CN104155016B - 一种用于测量高压气瓶内部温度的测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种针对高压气瓶加注和排放时用于测量高压气瓶内部温度的测量装置。其目的是提供一种用于测量高压气瓶内部温度的测量装置，可直接准确地探测和记录分布在高压气瓶内部各处的多点温度，结构精密却安装简便。本发明温度测量装置包括布点机构、密封模块、数据采集卡，布点机构包括一导管，导管上设有多连杆，每根多连杆配套地设有用于调节多连杆角度的定位弹簧，多连杆上连接有温度传感器；密封模块，包括高压护罩、引线管座套、信号引线管、气瓶连接头，气瓶连接头上设有穿孔；数据采集卡，用于将温度传感器收集的模拟信号转换成温度数据储存；温度传感器的引线穿过穿孔后依次经信号引线管、引线管座套和高压护罩后引出至数据采集卡。
Description
技术领域
本发明属于高压气体测试设备技术领域，具体来说，是涉及一种针对高压气瓶加注和排放时用于测量高压气瓶内部温度的测量装置。
背景技术
随着全球汽车保有量的持续增长，对能源和环境带来了越来越大的压力，传统汽车的发展之路，日益显示出其不可持续性。为此，全球各大能源公司及跨国汽车企业纷纷投入巨资，开发新能源汽车及其配套的基础设施。其中燃料电池汽车技术被公认为是最有潜力替代传统燃油汽车的终极解决方案。经过近二十年来持续不断的研发及示范运行的检验，燃料电池汽车技术日趋成熟，成本大幅下降，欧、美、日、韩及我国的相关汽车公司纷纷推出燃料电池汽车量产的时间表，可以预见在未来的数年内，燃料电池汽车将进入商业化的市场。
作为燃料电池汽车燃料的氢气，目前主要采用高压车载储存的方式，为使燃料电池汽车的续驶里程与传统汽车相当，氢气的储存压力已从35MPa向70MPa发展，而储氢罐则采用复合材料气瓶。其使用温度范围为-40至85℃。由于高压氢气快速加注过程中焦耳-汤普森效应产生的热量叠加压缩热，使得不加控制的氢气加注过程的温升远大于85℃，因此需要采取额外措施如氢气预冷及合理的加注控制策略，来确保加注过程安全、顺利进行。
由于高压氢气加注过程中，储氢瓶内的温度并不均匀，所以需要一种能够同时测量储气瓶内多点温度的装置，在加注时对气瓶内部的温度分布数据进行准确的测量和采集，并通过分析温度数据改善氢气的加注方式和策略。
目前常规的瓶内温度探测方法为：
在瓶阀上集成温度传感器，但该做法所得的数据并不具备代表性，对于单口瓶该方法只能测得瓶口数据，对于双口瓶也只能测得瓶口和瓶尾的温度数据。由于计算机模拟高压储气瓶快速加注时，气瓶内部各点的温度情况均有不同，所以光有瓶口和瓶尾的数据并不能作为改善加注策略的数据基础来参照。
另一种常用的测试方式为使用红外线测温仪探测，但由于高压储气瓶多为复合材料，且壁厚较厚，经过试验使用红外线测试的瓶内温度分布情况上下浮动很小，与瓶内传感器所测得的数据相差较大，所以红外测温的方式并不能作为参考。
经过以上对比，为了能够获得准确的且分布范围广的高压气瓶加注时瓶内的温度数据，就需要一种能够用于同时测量储气瓶内多点温度的装置，以解决温度数据采集的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于测量高压气瓶内部温度的测量装置，可直接准确地探测和记录分布在高压气瓶内部各处的多点温度，结构精密却安装简便。
本发明的目的是这样实现的：
一种用于测量高压气瓶内部温度的测量装置，包括：布点机构，包括一导管，所述导管上设有多连杆，每根多连杆配套地设有定位弹簧，用于调节对应多连杆的角度，所述多连杆上连接有温度传感器；密封模块，包括高压护罩、引线管座套、信号引线管、气瓶连接头，所述密封模块通过气瓶连接头连接高压气瓶的瓶口，所述气瓶连接头上设有穿孔，所述引线管座套设于所述信号引线管的外部，所述高压护罩设在密封模块的外部；数据采集卡，用于将温度传感器收集的模拟信号转换成温度数据储存；所述导管一端和所述气瓶连接头的内壁通过螺纹连接，所述温度传感器的引线穿过所述穿孔后依次经所述信号引线管、引线管座套和高压护罩后引出至外部。
优选地，所述气瓶连接头上设有管道转接头，用于安装气瓶的进出气管路。
其中，所述导管上设有传感器引线穿孔，用于将所述传感器的引线引导至所述导管内。
优选地，所述导管上设有安装定位销，温度传感器通过所述安装定位销固定在所述导管上，可以准确测量导管周围各点的温度。
所述信号引线管和引线管座套之间设有引线管密封圈，所述引线管座套和高压护罩之间设有引线管座套密封圈，所述高压护罩和气瓶连接头之间设有气瓶连接头密封圈一，所述气瓶连接头和气瓶之间设有气瓶连接头密封圈二。
进一步地，所述导管上设有若干工艺孔，用于瓶内气流的通过。
进一步地，所述多连杆上设有若干工艺孔，用于瓶内气流的通过。
其中，所述气瓶内压力范围为0～100MPa。
本发明由于采用了上述技术方案，与现有技术相比具有以下有益效果：本发明用于测量高压气瓶内部温度的测量装置通过设置多连杆和定位弹簧，可按要求调节多连杆的长度和张开角度，将布点机构在安装入高压气瓶内后能够自然展开达到需求位置，使其测试范围能够覆盖气瓶内径向及轴向任意点的温度；本发明可以直接探测和记录气瓶内部径向及轴向任意点的温度，是一种结构精密、安装简便的测试装置，且本发明不仅能用于高压氢气瓶的温度分布测试，还适合于其它高压气体储气瓶的测试；本发明适用于多种气体的气瓶，气瓶内压力范围为0～100MPa。
附图说明
通过以下本发明的实施例并结合附图的描述，示出本发明的其它优点和特征，该实施例以实例的形式给出，但并不限于此，其中：
图1为本发明一种用于测量高压气瓶内部温度的测量装置的较优实施例的结构示意图；
图2为图1中所示实施例的密封模块的结构示意图；
图3为图1中所示实施例的布点机构的结构示意图；
图4为图1中所示实施例安装于高压气瓶内时的示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种用于测量高压气瓶内部温度的测量装置，包括布点机构1、密封模块2、数据采集卡3。
结合图2所示，布点机构1包括导管11，导管11上设有多连杆15，每根多连杆15配套地设有由弹簧座13和弹簧14构成的定位弹簧，定位弹簧用于调节与其对应的多连杆15的角度，多连杆15上连接有温度传感器8，可按要求利用定位弹簧调节多连杆15的长度和张开角度，可以准确测量气瓶内径向及轴向任意点的温度，导管11上还设有安装定位销12，温度传感器8通过安装定位销12固定在导管11上，可以准确测量导管11周围各点的温度。导管11上还设有传感器引线穿孔16，用于将传感器8的引线引导至导管11内。导管11和多连杆15上设计了一些工艺孔(图中未示出)，使它们能够在气瓶内有急速高压气流通过时，仍保持受力平衡，从而使结构和位置保持稳定。
结合图2所示，密封模块2包括高压护罩21、引线管座套23、信号引线管25、气瓶连接头28，密封模块2通过气瓶连接头28连接高压气瓶的瓶口，气瓶连接头28上设有穿孔281，引线管座套23设于信号引线管25的外部，高压护罩21设在密封模块2的外部。信号引线管25和引线管座套23之间设有引线管密封圈24，引线管座套23和高压护罩21之间设有引线管座套密封圈22，高压护罩21和气瓶连接头28之间设有气瓶连接头密封圈一26。温度传感器8的引线穿过穿孔281后依次经信号引线管25、引线管座套23和高压护罩21后引出至外部。其中，气瓶连接头28上设有管道转接头27，用于安装气瓶的进出气管路。
数据采集卡3用于将温度传感器8收集的模拟信号转换成温度数据储存。温度传感器8测得温度信息，温度传感器8的引线通过导管11引出，通过信号引线管25转接，穿过引线管座套23和高压护罩21，输出瓶外与数据采集卡3对接。温度传感器8的选择范围较广，可使用热电偶、热电阻、芯片式等等各种现有温度传感器，数据采集卡3内可根据选择的温度传感器输入与之匹配的算法，数据采集卡3将模拟信号输出至电脑进行记录和保存。
本发明用于测量高压气瓶内部温度的测量装置装入气瓶4中，用于测量气瓶4中的温度。结合图4所示，气瓶连接头28和气瓶4之间通过气瓶连接头密封圈二29密封，导管11的一端和气瓶连接头28的内壁通过螺纹连接，布点机构1在伸入气瓶4前对定位弹簧进行调整，通过调节弹簧座13的松紧度，确定多连杆15展开状态时的角度，伸入气瓶4时，手动使多连杆15’为折叠状态(参考图1和图3)，伸入气瓶4内后定位弹簧动作将多连杆由折叠状态转换为预先设定的展开状态，测量气瓶4内各点的温度。对不同气瓶，不同位置的测量，可在伸入前对弹簧座13进行调整即可，简单方便。
Claims (7)
1.一种用于测量高压储氢气瓶内部温度的测量装置，所述气瓶内压力范围为0～100MPa，其特征在于，所述测量装置包括：
布点机构，包括一导管，所述导管上设有多连杆，每根多连杆配套地设有定位弹簧，用于调节对应多连杆的角度，所述多连杆上连接有温度传感器；
密封模块，包括高压护罩、引线管座套、信号引线管、气瓶连接头，所述密封模块通过气瓶连接头连接高压气瓶的瓶口，所述气瓶连接头上设有穿孔，所述引线管座套设于所述信号引线管的外部，所述高压护罩设在密封模块的外部；
数据采集卡，用于将温度传感器收集的模拟信号转换成温度数据储存；
所述导管一端和所述气瓶连接头的内壁通过螺纹连接，所述温度传感器的引线穿过所述穿孔后依次经所述信号引线管、引线管座套和高压护罩后引出至外部。
2.如权利要求1所述的温度测量装置，其特征在于：所述气瓶连接头上设有管道转接头，用于安装气瓶的进出气管路。
3.如权利要求1所述的温度测量装置，其特征在于：所述导管上设有传感器引线穿孔，用于将所述传感器的引线引导至所述导管内。
4.如权利要求1所述的温度测量装置，其特征在于：所述导管上设有安装定位销，温度传感器通过所述安装定位销固定在所述导管上。
5.如权利要求1所述的温度测量装置，其特征在于：所述信号引线管和引线管座套之间设有引线管密封圈，所述引线管座套和高压护罩之间设有引线管座套密封圈，所述高压护罩和气瓶连接头之间设有气瓶连接头密封圈一，所述气瓶连接头和气瓶之间设有气瓶连接头密封圈二。
6.如权利要求1所述的温度测量装置，其特征在于：所述导管上设有若干工艺孔，用于瓶内气流的通过。
7.如权利要求1所述的温度测量装置，其特征在于：所述多连杆上设有若干工艺孔，用于瓶内气流的通过。
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