CN112923235A - 双腔瓶口阀储氢瓶及储氢瓶压力控制方法 - Google Patents

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Abstract

充放氢装置，储氢瓶安装双腔瓶口阀，阀体下腔安装温度传感器和压力传感器，阀体上腔内装旋转阀芯，阀芯侧壁设孔，阀芯腔与阀体下腔和储氢瓶连通，双腔瓶口阀进气口与氢气输入管相连，双腔瓶口阀出气口与氢气输出管相连，阀芯侧壁孔旋转至阀上腔进气口时，氢气输出管关闭，氢气由氢气输入管通过阀芯侧壁孔、阀芯腔、阀体下腔进入储氢瓶内，阀芯侧壁孔旋转至阀上腔出气口时，氢气输入管关闭，储氢瓶内氢气通过阀体下腔、阀芯腔、阀芯侧壁进入氢气输出管输出，阀芯侧壁孔旋转至阀体上腔壁时，阀体上腔进气口和阀体上腔排气口封闭。

Description

双腔瓶口阀储氢瓶及储氢瓶压力控制方法
技术领域
本发明涉及储氢瓶和储氢瓶组。
背景技术
氢是一种无色、 无味、 无毒的气体， 具有能量密度大、 转化效率高、 储量丰富和适用范围广等特点，目前， 我国应用的高压氢气瓶口阀绝大部分依靠进口， 特别是70MPa 瓶口阀还尚未有相应的设计及检查与试验标准。
通常乘用车配备的储氢瓶标准公称压力为70 MPa， 货车和客车配备的储氢瓶标准公称压力为35 MPa， 而氢燃料电池系统的正常工作压力通常小于 1 MPa， 所以储氢瓶内高压氢气不能直接用于氢燃料电池系统， 需要经过瓶口阀降压稳压处理，氢气入口要求快速将氢气输送储气瓶内，氢气出口要求将储氢瓶内氢气缓慢释放到氢燃料电池系统。
高压储氢瓶通常包括：瓶口阀，温度传感器，压力传感器，安全阀，过滤器，进出气口，电磁阀，瓶口阀内部管路设计越复杂，既要布局紧凑，又要避免管路交叉重叠， 多部件汇集狭小的瓶口，造成结构复杂，降低瓶口孔径，加速气体流速，加速气体流动产生的热量，降低充放气速度。
多个高压储氢瓶并联成氢气瓶组时，输入氢气通过氢气输入管同时对多个高压储氢瓶快速充氢气，输出氢气时，多个高压储氢瓶将高压瓶内氢气按序输出，每一个高压储氢瓶内的温度传感器和压力传感器将瓶内氢气信息传递给控制系统，控制系统安设定要求控制多个高压储氢瓶开启和关闭氢气瓶口阀，因此，需要具有结构简单，可显示高压储氢瓶内氢气温度和压力的瓶口阀和实现远程控制的高压储氢瓶系统。
尚未检索到将高压储氢瓶瓶口阀分成阀体上腔和阀体下腔，阀体下腔安装温度传感器，压力传感器，安全阀，阀体上腔设进气口和出气口，阀体上腔内装阀芯，阀芯侧壁设孔，阀芯在阀体上腔内旋转，通过阀芯侧壁孔与阀体上腔进气口和出气口压合多少，控制气体流量和关闭阀多功能双腔瓶口阀储氢瓶的高压储氢瓶系统。
尚未检索到多个高压储氢瓶并联成氢气瓶组时，输入氢气通过氢气输入管同时对多个高压储氢瓶充氢气，输出氢气时，多个高压储氢瓶将高压瓶内氢气按序输出，通过伺服电机旋转阀体上腔内阀芯，控制阀芯侧壁孔与阀体上腔进气口和出气口压合多少，控制气体输入流量和输出流量，通过阀体下腔温度传感器和压力传感器显示储氢瓶内的温度和压力，控制系统对多个高压储氢瓶按序输出气体流量进行控制的高压储氢瓶系统。
发明内容
本发明的目的是：1、储氢瓶安装双腔瓶口阀，阀下腔壁安装温度传感器和压力传感器与储氢瓶内氢气相通，监测储氢瓶内氢气温度和压力，阀上腔阀芯口旋转开启进气口或出气口或将进气口和出气口关闭。2、内装储氢材料储氢瓶安装双腔瓶口阀，阀下腔壁安装温度传感器和压力传感器与储氢瓶内氢气相通，监测储氢瓶内储氢材料释放和吸附氢气温度和压力，阀上腔阀芯口旋转开启进气口或出气口或将进气口和出气口关闭。3、高压储氢瓶瓶口阀下腔壁安装温度传感器，压力传感器，阀体下腔端部连接气瓶连接管，气体通过气瓶连接管进入阀体下腔内，安装在阀体下腔壁上的温度传感器和压力传感器共用阀体下腔和储氢瓶内气体，测量数据稳定、准确，解决了现有瓶口阀温度传感器和压力传感器分别与储气瓶不同位置气体测量产生的误差问题，提高测量的稳定性和精度。4、高压储氢瓶口阀下腔壁安装安全阀，安全阀与阀体下腔联通，阀体下腔内气体可以通过安全阀快速排出，解决了现有安全阀小孔径与储气瓶口连接，排气速度慢，排气压力高，排气射程远安全问题。5、高压储氢瓶口阀阀芯安装在阀体上腔内，阀芯壁与阀体上腔壁叠加，提高气阀抗压性能和安全性能。6、高压储氢瓶瓶口阀进气口与出气口分离设置，通过改变进气口与出气口孔径大小和通过旋转阀芯孔与排气口压合量大小，对出气口气体实现稳压和减压功能，实现快速充气，缓慢稳定排气功能。7、阀芯腔内装控温装置，降低充气产生的热量，解决寒冷天气温度低，气体启动慢问题，实现恒温供气。8、阀芯在阀体上腔内旋转，实现储气瓶进气、排气、关闭功能，运输时，将储气瓶进气口和排气口关闭，防止气体泄漏，提高储气瓶安全性能。9、高压储氢瓶瓶口阀进气口外安装气体制冷装置，降低快速充气时产生的热量，实现快速充气。10、双腔瓶口阀安装气体温度，压力，流速显示装置，对气体温度、压力、流速进行监控。11、高压储氢瓶瓶口阀安装气体温度，压力，流速显示装置芯片，芯片将气体温度，压力，流速信息发送远程监控系统或手机，实现远程管理。12、通过在阀芯上安装伺服电机或步进电机，实现瓶阀精确旋转开闭功能。 13、储氢瓶由内树脂瓶和外金属瓶组合制成，优点是：内树脂瓶将氢气与外金属瓶隔离，解决氢气腐蚀外金属瓶问题，提高储氢瓶的使用寿命。14、储氢瓶由内树脂瓶和外金属瓶和外缠绕碳纤维组合制成，优点是：内树脂瓶将氢气与外金属瓶隔离，解决氢气腐蚀外金属瓶问题，外缠绕碳纤维提高储氢瓶抗压强度，实现高压储氢。15、储氢瓶外缠绕防火带，火灾时，防火带迅速吸收热量膨胀形成保温层，防止火焰烧氢气瓶产生爆炸，防火带的另一作用是减振。
双腔瓶口阀储氢瓶，储氢瓶安装双腔瓶口阀，阀体下腔安装温度传感器和压力传感器，阀体上腔内装旋转阀芯，阀芯侧壁设孔，阀芯腔与阀体下腔和储氢瓶连通，双腔瓶口阀进气口与氢气输入管相连，双腔瓶口阀出气口与氢气输出管相连，阀芯侧壁孔旋转至阀上腔进气口时，氢气输出管关闭，氢气由氢气输入管通过阀芯侧壁孔、阀芯腔、阀体下腔进入储氢瓶内，阀芯侧壁孔旋转至阀上腔出气口时，氢气输入管关闭，储氢瓶内氢气通过阀体下腔、阀芯腔、阀芯侧壁进入氢气输出管输出，阀芯侧壁孔旋转至阀体上腔壁时，阀体上腔进气口和阀体上腔排气口封闭。
双腔瓶口阀储氢瓶，内装储氢材料储氢瓶安装加热器和双腔瓶口阀，阀体下腔安装温度传感器和压力传感器，阀体上腔内装旋转阀芯，阀芯侧壁设孔，阀芯腔与阀体下腔和储氢瓶连通，双腔瓶口阀进气口与氢气输入管相连，双腔瓶口阀出气口与氢气输出管相连，阀芯侧壁孔旋转至阀上腔进气口时，氢气输出管关闭，氢气由氢气输入管通过阀芯侧壁孔、阀芯腔、阀体下腔进入储氢瓶内，阀芯侧壁孔旋转至阀上腔出气口时，氢气输入管关闭，加热器加热储氢材料，储氢材料释放氢气通过阀体下腔、阀芯腔、阀芯侧壁进入氢气输出管输出，阀芯侧壁孔旋转至阀体上腔壁时，阀体上腔进气口和阀体上腔排气口封闭。
双腔瓶口阀储氢瓶，储氢瓶与内装储氢材料储氢瓶组成储氢瓶组，储氢瓶安装双腔瓶口阀，阀体下腔安装温度传感器和压力传感器，阀体上腔内装旋转阀芯，阀芯侧壁设孔，阀芯腔与阀体下腔和储氢瓶连通，双腔瓶口阀进气口与氢气输入管相连，双腔瓶口阀出气口与氢气输出管相连，阀芯侧壁孔旋转至阀上腔进气口时，氢气输出管关闭，氢气由氢气输入管通过阀芯侧壁孔、阀芯腔、阀体下腔进入储氢瓶内，阀芯侧壁孔旋转至阀上腔出气口时，氢气输入管关闭，储氢瓶内氢气通过阀体下腔、阀芯腔、阀芯侧壁进入氢气输出管输出，阀芯侧壁孔旋转至阀体上腔壁时，阀体上腔进气口和阀体上腔排气口封闭，内装储氢材料储氢瓶安装加热器和双腔瓶口阀，阀体下腔安装温度传感器和压力传感器，阀体上腔内装旋转阀芯，阀芯侧壁设孔，阀芯腔与阀体下腔和储氢瓶连通，双腔瓶口阀进气口与氢气输入管相连，双腔瓶口阀出气口与氢气输出管相连，阀芯侧壁孔旋转至阀上腔进气口时，氢气输出管关闭，氢气由氢气输入管通过阀芯侧壁孔、阀芯腔、阀体下腔进入储氢瓶内和储氢材料内，阀芯侧壁孔旋转至阀上腔出气口时，氢气输入管关闭，加热器加热储氢材料释放氢气通过阀体下腔、阀芯腔、阀芯侧壁、氢气输出管进入氢气瓶内，阀芯侧壁孔旋转至阀体上腔壁时，阀体上腔进气口和阀体上腔排气口封闭。
双腔瓶口阀储氢瓶的进一步改进方案是：储氢瓶由内树脂瓶和外金属瓶组合制成，例如：内树脂瓶用PE树脂或PA树脂制作，外金属瓶用钛合金制作，内树脂瓶将氢气与外钛合金瓶隔离，解决氢气腐蚀钛合金问题，外钛合金瓶提高双腔瓶口阀储氢瓶抗压强度，实现高压储氢，内树脂瓶外钛合金瓶的另一优点是：通过加热外钛合金瓶和内树脂瓶，可修复内树脂瓶裂纹，提高内树脂瓶外钛合金瓶的使用寿命。
双腔瓶口阀储氢瓶的进一步改进方案是：储氢瓶由内树脂瓶和外金属瓶和外缠绕碳纤维组合制成，外缠绕碳纤维提高双腔瓶口阀储氢瓶抗压强度，实现高压储氢，例如：内树脂瓶用PE树脂或PA树脂制作，外瓶用铝合金制作，铝合金瓶外缠绕碳纤维，内树脂瓶防止氢气腐蚀铝合金瓶，外缠绕碳纤维提高铝合金储氢瓶抗压强度，实现高压储氢。
双腔瓶口阀储氢瓶的进一步改进方案是：储氢瓶由内金属瓶和外金属瓶组合制成，例如：内金属瓶用铝合金制作，外金属瓶用不锈钢制作，不锈钢瓶提高双腔瓶口阀储氢瓶抗压强度和抗冲击性能，内铝合金瓶与外不锈钢瓶组合，解决氢气腐蚀内铝合金瓶产生裂纹失效问题，提高双腔瓶口阀储氢瓶的安全性能。
双腔瓶口阀储氢瓶的进一步改进方案是：储氢瓶由内金属瓶外缠绕碳纤维和外金属瓶组合制成，绕碳纤维提高由内金属瓶的抗压强度，外金属瓶保护碳纤维冲击断裂，例如：内金属瓶用铝合金制作，铝合金瓶外缠绕碳纤维，外金属瓶用不锈钢制作，不锈钢瓶保护碳纤维冲击断裂。
双腔瓶口阀储氢瓶的进一步改进方案是：储氢瓶与内装储氢材料储氢瓶组成储氢瓶组，内装储氢材料储氢瓶向储氢瓶内供应气体，储氢瓶具有降低氢气压力，减少氢气输出波动的作用。
双腔瓶口阀储氢瓶的进一步改进方案是：多个储氢瓶并联在氢气输入管和氢气输出管间组成双腔瓶口阀储氢瓶组，氢气输入管内氢气可以实现对多个储氢瓶充氢气，实现快充，多个储氢瓶通过氢气输出管按序输出氢气，实现减压。
双腔瓶口阀储氢瓶的进一步改进方案是：输氢气管上安装氢气控温装置，包括：制冷装置，制热装置，实现精确控温，制冷装置解决储氢材料吸附氢气放热问题，制热装置加热储氢材料释放氢气。
双腔瓶口阀储氢瓶的进一步改进方案是：阀芯上安装旋转电机，包括：伺服电机，步进电机，通过脉冲控制旋转电机旋转角度，实现阀芯孔与阀上腔进气口或出气口的精确对接，控制氢气输入或输出数量。
双腔瓶口阀储氢瓶的进一步改进方案是：储氢瓶氢气输出口外安装恒温和降压装置，恒温装置减少氢气温度对燃料电池的影响，降压后氢气用于燃料电池。
双腔瓶口阀储氢瓶的进一步改进方案是：储氢瓶外缠绕防火带或储氢瓶外安装防火套，火灾时，防火带或防火套吸收热量膨胀，形成火焰隔离层或保护层，防止火焰烧氢气瓶产生爆炸。
内装储氢材料双腔瓶口阀储氢瓶压力控制方法：1、双腔瓶口阀金属储氢瓶内装储氢材料和外装加热器；2、加热器加热金属储氢瓶和多腔壁和储氢材料，储氢材料释放氢气；3、金属储氢瓶内储氢材料释放氢气速度大于金属储氢瓶内氢气输出速度时，金属储氢瓶内氢气压力增加，金属储氢瓶内储氢材料释放氢气速度小于金属储氢瓶内氢气输出速度时，金属储氢瓶内氢气压力减小，金属储氢瓶内储氢材料释放氢气速度等于金属储氢瓶内氢气输出速度时，金属储氢瓶氢气压力恒定。
附图说明
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1是具有本发明技术特征的双腔瓶口阀剖视图。
图2是1双腔瓶口阀与氢气瓶组合剖面结构图。
图3是图2双氢气瓶并联组成双腔瓶口阀组剖面结构图。
图4是具有本发明技术特征的内多腔填充储氢材料制冷制热双腔瓶口阀剖面结构示意图。
图5是图4C-C双腔瓶口阀储氢瓶剖面结构示意图。
图6是图4双内多腔填充储氢材料制冷制热储氢瓶并联组成双腔瓶口阀组剖面结构图。
图7是具有本发明技术特征的内多腔填充储氢材料制冷制热储氢瓶与1双腔瓶口阀氢气瓶组合剖面结构图。
图8是具有本发明技术特征的双腔瓶口阀双层金属氢气瓶组合剖面结构图。
图9是具有本发明技术特征的内多腔填充储氢材料双腔瓶口阀双金属储氢瓶剖面结构示意图。
实施例1
双腔瓶口阀剖视图如图1所示，图2是1双腔瓶口阀与氢气瓶组合剖面结构图，图3是图2双氢气瓶并联组成双腔瓶口阀组剖面结构图，其中：1是阀体，2是气瓶连接管，3是气瓶连接管孔，4是连接管密封环，5是连接管螺纹，6是阀体下腔，7是温度传感器，8是安全阀，9是压力传感器，10是阀体上腔，11是阀体上腔进气口，12是进气口单向截止阀，13是进气管，14是氢气制冷温控器，15是阀体上腔出气口，16是出气口限流阀，17是出气管，18是输出氢气恒温控制器，19是阀芯端密封环，20是阀芯上密封环，21是阀芯，22是阀芯密封台肩，23是阀芯腔，24是阀芯侧壁孔， 25是阀芯压盖，26是推力轴承，27是伺服电机，28是组装双腔瓶口阀，29是氢气瓶，30是氢气瓶口，31是氢气瓶内树脂层，32是碳纤维，33是碳纤维粘接树脂，34氢气，35是瓶底远程控制芯片，36是双腔瓶口阀储氢瓶，29*是另一并联氢气瓶，30*是氢气瓶口，31*是氢气瓶内树脂层，32*是碳纤维，33*是碳纤维粘接树脂，34*氢气，35*是瓶底远程控制芯片，36*是另一双腔瓶口阀储氢瓶，37是氢气输入管，38是氢气输入管截止阀，39是氢气输出管。
组装时，阀体下腔6侧壁安装温度传感器7，安全阀8，压力传感器9，阀体下腔6端部连接气瓶连接管2，气瓶连接管2下部安装连接管密封环4，连接管密封环4上部是连接管螺纹5，阀体上腔10设阀体进气口11，阀体进气口11外连接进气口单向截止阀12，进气口单向截止阀12外连接进气管13，进气管13外安装氢气制冷温控器14，氢气制冷温控器14冷却进气管13和进气管13内氢气，降低氢气温度，阀体上腔10设阀体出气口15，阀体上腔10内装阀芯21，阀芯21与阀体下腔6间安装阀芯端密封环19，阀芯21与阀体1上部安装阀芯上密封环20，阀芯腔23与阀体下腔6和气瓶连接管孔3连通，阀芯21上部安装阀芯压盖25，阀芯压盖25作用是防止在气体压力作用下阀芯21与阀体1脱离，推力轴承26减少阀芯密封台肩22与阀芯压盖25间的摩擦力，伺服电机25用于旋转阀芯21，控制器根据程序指令控制旋转阀芯21的旋转角度，开启或关闭阀体上腔进气口11和阀体上腔出气口15，瓶口阀连接管螺纹5连接在氢气瓶口30上，连接管密封环4与氢气瓶口30内壁接触密封，制作成双腔瓶口阀储氢瓶。
双氢气瓶并联组成双腔瓶口阀储氢瓶组时，两个双腔瓶口阀储氢瓶36和36*进气管13分别连接到氢气输入管37上，出气管17分别连接到氢气输出管39上，氢气输出管39连接氢用户。
使用时，根据控制器程序指令，伺服电机27旋转阀芯21，阀芯侧壁孔24与阀体上腔进气口11对接时，阀体上腔进气口11、阀芯侧壁孔24、阀芯腔23、阀体下腔6和气瓶连接管孔3和氢气瓶30内腔连通，阀芯侧壁孔24与阀体上腔出气口15对接时，阀体上腔出气口15、阀芯侧壁孔24、阀芯腔23、阀体下腔6和气瓶连接管孔3和氢气瓶30内腔连通，阀芯侧壁孔24旋转至阀体上腔10侧壁时，阀体上腔进气口11和阀体上腔出气口15关闭。
氢气制冷温控器14冷却进气管13和进气管13内氢气，降低氢气充气温度，提高充氢气速度，解决充氢气时温度升高问题。
输出氢气恒温控制器18控制出气管17温度和出气管17内氢气温度，使氢气温度恒定，提高氢气使用效率，使氢发动机运行更稳定。
瓶底远程控制芯片35可以将氢气瓶内温度、压力、氢气剩余量，氢气充气信息，氢气放气信息传送给远程控制系统。
氢气瓶并联组成双腔瓶口阀储氢瓶组如图3所示，双腔瓶口阀储氢瓶36和36*进气管13连接到氢气输入管37上，出气管17连接到氢气输出管39上，氢气输出管39连接到氢用户。
输入氢气时，氢气源氢气进入氢气输入管37内，氢气制冷温控器14将氢气输入管37内氢气冷却，需要充氢气的氢气瓶29，伺服电机27旋转阀芯21，阀芯侧壁孔24与阀体上腔进气口11对接，氢气输入管37内冷却氢气进入进气管13、单向截止阀12、阀体上腔进气口11、阀芯侧壁孔24、阀芯腔23、阀体下腔6和气瓶连接管孔3进入氢气瓶29内腔，充气结束时，氢气输入管截止阀38关闭。
输出氢气时，根据控制器程序指令，伺服电机27旋转阀芯21，阀芯侧壁孔24与阀体上腔出气口15对接，氢气瓶29内氢气通过气瓶连接管孔3、阀体下腔6、阀芯腔23、阀芯侧壁孔24、阀体上腔出气口15、出气口限流阀16、出气管17进入氢气输出管39内，输出氢气恒温控制器18使输出氢气温度保持恒定，氢气输出管39恒温氢气向用户输出。
双腔瓶口阀储氢瓶36出气管17通过氢气输出管38向氢用户供氢气，阀体下腔6内的温度传感器7、压力传感器8将氢气瓶29内的氢气34温度和压力信息传递给控制芯片35，当氢气瓶29内的氢气34数量和压力低于设定的数值时，控制芯片35发出指令，伺服电机27旋转阀芯21，将氢气瓶关闭。
另一双腔瓶口阀储氢瓶36*控制芯片35*发出指令，伺服电机27旋转阀芯21，阀芯侧壁孔24与阀体上腔出气口15对接，双腔瓶口阀储氢瓶36*内氢气34*通过气瓶连接管孔3、阀体下腔6、阀芯腔23、阀体上腔出气口15、出气口限流阀16、出气管17进入氢气输出管39内，输出氢气恒温控制器18使输出氢气温度保持恒定，氢气输出管39恒温后的氢气向用户输出。
本实施例的优点是：1、阀芯上部安装推力轴承，解决了在气体压力作用下，阀芯与阀芯压盖摩擦力大，阀芯旋转手转动费力问题。2、阀体下腔壁安装温度传感器，压力传感器，安全阀，结构简单，阀体下腔气体数量多，气体流动平稳，测量气体稳定和数据准确。3、阀体下腔温度传感器，压力传感器，安全阀与阀体上腔进气口和出气口不干涉，结构简单，制作成本低。4、伺服电机旋转阀芯，可精确控制阀芯旋转角度，实现快充或限流，实现远程控制。5、阀芯侧壁孔旋转至阀体上腔侧壁时，阀体上腔进气口和阀体上腔出气口关闭，提高瓶口阀安全性能。6、双腔瓶口阀储氢瓶具有显示储氢瓶内温度和压力，远程自动控制和显示氢气瓶内氢气状态功能。7、氢气瓶并联组成双腔瓶口阀储氢瓶组通过瓶底远程控制芯片和伺服电机旋转阀芯对多个储氢瓶内氢气进行切换，实现不间断供氢。
实施例2
双腔瓶口阀剖视图如图1所示，图4是内多腔填充储氢材料制冷制热储氢瓶剖面结构示意图，图5是图4C-C金属储氢瓶剖面结构示意图，图6是图4双内多腔填充储氢材料制冷制热储氢瓶并联组成双腔瓶口阀储氢瓶组剖面结构图，其中：1是阀体，2是气瓶连接管，3是气瓶连接管孔，4是连接管密封环，5是连接管螺纹，6是阀体下腔，7是温度传感器，8是安全阀，9是压力传感器，10是阀体上腔，11是阀体上腔进气口，12是进气口单向截止阀，13是进气管，14是氢气制冷温控器，15是阀体上腔出气口，16是出气口减压阀，17是出气管，18是输出氢气恒温控制器，19是阀芯端密封环，20是阀芯上密封环，21是阀芯，22是阀芯密封台肩，23是阀芯腔，24是阀芯侧壁孔， 25是阀芯压盖，26是推力轴承，27是伺服电机，28是组装双腔瓶口阀，40是金属储氢瓶，41是多腔筋，42是电热管孔，43是储氢腔，44是储氢瓶口，45是储氢瓶底座，46是储氢材料，47是氢气通道，48是氢气通道内氢气，49是储氢腔内氢气，50是电热管，51是电热管外接线座，52是储氢材料隔板，53是隔板孔，54是螺钉，55是碳纤维，56是环氧树脂，57是控制装置，40*是另一并联金属储氢瓶，41*是多腔筋，42*是电热管孔，43*是储氢腔，44*是储氢瓶口，45*是储氢瓶底座，46*是储氢材料，47*是氢气通道，48*是氢气通道内氢气，49*是储氢腔内氢气，50*是电热管，51*是电热管外接线座，52*是储氢材料隔板，53*是隔板孔，54*是螺钉，55*是碳纤维，56*是环氧树脂，57*是控制装置，58是内多腔填充储氢材料双腔瓶口阀储氢瓶，59是氢气输入管，60是氢气输出管截止阀，61是氢气输出管。
制作时，储氢瓶40电热管孔42内安装电热管50，储氢瓶40内腔装储氢材料46，储氢材料隔板52安装在多腔筋41和储氢材料46端部，用螺钉54固定在多腔筋上，储氢材料上方氢气通道47与隔板孔53和储氢腔43联通。
输入氢气时，伺服电机27将阀芯侧壁孔24旋转到阀体上腔进气口11处，氢气进气管13外氢气制冷温控器14将进入氢气制冷、制冷氢气通过进气口单向截止阀12、阀体上腔进气口11、阀芯腔23、阀体下腔6、气瓶连接管孔3进入储氢腔43内，储氢腔内制冷氢气49通过隔板孔53和氢气通道47进入储氢材料46内，储氢材料46吸附氢气，释放热量与制冷氢气混合降温，当储氢材料46吸附氢气饱和时，储氢材料停止吸附氢气和释放热量，伺服电机27将阀芯侧壁孔24旋转到阀体上腔侧壁，将阀体上腔进气口11关闭，电热管50停止加热。
输出氢气时，伺服电机27将阀芯侧壁孔24旋转到阀体上腔出气口15处，开启电热管50，电热管50加热金属储氢瓶40侧壁和多腔筋41和储氢材料46，储氢材料46释放氢气，储氢材料46释放氢气进入氢气通道47内，氢气通道内氢气48通过隔板孔53进入储氢腔43内，储氢腔43内氢气49通过气瓶连接管孔3、阀体下腔6、阀芯腔23、阀体上腔出气口15、出气口减压阀16、出气管17输出。
内多腔填充储氢材料双腔瓶口阀储氢瓶并联组成双腔瓶口阀储氢瓶组时，两个内多腔填充储氢材料双腔瓶口阀储氢瓶57和57*进气管13连接到氢气输入管59上，出气管17连接到氢气输出管61上，氢气输出管61连接到氢用户。
输入氢气时，氢气源氢气进入氢气输入管59内，氢气制冷温控器14将氢气输入管59内氢气冷却，需要充氢气的内多腔填充储氢材料双腔瓶口阀储氢瓶58，伺服电机27旋转阀芯21，阀芯侧壁孔24与阀体上腔进气口11对接，氢气输入管59内冷却氢气进入进气管13、单向截止阀12、阀体上腔进气口11、阀芯侧壁孔24、阀芯腔23、阀体下腔6、气瓶连接管孔3进入储氢腔42内，储氢腔内冷却氢气49通过隔板孔53和氢气通道47进入储氢材料46内，储氢材料46吸附氢气释放热量通过进入氢气通道内冷却氢气混合降温，充气结束时，氢气输入管截止阀60关闭。
输入氢气时，多个内多腔填充储氢材料双腔瓶口阀储氢瓶58可同时充氢气，也可实现单一内多腔填充储氢材料双腔瓶口阀储氢瓶58充氢气。
输出氢气时，根据控制器程序指令，伺服电机27旋转阀芯21，阀芯侧壁孔24与阀体上腔出气口15对接，开启电热管50，电热管50加热金属储氢瓶40和多腔筋41和储氢材料46，储氢材料46释放氢气，储氢材料46释放氢气进入氢气通道47内，氢气通道内氢气48通过隔板孔53进入储氢腔43内，储氢腔43内氢气49通过气瓶连接管孔3、阀体下腔6、阀芯腔23、阀体上腔出气口15、出气口减压阀16、出气管17输出，进入氢气输出管61内，输出氢气恒温控制器18使输出氢气温度保持恒定，氢气输出管61恒温氢气向用户输出。
双腔瓶口阀储氢瓶58通过氢气输出管59向氢用户供氢气，阀体下腔6内的温度传感器7、压力传感器8将氢气瓶29内的氢气34温度和压力信息传递给控制芯片57，当双腔瓶口阀储氢瓶58内的氢气数量和压力低于设定的数值时，控制芯片57发出指令，伺服电机27旋转阀芯21，将双腔瓶口阀储氢瓶58关闭。
另一双腔瓶口阀储氢瓶58*控制芯片57*发出指令，伺服电机27旋转阀芯21，阀芯侧壁孔24与阀体上腔出气口15对接，双腔瓶口阀储氢瓶58*内氢气49*通过气瓶连接管孔3、阀体下腔6、阀芯腔23、阀体上腔出气口15、出气口限流阀16、出气管17进入氢气输出管61内，输出氢气恒温控制器18使输出氢气温度保持恒定，氢气输出管61恒温后的氢气向用户输出。
停用时，根据控制器程序指令，伺服电机27旋转阀芯21，阀芯侧壁孔24旋转至阀体上腔10侧壁，阀体上腔进气口11和阀体上腔出气口15关闭。
本实施例的优点是：1、储氢材料可在低压下储存氢气，提高氢气瓶的安全性能。2、制冷装置制冷储氢材料吸附氢气释放热量，加快储氢材料吸收氢气速度和数量。3、金属储氢瓶安装加热管，解决储氢材料需要提供热量才能释放氢气问题，通过温控器控制加热温度，控制储氢材料释放氢气数量。4、电加热管通过加热高导热铝合金，可实现快速传热，快速释放氢气。
实施例3
内多腔填充储氢材料制冷制热储氢瓶与1双腔瓶口阀氢气瓶组合剖面结构图如图7所示，其中：1是阀体，2是气瓶连接管，3是气瓶连接管孔，4是连接管密封环，5是连接管螺纹，6是阀体下腔，7是温度传感器，8是安全阀，9是压力传感器，10是阀体上腔，11是阀体上腔进气口，12是进气口单向截止阀， 14是氢气制冷温控器，15是阀体上腔出气口，16是出气口限流阀，17是出气管，18是输出输入氢气恒温控制器，19是阀芯端密封环，20是阀芯上密封环，21是阀芯，22是阀芯密封台肩，23是阀芯腔，24是阀芯侧壁孔， 25是阀芯压盖，26是推力轴承，27是伺服电机，28是组装双腔瓶口阀，29是氢气瓶，30是氢气瓶口，31是氢气瓶内树脂层，32是碳纤维，33是碳纤维粘接树脂，34氢气，35是瓶底远程控制芯片，36是双腔瓶口阀储氢瓶，40是金属储氢瓶，41是多腔筋，42是电热管孔，43是储氢腔，44是储氢瓶口，45是储氢瓶底座，46是储氢材料，47是氢气通道，48是氢气通道内氢气，49是储氢腔内氢气，50是电热管，51是电热管外接线座，52是储氢材料隔板，53是隔板孔，54是螺钉，55是碳纤维，56是环氧树脂，57是控制装置， 58是内多腔填充储氢材料双腔瓶口阀储氢瓶，62是氢气输入管，63是氢气输入管截止阀，64是氢气输出输入管，65是氢气输出输入管单向阀，66是输出管减压阀，67是氢气输出管，68是输出氢气恒温控制器。
双腔瓶口阀储氢瓶36输出氢气时，根据控制器程序指令，伺服电机27旋转阀芯21，阀芯侧壁孔24与阀体上腔出气口15对接，氢气瓶29内氢气通过气瓶连接管孔3、阀体下腔6、阀芯腔23、阀芯侧壁孔24、阀体上腔出气口15、出气口限流阀16、出气管17、输出管减压阀66进入氢气输出管67内，输出氢气恒温控制器68使输出氢气温度保持恒定，氢气输出管67恒温氢气向用户输出。
双腔瓶口阀储氢瓶36出气管17通过氢气输出管67向氢用户供氢气，阀体下腔6内的温度传感器7、压力传感器8将氢气瓶29内的氢气34温度和压力信息传递给控制芯片35，当氢气瓶29内的氢气34数量和压力低于设定的数值时，控制芯片35发出指令，伺服电机27旋转阀芯21，双腔瓶口阀储氢瓶36阀体上腔出气口15关闭，阀体上腔进气口11开启。
金属储氢瓶40根据控制器程序指令，伺服电机27旋转阀芯21，阀芯侧壁孔24与阀体上腔出气口15对接，开启电热管50，电热管50加热金属储氢瓶40和多腔筋41和储氢材料46，储氢材料46释放氢气，储氢材料46释放氢气进入氢气通道47内，氢气通道内氢气48通过隔板孔53进入储氢腔43内，储氢腔43内氢气49通过气瓶连接管孔3、阀体下腔6、阀芯腔23、阀体上腔出气口15、出气口减压阀16、出气管17输出，进入氢气输出输入管64内，氢气输出输入管64内氢气通过氢气输出输入管单向阀65、阀体上腔进气口11、阀芯侧壁孔24、阀芯腔23、阀体下腔6和气瓶连接管孔3进入氢气瓶29内腔，当氢气瓶29内的氢气34数量和压力达到设定的数值时，控制芯片35发出指令，伺服电机27旋转阀芯21，将双腔瓶口阀储氢瓶36阀体上腔出气口15关闭，将阀体上腔进气口11开启。
双腔瓶口阀储氢瓶36根据控制器程序指令，伺服电机27旋转阀芯21，阀芯侧壁孔24与阀体上腔进气口11对接，通过输出管减压阀66、氢气输出管67向用户供氢气。
本实施例的进一步改进方案是：多个金属储氢瓶40并联在氢气输出输入管64上，按序向双腔瓶口阀储氢瓶36输送氢气。
本实施例的进一步改进方案是：多个金属储氢瓶40并联在氢气输出输入管64上，按序向双腔瓶口阀储氢瓶36输送氢气，氢源氢气通过氢气输入管62向输出氢气的金属储氢瓶40充氢气。
本实施例的进一步改进方案是：氢源氢气同时对多个金属储氢瓶40输送氢气。
本实施例优点是：1、金属储氢瓶内储氢材料可以低压储存大量氢气，提高氢气用户的安全性能，提高氢气供应量，2、双腔瓶口阀储氢瓶36储存大量氢气提高输送氢气的稳定性能。3、多个金属储氢瓶并联在氢气输出输入管上，按序向双腔瓶口阀储氢瓶输送氢气，解决了储氢量和稳定供氢问题。4、多个金属储氢瓶并联在氢气输入管上，实现氢源氢气同时对多个金属储氢瓶充氢气，实现快速充氢。
实施例4
双腔瓶口阀剖视图如图1所示，图8是双腔瓶口阀双层金属氢气瓶组合剖面结构图，其中： 28是组装双腔瓶口阀，69是铝合金氢气瓶，70是氢气瓶口，71是PE树脂层，72是外不锈钢瓶，73氢气，74是远程控制芯片。
制作时，铝合金氢气瓶69内离心制作PE树脂层71，铝合金氢气瓶69外用旋压机旋压制作外不锈钢瓶72，氢气瓶口安装组装双腔瓶口阀28，铝合金氢气瓶69底部槽内安装远程控制芯片74。
本实施例优点是：PE树脂层防止铝合金氢气瓶氢气腐蚀，外不锈钢瓶提高铝合金储氢瓶的抗压强度和抗冲击强度和抗外部腐蚀性能。
实施例5
双腔瓶口阀剖视图如图1所示，图9是内多腔填充储氢材料双腔瓶口阀双金属储氢瓶剖面结构示意图，其中： 28是组装双腔瓶口阀，75是铝合金储氢瓶，76是多腔筋，77是电热管孔，78是储氢腔，79是储氢瓶口，80是储氢瓶底座，81是储氢材料，82是氢气通道，83是氢气通道内氢气，84是储氢腔内氢气，85是电热管，86是电热管外接线座，87是储氢材料隔板，88是隔板孔，89是螺钉，90是外不锈钢瓶，91是控制装置，92是内多腔填充储氢材料双腔瓶口阀双金属储氢瓶。
制作时，铝合金储氢瓶75电热管孔77内安装电热管85，铝合金储氢瓶75内腔装储氢材料81，储氢材料隔板87安装在多腔筋76和储氢材料81端部，用螺钉89固定在多腔筋76上，储氢材料上方氢气通道82与隔板孔88和储氢腔78联通，铝合金储氢瓶75外用旋压机旋压制作外不锈钢瓶90，电热管外接线座86通过导线与控制装置91连接在一起，制作成内多腔填充储氢材料双腔瓶口阀双金属储氢瓶92。
本实施例的优点是：外不锈钢瓶提高铝合金储氢瓶的抗压强度和抗冲击强度和抗外部腐蚀性能。

Claims (10)

1.双腔瓶口阀储氢瓶，包括：储氢瓶，瓶口阀，氢气输入管，氢气输出管，传感器，控制装置，阀，配件，其特征是：储氢瓶安装双腔瓶口阀。
2.双腔瓶口阀储氢瓶，包括：储氢瓶，瓶口阀，氢气输入管，氢气输出管，传感器，控制装置，阀，配件，其特征是：内装储氢材料储氢瓶安装加热器和双腔瓶口阀。
3.如权利要求1所述双腔瓶口阀储氢瓶，其特征是 ：储氢瓶安装双腔瓶口阀，阀体下腔安装温度传感器和压力传感器，阀体上腔内装旋转阀芯，阀芯侧壁设孔，阀芯腔与阀体下腔和储氢瓶连通，双腔瓶口阀进气口与氢气输入管相连，双腔瓶口阀出气口与氢气输出管相连，阀芯侧壁孔旋转至阀上腔进气口时，氢气输出管关闭，氢气由氢气输入管通过阀芯侧壁孔、阀芯腔、阀体下腔进入储氢瓶内，阀芯侧壁孔旋转至阀上腔出气口时，氢气输入管关闭，储氢瓶内氢气通过阀体下腔、阀芯腔、阀芯侧壁进入氢气输出管输出，阀芯侧壁孔旋转至阀上腔侧壁时，阀上腔进气口时与阀上腔出气口同时关闭。
4.如权利要求2所述双腔瓶口阀储氢瓶，其特征是 ：内装储氢材料储氢瓶安装加热器和双腔瓶口阀，阀体下腔安装温度传感器和压力传感器，阀体上腔内装旋转阀芯，阀芯侧壁设孔，阀芯腔与阀体下腔和储氢瓶连通，双腔瓶口阀进气口与氢气输入管相连，双腔瓶口阀出气口与氢气输出管相连，阀芯侧壁孔旋转至阀上腔进气口时，氢气输出管关闭，氢气由氢气输入管通过阀芯侧壁孔、阀芯腔、阀体下腔进入储氢瓶内，阀芯侧壁孔旋转至阀上腔出气口时，氢气输入管关闭，加热器加热储氢材料，储氢材料释放氢气通过阀体下腔、阀芯腔、阀芯侧壁进入氢气输出管输出，阀芯侧壁孔旋转至阀上腔侧壁时，阀上腔进气口时与阀上腔出气口同时关闭。
5.如权利要求2或4所述双腔瓶口阀储氢瓶，其特征是 ：加热器加热双腔瓶口阀金属储氢瓶和多腔壁和储氢材料，通过控制加热器加热金属储氢瓶内储氢材料温度和控制储氢材料释放氢气速度和金属储氢瓶内氢气输出速度，增加金属储氢瓶氢气压力或减小金属储氢瓶氢气压力或恒压输出。
6.如权利要求1或2所述双腔瓶口阀储氢瓶，其特征是 ：储氢瓶由内树脂瓶和外金属瓶组合制成。
7.如权利要求1或2所述双腔瓶口阀储氢瓶，其特征是 ：储氢瓶由内树脂瓶和外金属瓶和外缠绕碳纤维组合制成。
8.如权利要求1或2所述双腔瓶口阀储氢瓶，其特征是 ：双腔瓶口阀储氢瓶外缠绕防火带或外装防火套。
9.如权利要求1或2或3或4所述双腔瓶口阀储氢瓶，其特征是 ：阀芯上安装旋转电机。
10.内装储氢材料双腔瓶口阀储氢瓶压力控制方法：1、双腔瓶口阀金属储氢瓶内装储氢材料和外装加热器；2、加热器加热金属储氢瓶和多腔壁和储氢材料，储氢材料释放氢气；3、金属储氢瓶内储氢材料释放氢气速度大于金属储氢瓶内氢气输出速度时，金属储氢瓶内氢气压力增加，金属储氢瓶内储氢材料释放氢气速度小于金属储氢瓶内氢气输出速度时，金属储氢瓶内氢气压力减小，金属储氢瓶内储氢材料释放氢气速度等于金属储氢瓶内氢气输出速度时，金属储氢瓶氢气压力恒定。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114216048A (zh) * 2021-12-21 2022-03-22 格林美(武汉)城市矿山产业集团有限公司 一种安全泄放车载储氢气瓶氢气的泄气装置及使用方法
CN114517888A (zh) * 2022-03-09 2022-05-20 浙江工业大学 一种基于自增强理论的站用储氢气瓶及储气瓶组
CN114551939A (zh) * 2022-01-21 2022-05-27 江苏科技大学 一种船舶用氢燃料电池的氢燃料保护装置

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