CN105782709A - 用于充氢气的插座 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于充氢的插座。该插座包括在车辆的一侧形成的主体。设置在主体内的过滤器单元过滤经过主体的氢气中的异物，并且设置在过滤器单元后端的止回单元在一个方向上控制流动。过滤器单元包括筛网过滤器和过滤器支撑件，该筛网过滤器插入到在主体的第一主体处形成的过滤器承窝中，并且形成为一定形状以过滤经过主体的氢气，该过滤器支撑件设置在筛网过滤器的后侧，以通过联接第二主体和第一主体而紧密地支撑筛网过滤器，多个气体孔穿过该过滤器支撑件形成，以致使经过筛网过滤器的氢气流动到止回单元侧。

Description

用于充氢气的插座
技术领域
本发明涉及一种用于充氢的插座，并且更具体地，涉及一种通过过滤并抑制差压的发生而防止异物流动来有效地将氢气充入氢能源车辆的氢气罐中的用于充氢的插座。
背景技术
通常，氢能源车辆通过在作为氧化气体的氧气与作为燃料气体的氢气在燃料电池中发生化学反应时获得电力来操作。此外，燃料电池电动车辆使用燃料电池代替发动机操作，并且直接燃烧发动机中的氢气的氢燃料车辆与一般的汽油车辆类似。
氢能源车辆通过在使用氢气作为燃料的车辆内安装氢气罐来充入氢气，并且可包括承受350atm或700atm的氢气压力的多个氢气罐。具体地，氢气罐中充氢的系统使用安装在氢气站的缓冲罐和氢能源车辆的氢气罐中的各个压力传感器测量压力，当所测量的压力达到目标压力时完成充注。充氢的插座用作一种类型的连接器，其在充氢时将缓冲罐与氢气罐彼此连接。
同时，在氢能源车辆充氢的过程中，如由国际协议(SAE2601)所限定，其限定4kg至7kg氢气需要在3分钟内充注，但具有4kg氢气储存量的车辆和具有7kg氢气储存量的车辆的充注速度彼此不同。换句话说，具有7kg氢气储存量的车辆的充注速度更快，但由于快速的充注速度，在充注站与车辆之间产生压力差(差压)。
因此，在相关技术中用于充氢的插座与被包括在氢气站中的缓冲罐的充注喷嘴连接，以将氢气注入氢能源车辆的氢气罐中，并且过滤器需要安装在其中作为包括在车辆外部的部件，以防止在充氢时异物诸如灰尘流进车辆的氢气罐中。
因此，在相关技术中通过过滤器防止异物流进氢气罐中的技术包括：过滤器部分10，其被配置成过滤氢气的异物；环形多孔支撑件12，其在包括阀20的用于充入高压氢的插座过滤器中联接过滤器部分10与阀20并且支撑过滤器部分10，以操作氢气的单向流动；以及金属粉末过滤器构件14，其在环形多孔支撑件12的整个表面上整体形成并且在预定温度下加热和烧结金属粉末，以在充氢时过滤异物。
同时，近来，在氢能源车辆中，倾向于安装具有最高商业化性能的700atm的高压氢储存系统。因此，为了在700atm的压力下储存在氢能源车辆的氢气罐中储存的高压氢气，氢气需要在700atm或更大的压力下在充注站中充入。
然而，在相关技术中，由于过滤器的功能性能，当充氢时可防止异物流动，但由于在充注站侧的缓冲罐的压力低于车辆的储存罐的需求压力，产生差压。差压显著地影响充注速度，并且具体地，由于充注站的容量不足，当充注在预定压力下停止时，被充注的燃料状态(SOF)低于需求水平。此外，移除过滤器以减少充注站侧的缓冲罐与车辆处的氢气罐之间的差压的产生，充注效率可增加，但通过移除过滤器将面临异物的流动。
在本部分公开的以上信息仅为了加强对本发明的背景技术的理解，因此其可包含不形成本国本领域的普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供一种用于充氢的插座，该插座通过将筛网过滤器应用到用于充氢的插座并且包括防止筛网过滤器变形的多孔支撑件，以在将氢气充入氢能源车辆的氢气罐中时防止异物流动并且抑制差压产生，具有有效地充氢气的优点。
在一方面，本发明提供一种用于充氢的插座，其中在氢气充注站侧的充注喷嘴连接到氢能源车辆，以从氢气充注站的缓冲罐将氢气充入氢能源车辆的氢气罐中。插座可包括插座主体，其在氢能源车辆的一侧形成并且被配置作为在氢气充注站侧的充注喷嘴的连接器；过滤器单元，其设置在插座主体内并且被配置成过滤经过插座主体的氢气中的异物；以及止回单元(checkunit)，其设置在过滤器单元的后端并且被配置成在一个方向上调节流动。
在示例性实施方式中，过滤器单元可包括筛网过滤器和过滤器支撑件，该筛网过滤器插入到插座主体的第一主体处形成的过滤器承窝，并且形成为网状以过滤经过插座主体的氢气，该过滤器支撑件设置在筛网过滤器的后侧，以通过联接插座主体的第二主体和第一主体而紧密地支撑筛网过滤器，多个气体孔穿过该过滤器支撑件形成，以致使经过筛网过滤器的氢气流动到止回单元侧。
根据如上配置的本发明的示例性实施方式，可以通过在将氢气充入氢能源车辆的氢气罐中时防止异物流动并且抑制差压发生，从而更有效地充氢气。
附图说明
现在将参考通过附图举例说明的示例性实施方式，详细描述本发明的上述和其他特征，附图在下文中仅为了举例说明而给出，因此不限制本发明，并且其中：
图1是示出根据现有技术的用于充氢的插座的示图；
图2是根据本发明的示例性实施方式的用于充氢的插座的第一示例性实施方式的示图；
图3是根据本发明的示例性实施方式的用于充氢的插座的第一示例性实施方式的剖视图；
图4是根据本发明的示例性实施方式的用于充氢的插座的第二示例性实施方式的剖视图；以及
图5是现有技术与本发明之间关于根据充注站的储存量的差压和充注量的比较图。
应当理解，附图不必按比例绘制，而是呈现出说明本发明基本原理的各种示例性特征的某种简化表示。本文所公开的本发明的特定设计特征包括例如特定尺寸、取向、位置和形状，这些特征将部分地由特定的既定用途和使用环境来确定。在整套附图的各图中，附图标号指代本发明的相同或等同部件。
具体实施方式
应该理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语一般而言包括机动车辆，诸如包含运动型多功能车辆(SUV)、公共汽车、货车、各种商用车辆的载客车辆，包含各种轮船和舰船的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从非石油资源获得的燃料)。如文本所提及的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力和电动力的车辆。
尽管示例性实施方式被描述为使用多个单元执行示例性过程，但应当理解，示例性过程也可通过一个或多个模块执行。另外，应当理解，术语“控制器/控制单元”是指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器被配置成存储模块，并且处理器被具体地配置为执行所述模块，以执行下面进一步描述的一个或多个过程。
本文使用的术语仅出于描述具体实施方式的目的，而并非旨在限制本发明。如本文所使用，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一种”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。还将理解的是，术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时，其指存在所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或成分，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、成分和/或其组。本文所用的术语“和/或”包括一个或多个相关联所列项目的任何和所有组合。
除非特别说明或从上下文中显而易见，否则本文所用的术语“约”被理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的两个标准差内。“约”可以被理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非上下文中另外清楚地指出，否则本文中提供的所有数值均被术语“约”修饰。
下文中将详细参考本发明的各个示例性实施方式，其实施例在附图中示出并且在下文描述。尽管本发明将结合示例性实施方式进行描述，但应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制于那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施方式，还涵盖各种替代、修改、等同方式或其他实施方式，其可包括在随附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。
本发明将参照附图在下文中更全面地进行描述，在附图中示出本发明的示例性实施方式。参照图2和图3，图2示出根据本发明的用于充氢的插座的示图，图3示出根据本发明的用于充氢的插座的剖视图，当氢气充入氢能源车辆的氢气罐中时，用于充氢的插座可用作一种类型的连接器。
具体地，可顺次安装过滤器单元200和止回单元300，过滤器单元200被配置成过滤插座主体100中的异物，且止回单元300被配置成调节氢气流，其中在一个方向上过滤异物。止回单元300可通过具有处理器和存储器的控制器操作。换句话说，用于充氢的插座可在氢能源车辆的一侧(例如，第一侧)形成，在该插座中，在氢气充注站侧的充注喷嘴连接到氢能源车辆，以将氢气从氢气充注站的缓冲罐中充入氢能源车辆的氢气罐中。
因此，作为氢气充注站侧的充注喷嘴的连接器操作的插座的主体100可设置在氢能源车辆的一侧。具体地，插座主体100可包括在长度方向上的中空孔，并且可分成第一主体110和第二主体120，以将过滤器单元200和止回单元300容纳(例如，收容)在其中。
同时，被配置成过滤经过插座主体100的氢气中的异物的过滤器单元200可设置在插座主体100内。此外，被配置成防止经过过滤器单元200的氢气在相反方向回流的止回单元300可设置在过滤器单元200的后端。具体地，在止回单元300中，阀板340可设置在过滤器单元200的后端，阀孔341穿过该阀板340形成，并且控制杆330可设置在阀板340的后端，在控制杆330中形成能够打开和关闭阀孔341的开闭球331。
此外，被配置成限制控制杆的移动位置的杆支撑件310可设置在插座主体100中，并且弹簧320可被配置成在控制杆330与杆支撑件310之间提供弹性。阀板340侧可被配置成使得控制杆330的开闭球331阻塞阀孔341。换句话说，止回单元300可以是止回阀形式，以控制氢气在一个方向上从充注站侧的缓冲罐朝向车辆侧的氢气罐流动，并且可以插入第二主体120中形成的止回承窝121中，但氢气可以从其中穿过。
因此，其中安置有弹簧320的杆支撑件310可设置在第二主体120内，并且被配置成打开和关闭阀板340的阀孔341的控制杆330可通过安置在杆支撑件310处的弹簧320弹性地提供，该阀板340覆盖第二主体120的止回承窝121。如上配置的止回单元300可整体形成球和支撑球的支撑孔，从而与现有技术中现有止回阀的结构相比减少了制造成本。
具体地，当通过使用经过过滤器单元200的氢气的充注压力推动由于弹簧320的作用而阻塞阀板340的阀孔341的控制杆330的球部分，来打开阀孔341时，氢气可通过在杆支撑件310的周边上形成的多个通气孔311流动到氢气罐侧。当缓冲罐侧的氢气的充注压力释放或供应阀锁定时，控制杆330可通过设置在杆支撑件310内的弹簧320的弹性恢复力与阀板340接触(例如，邻接)，以阻塞阀孔341，从而防止氢气罐处的氢气通过插座排出。
此外，过滤器单元200可包括筛网过滤器210和过滤器支撑件220，该筛网过滤器210插入插座主体100的第一主体110处形成的过滤器承窝111中，并且形成为网状以过滤经过插座主体100的氢气，过滤器支撑件220设置在筛网过滤器210的后侧，以通过联接插座主体100的第二主体120和第一主体110紧密地支撑筛网过滤器210，多个气体孔221可穿过过滤器支撑件220形成，以致使经过筛网过滤器210的氢气流动到止回单元330侧。
参照示出根据本发明的第一示例性实施方式的图3，过滤器单元200可设置在止回单元300的前侧，以过滤氢气并且使氢气经过筛网过滤器210，从而在充氢时防止异物流动。具体地，筛网过滤器210可以由过滤器支撑件220支撑，以防止筛网过滤器210在氢气经过筛网过滤器210的压力和流动下变形。
此外，在基于氢气的流动方向的过滤器支撑件220的后侧，可设置具有会聚孔231的阻力系数板230，该会聚孔231的宽度朝向后侧减小，从而当氢气经过筛网过滤器210时减小压降。其宽度在氢气流动方向上减小的会聚孔可穿过阻力系数板230形成。具体地，会聚孔231的入口可在与筛网过滤器210的后侧接触的阻力系数板230的前端处较宽地形成，并且出口可较窄地形成(例如，比入口部分窄)，以压缩经过会聚孔231的氢气。
同时，作为根据本发明的用于充氢的插座的第二示例性实施方式的横截面配置，参照示出过滤器单元200的修改形状的图4，在过滤器单元200中，多个气体孔221可形成以支撑筛网过滤器210并且使氢气经过。此外，过滤器单元200可形成为在氢气的流动方向上以基本呈圆锥形状延伸，并且进一步地可不同地形成为基本呈半球状形状、曲线形状等以增加在氢气的流动方向上的过滤面积。
此外，过滤器支撑件220的气体孔221可以形成基本上足以使筛网过滤器210的孔中大约3至6个孔通气的直径。此外，多个气体孔221可以基于过滤器支撑件220的形状在各个方向上形成，并且可以在气体孔221之间以预定间隔布置，以确保筛网过滤器210的稳定支撑性能。换句话说，筛网过滤器210可以形成为基本呈圆锥形状或曲面形状以进一步确保充入的氢气的过滤面积。
此外，过滤器支撑件220可以形成为对应于筛网过滤器210的圆锥形状或曲面形状，以支撑筛网过滤器210。因此，过滤器支撑件220可以形成为呈圆锥形状或曲面形状突出，以使筛网过滤器210的过滤面积最大化，从而通过增加相应面积快速过滤大容量氢气。
此外，过滤器支撑件也可以形成为呈对应于筛网过滤器的形状的圆锥形状或曲面形状突出，从而相应地接触筛网过滤器。具体地，筛网过滤器210的单位筛目尺寸可以为大约350μm至450μm，并且过滤器支撑件220的气体孔221可具有大约700μm至950μm的尺寸，其大小足以穿过筛网过滤器210的三个或更多个单位筛网。因此，经过筛网过滤器210的氢气未被气体孔221阻碍，并且通过止回单元300充入车辆侧的氢气罐中。
此外，具有向外倾斜的会聚孔231的阻力系数板230可以进一步设置在过滤器支撑件220的后侧，以减小经过过滤器支撑件220的氢气的差压。此外，在本发明的用于充氢的插座中，可提供多个密封环130来阻挡氢气泄露。当充入氢气之后输出喷嘴与插座主体100分开时，保护盖400可以可拆卸地设置在前侧以防止异物(例如，提供负效应的任何灰尘、颗粒或其他不想要的物质)流过第一主体110，并且抓持在第二主体120处的防丢失接头410可以由保护盖400的一侧延伸以防止保护盖400在分离时丢失。
在如上所讨论的本发明的配置中，参照图5，其示出现有技术和本发明关于基于充注站的储存量的差压和充注量的比较图，可以看到在本发明的插座中产生的差压ΔP1基本上小于在现有技术的插座中产生的差压ΔP2。
换句话说，本发明通过使用被包括在本发明的插座中的筛网过滤器210和过滤器支撑件220而具有改善的过滤功能，并且与现有技术相比，差压可随着充注速度增加而减小。因此，当在氢能源车辆的氢气罐中充入氢气时，本发明可通过过滤防止异物流动，并且在没有差压的情况下有效地充氢，从而减少充注时间。
本说明书和权利要求书中所使用的术语或单词不应当被解释为限于典型的含义或字典上的含义，而应当基于发明人能够适当地限定术语的概念以便以最好的方式描述他/她自己的发明的原则，解释为与本发明的技术精神相符的意义和概念。
参考本发明的示例性实施方式详细描述了本发明。然而，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施方式作出改变，本发明的范围由随附权利要求及其等同方式限定。

Claims (9)

1.一种用于在车辆中充氢的插座，其包括：
插座主体，所述插座主体与被配置成供应氢气的充注喷嘴连接；
过滤器单元，所述过滤器单元设置在所述插座主体内以过滤从其中经过的氢气的异物；
筛网过滤器，所述筛网过滤器设置在所述插座主体内并且被配置为网状，以使氢气经过所述过滤器单元；以及
过滤器支撑件，所述过滤器支撑件被配置成支撑所述筛网过滤器并且具有多个气体孔，氢气流经所述多个气体孔穿过所述筛网过滤器。
2.根据权利要求1所述的用于充氢的插座，其中在所述过滤器支撑件的一侧设置阻力系数板，在所述阻力系数板中形成会聚孔，所述会聚孔在氢气流动的方向上具有减小的宽度。
3.根据权利要求1所述的用于充氢的插座，其中所述过滤器支撑件的气体孔形成基本上足以使筛网过滤器的孔中的3至6个孔通气的直径。
4.根据权利要求1所述的用于充氢的插座，其中所述筛网过滤器形成为圆锥形状或曲面形状以使过滤面积最大化。
5.根据权利要求4所述的用于充氢的插座，其中所述过滤器支撑件形成为对应于所述筛网过滤器的形状的圆锥形状或曲面形状，以对应地接触所述筛网过滤器。
6.根据权利要求2所述的用于充氢的插座，其中在所述插座主体内设置止回单元，所述止回单元被配置成防止经过所述过滤器单元的氢气在相反方向上回流。
7.根据权利要求6所述的用于充氢的插座，其中所述止回单元包括：
阀板，所述阀板设置在所述过滤器单元的下一位置处并且形成有贯通的阀孔；
控制杆，所述控制杆设置在所述阀板的下一位置处并且在一端处形成有被配置成打开和关闭所述阀孔的开闭球；
杆支撑件，所述杆支撑件设置在所述控制杆的下一位置处并且被配置成限制所述控制杆的移动位置；以及
弹簧，所述弹簧被配置成在所述控制杆与所述杆支撑件之间提供弹性，并且被配置成使所述控制杆的开闭球与所述阀板侧接触以阻塞所述阀孔。
8.根据权利要求1所述的插座，其中所述插座设置在氢能源车辆内。
9.根据权利要求1所述的插座，其中所述插座设置在燃料电池车辆内。
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