CN108826009A - 一种自冷却的液化天然气气瓶 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自冷却的液化天然气气瓶，包括液化天然气瓶和连通设置在液化天然气瓶的出气口上的减压阀，沿液化天然气瓶的外周依次布置有液体管路、蒸汽管路和热管，液体管路和蒸汽管路分别连通在包裹壳的两侧，液体管路与热管蒸发段之间连接有储液罐，储液罐由相互套设的储液罐内壳体和储液罐外壳体组成，储液罐内壳体和储液罐外壳体之间抽真空，中间腔的两端分别与液体管路和热管蒸发段连通，侧腔内填充有相变材料，中间腔内填充有液体工质。本发明，使用液化天然气减压阀来对天然气瓶进行冷却，并使用热管进行换热，从而使天然气瓶周围的温度大大降低，避免了液化天然气瓶在外界温度较高时，瓶内压力出现大幅度增加影响用车安全的问题。
Description
技术领域
本发明涉及天然气气瓶冷却技术，具体涉及一种自冷却的液化天然气气瓶。
背景技术
随着我国汽车保有量的增加，对能源的需求也越来越大。天然气是一种较为理想的替代能源，汽车使用天然气可以有效减少石油消耗，减少环境污染。车用液化天然气瓶是天然气汽车的重要组成部分，其需求量也越来越大。然而传统的天然气气瓶在外界温度较高时，液化天然气瓶内的压力会有较大幅度的上升，严重影响汽车的使用安全性。
综上所述，目前需要一种可自冷却的液化天然气瓶，避免在外界温度较高时，瓶内压力大幅度增加影响用车安全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有液化天然气瓶在外界温度升高，瓶内压力升高过大的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种自冷却的液化天然气气瓶，包括液化天然气瓶和连通设置在所述液化天然气瓶的出气口上的减压阀，所述减压阀外包覆有一层包裹壳，所述减压阀与包裹壳之间设有空隙，沿所述液化天然气瓶的外周依次布置有液体管路、蒸汽管路和热管，所述热管包括布置于所述液化天然气瓶的表面的热管蒸发段，所述液体管路、蒸汽管路和热管蒸发段顺次连接而成，所述液体管路和蒸汽管路分别连通在所述包裹壳的两侧，所述液体管路与热管蒸发段之间连接有储液罐，所述储液罐由相互套设的储液罐内壳体和储液罐外壳体组成，所述储液罐内壳体和储液罐外壳体之间抽真空，所述储液罐内壳体内一体设有隔板，所述隔板将所述储液罐内壳体分割成一个中间腔和两个侧腔，所述中间腔的两端分别与所述液体管路和热管蒸发段连通，所述侧腔密封设置，所述侧腔内填充有相变材料，所述中间腔内填充有液体工质。
在上述方案中，所述液化天然气瓶的外部套设有一个保温壳，所述保温壳与液化天然气瓶通过保温壳支持架固定连接。
在上述方案中，所述保温壳支持架包括一体连接的导热部分和绝热部分，所述导热部分的材质为导热材料，所述导热部分分别固定抵靠于所述液化天然气瓶及热管蒸发段的外表面上，所述绝热部分的材质为绝热材料，所述绝热部分固定抵靠于所述保温壳的内表面上。
在上述方案中，所述保温壳支持架为一体弯折的板状，所述导热部分具有与所述液化天然气瓶形状匹配的弧面，所述绝热部分分别连接在所述导热部分的两侧，并沿所述导热部分的弧面向外突出。
在上述方案中，所述热管由外至内依次包括管壳、吸液芯和热管空腔，所述热管内抽成负压后充以工作液体，工作液体沿所述吸液芯由所述储液罐流动至所述热管蒸发段。
在上述方案中，所述吸液芯为毛细多孔结构，所述吸液芯紧贴所述管壳的内壁。
在上述方案中，布置于所述热管蒸发段内端部的所述吸液芯浸入所述中间腔内。
在上述方案中，所述热管在所述液化天然气瓶的底部设有热管发热段。
在上述方案中，沿所述减压阀的周围设有散热片，所述散热片布置于所述减压阀与包裹壳之间。
在上述方案中，所述相变材料的相变温度为10～20℃。
本发明，使用液化天然气减压阀来对天然气瓶进行冷却，并使用热管进行换热，从而使天然气瓶周围的温度大大降低，避免了液化天然气瓶在外界温度较高时，瓶内压力出现大幅度增加影响用车安全的问题，结构简单，无需外加动力，冷却效率高。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图；
图2为本发明中热管的结构示意图；
图3为本发明各个部件的三维布置图；
图4为本发明中保温壳支持架的结构示意图；
图5为本发明中储液罐的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做出详细的说明。
本发明公开了一种自冷却的液化天然气气瓶，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。需要特别指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明，并且相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围的基础上对本文所述内容进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
在发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。
如图1至图5所示，本发明提供的一种自冷却的液化天然气气瓶，包括液化天然气瓶6和连通在液化天然气瓶6的出气口上的减压阀1，本发明的原理为，天然气储存在液化天然气瓶6中，在发动机工作时，减压后的天然气20由液化天然气瓶6经过减压阀1进入发动机。由于天然气的焦汤系数为正，天然气在流过减压阀1时，减压阀1周围的温度将会下降。使用减压阀对天然气瓶进行降温，无需外部动力，节约能源而且结构紧凑。
具体结构包括，减压阀1外包覆有一层包裹壳2，减压阀1与包裹壳2之间设有空隙，沿液化天然气瓶6的外周依次布置有液体管路3、蒸汽管路5和热管，使用热管进行换热，换热效率高。热管包括布置于液化天然气瓶6的表面的热管蒸发段7，液体管路3、蒸汽管路5和热管蒸发段7顺次连接而成，液体管路3和蒸汽管路5分别连通在包裹壳2的两侧，液体管路3与热管蒸发段7之间连接有储液罐4，
热管由外至内依次包括管壳8、吸液芯9和热管空腔10，热管内抽成负压后充以工作液体，工作液体沿吸液芯9由储液罐4流动至热管蒸发段7，吸液芯9为毛细多孔结构，吸液芯9紧贴管壳8的内壁，热管在液化天然气瓶6的底部设有热管发热段12。
本发明的具体工作过程如下：
当液化天然气瓶6周围的温度升高时，在热管蒸发段7的工质受热蒸发，压力上升，气化后的工质在微小的压力差的作用下，将会由热管蒸发段7向蒸汽管路5流动(注：蒸发后的气体是无法流入液体管路3的，因为液体管路3与热管蒸发段7之间有储液罐4，蒸发所产生的微小压力是无法克服储液罐4中液体所产生的压力的)。由于减压阀1周围温度较低，当蒸汽流过减压阀1与包裹壳2之间的空隙时，温度降低，蒸汽发生液化，产生液体，在液体管路3中的吸液芯9的毛细作用及重力作用下流入储液罐4，然后液体由于毛细作用及重力作用从储液罐4流入到热管蒸发段7。
在热管首次使用时，会将管内抽成负压后充以工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯9毛细多孔结构充分湿润后再加以密封，当热管蒸发段7受热时，吸液芯9中的液体将会气化，此时在毛细作用及重力作用下，液体将会由储液罐4沿吸液芯9流动到热管蒸发段7。利用吸液芯9的毛细作用可以有效提高热管液态工质的循环效率，有利于热量的快速传递与扩散。使用热管进行换热可以有效提高传热效率，其传热效率是铜棒的几百倍甚至上千倍。
液化天然气瓶6的外部套设有一个保温壳11，保温壳11与液化天然气瓶6通过保温壳支持架17固定连接。保温壳11可以减小外界向热管蒸发段7的传热，从而更容易对液化天然气瓶6周围的温度进行控制。
保温壳支持架17包括一体连接的导热部分13和绝热部分14，导热部分13的材质为导热材料，导热部分13分别固定抵靠于液化天然气瓶6及热管蒸发段7的外表面上，绝热部分14的材质为绝热材料，绝热部分14固定抵靠于保温壳11的内表面上。保温壳支持架17为一体弯折的板状，导热部分13具有与液化天然气瓶6形状匹配的弧面，绝热部分14分别连接在导热部分13的两侧，并沿导热部分13的弧面向外突出。绝热材料可以减少外界空气的热量通过保温壳支持架17传递给液化天然气瓶6，导热材料加强了热管蒸发段7与液化天然气瓶6的换热，保证液化天然气瓶6周围的温度均一性。
沿减压阀1的周围设有散热片，散热片布置于减压阀1与包裹壳2之间，在热管蒸发段7气化的工质流过减压阀1与包裹壳2时，可加强工质与减压阀1之间的传热。
储液罐4由相互套设的储液罐内壳体15和储液罐外壳体16组成，储液罐内壳体15和储液罐外壳体16之间抽真空，以减少储液罐与外界的换热，储液罐内壳体15内一体设有隔板，隔板将储液罐内壳体15分割成一个中间腔18和两个侧腔19，中间腔18的两端分别与液体管路3和热管蒸发段7连通，侧腔19密封设置，侧腔19内填充有相变材料，中间腔18内填充有液体工质。布置于热管蒸发段7内端部的吸液芯9浸入中间腔18内，不仅保证了吸液芯9中有充足的液体，也可以防止液体工质直接流入到热管空腔10中。相变材料的相变温度为10～20℃。
储液罐4在发动机长时间工作后，由于减压阀1持续给热管中的工质降温，此时工质的温度较低，储液罐4中的相变材料将会与液体工质发生换热，相变材料逐渐从液体变化到固体，控制自冷却装置的冷却强度。同时在发动机不工作时，由于减压阀1中没有天然气流过，则此时减压阀1不能对热管中的蒸汽工质进行冷却，此时固态的相变材料将会起作用，由固态的相变材料对工质进行冷却(此时固态的相变材料会逐渐变为液态)，保证自冷却装置在发动机停机后依然可以工作，以防止在发动机停机后，由于外界温度高而造成天然气瓶内的压力过大。
在储液罐中增加入相变材料，在发动机长时间工作时可以减小自冷却装置的冷却强度，在发动机不工作时可以使用相变材料来对热管中的工质进行降温，以防止在发动机不工作时，液态天然气瓶的内部的压力过大。
本发明，使用液化天然气减压阀来对天然气瓶进行冷却，并使用热管进行换热，从而使天然气瓶周围的温度大大降低，避免了液化天然气瓶在外界温度较高时，瓶内压力出现大幅度增加影响用车安全的问题，结构简单，无需外加动力，冷却效率高。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自冷却的液化天然气气瓶，其特征在于，包括液化天然气瓶和连通设置在所述液化天然气瓶的出气口上的减压阀，所述减压阀外包覆有一层包裹壳，所述减压阀与包裹壳之间设有空隙，沿所述液化天然气瓶的外周依次布置有液体管路、蒸汽管路和热管，所述热管包括布置于所述液化天然气瓶的表面的热管蒸发段，所述液体管路、蒸汽管路和热管蒸发段顺次连接而成，所述液体管路和蒸汽管路分别连通在所述包裹壳的两侧，所述液体管路与热管蒸发段之间连接有储液罐，所述储液罐由相互套设的储液罐内壳体和储液罐外壳体组成，所述储液罐内壳体和储液罐外壳体之间抽真空，所述储液罐内壳体内一体设有隔板，所述隔板将所述储液罐内壳体分割成一个中间腔和两个侧腔，所述中间腔的两端分别与所述液体管路和热管蒸发段连通，所述侧腔密封设置，所述侧腔内填充有相变材料，所述中间腔内填充有液体工质。
2.如权利要求1所述的一种自冷却的液化天然气气瓶，其特征在于，所述液化天然气瓶的外部套设有一个保温壳，所述保温壳与液化天然气瓶通过保温壳支持架固定连接。
3.如权利要求2所述的一种自冷却的液化天然气气瓶，其特征在于，所述保温壳支持架包括一体连接的导热部分和绝热部分，所述导热部分的材质为导热材料，所述导热部分分别固定抵靠于所述液化天然气瓶及热管蒸发段的外表面上，所述绝热部分的材质为绝热材料，所述绝热部分固定抵靠于所述保温壳的内表面上。
4.如权利要求3所述的一种自冷却的液化天然气气瓶，其特征在于，所述保温壳支持架为一体弯折的板状，所述导热部分具有与所述液化天然气瓶形状匹配的弧面，所述绝热部分分别连接在所述导热部分的两侧，并沿所述导热部分的弧面向外突出。
5.如权利要求1所述的一种自冷却的液化天然气气瓶，其特征在于，所述热管由外至内依次包括管壳、吸液芯和热管空腔，所述热管内抽成负压后充以工作液体，工作液体沿所述吸液芯由所述储液罐流动至所述热管蒸发段。
6.如权利要求5所述的一种自冷却的液化天然气气瓶，其特征在于，所述吸液芯为毛细多孔结构，所述吸液芯紧贴所述管壳的内壁。
7.如权利要求5所述的一种自冷却的液化天然气气瓶，其特征在于，布置于所述热管蒸发段内端部的所述吸液芯浸入所述中间腔内。
8.如权利要求1所述的一种自冷却的液化天然气气瓶，其特征在于，所述热管在所述液化天然气瓶的底部设有热管发热段。
9.如权利要求1所述的一种自冷却的液化天然气气瓶，其特征在于，沿所述减压阀的周围设有散热片，所述散热片布置于所述减压阀与包裹壳之间。
10.如权利要求1所述的一种自冷却的液化天然气气瓶，其特征在于，所述相变材料的相变温度为10～20℃。
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