往复活塞式无润滑压缩机在高纯度氢气中的 压缩输送应用方面的用途 【技术领域】
本发明属往复活塞式无润滑压缩机的新应用，特别是往复活塞式无润滑压缩机在高纯度氢气中的压缩输送应用方面的新用途。
背景技术
目前，现行的国家标准GB50177-93《氢氧站设计规范第4.0.13条》规定：“当净化后氢气灌瓶时，应采用隔膜式压缩机。”隔膜压缩机之所以在高纯度氢气的压缩输送中受到如此青睐，主要是它的膜片靠压力油推动，工作腔完全封闭，密封性良好，无泄漏，也不存在可能造成污染介质的因素。所以能够保证气体的纯度。但该机型因结构上的原因，只适于较小气量的范围。根据这一规定，历史最悠久、应用最广泛的往复活塞式压缩机，一直不能在纯净氢气地输送领域中占有一席之地。
【发明内容】
本发明提供了往复活塞式无润滑压缩机在高纯度氢气中的压缩输送应用方面的新用途。与隔膜压缩机比较，往复活塞式无润滑压缩机虽然存在着微量泄漏，但它在总的工作效率、能源消耗、制造成本方面，却占有很大的优势，且基本不受气量大小限制。在高纯度氢气应用中不愧为相当理想的压缩、输送设备。
【具体实施方式】
现对本发明作进一步的详细说明。
往复式压缩机，活塞依靠活塞杆的带动作往复运动，气缸的密封，依赖于填函与活塞杆之间的密封。而填函与活塞杆，不可能做到完全无泄漏。有泄漏就有间隙，就说明气缸与外界存在着一个微小的泄漏“通道”。既然客观存在着这么一条“通道”，气缸就不是完全封闭的。那么能否在高纯度氢气中使用？有三种这样的疑虑：
1、当气缸吸气压力为常压时，由于气道和气阀的阻力影响，在压缩机吸气过程中，缸内气体压力往往形成负压。这样，就不可避免地要从上述泄漏通道中吸进一部分大气，而降低介质纯度。
2、当气缸内气体压力始终高于大气压，甚至高出很多时，也将因为气缸内气体介质纯度很高，大气的分压很低，甚至为零。而外界大气的压力，相对缸内的大气分压高得多。因此根据物理学对分子扩散现象的分析，外界大气分子仍可能向气缸内进行扩散，而影响气体介质的纯度。
3、由于活塞杆的往复运动，吸附在活塞杆上的大气分子，将不断地被带进气缸，同样也会影响介质纯度。
在这些认识的指导下，往复活塞式压缩机被“法定”的排除在高纯度氢气应用领域之外。
实际上，上述三种认识，除第1种认识是客观存在的问题之外，其余两个认识的理论依据并不成立。理由如下：
其一，物理学对分子扩散运动的研究结论，是在不存在气体的宏观流动情况下得出的，即是宏观静止下的研究结果。而当一种气体在流动，另一种气体与之接触进行的扩散，是在气体流动的过程中不断进行。且混合后的气体宏观流动方向不会发生改变。
其二，往复活塞式压缩机填函既有阻塞密封，也有节流密封，就是填函与活塞杆之间始终有气体介质的泄漏流动。尽管泄漏量很小，但相对分子运动来说，仍然是宏观流动。不应简单地用分子的扩散现象去怀疑外界大气分子会向缸内扩散。
其三，当缸内气体压力大于外界压力时，气体沿着填函与活塞杆之间的间隙由里向外泄漏，是一个自发过程。根据热力学第二定律，如果不对大气分子作功，它就不可能逆流而上进入气缸。不论是外界大气与介质的直接接触，还是吸附在活塞杆上的大气分子，都会在与介质接触时很快进行扩散。而且这种扩散也就只能在泄漏介质的出口处进行，并汇集在填函的漏气回收腔，被排放出去。
有一个人所共知的实例，可以说明这一点：江河是与大海相连的，并始终向大海流动。尽管海水是咸的，而江河水却永远保持着淡水不变。这就是热力学第二定律在自然界中的生动体现。假如海水的分子可以逆流向上扩散的话，那么地球上早就不存在淡水河流了。
基于以上分析，可以肯定地说，往复活塞式无润滑压缩机在填函密封压力大于常压的情况下，完全能够适应高纯度气体介质的压缩输送工作，不会影响介质的纯度。即使是在常用进气的情况下，也可以由高压段向填函引入一定压力(略大于常压)的氢气，将大气阻隔在填函之外，同样可以保证气源纯度不变。
实施中设计的ZW-0.19/5-150型高纯度氢气压缩机填函密封压力4.5MPa，介质纯度要求99.999％(V％)。经实际测试，含氧量仅为1.6PPM，与气源纯度一致，达到了隔膜压缩机的同样效果。