CN101140051A - 高压储氢瓶组合阀 - Google Patents
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Abstract
高压储氢瓶组合阀,包括充气单向阀、手动截止阀、电磁阀、减压调节阀和安全压力释放装置,在储氢瓶充气入口气道中设有单向阀和手动截止阀,在两个阀之间还引出一个供气气道,经过电磁阀和减压调节阀后向外供气;从手动截止阀和接入组合阀体内的气道之间引出另一压力释放气道,经过安全压力释放装置后向外释放。本发明由于是在气瓶阀上就设有减压调节阀,并考虑到瓶阀的集成性和气体可测及输出可控性,可以低压输出,因此供气输出系统会具有很高的安全可靠性,同时也可作为储氢瓶组一个主阀,储气瓶组的其它气瓶可以通过这个主阀,进行减压后向外供气。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压(35MPa或70MPa以上)储氢瓶组合阀,也可以作为储氢瓶的主阀,同时可在天然气汽车中的储气瓶上使用。
背景技术
国家科技部“十一五”863计划明确提出:为加速推进氢燃料电池汽车工程化,同时为进一步提高其续驶里程,将储氢压力提到更高的压力(如:35MPa)要求,国际上已提高到70MPa的要求。工程研究和市场需求提出了研制一种既能对高压储氢瓶进行充气,又能从中直接得到满足低压供气要求、结构紧凑和集诸多功能阀件于一体的主阀,以替代目前常用的分列式布局的储供气系统,并进一步提高其安全可靠性。
作为氢燃料电池汽车或天然气汽车用的氢气或天然气,国内外通常均采用以高压气体状态充储于相应的储气瓶中,而一般的储气瓶上往往只装一个气瓶阀,而后通过用具有相应功能的分列的单个阀件、元器件及管路和控制器件对高压气体进行输送、控制及监示,直至减低至所需压力后向燃料电池或天然气汽车的发动机气缸供气。
针对氢燃料电池汽车的车载高压供氢系统研究与开发,目前主要是加拿大Dynetek公司和和美国Quantum公司。为适应氢燃料电池汽车的要求,他们都研制了35MPa高压供氢系统。两家采取的技术路线有所区别:Dynetek公司提供的储氢系统和输氢系统是相连接的,也就是大多功能部件都要承受35MPa的压力,总体布置是分散式的;Quantum公司提供的储氢系统和输氢系统是分开的,并在输氢时,从车气瓶组附近就开始降压,这样减压后的功能件承受的压力较小,系统相对操作安全,在最新开发的世界上首台35MPa和70MPa氢气瓶系统中,提出并设计出了气瓶组合阀,气瓶组合阀包括气瓶内置并加有电磁阀的减压调节阀、PRD、高压压力传感器、温度传感器及气体进出口,且减压调节阀内置于氢瓶之内。这种设计的优点是高压氢气经气瓶组合阀的减压后,低压输出,提高了系统安全可靠性,且由于减压调节阀内置于氢瓶之内,可以减轻组合阀置于气瓶外部的重量和轮廓尺寸,减小了气瓶瓶口的外部载荷,对车型对气瓶有轮廓尺寸要求的有极大的方便。不足之处是由于减压调节阀内置于氢瓶之内,造成了维修极大不方便,且会影响气瓶内部氢气有效存贮空间。
发明内容
本发明的技术解决问题:克服现有技术的不足,提供一种高压储氢瓶组合阀,该组合阀将减压调节阀置于气瓶之外,在保证安全可靠性和减少复杂性的情况下,更便于检修和维修,同时增加了气瓶内部氢气有效存贮空间;而且增加了氢气瓶组合阀外的供气管道和压力释放装置,保证了减压调节阀正常工作。
本发明的技术解决方案是:高压储氢瓶组合阀,其特点在于包括:充气单向阀、手动截止阀、电磁阀、减压调节阀、安全压力释放装置和储氢瓶充气和供气气道,储氢瓶充气和供气气道一端接入组合阀体内,另一端作为充入氢气的充气入口气道,在储氢瓶充气和供气气道的充气入口气道中依次连接有单向阀和手动截止阀;在储氢瓶充气和供气气道上还引出两个气道,一个气道作为供气气道,从手动截止阀和充气单向阀之间引出,经过电磁阀和减压调节阀后向燃料电池供气;另一个气道作为压力释放气道,从手动截止阀和接入组合阀体内的储氢瓶充气和供气气道的一端之间引出,经过安全压力释放装置和气体释放气道后向大气释放出去。氢气瓶组合阀外的的供气管道上,应增加压力释放装置,以保证减压调节阀正常工作,这可以增加氢气瓶组合阀的安全可靠性,减少其复杂性。高压储氢瓶组合阀通过高压储氢瓶的瓶口螺纹安装在高于储氢瓶上。
本发明的原理:高压储氢瓶组合阀通过高压储氢瓶的瓶口螺纹安装在高压储氢瓶上。当向储氢瓶充气时,气体只能经过充气入口气道、充气单向阀和手动截止阀,通过储氢瓶充气和供气气道向储氢瓶内充气,电磁阀激磁线圈断电,电磁阀处于关断状态,安全压力释放装置在储氢瓶内的气体没有过压(如超压设定为额定压力的105%)时处于关断状态;当储氢瓶内的高压气体向外供气时,只能通过充气和供气气道、手动截止阀进入供气气道,经过开启的电磁阀和减压调节阀向外供气,如向燃料电池供气;当经过减压调节阀的气体压力高于设定范围时,可以通过氢气瓶组合阀外的的供气管道上的压力释放装置,进行压力释放,以保证减压调节阀正常工作。当组合阀作为储氢瓶主阀使用时,则其它储氢瓶的高压气体经过预留的充气气道,直接进入减压调节阀,并通过供气气道供气。压力释放气道是当储氢瓶内的压力超过设定压力要求时所使用的安全压力释放气道。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)本发明将传统的储氢或天然气气瓶阀进行了创新,将手动截止阀、安全压力释放装置、电磁阀、减压调节阀、单向阀等多个分列的功能部件、控制及测量传感器件集成于一个气瓶阀的组合阀体内,不但满足了储氢气瓶储存压力35MPa或70MPa的提高,而且集成后的多个分列功能部件、控制及测量传感器通过组合阀体内置的气道连通,构成了储供气系统,完成了从高压35MPa或70MPa的气体充装至储氢瓶到直接获得满足供气要求的减压后的压力输出,如2MPa的氢气输出,在保证安全可靠性和减少复杂性的情况下,更便于检修和维修,同时增加了气瓶内部氢气有效存贮空间;而且增加了氢气瓶组合阀外的供气管道和压力释放装置,保证了减压调节阀正常工作。
(2)本发明在组合阀中还集成了压力传感器和温度传感器,可以根据需要,对组合阀中的减压调节阀的输出(供气)压力可以调节,通过组合阀中的压力传感器和温度传感器,可随时测量出储氢瓶内氢气的实时压力和温度,提高了测量的准确性,且又不使储氢瓶轮廓尺寸有所增加。
(3)本发明由于是在气瓶阀上就设有减压调节阀,并考虑到瓶阀的集成性和气体可测及输出可控性,可以低压输出,因此供气输出系统会具有很高的安全可靠性,同时也可以作为储氢瓶的主阀使用,当需要时,可以打开其阀体上的接口,通过管路,将其它储氢瓶的高压氢气输入本组合阀中,进行减压后向外供气,而其它气瓶不需要安装高压储氢瓶组合阀。
(4)本发明仍具有气瓶阀的其本功能。当需要临时关闭气瓶或长久关闭气瓶时,则可通过外置于组合阀上的手柄将手动截止阀关闭,即关闭了储氢瓶。
总之,本发明将减压调节阀置于气瓶之外,便于检修和维修,同时增加了气瓶内部氢气有效存贮空间;不但具有压力传感、减压、自动截止等的储供气功能,而且又有很高的安全可靠性。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
如图1所示,本发明包括:充气单向阀1、手动截止阀2、电磁阀3、减压调节阀4、高压压力释放装置5、储氢瓶充气入口气道11和充气和供气气道10,储氢瓶充气和供气气道10一端接入组合阀体内,另一端作为充入氢气的充气入口气道11,在储氢瓶充气供气气道10的充气入口气道11中依次连接有单向阀1和手动截止阀2;在储氢瓶充气和供气气道10上还引出两个气道,一个气道作为供气气道13,从手动截止阀2和充气单向阀1之间引出,经过电磁阀3和减压调节阀4后向燃料电池供气;另一个气道作为安全压力释放气道14,从手动截止阀2和接入组合阀体内的储氢瓶充气和供气气道10的一端之间引出,经过高压压力释放装置5后经安全压力释放气道14向大气释放出去。高压储氢瓶组合阀通过高压储氢瓶15的瓶口螺纹安装在高压储氢瓶15上。
在储氢瓶组合阀体内部还设有两个气道,一个气道作为放置压力传感器的气道8,另一气道作为放置温度传感器的气道9,这两个气道直接深入储气瓶内,感受瓶内的压力和温度,并输出相应的信号。
在电磁阀3和减压调节阀4之间还设有供其他储气瓶高压氢输入的充气气道12。
本发明的工作过程:充气时,高压(如35MPa或70MPa)氢气由充气入口气道11经充气单向阀1及开启的手动截止阀2、通过储氢瓶充气和供气气道10直接向储氢瓶15充气,直至充满到额定压力(如35MPa或70MPa);充满氢气的储氢瓶15通过储氢瓶充气和供气气道10、开启的手动截止阀2、电磁阀3,经减压调节阀4,通过供气气道13向外供气,如给氢燃料电池供气;当高压氢气经减压调节阀4减压后输出的压力值大于某设定值时,可以通过氢气瓶组合阀外的的供气管道上的压力释放装置,进行压力释放,以保证减压调节阀正常工作;当组合阀作为储氢瓶主阀使用时,也可以打开组合阀体上的接口,通过充气气道12将其它储气瓶中的高压氢气输至本组合阀,直接经减压调节阀4后进行供气;当电磁阀3的激磁控制线圈通电时,则电磁阀3开启,即有高压氢气输向减压调节阀4供气,当电磁阀3的激磁控制线圈断电时,则电磁阀3关闭,高压氢气停止向减压调节阀4供气。
本发明中未详细描述内容均为本领域技术人员公知内容。
Claims (6)
1.高压储氢瓶组合阀,其特征在于包括:充气单向阀(1)、手动截止阀(2)、电磁阀(3)、减压调节阀(4)、安全压力释放装置(5)、储氢瓶充气和供气气道(10);储氢瓶充气和供气气道(10)一端接入组合阀体内,另一端作为充入氢气的充气入口气道(11),在储氢瓶充气和供气气道(10)的充气入口气道(11)中依次连接有单向阀(1)和手动截止阀(2);在储氢瓶充气和供气气道(10)上还引出两个气道,一个气道作为供气气道(13),从手动截止阀(2)和充气单向阀(1)之间引出,经过电磁阀(3)和减压调节阀(4)后向外供气;另一个气道作为安全压力释放气道(14),从手动截止阀(2)和接入组合阀体内的储氢瓶充气和供气气道(10)的一端之间引出,经过安全压力释放装置(5)后,通过安全压力释放气道(14)向大气释放出去;高压储氢瓶组合阀通过高压储氢瓶(15)的瓶口螺纹安装在高于储氢瓶(15)上。
2.根据权利1所述的高压储氢瓶组合阀,其特征在于:所述的储氢瓶组合阀体内部还设有两个气道,一个气道作为放置压力传感器的气道(8),另一气道作为放置温度传感器的气道(9),这两个气道直接深入储气瓶内,感受瓶内的压力和温度,并输出相应的信号。
3.根据权利1或2所述的高压储氢瓶组合阀,其特征在于:在供气气道(13)中,在所述的电磁阀(3)和减压调节阀(4)之间还设有供其它储气瓶高压氢输入的充气气道(12)。
4.根据权利1或2所述的高压储氢瓶组合阀,其特征在于:所述的电磁阀(3)的激磁线圈受控于外部控制信号,使电磁阀关断或开启。
5.根据权利要求1所述的高压氢瓶组合阀,其特征在于:所述的手动截止阀(2),当储氢瓶需要修理或临时关闭时,则可通过外置于组合阀体的手柄将手动截止阀(2)关闭,即将储氢瓶彻底关闭,气体不会进入储气瓶或从储气瓶中流出。
6.根据权利要求1所述的高压储氢瓶组合阀,其特征在于:所述的手动截止阀(2)关闭时,可对充气单向阀(1)、电磁阀(3)和减压调节阀(4)进行检查和维修。
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