CN112361204A - 一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，包括：内胆和外壳体，在内胆外壁上缠绕有绝热夹层，绝热夹层与外壳体之间形成真空夹层；所述的绝热夹层由内而外依次由低密度绝热夹层、中密度绝热夹层和高密度绝热夹层构成，低密度绝热夹层为由厚度为3mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成，中密度绝热夹层为由厚度为2mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成，高密度绝热夹层为由厚度为1mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成。上述结构简单、绝热保冷效果好、能实现批量化生产。
Description
技术领域
本发明涉及低温车载液氢瓶，尤其涉及一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构。
背景技术
低温车载液氢瓶主要用于存储低温液氢，其内胆瓶体最低温度可达-253℃，因而要想在低温车载液氢瓶中长时间存储液氢，必须减少车载液氢瓶与外界的传热，从而达到尽可能长时间储存液氢的目的。
专利号为201920467372.3的中国发明专利申请中公开了一种车用液态储氢绝热气瓶，包括：内胆、内壳体和外壳体三层结构，该车用液态储氢绝热气瓶利用玻璃纤维纸和铝箔纸交替缠绕绝热，从而达到减少车载液氢瓶与外界的传热目的。但是该车用液态储氢绝热气瓶的结构复杂且含两个真空夹层，缠绕工作量大且绝热效果有限，难以产业化批量生产。
发明内容
本发明所需解决的技术问题是：提供一种结构简单、绝热保冷效果好、能实现批量化生产的低温车载液氢瓶的绝热保冷结构。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：所述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，包括：内胆和外壳体，内胆通过支撑结构悬空设置于外壳体的空腔中，在内胆外壁上缠绕有绝热夹层，绝热夹层与外壳体之间形成真空夹层；所述的绝热夹层由内而外依次由低密度绝热夹层、中密度绝热夹层和高密度绝热夹层构成，低密度绝热夹层为由厚度为3mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成，中密度绝热夹层为由厚度为2mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成，高密度绝热夹层为由厚度为1mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成。
进一步地，前述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其中，真空夹层的真空度为（2.0±0.2）x10-3Pa。
进一步地，前述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其中，在外壳体的内壁上涂覆有厚度为0.5mm的光洁铝箔层。
进一步地，前述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其中，内胆、绝热夹层和外壳体共轴线，且内胆的厚度A、绝热夹层和真空夹层的总体厚度B、外壳体的厚度C三者厚度比A：B：C=（0.6～0.8）：（15～18）：1。
进一步地，前述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其中，低密度绝热夹层的厚度B1、中密度绝热夹层的厚度B2、高密度绝热夹层的厚度B3、真空夹层的厚度B4四者厚度比B1：B2：B3：B4=4：3：2：1。
进一步地，前述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其中，在真空夹层中填满有用于吸收漏氢和绝热夹层释放的杂质气体的复合吸氢剂。
进一步地，前述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其中，所述的复合吸氢剂为由氧化铜、分子筛、氧化钯三者混合的混合物；氧化铜、分子筛、氧化钯三者的重量比为1：（8～10）：（2～4）。
进一步地，前述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其中，所述的复合吸氢剂的颗粒度为15微米～20微米。
进一步地，前述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其中，在外壳体的抽真空口上安装有过滤装置，过滤装置的过滤精度不超过15微米。
进一步地，前述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其中，缠绕形成低密度绝热夹层、中密度绝热夹层和高密度绝热夹层的各对应铝箔复合玻璃纤维布在缠绕前均需进行预处理：将各对应铝箔复合玻璃纤维布置于（120±5℃）的恒温炉内预热8～10小时。
进一步地，前述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其中，缠绕形成低密度绝热夹层、中密度绝热夹层和高密度绝热夹层的各对应铝箔复合玻璃纤维布在缠绕的过程中的操作环境温度为16～20℃，湿度小于18%。
本发明的有益效果是：根据从内胆到外壳体之间由低温区向高温区的温度变化，设置低密度绝热夹层、中密度绝热夹层、高密度绝热夹层和真空夹层，从而使低温车载液氢瓶的整体绝热效率提升30%及以上；此外，采用由玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布能够实现均匀缠绕，实现批量化生产。
附图说明
图1是本发明所述的低温车载液氢瓶的绝热保冷结构的结构示意图。
图2是内胆到外壳体之间的局部内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及优选实施例对本发明所述的技术方案作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，本实施例中所述的低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，包括：内胆4和外壳体1，内胆4通过支撑结构悬空设置于外壳体1的空腔中，在内胆4的外壁上缠绕有绝热夹层3，绝热夹层3与外壳体1之间形成真空夹层2。
在带绝热夹层3的低温容器中，当温度比较高或者在绝热夹层的高温段，热辐射占了总传热的80%以上，相应的固体导热、气体导热以及气体对流换热则可以忽略不计，而在温度比较低或者是在绝热夹层靠近低温液体的一侧，热传导所占的比例明显增大，这一特征表明合理的搭配多层绝热材料和间隔材料，可以优化低温容器整体的绝热性能。
本实施例中，如图2所示，所述的绝热夹层3由内而外依次由低密度绝热夹层7、中密度绝热夹层6和高密度绝热夹层5构成，低密度绝热夹层7为由厚度为3mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成，中密度绝热夹层6为由厚度为2mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成，高密度绝热夹层5为由厚度为1mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成。
本实施例中，如图2所示，内胆4、绝热夹层3和外壳体1共轴线，且内胆4的厚度A、绝热夹层3和真空夹层2的总体厚度B、外壳体1的厚度C三者厚度比A：B：C=（0.6～0.8）：（15～18）：1。低密度绝热夹层7的厚度B1、中密度绝热夹层6的厚度B2、高密度绝热夹层5的厚度B3、真空夹层2的厚度B4四者厚度比B1：B2：B3：B4=4：3：2：1。
为进一步减少热辐射，本实施例在外壳体1的内壁上涂覆有厚度为0.5mm的光洁铝箔层。为进一步减少热对流，本实施例维持真空夹层的真空度为（2.0±0.2）x10-3Pa。
靠近内胆4的低温区通过增加玻璃纤维棉的厚度减少热传导，靠近外壳体1的高温区通过抽真空和利用光洁铝箔层的反射作用减少热对流和热辐射，以提高绝缘效率，降低绝热夹层3与真空夹层3构成的总厚度。
本实施例中，在真空夹层2中填满有用于吸收漏氢和绝热夹层释放的杂质气体的复合吸氢剂，以延长真空夹层2的使用寿命。所述的复合吸氢剂为由氧化铜、分子筛、氧化钯三者混合的混合物；氧化铜、分子筛、氧化钯三者的重量比为1：（8～10）：（2～4）；复合吸氢剂的颗粒度为15微米～20微米。
为避免复合吸氢剂的损耗，本实施例在外壳体1的抽真空口上安装有过滤装置，过滤装置的过滤精度不超过15微米。
本实施例中，缠绕形成低密度绝热夹层7、中密度绝热夹层6和高密度绝热夹层5的各对应铝箔复合玻璃纤维布在缠绕前均需进行预处理：将各对应铝箔复合玻璃纤维布置于（120±5℃）的恒温炉内预热8～10小时，以释放吸附在绝热材料内的空气、水蒸气、甲醛等杂质气体，以延长绝热夹层3的使用寿命。此外，缠绕形成低密度绝热夹层7、中密度绝热夹层6和高密度绝热夹层5的各对应铝箔复合玻璃纤维布在缠绕的过程中的操作环境温度为16～20℃，湿度小于18%。
以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明要求保护的范围。
本发明的有益效果是：根据从内胆4到外壳体1之间由低温区向高温区的温度变化，设置低密度绝热夹层7、中密度绝热夹层6、高密度绝热夹层5和真空夹层2，从而使低温车载液氢瓶的整体绝热效率提升30%及以上；此外，采用由玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布能够实现均匀缠绕，实现批量化生产。
Claims (10)
1.一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，包括：内胆和外壳体，内胆通过支撑结构悬空设置于外壳体的空腔中，在内胆外壁上缠绕有绝热夹层，其特征在于：绝热夹层与外壳体之间形成真空夹层；所述的绝热夹层由内而外依次由低密度绝热夹层、中密度绝热夹层和高密度绝热夹层构成，低密度绝热夹层为由厚度为3mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成，中密度绝热夹层为由厚度为2mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成，高密度绝热夹层为由厚度为1mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成。
2.根据权利要求1所述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其特征在于：真空夹层的真空度为（2.0±0.2）x10-3Pa。
3.根据权利要求1所述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其特征在于：在外壳体的内壁上涂覆有厚度为0.5mm的光洁铝箔层。
4.根据权利要求1所述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其特征在于：内胆、绝热夹层和外壳体共轴线，且内胆的厚度A、绝热夹层和真空夹层的总体厚度B、外壳体的厚度C三者厚度比A：B：C=（0.6～0.8）：（15～18）：1。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其特征在于：低密度绝热夹层的厚度B1、中密度绝热夹层的厚度B2、高密度绝热夹层的厚度B3、真空夹层的厚度B4四者厚度比B1：B2：B3：B4=4：3：2：1。
6.根据权利要求1所述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其特征在于：在真空夹层中填满有用于吸收漏氢和绝热夹层释放的杂质气体的复合吸氢剂；所述的复合吸氢剂为由氧化铜、分子筛、氧化钯三者混合的混合物；氧化铜、分子筛、氧化钯三者的重量比为1：（8～10）：（2～4）。
7.根据权利要求6所述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其特征在于：所述的复合吸氢剂的颗粒度为15微米～20微米。
8.根据权利要求7所述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其特征在于：在外壳体的抽真空口上安装有过滤装置，过滤装置的过滤精度不超过15微米。
9.根据权利要求1所述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其特征在于：缠绕形成低密度绝热夹层、中密度绝热夹层和高密度绝热夹层的各对应铝箔复合玻璃纤维布在缠绕前均需进行预处理：将各对应铝箔复合玻璃纤维布置于（120±5℃）的恒温炉内预热8～10小时。
10.根据权利要求1或9所述的一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，其特征在于：缠绕形成低密度绝热夹层、中密度绝热夹层和高密度绝热夹层的各对应铝箔复合玻璃纤维布在缠绕的过程中的操作环境温度为16～20℃，湿度小于18%。
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