一种往复式低温增压泵的制作方法

1.本实用新型涉及低温领域增压技术领域，具体来说是一种往复式低温增压泵。


背景技术：

2.低温液体如液态的氦、氢、氮、天然气等通常储存在真空绝热容器中，从容器中取出低温液体使用，或者将低温液体从一个容器转移到另一个容器的时候，需要通过增压来实现。低温液体增压有两类方式，一类是通过低温液体蒸发自增压，这种方式增压能力低，受限于取出低温液体的容器承载能力，另一类是通过机械加压方式增压，增压能力与机械增压泵的型式有关，与取出低温液体的容器承载能力无关，往复式低温液体增压泵可实现100mpa增压，适用于低温液体高压增压，如加氢站中液氢的增压。
3.为实现快速启动，往复式低温增压泵分为低温端和高温端，低温端包括活塞、缸体、进排液阀等，浸没在低温液体中，温度与低温液体相同，停机重新启动时不需要预冷，高温端包括电机、运动转换机构等，与环境温度相同，高温端与低温端通过连接杆连接，两者的温差可达100～300℃。一方面，为减小从高温端向低温端的导热，需要将连接杆制造成细长结构，另一方面连接杆需要承受推动活塞的力，细长结构的连接杆受压易产生失稳，承载能力低。往复式低温增压泵中首先要保证连接杆的承载能力，这导致了热传导损失大的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于如何在不增加连接杆直径的情况下保证连接杆的承载力。
5.本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
6.一种往复式低温增压泵，包括真空绝热容器(108)、活塞泵、连接杆(107)、曲柄连杆、蓄能元件(117)、滑道(106)；
7.所述活塞泵包括活动件和固定件，所述活塞泵位于真空绝热容器(108)内部，通过固定件与真空绝热容器(108)内壁固定；所述连接杆(107)一端通过曲柄连杆与驱动机构传动连接，使所述连接杆(107)沿所述滑道(106)作直线往复运动；所述连接杆(107)另一端穿过所述真空绝热容器(108)与活动件固定连接；所述蓄能元件(117)一端固定，另一端与所述活动件固定，使所述连接杆(107)上行或下行时始终处于受拉状态。
8.本实用新型通过曲柄连杆、滑道实现连接杆的直线运动，配合蓄能元件的的应用，实现连接杆始终处于受拉状态，避免了其因自身细长结构容易引发的失稳现象，可一定程度上降低连接杆的直径，减少热传导量。
9.进一步的，所述活塞泵包括缸体(113)、活塞(116)；所述缸体(113)与真空绝热容器(108)内壁固定，形成所述固定件，所述活塞(116)与连接杆(107)固定，形成所述活动件；所述蓄能元件(117)位于缸体(113)内，一端与缸体(113)底壁固定，另一端与活塞(116)固定，所述蓄能元件(117)始终处于拉伸状态，所述蓄能元件(117)压缩或拉伸方向与所述活
动件往复运动方向一致。
10.进一步的，所述缸体(113)通过固定装置(112)与真空绝热容器(108)内壁固定。
11.进一步的，所述活塞泵包括缸体(113)、活塞(116)，所述活塞(116)的活塞杆伸出缸体(113)与真空绝热容器(108)底壁固定，形成所述固定件，所述缸体(113)的顶部与连接杆(107)固定，形成所述活动件；所述蓄能元件(117)一端与真空绝热容器(108)的内壁固定，另一端与缸体(113)固定，所述蓄能元件(117)始终处于压缩状态，所述蓄能元件(117)压缩或拉伸方向与所述活动件往复运动方向一致。
12.进一步的，在所述真空绝热容器(108)内壁对称设置有垂直于所述缸体(113)运动方向的第一固定座(118)，至少两个第一固定座(118)环向布置在缸体(113)的外壁；在所述缸体(113)底壁向两侧延伸出与第一固定座(118)位置对应的第二固定座(119)，所述蓄能元件(117)的两端分别与第一固定座(118)、第二固定座(119)固定。
13.进一步的，所述蓄能元件(117)为弹簧。
14.进一步的，所述缸体(113)开设有第一进液口、第一排液口；所述绝缘真空容器开设有回气口、第二进液口、第二排液口；所述第一进液口、第一排液口设置有单向阀；所述第一排液口通过软管与第二排液口连接；所述回气口开设在真空绝热容器(108)的顶部，第二进液口开设在真空绝热容器(108)的底部，与外部低温液体容器连通。
15.进一步的，还包括万向连接头；所述连接杆(107)通过万向连接头与曲柄连杆转动固定；所述万向连接头与滑道滑动配合。
16.进一步的，所述曲柄连杆包括曲柄(103)、连杆(104)；所述曲柄(103)一端与驱动机构的输出端固定，曲柄(103)另一端与连杆(104)的一端转动固定，连杆(104)的另一端与连接杆(107)通过所述万向连接头固定。
17.本实用新型的优点在于：
18.本实用新型通过曲柄连杆、滑道实现连接杆的直线运动，配合蓄能元件的的应用，实现连接杆始终处于受拉状态，避免了其因自身细长结构容易引发的失稳现象，可一定程度上降低连接杆的直径，减少热传导量。
19.本实用新型提供两种方案，第一种为连接杆下端固定在活塞上，缸体固定在绝热真空容器内表面上，活塞上下往复运动。活塞下部与固定在缸体底部的蓄能元件连接。当活塞运动到至上点时，蓄能元件处于拉伸状态，蓄能元件恢复将会带动活塞向下运动，此时缸体内压力下降，进液阀打开，排液阀闭合，低温液体(如液氢)进入缸体内。当活塞运动到至下点时，万向连接头也运动到其至下点，电机转轴转动将通过曲柄和连杆带动万向连接头向上运动，进而通过连接杆带动活塞向上运动，此时缸体内压力增加，进液阀闭合，排液阀打开，液氢被排出缸体，并通过排液管被采出。在活塞的整个上下往复运动中，连接杆始终处于受拉状态，避免了其因自身细长结构容易引发的失稳现象。
20.第二种为连接杆下端固定在缸体上，活塞固定在绝热真空容器内表面上，缸体上下往复运动。缸体与固定在绝热真空容器内表面上的蓄能元件连接。当缸体运动到至下点时，万向连接头也运动到其至下点，电机转轴转动将通过曲柄和连杆带动万向连接头向上运动，进而通过连接杆带动缸体向上运动，此时缸体内压力下降，进液阀打开，排液阀闭合，液氢进入缸体内。当缸体运动到至上点时，蓄能元件处于压缩状态，蓄能元件恢复将会带动缸体向下运动，此时缸体内压力增加，进液阀闭合，排液阀打开，液氢被排出缸体，并通过排
液管被采出。在活塞的整个上下往复运动中，连接杆始终处于受拉状态，避免了其因自身细长结构容易引发的失稳现象。
附图说明
21.图1示出本实用新型实施例1中往复式低温泵的原理示意图，连接杆下端固定在活塞上，活塞上下往复运动；
22.图2示出本实用新型的实施例2中往复式低温泵的原理示意图，连接杆下端固定在缸体上，缸体上下往复运动；
23.往复式低温增压泵101包括电机转轴102，曲柄103，连杆104，万向连接头105，滑道106，连接杆107，真空绝热容器108，回气管109，进液管110，排液管111，固定装置112，缸体113，进液阀114，排液阀115，活塞116，蓄能元件117，第一固定座118，第二固定座119。
具体实施方式
24.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.实施例1，本实施方式结构如附图1所示。
26.本实施例中缸体113置于真空绝热容器108的内部，缸体113通过固定装置112固定在真空绝热容器108的内表面上，整体位于真空绝热容器108的下半部分。真空绝热容器108内部有低温液体，缸体113完全浸没在低温液体中，真空绝热容器108内部上方是该液体的饱和蒸汽。低温液体由进液管110进入真空绝热容器108中，低温液体的饱和蒸汽由回气管109排出真空绝热容器108进行回收利用。其中，进液管110设置在真空绝热容器108的底部，回气管109设置在真空绝热容器108的顶部。本实施例中的固定装置112为采用固定在真空绝热容器108内部的支架，缸体113坐在支架上。支架材质可根据需要选择金属或其他材质，缸体113与支架之间采用焊接或螺栓固定均可。
27.本实施方式中缸体113顶部设置进液阀114和排液阀115。缸体113内部有活塞116和蓄能元件117，活塞116在缸体113内部上下运动。活塞116的下表面与固定在缸体113底部的蓄能元件117连接，活塞116的上表面与伸入真空绝热容器108的连接杆107固定连接。万向连接头105通过连杆104和曲柄103与电机转轴102连接，连接方式均为铰接。万向连接头105被滑道106包围，与滑道106滑动配合，因滑道106的限制，电机转轴102转动时将会带动曲柄103和连杆104绕滑道106的竖直中心线方向摇摆运动，此时万向连接头105沿滑道106的竖直中心线方向上下运动。
28.本实施方式中往复式低温增压泵101工作周期分为吸液阶段和排液阶段。吸液阶段中活塞116从该活塞运动至上点运动到该活塞运动至下点，排液阶段中活塞116从该活塞运动至下点运动到该活塞运动至上点。
29.本实施方式中当活塞116运动到其至上点时，蓄能元件117处于拉伸状态，万向连接头105运动到该万向连接头运动至上点。蓄能元件117恢复将会带动活116向下运动，此时
缸体113内部压力下降，进液阀114打开，排液阀115闭合，低温液体由真空绝热容器108内进入缸体113内部。该过程将持续至活塞116运动到其至下点，该过程为吸液阶段。
30.本实施方式中当活塞116运动到其至下点时，蓄能元件117处于拉伸状态，万向连接头105运动到该万向连接头运动至下点。电机转轴102转动将通过曲柄103和连杆104带动万向连接头105向上运动，进而通过连接杆107带动活塞116向上运动，此时缸体113内压力增加，进液阀114闭合，排液阀115打开，缸体113内低温液体被排出，并通过排液管111被采出。该过程将持续至活塞116运动到其至上点，该过程为排液阶段。
31.本实施方式中随活塞116的上下运动，往复式低温增压泵101的吸液阶段和排液阶段交替进行。在吸液阶段，连接杆107在蓄能元件117的恢复带动下处于拉伸状态，在排液阶段，连接杆107在万向连接头105的带动下处于拉伸状态。故在往复式低温增压泵101的整个工作周期中，连接杆107一直处于拉伸状态，避免了该连接杆因其自身细长结构受压而容易引起的失稳现象。连接杆107的细长结构也将大幅降低高温端向低温端的热传导。
32.本实施例中，蓄能元件117为弹簧，或其他具有弹性蓄能功能的零件。
33.实施例2，本实施例结构如附图2所示。
34.本实施例与实施例1的区别在于蓄能元件117与活塞泵的安装结构，具体为：本实施例中，活塞116为固定件，活塞杆穿出缸体113与真空绝热容器108的底壁固定，缸体113为活动件，可作上下运动。连接杆107与缸体113的顶部固定。在真空绝热容器108内壁上设置有两个水平状的第一固定座118，分别对称设置在缸体113的两侧，缸体113的底部向外延伸出2个第二固定座109，分别与第一固定座118位置上下对应，蓄能元件117的上下两端分别固定的在第一固定座118、第二固定座119上。本实施例中，蓄能元件117始终受压，从而保证缸体113有向下运动的趋势，从而保证连接杆处于受拉状态。本实施例中，蓄能元件可以为2个，如图2所示，也可以为3个或更多，环向分布在缸体113四周。
35.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种往复式低温增压泵，其特征在于，包括真空绝热容器(108)、活塞泵、连接杆(107)、曲柄连杆、蓄能元件(117)、滑道(106)；所述活塞泵包括活动件和固定件，所述活塞泵位于真空绝热容器(108)内部，通过固定件与真空绝热容器(108)内壁固定；所述连接杆(107)一端通过曲柄连杆与驱动机构传动连接，使所述连接杆(107)沿所述滑道(106)作直线往复运动；所述连接杆(107)另一端穿过所述真空绝热容器(108)与活动件固定连接；所述蓄能元件(117)一端与所述固定件固定，另一端与所述活动件固定，使所述连接杆(107)上行或下行时始终处于受拉状态。2.根据权利要求1所述的往复式低温增压泵，其特征在于，所述活塞泵包括缸体(113)、活塞(116)；所述缸体(113)与真空绝热容器(108)内壁固定，形成所述固定件，所述活塞(116)与连接杆(107)固定，形成所述活动件；所述蓄能元件(117)位于缸体(113)内，一端与缸体(113)底壁固定，另一端与活塞(116)固定，所述蓄能元件(117)始终处于拉伸状态，所述蓄能元件(117)压缩或拉伸方向与所述活动件往复运动方向一致。3.根据权利要求2所述的往复式低温增压泵，其特征在于，所述缸体(113)通过固定装置(112)与真空绝热容器(108)内壁固定。4.根据权利要求1所述的往复式低温增压泵，其特征在于，所述活塞泵包括缸体(113)、活塞(116)，所述活塞(116)的活塞杆伸出缸体(113)与真空绝热容器(108)底壁固定，形成所述固定件，所述缸体(113)的顶部与连接杆(107)固定，形成所述活动件；所述蓄能元件(117)一端与真空绝热容器(108)的内壁固定，另一端与缸体(113)固定，所述蓄能元件(117)始终处于压缩状态，所述蓄能元件(117)压缩或拉伸方向与所述活动件往复运动方向一致。5.根据权利要求4所述的往复式低温增压泵，其特征在于，在所述真空绝热容器(108)内壁对称设置有垂直于所述缸体(113)运动方向的第一固定座(118)，至少两个第一固定座(118)环向布置在缸体(113)的外壁；在所述缸体(113)底壁向两侧延伸出与第一固定座(118)位置对应的第二固定座(119)，所述蓄能元件(117)的两端分别与第一固定座(118)、第二固定座(119)固定。6.根据权利要求1至5任一所述的往复式低温增压泵，其特征在于，所述蓄能元件(117)为弹簧。7.根据权利要求2至5任一所述的往复式低温增压泵，其特征在于，所述缸体(113) 开设有第一进液口、第一排液口；所述真空绝热容器(108)开设有回气口、第二进液口、第二排液口；所述第一进液口、第一排液口设置有单向阀；所述第一排液口通过软管与第二排液口连接；所述回气口开设在真空绝热容器(108)的顶部，第二进液口开设在真空绝热容器(108)的底部，与外部低温液体容器连通。8.根据权利要求1至5任一所述的往复式低温增压泵，其特征在于，还包括万向连接头；所述连接杆(107)通过万向连接头与曲柄连杆转动固定；所述万向连接头与滑道滑动配合。9.根据权利要求8所述的往复式低温增压泵，其特征在于，所述曲柄连杆包括曲柄(103)、连杆(104)；所述曲柄(103)一端与驱动机构的输出端固定，曲柄(103)另一端与连杆(104)的一端转动固定，连杆(104)的另一端与连接杆(107)通过所述万向连接头固定。

技术总结
本实用新型公开一种往复式低温增压泵，包括真空绝热容器、活塞泵、连接杆、曲柄连杆、蓄能元件、滑道；所述活塞泵包括活动件和固定件，所述活塞泵位于真空绝热容器内部，通过固定件与真空绝热容器内壁固定；所述连接杆一端通过曲柄连杆与驱动机构传动连接，与使所述连接杆沿所述滑道作直线往复运动；另一端穿过所述真空绝热容器与活动件固定连接；所述蓄能元件一端固定，另一端与所述活动件固定，使所述连接杆上行或下行时始终处于受拉状态。本实用新型通过曲柄连杆、滑道实现连接杆的直线运动，配合蓄能元件的的应用，实现连接杆始终处于受拉状态，避免了其因自身细长结构受压而容易引发的失稳现象，可一定程度上降低连接杆的直径，减少热传导量。减少热传导量。减少热传导量。


技术研发人员：陈德祥 师铜墙 王坤 吕继祥 刘杨 黄卫 汪澎
受保护的技术使用者：安徽万瑞冷电科技有限公司
技术研发日：2021.11.04
技术公布日：2022/5/25