罐110、密封门120、压缩板130和灌气端口140，存储罐110的一侧安装有密封门120，压缩板130设置于存储罐110的内部，压缩板130与密封门120二者相对设置且方向相互平行，存储罐110的内部开设有腔槽，压缩板130通过所述腔槽在存储罐110的内部向密封门120的方向进行滑动，存储罐110的顶部开设有灌气端口140。

安装组件200包括安装块210、插杆220、插槽块230和固定栓240，安装块210设置于存储罐110的一侧、且与压缩板130位于存储罐110的同一侧，插杆220设置于安装块210的一侧，插槽块230设置于存储罐110的外侧，插槽块230开设有插槽，插杆220与插槽块230通过所述插槽插合连接，插槽块230上开设有第一孔口，插杆220上开设有第二孔口，固定栓240穿过所述第一孔口与第二孔口以将安装块210固定在存储罐110上。

压缩组件300包括一对轨道杆310、一对圆杆320和伸缩杆件330，轨道杆310设置在安装块210的内侧，轨道杆310上开设有滑槽，圆杆320的两端分别贯穿于一对轨道杆310上相对设置的所述滑槽，圆杆320沿着所述滑槽在轨道杆310上往复滑动，伸缩杆件330两端分别与圆杆320和压缩板130连接。

驱动组件400包括一对固定板410、气缸420、缸轴430、约束弧块440、槽盒450和控制器460，固定板410设置在轨道杆310一侧末端，气缸420的一端与固定板410连接、另一端与缸轴430连接，缸轴430的另一端设置有约束弧块440，缸轴430通过约束弧块440与圆杆320滑动连接，缸轴430带动圆杆320沿着所述滑槽在轨道杆310上往复滑动，槽盒450安装在安装块210上，控制器460安装在槽盒450的内部、且与气缸420电连接。

防护组件500包括防护壳510、检修门520和连接把手530，压缩机630设置于防护壳510的内部，防护壳510设置在密封门120的外侧，防护壳510的一侧开设有安装槽口，所述安装槽口上活动连接有检修门520，连接把手530设置在检修门520的外表面。

出气组件600包括连接管610、阀门620、压缩机630、出气管640和连接端头650，连接管610的一端与密封门120的一侧开设的出气口连接、另一端与压缩机630的入口连接，连接管610上设置有阀门620，压缩机630的出口与出气管640的一端连接，出气管640的另一端设置有连接端头650。

伸缩杆件330为剪叉式伸缩杆件，伸缩杆件330包括交叉布置且相互铰接的第一杆件和第二杆件，所述第一杆件的前后两端分别与圆杆320和压缩板130连接，所述第二杆件的前后两端分别与圆杆320和压缩板130连接。

插杆220为L型插杆。

压缩板130为钢板。

存储罐110的外部安装有气体容量检测表。

使用方法和工作原理如下：首先，氢气通过灌气端口140输送到存储罐110的内部，然后(例如用拖车)将存储罐110运送到氢气加气站将氢气卸出，具体操作如下：将连接端头650连接至储氢容器的进气端，在对存储罐110内部进行加压之前，打开阀门620，利用压缩机630对存储罐110内部进行加压，存储罐110内部的氢气通过压缩机630的压缩后压强增大，压强增大至40～50MPa之间，加压后的氢气流入到储氢容器中，存储罐110外部可安装有气体容量检测表，继而工作人员可通过观察检测表数字来进一步地判断存储罐110内部气体存量，此时，压缩机630产生的压强有上限值，继而此时存储罐110内部压强经压缩机630加压后仍然达不到要求，由于控制器460与气缸420通过电线电连接，此时通过按压控制器460驱动气缸420，进而缸轴430带动圆杆320沿着滑槽在轨道杆310上滑动，两个圆杆320彼此向靠近的方向滑动，进而带动伸缩杆件330一端对压缩板130进行挤压，存储罐110内部设有腔槽，通过压缩板130沿着腔槽滑动，对存储罐110内部剩余的少量氢气进行压缩加压，从而将存储罐内部剩余的少量氢气排出，最终提高了氢气的利用率，如此可实现氢气达到90％以上，尤其95％以上，甚至99％至100％的利用率。压缩并卸载氢气完成后，关停控制器，压缩板向安装块方向移动。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。