CN114056083A - 车载液氢绝热气瓶拉杆支撑结构 - Google Patents

车载液氢绝热气瓶拉杆支撑结构 Download PDF

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Abstract

车载液氢绝热气瓶拉杆支撑结构，包括外壳（1）、绝热层（2）、内胆（3）及内胆封头补强板（10），还包括支撑轴（4）、拉杆（5）、联接叉（6）、耳板（7）、销（9）、支撑套筒（15）、螺杆（13）、球头螺母（14）及玻璃钢垫块（12），所述支撑轴（4）设置于内胆（3）中，所述耳板（7）设置在支撑轴（4）与内胆封头补强板（10）上，所述支撑套筒（15）内设有玻璃钢垫块（12）、球头螺母（14）及螺杆（13），所述拉杆（5）下部通过联接叉（6）、销（9）与所述耳板（7）连接，拉杆（5）上部通过螺杆（13）、球头螺母（14）、玻璃钢垫块（12）与支撑套筒（15）固定。

Description

车载液氢绝热气瓶拉杆支撑结构
技术领域
本发明涉及储氢低温压力容器设备领域，具体是车载液氢绝热气瓶拉杆支撑技术。
背景技术
氢能具有来源广泛、燃烧值高、清洁零排放等优点，是公认的清洁能源，有助于解决能源危机、环境污染及全球变暖等问题。目前有两个重要问题制约着氢能发展，一是氢的制取，二是氢的储存。目前氢的制取已有较为成熟的技术并已规模化生产，主要通过电解制氢、化石原料制氢、生物制氢等技术实现，未来还可以利用太阳能、核能等能源廉价制氢；氢的储存技术主要有高压储氢、低温液态储氢以及金属氢化物储氢，液化储氢相比其他几种储氢方式具有储氢密度大、能量密度高等特点，能够实现长远距离运输。由于液氢的沸点较低，尽管真空绝热结构对热量有良好的阻抑作用，但因支撑结构处于常温和低温液体间大温度差的状态下，气瓶对通过支撑结构的热传导十分敏感，因此，液氢的储运成为阻碍氢能规模应用的瓶颈问题。
车载液氢气瓶内胆与外壳间夹层抽真空，并包裹多层绝热材料形成高真空多层绝热，热量传递方式有三种，分别是热传导、热对流及热辐射。由于气瓶绝热结构的不同，每种方式漏入的热量也会有所不同，且三种热量传递方式也相互影响。在车载液氢气瓶总漏热中，通过支撑结构的导热热流比例高达30%~50%，甚至更大。因此，从高效储存液氢的角度出发，需要尽可能减少通过支撑结构漏入的热量，从而有效降低日蒸发率，减少液氢蒸发损失，保证行车安全。
液氢气瓶在车辆行驶过程中，通常会遇到紧急刹车、路面凹坑等工况，会使气瓶内液体随着车辆振动而发生强烈晃动，给气瓶内胆及支撑结构部件带来额外的冲击载荷。除此之外，由于气瓶内外温差较大，支撑结构还需承受较大的热应力载荷。因此，为了能够更好的应对车辆运行过程中的振动和冲击问题，保证行车过程中气瓶的整体稳定性及安全性，需设计新的车载液氢支撑结构方案给予解决。
综上所述，亟需研制一种结构可靠、加工制造简便、安全可靠及漏热量低的车载液氢气瓶支撑结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种车载液氢绝热气瓶拉杆支撑结构。
本发明是车载液氢绝热气瓶拉杆支撑结构，包括外壳1、绝热层2、内胆3及内胆封头补强板10，还包括支撑轴4、拉杆5、联接叉6、耳板7、销9、支撑套筒15、螺杆13、球头螺母14及玻璃钢垫块12，所述支撑轴4设置于内胆3中，所述耳板7设置在支撑轴4与内胆封头补强板10上，所述支撑套筒15内设有玻璃钢垫块12、球头螺母14及螺杆13，所述拉杆5下部通过联接叉6、销9与所述耳板7连接，拉杆5上部通过螺杆13、球头螺母14、玻璃钢垫块12与支撑套筒15固定。
本发明的有益效果是：（1）在同种容积车载液氢气瓶中，此种拉杆式支撑结构抗强冲击性能更优，可承受8g静载加速度、5g动载加速度，解决了常规液氢气瓶支撑方式不能承受强烈冲击载荷的问题；（2）在同种容积车载液氢气瓶中，此种拉杆式支撑结构绝热性能更优，静态蒸发率远低于同类运输式低温容器国家标准所要求的绝热指标，满足长时储存液氢（-253℃）的需要；（3）此车载液氢气瓶固有频率超出道路对车辆激励产生振动频率范围，不会产生共振现象，保证行车安全；（4）此车载液氢气瓶结构简单、加工制造简便，易于大规模生产、推广应用。
附图说明
图1为本发明整体结构前剖视图，图2为本发明拉杆支撑结构视图，图3为本发明拉杆支撑结构上部局部示意图，图4为本发明拉杆支撑结构下部局部示意图，附图标记及对应名称为：外壳1，绝热层2，内胆3，支撑轴4，拉杆5，联接叉6，耳板7，玻璃钢隔圈8，销9，内胆封头补强板10，螺母11，玻璃钢垫块12，螺杆13，球头螺母14，支撑套筒15，锁紧螺母16。
具体实施方式
如图1~图4所示，本发明是车载液氢绝热气瓶拉杆支撑结构，包括外壳1、绝热层2、内胆3及内胆封头补强板10，还包括支撑轴4、拉杆5、联接叉6、耳板7、销9、支撑套筒15、螺杆13、球头螺母14及玻璃钢垫块12，所述支撑轴4设置于内胆3中，所述耳板7设置在支撑轴4与内胆封头补强板10上，所述支撑套筒15内设有玻璃钢垫块12、球头螺母14及螺杆13，所述拉杆5下部通过联接叉6、销9与所述耳板7连接，拉杆5上部通过螺杆13、球头螺母14、玻璃钢垫块12与支撑套筒15固定。
如图1、图2所示，所述内胆3与内胆封头补强板10上有固定孔，固定孔直径大于支撑轴4外径，支撑轴4穿过内胆3上的固定孔，与内胆3、内胆封头补强版10焊接固定。
如图1、图2所示，所述支撑轴4为无缝钢管，并在支撑轴4两端设置端盖焊接封堵，所述支撑轴4能兼做气相管。
如图1~图4所示，拉杆5为无缝钢管，拉杆5上部与螺杆13焊接，拉杆5下部与联接叉6焊接。
如图1、图2、图4所示，所述联接叉6通过销9与所述耳板7连接，联接叉6与耳板7、销9接触面设置玻璃钢隔圈8。
如图1、图2所示，所述外壳1上开孔，在所述外壳1开孔上设置支撑套筒15，支撑套筒15与外壳1焊接。
如图1~图3所示，所述支撑套筒15内设置玻璃钢垫块12、球头螺母14及螺杆13，支撑套筒15顶部设置端盖并焊接。
如图1、图3所示，所述螺杆13与球头螺母14、锁紧螺母16通过螺纹连接，并对螺杆13与锁紧螺母16点焊。
如图1、图3所示，所述玻璃钢垫块12曲面与球头螺母14完全接触压紧，玻璃钢垫块12两侧对称开有小孔。
所述外壳通过拉杆支撑结构固定连接内胆，所述拉杆为无缝钢管，两端分别与联接叉、螺杆焊接，固定于内胆和外壳上，前后封头处拉杆支撑为对称结构，两侧各设置3根拉杆并按120°均布，且拉杆与内胆轴线方向呈70°夹角，能够保证正常工作时拉杆始终处于受拉状态，所述拉杆延长了整体支撑结构的导热路径，有效减少了支撑结构漏热量。
所述耳板与支撑轴、内胆封头补强板焊接，所述联接叉通过销与所述耳板连接，并在所述联接叉与耳板、销的接触面设置玻璃钢隔圈，所述玻璃钢隔圈增加了支撑结构的热阻，减少结构漏热。
所述支撑套筒设置于所述外壳开孔处，并与外壳焊接，支撑套筒轴线与外壳轴线呈70°夹角、与拉杆同轴心，支撑套筒内有玻璃钢垫块、球头螺母、螺杆及锁紧螺母，所述螺杆与球头螺母、锁紧螺母采用螺纹连接，并对螺杆与锁紧螺母点焊，支撑套筒顶部设置端盖并焊接。
所述支撑套筒与球头螺母间设置玻璃钢垫块，玻璃钢垫块曲面与球头螺母间紧密接触，所述球头螺母具有调心作用，在受到冲击载荷时，允许内胆在轴线方向有移动；所述玻璃钢垫块两侧对称开有小孔，使得支撑套筒及其接触间隙的空气可被抽出，保证绝热夹层高真空度。同时，玻璃钢垫块增加了热阻，减少了通过支撑结构漏热。
所述拉杆与所述螺杆、联接叉间采用对接焊接方式，螺杆及联接叉预留接头及坡口，接头承插于拉杆内，保证拉杆与螺杆、联接叉的同轴度，且焊接不易变形。
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1~图4所示，本发明为车载液氢绝热气瓶拉杆支撑结构。包括外壳1和内胆3，内胆3外包裹有绝热层2，起主要绝热作用，内胆3前后封头均设置有封头补强板10，内胆3与内胆封头补强板10上设置固定孔，固定孔径大于支撑轴4外径，支撑轴4穿过固定孔，并与内胆3、内胆封头补强板10焊接，使支撑轴4与内胆3形成一个整体，提高了支撑轴4与内胆3整体刚度和结构稳定性，支撑轴4为无缝钢管，兼做第二气相引出管。
耳板7与支撑轴4、内胆封头补强板10焊接，联接叉6通过销9与耳板7连接，用螺母11拧紧并点焊，在联接叉6与耳板7、销9的接触面设置玻璃钢隔圈8，增加了支撑结构热阻，减少了漏热量。
外壳1通过拉杆5连接内胆3，拉杆5为无缝钢管，两端分别与联接叉6、螺杆13焊接，固定于内胆3和外壳1上，前后封头处拉杆5为对称结构，两侧各设置3根拉杆5并按120°均布，且与内胆3轴线方向呈70°夹角，使得拉杆5始终处于受拉状态，保证整体结构的稳定性，且拉杆5延长了支撑结构的导热路径，有效减少了支撑结构漏热量。
外壳1开孔，支撑套筒15设置于外壳1开孔处，与外壳1焊接，支撑套筒15轴线与外壳1轴线呈70°夹角、与拉杆5同轴心，支撑套筒15内有玻璃钢垫块12、球头螺母14、螺杆13及锁紧螺母16，螺杆13与球头螺母14、锁紧螺母16采用螺纹连接，并对螺杆13与锁紧螺母16点焊，防止气瓶随车辆振动造成螺母松动，支撑套筒15顶部设置端盖并焊接，避免夹层真空环境遭到破坏。
以上所述仅是本发明的较优实施细节，并非是对本发明作任何其他形式的限制，凡是参照本发明说明书及附图内容所作等效结构设计变换，直接或简介运用在其它相关领域，均在本发明要求保护范围。

Claims (9)

1.车载液氢绝热气瓶拉杆支撑结构，包括外壳（1）、绝热层（2）、内胆（3）及内胆封头补强板（10），还包括支撑轴（4）、拉杆（5）、联接叉（6）、耳板（7）、销（9）、支撑套筒（15）、螺杆（13）、球头螺母（14）及玻璃钢垫块（12），其特征在于所述支撑轴（4）设置于内胆（3）中，所述耳板（7）设置在支撑轴（4）与内胆封头补强板（10）上，所述支撑套筒（15）内设有玻璃钢垫块（12）、球头螺母（14）及螺杆（13），所述拉杆（5）下部通过联接叉（6）、销（9）与所述耳板（7）连接，拉杆（5）上部通过螺杆（13）、球头螺母（14）、玻璃钢垫块（12）与支撑套筒（15）固定。
2.根据权利要求1所述的车载液氢绝热气瓶拉杆支撑结构，其特征在于：所述内胆（3）与内胆封头补强板（10）上有固定孔，固定孔直径大于支撑轴（4）外径，支撑轴（4）穿过内胆（3）上的固定孔，与内胆（3）、内胆封头补强版（10）焊接固定。
3.根据权利要求1或2所述的车载液氢绝热气瓶拉杆支撑结构，其特征在于：所述支撑轴（4）为无缝钢管，并在支撑轴（4）两端设置端盖焊接封堵，所述支撑轴（4）能兼做气相管。
4.根据权利要求1所述的车载液氢绝热气瓶拉杆支撑结构，其特征在于：拉杆（5）为无缝钢管，拉杆（5）上部与螺杆（13）焊接，拉杆（5）下部与联接叉（6）焊接。
5.根据权利要求1所述的车载液氢绝热气瓶拉杆支撑结构，其特征在于：所述联接叉（6）通过销（9）与所述耳板（7）连接，联接叉（6）与耳板（7）、销（9）接触面设置玻璃钢隔圈（8）。
6.根据权利要求1所述的车载液氢绝热气瓶拉杆支撑结构，其特征在于：所述外壳（1）上开孔，在所述外壳（1）开孔上设置支撑套筒（15），支撑套筒（15）与外壳（1）焊接。
7.根据权利要求1或6所述的车载液氢绝热气瓶拉杆支撑结构，其特征在于：所述支撑套筒（15）内设置玻璃钢垫块（12）、球头螺母（14）及螺杆（13），支撑套筒（15）顶部设置端盖并焊接。
8.根据权利要求1所述的车载液氢绝热气瓶拉杆支撑结构，其特征在于：所述螺杆（13）与球头螺母（14）、锁紧螺母（16）通过螺纹连接，并对螺杆（13）与锁紧螺母（16）点焊。
9.根据权利要求1或7所述的车载液氢绝热气瓶拉杆支撑结构，其特征在于：所述玻璃钢垫块（12）曲面与球头螺母（14）完全接触压紧，玻璃钢垫块（12）两侧对称开有小孔。
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GR01 Patent grant
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