CN113036320B - 一种空间用氢镍蓄电池注气管封口装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种空间用氢镍蓄电池注气管封口装置及方法，包括：封口钳支架组件、封口钳、升降台、连接密封组件、进气管、气压调节阀、氢压传感器、气压传感器固定架组件、压扁钳固定支架组件和压扁钳。本发明解决了如果注气管密封不好，蓄电池发生泄漏，会导致蓄电池组失效的问题。

Description

一种空间用氢镍蓄电池注气管封口装置及方法

技术领域

本发明涉及一种空间用氢镍蓄电池注气管封口装置及方法，属于空间用氢镍蓄电池技术领域。

背景技术

空间用氢镍蓄电池有正极(镍)预充和负极(氢气)预充两种状态，负极(氢气)预充空间用氢镍蓄电池需要从外部氢气罐通过蓄电池注气管向壳体内部充0.5MPa～1.5MPa氢气，充气结束后，需将蓄电池上注气管密封，以使充进去氢气以及在蓄电池充电过程中生成氢气不出现泄漏，注气管密封后，要求蓄电池内部氢气压力在0.5MPa～9MPa之间，氢气漏率不大于1.0×10^-7Pa·m³/s。

由于蓄电池壳体内部氢气密度低，易燃，且压力远大于外部大气压力，在密封注气管时，内部氢气不断从注气管喷出，导致注气管管口很难密封，同时在蓄电池充放电期间，蓄电池壳体内部压力长期处于在数十个大气压，如果注气管密封不好，蓄电池发生泄漏，会导致蓄电池组失效，严重时发生安全事故，造成人员和财产伤害。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种空间用氢镍蓄电池注气管封口装置及方法，解决了如果注气管密封不好，蓄电池发生泄漏，会导致蓄电池组失效的问题。

本发明的技术方案是：

一种空间用氢镍蓄电池注气管封口装置，包括：封口钳支架组件、封口钳、升降台、连接密封组件、进气管、气压调节阀、氢压传感器、气压传感器固定架组件、压扁钳固定支架组件和压扁钳；

将封口钳支架组件、升降台、气压调节阀固定支架组件、压扁钳固定支架组件安装在移动平台上，接着将封口钳、气压调节阀、压扁钳分别安装在封口钳支架组件、气压调节阀固定支架组件、压扁钳固定支架组件上，连接密封组件与进气管焊接在一起，然后将氢压传感器、进气管安装在气压调节阀上。

所述的移动平台下部带有四个滚轮，滚轮带自锁装置。

所述蓄电池升降台装载移动平台上，根据蓄电池高低可以上下升降。

所述压扁钳固定支架组件下部通过紧固件固定在装载移动平台上，上部连接压扁钳，压扁钳水平固定在金属支架上。

所述封口钳支架组件是一个三脚架金属支架，下部通过紧固件固定在装载移动平台上，上部连接封口钳，封口钳可以绕金属支架旋转。

连接密封组件包括：密封件，下套筒，上套筒；

上套筒和下套筒材料均为不锈钢，密封件的材料为聚四氟乙烯；

下套筒中部为中空的六棱柱，上部为圆锥体，椎体底端开一有比注气管外径大的孔，下部为中空的圆柱体，柱体外壁加工有阳螺纹；

密封件为中空的锥状体，中间孔比注气管外径小，锥状大小和下套筒的锥体相匹配；

上套筒中部为中空的六棱柱，内部中空部分为阴螺纹，与下套筒的阳螺纹相匹配，上套筒与进气管焊接在一起；

依次将下套筒、密封件、上套筒套在注气管上，并将上下套管紧固在一起，形成注气管上连接密封组件。

利用上述一种空间用氢镍蓄电池注气管封口装置进行一种空间用氢镍蓄电池注气管封口的方法，包括以下步骤：

步骤一，氢镍蓄电池的注气管放入压扁钳两个刀口之间

将压扁钳工作手柄扳至60°左右位置，然后把带有注气管的氢镍蓄电池放置在蓄电池升降台上，调整升降台高度，使注气管从压扁钳两个刀口之间穿过，并使压扁钳离注气管根部5～10mm；

步骤二，氢镍蓄电池的注气管穿入封口钳两个刀口之间

将封口钳工作手柄扳至60°左右位置，然后将封口钳封口钳支架组件旋转至压扁钳上方，并使氢镍蓄电池的注气管从封口钳两个刀口之间穿过；

步骤三，将注气管通过连接密封组件与进气管相连

将连接密封组件的下套筒，密封件依次套入注气管，接着将密封组件的上套筒套在注气管上，然后将下套筒通过扳手拧入上套管，紧固成一体；

步骤四，向氢镍蓄电池内部充入氢气

将外部氢气气源通过气压调节阀和进气管充入氢镍蓄电池内部；先将气压调节阀三端分别与压力传感器、外部气源和进气管连接好，打开外部气源，慢慢打开气压调节阀的阀门，让外部氢气通过进气管进入氢镍蓄电池内部，当压力传感器的压力达到设定值时，关闭气压调节阀阀门和外部气源；

步骤五，压紧压扁钳

将压扁钳工作手柄压至水平位置，使其压紧注气管；

步骤六，压紧封口钳

将封口钳工作手柄压至水平位置，使其进一步压紧注气管；

步骤七，将连接密封组件从注气管取下

松开连接密封组件，将上套筒、密封件、下套筒依次从注气管取下；

步骤八，剪断多余的注气管

用钳子将距封口钳上端约2～3mm处剪断多余注气管；

步骤九，封口注气管

用氩弧焊熔融封口钳上端注气管，使其管口密封；

步骤十，松开封口钳

将封口钳工作手柄扳至60°左右位置，使其松开注气管；

步骤十一，松开压扁钳

将压扁钳工作手柄扳至60°左右位置，使其松开注气管；

步骤十二，取下蓄电池

降低升降台高度，使注气管向下穿出压扁钳刀口，并将氢镍蓄电池从升降台取下；

步骤十三，漏率检测

用氢质谱仪对注气管进行漏率检测，其漏率应不大于1.0×10^-7Pa·m³/s；

步骤十四，焊缝检测

通过X光射线无损探伤，注气管焊缝应达到I级要求。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明提供了一种具有结构简单，可操作性强，工作效率高，生产工艺可控性好的空间用氢镍蓄电池注气管封口装置及方法。

附图说明

图1为采用本发明空间用氢镍蓄电池注气管封口示意图。

图中标记为：

1：移动平台，2：封口钳支架组件，3：封口钳，4：升降台，5：蓄电池支架，6：带注气管的氢镍蓄电池，7：下套筒，8：上套筒，9：进气管，10：气压调节阀，11：氢压传感器，12：气压调节阀固定支架组件，13：压扁钳固定支架组件，14：压扁钳

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种空间用氢镍蓄电池注气管封口装置及方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明一种空间用氢镍蓄电池注气管封口装置，包括：含有移动平台1、带注气管的氢镍蓄电池、蓄电池升降台4、压扁钳固定支架组件13、压扁钳14、封口钳支架组件2、封口钳3、连接密封组件、进气管9、气压传感器固定架、氢压传感器11，气压调节阀10；

将封口钳支架组件2、升降台4、气压调节阀固定支架组件12、压扁钳固定支架组件13安装在移动平台1上，接着将封口钳3、气压调节阀10、压扁钳14分别安装在封口钳支架组件2、气压调节阀固定支架组件12、压扁钳固定支架组件13上，连接密封组件下套筒7与进气管9焊接在一起，然后将氢压传感器11、进气管9安装在气压调节阀10上。

进一步地，所述的氢镍蓄电池注气管是一根外径为

内径为

不锈钢无缝钢管，材料为1Cr18Ni9Ti，状态为半冷硬状态奥氏体，长度为50mm～80mm，注气管下端通过金镍焊料Au₈₂Ni₁₈与氢镍蓄电池壳体经过钎焊焊成一体，且注气管下端伸出壳体内壁1mm～3mm。在钎焊前，对注气管表面镀镍，镍层厚度3μm～7μm，氢镍蓄电池壳体材料为Inconel718，厚度为0.5～2mm。

进一步地，所述的移动平台1是长900mm，宽500mm，高650mm，平台下部带有四个滚轮，滚轮带自锁装置。

所述蓄电池升降台4装载移动平台1上，根据蓄电池高低可以上下升降，平台台面大小为200mm×200mm。

所述压扁钳固定支架组件13是一个金属支架，下部通过紧固件固定在装载移动平台1上，上部连接压扁钳14，压扁钳14水平固定在金属支架上。

进一步地，所述压扁钳14设有压扁刀口，刀口厚度6mm～8mm，刀口扁平，刀口面设计为凹槽，槽的宽度为2mm～4mm，材质为1Cr18Ni9Ti，压扁刀口一边固定，另一边连接在滑块上，活动刀口和滑块均夹在各自导轨中间，并可沿导轨在水平方向来回移动，滑块通过连杆与工作手柄相连，工作手柄沿着固定轴上下约60°旋转，带动连杆前后运动，从而使活动刀口靠近或远离固定刀口，压扁两个刀口之间间距可以根据注气管厚度通过间隙调整螺母进行调整，当工作手柄向下压至水平时(0°)，两刀口间距最小，此时间距一般为注气管总厚度的0.3～0.8，且工作手柄作用力施加在注气管上，使氢镍蓄电池内部气体尽量少的溢出，当工作手柄向上抬升至60°时，两刀口间距最大，此时间距一般为20mm～30mm。

进一步地，所述封口钳支架组件2是一个三脚架金属支架，下部通过紧固件固定在装载移动平台1上，上部连接封口钳3，封口钳3可以绕金属支架进行约270°旋转

进一步地，所述封口钳3结构与压扁钳14类似，差别在于刀口和工作手柄向下压至水平时两刀口间间距，封口钳3刀口为扁平，刀口面设计为平面，刀口厚度4mm～6mm，当工作手柄向下压至水平时刀口间距一般为注气管总厚度的0.6～0.9，其他和压扁钳14相同。

进一步地，所述连接密封组件包括密封件，下套筒7，上套筒8三部分，上、下套筒7材料为不锈钢，密封件材料为聚四氟乙烯，下套筒7中部为中空的六棱柱，上部为圆锥体，椎体底端开一有比注气管外径略大的孔，下部为中空的圆柱体，柱体外壁为阳螺纹，密封件为中空的锥状体，中间孔比注气管外径略小，锥状大小和下套筒7的锥体相匹配，上套筒8中部中空的六棱柱，内部中空部分为阴螺纹，与下套筒7阳螺纹相匹配，上套筒8上部和下套筒7类似，其与进气管9焊接在一起。依次将下套筒套、密封件、上套筒8套在注气管上，并将上下套管紧固在一起，形成注气管上连接密封组件。

一种空间用氢镍蓄电池注气管封口方法，包括以下步骤：

步骤一，氢镍蓄电池的注气管放入压扁钳14两个刀口之间

将压扁钳14工作手柄扳至60°左右位置，然后把带有注气管的氢镍蓄电池放置在蓄电池升降台4上，调整升降台4高度，使注气管从压扁钳14两个刀口之间穿过，并使压扁钳14离注气管根部5～10mm。

步骤二，氢镍蓄电池的注气管穿入封口钳3两个刀口之间

将封口钳3工作手柄扳至60°左右位置，然后将封口钳组件绕封口钳支架组件2旋转至压扁钳14上方，并使氢镍蓄电池的注气管从封口钳3两个刀口之间穿过。

步骤三，将注气管通过连接密封组件与进气管9相连

将连接密封组件的下套筒7，密封件依次套入注气管，接着将密封组件的上套筒8套在注气管上，然后将下套筒7通过扳手拧入上套管，紧固成一体。

步骤四，向氢镍蓄电池内部充入氢气

将外部氢气气源通过气压调节阀10和进气管9充入氢镍蓄电池内部。先将气压调节阀10三端分别与压力传感器、外部气源和进气管9连接好，打开外部气源，慢慢打开气压调节阀10的阀门，让外部氢气通过进气管9进入氢镍蓄电池内部，当压力传感器的压力达到设定值时，关闭气压调节阀10阀门和外部气源。

步骤五，压紧压扁钳14

将压扁钳14工作手柄压至水平位置，使其压紧注气管。

步骤六，压紧封口钳3

将封口钳3工作手柄压至水平位置，使其进一步压紧注气管。

步骤七，将连接密封组件从注气管取下

松开连接密封组件，将上套筒8、密封件、下套筒7依次从注气管取下；

步骤八，剪断多余的注气管

用钳子将距封口钳3上端约2～3mm处剪断多余注气管。

步骤九，封口注气管

用氩弧焊熔融封口钳3上端注气管，使其管口密封。

步骤十，松开封口钳3

将封口钳3工作手柄扳至60°左右位置，使其松开注气管；

步骤十一，松开压扁钳14

将压扁钳14工作手柄扳至60°左右位置，使其松开注气管；

步骤十二，取下蓄电池

降低升降台4高度，使注气管向下穿出压扁钳14刀口，并将氢镍蓄电池从升降台4取下；

步骤十三，漏率检测

用氢质谱仪对注气管进行漏率检测，其漏率应不大于1.0×10^-7Pa·m³/s；

步骤十四，焊缝检测

通过X光射线无损探伤，注气管焊缝应达到I级要求。

实施例

本发明方法包括如下步骤：

步骤1组装空间用氢镍蓄电池注气管封口装置

按附图1所示分别将封口钳支架组件2、升降台4、气压调节阀固定支架组件12、压扁钳固定支架组件13安装在移动平台1上，接着将封口钳3、气压调节阀10、压扁钳14分别安装在封口钳支架组件2、气压调节阀固定支架组件12、压扁钳固定支架组件13上，连接密封组件下套筒7与进气管9焊接在一起，然后将氢压传感器11、进气管9安装在气压调节阀10上。

步骤2将带注气管的氢镍蓄电池6放置在升降台4上

氢镍蓄电池注气管是一根外径为

内径为

不锈钢无缝钢管，长度为60mm。注气管下端通过金镍焊料Au₈₂Ni₁₈与氢镍蓄电池壳体经过钎焊焊成一体，注气管下端伸出壳体内壁2mm。在钎焊前，对注气管表面镀镍，镍层厚度7μm，带注气管的氢镍蓄电池6先放置在蓄电池支架5上，并使垂直向上，将升降台4降至最低位置，然后将蓄电池支架5放置在升降台4上。

步骤3调整压扁钳14和封口钳3刀口间距

分别调节压扁钳14和封口钳3上间隙调整螺母，压扁钳14两刀口最小间距为0.5mm，封口钳3两刀口最小间距为0.7mm。压扁钳14刀口厚度7mm，刀口凹槽宽度为3mm，封口钳3刀口厚度为4mm。压扁钳14和封口钳3两刀口最大间距为20mm。

步骤4调整升降台4高度，使注气管从压扁钳14两个刀口之间穿过

将压扁钳14工作手柄抬升至60°，使压扁钳14两个刀口间距最大，然后升起升降台4，直至压扁钳14离注气管根部8mm。

步骤5将封口钳3放置压扁钳14上方，使注气管从封口钳3两个刀口之间穿过

将封口钳3工作手柄抬升至60°，使封口钳3两个刀口间距最大，然后将封口钳3绕封口钳支架组件2转动至水平位置，放置在压扁钳14上方，使注气管从封口钳3两个刀口之间穿过。

步骤6将注气管通过连接密封组件与进气管9相连

将连接密封组件的下套筒7，密封件依次套入注气管，接着将密封组件的上套筒8套在注气管9上，然后将下套筒7通过扳手拧入上套筒8，紧固成一体。

步骤7，向氢镍蓄电池内部充入氢气

将外部氢气气源通过气压调节阀10和进气管9充入氢镍蓄电池内部。打开外部气源，慢慢打开气压调节阀10的阀门，让外部氢气通过进气管9进入氢镍蓄电池内部，当压力传感器的压力达到设定值时，关闭气压调节阀10阀门和外部气源，本实施列压力值设定为0.8MPa。

步骤8，压紧压扁钳14

将压扁钳14工作手柄压至水平位置，使其压紧注气管。

步骤9，压紧封口钳3

将封口钳3工作手柄压至水平位置，使其进一步压紧注气管。

步骤10，将连接密封组件从注气管取下

松开连接密封组件，将上套筒、密封件、下套筒7依次从注气管取下

步骤11，剪断多余的注气管

用钳子将距封口钳3上端约3mm处剪断多余注气管。

步骤12，封口注气管

用氩弧焊熔融封口钳3上端注气管，使其管口密封。

步骤13，松开封口钳3

将封口钳3工作手柄扳至60°左右位置，使其松开注气管。

步骤14，松开压扁钳14

将压扁钳14工作手柄扳至60°左右位置，使其松开注气管。

步骤15，取下蓄电池

降低升降台4高度，使注气管向下穿出压扁钳14刀口，并将氢镍蓄电池从升降台4取下。

步骤16，漏率检测

用氢质谱仪对注气管进行漏率检测，其漏率应不大于1.0×10^-7Pa·m³/s。

步骤17，焊缝检测

通过X光射线无损探伤，注气管焊缝应达到I级要求。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种空间用氢镍蓄电池注气管封口装置，其特征在于，包括：封口钳支架组件(2)、封口钳(3)、升降台(4)、连接密封组件、进气管(9)、气压调节阀(10)、氢压传感器(11)、气压传感器固定架组件(12)、压扁钳固定支架组件(13)和压扁钳(14)；

将封口钳支架组件(2)、升降台(4)、气压调节阀固定支架组件(12)、压扁钳固定支架组件(13)安装在移动平台(1)上，接着将封口钳(3)、气压调节阀(10)、压扁钳(14)分别安装在封口钳支架组件(2)、气压调节阀固定支架组件(12)、压扁钳固定支架组件(13)上，连接密封组件与进气管(9)焊接在一起，然后将氢压传感器(11)、进气管(9)安装在气压调节阀(10)上；

连接密封组件包括：密封件，下套筒(7)，上套筒(8)；

上套筒(8)和下套筒(7)材料均为不锈钢，密封件的材料为聚四氟乙烯；

下套筒(7)中部为中空的六棱柱，上部为圆锥体，椎体底端开一有比注气管外径大的孔，下部为中空的圆柱体，柱体外壁加工有阳螺纹；

密封件为中空的锥状体，中间孔比注气管外径小，锥状大小和下套筒(7)的锥体相匹配；

上套筒(8)中部为中空的六棱柱，内部中空部分为阴螺纹，与下套筒(7)的阳螺纹相匹配，上套筒(8)与进气管(9)焊接在一起；

依次将下套筒、密封件、上套筒(8)套在注气管上，并将上下套管紧固在一起，形成注气管上连接密封组件；

所述压扁钳(14)设有压扁刀口，刀口厚度6mm～8mm，刀口扁平，刀口面设计为凹槽，槽的宽度为2mm～4mm，材质为1Cr18Ni9Ti，压扁刀口一边固定，另一边连接在滑块上，活动刀口和滑块均夹在各自导轨中间，并可沿导轨在水平方向来回移动，滑块通过连杆与工作手柄相连，工作手柄沿着固定轴上下60°旋转，带动连杆前后运动，从而使活动刀口靠近或远离固定刀口，压扁两个刀口之间间距可以根据注气管厚度通过间隙调整螺母进行调整，当工作手柄向下压至水平时，两刀口间距最小，此时间距为注气管总厚度的0.3～0.8倍，且工作手柄作用力施加在注气管上，使氢镍蓄电池内部气体尽量少的溢出，当工作手柄向上抬升至60°时，两刀口间距最大，此时间距一般为20mm～30mm；

所述封口钳(3)刀口为扁平，刀口面设计为平面，刀口厚度4mm～6mm，当工作手柄向下压至水平时刀口间距为注气管总厚度的0.6～0.9倍。

2.根据权利要求1所述的一种空间用氢镍蓄电池注气管封口装置，其特征在于：所述的移动平台(1)下部带有四个滚轮，滚轮带自锁装置。

3.根据权利要求1所述的一种空间用氢镍蓄电池注气管封口装置，其特征在于：所述蓄电池升降台(4)装载移动平台(1)上，根据蓄电池高低可以上下升降。

4.根据权利要求1所述的一种空间用氢镍蓄电池注气管封口装置，其特征在于：所述压扁钳固定支架组件(13)下部通过紧固件固定在装载移动平台(1)上，上部连接压扁钳(14)，压扁钳(14)水平固定在金属支架上。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种空间用氢镍蓄电池注气管封口装置，其特征在于：所述封口钳支架组件(2)是一个三脚架金属支架，下部通过紧固件固定在装载移动平台(1)上，上部连接封口钳(3)，封口钳(3)可以绕金属支架旋转。

6.利用如权利要求4所述一种空间用氢镍蓄电池注气管封口装置进行一种空间用氢镍蓄电池注气管封口的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，氢镍蓄电池的注气管放入压扁钳(14)两个刀口之间

将压扁钳(14)工作手柄扳至60°左右位置，然后把带有注气管的氢镍蓄电池放置在蓄电池升降台(4)上，调整升降台(4)高度，使注气管从压扁钳(14)两个刀口之间穿过，并使压扁钳(14)离注气管根部5～10mm；

步骤二，氢镍蓄电池的注气管穿入封口钳(3)两个刀口之间

将封口钳(3)工作手柄扳至60°左右位置，然后将封口钳(3)封口钳支架组件(2)旋转至压扁钳(14)上方，并使氢镍蓄电池的注气管从封口钳(3)两个刀口之间穿过；

步骤三，将注气管通过连接密封组件与进气管(9)相连

将连接密封组件的下套筒(7)，密封件依次套入注气管，接着将密封组件的上套筒(8)套在注气管上，然后将下套筒(7)通过扳手拧入上套管，紧固成一体；

步骤四，向氢镍蓄电池内部充入氢气

将外部氢气气源通过气压调节阀(10)和进气管(9)充入氢镍蓄电池内部；先将气压调节阀(10)三端分别与压力传感器、外部气源和进气管(9)连接好，打开外部气源，慢慢打开气压调节阀(10)的阀门，让外部氢气通过进气管(9)进入氢镍蓄电池内部，当压力传感器的压力达到设定值时，关闭气压调节阀(10)阀门和外部气源；

步骤五，压紧压扁钳(14)

将压扁钳(14)工作手柄压至水平位置，使其压紧注气管；

步骤六，压紧封口钳(3)

将封口钳(3)工作手柄压至水平位置，使其进一步压紧注气管；

步骤七，将连接密封组件从注气管取下

松开连接密封组件，将上套筒(8)、密封件、下套筒(7)依次从注气管取下；

步骤八，剪断多余的注气管

用钳子将距封口钳(3)上端约2～3mm处剪断多余注气管；

步骤九，封口注气管

用氩弧焊熔融封口钳(3)上端注气管，使其管口密封；

步骤十，松开封口钳

将封口钳(3)工作手柄扳至60°左右位置，使其松开注气管；

步骤十一，松开压扁钳(14)

将压扁钳(14)工作手柄扳至60°左右位置，使其松开注气管；

步骤十二，取下蓄电池

降低升降台(4)高度，使注气管向下穿出压扁钳(14)刀口，并将氢镍蓄电池从升降台(4)取下；

步骤十三，漏率检测

用氢质谱仪对注气管进行漏率检测，其漏率应不大于1.0×10^-7Pa·m³/s；

步骤十四，焊缝检测

通过X光射线无损探伤，注气管焊缝应达到I级要求。

Images