【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低温柱塞泵领域，具体是一种直线超导电机驱动低温往复式液氢泵。
技术介绍
1、
2、液氢在未来的规模化应用，是拉动可再生能源发展的重要途径。目前全球已有120多座液氢加氢站，超过全球总加氢站数量的20%。加氢站建设是助力氢能产业快速发展的重要环节，而高压液氢泵正是液氢动力输运的核心设备，其具有结构简单紧凑、低噪音、压力和流量适用条件广泛等优点。然而，液氢作为一种易挥发、易燃的液体燃料，其常压下沸点约为20 k，这给液氢泵的设计和运行带来了挑战。传统的液体柱塞泵在运行过程中会将热量传递到液氢使之气化，导致泵效率降低甚泵体损坏，并且同时会增加氢气泄漏的风险，引发严重的安全问题。
3、液氢气化主要热量来源包括以下几个方面：液氢转移过程中环境热、泵的预冷热、泵的闲置热交换以及泵的运行过程中电能转化、摩擦热以及压缩热。现有技术主要集中在液氢冷却系统设计和良好绝热材料采取保冷措施等，但现有对于泵的运行过程电机产生热量无法避免。传统电机存在由于电流通过绕组导体的电阻热阻损耗、铁心在交变磁场的作用下会产生磁滞和涡流损耗、轴承摩擦以及转子、定子的振动产生的机械损耗等，会导致电机发热并通过一系列热交换传递给液氢，进而导致液氢温度升高。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种直线超导电机驱动低温往复式液氢泵，利用低温液氢环境实现超导材料线圈的无损耗的电力传输，减少电机运行过程中的热量，进而抑制液氢气化，并且超导电机可以迅速启动和停止，提供快速响
2、本专利技术的低温超导直线电机驱动的往复式液氢泵，包括低温超导直线电机、联轴器、低温两级往复式液氢泵。所述低温超导直线电机与联轴器连接，用于产生驱动柱塞杆往复运动的力，将电能转化为机械能；所述低温两级往复式液氢泵与联轴器链接，通过柱塞杆的往复运动实现液氢的两级压缩，以提高出口液氢压力。
3、所述低温超导直线电机包括电机主轴，电机外壳，柔性弹簧，永久磁铁，电动机内定子，电动机外定子，低温超导线圈。
4、所述电机主轴、柔性弹簧，永久磁铁相连，是电机运行过程中往复运动部分，可称为电机动子；所述电动机内定子，电动机外定子是电机运行过程中是固定不动的部分，可称为电机定子。
5、所述电机主轴与柔性弹簧相连，所述柔性弹簧与电机外壳相连，所述永久磁铁与电机主轴相连，所述电动机外定子与电机外壳相连，所述电动机内定子与电机外壳相连，所述电动机外定子表面缠绕着低温超导线圈。
6、所述低温超导线圈产生交变磁场，永久磁铁产生恒定磁场，在两个磁场的相互作用下，产生轴向的驱动力，进而推动主轴往复直线运动。
7、所述联轴器与电机主轴与柱塞杆相连，传递两个轴之间的扭矩，使得动力可以从电机传递到柱塞杆上。
8、所述低温两级往复式液氢泵包括真空罩、储液腔、柱塞杆、低压背腔、一级压缩液腔、一级活塞、二级压缩液腔、二级压缩活塞、高压液氢缓冲腔。
9、所述柱塞泵气缸支撑与低压背腔、一级压缩液腔、二级压缩液腔高、压液氢缓冲腔顺序相连。
10、所述柱塞杆位于柱塞泵气缸支撑内，与一级活塞、二级活塞顺序相连；所述一级活塞分隔低压背腔和一级压缩液腔；所述二级活塞在二级压缩液腔内形成高压液氢。
11、所述低压背腔与储液腔间设置液氢入口通道，所述低压背腔与一级压缩液腔间设置进液通道；所述一级压缩液腔与二级压缩液腔间设置级间通道；所述高压液氢缓冲腔出口设置高压液氢排液通道。
12、所述低压液氢储液入口与储液腔直接相连，低压液氢储液出口与储液腔直接相连，高压液氢出口与高压排液阀后通道相连。
13、所述一级压缩入口单向阀位于一级活塞上，仅允许低温液氢从低压背腔流入一级压缩液腔；所述二级压缩入口单向阀位于二级压缩活塞上，仅允许一级压缩后的液氢流入二级压缩液腔，二级压缩出口单向阀与二级压缩液腔和高压液氢缓冲腔顺序连接，仅允许压缩后的高压液氢从二级压缩液腔流入高压液氢缓冲腔，吸收和平衡压力波动，防止因压力过高或压力突变对泵体造成的损害。
14、所述一级压缩活塞环位于一级活塞与柱塞泵气缸支撑之间，二级压缩活塞环位于二级活塞与柱塞泵气缸支撑之间，并起到级间密封作用。
15、所述弹簧可以用于一级活塞与二级活塞之间的压力缓冲。
16、本专利技术有益效果在于：
17、1.采用低温超导直线电机，在液氢低温环境中，电机线圈进入超导状态，此时电阻几乎为零。电机中的电流可以在没有能量损耗的情况下流动，从而显著降低热量的产生，电机效率大大提升，一定程度上抑制了液氢蒸发问题。
18、2.低温超导电机可以迅速启动和停止，提供快速响应的能力，这对于需要即时调节的液氢泵的应用场合非常重要且其振动和噪音较低，提高了液氢泵的稳定性和可靠性。
19、3. 超导直线电机和液氢泵集成，直线电机直接驱动液氢泵柱塞杆，传动效率高，结构紧凑，装置简单，重量轻，改装及检修方便。
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1.一种直线超导电机驱动低温往复式液氢泵，其特征在于：包括低温超导直线电机（1）和低温往复式液氢泵（3）；
2.根据权利要求1所述的直线超导电机驱动低温往复式液氢泵，其特征在于：所述电机主轴（11）通过柔性弹簧（13）与电机外壳（12）相连，所述永久磁铁（14）与电机主轴（11）相连，所述电动机外定子（16）和电动机内定子（15）分别与电机外壳（12）相连，所述电动机外定子（16）表面缠绕着低温超导线圈（17）。
3.根据权利要求1所述的直线超导电机驱动低温往复式液氢泵，其特征在于：所述低温往复式液氢泵还包括柱塞泵气缸支撑（51），低压背腔入口（54），一级压缩入口单向阀（55），级间通道（58），二级压缩入口单向阀（65），二级压缩出口单向阀（66），高压液氢缓冲腔（67）；所述柱塞泵气缸支撑（51）与低压背腔（52）、一级压缩液腔（53）、二级压缩液腔（61）、高压液氢缓冲腔（67）顺序相连；所述柱塞杆（56）位于柱塞泵气缸支撑（51）内，与一级压缩活塞（57）、二级压缩活塞（63）顺序相连；所述一级压缩入口单向阀（55）位于一级压缩活塞（57）上，仅
4.根据权利要求3所述的直线超导电机驱动低温往复式液氢泵，其特征在于：所述一级压缩活塞（57）和柱塞泵气缸支撑（51）之间设置有一级压缩活塞环（59），二级压缩活塞（63）和柱塞泵气缸支撑（51）之间设置有二级压缩活塞环（64）。
5.根据权利要求3所述的直线超导电机驱动低温往复式液氢泵，其特征在于：所述高压液氢缓冲腔（67）出口设置高压液氢排液通道（69）。
6.根据权利要求3所述的直线超导电机驱动低温往复式液氢泵，其特征在于：所述储液腔（32）连接有低压液氢储液入口（41）和低压液氢储液出口（42）。
7.根据权利要求3所述的直线超导电机驱动低温往复式液氢泵，其特征在于：所述一级压缩活塞（57）和二级压缩活塞（63）之间设置有弹簧（62）。
...【技术特征摘要】
1.一种直线超导电机驱动低温往复式液氢泵，其特征在于：包括低温超导直线电机（1）和低温往复式液氢泵（3）；
2.根据权利要求1所述的直线超导电机驱动低温往复式液氢泵，其特征在于：所述电机主轴（11）通过柔性弹簧（13）与电机外壳（12）相连，所述永久磁铁（14）与电机主轴（11）相连，所述电动机外定子（16）和电动机内定子（15）分别与电机外壳（12）相连，所述电动机外定子（16）表面缠绕着低温超导线圈（17）。
3.根据权利要求1所述的直线超导电机驱动低温往复式液氢泵，其特征在于：所述低温往复式液氢泵还包括柱塞泵气缸支撑（51），低压背腔入口（54），一级压缩入口单向阀（55），级间通道（58），二级压缩入口单向阀（65），二级压缩出口单向阀（66），高压液氢缓冲腔（67）；所述柱塞泵气缸支撑（51）与低压背腔（52）、一级压缩液腔（53）、二级压缩液腔（61）、高压液氢缓冲腔（67）顺序相连；所述柱塞杆（56）位于柱塞泵气缸支撑（51）内，与一级压缩活塞（57）、二级压缩活塞（63）顺序相连；所述一级压缩入口单向阀（55）位于一级压缩活塞（57）上...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：南京佳冠佳航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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