CN116293448A - 液氢加注系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液氢加注系统，包括：液氢加注管路，所述液氢加注管路的一端与液氢源连通，所述液氢加注管路的另一端设置有加氢枪；氢气回收管路，所述氢气回收管路的一端与回收端连通，所述氢气回收管路的另一端设置有回氢枪；安置管路，所述安装管路的一端与所述回收端连通，所述安置管路的另一端设置有第一插枪座和第二插枪座，所述第一插枪座适于与所述加氢枪插接配合，所述第二插枪座适于与所述回氢枪配合。根据本发明的液氢加注系统解决了液氢通道内含有氧气的问题与加氢枪枪口处结霜脏污的问题。

Description

液氢加注系统
技术领域
本发明涉及车载液氢加注系统领域，尤其是涉及一种液氢加注系统。
背景技术
相关技术中，常规的车载供氢系统通常使用高压气氢，实际上，液氢密度远大于高压气氢，且液氢的运输成本也仅为气氢的五分之一，应用常压液氢为车载供氢系统提供氢能源是未来的发展趋势。国内部分企业已将车载液氢供氢系统的开发提上日程，并为之匹配相应的液氢加注系统，由于液氢的存储温度极低，其临界温度为33K，液氢温度低于临界温度，空气中氧气的凝固点为54.7K，在液氢温区氧气会凝固成固氧，一旦氢气与氧气混合，会造成局部爆炸的风险，安全性低。低温液氢也易导致加氢枪枪口处结霜和脏污，因此，本申请提出了一种液氢加注系统，旨在解决液氢通道内含有氧气的问题与加氢枪枪口处结霜脏污的问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出了一种液氢加注系统。根据本发明的液氢加注系统解决了液氢通道内含有氧气的问题与加氢枪枪口处结霜脏污的问题。
根据本发明的液氢加注系统包括：液氢加注管路，所述液氢加注管路的一端与液氢源连通，所述液氢加注管路的另一端设置有加氢枪；氢气回收管路，所述氢气回收管路的一端与回收端连通，所述氢气回收管路的另一端设置有回氢枪；安置管路，所述安装管路的一端与所述回收端连通，所述安置管路的另一端设置有第一插枪座和第二插枪座，所述第一插枪座适于与所述加氢枪插接配合，所述第二插枪座适于与所述回氢枪配合。
本发明所涉及的液氢加注系统中设置有两个插枪座，可在加注结束后防止加氢枪与回气枪，避免加氢枪与回气枪腔口结霜和脏污，并且，在加注前，第一插枪座与加氢枪可实现预冷，预冷后的氢气可回流至液氢源。
根据本发明的一些实施例，液氢加注系统还包括：安全气体吹扫管路，所述安全气体吹扫管路的一端与安全气源连通，所述安全气体吹扫管路的另一端与所述加氢枪的吹扫出口和/或所述回气枪的吹扫出口连通；氢气吹扫管路，所述氢气吹扫管路的一端与氢气源连通，所述氢气吹扫管路的另一端与所述加氢枪的吹扫出口和/或所述回气枪的吹扫出口连通。
根据本发明的一些实施例，所述加氢枪的吹扫出口与所述安全气体吹扫管路以及氢气吹扫管路之间设置有第一控制阀；所述回氢枪的吹扫出口与所述安全气体吹扫管路以及氢气吹扫管路之间设置有第二控制阀。
根据本发明的一些实施例，所述液氢加注管路上设置有流量调节阀以及液氢泵，所述流量调节阀设置于所述液氢泵的下游。
根据本发明的一些实施例，所述液氢泵与所述流量调节阀之间设置有第一放散回路，所述第一放散回路的一端与所述液氢加注管路连通另一端通过第一安全阀与大气连通。
根据本发明的一些实施例，所述流量调节阀与所述加氢枪之间设置有第二放散回路，所述第二放散回路的一端与所述液氢加注管路连通另一端通过第二安全阀与大气连通。
根据本发明的一些实施例，所述液氢加注管路的所述液氢泵与所述流量调节阀之间设置有真空低温截止阀。
根据本发明的一些实施例，所述液氢加注管路的所述液氢泵的下游设置有流量计。
根据本发明的一些实施例，所述液氢加注管路与所述加氢枪之间设置有第一拉断阀；所述氢气回收管路与所述回氢枪之间设置有第二拉断阀。
根据本发明的一些实施例，所述加氢枪上设置有将所述加氢枪的吹扫口与外部大气连通的第一放散口；所述回氢枪上设置有将所述回氢枪的吹扫口与外部大气连通的第二放散口。
综上所述，在本发明的液氢加注系统内，通过设置安全气体吹扫管路可置换加氢枪处的氧气，保证加氢枪与车辆加注口间隙无氧气，避免形成固氧与氢气混合发生爆炸；通过在氢气回收管路连接第一插枪座与第二插枪座，可在加注结束后放置加氢枪和回氢枪，避免加氢枪和回氢枪枪口结霜和脏污，并且在加注前，可通过加氢枪与第一插枪座的连接实现预冷，以防止加氢枪枪口结霜。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的液氢加注系统简图。
附图标记：
液氢加注系统1；
液氢源10a；液氢加注管路10；第一拉断阀10b；加氢枪11；第一控制阀11a；第一放散口11b；流量调节阀12；第一放散回路12a；第二放散回路12b；真空低温截止阀12c；液氢泵13；第一安全阀14；第二安全阀15；流量计16；
回收端20a；氢气回收管路20；第二拉断阀20b；回氢枪21；第二控制阀21a；第二放散口21b；
安置管路30；第一插枪座31；第二插枪座32；
安全气源40a；安全气体吹扫管路40；氢气源50a；氢气吹扫管路50。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
相关技术中，常规的车载供氢系统通常使用高压气氢，实际上，液氢密度远大于高压气氢，且液氢的运输成本也仅为气氢的五分之一，应用常压液氢为车载供氢系统提供氢能源是未来的发展趋势。国内部分企业已将车载液氢供氢系统的开发提上日程，并为之匹配相应的液氢加注系统，由于液氢的存储温度极低，其临界温度为33K，液氢温度低于临界温度，空气中氧气的凝固点为54.7K，在液氢温区氧气会凝固成固氧，一旦氢气与氧气混合，会造成局部爆炸的风险，安全性低。低温液氢也易导致加氢枪枪口处结霜和脏污，因此，本申请提出了一种液氢加注系统，旨在解决液氢通道内含有氧气的问题与加氢枪枪口处结霜脏污的问题。
下面参考图1描述根据本发明实施例的液氢加注系统1。
根据本发明的液氢加注系统1包括：液氢加注管路10、氢气回收管路20以及安置管路30。液氢加注管路10的一端与液氢源10a连通，液氢加注管路10的另一端设置有加氢枪11；氢气回收管路20的一端与回收端20a连通，氢气回收管路20的另一端设置有回氢枪21；安装管路的一端与回收端20a连通，安置管路30的另一端设置有第一插枪座31和第二插枪座32，第一插枪座31适于与加氢枪11插接配合，第二插枪座32适于与回氢枪21配合。具体地，在向车辆加注液氢的过程中，先将加氢枪11与回氢枪21分别与车辆加注口以及回气口连通，此时液氢由液氢源10a流经液氢加注管路10并被加氢枪11加注至车辆加注口；加注口与回气口的间隙内的温度高于液氢临界温度，液氢由液态气化为气氢，回气口处的氢气由回氢枪21流通至氢气回收管路20并进入回收端20a。安置管路30适于安置加氢枪11与回氢枪21，当加注结束后，第一插枪座31与加氢枪11插接配合、第二插枪座32与回氢枪21插接配合。
本发明所涉及的液氢加注系统1中设置有两个插枪座，可在加注结束后防止加氢枪11与回气枪，避免加氢枪11与回气枪腔口结霜和脏污，并且，在加注前，第一插枪座31与加氢枪11可实现预冷，预冷后的氢气可回流至液氢源10a。
根据本发明的一些实施例，液氢加注系统1还包括安全气体吹扫管路40以及氢气吹扫管路50。安全气体吹扫管路40的一端与安全气源40a连通，安全气体吹扫管路40的另一端与加氢枪11的吹扫出口和/或回气枪的吹扫出口连通；氢气吹扫管路50的一端与氢气源50a连通，氢气吹扫管路50的另一端与加氢枪11的吹扫出口和/或回气枪的吹扫出口连通。具体地，安全气体吹扫管路40适于向整个液氢加注管路10中吹入安全气体，从而排出液氢加注管路10内的氧气，避免液氢遇氧气发生局部爆炸，在安全气体将气流通路内的氧气完全置换后，利用氢气吹扫管路50向液氢加注管路10吹入氢气，氢气将安全气体完全置换，保证加氢枪11与车辆的加注口之间没有氧气与安全气体，实现安全、高效加氢。
根据本发明的一些实施例，加氢枪11的吹扫出口与安全气体吹扫管路40以及氢气吹扫管路50之间设置有第一控制阀11a；回氢枪21的吹扫出口与安全气体吹扫管路40以及氢气吹扫管路50之间设置有第二控制阀21a。具体地，第一控制阀11a适于控制安全气体吹扫管路40与加氢枪11的连通以及控制氢气吹扫管路50与加氢枪11的连通，当加氢枪11放入车辆加注口时，第一控制阀11a开启以使安全气体先吹送至加氢枪11，加氢枪11与车辆加注口处的氧气被安全气体完全置换后，第一控制阀11a控制氢气吹送至加氢枪11，从而使氢气置换安全气体；第二控制阀21a适于控制安全气体吹扫管路40与回氢枪21的连通以及控制氢气吹扫管路50与回氢枪21的连通，回气枪放置于车辆回气口，当第一控制阀11a使得安全气体吹扫管路40与加氢枪11连通的同时，第二控制阀21a使安全气体吹扫管路40与回氢枪21连通，安全气体在车辆加注口以及车辆回气口的间隙置换氧气，同样的，在氧气被安全气体完全置换后，第一控制阀11a与第二控制阀21a将氢气吹扫管路50分别与加氢枪11以及回氢枪21连通，以置换车辆加注口以及车辆回气口的间隙内的安全气体。
根据本发明的一些实施例，液氢加注管路10上设置有流量调节阀12以及液氢泵13，流量调节阀12设置于液氢泵13的下游。具体地，液氢泵13适于泵送液氢至加氢枪11处，流量调节阀12设置于液氢加注管路10的下游处，适于流量调节阀12调节液氢泵13泵送的液氢流量。
根据本发明的一些实施例，液氢泵13与流量调节阀12之间设置有第一放散回路12a，第一放散回路12a的一端与液氢加注管路10连通另一端通过第一安全阀14与大气连通。具体地，设置第一放散回路12a可避免液氢加注管路10内本身存在的气体膨胀之后涨坏液氢加注管路10。
根据本发明的一些实施例，流量调节阀12与加氢枪11之间设置有第二放散回路12b，第二放散回路12b的一端与液氢加注管路10连通另一端通过第二安全阀15与大气连通。具体地，设置第二放散回路12b可避免液氢加注管路10内本身存在的气体膨胀之后涨坏液氢加注管路10，使用更安全。
根据本发明的一些实施例，液氢加注管路10的液氢泵13与流量调节阀12之间设置有真空低温截止阀12c。具体地，真空低温截止阀12c用于控制液氢加注回路的启动和关闭，采用真空低温截止阀12c可以用于在液氢回路中保持启动关闭的可靠性，以及保持管路内部的真空度，杜绝液氢加注管路10与外部气流接触，提高液氢加注管路10的安全性。并且，采用真空低温截止阀12c可以减少保持液氢加注管路10与外部之间的换热，提高液氢加注过程的可靠性。
根据本发明的一些实施例，液氢加注管路10的液氢泵13的下游设置有流量计16。具体地，通过设置流量计16可以用于计算流经液氢加注管路10的液体流量，从而实现对于液氢加注管路10内的流量控制可视化，方便于液氢加注管路10的控制，并未液氢加注管路10的加量提供依据，也方便于使用者观察。
根据本发明的一些实施例，液氢加注管路10与加氢枪11之间设置有第一拉断阀10b；氢气回收管路20与回氢枪21之间设置有第二拉断阀20b。具体地，第一拉断阀10b和第二拉断阀20b均具有在拉断后密封管路的功能。在实际的使用过程中，如果出现在液氢加注完成后，忘记拔枪后行驶，将导致车辆带着加氢枪11和回氢枪21将管路拉断，造成氢气的泄露，从而造成严重的安全事故。本申请在液氢加注管路10以及氢气回收管路20上分别设置拉断阀，可以有效地在加氢枪11以及回氢枪21被拉断后实现对应管路的密封，提高了液氢加注系统1整体的安全性能。
根据本发明的一些实施例，加氢枪11上设置有将加氢枪11的吹扫口与外部大气连通的第一放散口11b；回氢枪21上设置有将回氢枪21的吹扫口与外部大气连通的第二放散口21b。具体地，在安全气体吹扫管路40吹扫安全气体后，安全气体可以由第一放散口11b导出至大气，在进一步地置换过程中，氢气吹扫管路50对安全气体进行置换，氢气进一步由第一放散口11b导出至大气以保证加氢枪与加氢口之间的间隙置换完全。同样地第二放散口21b在安全气体吹扫管路40吹扫安全气体后，安全气体可以由第二放散口21b导出至大气，在进一步地置换过程中，氢气吹扫管路50对安全气体进行置换，氢气进一步由第二放散口21b导出至大气以保证吹扫工序中回氢枪与回氢口之间的间隙置换完全的可靠。
在本发明的一些实施例中，液氢加注系统1包括液氢加注管路10、氢气回收管路20、安置管路30、安全气体吹扫管路40以及氢气吹扫管路50。液氢加注管路10将液氢源10a与加氢枪11连接，液氢源10a处设置有液氢泵13，液氢泵13下游依次设置有真空低温截止阀12c、流量计16、流量调节阀12以及第一拉断阀10b，在流量计16与流量调节阀12之间设置有第一放散回路12a，在流量调节阀12与第一拉断阀10b之间设置有第二放散回路12b，第一放散回路12a还包括第一安全阀14，第二放散回路12b包括第二安全阀15，在加氢枪11上还设置有第一放散口11b。氢气回收管路20将回收端20a与回氢枪21连接，氢气回收管路20还包括第二拉断阀20b，在回氢枪21上还设置有第二放散口21b。安置管路30上设置有第一插枪座31与第二插枪座32。第一控制阀11a可控制安全气源40a或氢气源50a与加氢枪11连通，第二控制阀21a可控制安全气源40a或氢气源50a与回氢枪21连通。
液氢加注前，加氢枪11与车辆加注口初步连接，液氢不注入，所有阀门关闭。安全气体通过安全气体吹扫管路40进入，第一控制阀11a与第二控制阀21a打开，安全气体分别流过加氢枪11和回氢枪21在车辆加注口和车辆回气口的间隙置换氧气。置换30s后安全气体吹扫管路40与加氢枪11和回氢枪21均断开连接，氢气吹扫管路50与加氢枪11和回氢枪21连接，氢气通过氢气吹扫管路50置换上述间隙中的安全气体，置换30s后，关闭所有阀门，开启液氢泵13、流量调节阀12开始加注液氢。液氢加注完成后，关闭液氢泵13、流量调节阀12。安全气体通过安全气体吹扫管路40进入，第一控制阀11a与第二控制阀21a打开，安全气体置换掉安全气体吹扫管路40及上述间隙中的氢气。置换30s后，将加氢枪11和回氢枪21插回第一插枪座31和第二插枪座32，插回插枪座过程重复加注过程的吹扫操作。
待下次加注时，若加注间隔过长，加注管道处于常温，则可将加氢枪11扣上第一插枪座31，开启液氢泵13进行预冷。预冷结束后，安全气体通过安全气体吹扫管路40进入，第一控制阀11a与第二控制阀21a打开，安全气体置换掉安全气体吹扫管路40及上述间隙中的氢气。待置换结束后，拔下加氢枪11和回氢枪21，连接车辆加注口和车辆回气口，进行上述的液氢加注前的吹扫工作并进行新的一次加注。
在本发明的液氢加注系统1内，通过设置安全气体吹扫管路40可置换加氢枪11处的氧气，保证加氢枪11与车辆加注口间隙无氧气，避免形成固氧与氢气混合发生爆炸；通过在氢气回收管路20连接第一插枪座31与第二插枪座32，可在加注结束后放置加氢枪11和回氢枪21，避免加氢枪11和回氢枪21枪口结霜和脏污，并且在加注前，可通过加氢枪11与第一插枪座31的连接实现预冷，以防止加氢枪11枪口结霜。
在本发明的一些实施例中，安全气体为高温氮气。
在本发明的一些实施例中，液氢加注管路10采用真空绝热管道，可减少加注过程的漏热，使用更安全。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种液氢加注系统，其特征在于，包括：
液氢加注管路，所述液氢加注管路的一端与液氢源连通，所述液氢加注管路的另一端设置有加氢枪；
氢气回收管路，所述氢气回收管路的一端与回收端连通，所述氢气回收管路的另一端设置有回氢枪；
安置管路，所述安装管路的一端与所述回收端连通，所述安置管路的另一端设置有第一插枪座和第二插枪座，所述第一插枪座适于与所述加氢枪插接配合，所述第二插枪座适于与所述回氢枪配合。
2.根据权利要求1所述的液氢加注系统，其特征在于，还包括：
安全气体吹扫管路，所述安全气体吹扫管路的一端与安全气源连通，所述安全气体吹扫管路的另一端与所述加氢枪的吹扫出口和/或所述回气枪的吹扫出口连通；
氢气吹扫管路，所述氢气吹扫管路的一端与氢气源连通，所述氢气吹扫管路的另一端与所述加氢枪的吹扫出口和/或所述回气枪的吹扫出口连通。
3.根据权利要求2所述的液氢加注系统，其特征在于，所述加氢枪的吹扫出口与所述安全气体吹扫管路以及氢气吹扫管路之间设置有第一控制阀；所述回氢枪的吹扫出口与所述安全气体吹扫管路以及氢气吹扫管路之间设置有第二控制阀。
4.根据权利要求1所述的液氢加注系统，其特征在于，所述液氢加注管路上设置有流量调节阀以及液氢泵，所述流量调节阀设置于所述液氢泵的下游。
5.根据权利要求4所述的液氢加注系统，其特征在于，所述液氢泵与所述流量调节阀之间设置有第一放散回路，所述第一放散回路的一端与所述液氢加注管路连通另一端通过第一安全阀与大气连通。
6.根据权利要求4所述的液氢加注系统，其特征在于，所述流量调节阀与所述加氢枪之间设置有第二放散回路，所述第二放散回路的一端与所述液氢加注管路连通另一端通过第二安全阀与大气连通。
7.根据权利要求4所述的液氢加注系统，其特征在于，所述液氢加注管路的所述液氢泵与所述流量调节阀之间设置有真空低温截止阀。
8.根据权利要求7所述的液氢加注系统，其特征在于，所述液氢加注管路的所述液氢泵的下游设置有流量计。
9.根据权利要求4-7中任意一项所述的液氢加注系统，其特征在于，所述液氢加注管路与所述加氢枪之间设置有第一拉断阀；所述氢气回收管路与所述回氢枪之间设置有第二拉断阀。
10.根据权利要求9所述的液氢加注系统，其特征在于，所述加氢枪上设置有将所述加氢枪的吹扫口与外部大气连通的第一放散口；所述回氢枪上设置有将所述回氢枪的吹扫口与外部大气连通的第二放散口。
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