CN115816803A - 一种ⅳ型储氢容器充气控制装置和内固化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种Ⅳ型储氢容器充气控制装置和内固化方法,属于储氢容器固化的技术领域,该装置中,容器内衬两端的封头转动安装在机架上;旋转充气接头包括静止组件和转动组件,转动组件与容器内衬的封头固定连接;充气芯管位于容器内衬中,充气芯管上设置有气孔,两端分别与旋转充气接头的静止组件固定连接;温度压力传感器位于容器内衬中;空气压缩机经过阀门Ⅰ向空气加热器提供空气,空气加热器将加热至设定温度的空气通入充气芯管的进气口,充气芯管的出气口与电控流量调节阀的进气口连接,电控流量调节阀的出气口与空气压缩机的进气口连接。本发明解决了缠绕过程中由于纤维张力作用引起容器内衬发生塌陷的技术问题。

Description

一种Ⅳ型储氢容器充气控制装置和内固化方法
技术领域
本发明属于储氢容器固化的技术领域,具体公开了一种Ⅳ型储氢容器充气控制装置和内固化方法。
背景技术
纤维增强复合材料具有质量轻、力学性能好以及耐腐蚀、耐高温等特点,因此纤维增强复合材料广泛的应用于国防、航空、航天、船舶、潜水器等各行各业,对国家安全、国家科技水平与国民经济水平有着极大的贡献。
纤维增强复合材料储氢容器的成型质量好坏,很大程度上取决于固化工艺,合理的固化工艺可以提高复合材料储氢容器的承压能力,传统的固化工艺多采用外固化(即将缠绕完成的复合材料储氢容器放入到固化炉或高压釜中进行加热固化),对于Ⅳ型复合材料储氢容器而言,由于其内衬采用的是改性塑料,所以需要特别考虑缠绕过程中由于纤维张力作用引起内衬会发生塌陷,如果仍使用传统的外固化工艺,则会导致内衬缺陷无法弥补,进而影响容器的使用寿命。
发明内容
本发明提供一种Ⅳ型储氢容器充气控制装置和内固化方法,解决缠绕过程中由于纤维张力作用引起容器内衬发生塌陷的技术问题。
本发明提供一种Ⅳ型储氢容器充气控制装置,包括机架、容器内衬、旋转充气接头、充气芯管、温度压力传感器、空气压缩机、阀门Ⅰ、空气加热器、电控流量调节阀和控制器;容器内衬两端的封头转动安装在机架上;旋转充气接头包括静止组件和转动组件,转动组件可相对静止组件转动,转动组件与容器内衬的封头固定连接;充气芯管位于容器内衬中,充气芯管上设置有气孔,两端分别与旋转充气接头的静止组件固定连接;温度压力传感器位于容器内衬中;空气压缩机经过阀门Ⅰ向空气加热器提供空气,空气加热器将加热至设定温度的空气通入充气芯管的进气口,充气芯管的出气口与电控流量调节阀的进气口连接,电控流量调节阀的出气口与空气压缩机的进气口连接;控制器与温度压力传感器的信号线连接,根据温度压力传感器的检测值控制电控流量调节阀阀口的大小从而调节气体流量。
进一步地,静止组件包括端盖Ⅰ、端盖Ⅱ和静环;转动组件包括动环、动环座、弹簧、弹簧垫片;端盖Ⅰ套设在容器内衬的封头上,与封头之间转动连接,且不可沿封头轴向移动;动环座套设在容器内衬的封头上,位于端盖Ⅰ的内侧,可随封头转动,且不可沿封头轴向移动;弹簧套设在容器内衬的封头上,位于动环座内;弹簧垫片的内圈固定于容器内衬的封头上,外圈固定于动环座上,随封头和动环座转动,与动环座配合压紧弹簧;动环的内圈固定于容器内衬的封头上,外圈固定于动环座上,随封头和动环座转动,环形端面Ⅰ与弹簧垫片密封相接,环形端面Ⅱ上均匀设置有多条动压槽,动压槽旋向与容器内衬旋向一致;静环固定在端盖Ⅱ内,设置有充气孔Ⅰ;端盖Ⅱ与端盖Ⅰ固定连接,使静环与动环的环形端面Ⅱ接触,端盖Ⅱ上设置有充气孔Ⅱ和充气孔Ⅲ,充气孔Ⅱ对准充气孔Ⅰ,充气孔Ⅲ与充气芯管的端部固定连接;Ⅳ型储氢容器充气控制装置还包括导流阀块Ⅰ、阀门Ⅱ和阀门Ⅲ;空气压缩机的出气口与导流阀块Ⅰ的进气口连接,导流阀块Ⅰ的出气口Ⅰ、出气口Ⅱ和出气口Ⅲ分别与阀门Ⅰ的进气口、阀门Ⅱ的进气口以及阀门Ⅲ的进气口连接,阀门Ⅰ的出气口与空气加热器的进气口连接,阀门Ⅱ和阀门Ⅲ的出气口分别与两个端盖Ⅱ上的充气孔Ⅱ连接,通过充气孔Ⅱ和充气孔Ⅰ向静环和动环之间充气;导流阀块Ⅰ的进气口与出气口Ⅰ、出气口Ⅱ和出气口Ⅲ均连通,出气口Ⅰ、出气口Ⅱ和出气口Ⅲ相互独立。
进一步地,容器内衬的封头上设置有环形卡簧槽;旋转充气接头还包括轴承Ⅰ以及安装在环形卡簧槽上的卡簧;轴承Ⅰ套设在容器内衬的封头上,与动环座分居卡簧的两侧,内圈与封头通过凹凸配合实现固定连接,外圈与端盖Ⅰ通过凹凸配合实现固定连接;动环座与封头之间、弹簧垫片的内圈与封头之间、弹簧垫片的外圈与动环座之间、动环的内圈与封头之间、动环的外圈与动环座之间、端盖Ⅱ与静环之间均通过凹凸配合实现固定连接。
进一步地,容器内衬的封头上设置有沿轴向延伸的限位凸起Ⅰ;轴承Ⅰ的内圈、动环座、弹簧垫片的内圈、动环的内圈上均设置有与限位凸起Ⅰ配合的限位凹槽Ⅰ;轴承Ⅰ的外圈设置有限位凸起Ⅱ,端盖Ⅰ上设置有与限位凸起Ⅱ配合的限位凹槽Ⅱ;动环座的内壁上设置有沿轴向延伸的限位凸起Ⅲ;弹簧垫片的外圈、动环的外圈上均设置有与限位凸起Ⅲ配合的限位凹槽Ⅲ;端盖Ⅱ内设置有限位凸起Ⅳ,静环上设置有与限位凸起Ⅳ配合的限位凹槽Ⅳ。
进一步地,动环的环形端面Ⅰ上设置有环形密封圈槽,环形密封圈槽中安装有与弹簧垫片接触的动环密封圈,动环密封圈的内圈设置有限位凹槽Ⅰ;端盖Ⅱ与端盖Ⅰ之间安装有端盖密封圈。
进一步地,一侧旋转充气接头的端盖Ⅱ上设置有信号线孔,信号线孔的内侧安装有中空结构的传感器安装杆;温度压力传感器安装在传感器安装杆上,信号线穿过传感器安装杆和信号线孔与控制器连接。
进一步地,机架包括方形框架、两根横向安装杆和两块竖向安装板;两块竖向安装板位于方形框架内,与方形框架的两根竖梁平行;横向安装杆穿过竖向安装板和方形框架的两根竖梁;容器内衬两端的封头通过轴承Ⅱ转动安装在竖向安装板上;轴承Ⅱ的内圈设置有限位凹槽Ⅰ,外圈设置有限位凸起Ⅴ;竖向安装板上设置有与限位凸起Ⅴ配合的限位凹槽Ⅴ。
进一步地,上述Ⅳ型储氢容器充气控制装置,还包括阀门Ⅳ和导流阀块Ⅱ;导流阀块Ⅰ还设置有与进气口连通的出气口Ⅳ,出气口Ⅰ、出气口Ⅱ、出气口Ⅲ和出气口Ⅳ相互独立;导流阀块Ⅰ的出气口Ⅳ与阀门Ⅳ的进气口连接;空气加热器的出气口和阀门Ⅳ的出气口分别与导流阀块Ⅱ的进气口Ⅰ和进气口Ⅱ连接,导流阀块Ⅱ的出气口与充气芯管的进气口连接;导流阀块Ⅱ的进气口Ⅰ和进气口Ⅱ均与出气口连通,进气口Ⅰ和进气口Ⅱ相互独立。
进一步地,电控流量调节阀为电磁控制,包括电磁铁、阀座、调压螺母、阀杆、调节弹簧、锁紧螺母;阀座设置有进气口、出气口以及连通进气口和出气口的气体通道;气体通道的两端均设置有内螺纹,调压螺母安装在第一端,锁紧螺母安装在第二端;阀杆穿过调压螺母,第一端与电磁铁的推拉杆连接,第二端设置有与气体通道内壁密封接触的阀芯;调节弹簧安装在阀芯和锁紧螺母之间,两端分别由阀芯和锁紧螺母压紧。
本发明还提供一种Ⅳ型储氢容器内固化方法,根据固化温度提前设定上述Ⅳ型储氢容器充气控制装置中空气加热器的参数,将加热到设定温度的空气通入容器内衬中,温度压力传感器实时检测容器内衬中的温度值和压力值,控制器根据温度压力传感器的检测值控制电控流量调节阀阀口的大小从而调节气体流量,使容器内衬中的温度值和压力值均符合固化条件,旋转容器内衬,在容器内衬外进行纤维缠绕,热空气透过容器内衬固化缠绕在容器内衬外层的纤维材料。
本发明具有如下有益效果:
本发明首先通过设置在容器内衬中的温度压力传感器来传输电信号给控制器,然后控制器根据检测值实时调整电控流量调节阀阀口的大小,从而对于整个固化过程中气体的流量进行了实时动态控制,使容器内衬中的温度和压力保持动态平衡,当缠绕过程中由于纤维张力作用引起容器内衬塌陷时,可通过及时调整压力进行弥补;
旋转充气接头采用动压气体刚度来达到所需的密封效果,解决了容器内衬封头和充气管路之间的密封问题,对于Ⅳ型储氢容器的成型尤为重要。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,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的附图。
图1为Ⅳ型储氢容器充气控制装置的结构示意图;
图2为容器内衬和旋转充气接头的连接示意图;
图3为容器内衬的轴向剖视图;
图4为容器内衬的部分剖视图;
图5为图3中A部分的放大图;
图6为动环座的结构示意图;
图7为动环的结构示意图;
图8为电控流量调节阀的结构示意图;
图9为电控流量调节阀的内部示意图。
图中:1.1-方形框架;1.2-横向安装杆;1.3-竖向安装板;1.4-限位螺母;2-容器内衬;2.1-环形卡簧槽;2.2-限位凸起Ⅰ;3-旋转充气接头;3.1-端盖Ⅰ;3.2-端盖Ⅱ;3.2.1-充气孔Ⅱ;3.2.2-充气孔Ⅲ;3.2.3-信号线孔;3.3-静环;3.4-动环;3.4.1-动压槽;3.4.2-密封堰;3.5-动环座;3.5.1-限位凸起Ⅲ;3.6-弹簧;3.7-弹簧垫片;3.8-轴承Ⅰ;3.9-卡簧;3.10-限位凹槽Ⅰ;3.11-限位凹槽Ⅲ;3.12-动环密封圈;3.13-端盖密封圈;4-充气芯管;4.1-气孔;5-温度压力传感器;6-空气压缩机;7-阀门Ⅰ;8-空气加热器;9-电控流量调节阀;9.1-电磁铁;9.2-阀座;9.3-调压螺母;9.4-阀杆;9.5-调节弹簧;9.6-锁紧螺母;9.7-阀芯;9.8-显示屏;10-导流阀块Ⅰ;11-阀门Ⅱ;12-阀门Ⅲ;13-传感器安装杆;14-阀门Ⅳ;15-导流阀块Ⅱ;16-气膜刚度间隙。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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
本实施例提供一种Ⅳ型储氢容器充气控制装置,包括机架、容器内衬2、旋转充气接头3、充气芯管4、温度压力传感器5、空气压缩机6、阀门Ⅰ7、空气加热器8、电控流量调节阀9和控制器。
容器内衬2两端的封头转动安装在机架上,在机架上安装有用于驱动容器内衬2旋转的驱动机构;旋转充气接头3包括静止组件和转动组件,转动组件可相对静止组件转动,转动组件与容器内衬2的封头固定连接;充气芯管4位于容器内衬2中,充气芯管4上均匀设置有气孔4.1,且充气芯管4呈螺旋形状以保证容器内衬2表面受热均匀,两端分别与旋转充气接头3的静止组件固定连接;温度压力传感器5位于容器内衬2中;空气压缩机6经过阀门Ⅰ7向空气加热器8提供空气,空气加热器8将加热至设定温度的空气通入充气芯管4的进气口,充气芯管4的出气口通过管路与电控流量调节阀9的进气口连接,电控流量调节阀9的出气口与通过管路空气压缩机6的进气口连接;控制器与温度压力传感器5的信号线连接,根据温度压力传感器5的检测值控制电控流量调节阀9阀口的大小从而调节气体流量。
整个固化过程中,旋转充气接头3作为密封结构,保证容器内衬2封头和热压空气之间的密封效果;温度压力传感器5提供电信号给控制器,控制器通过电控流量调节阀9实时调控容器内衬2中的热压空气的温度和压力,使其维持在设定的范围内;空气压缩机6提供压缩空气,空气加热器8加热空气到设定温度值,最终形成可以电控调控热空气流量值的循环,以此保证整个固化过程中的动态平衡性。采用内部吹扫热压空气固化缠绕在容器内衬2外层的复合材料,相比采用外固化方式可以减少缠绕内层的复合材料孔隙率,当缠绕过程中由于纤维张力作用引起容器内衬2塌陷时,可通过及时调整压力进行弥补,极大提高Ⅳ型容器的成型质量和效果。
进一步地,电控流量调节阀9为电磁控制,包括电磁铁9.1、阀座9.2、调压螺母9.3、阀杆9.4、调节弹簧9.5、锁紧螺母9.6以及用于显示流量的显示屏9.8;阀座9.2设置有进气口、出气口以及连通进气口和出气口的气体通道;气体通道的两端均设置有内螺纹,调压螺母9.3安装在第一端,锁紧螺母9.6安装在第二端;阀杆9.4穿过调压螺母9.3,第一端与电磁铁9.1的推拉杆连接,第二端设置有与气体通道内壁密封接触的阀芯9.7;调节弹簧9.5安装在阀芯9.7和锁紧螺母9.6之间,两端分别由阀芯9.7和锁紧螺母9.6压紧。
控制器根据温度压力传感器5的检测值,控制电磁铁9.1推拉杆的伸出量,调节阀杆9.4上阀芯9.7在气体通道内的位置,从而调节气体流量。调压螺母9.3旋入阀座9.2的深度决定了阀杆9.4的下移极值。
实施例2
本实施例中旋转充气接头3采用动压气体刚度来达到所需的密封效果,解决了容器内衬2封头和充气管路之间的密封问题,对于Ⅳ型储氢容器的成型尤为重要。
静止组件包括端盖Ⅰ3.1、端盖Ⅱ3.2和静环3.3;转动组件包括动环3.4、动环座3.5、弹簧3.6、弹簧垫片3.7;端盖Ⅰ3.1套设在容器内衬2的封头上,与封头之间转动连接,且不可沿封头轴向移动;动环座3.5套设在容器内衬2的封头上,位于端盖Ⅰ3.1的内侧,可随封头转动,且不可沿封头轴向移动;弹簧3.6套设在容器内衬2的封头上,位于动环座3.5内;弹簧垫片3.7的内圈固定于容器内衬2的封头上,外圈固定于动环座3.5上,随封头和动环座3.5转动,与动环座3.5配合压紧弹簧3.6;动环3.4的内圈固定于容器内衬2的封头上,外圈固定于动环座3.5上,随封头和动环座3.5转动,环形端面Ⅰ与弹簧垫片3.7密封相接,环形端面Ⅱ上均匀设置有多条动压槽3.4.1,动压槽3.4.1旋向与容器内衬2旋向一致;静环3.3固定在端盖Ⅱ3.2内,设置有充气孔Ⅰ;端盖Ⅱ3.2与端盖Ⅰ3.1通过螺栓固定连接,使静环3.3与动环3.4的环形端面Ⅱ接触,端盖Ⅱ3.2上设置有充气孔Ⅱ3.2.1和充气孔Ⅲ3.2.2,充气孔Ⅱ3.2.1对准充气孔Ⅰ,充气孔Ⅲ3.2.2与充气芯管4的端部通过螺纹固定连接,保证密封性。
Ⅳ型储氢容器充气控制装置还包括导流阀块Ⅰ10、阀门Ⅱ11和阀门Ⅲ12;空气压缩机6的出气口通过管路与导流阀块Ⅰ10的进气口连接,导流阀块Ⅰ10的出气口Ⅰ、出气口Ⅱ和出气口Ⅲ分别通过管路与阀门Ⅰ7的进气口、阀门Ⅱ11的进气口以及阀门Ⅲ12的进气口连接,阀门Ⅰ7的出气口通过管路与空气加热器8的进气口连接,阀门Ⅱ11和阀门Ⅲ12的出气口分别通过管路与两个端盖Ⅱ3.2上的充气孔Ⅱ3.2.1连接,通过充气孔Ⅱ3.2.1和充气孔Ⅰ向静环3.3和动环3.4之间充气;导流阀块Ⅰ10的进气口与出气口Ⅰ、出气口Ⅱ和出气口Ⅲ均连通,出气口Ⅰ、出气口Ⅱ和出气口Ⅲ相互独立。
旋转充气接头3安装完成后,动环3.4和静环3.3在弹簧3.6作用下紧密相贴,在初始阶段,关闭阀门Ⅰ7,打开阀门Ⅱ11和阀门Ⅲ12,分别向两个旋转充气接头3的动压槽3.4.1中通入空气,开启驱动机构驱动容器内衬2旋转,动环3.4随容器内衬2转动时,动压槽3.4.1里的气体被剪切从外缘流向中心,产生动压力,而相邻两条动压槽3.4.1之间的密封堰3.4.2对气体的流出有抑制作用(静压力的存在),使得气体流动受阻,气体压力升高,升高的压力将挠性安装的静环3.3与配对动环3.4分开,当气体压力与弹簧3.6弹力平衡后,维持一最小间隙,形成气膜,密封工作气体。这样,动、静环间互不接触,并且气膜具有良好的弹性,最终形成气膜刚度来保证旋转充气接头3和容器内衬2之间的气体密封。
进一步地,容器内衬2的封头上设置有环形卡簧槽2.1;旋转充气接头3还包括轴承Ⅰ3.8以及安装在环形卡簧槽2.1上的卡簧3.9;轴承Ⅰ3.8套设在容器内衬2的封头上,与动环座3.5分居卡簧3.9的两侧,内圈与封头通过凹凸配合实现固定连接,外圈与端盖Ⅰ3.1通过凹凸配合实现固定连接;通过卡簧3.9限制端盖Ⅰ3.1和动环座3.5的轴向移动;动环座3.5与封头之间、弹簧垫片3.7的内圈与封头之间、弹簧垫片3.7的外圈与动环座3.5之间、动环3.4的内圈与封头之间、动环3.4的外圈与动环座3.5之间、端盖Ⅱ3.2与静环3.3之间均通过凹凸配合实现固定连接。
本实施例中,凹凸配合的具体方式为:容器内衬2的封头上设置有沿轴向延伸的限位凸起Ⅰ2.2;轴承Ⅰ3.8的内圈、动环座3.5、弹簧垫片3.7的内圈、动环3.4的内圈上均设置有与限位凸起Ⅰ2.2配合的限位凹槽Ⅰ3.10;轴承Ⅰ3.8的外圈设置有限位凸起Ⅱ,端盖Ⅰ3.1上设置有与限位凸起Ⅱ配合的限位凹槽Ⅱ;动环座3.5的内壁上设置有沿轴向延伸的限位凸起Ⅲ3.5.1;弹簧垫片3.7的外圈、动环3.4的外圈上均设置有与限位凸起Ⅲ3.5.1配合的限位凹槽Ⅲ3.11;端盖Ⅱ3.2内设置有限位凸起Ⅳ,静环3.3上设置有与限位凸起Ⅳ配合的限位凹槽Ⅳ。限位凸起与限位凹槽位置调换也在本专利保护范围内。
进一步地,动环3.4的环形端面Ⅰ上设置有环形密封圈槽,环形密封圈槽中安装有与弹簧垫片3.7接触的动环密封圈3.12,动环密封圈3.12的内圈设置有限位凹槽Ⅰ3.10;端盖Ⅱ3.2与端盖Ⅰ3.1之间安装有端盖密封圈3.13,保证二者之间的气体密封性。
进一步地,限位凸起Ⅰ2.2、限位凹槽Ⅰ3.10、限位凸起Ⅱ、限位凹槽Ⅱ、限位凸起Ⅲ3.5.1、限位凹槽Ⅲ3.11的轴向截面均为圆弧形;限位凸起Ⅳ包括限位柱和环形凸台,限位凹槽Ⅳ包括限位孔和环形凹槽。
进一步地,一侧旋转充气接头3的端盖Ⅱ3.2上设置有信号线孔3.2.3,信号线孔3.2.3的内侧通过螺纹安装有中空结构的传感器安装杆13;温度压力传感器5安装在传感器安装杆13上,信号线穿过传感器安装杆13和信号线孔与控制器连接。
进一步地,机架包括方形框架1.1、两根横向安装杆1.2、两块竖向安装板1.3和限位螺母1.4;两块竖向安装板1.3位于方形框架1.1内,与方形框架1.1的两根竖梁平行,两块竖向安装板1.3和方形框架1.1的两根竖梁上均设置有光孔;横向安装杆1.2为螺纹杆,穿过竖向安装板1.3和方形框架1.1两根竖梁上的光孔,根据容器内衬2的长度调节两块竖向安装板1.3的间距,并安装容器内衬2后,将限位螺母1.4安装在横向安装杆1.2上,竖梁的两侧以及竖向安装板1.3的两侧均需安装限位螺母1.4实现容器内衬2位置的固定;容器内衬2两端的封头通过轴承Ⅱ转动安装在竖向安装板1.3上;轴承Ⅱ的内圈设置有限位凹槽Ⅰ3.10,与限位凸起Ⅰ2.2配合,外圈设置有限位凸起Ⅴ;竖向安装板1.3上设置有与限位凸起Ⅴ配合的限位凹槽Ⅴ。
实施例3
本实施例中,Ⅳ型储氢容器充气控制装置还包括阀门Ⅳ14和导流阀块Ⅱ15;导流阀块Ⅰ10还设置有与进气口连通的出气口Ⅳ,出气口Ⅰ、出气口Ⅱ、出气口Ⅲ和出气口Ⅳ相互独立;导流阀块Ⅰ10的出气口Ⅳ通过管路与阀门Ⅳ14的进气口连接;空气加热器8的出气口和阀门Ⅳ14的出气口分别通过管路与导流阀块Ⅱ15的进气口Ⅰ和进气口Ⅱ连接,导流阀块Ⅱ15的出气口通过管路与充气芯管4的进气口连接;导流阀块Ⅱ15的进气口Ⅰ和进气口Ⅱ均与出气口连通,进气口Ⅰ和进气口Ⅱ相互独立。
阀门Ⅰ7、阀门Ⅱ11、阀门Ⅲ12和阀门Ⅳ14均为手动阀。
实施例4
本实施例提供一种Ⅳ型储氢容器内固化方法,根据固化温度提前设定上述Ⅳ型储氢容器充气控制装置中空气加热器8的参数,将加热到设定温度的空气通入容器内衬2中,温度压力传感器5实时检测容器内衬2中的温度值和压力值,控制器根据温度压力传感器5的检测值控制电控流量调节阀9阀口的大小从而调节气体流量,使容器内衬2中的温度值和压力值均符合固化条件,旋转容器内衬2,在容器内衬2外进行纤维缠绕,热空气透过容器内衬2固化缠绕在容器内衬2外层的纤维材料。
容器内衬2材料为改性塑料,采用的浸渍树脂为环氧树脂,纤维材料为碳纤维或者玻璃纤维。
具体操作过程为:
S1,开启空气加热器8,关闭阀门Ⅰ7和阀门Ⅳ14,打开阀门Ⅱ11和阀门Ⅲ12,分别向两个旋转充气接头3的动压槽3.4.1中通入空气,开启驱动机构驱动容器内衬2旋转,形成气膜刚度来保证旋转充气接头3和容器内衬2之间的气体密封;
S2,调小阀门Ⅱ11和阀门Ⅲ12至满足气体刚度所需即可,打开阀门Ⅰ7,使压缩空气流入空气加热器8加热,加热至设定温度后通过充气芯管4流入容器内衬2,并通过充气芯管4上布置的出气孔4.1使容器内衬2受热均匀;
S3,温度压力传感器5实时检测容器内衬2中的温度值和压力值,控制器根据温度压力传感器5的检测值控制电控流量调节阀9阀口的大小从而调节气体流量,使容器内衬2中的温度值和压力值均符合固化条件。
实施例5
本实施例提供一种维持Ⅳ型储氢容器内气压的方法,包括下述步骤:
S1,关闭阀门Ⅰ7和阀门Ⅳ14,打开阀门Ⅱ11和阀门Ⅲ12,分别向两个旋转充气接头3的动压槽3.4.1中通入空气,开启驱动机构驱动容器内衬2旋转,形成气膜刚度来保证旋转充气接头3和容器内衬2之间的气体密封;
S2,调小阀门Ⅱ11和阀门Ⅲ12至满足气体刚度所需即可,打开阀门Ⅳ14,使压缩空气直接通过充气芯管4流入容器内衬2,并通过充气芯管4上布置的出气孔4.1向容器内衬2内充气;
S3,温度压力传感器5实时检测容器内衬2中的压力值,控制器根据温度压力传感器5的检测值控制电控流量调节阀9阀口的大小从而调节气体流量,使容器内衬2中的压力值符合纤维缠绕条件。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种Ⅳ型储氢容器充气控制装置,其特征在于,包括机架、容器内衬、旋转充气接头、充气芯管、温度压力传感器、空气压缩机、阀门Ⅰ、空气加热器、电控流量调节阀和控制器;
所述容器内衬两端的封头转动安装在机架上;
所述旋转充气接头包括静止组件和转动组件,转动组件可相对静止组件转动,转动组件与容器内衬的封头固定连接;
所述充气芯管位于容器内衬中,充气芯管上设置有气孔,两端分别与旋转充气接头的静止组件固定连接;
所述温度压力传感器位于容器内衬中;
所述空气压缩机经过阀门Ⅰ向空气加热器提供空气,空气加热器将加热至设定温度的空气通入充气芯管的进气口,充气芯管的出气口与电控流量调节阀的进气口连接,电控流量调节阀的出气口与空气压缩机的进气口连接;
所述控制器与温度压力传感器的信号线连接,根据温度压力传感器的检测值控制电控流量调节阀阀口的大小从而调节气体流量。
2.根据权利要求1所述的Ⅳ型储氢容器充气控制装置,其特征在于,所述静止组件包括端盖Ⅰ、端盖Ⅱ和静环;
所述转动组件包括动环、动环座、弹簧、弹簧垫片;
所述端盖Ⅰ套设在容器内衬的封头上,与封头之间转动连接,且不可沿封头轴向移动;
所述动环座套设在容器内衬的封头上,位于端盖Ⅰ的内侧,可随封头转动,且不可沿封头轴向移动;
所述弹簧套设在容器内衬的封头上,位于动环座内;
所述弹簧垫片的内圈固定于容器内衬的封头上,外圈固定于动环座上,随封头和动环座转动,与动环座配合压紧弹簧;
所述动环的内圈固定于容器内衬的封头上,外圈固定于动环座上,随封头和动环座转动,环形端面Ⅰ与弹簧垫片密封相接,环形端面Ⅱ上均匀设置有多条动压槽,动压槽旋向与容器内衬旋向一致;
所述静环固定在端盖Ⅱ内,设置有充气孔Ⅰ;
所述端盖Ⅱ与端盖Ⅰ固定连接,使静环与动环的环形端面Ⅱ接触,端盖Ⅱ上设置有充气孔Ⅱ和充气孔Ⅲ,充气孔Ⅱ对准充气孔Ⅰ,充气孔Ⅲ与充气芯管的端部固定连接;
所述Ⅳ型储氢容器充气控制装置还包括导流阀块Ⅰ、阀门Ⅱ和阀门Ⅲ;
所述空气压缩机的出气口与导流阀块Ⅰ的进气口连接,导流阀块Ⅰ的出气口Ⅰ、出气口Ⅱ和出气口Ⅲ分别与阀门Ⅰ的进气口、阀门Ⅱ的进气口以及阀门Ⅲ的进气口连接,阀门Ⅰ的出气口与空气加热器的进气口连接,阀门Ⅱ和阀门Ⅲ的出气口分别与两个端盖Ⅱ上的充气孔Ⅱ连接,通过充气孔Ⅱ和充气孔Ⅰ向静环和动环之间充气;
所述导流阀块Ⅰ的进气口与出气口Ⅰ、出气口Ⅱ和出气口Ⅲ均连通,出气口Ⅰ、出气口Ⅱ和出气口Ⅲ相互独立。
3.根据权利要求2所述的Ⅳ型储氢容器充气控制装置,其特征在于,容器内衬的封头上设置有环形卡簧槽;
旋转充气接头还包括轴承Ⅰ以及安装在环形卡簧槽上的卡簧;
所述轴承Ⅰ套设在容器内衬的封头上,与动环座分居卡簧的两侧,内圈与封头通过凹凸配合实现固定连接,外圈与端盖Ⅰ通过凹凸配合实现固定连接;
所述动环座与封头之间、弹簧垫片的内圈与封头之间、弹簧垫片的外圈与动环座之间、动环的内圈与封头之间、动环的外圈与动环座之间、端盖Ⅱ与静环之间均通过凹凸配合实现固定连接。
4.根据权利要求3所述的Ⅳ型储氢容器充气控制装置,其特征在于,容器内衬的封头上设置有沿轴向延伸的限位凸起Ⅰ;
所述轴承Ⅰ的内圈、动环座、弹簧垫片的内圈、动环的内圈上均设置有与限位凸起Ⅰ配合的限位凹槽Ⅰ;
所述轴承Ⅰ的外圈设置有限位凸起Ⅱ,端盖Ⅰ上设置有与限位凸起Ⅱ配合的限位凹槽Ⅱ;
所述动环座的内壁上设置有沿轴向延伸的限位凸起Ⅲ;
所述弹簧垫片的外圈、动环的外圈上均设置有与限位凸起Ⅲ配合的限位凹槽Ⅲ;
所述端盖Ⅱ内设置有限位凸起Ⅳ,静环上设置有与限位凸起Ⅳ配合的限位凹槽Ⅳ。
5.根据权利要求4所述的Ⅳ型储氢容器充气控制装置,其特征在于,动环的环形端面Ⅰ上设置有环形密封圈槽,环形密封圈槽中安装有与弹簧垫片接触的动环密封圈,动环密封圈的内圈设置有限位凹槽Ⅰ;
端盖Ⅱ与端盖Ⅰ之间安装有端盖密封圈。
6.根据权利要求5所述的Ⅳ型储氢容器充气控制装置,其特征在于,一侧旋转充气接头的端盖Ⅱ上设置有信号线孔,信号线孔的内侧安装有中空结构的传感器安装杆;
温度压力传感器安装在传感器安装杆上,信号线穿过传感器安装杆和信号线孔与控制器连接。
7.根据权利要求6所述的Ⅳ型储氢容器充气控制装置,其特征在于,机架包括方形框架、两根横向安装杆和两块竖向安装板;
两块竖向安装板位于方形框架内,与方形框架的两根竖梁平行;
横向安装杆穿过竖向安装板和方形框架的两根竖梁;
容器内衬两端的封头通过轴承Ⅱ转动安装在竖向安装板上;
轴承Ⅱ的内圈设置有限位凹槽Ⅰ,外圈设置有限位凸起Ⅴ;
竖向安装板上设置有与限位凸起Ⅴ配合的限位凹槽Ⅴ。
8.根据权利要求2-7任一项所述的Ⅳ型储氢容器充气控制装置,其特征在于,还包括阀门Ⅳ和导流阀块Ⅱ;
导流阀块Ⅰ还设置有与进气口连通的出气口Ⅳ,出气口Ⅰ、出气口Ⅱ、出气口Ⅲ和出气口Ⅳ相互独立;
导流阀块Ⅰ的出气口Ⅳ与阀门Ⅳ的进气口连接;
空气加热器的出气口和阀门Ⅳ的出气口分别与导流阀块Ⅱ的进气口Ⅰ和进气口Ⅱ连接,导流阀块Ⅱ的出气口与充气芯管的进气口连接;
所述导流阀块Ⅱ的进气口Ⅰ和进气口Ⅱ均与出气口连通,进气口Ⅰ和进气口Ⅱ相互独立。
9.根据权利要求1所述的Ⅳ型储氢容器充气控制装置,其特征在于,电控流量调节阀为电磁控制,包括电磁铁、阀座、调压螺母、阀杆、调节弹簧、锁紧螺母;
所述阀座设置有进气口、出气口以及连通进气口和出气口的气体通道;
所述气体通道的两端均设置有内螺纹,调压螺母安装在第一端,锁紧螺母安装在第二端;
所述阀杆穿过调压螺母,第一端与电磁铁的推拉杆连接,第二端设置有与气体通道内壁密封接触的阀芯;
所述调节弹簧安装在阀芯和锁紧螺母之间,两端分别由阀芯和锁紧螺母压紧。
10.一种Ⅳ型储氢容器内固化方法,其特征在于,根据固化温度提前设定权利要求1-9任一项所述的Ⅳ型储氢容器充气控制装置中空气加热器的参数,将加热到设定温度的空气通入容器内衬中,温度压力传感器实时检测容器内衬中的温度值和压力值,控制器根据温度压力传感器的检测值控制电控流量调节阀阀口的大小从而调节气体流量,使容器内衬中的温度值和压力值均符合固化条件,旋转容器内衬,在容器内衬外进行纤维缠绕,热空气透过容器内衬固化缠绕在容器内衬外层的纤维材料。
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