CN113251306A - 一种加氢机冷却系统及加氢机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加氢机冷却系统及加氢机，包括功能模块相互独立的两套加气系统，使得加氢机同时具备双枪双计量、三线切换、流量调节、双冷却系统等功能。目的在于通过在加氢机上集成更多功能的条件下使加氢机外形尺寸更小，使得加氢机的占地面积更小，对于不同模块的维护更加明确，适用于多种安装场合。

Description

一种加氢机冷却系统及加氢机
技术领域
本发明涉及氢气加注设备领域，具体涉及一种加氢机冷却系统及加氢机。
背景技术
在70MPa加氢站运营过程中，加氢机是为车辆加注氢气的直接交互产品，扮演着至关重要的角色，国家标准对加氢机充装温度、流量等也有明确的相关技术要求，目前市场上70MPa加氢机存在的一些问题主要表现如下：
1)、由于加氢机结构受限使得加氢机自身不具备预冷功能，也很难在内部集成自预冷功能，需要在加氢机外侧增设预冷装置，这样设置增加了现场安装、土建成本，也增加了加氢机的占地空间；
2)、由于加氢机结构受限使得加氢机所有功能模块都集成在一个箱体里面，所有功能模块相互之间交错缠绕，在前期的安装上难度较高，交错缠绕的功能模块对于后期的加氢机进行维护，也增加了困难；
3)、由于加氢机拉断阀均垂直安装，导致拉断阀受外力作用时其轴向分力较小，最终导致拉断阀在需要拉断时，所需的拉断力大于设计规范要求，从而增加安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种加氢机，使得该加氢机中可以同时集成加氢枪工艺模块以及相应的冷却系统，无需外设冷却系统，并在集成的同时使得整个装置的体积最小化，解决了市面上加氢机结构受限而无法集成冷却系统的问题。
本发明采用的技术方案如下：一种加氢机冷却系统，包括套管和盘管，所述盘管沿套管设置在套管的内部，所述盘管的两端伸出套管的外壁形成加氢入口和加氢出口，所述套管上设置冷却液入口和冷却液出口；所述套管内壁与盘管之间设置数个折流板，数个所述折流板沿套管交错布置在盘管的两侧。
优选的，所述折流板的两侧分别与套管的内壁和盘管连接，所述折流板与套管内壁连接的一侧与套管内壁的形状相适配，所述折流板上设置数个通孔。
优选的，所述套管“口”形设置，所述冷却液入口设置在套管的下侧边上，所述套管的上侧边与导流管连通，所述导流管的出口为冷却液出口。
优选的，所述导流管设置在套管上侧边的下方。
优选的，所述盘管在套管内，沿套管盘绕设置数圈；相邻的所述盘管之间相离，相邻的所述盘管之间设置管夹，所述折流板设置在管夹处。根据权利要求5所述的加氢机冷却系统，其特征在于：所述套管的直径为76mm；所述套管的额定工作压力为0.5MPa。，所述盘管的额定工作压力为70MPa。
一种加氢机，它包括上述加氢机冷却系统，还包括电控箱、1#枪工艺模块和2#枪工艺模块，所述1#枪工艺模块和2#枪工艺模块设置在电控箱的两侧；所述1#枪工艺模块所对应的冷却系统，设置在1#枪工艺模块与电控箱之间；所述2#枪工艺模块所对应的冷却系统，设置在2#枪工艺模块与电控箱之间。
优选的，所述1#枪工艺模块和2#枪工艺模块对称设置；与所述1#枪工艺模块连接的1#枪，和与所述2#枪工艺模块连接的2#枪，分别设置在加氢机的两个侧面上。
优选的，所述1#枪上的拉断阀倾斜设置，所述拉断阀与加氢机的轴线之间的夹角为20°－30°。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)套管与盘管之间安装了折流板，不但可以固定盘管，使得多层盘管的安装更加稳固，还能够分流冷冻水，通过减小套管内部直径的方式，加快了套管内液体的流动速度，提高了冷却效果；套管的长度可根据换热面积配合盘管灵活设计。
(2)本发明的冷却系统采用套管+盘管式结构，套管为“口”字形，内部的盘管为多层盘管、立式结构缠绕，增大盘管的换热面积，采用盘管不但可以利用盘管过程中应变硬化增加内管强度和硬度，同时可以大量减少高压连接接头，缩短安装时间，减少泄漏风险，降低采购、安装、维护成本。
(3)加氢机电控箱采用立式对称设计，大大缩小电控箱尺寸；冷却系统立式对称设计、工艺管路立式对称布局；加氢机不同功能模块分区设计，互不干扰，维修更加方便；加氢机前后、左右完全对称设计、模块化设计，使加氢机内部空间得到最大化利用，在集成更多功能的条件下使加氢机外形尺寸更小，使得加氢机同时具备双枪双计量、三线切换、流量调节、双冷却系统等功能；本发明的加氢机可以缩小体积至长1300mm、宽650mm、高2300mm，使得加氢机的占地面积更小，对于不同模块的维护更加明确，适用于多种安装场合。
附图说明
图1是冷却系统的结构示意图；
图2是冷却系统的剖视图；
图3是冷却系统的俯视剖视图；
图4是加氢机的内部结构示意图；
图5是加氢机的内部结构示意图。
图中：1－套管；2－盘管；3－氢气入口；4－氢气出口；5－冷却液入口；6－冷却液出口；7－折流板；8－通孔；9－导流管；10－管夹；11－电控箱；12－1#枪工艺模块；13－2#枪工艺模块；14－三线切换系统；15－拉断阀。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1－3所示，一种加氢机冷却系统，包括套管1和盘管2，所述盘管2 沿套管1设置在套管1的内部，套管1和盘管2之间有间隙，所述盘管2的两端伸出套管1的外壁形成氢气入口3和氢气出口4，盘管2的额定工作压力 70MPa，工作介质为高压氢气，加液入口3中通入的为高温高压氢气，加液出口4中流出的为低温高压氢气出口，所述套管1上设置冷却液入口5和冷却液出口6，本发明中冷却液优选乙二醇，冷却液从冷却液入口5进入，循环一周后从冷却液出口6流出，对盘管2进行冷却。套管1的高度可以根据需要冷却的盘管2进行设置，需要冷却的盘管2越长，套管1的高度越高。
所述套管1内壁与盘管2之间设置数个折流板7，数个所述折流板7沿套管1交错布置在盘管2的两侧。冷却液经过折流板7处后，由于折流板7的阻挡，冷却液在套管1内折线形流动，在设置有折流板7处的位置，套管1内径变小，从而加快了冷却液的流动速度，提高了冷却液的冷却效果。
所述折流板7的两侧分别与套管1的内壁和盘管2连接，折流板7与盘管 2连接可以对盘管2进行支撑，使得套管1内的盘管2保持稳定，所述折流板 7与套管1内壁连接的一侧与套管1内壁的形状相适配，所述折流板7上设置数个通孔8，通孔8的设置，可以对冷却液进行小部分分流。
所述套管1“口”形设置，盘管2在套管1内，沿套管1盘绕设置数圈，从而增大盘管2的冷却长度，提高冷却效果，所述冷却液入口5设置在套管1 的下侧边上，所述套管1的上侧边与导流管9连通，所述导流管9设置在套管 1上侧边的下方，所述导流管9的出口为冷却液出口6。冷却液的流动方向为从下至上流动，从而保证冷却液与盘管2全面接触进行冷却，冷却液从套管1 下侧进入后，冷却液逐渐充满套管1中，并从套管1的两侧逐渐充满后汇聚在套管1的上侧边处，而后由于冷却液的重力作用，从导流管9向下流出，形成循环，套管1内的额定工作压为0.4MPa，为低压管路。
相邻的所述盘管2之间相离，相邻的所述盘管2之间设置管夹10，管夹 10能够对盘管2起到支撑作用，当盘管2在套管1内盘绕多圈时，盘管2之间能够保持相对稳定的距离，所述折流板7设置在管夹10处。
本发明优选套管1的直径为φ76×3mm，套管1的外径为76mm，壁厚为3mm；所述套管1的额定工作压力为0.5MPa，本发明中优选套管1的额定工作压力为 0.4MPa，所述盘管2的额定工作压力为70MPa。，本发明中盘管2优选的工作压力为70MPa。
如图4－5所示，为加氢机的内部结构示意图，它包括上述加氢机冷却系统，加氢机中还集成有电控箱11、1#枪工艺模块12和2#枪工艺模块13，电控箱 11、1#枪工艺模块12和2#枪工艺模块13皆为现有技术，此处不再赘述。所述 1#枪工艺模块12和2#枪工艺模块13立式布置，并设置在电控箱11的两侧， 1#枪工艺模块12和2#枪工艺模块13为两个相互独立模块，之间互不干扰，当 1#枪工艺模块12出现故障时，可使用2#枪工艺模块13，并对1#枪工艺模块 12进行检修，1#枪工艺模块12和2#枪工艺模块13完全相同且相对电控箱11 对称布置。
所述1#枪工艺模块12所对应的冷却系统，设置在1#枪工艺模块12与电控箱11之间；所述2#枪工艺模块13所对应的冷却系统，设置在2#枪工艺模块13与电控箱11之间。1#枪工艺模块12和2#枪工艺模块13各自配备独立的冷却系统，冷却系统之间也相互独立，分区设置能够在后期进行维护时，更加明确。
所述电控箱11下方设置三线切换系统14，1#枪工艺模块12和2#枪工艺模块13各配备一套三线切换系统14，两组三线切换系统14共用一套管路与气瓶连接，通过三线切换系统14可以进行低压、中压、高压之间的切换，满足加氢机工作时的使用要求，
所述1#枪工艺模块12和2#枪工艺模块13对称设置；与所述1#枪工艺模块12连接的1#枪，和与所述2#枪工艺模块13连接的2#枪，分别设置在加氢机的两个侧面上。分别设置在加氢机的两个侧面上可以在其中一个枪出现故障时，不影响另外一个枪的使用。
所述1#枪上的拉断阀15倾斜设置，所述拉断阀15与加氢机的轴线之间的夹角为20°－30°，本发明优选拉断阀15与加氢机的轴线之间的夹角为25°，拉断阀15倾斜设置，可以增加拉断阀15受到的外力，当拉断阀15受力时，更容易拉断，提高了安全保障。
具体工作方式：加氢机立式布置在所需要设置的位置，当需要进行加氢操作时，只需要使用者根据使用习惯选择使用1#枪或者2#枪，当使用1#枪时， 1#枪所对应的冷却系统工作，将盘管内的高温氢气进行热量交换进而冷却氢气，使氢气温度满足燃料电池汽车充装协议要求，冷却液(冷冻水温度为－45℃)循环使用，保证冷却效果；当其中一个枪出现故障时，可以对该枪进行检修，在检修期间，由于1#枪和2#枪所对应的模块相对独立，因此不影响另一个枪的使用，另一个枪可以正常工作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种加氢机冷却系统，其特征在于：包括套管(1)和盘管(2)，所述盘管(2)沿套管(1)设置在套管(1)的内部，所述盘管(2)的两端伸出套管(1)的外壁形成氢气入口(3)和氢气出口(4)，所述套管(1)上设置冷却液入口(5)和冷却液出口(6)；所述套管(1)内壁与盘管(2)之间设置数个折流板(7)，数个所述折流板(7)沿套管(1)交错布置在盘管(2)的两侧。
2.根据权利要求1所述的加氢机冷却系统，其特征在于：所述折流板(7)的两侧分别与套管(1)的内壁和盘管(2)连接，所述折流板(7)与套管(1)内壁连接的一侧与套管(1)内壁的形状相适配，所述折流板(7)上设置数个通孔(8)。
3.根据权利要求2所述的加氢机冷却系统，其特征在于：所述套管(1)“口”形设置，所述冷却液入口(5)设置在套管(1)的下侧边上，所述套管(1)的上侧边与导流管(9)连通，所述导流管(9)的出口为冷却液出口(6)。
4.根据权利要求3所述的加氢机冷却系统，其特征在于：所述导流管(9)设置在套管(1)上侧边的下方。
5.根据权利要求4所述的加氢机冷却系统，其特征在于：所述盘管(2)在套管(1)内，沿套管(1)盘绕设置数圈；相邻的所述盘管(2)之间相离，相邻的所述盘管(2)之间设置管夹(10)，所述折流板(7)设置在管夹(10)处。
6.根据权利要求5所述的加氢机冷却系统，其特征在于：所述套管(1)的直径为76mm；所述套管(1)的额定工作压力为0.5MPa，所述盘管(2)的额定工作压力为70MPa。
7.一种加氢机，它包括权利要求1－6任一项所述的加氢机冷却系统，其特征在于：还包括电控箱(11)、1#枪工艺模块(12)和2#枪工艺模块(13)，所述1#枪工艺模块(12)和2#枪工艺模块(13)设置在电控箱(11)的两侧；所述1#枪工艺模块(12)和2#枪工艺模块(13)分别与各自的冷却系统连接。
8.根据权利要求7所述的加氢机，其特征在于：所述电控箱(11)下方设置三线切换系统(14)；所述1#枪工艺模块(12)所对应的冷却系统，设置在1#枪工艺模块(12)与电控箱(11)之间；所述2#枪工艺模块(13)所对应的冷却系统，设置在2#枪工艺模块(13)与电控箱(11)之间。
9.根据权利要求8所述的加氢机，其特征在于：所述1#枪工艺模块(12)和2#枪工艺模块(13)对称设置；与所述1#枪工艺模块(12)连接的1#枪，和与所述2#枪工艺模块(13)连接的2#枪，分别设置在加氢机的两个侧面上。
10.根据权利要求9所述的加氢机，其特征在于：所述1#枪上的拉断阀(15)倾斜设置，所述拉断阀(15)与加氢机的轴线之间的夹角为20°－30°。
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