CN115388323A - 液氢加注接口 - Google Patents

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CN115388323A CN202210554039.2A CN202210554039A CN115388323A CN 115388323 A CN115388323 A CN 115388323A CN 202210554039 A CN202210554039 A CN 202210554039A CN 115388323 A CN115388323 A CN 115388323A
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王涛
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Beijing Aerospace Rate Mechanical & Electrical Engineering Co ltd
Beijing Institute of Aerospace Testing Technology
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Abstract

本发明公开了液氢加注接口，其第二壳体中心通孔中同轴地自左向右设置有依次连接的第一波纹管、环形密封座、第二波纹管及第二内管，第二阀芯同轴地设置于上述依次连接的四者形成的轴向通道中且能轴向移动，第一波纹管左端第二壳体中心孔左端密封连接，第二内管右端与第二壳体右端密封连接；第二内管左端孔径小于第二阀芯部分外径，第二内管右端设置第二压环，第二弹簧位于第二内管中且套接在第二阀芯外，第二弹簧两端分别抵顶第二内管外部台阶及第二压环；环形密封座与第二内管之间设有第三弹簧。本发明液氢加注接口与液氢加注装置连接配合使用，能在加注过程中实现吹扫且能实现真空绝热，操作简便，有效提高液氢加注效率，并能降低工作量和强度。

Description

液氢加注接口
技术领域
本发明属于液氢加注装置领域，具体地说，涉及一种液氢加注接口。
背景技术
化石能源危机和温室效应的日益严重，人类将目光投入新型能源的开发与使用。如：风能、太阳能等可再生能源，氢燃料作为一种燃烧产物只有水、热值高的绿色能源，受到世界各国的青睐。相比高压氢气，液氢具有低压、能量密度高、储运方便的优点。因此液氢在新能源汽车上具有更广阔的应用前景。
与LNG不同，液氢温度只有20K左右，极易吸热汽化，且氢气爆炸极限在4％-74.2％，因此在加注过程中应对加注管道内的空气进行吹除，同时对加注管道进行绝热处理，防止低温烫伤。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种液氢加注接口，与液氢加注装置连接配合使用，能在加注过程中实现吹扫且能实现真空绝热，操作简便。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
液氢加注接口，包括第二壳体、第二内管、第二阀芯、第二弹簧、第三弹簧、环形密封座、第一波纹管和第二波纹管。
第二壳体中心通孔中同轴地自左向右设置有依次连接的第一波纹管、环形密封座、第二波纹管及第二内管，第一波纹管左端第二壳体中心孔左端密封连接，第二内管右端与第二壳体右端密封连接；第二阀芯同轴地设置于第一波纹管、环形密封座、第二波纹管及第二内管四者形成的轴向通道中且能轴向移动，第二内管左端孔径小于第二阀芯部分外径，第二内管右端设置第二压环，第二弹簧位于第二内管中且套接在第二阀芯外，第二弹簧两端分别抵顶第二内管外部台阶及第二压环；环形密封座与第二内管之间设有第三弹簧。
进一步的，第二壳体具有内中外三层，外层与中层左端相连，中层与内层右端相连，形成外层与中层之间的第二真空腔，以及中层与内层之间的左端开口的插接腔。
进一步的，第二壳体内层与第一波纹管、环形密封座、第二波纹管及第二内管之间均有间隙，第二真空腔右端连通上述间隙。
进一步的，在插接腔的顶壁设置有密封圈。
进一步的，密封圈位于环形密封座左侧。
进一步的，第二阀芯包括左中右三段，第二阀芯左段为顶杆，中间段具有锥面，右段具有轴向半通孔，在半通孔壁上设有第二通孔，第二阀芯中间段与第二内管左端配合封闭或打开第一波纹管、环形密封座、第二波纹管及第二内管四者形成的轴向通道。
进一步的，第二壳体的外侧设置有旋槽，旋槽自第二壳体左端沿其轴向向右及沿第二壳体周向延伸，在旋槽中部及尾端设有沿第二壳体轴向向左延伸的勾弯。
进一步的，第二阀芯的顶杆左端位于第二外壳内。
进一步的，第二阀芯右段半通孔壁上沿其周向均匀设有多个第二通孔。
进一步的，抵顶第二弹簧的第二内管外部台阶位于第二通孔右侧。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
本发明液氢加注接口，包括第二壳体、第二内管、第二阀芯、第二弹簧、第三弹簧、环形密封座、第一波纹管和第二波纹管，第二壳体中心通孔中同轴地自左向右设置有依次连接的第一波纹管、环形密封座、第二波纹管及第二内管，第一波纹管左端第二壳体中心孔左端密封连接，第二内管右端与第二壳体右端密封连接；第二阀芯同轴地设置于第一波纹管、环形密封座、第二波纹管及第二内管四者形成的轴向通道中且能轴向移动，第二内管左端孔径小于第二阀芯部分外径，第二内管右端设置第二压环，第二弹簧位于第二内管中且套接在第二阀芯外，第二弹簧两端分别抵顶第二内管外部台阶及第二压环；环形密封座与第二内管之间设有第三弹簧。本发明液氢加注接口与液氢加注装置连接配合使用，能在加注过程中实现吹扫且能实现真空绝热，操作简便，有效提高液氢加注效率，并能降低操作人员培训成本和实际操作工作量。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1是本发明液氢加注接口的半剖示意图；
图2是本发明液氢加注接口的结构示意图；
图3是液氢加注装置的半剖示意图；
图4是本发明液氢加注接口与液氢加注装置的对接示意图；
图5是本发明液氢加注接口与液氢加注装置的对接示意图；
图6是本发明液氢加注接口与液氢加注装置的对接示意图。
图中：100、外管；101、第一内管；102、第一壳体；103、第一真空腔；104、第一弹簧；105、第一阀芯；106、第一通孔；107、第一压环；108、销轴；109、吹扫通道；110、手柄；111、加注通道；200、第二壳体；201、第二内管；202、第二真空腔；203、环形密封座；204、第一波纹管；205、第二波纹管；206、第二阀芯；207、第二压环；208、第二弹簧；209、第三弹簧；210、第二通孔；211、密封圈；212、插接腔；213、旋槽。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1、2所示，本发明液氢加注接口，包括第二壳体200、第二内管201、第二阀芯206、第二弹簧208、第三弹簧209、环形密封座203、第一波纹管204和第二波纹管205。
第二壳体200中心通孔中同轴地自左向右设置有依次连接的第一波纹管204、环形密封座203、第二波纹管205及第二内管201，第一波纹管204左端与第二壳体200中心孔左端密封连接，第二内管201右端与第二壳体200右端密封连接。
第二阀芯206同轴地设置于第一波纹管204、环形密封座203、第二波纹管205及第二内管201四者形成的轴向通道中且能轴向移动以封闭或打开此轴向通道。
第二内管201左端孔径小于第二阀芯206部分外径，第二内管201右端设置第二压环207，第二弹簧208位于第二内管201中且套接在第二阀芯206外，第二弹簧208两端分别抵顶第二内管201外部台阶及第二压环207。
第二弹簧208能在第二阀芯206受到向右的压力时压缩以使第二阀芯206向右移动，在第二阀芯206受到向右的压力消除或减小时，第二弹簧208恢复形变推动第二阀芯206向左移动。
在本实施例中，第二阀芯206包括左中右三段，第二阀芯206左段为顶杆，中间段具有锥面，右段具有轴向半通孔，在半通孔壁上沿其周向均匀设有多个第二通孔210。第二阀芯206中间段与第二内管201左端接触配合封闭或打开第一波纹管204、环形密封座203、第二波纹管205及第二内管201四者形成的轴向通道。第二阀芯206的顶杆左端位于第二外壳内。
抵顶第二弹簧208的第二内管201外部台阶位于第二通孔210右侧。
环形密封座203与第二内管201之间设有第三弹簧209，第三弹簧209能在环形密封座203受到向右的压力时压缩以使环形密封座203向右移动，在环形密封座203受到向右的压力消除或减小时，第三弹簧209恢复形变推动环形密封座203向左移动。
第一波纹管204内套接有第一限位环，第一限位环左端与第二壳体200中心孔左端密封连接；第二波纹管205内套接有第二限位环，第二限位环左端与环形密封座203连接。环形密封座203受到向右的压力时向右移动时推动第二波纹管205内套接的第二限位环一起向右移动，当第二限位环右端抵顶第二内管201时，环形密封座203不能再向右移动，防止对第二波纹管205过度压缩造成损坏。在环形密封座203未受到向右的压力时，环形密封座203受到第三弹簧209向左的压力，此时，环形密封座203由左侧的第一限位环限位，防止过度压缩第一波纹管204。
第二壳体200具有内中外三层，外层与中层左端相连，中层与内层右端相连，形成外层与中层之间的第二真空腔202，以及中层与内层之间的左端开口的插接腔212，在插接腔212的顶壁设置有密封圈211。密封圈211位于环形密封座203左侧。
第二壳体200内层与第一波纹管204、环形密封座203、第二波纹管205及第二内管201之间均有间隙，第二真空腔202右端连通上述间隙。
第二壳体200的外侧设置有旋槽213，旋槽213自第二壳体200左端沿其轴向向右及沿第二壳体200周向延伸，在旋槽213中部及尾端设有沿第二壳体200轴向向左延伸的勾弯。
液氢加注接口安装在需要加入液氢的容器上，液氢加注接口与液氢加注装置连接配合，实现液氢加注。
如图3所示，液氢加注装置，包括外管100、第一壳体102、第一内管101、第一阀芯105、第一弹簧104及限位装置。
第一内管101同轴地设置于外管100中，两者固定连接，并且第一内管101与外管100之间具有间隙形成通道。
外管100外形为阶梯管，其中，外径大的部分包含有环形第一真空腔103。外管100远离限位装置的一端段为单层壁，其余部分至少为双层壁，双层壁之间形成环形第一真空腔103。外管100的单层壁外径小于其余部分外径。第一真空腔103能够减少外管100两层壁之间的接触，进一步降低液氢加注过程中漏热。
一端段，指包括此端且向另一端延伸一定长度的一段。如上述外管100远离限位装置的一端段为单层壁，即指包括外管100远离限位装置的一端以及自此端向另一端延伸一定长度的一段外管100为单层壁。
第一内管101远离限位装置的一端段为单层壁，其余部分至少为双层壁，双层壁之间具有间隙。
第一内管101的中心通孔为阶梯孔，第一阀芯105设置于第一内管101的中心通孔中并能轴向移动从而封闭或打开第一内管101的中心通孔。
第一内管101的中心通孔的一端设置有限位装置限制第一阀芯105从此端脱出第一内管101。在本实施例中，限位装置为第一压环107，第一压环107同轴地固定在第一内管101的中心通孔中，第一压环107部分或全部内径小于第一阀芯105相邻端的外径，从而限制第一阀芯105从此端脱出第一内管101。
第一内管101的中心通孔另一端的孔径小于第一阀芯105的部分外径形成限制台阶限制第一阀芯105从此端脱出第一内管101。在本实施例中，第一阀芯105外周与第一内管101中心通孔的限制台阶接触部位为锥面，锥面的小径端朝向限制台阶。
外管100自限制台阶对应轴向位置到外管100一端均包含环形第一真空腔103。
第一阀芯105靠近限位装置的一段具有轴向半通孔，在半通孔壁上沿周向均匀设置有多个第一通孔106；第一通孔106位于限制台阶靠近限位装置的一侧。
第一阀芯105外套接第一弹簧104，第一弹簧104一端抵顶限位装置，另一端抵顶第一阀芯105外周台阶。抵顶第一弹簧104的第一阀芯105外周台阶，位于第一阀芯105的第一通孔106靠近限位装置的一侧。
第一阀芯105包括顶杆，顶杆位于远离限位装置的一侧并沿第一内管101轴向延伸，顶杆外径远远小于第一内管101的中心通孔内径。顶杆末端位于第一内管101内。
在外管100外侧同轴地固定设置有第一壳体102，第一壳体102远离限位装置的一端与外管100的外径小的部分之间具有一端开口的环形间隙，此开口背离限位装置，且环形间隙沿外管100轴向具有一定长度，在第一壳体102上沿其径向设置有销轴108，销轴108延伸至环形间隙中。在第一壳体102外部设有手柄110。
在工作时，液氢加注装置与液氢加注接口对接实现液氢加注。
液氢加注装置与液氢加注接口对接，如图4所示，液氢加注装置第一壳体102上的销轴108插入液氢加注接口的第二壳体200外侧设置的旋槽213内，液氢加注装置外管100右端的单层壁插入液氢加注接口的插接腔212，液氢加注装置的第一内管101右端插入液氢加注接口的第一波纹管204的中心孔内。旋转液氢加注装置的手柄110，液氢加注装置第一壳体102上的销轴108在液氢加注接口的第二壳体200外侧的旋槽213内滑动，液氢加注装置与液氢加注接口插接的部分逐渐增大实现连接，在此过程中，液氢加注装置外管100右端的单层壁与液氢加注装置的插接腔212顶壁的密封圈211接触形成第一道密封。
继续旋转液氢加注装置的手柄110，如图5所示，液氢加注装置的第一阀芯105的顶杆与液氢加注接口的第二阀芯206的顶杆相抵顶，由于液氢加注装置的第一弹簧104的预紧力小于液氢加注接口的第二弹簧208的预紧力，故液氢加注装置的第一阀芯105向左移动不再与第一内管101中心通孔的限制台阶接触，第一阀芯105打开第一内管101的中心通孔，并且液氢加注装置的第一内管101右端并未接触到液氢加注接口的环形密封座203，故第一阀芯105打开第一内管101的中心通孔后形成的加注通道111、第一内管101与外管100之间的间隙形成的吹扫通道109以及液氢加注接口的第一波纹管204、环形密封座203、第二波纹管205及第二内管201四者形成的轴向通道中位于第二阀芯206中间段与第二内管201左端接触配合处左侧的部分通道三者相连通，此时，液氢加注装置第一壳体102上的销轴108滑入液氢加注接口的第二壳体200外侧旋槽213的中部勾弯内，使得液氢加注装置与液氢加注接口连接而不会脱离，此为初步连接状态。将液氢加氢站内液氢汽化氢气自第一压环107中心孔通入液氢加注装置的加注通道111内，则可利用液氢加氢站内液氢汽化氢气吹扫上述三个相连通的通道，使得上述三个通道内的空气被氢气排除，保证后续加注液氢时不混入空气。
继续旋转液氢加注装置的手柄110，如图6所示，在此过程中或前述初步连接状态下，液氢加注装置的第一阀芯105的左端抵顶第一压环107后不再向左移动，因此液氢加注接口的第二阀芯206向右侧移动，第二弹簧208压缩，第二阀芯206打开第一波纹管204、环形密封座203、第二波纹管205及第二内管201四者形成的轴向通道，液氢加注装置的第一内管101右端抵顶液氢加注接口的环形密封座203并推动环形密封座203向右移动，此时第三弹簧209压缩，第一波纹管204伸展，第二波纹管205压缩。继续旋转液氢加注装置的手柄110直至液氢加注装置第一壳体102上的销轴108滑入液氢加注接口的第二壳体200外侧旋槽213的尾部勾弯内，此时液氢加注装置的第一内管101右端抵顶液氢加注接口的环形密封座203形成第二道密封。然后进行液氢加注。
液氢加注结束后，再反向旋转液氢加注装置的手柄110，恢复至初步连接状态，使液氢加注装置第一壳体102上的销轴108滑入液氢加注接口的第二壳体200外侧旋槽213的中部勾弯内，液氢加注装置与液氢加注接口连接而不会脱离。然后再将大量氮气自第一压环107中心孔通入液氢加注装置的加注通道111内，利用氮气吹扫液氢加注装置与液氢加注接口内的残余液氢。之后继续反向旋转液氢加注装置的手柄110，将液氢加注装置与液氢加注接口分离。
本发明液氢加注接口，包括第二壳体、第二内管、第二阀芯、第二弹簧、第三弹簧、环形密封座、第一波纹管和第二波纹管，第二壳体中心通孔中同轴地自左向右设置有依次连接的第一波纹管、环形密封座、第二波纹管及第二内管，第一波纹管左端第二壳体中心孔左端密封连接，第二内管右端与第二壳体右端密封连接；第二阀芯同轴地设置于第一波纹管、环形密封座、第二波纹管及第二内管四者形成的轴向通道中且能轴向移动，第二内管左端孔径小于第二阀芯部分外径，第二内管右端设置第二压环，第二弹簧位于第二内管中且套接在第二阀芯外，第二弹簧两端分别抵顶第二内管外部台阶及第二压环；环形密封座与第二内管之间设有第三弹簧。本发明液氢加注接口在未与液氢加注装置对接时，自身的液氢加注通道关闭，并且在对接过程中，先使液氢加注装置的氢气流动通道打开，利用液氢加氢站内液氢汽化氢气吹扫，并且与液氢加注装置形成两道密封防止液氢泄露，再进一步将自身的液氢加注通道打开。本发明液氢加注接口与液氢加注装置连接配合使用，能在加注过程中实现吹扫且能实现真空绝热，整个过程操作简便，有效提高液氢加注效率，并能降低操作人员培训成本和实际操作工作量。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，上述实施例中的实施方案也可以进一步组合或者替换，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.液氢加注接口，其特征在于：包括第二壳体、第二内管、第二阀芯、第二弹簧、第三弹簧、环形密封座、第一波纹管和第二波纹管，
第二壳体中心通孔中同轴地自左向右设置有依次连接的第一波纹管、环形密封座、第二波纹管及第二内管，
第一波纹管左端第二壳体中心孔左端密封连接，第二内管右端与第二壳体右端密封连接；
第二阀芯同轴地设置于第一波纹管、环形密封座、第二波纹管及第二内管四者形成的轴向通道中且能轴向移动，
第二内管左端孔径小于第二阀芯部分外径，第二内管右端设置第二压环，第二弹簧位于第二内管中且套接在第二阀芯外，第二弹簧两端分别抵顶第二内管外部台阶及第二压环；
环形密封座与第二内管之间设有第三弹簧。
2.根据权利要求1所述的液氢加注接口，其特征在于：第二壳体具有内中外三层，外层与中层左端相连，中层与内层右端相连，形成外层与中层之间的第二真空腔，以及中层与内层之间的左端开口的插接腔。
3.根据权利要求2所述的液氢加注接口，其特征在于：第二壳体内层与第一波纹管、环形密封座、第二波纹管及第二内管之间均有间隙，第二真空腔右端连通上述间隙。
4.根据权利要求2所述的液氢加注接口，其特征在于：在插接腔的顶壁设置有密封圈。
5.根据权利要求4所述的液氢加注接口，其特征在于：密封圈位于环形密封座左侧。
6.根据权利要求1-5任一项所述的液氢加注接口，其特征在于：第二阀芯包括左中右三段，第二阀芯左段为顶杆，中间段具有锥面，右段具有轴向半通孔，在半通孔壁上设有第二通孔，第二阀芯中间段与第二内管左端配合封闭或打开第一波纹管、环形密封座、第二波纹管及第二内管四者形成的轴向通道。
7.根据权利要求6所述的液氢加注接口，其特征在于：第二壳体的外侧设置有旋槽，旋槽自第二壳体左端沿其轴向向右及沿第二壳体周向延伸，在旋槽中部及尾端设有沿第二壳体轴向向左延伸的勾弯。
8.根据权利要求6所述的液氢加注接口，其特征在于：第二阀芯的顶杆左端位于第二外壳内。
9.根据权利要求6所述的液氢加注接口，其特征在于：第二阀芯右段半通孔壁上沿其周向均匀设有多个第二通孔。
10.根据权利要求6所述的液氢加注接口，其特征在于：抵顶第二弹簧的第二内管外部台阶位于第二通孔右侧。
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