CN111174101B - 自释放吸收式氢气主动安全防护装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种自释放吸收式氢气主动安全防护装置。自释放吸收式氢气主动安全防护装置包括双头活塞和壳体。双头活塞包括第一活塞头、第二活塞头和连接杆。壳体围构形成第一腔室、第二腔室和第三腔室。第一腔室用于收纳氢气管路连接部。第二腔室用于收纳第一活塞头。第三腔室用于收纳第二活塞头。第三腔室用于收纳吸氢材料，且吸氢材料收纳于第二活塞头远离连接杆的一侧。当氢气管路连接部泄漏氢气时，第一活塞头受到的压力大于第二活塞头受到的压力。第二活塞头挤压吸氢材料。吸氢材料进入第一腔室。吸氢材料吸附第一腔室内的氢气，降低了氢气的浓度,有效避免了氢气泄漏至外部空间引起的爆炸。

Description

自释放吸收式氢气主动安全防护装置

技术领域

本申请涉及新能源技术领域，特别是涉及一种自释放吸收式氢气主动安全防护装置。

背景技术

化石能源消耗带来的能源枯竭和环境污染日益严重，可再生能源的大规模开发和利用势在必行。尽管可再生能源储量丰富，分布广泛，但存在着波动剧烈，尤其受自然环境的影响呈现周期性的变化。氢气是一种有效的储能方式：在可再生能源发电高峰期将电能转换为化学能储存在氢气当中，在用电高峰期将氢气携带的能量通过燃料电池重新转换为电能以供使用。因此氢气的制备、储存、运输等技术受到了相关研究人员的重视。

氢气是一种极易燃易爆的气体，当氢气在空气中的体积分数超过4％-75％时，遇到火源，即可引起爆炸。因此，氢气的运输和储存过程中，如何才能避免氢气泄漏引起的爆炸是亟待解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对怎样才能避免氢气泄漏引起的爆炸的问题，提供一种自释放吸收式氢气主动安全防护装置。

一种自释放吸收式氢气主动安全防护装置包括双头活塞和壳体。所述双头活塞包括第一活塞头、第二活塞头和连接杆。所述第一活塞头通过所述连接杆与所述第二活塞头连接。所述壳体围构形成第一腔室、第二腔室和第三腔室。所述第一腔室用于收纳氢气管路连接部。所述第一活塞头设置于所述第二腔室。所述第二活塞头设置于所述第三腔室。垂直于所述双头活塞的运动方向，所述第二腔室的截面积大于所述第三腔室的截面积。所述第三腔室用于收纳吸氢材料，且所述吸氢材料收纳于所述第二活塞头远离所述连接杆的一侧。

所述壳体开设第一通道。所述第一通道连通于所述第二腔室和所述第三腔室之间。所述连接杆穿过所述第一通道。所述壳体开设第二通道。所述第二通道包括第三通道口和第四通道口。所述第三通道口开设于所述第一腔室的侧壁。所述第四通道口开设于所述第二腔室的侧壁，且所述第四通道口开设于所述第一活塞头远离所述连接杆的一侧。

所述壳体开设第三通道。所述第三通道包括第五通道口和第六通道口。所述第五通道口开设于所述第三腔室的侧壁，且所述第五通道口开设于所述第二活塞头远离所述连接杆的一侧。所述第六通道口开设于所述第一腔室的侧壁。所述壳体开设泄气孔。所述泄气孔的一端开设于所述第一通道的侧壁。所述泄气孔的另一端用于与外部空间连通。

在一个实施例中，所述自释放吸收式氢气主动安全防护装置还包括包覆体。所述包覆体收纳于所述第三腔室，且设置于所述第二活塞头远离所述连接杆的一侧。所述包覆体用于包裹所述吸氢材料。

在一个实施例中，所述包覆体为柔性结构。

在一个实施例中，所述自释放吸收式氢气主动安全防护装置还包括卡块。所述卡块设置于所述第一通道的侧壁。

在一个实施例中，所述第三通道为多个，多个所述第三通道分别连通于所述第一腔室和所述第三腔室之间，且多个所述第三通道一一对应的多个所述第五通道口开设于所述第二活塞头远离所述连接杆的一侧。

在一个实施例中，所述自释放吸收式氢气主动安全防护装置还包括氢气传感器和监测报警装置。所述氢气传感器收纳于所述第一腔室。所述氢气传感器用于生成检测信号。所述监测报警装置与所述氢气传感器电连接。所述监测报警装置用于根据所述检测信号报警。

在一个实施例中，所述监测报警装置包括报警器和控制板。所述氢气传感器与所述报警器分别与所述控制板电连接。所述控制板根据所述检测信号控制所述报警器报警。

在一个实施例中，所述氢气传感器用于设置于所述外部空间。所述壳体开设第四通道。所述第四通道的一端与所述第一腔室连通。所述第四通道的另一端与所述氢气传感器连通。

在一个实施例中，沿所述双头活塞的运动方向，所述第三腔室的长度大于所述连接杆的长度。

在一个实施例中，所述第一通道的截面积小于所述第二腔室的截面积。

在一个实施例中，所述泄气孔的一端与所述第二腔室连通，且远离所述第二通道。

本申请实施例提供的所述自释放吸收式氢气主动安全防护装置包括双头活塞和壳体。所述双头活塞包括第一活塞头、第二活塞头和连接杆。所述第一活塞头通过所述连接杆与所述第二活塞头连接。所述壳体围构形成第一腔室、第二腔室和第三腔室。所述第一腔室用于收纳氢气管路连接部。所述第二腔室用于收纳所述第一活塞头。所述第三腔室用于收纳所述第二活塞头。

所述壳体开设第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道连通于所述第二腔室和所述第三腔室之间。所述连接杆穿过所述第一通道。所述第二通道连通于所述第一腔室和所述第二腔室之间。所述第三通道连通于所述第一腔室与所述第三腔室之间。所述壳体开设泄气孔，所述泄气孔的一端开设于所述第一通道的侧壁，所述泄气孔的另一端用于与外部空间连通。所述第三腔室用于收纳吸氢材料，且所述吸氢材料收纳于所述第二活塞头远离所述连接杆的一侧。

当所述氢气管路连接部泄漏氢气时，所述第一腔室内的压力升高，氢气通过所述第二通道流入所述第二腔室。氢气通过所述第三通道流入所述第三腔室。又由于垂直于所述双头活塞的运动方向，所述第二腔室的截面积大于所述第三腔室的截面积。所述第一活塞头受到的压力大于所述第二活塞头受到的压力。氢气推动所述第一活塞头向所述第三腔室移动。所述第一活塞头通过所述连接杆带动所述第二活塞头移动。所述第二活塞头挤压所述吸氢材料。所述吸氢材料进入所述第一腔室。所述吸氢材料吸附所述第一腔室内的氢气，降低了氢气的浓度。所述自释放吸收式氢气主动安全防护装置有效避免了氢气泄漏至外部空间引起的爆炸。

附图说明

图1为本申请一个实施例中提供的所述自释放吸收式氢气主动安全防护装置的结构示意图；

图2为本申请一个实施例中提供的所述自释放吸收式氢气主动安全防护装置的A局部示意图；

图3为本申请另一个实施例中提供的所述自释放吸收式氢气主动安全防护装置的结构示意图。

附图标号：

自释放吸收式氢气主动安全防护装置 10

双头活塞 20

第一活塞头 210

第二活塞头 220

连接杆 230

壳体 30

第一腔室 310

第二腔室 320

第三腔室 330

氢气管路连接部 100

第一通道 340

第一通道口 341

第二通道口 342

第二通道 350

第三通道口 351

第四通道口 352

第三通道 360

第五通道口 361

第六通道口 362

第四通道 370

收纳吸氢材料 200

运动方向 a

泄气孔 40

包覆体 50

卡块 60

氢气传感器 70

监测报警装置 80

报警器 810

控制板 820

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请一并参见图1和图2，本申请实施例提供一种自释放吸收式氢气主动安全防护装置10包括双头活塞20和壳体30。

所述双头活塞20包括第一活塞头210、第二活塞头220和连接杆230。所述第一活塞头210通过所述连接杆230与所述第二活塞头220连接。所述壳体30围构形成第一腔室310、第二腔室320和第三腔室330。所述第一腔室310用于收纳氢气管路连接部100。所述第一活塞头210设置于所述第二腔室320。所述第二活塞头220设置于所述第三腔室330。垂直于所述双头活塞20的运动方向a，所述第二腔室320的截面积大于所述第三腔室330的截面积。所述第三腔室330用于收纳吸氢材料200，且所述吸氢材料200收纳于所述第二活塞头220远离所述连接杆230的一侧。

所述壳体30开设第一通道340。所述第一通道340连通于所述第二腔室320和所述第三腔室330之间。所述连接杆230穿过所述第一通道340。所述壳体30开设第二通道350。所述第二通道350包括第三通道口351和第四通道口352。所述第三通道口351开设于所述第一腔室310的侧壁。所述第四通道口352开设于所述第二腔室320的侧壁，且所述第四通道口352开设于所述第一活塞头210远离所述连接杆230的一侧。

所述壳体30开设第三通道360。所述第三通道360包括第五通道口361和第六通道口362。所述第五通道口361开设于所述第三腔室330的侧壁，且所述第五通道口361开设于所述第二活塞头220远离所述连接杆230的一侧。所述第六通道口362开设于所述第一腔室310的侧壁。所述壳体30开设泄气孔40。所述泄气孔40的一端开设于所述第一通道340的侧壁。所述泄气孔40的另一端用于与外部空间连通。

本申请提供的所述自释放吸收式氢气主动安全防护装置10，当所述氢气管路连接部100泄漏氢气时，所述第一腔室310内的压力升高，氢气通过所述第二通道350流入所述第二腔室320。氢气通过所述第三通道360流入所述第三腔室330。又由于垂直于所述双头活塞20的运动方向a，所述第二腔室320的截面积大于所述第三腔室330的截面积。所述第一活塞头210受到的压力大于所述第二活塞头220受到的压力。氢气推动所述第一活塞头210向所述第三腔室330移动。所述第一活塞头210通过所述连接杆230带动所述第二活塞头220移动。所述第二活塞头220挤压所述吸氢材料200。所述吸氢材料200进入所述第一腔室310。所述吸氢材料200吸附所述第一腔室310内的氢气，降低了氢气的浓度。所述自释放吸收式氢气主动安全防护装置10有效避免了氢气泄漏至外部空间引起的爆炸。

所述自释放吸收式氢气主动安全防护装置10利用所述双头活塞20两端的压差，促使所述双头活塞20滑动。所述双头活塞20推动所述吸氢材料200进入所述第一腔室310。所述吸氢材料200吸附所述第一腔室310内的氢气，降低了所述第一腔室310内的氢气的浓度。

在一个实施例中，所述吸氢材料200为钛铁合金、钛铁碳合金、钙锰镍铝合金、稀土镧镍、络合物、碳质材料(纳米碳纤维等碳素材料)中的任意一种或多种。

所述连接杆230的轴向端面的形状可以为圆形、方形、三角形或其他不规则形状。

所述第一活塞头210的截面形状与所述第二腔室320的截面形状相匹配。所述第一活塞头210的截面形状和所述第二腔室320的截面形状可以为圆形、方形、三角形或其他不规则形状等。

所述第二活塞头220的截面形状与所述第三腔室330的截面形状相匹配。所述第二活塞头220的截面形状和所述第三腔室330的截面形状可以为圆形、方形、三角形或其他不规则形状等。

在一个实施例中，所述第一活塞头210和所述第二活塞头220均为圆柱结构。所述第二腔室320和所述第三腔室330也为圆柱结构。所述第一活塞头210的侧壁与所述第二腔室320的内壁紧密贴合。所述第一活塞头210将所述第二腔室320分割为两个不同的空间。所述第二活塞头220的侧壁与所述第三腔室330的内壁紧密贴合。所述第二活塞头220将所述第三腔室330分割为两个不同的空间。

在一个实施例中，所述连接杆230为圆柱结构。所述第一活塞头210和所述第二活塞头220的端面为圆形。所述圆柱结构的轴心垂直于所述第一活塞头210和所述第二活塞头220的端面。

在一个实施例中，所述圆柱结构的轴心所在的平面垂直于重力方向。

在一个实施例中，所述第二腔室320和所述第三腔室330的形状与所述双头活塞20的形状和运动轨迹相匹配。

当所述双头活塞20朝向所述第三腔室330滑动时，所述第一活塞头210与所述第二活塞头220之间的空间压力增大。所述泄气孔40用于减压，减小所述双头活塞20的滑动阻力。

在一个实施例中，所述自释放吸收式氢气主动安全防护装置10还包括包覆体50。所述包覆体50收纳于所述第三腔室330，且设置于所述第二活塞头220远离所述连接杆230的一侧。所述包覆体50用于包裹所述吸氢材料200。

在所述氢气管路连接部100没有氢气泄漏时，所述包覆体50能够避免受到空气或其他物质污染。所述吸氢材料200因变质而失效。当所述氢气管路连接部100发生氢气泄漏时，所述双头活塞20朝向所述包覆体50滑动。所述双头活塞20的所述第二活塞头220挤压所述包覆体50。所述包覆体50破裂。所述吸氢材料200通过所述第三通道360进入所述第一腔室310。

在一个实施例中，所述包覆体50为柔性结构。所述包覆体50可以为橡胶材料。

在一个实施例中，所述自释放吸收式氢气主动安全防护装置10还包括卡块60。所述卡块60设置于所述第一通道340的侧壁。所述卡块60用于限制所述双头活塞20的位置。

在一个实施例中，所述第三通道360为多个，多个所述第三通道360分别连通于所述第一腔室310和所述第三腔室330之间，且多个所述第三通道360一一对应的多个所述第五通道口361开设于所述第二活塞头220远离所述连接杆230的一侧。所述第三通道360为多个便于加快所述吸氢材料200进入所述第一腔室310的速度，加快氢气的吸附速率。

在一个实施例中，所述自释放吸收式氢气主动安全防护装置10还包括氢气传感器70和监测报警装置80。所述氢气传感器70收纳于所述第一腔室310。所述氢气传感器70用于生成检测信号。所述监测报警装置80与所述氢气传感器70电连接。所述监测报警装置80用于根据所述检测信号报警，便于工作人员及时发现泄漏点。

在一个实施例中，所述监测报警装置80包括报警器810和控制板820。所述氢气传感器70与所述报警器810分别与所述控制板820电连接。所述控制板820根据所述检测信号控制所述报警器810报警。所述控制板820包含放大电路，用于将所述氢气传感器70的微弱电信号放大处理，以控制所述报警器810报警。

请一并参见图3，在一个实施例中，所述氢气传感器70用于设置于所述外部空间。所述壳体30开设第四通道370。所述第四通道370的一端与所述第一腔室310连通。所述第四通道370的另一端与所述氢气传感器70连通。所述氢气传感器70用于设置于所述外部空间，避免所述氢气传感器70受到所述第一腔室310内的压力和温度的影响，提高报警的准确性。所述氢气传感器70用于设置于所述外部空间，还可以避免所述氢气传感器70产生的电信号对所述第一腔室310内泄漏的氢气产生燃爆风险。

在一个实施例中，沿所述双头活塞20的运动方向a，所述第三腔室330的长度大于所述连接杆230的长度，以便储存所述吸氢材料200。及时所述双头活塞20移动至最大行程，所述第三腔室330依然存有所述吸氢材料200，便于充分吸附所述第一腔室310中的氢气。

在一个实施例中，所述第一通道340的截面积小于所述第二腔室320的截面积，对所述双头活塞20的行程产生阻隔，限制所述双头活塞20的行程范围，防止所述双头活塞20滑出。

在一个实施例中，所述泄气孔40的一端与所述第二腔室320连通，且远离所述第二通道350。所述泄气孔40在所述双头活塞20的形成范围内，便于及时泄放所述第二腔室320内的气体，减小所述双头活塞20移动的阻力。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种自释放吸收式氢气主动安全防护装置，其特征在于，包括：

双头活塞(20)，包括第一活塞头(210)、第二活塞头(220)和连接杆(230)，所述第一活塞头(210)通过所述连接杆(230)与所述第二活塞头(220)连接；

壳体(30)，围构形成第一腔室(310)、第二腔室(320)和第三腔室(330)，所述第一腔室(310)用于收纳氢气管路连接部(100)，所述第一活塞头(210)设置于所述第二腔室(320)，所述第二活塞头(220)设置于所述第三腔室(330)；

垂直于所述双头活塞(20)的运动方向，所述第二腔室(320)的截面积大于所述第三腔室(330)的截面积；

所述第三腔室(330)用于收纳吸氢材料(200)，且所述吸氢材料(200)位于所述第二活塞头(220)远离所述连接杆(230)的一侧；

所述壳体(30)开设第一通道(340)，所述第一通道(340)连通于所述第二腔室(320)和所述第三腔室(330)之间，所述连接杆(230)穿过所述第一通道(340)；

所述壳体(30)开设第二通道(350)，所述第二通道(350)包括第三通道口(351)和第四通道口(352)，所述第三通道口(351)开设于所述第一腔室(310)的侧壁，所述第四通道口(352)开设于所述第二腔室(320)的侧壁，且所述第四通道口(352)位于所述第一活塞头(210)远离所述连接杆(230)的一侧；

所述壳体(30)开设第三通道(360)，所述第三通道(360)包括第五通道口(361)和第六通道口(362)，所述第五通道口(361)开设于所述第三腔室(330)的侧壁，且所述第五通道口(361)位于所述第二活塞头(220)远离所述连接杆(230)的一侧，所述第六通道口(362)开设于所述第一腔室(310)的侧壁；

所述壳体(30)开设泄气孔(40)，所述泄气孔(40)的一端开设于所述第一通道(340)的侧壁，所述泄气孔(40)的另一端用于与外部空间连通。

2.如权利要求1所述的自释放吸收式氢气主动安全防护装置，其特征在于，还包括：

包覆体(50)，收纳于所述第三腔室(330)，且设置于所述第二活塞头(220)远离所述连接杆(230)的一侧，所述包覆体(50)用于包裹所述吸氢材料(200)。

3.如权利要求2所述的自释放吸收式氢气主动安全防护装置，其特征在于，所述包覆体(50)为柔性结构。

4.如权利要求1所述的自释放吸收式氢气主动安全防护装置，其特征在于，还包括：

卡块(60)，设置于所述第一通道(340)的侧壁。

5.如权利要求1所述的自释放吸收式氢气主动安全防护装置，其特征在于，所述第三通道(360)为多个，多个所述第三通道(360)分别连通于所述第一腔室(310)和所述第三腔室(330)之间，且多个所述第三通道(360)一一对应的多个所述第五通道口(361)位于所述第二活塞头(220)远离所述连接杆(230)的一侧。

6.如权利要求1所述的自释放吸收式氢气主动安全防护装置，其特征在于，还包括：

氢气传感器(70)，收纳于所述第一腔室(310)，所述氢气传感器(70)用于生成检测信号；

监测报警装置(80)，与所述氢气传感器(70)电连接，所述监测报警装置(80)用于根据所述检测信号报警。

7.如权利要求6所述的自释放吸收式氢气主动安全防护装置，其特征在于，所述监测报警装置(80)包括：

报警器(810)；

控制板(820)，所述氢气传感器(70)与所述报警器(810)分别与所述控制板(820)电连接，所述控制板(820)根据所述检测信号控制所述报警器(810)报警。

8.如权利要求6所述的自释放吸收式氢气主动安全防护装置，其特征在于，所述氢气传感器(70)用于设置于所述外部空间，所述壳体(30)开设第四通道(370)，所述第四通道(370)的一端与所述第一腔室(310)连通，所述第四通道(370)的另一端与所述氢气传感器(70)连通。

9.如权利要求1所述的自释放吸收式氢气主动安全防护装置，其特征在于，沿所述双头活塞(20)的运动方向，所述第三腔室(330)的长度大于所述连接杆(230)的长度。

10.如权利要求1所述的自释放吸收式氢气主动安全防护装置，其特征在于，所述第一通道(340)的截面积小于所述第二腔室(320)的截面积。

11.如权利要求1所述的自释放吸收式氢气主动安全防护装置，其特征在于，所述泄气孔(40)的一端与所述第二腔室(320)连通，且远离所述第二通道(350)。

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