CN111412385A - 氢能源助力车安全储氢装置及其供氢系统 - Google Patents

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Abstract

一种氢能源助力车安全储氢装置及其供氢系统，包括：储氢瓶和安装在储氢瓶瓶口的阀门；储氢瓶由内至外依次包括：内胆、缠绕层和外壳；阀门为顶开阀，包括：阀体，设置为帽状，适于与氢气瓶连接，阀体内部设有凹槽；顶柱，贯穿阀体，适于在阀体内上下运动；顶柱上部设有一圈凸起，凸起设于阀体内部凹槽内；弹簧，适于为顶柱提供向上移动的力；气嘴，与顶柱的底部配合，顶柱向下移动时适于打开气嘴；弹性加压圈，套设于气嘴下部；顶柱中心设有适于气体通过的通气孔；阀体顶部设有连接槽。通过设置顶开式的阀门机构以及回弹和保护的结构，在简化结构的同时确保了安全性；设置竖z型气嘴，能有效增加气嘴的密封面积，增大密封性，进一步增加安全性。

Description

氢能源助力车安全储氢装置及其供氢系统
技术领域
本发明涉及储氢供氢技术领域，尤其涉及氢能源助力车安全储氢装置及其供氢系统。
背景技术
共享自行车作为一种便利又普遍的交通工具，解决人们一到三公里需求已得到市场的极大认可，但是自行车本身依然存在其局限性，例如逆风、上坡时会很费力，长时间骑行会非常疲劳，而且无法很好的解决更长距离的出行需求，因此，需要助力车来更好地满足人们的需要。
随着人口的日益增长和越来越大的能源消耗，能源短缺问题逐渐加重，发展和使用绿色能源成为全球关注的热点。氢燃料电池是一种使用氢气作为燃料，通过与氧气的化学反应而产生电能的装置，其副产物只有水，因此氢能源助力车成为了一种理想的绿色出行交通工具。现阶段，氢燃料储氢装置瓶口结构过于复杂，且更换不方便，大多是将瓶口减压阀、减压装置一起更换，这样极大的增大了成本，因此需要一种能安全更换且结构简单成本小的储氢装置，以及能和该装置配套的供氢系统，在确保安全的同时，降低成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种氢能源助力车安全储氢装置及其供氢系统，提供一种结构简单的安全储氢装置，在确保安全更换储氢装置的同时，降低成本。
一种氢能源助力车安全储氢装置，包括：储氢瓶和安装在储氢瓶瓶口的阀门；
所述储氢瓶由内至外依次包括：内胆、缠绕层和外壳；
所述阀门为顶开阀，包括：
阀体，设置为帽状，适于与氢气瓶连接，所述阀体内部设有凹槽；
顶柱，所述顶柱贯穿阀体，适于在阀体内上下运动；
所述顶柱上部设有一圈凸起，所述凸起设于阀体内部凹槽内；
弹簧，适于为顶柱提供向上移动的力；所述弹簧一端与顶柱凸起连接，另一端设有垫片；所述垫片适于与阀体连接；
气嘴，与顶柱的底部配合，所述顶柱向下移动时适于打开所述气嘴；所述气嘴设置为倒圆台状；所述气嘴底面中心设有裂缝，裂缝沿气嘴底面的厚度方向呈z形延伸；
弹性加压圈，套设于气嘴下部，适于压紧气嘴；
所述顶柱中心设有适于气体通过的通气孔；
所述阀体顶部设有连接槽。
所述内胆为玻璃纤维和铝的混合材料。
所述连接槽内壁设有多圈内螺纹。
所述阀体凹槽内设有适于对顶柱限位的限位圈。
所述通气孔顶端设有过滤限流装置。
所述顶柱与阀体连接处均设有密封装置。
一种采用上述的氢能源助力车安全储氢装置的氢能源助力车供氢系统，包括：氢能源助力车储氢装置、安全装置和电动控制装置；所述安全装置可拆卸连接在氢能源助力车储氢装置的阀体顶部；所述电动控制装置通过低压链接器以及转接器与安全装置连接。
所述安全装置底部设有适于与阀体连接的进气接头；所述进气接头外壁设有与所述连接槽内螺纹匹配的外螺纹；所述进气接头为倒凹型；所述进气接头适于推动所述顶柱打开气嘴。
所述安全装置包括本体；所述本体内设有与进气接头连接的进气通道；所述本体内还设有高压连接器接口、高压压力变送器接口、安全阀接口、手动阀接口、一级减压阀接口和二级减压阀接口；所述二级减压阀接口一侧设置低压输出接口；所述高压连接器接口安装高压连接器；所述压力变送器接口安装压力变送器；所述安全阀接口安装安全阀；所述手动阀接口安装手动阀；；所述一级减压阀接口安装一级减压阀；；所述二级减压阀接口安装二级减压阀；所述进气通道依次通过高压连接器、压力变送器、安全阀、手动阀、一级减压阀和二级减压阀与低压输出接口连通。
所述高压连接器设置在本体底部；所述压力变送器设置于高压连接器上部；所述安全阀设置于压力变送器上部；所述手动阀设置于与安全阀相邻的本体侧面上；所述一级减压阀设置于与安全阀相对的本体侧面上；所述二级减压阀设置于本体顶部。
采用了上述技术方案，本发明具有如下技术效果:
1、本发明通过设置顶开式的阀门机构以及回弹和保护的结构，在简化结构的同时确保了安全性；设置竖z型气嘴，能有效增加气嘴的密封面积，增大密封性，进一步增加安全性。
2、本发明通过设置限位圈，对顶柱移动进行限制，确保了装置的稳定性。
3、本发明通过设置过滤限流装置，进一步确保了装置的安全性。
4、本发明通过在安全装置底部设置与阀体连接槽相匹配的螺纹，确保连接快捷方便且安全稳定。
5、本发明通过设置适于推动顶柱的倒凹型进气接头结构，连接方便快捷且安全。
6、本发明通过设置高压连接器、压力变送器、安全阀、手动阀、一级减压阀和二级减压阀，确保了高压氢气能降低到额定输出压力，满足安全使用要求。
7、本发明通过将储氢装置和安全装置分开，将储氢装置设置成可单独更换的部件，使储氢装置的更换更为方便快捷，且在确保安全的同时降低了成本。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的安全装置结构示意图；
图3为本发明的安全装置的主视剖面图；
图4为本发明的安全装置左视剖面图；
图5为本发明的供氢系统原理示意图。
附图标记为：储氢瓶1、内胆1-1、缠绕层1-2和外壳1-3、阀体2、顶柱3、过滤限流装置3-1、弹簧4、垫片4-1、气嘴5、弹性加压圈6、低压输出接口7、高压连接器8、压力变送器9、安全阀10、一级减压阀11、手动阀12、二级减压阀13。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
(实施例1)
见图1，一种氢能源助力车安全储氢装置，包括：储氢瓶1和安装在储氢瓶瓶口的阀门；其中，储氢瓶由内至外依次包括：内胆1-1、缠绕层1-2和外壳1-3；内胆1-1为玻璃纤维和铝的混合材料，容积为1000～5000ml；缠绕层1-2为碳纤维缠绕层。
阀门为顶开阀，包括：阀体2、顶柱3、弹簧4、气嘴5和弹性加压圈6；其中，阀体设置为帽状，适于与氢气瓶1连接，阀体2内部设有凹槽；阀体可设置成于氢气瓶固定连接也可以是可拆卸连接；阀体2内设有适于对顶柱3限位的限位圈，确保了装置的稳定性。另外的，阀体2顶部设有连接槽，连接槽内壁设有多圈内螺纹。
顶柱3贯穿阀体2，适于在阀体2内上下运动，顶柱3与阀体2连接处均设有密封装置；顶柱3上部设有一圈凸起；凸起设于阀体2内部凹槽内；顶柱中心设有适于气体通过的通气孔；通气孔顶端设有过滤限流装置3-1，过滤限流装置3-1适于承压≤35MPa；顶柱3底部与气嘴5配合，顶柱3向下移动时适于打开气嘴5。
弹簧4的一端与顶柱3凸起连接，适于为顶柱3提供向上移动的力，另一端设有垫片4-1；垫片4-1适于与阀体2连接；气嘴5为设置为倒圆台状，气嘴5上部设有旋转轴，适于气嘴5的开合；气嘴5面中心设有裂缝，裂缝沿气嘴5底面的厚度方向呈z形延伸，通过设置竖Z型气嘴，能有效增加气嘴5的接触面积，增大密封性；弹性加压圈6套设于气嘴5下部，适于压紧气嘴5。
一种采用上述氢能源助力车安全储氢装置的氢能源助力车供氢系统，包括氢能源助力车储氢装置、安全装置和电动控制装置；其中，安全装置可拆卸连接在氢能源助力车储氢装置的阀体2顶部；所述电动控制装置通过低压链接器以及转接器与安全装置连接。
见图2至4，安全装置底部设有适于与阀体2连接的进气接头，进气接头外壁设有与阀体2的连接槽内螺纹匹配的外螺纹；进气接头为倒凹型；进气接头适于推动顶柱3打开气嘴5。
安全装置包括本体；本体内设有与进气接头连接的进气通道；本体内还设有高压连接器接口、高压压力变送器接口、安全阀接口、手动阀接口、一级减压阀接口和二级减压阀接口；二级减压阀接口一侧设置低压输出接口7；高压连接器接口安装高压连接器8；压力变送器接口安装压力变送器9；安全阀接口安装安全阀10；手动阀接口安装手动阀12；一级减压阀接口安装一级减压阀11；二级减压阀接口安装二级减压阀13；进气通道依次通过高压连接器8、压力变送器9、安全阀10、手动阀12、一级减压阀11和二级减压阀13与低压输出接口7连通。通过设置高压连接器8、压力变送器9、安全阀10、手动阀12、一级减压阀11和二级减压阀13，控制输出口输出压力≥1.03Mpa，确保能安全供氢。
高压连接器8设置在本体底部；压力变送器9设置于高压连接器8上部；安全阀10设置于压力变送器9上部；手动阀12设置于与安全阀10相邻的本体侧面上；一级减压阀11设置于与安全阀10相对的本体侧面上；二级减压阀13设置于本体顶部。
见图5，本发明使用时，将安全装置与阀体2连接槽螺纹连接，当旋转至底部时，安全装置底部接头推动顶柱3打开气嘴5，氢气依次经过高压连接器8、压力变送器9、安全阀10、手动阀12、一级减压阀11和二级减压阀13，最终到达低压输出接口7，低压输出接口7处设有电动控制装置，控制氢气的通断。
当储氢装置内氢气使用完后，关闭手动阀，反向旋转储氢装置，此时，气嘴5在弹性加压圈6的压力作用下闭合，确保残留气体不会泄露。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氢能源助力车安全储氢装置，其特征在于，包括：储氢瓶(1)和安装在储氢瓶瓶口的阀门；
所述储氢瓶由内至外依次包括：内胆(1-1)、缠绕层(1-2)和外壳(1-3)；
所述阀门为顶开阀，包括：
阀体(2)，设置为帽状，适于与氢气瓶(1)连接，所述阀体(2)内部设有凹槽；
顶柱(3)，所述顶柱(3)贯穿阀体(2)，适于在阀体(2)内上下运动；
所述顶柱(3)上部设有一圈凸起，所述凸起设于阀体内部凹槽内；
弹簧(4)，适于为顶柱(3)提供向上移动的力；
气嘴(5)，与顶柱(3)的底部配合，所述顶柱(3)向下移动时适于打开所述气嘴(5)；
弹性加压圈(6)，套设于气嘴(5)下部，适于压紧气嘴；
所述顶柱(3)中心设有适于气体通过的通气孔；
所述阀体(2)顶部设有连接槽。
2.根据权利要求1所述的氢能源助力车安全储氢装置，其特征在于：所述内胆(1-1)为玻璃纤维和铝的混合材料。
3.根据权利要求1所述的氢能源助力车安全储氢装置，其特征在于：所述连接槽内壁设有多圈内螺纹。
4.根据权利要求1所述的氢能源助力车安全储氢装置，其特征在于：所述阀体凹槽内设有适于对顶柱(3)限位的限位圈。
5.根据权利要求1所述的氢能源助力车安全储氢装置，其特征在于：所述通气孔顶端设有过滤限流装置(3-1)。
6.根据权利要求1所述的氢能源助力车安全储氢装置，其特征在于：所述顶柱(3)与阀体(2)连接处均设有密封装置。
7.一种采用权利要求1-6中任一项所述的氢能源助力车安全储氢装置的氢能源助力车供氢系统，其特征在于，包括：氢能源助力车储氢装置、安全装置和电动控制装置；所述安全装置可拆卸连接在氢能源助力车安全储氢装置的阀体顶部；所述电动控制装置通过低压联接器以及转接器与安全装置连接。
8.根据权利要求7所述的氢能源助力车供氢系统，其特征在于：所述安全装置底部设有适于与阀体连接的进气接头；所述进气接头外壁设有与所述连接槽内螺纹匹配的外螺纹；所述进气接头为倒凹型；所述进气接头适于推动所述顶柱(3)打开气嘴(5)。
9.根据权利要求7所述的氢能源助力车供氢系统，其特征在于：所述安全装置包括本体；所述本体内设有与进气接头连接的进气通道；所述本体内还设有高压连接器接口、高压压力变送器接口、安全阀接口、手动阀接口、一级减压阀接口和二级减压阀接口；所述二级减压阀接口一侧设置低压输出接口(7)；所述高压连接器接口安装高压连接器(8)；所述压力变送器接口安装压力变送器(9)；所述安全阀接口安装安全阀(10)；所述手动阀接口安装手动阀(12)；所述一级减压阀接口安装一级减压阀(11)；所述二级减压阀接口安装二级减压阀(13)；所述进气通道依次通过高压连接器(8)、压力变送器(9)、安全阀(10)、手动阀(12)、一级减压阀(11)和二级减压阀(13)与低压输出接口(7)连通。
10.根据权利要求9所述的氢能源助力车供氢系统，其特征在于：所述高压连接器(8)设置在本体底部；所述压力变送器(9)设置于高压连接器(8)上部；所述安全阀(10)设置于压力变送器(9)上部；所述手动阀(12)设置于与安全阀(10)相邻的本体侧面上；所述一级减压阀(11)设置于与安全阀(10)相对的本体侧面上；所述二级减压阀(13)设置于本体顶部。
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