CN114216047B

CN114216047B - 液氢充装系统

Info

Publication number: CN114216047B
Application number: CN202111560457.4A
Authority: CN
Inventors: 王选智; 王为周; 张增龙; 郑普; 张兵; 梁继续
Original assignee: Cosco Lianyungang Liquid Loading & Unloading Equipment Co ltd
Current assignee: Cosco Lianyungang Liquid Loading & Unloading Equipment Co ltd
Priority date: 2021-12-20
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2025-10-10
Anticipated expiration: 2041-12-20
Also published as: CN114216047A

Abstract

本发明液氢充装系统，包括液相接口和气相接口以及后方连接的介质管线，液相接口和气相接口分别固定在二层移动平台两侧，该平台可实现左右Y方向的运动，在该平台上还设置有垂直Z方向移动的固定板，二层移动平台安装在一层移动平台上，可实现前后X方向的运动，移动平台通过油缸和轨道实现运动，本发明所达到的有益效果是：通过设置移动平台的X、Y、Z三个方向的运动，从而可以调节对接法兰进行三维运动，也为了保护电缆和液压管线，将其设置在摆臂内做跟随运动，并在两节摆臂连接处设置万向轮。当液氢罐就位后，通过视觉识别装置可以进行自动识别对接操作，使得不需要人工进行对接，从而提高了工作效率，同时通过防结冰机构的设置，进而在传输低温介质时对两法兰的接触面进行不间断吹扫，使得法兰外圈保持干燥不结冰，分离时不需要人工除冰，可以直接避免连接法兰结冰，提高了输送的效率。

Description

液氢充装系统

技术领域

本发明涉及一种液氢充装，特别涉及液氢充装系统，属于技术领域。

背景技术

近年来我国对氢能的发展在不断的提高，在对液氢进行运输和存储操作时，为了实现较好的对液氢充装的效果，需要液氢充装系统。

但目前在进行液氢充装操作时，大多不能实现各个管道进行自由移动，进而使得在充装时具有局限性，同时需要人工进行法兰对接操作，以及在传输低温介质时，容易出现法兰结冰的现象，从而影响输送的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供液氢充装系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明液氢充装系统，包括液相接口和气相接口，所述液相接口和气相接口分别均固定连接在两组二层移动平台的固定板上，所述两组固定板通过滑动块和Z向移动导轨分别固定在两组二层移动平台上，所述两组二层移动平台通过滑动块和Y向移动导轨固定在一层移动平台上，所述一层移动平台通过滑动块和导轨固定在地面上，所述Y向移动轨道的顶端一侧固定连接有液压分站，两组所述快速连接机构安装在液相接口和气相接口处，所述快速连接机构的一侧设有防结冰机构,两个所述X向移动轨道远离液相接口和气相接口的一侧对称设有两个立柱，两个所述立柱相对的另一侧均设有万向轮，所述万向轮的顶端固定连接有连接支架，所述万向轮的顶部设有两个摇摆臂，两个所述摇摆臂均转动连接在连接支架上，所述万向轮远离两个X向移动轨道一侧的摇摆臂的底端固定连接有固定支座。

作为本发明的一种优选技术方案，所述快速连接机构包括阀体，所述阀体的底端连接有密封圈，所述阀体的表面上安装有回转装置，所述回转装置的底端固定连接有三套支耳，两个所述压紧机构支耳远离回转装置的一端固定连接有压紧机构，三套所述压紧机构远离回转装置的一端转动连接在卡爪上，三套所述卡爪均通过转轴转动连接在阀体上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述回转装置的顶部固定连接有油缸支耳，所述油缸支耳的一侧设有油缸，所述油缸的输出端与油缸支耳通过转轴连接，所述油缸的顶部转动连接有油缸支座，所述油缸支座的另一端固定连接在回转装置上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述防结冰机构通过吹扫管线和吹扫环，所述吹扫管线靠近液相接口和气相结构的一端连接有吹扫环，所述吹扫管线远离吹扫环的一端固定连接有连接管。

作为本发明的一种优选技术方案，所述立柱靠近两个X向移动轨道的一端均螺栓连接有固定管，且固定管远离立柱的一侧设有旋转接头，所述旋转接头的两端均转动连接有工艺管线，其中一个工艺管线和固定管之间通过旋转接头之间转动连接，另一个所述工艺管线与连接管固定连接，所述旋转接头的内部安装有氮气润滑系统。

作为本发明的一种优选技术方案，每组所述Z向移动轨道通过两个Z向移动轨道组成，靠近所述液相接口和气相接口的Z向移动轨道顶端螺栓连接有视觉识别装置，两个所述Z向移动轨道之间设有Z向液压缸，所述Z向液压缸的底端固定连接在二层移动平台上，所述Z向液压缸的输出端连接在固定板上，所述固定板通过滑动块连接在Z向移动导轨上，所述固定板的顶端对称固定连接有两个弹性支座，所述Y向移动轨道上滑动连接有滑动块，且滑动块与二层移动平台固定连接。

作为本发明的一种优选技术方案，两个所述Y向移动轨道之间安装有两个Y向液压缸，每组所述Y向液压缸输出端与二层移动平台底部固定连接，两个所述二层移动平台与滑动块固定，滑动块与移动导轨连接，移动导轨固定在一层移动平台上，实现二层移动平台的Y向运动，两个所述Y向液压缸的输出端方向相反。

作为本发明的一种优选技术方案，两个所述X向移动轨道之间设有X向液压缸，所述X向液压缸的输出端与一层移动平台底部固定连接，一层移动平台通过滑动块与移动导轨连接，实现一层移动平台X向运动。

本发明所达到的有益效果是：

通过设置X、Y、Z向移动轨道，从而可以根据不同的对接需求，进而调节对接法兰进行三维运动，当液氢罐就位后，通过视觉识别装置可以进行自动识别对接法兰操作，使得不需要人工进行对接，从而提高了工作的效率，同时通过防冰机构的设置，进而在传输低温介质时对两法兰的接触面不间断吹扫，从而使法兰外圈保持干燥不结冰，避免传统的需要人工除冰的方式，进而可以直接避免连接法兰结冰，提高了输送的效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的主视结构示意图；

图2是本发明的快速连接机构主视结构示意图；

图3是本发明的快速连接机构俯视结构示意图；

图4是本发明的快速连接机构机件时结构示意图；

图5是本发明的防结冰机构结构示意图。

图中：1、液相接口；2、气相接口；3、X向移动轨道；4、Y向移动轨道；5、Z向移动轨道；6、快速连接机构；7、工艺管线；8、旋转接头；9、立柱；10、固定支座；11、万向轮；12、摇摆臂；13、液压分站；14、旋转接头氮气润滑系统；15、Y向液压缸；16、Z向液压缸；17、弹性支座；18、视觉识别装置；19、防结冰机构；20、X向液压缸；21、压紧机构；22、压紧机构支耳；23、回转装置；24、阀体；25、卡爪；26、密封圈；27、油缸支座；28、油缸；29、油缸支耳；30、吹扫管线；31、吹扫环；32、连接管；33、固定板；34、一层移动平台；35、二层移动平台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-5所示，本实施例提供了液氢充装系统，包括液相接口1和气相接口2，所述气相接口2和液相接口1分别固定在左右两个二层移动平台35上的固定板33上，所述左右两个二层移动平台35通过移动轨道4安装在一层移动平台上34，所述一层移动平台34通过移动轨道3安装在地面上，所述两个垂直Z方向的固定板33通过移动轨道5分别安装在二层移动平台35上，所述液相接口1和气相接口2分别安装有快速连接机构6，所述快速连接机构6的一侧设有防结冰机构19,两个所述X向移动轨道3远离液相接口1和气相接口2的一侧对称设有两个立柱9，两个所述立柱9相对的另一侧均设有万向轮11，所述万向轮11的顶端固定连接有连接支架，所述万向轮11的顶部设有两个摇摆臂12，两个所述摇摆臂12均转动连接在连接支架上，所述万向轮11远离两个X向移动轨道3一侧的摇摆臂12的底端固定连接有固定支座10。

具体的，本发明使用时，由于安装有X、Y、Z向移动轨道，进而调节对接法兰进行三维运动，通过油缸15、16和20驱动法兰接口运动，进而使得当液氢罐就位后，首先通过视觉识别装置18识别目标法兰并定位，同时在油缸15、16和20配有内置位移传感器，进而可以对充装系统的接口法兰进行定位，最终通过控制系统驱动该法兰与目标法兰自动对接。

当需要对液氢罐法兰进行连接时，快速连接机构6包括阀体24，阀体24的底端连接有密封圈26，阀体24的表面上安装有回转装置23，回转装置23的底端固定连接有三套支耳22，三套支耳22远离回转装置23的一端固定连接有压紧机构21，三套压紧机构21远离回转装置23的一端转动连接在卡爪25上，三套卡爪25均通过转轴转动连接在阀体24上，回转装置23的顶部固定连接有油缸支耳29，油缸支耳29的一侧设有油缸28，油缸28的输出端与油缸支耳29通过转轴连接，油缸28的顶部转动连接有油缸支座27，油缸支座27的另一端固定连接在回转装置23上。

由于快速接头采用PLC控制、油缸驱动、弹簧压紧，设备运行可靠、稳定，电气控制系统、液压系统附于液氢充装系统的电液系统之中，使得在使用时通过连接装置在电气液压系统的控制下，卡爪25处在最大开启状态，操纵可将快速接头通过导向板与液氢罐法兰对正，使两法兰面贴紧后，通过电气控制系统控制液压系统，启动油缸28推动回转机构中回转环旋转，从而推动压紧机构21的下端一起旋转，带动压紧机构21推动卡爪25绕销轴转动，使卡口贴紧液氢罐法兰端面，回转环的进一步旋转引起压紧机构21弹簧的压缩，使卡爪25对法兰端面产生压紧力，当压紧机构21的轴线与阀体24轴线重合时，弹簧载荷最大，当压紧机构21轴线相对卡爪25过中心线达到自锁角(使压紧机构21处在自锁状态)时，油缸28行程到位，回转环停止旋转，此时，弹簧产生的载荷，通过卡爪25的卡口端面加载在法兰上的压力不小于法兰在操作状态下所需的密封圈26的压紧力，整个夹紧动作完成，在该位置回转环将在机械式定位装置下限制转动。

当工作结束时，先关闭阀门，切断液氢灌与液相接口1和气相接口2之间的介质流动，启动旋转油缸28反方向推动回转环旋转，转动初始，使弹簧卸载，继续旋转回转环，通过压紧机构21带动卡爪25旋转，使卡爪25脱开并开启到位，此时液氢充装系统带动快速连接装置一起与液相接口1和气相接口2分离。

为了实现防结冰的效果，防结冰机构19通过吹扫管线30和吹扫环31，吹扫管线30靠近液相接口1和气相接口2的一端连接有吹扫环31，吹扫管线30远离吹扫环31的一端固定连接有连接管32。

使用时，将干燥气体通过吹扫管线30输送至吹扫环31中，由于吹扫环31的喷嘴正对连接法兰外圈，进而可以在传输低温介质时对两法兰的接触面进行不间断吹扫，从而使法兰外圈保持干燥不结冰，避免传统的需要人工除冰的方式，进而可以直接避免连接法兰结冰，提高了输送的效率。

实施例2

请参阅图1，在实施例1的基础上做了进一步改进：

固定板33的顶端对称固定连接有两个弹性支座17，Y向移动轨道4上滑动连接有滑动块，且滑动块与固定板33和移动导轨相互连接。

通过弹性支座17的设置，能够补偿X、Y和Z向移动轨道的运动误差，进而不会对正常的使用造成影响。

靠近液相接口1和气相接口2的Z向移动轨道5顶端螺栓连接有视觉识别装置18。

通过视觉识别装置18的设置，可以进行自动识别并定位对接法兰，使得不需要人工进行定位对接，从而提高了工作的效率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.液氢充装系统，其特征在于，包括液相接口（1）和气相接口（2），所述气相接口（2）和液相接口（1）分别固定在左右两个二层移动平台（35）上的固定板（33）上，所述左右两个二层移动平台（35）通过Y向移动轨道（4）安装在一层移动平台（34）上，所述一层移动平台（34）通过X向移动轨道（3）安装在地面上，两个垂直Z方向的固定板（33）通过两组Z向移动轨道（5）分别安装在二层移动平台（35）上，所述液相接口（1）和气相接口（2）分别安装有快速连接机构（6），所述快速连接机构（6）的一侧设有防结冰机构（19）,两个所述X向移动轨道（3）远离液相接口（1）和气相接口（2）的一侧对称设有两个立柱（9），两个所述立柱（9）相对的另一侧均设有万向轮（11），所述万向轮（11）的顶端固定连接有连接支架，所述万向轮（11）的顶部设有两个摇摆臂（12），两个所述摇摆臂（12）均转动连接在连接支架上，所述万向轮（11）远离两个X向移动轨道（3）一侧的摇摆臂（12）的底端固定连接有固定支座（10），所述快速连接机构（6）包括阀体（24），所述阀体（24）的底端连接有密封圈（26），所述阀体（24）的表面上安装有回转装置（23），所述回转装置（23）的底端固定连接有三套支耳（22），三套所述支耳（22）远离回转装置（23）的一端连接有压紧机构（21），三套所述压紧机构（21）远离回转装置（23）的一端转动连接在卡爪（25）上，三套所述卡爪（25）均通过转轴转动连接在阀体（24）上；

所述回转装置（23）的顶部固定连接有油缸支耳（29），所述油缸支耳（29）的一侧设有油缸（28），所述油缸（28）的输出端与油缸支耳（29）通过转轴连接，所述油缸（28）的顶部转动连接有油缸支座（27），所述油缸支座（27）的另一端固定连接在回转装置（23）上；

所述防结冰机构（19）包括吹扫管线（30）和吹扫环（31），所述吹扫管线（30）靠近液相接口（1）和气相接口（2）的一端连接有吹扫环（31），所述吹扫管线（30）远离吹扫环（31）的一端固定连接有连接管（32）；

每组Z向移动轨道（5）通过两个Z向移动轨道（5）组成，靠近所述液相接口（1）和气相接口（2）的Z向移动轨道（5）顶端螺栓连接有视觉识别装置（18），两个所述Z向移动轨道（5）之间设有Z向液压缸（16），所述Z向液压缸（16）的底端固定连接在二层移动平台（35）上，所述Z向液压缸（16）的输出端连接在固定板（33）上，所述固定板（33）通过滑动块连接在Z向移动轨道（5）上，所述固定板（33）的顶端对称固定连接有两个弹性支座（17），所述Y向移动轨道（4）上滑动连接有滑动块，且滑动块与二层移动平台（35）固定连接。

2.根据权利要求1所述的液氢充装系统，其特征在于，所述立柱（9）靠近两个X向移动轨道（3）的一端均螺栓连接有固定管，且固定管远离立柱（9）的一侧设有旋转接头（8），所述旋转接头（8）的两端均转动连接有工艺管线（7），其中一个工艺管线（7）和固定管之间通过旋转接头（8）之间转动连接，另一个所述工艺管线（7）与连接管（32）固定连接，所述旋转接头（8）的内部安装有氮气润滑系统（14）。

3.根据权利要求1所述的液氢充装系统，其特征在于，两个所述Y向移动轨道（4）之间安装有两个Y向液压缸（15），每个所述Y向液压缸（15）输出端与二层移动平台（35）底部固定连接，两个所述二层移动平台（35）与滑动块固定，滑动块与Y向移动轨道（4）连接，Y向移动轨道（4）固定在一层移动平台（34）上，实现二层移动平台（35）的Y向运动，两个所述Y向液压缸（15）的输出端方向相反。

4.根据权利要求1所述的液氢充装系统，其特征在于，两个所述X向移动轨道（3）之间设有X向液压缸（20），所述X向液压缸（20）的输出端与一层移动平台（34）底部固定连接，一层移动平台（34）通过滑动块与X向移动轨道（3）连接，实现一层移动平台（34）X向运动。