CN116658719A - 一种连接器、介质存储系统以及车辆 - Google Patents

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吴星成
杨佳希
王子剑
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Abstract

本申请公开了一种连接器、介质存储系统以及车辆,以解决现有技术中储氢系统管路复杂、空间利用不足,且集成度低的问题,连接器包括柔性管段和连通于所述柔性管段两端的接头部,两个所述接头部分别用于连接间隔设置的存储容器和介质流通装置,以使所述存储容器与所述介质流通装置通过所述柔性管段连通;至少一个所述接头部设有一个以上阀门。本发明提供的连接器集成了阀门,因此能够明显降低管路的使用,使得使用该连接器的介质存储系统管路减少,成本低,由于连接器设有柔性管段,可弯曲,因此空间利用率高,集成度高。

Description

一种连接器、介质存储系统以及车辆
技术领域
本申请属于存储装置技术领域,具体涉及一种连接器、介质存储系统以及车辆。
背景技术
新能源车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的车辆。目前使用作为广泛的非常规车用燃料为氢气,对应的新能源车有氢燃料电池车,氢内燃机车,此外目前使用的非常规车用燃料还有甲醇等。
新能源车上设置专用的存储系统用于存储能源介质(氢气、甲醇、天然气等),以及控制能源介质的使用。以氢燃料电池为例,新能源车上设置氢瓶存储氢气,通过氢瓶上的瓶阀控制氢气的加氢和供氢过程。由于单瓶储氢量的限制,使用时一般采用多气瓶组。现有多气瓶布置时,每个气瓶单独匹配一个瓶阀和相应的管路,使存储系统成本大幅提高,且管路复杂,空间利用不足,集成度低。
发明内容
为解决上述技术问题,本申请提供一种连接器、介质存储系统以及车辆,管路简单,空间利用率高,集成度低。
在本申请的第一方面,提供一种连接器,包括柔性管段和连通于所述柔性管段两端的接头部,两个所述接头部分别用于连接间隔设置的存储容器和介质流通装置,以使所述存储容器与所述介质流通装置通过所述柔性管段连通;至少一个所述接头部设有一个以上阀门。
在某些实施例中,所述接头部包括连接的主体段和连接段,所述主体段连接于所述柔性管段,所述连接段连接于所述介质流通装置或所述存储容器。
在某些实施例中,所述接头部设有连通的第一通道和第二通道;所述第一通道与所述第二通道呈角度设置;
所述阀门包括连通于所述第一通道的溢流阀和连通于所述第二通道的截止阀;所述溢流阀设于所述连接段中;所述截止阀为手动阀,所述截止阀设于所述主体段中、且位于所述第一通道与所述第二通道的连通处。
在某些实施例中,所述连接器的两个所述接头部的结构相同,且均设有所述阀门。
在某些实施例中,所述接头部还包括活动套设于所述连接段上的螺母;所述连接段的远离所述主体段的一端设有对接斜面;
所述连接段的体积不大于所述主体段的体积。
在某些实施例中,所述柔性管段的管壁设有耐压层。
在某些实施例中,所述柔性管段包括由内至外依次设置的内层、所述耐压层和外层,所述内层和所述外层的材质均为柔性非金属,所述耐压层的材质为金属。
在本申请的第二方面,提供一种介质存储系统,安装于车辆上,所述介质存储系统包括:
安装框架,用于连接车辆,所述安装框架具有安装腔;
两个以上存储容器,沿与所述存储容器的轴向呈角度设置的方向依次排列、设于所述安装腔中,且与所述安装框架连接;
共轨装置,连接于所述安装框架和/或所述车辆,所述共轨装置与所述存储容器的轴向呈角度设置、且与所述存储容器间隔设置,所述共轨装置设有介质通道;
两个以上前述第一方面的连接器,所述连接器的两个所述接头部分别连接于所述共轨装置和对应的所述存储容器,以使各所述存储容器分别通过对应的所述连接器与所述共轨装置连通;
控制阀,连通于所述共轨装置。
在某些实施例中,所述存储容器上设有螺纹转接器,所述螺纹转接器为阶梯轴,包括直径不同的大径螺柱和小径螺柱,所述大径螺柱连接于所述存储容器,所述小径螺柱与其中一个所述接头部螺纹连接;
两个所述接头部的对接轴线不共线。
在某些实施例中,存储容器沿轴向的至少一端均设有喉管,所述连接器连接于所述喉管;所述喉管上设有用于连接所述安装框架的固定装置;
所述安装框架包括用于连接所述固定装置的安装梁,所述安装梁上设有限位凹槽,所述喉管至少部分位于所述限位凹槽中。
在某些实施例中,所述控制阀为集成电磁阀,包括阀块以及设于阀块上的单向阀、开关阀和旁通阀,所述阀块内部设有主流道以及与所述主流道并联连通的加注流道和旁通流道,所述单向阀设于所述加注流道上,所述开关阀设于所述主流道上,所述旁通阀设于所述旁通流道上。
在本申请的第三方面,提供一种车辆,包括:
车体;
动力系统,用于利用介质做功,以提供所述车体移动的驱动力;
上述第二方面的介质存储系统,连通于所述动力系统,以提供所述介质。
在某些实施例中,所述动力系统为氢燃料电池。
由上述技术方案可知,本申请提供的连接器使得间隔设置的存储容器和介质流通装置连通,使得连接器具有供介质流通的功能;连接器的接头部集成有一个以上阀门,能够一定程度实现现有技术中瓶阀的功能;连接器设有柔性管段,实现了存储容器和介质流通装置的软连接,在出现外界冲击时,柔性管段可适应性变形,使得存储容器和介质流通装置与各自对应的接头部的密封连接不受干扰,提高车载存储系统的稳定可靠性。
因为连接器集成了阀门,因此能够明显降低管路的使用,使得使用该连接器的介质存储系统管路减少,成本低,由于连接器设有柔性管段,可弯曲,因此空间利用率高,集成度高。
由于本申请提供的连接器具有柔性管段,无需考虑金属硬管的弯曲工艺造成的尺寸偏差;并且即使相连接的两个零件过近,也不会出现硬管曲率半径过小加速金属管路氢脆影响使用安全的问题。
本申请提供的介质存储系统为车载存储系统,整体包括安装框架、存储容器、连接器、共轨装置和控制阀,安装框架用于连接车辆,多个存储容器均位于安装框架的安装腔中,且沿与存储容器的轴向呈角度设置的方向依次排列,使得车载存储系统形成一个独立的模块,每个存储容器上均设置一连接器,连接器同时起到介质进出存储容器、以及存储容器安装的作用,各存储容器均与共轨装置连通,介质由共轨装置加注至各存储容器中,使用时各存储容器中的介质均流动至共轨装置中,控制阀连通于共轨装置上,统一控制各存储容器中介质的流通情况。
与现有技术相比,本申请提供的介质存储系统具有如下技术效果:
1)单个控制阀实现多存储容器的介质加注控制和供应控制,阀门数量少,降低系统成本,并且系统内部无需设置管路,空间利用率高,集成度高。
2)多个存储容器沿与存储容器的轴向呈角度设置的方向依次排列,且共轨装置与存储容器的轴向呈角度设置,使得介质存储系统沿存储容器轴向集成度高,结构尺寸更紧凑。
3)连接器包括柔性管段,对于非同轴的零件无论远近,连接适应性强,安装便捷。
4)连接器的柔性段实现了存储容器和介质流通装置的软连接,在出现外界冲击时,柔性管段可适应性变形,使得存储容器和介质流通装置与各自对应的接头部的密封连接不受干扰,提高车载存储系统的稳定可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,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为本申请实施例中连接器的结构示意图。
图2为图1的连接器的局部放大图。
图3为图1的连接器的局部放大图。
图4为图1的连接器的局部放大图。
图5为图1的连接器、螺纹转接器以及喉管的装配图。
图6为本申请实施例的介质存储系统的结构示意图。
图7为图6的介质存储系统的局部放大图。
图8为存储容器、固定装置、尾阀以及喉管的装配图。
图9为喉箍的结构示意图。
图10为图6的介质存储系统中的安装框架的结构示意图。
图11为图10的安装框架的局部放大图。
图12为本申请实施例的一种共轨装置的结构示意图。
图13为图12的共轨装置的结构示意图。
图14为图6的介质存储系统中的控制阀的结构示意图。
图15为图6的介质存储系统的介质流通回路图。
图16为本申请实施例的介质存储系统在加氢状态下的氢气流通回路图。
图17为本申请实施例的介质存储系统在供氢状态下的氢气流通回路图。
附图标记说明:100-安装框架,110-安装腔,120-横梁,130-纵梁,140-支架,150-安装架,160-安装梁,161-限位凹槽,162-挡槽;200-存储容器,210-尾阀,220-喉管,230-螺纹转接器,231-大径螺柱,232-小径螺柱;300-连接器,310-柔性管段,320-接头部,321-主体段,322-连接段,322a-对接斜面,323-第一通道,324-第二通道,325-螺母,330-截止阀,340-溢流阀,341-阀芯,341a-第一过孔,341b-第二过孔,341c-溢流孔,341d-作用面,342-弹性件,343-截止块,343a-截止斜面;400-共轨装置,410-轨道,411-介质通道,412-对接孔,420-螺纹接头,430-堵头;500-控制阀,510-开关阀,520-旁通阀,530-单向阀;600-固定装置;700-抱箍,710-半环,720-橡胶圈。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
此外,本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
相关技术中,氢瓶设有多个,每个氢瓶单独匹配一个瓶阀,控制器对每个瓶阀进行独立控制,存在集成度低导致车辆上安装空间不足的技术问题。本申请实施例提供一种连接器、介质存储系统以及车辆,至少能够在一定程度上解决空间利用率低的技术问题。
请结合图1以及图2,在本申请的第一方面,提供一种连接器300,包括柔性管段310和连通于柔性管段310两端的接头部320,两个接头部320分别用于连接间隔设置的存储容器200和介质流通装置,以使存储容器200与介质流通装置通过柔性管段310连通;至少一个接头部320设有一个以上阀门。
本申请提供的连接器300使得间隔设置的存储容器200和介质流通装置连通,使得连接器300具有供介质流通的功能;连接器300的接头部320集成有一个以上阀门,能够一定程度实现现有技术中瓶阀的功能;连接器300设有柔性管段310,实现了存储容器200和介质流通装置的软连接,在出现外界冲击时,柔性管段310可适应性变形,使得存储容器200和介质流通装置与各自对应的接头部320的密封连接不受干扰,提高车载存储系统的稳定可靠性。
由于连接器300集成了阀门,因此能够明显降低管路的使用,使得使用该连接器的介质存储系统管路减少,成本低,由于连接器300设有柔性管段310,可弯曲,因此空间利用率高,集成度高。
由于本申请提供的连接器300具有柔性管段310,无需考虑金属硬管的弯曲工艺造成的尺寸偏差;并且即使相连接的两个零件过近,也不会出现硬管曲率半径过小加速金属管路氢脆影响使用安全的问题。
在某些实施例中,一个以上阀门可以位于连接于存储容器200的接头部320,也可以位于连接于介质流通装置的接头部320,在另一些实施例中,每个接头部320均设有一个以上阀门。
接头部320作为接头实现柔性管段310与存储容器200或介质流通装置的连通,在某些实施例中,请结合图3,接头部320包括连接的主体段321和连接段322,主体段321连接于柔性管段310,连接段322连接于介质流通装置或存储容器200。主体段321与连接段322可以为分体式结构,也可以为一体式结构,在阀门数量较少,例如接头部320设有一个阀门或者两个阀门时,主体段321与连接段322为一体式结构;在阀门数量较多,例如接头部320设有三个阀门或者四个阀门等时,主体段321与连接段322可以采用分体式结构,便于阀门的安装。在一些实施例中,阀门可以位于主体段321和/或连接段322,阀门的数量可以为一个、两个、三个或者其他数量。
在某些实施例中,请结合图2,接头部320设有连通的第一通道323和第二通道324,阀门包括连通于第一通道323的溢流阀340和连通于第二通道324的截止阀330,溢流阀340设于连接段322中。
截止阀330一般在供应介质和注入介质过程中为常开状态,当然也可以根据介质供应需求来通断第二通道324,实现介质从存储容器200的内腔通过一个接头部320、柔性软管段以及另一个接头部320进入至介质流通装置,或者介质从介质流通装置通过另一个接头部320、柔性软管段以及一个接头部320进入至存储容器200的内腔;在某一存储容器200发生故障时,截止阀330的设置可以实现对存储容器200的单独控制,截止故障存储容器200对外供气,其他存储容器200正常使用,不同的存储容器200之间互不影响。
溢流阀340可以为压力溢流阀340,当存储容器200下游各连接处由于故障发生大量介质泄漏或者柔性管段310出现破裂时,连接存储容器200的接头部320的溢流阀340前后压差增加可自动激活溢流阀340,截止或减少通过连接器300向下游输出的介质流量,在下游输出的介质流量恢复至正常范围时将第一通道323的开度逐渐恢复至正常开度。
在某些实施例中,请结合图2,第一通道323与第二通道324呈角度设置,截止阀330为手动阀,截止阀330设于主体段321中、且位于第一通道323与第二通道324的连通处。第一通道323与第二通道324呈角度设置,使得手动截止阀330安装于便于操作的位置,提高了操作便捷性。第一通道323与第二通道324之间的夹角可以为锐角也可以为90°,也可以是钝角,本申请不作限制。截止阀330采用手动阀,比电控阀安全性更高。
在某些实施例中,请结合图4,连接器300设有中空的截止块343,截止块343设于第一通道323中,截止块343设有截止斜面343a。中空的截止块343可以为环套,环套的内部形状可以为圆柱形、棱柱形,用于流通介质,环套的外部形状与第二通道324的内壁形状匹配,截止块343的设置可以降低对连接器300的装配面的加工要求,降低加工难度;截止块343的设置还可以在溢流功能出现损害时只更换截止块343这个结构件即可实现对溢流功能的恢复,维护难度低。
在某些实施例中,请继续结合图4,溢流阀340与截止块343沿连接段322至主体段321的方向依次设置,溢流阀340包括可沿第一通道323的长度方向往复运动的阀芯341,阀芯341设有沿连接段322至主体段321的方向依次设置的第一端381和第二端382,阀芯341的第一端381设有与第一通道323同轴连通的第一过孔341a,阀芯341的中部具有贯通壁厚设置的且与第一过孔341a连通的第二过孔341b,第一过孔341a与第二过孔341b成角度设置,阀芯341的第一端381与第一通道323的内壁贴合,阀芯341的中部以及第二端382均与第一通道323的内壁间隙设置,且阀芯341的中部所在的第一通道323部分连通于连通处,阀芯341的第二端382设有溢流孔341c以及与截止块343的截止斜面343a配合的作用面341d,其中溢流孔341c的横截面尺寸不超过截止块343的中空结构尺寸的十五分之一,溢流孔341c的尺寸小,以实现溢流功能。
在设有溢流阀340和截止阀330的接头部320连接于存储容器200时,存储容器200向外界正常供应介质状态下,请继续结合图4,阀芯341远离截止块343,介质由存储容器200进入至第一通道323,由于第一过孔341a与第一通道323连通,介质分为两路,一路顺着第一过孔341a进入至第二过孔341b,填充于阀芯341与第一通道323的内壁之间的空间,然后从阀芯341的第二端382与截止块343之间的空间运动至截止块343的中空位置,再进入至柔性管段310和另一个接头部320,排出至介质流通装置;另一路顺着第一过孔341a、溢流孔341c再进入至柔性管段310和另一个接头部320,排出至介质流通装置;在存储器向外界供应的介质流量出现异常增大时,阀芯341向截止块343运动,直至阀芯341的作用面341d与截止块343的截止斜面343a抵紧,介质的流向为:介质从存储容器200进入至接头部320的第一通道323,由于第一过孔341a与第一通道323连通,介质顺着第一过孔341a进入至第二过孔341b,填充于阀芯341与第二通道324的内壁之间的空间,由于阀芯341的第二端382与截止块343抵紧,介质无法通过,此路不通;因此介质只能通过第一过孔341a运动至溢流孔341c,再进入至柔性管段310和另一个接头部320,排出至介质流通装置。
为了实现溢流阀340的自动控制,在某些实施例中,请继续结合图4,溢流阀340包括弹性件342,弹性件342的两端分别作用于阀芯341的中部以及第一通道323的内壁,在存储容器200向外界供应的介质流量出现异常增大时,溢流阀340的使用介质的一侧介质流量增大,导致溢流阀340的供应侧的压力大于使用侧的压力,阀芯341克服弹性件342的弹力,朝向截止块343运动,直至阀芯341与截止块343抵紧,介质只能通过溢流孔341c排出至连接器300;在溢流阀340的供应侧的介质流量逐渐与使用侧的流量趋于平衡时,溢流阀340的供应侧的压力也逐渐与使用侧的压力相等,弹性件342逐渐恢复,阀芯341远离截止块343,使得阀芯341与截止块343之间形成供介质流通的空间。
在某些实施例中,弹性件342可以为弹簧或者弹片,在弹性件342为弹簧时,弹簧套设于阀芯341的中部,弹簧靠近供应侧的一端作用于阀芯341,弹簧靠近使用侧的一端作用于第一通道323的内壁。
在某些实施例中,连接器300的两个接头部320结构不同,阀门数量和种类不相同,在其他实施例中,连接器300的两个接头部320的结构相同,且均设有阀门,两个接头部320的阀门种类和数量也可以均相同,提高了安装操作便捷性。
在某些实施例中,请结合图2,接头部320还包括活动套设于连接段322上的螺母325,存储容器200或介质流通装置设有外螺纹,螺母325连接于存储容器200或介质流通装置的外螺纹,实现接头部320与存储容器200或介质流通装置的连接。
在某些实施例中,请结合图3,连接段322的远离主体段321的一端设有对接斜面322a,对接斜面322a可与存储容器200或介质流通装置的接头匹配,形成良好密封;在一些实施例中,对接斜面322a可以是圆锥面或者锥台的周面。
在某些实施例中,请结合图3,连接段322的靠近主体段321的一端设有第一作用斜面,螺母325内设有与第一作用斜面匹配的第二作用斜面,在第一作用斜面与第二作用斜面作用时限制螺母325与第二通道324轴向分离。第一作用斜面可以为圆台周面,第二作用斜面亦为圆台周面,斜面的设置可以在一定程度上避免螺母325以及主体段321应力集中导致的断裂问题。在其他实施例中,第二通道324与螺母325的相互作用面341d也可以是垂直于第二通道324轴向的作用面341d,本申请不作具体限制。
由于第二通道324以及第一通道323的大部分都位于主体段321内,需流通高压介质,且通道交叉,在某些实施例中,连接段322的体积不大于主体段321的体积,提高主体段321的强度。
柔性管段310可以选用铝合金或者不锈钢等材质的波纹软管,在某些实施例中,柔性管段310的管壁设有耐压层,以适应流通的高压介质。在其他实施例中,柔性管段310还可以采用非金属材料制得,例如纤维增强复合塑料即玻璃钢、制作防弹背心的纤维层等。在柔性管段310采用非金属材料时,其自重较轻,轻量化更好,相比于相关技术中的重量较重且对力传递较为敏感的金属硬管,柔性软管在外界冲击状态下接头部320与储氢容器或者介质流通装置仍具有良好的连接密封性能。
在某些实施例中,柔性管段310包括由内至外依次设置的内层、耐压层和外层,内层和外层的材质均为柔性非金属,例如塑料、橡胶等聚酰胺材料形成,耐压层的材质为金属,例如采用多层高密度金属编织形成耐压层。
基于与第一方面相同的技术构思,在本申请的第二方面,提供了一种介质存储系统,安装于车辆上。
请结合图5以及图6,本申请实施例提供的介质存储系统包括安装框架100、存储容器200、共轨装置400、第一方面的连接器300以及控制阀500,安装框架100用于连接车辆,安装框架100具有安装腔110;存储容器200设有两个以上,存储容器200沿与存储容器200的轴向呈角度设置的方向依次排列、设于安装腔110中,且与安装框架100连接;共轨装置400连接于安装框架100和/或车辆,共轨装置400与存储容器200的轴向呈角度设置、且与存储容器200间隔设置,共轨装置400设有介质通道411;连接器300设有两个以上,连接器300的两个接头部320分别连接于共轨装置400和对应的存储容器200,以使各存储容器200分别通过对应的连接器300与共轨装置400连通;控制阀500连通于共轨装置400。
存储容器200用于存储介质,在某些实施例中,请结合图5,存储容器200上设有螺纹转接器230,螺纹转接器230为阶梯轴,包括直径不同的大径螺柱231和小径螺柱232,大径螺柱231连接于存储容器200,小径螺柱232与其中一个接头部320螺纹连接,通过设置螺纹转接器230实现不同接口的存储容器200与连接器300的连接,提高了连接器300的通用性。在某些实施例中,小径螺柱232连接于其中一个接头部320的螺母325。大径螺柱231和小径螺柱232的阶梯轴设计便于加工,大径螺柱231和小径螺柱232的螺纹旋向相反,便于安装。
在某些实施例中,请结合图6以及图8,存储容器200沿轴向的至少一端均设有喉管220,连接器300连接于喉管220。在其他实施例中,连接器300的接头部320连接于喉管220;在存储容器200上设有螺纹转接器230时,螺纹转接器230的大径螺柱231螺纹连接于喉管220中。
在某些实施例中,请结合图6和图8,喉管220上设有用于连接安装框架100的固定装置600,以实现存储容器200与安装框架100的连接;通过喉管220对存储容器200固定,无需通过存储容器200的本体连接于安装框架100,适应存储容器200内介质温度变化导致的存储容器200热胀冷缩体积变化,并且便于存储容器200的更换。存储容器200设有一个喉管220时,为了提高存储容器200的稳定性,存储容器200的本体可以通过抱箍700连接于安装框架100,通过抱箍700与连接于喉管220的固定装置600共同固定存储容器200。
在某些实施例中,请结合图6,存储容器200沿轴向的两端均设有喉管220,且两端的喉管220上均设有固定装置600,连接器300同轴连接于其中一个喉管220,此时无需在存储容器200的本体连接抱箍700,进一步提高对存储容器200热胀冷缩导致的体积变化的适应性;请结合图6,存储容器200的两端均通过固定装置600连接于安装框架100,当车身出现沿存储容器200的轴向的加速度或者减速度时可以对存储容器200轴向限位,提高存储容器200的安装稳定性。在存储容器200沿轴向的两端均设有喉管220时,远离共轨装置400的喉管220的端部封闭设置。
在某些实施例中,请结合图7和图9,固定装置600可以为抱箍700,也可以为一个半环710,半环710套设于喉管220外,半环710通过螺钉连接于安装梁160,实现喉管220与安装梁160之间的连接;在某些实施例中,喉管220沿径向的两端连接有螺钉,螺钉连接于横梁120,螺钉形成固定装置600。在固定装置600为抱箍700时,抱箍700套设于喉管220上或者套设于喉管220和连接器300上。
在固定装置600为抱箍700时,请结合图9,抱箍700包括两个半环710,两个半环710相对设置,两个半环710包设于喉管220外,两个半环710通过螺钉连接于安装梁160。在其他实施例中,抱箍700还包括套设于喉管220外的橡胶圈720,两个半环710围设于橡胶圈720外。
安装框架100用于固定安装存储容器200和共轨装置400。在某些实施例中,请结合图10以及图11,安装框架100包括用于连接固定装置600的安装梁160,安装梁160上设有限位凹槽161,喉管220至少部分位于限位凹槽161中。喉管220至少部分位于限位凹槽161中,以对存储容器200进行径向限位,提高存储容器200沿垂直于存储容器200轴向的稳定性。具体的,在存储容器200为氢瓶时,则垂直于存储容器200轴向的方向可理解为氢瓶的径向,相应的安装梁160上设有限位凹槽161能够提高氢瓶在径向的安装稳定性。
在某些实施例中,喉管220和固定装置600还可以位于限位凹槽161中。在其他实施例中,限位凹槽161的数量与存储容器200的数量相同,存储容器200的喉管220至少部分位于对应限位凹槽161中。
在某些实施例中,存储容器200沿轴向的两端均设有喉管220,且两端的喉管220上均设有固定装置600;请结合图10以及图11,靠近连接器300的安装梁160的限位凹槽161为沿存储容器200的轴向单侧开口的挡槽162,限位凹槽161的沿存储容器200的轴向的槽壁形成对存储容器200轴向限位的挡板,以限制存储容器200沿存储容器200的轴向移动,提高存储容器200沿存储容器200轴向的稳定性;这样一个限位凹槽161结构同时实现了存储容器200沿存储容器200轴向以及垂直于存储容器200轴向(径向)的稳定性,结构简单,功能丰富。在固定装置600包括半环710和螺钉时,喉管220至少部分位于限位凹槽161内,喉管220远离存储容器200的端部至少部分作用于挡板,对存储容器200进行轴线限位,提高存储容器200的轴向稳定性。在固定装置600为抱箍700时,抱箍700至少部分位于限位凹槽161内,抱箍700远离存储容器200的端面与挡板接触或者具有间隙。
存储容器200沿轴向的两端均设有喉管220时,在某些实施例中,请结合图10,远离连接器300的安装梁160的限位凹槽161为沿存储容器200的轴向双侧贯通的通槽,以适应存储容器200沿存储容器200轴向形变;还可以适应存储容器200轴向尺寸不同的存储容器200,提高安装框架100的通用性。
在某些实施例中,共轨装置400以垂直于存储容器200的轴向的姿态设于安装腔110中,请结合图10,安装框架100设有与共轨装置400连接的支架140,以对共轨装置400进行支撑,安装框架100在车辆发生碰撞时可对共轨装置400提供缓冲,连接器300的柔性管段310可以进一步地缓冲,保护存储容器200,提高安全性能。在其他实施例中,共轨装置400还可以位于安装框架100的安装腔110外,但安全性不及共轨装置400位于安装腔110中,本申请对共轨装置400的位置不作限制。
在某些实施例中,请继续结合图10,安装框架100包括两个以上纵梁130和两个以上横梁120,两个以上纵梁130与两个以上横梁120合围成呈矩形的安装腔110,横梁120与纵梁130相互垂直,横梁120与存储容器200的轴向垂直,纵梁130与轨道410的轴向垂直。在其他实施例中,两个以上纵梁130与两个以上横梁120合围成的安装腔110还可以是平行四边形,横梁120与纵梁130的夹角一个是锐角,另一个是钝角,横梁120与存储容器200的轴向具有夹角,纵梁130与轨道410的轴向具有夹角。两根安装梁160位于安装腔110内,安装梁160连接于横梁120和/或纵梁130。在某些实施例中,支撑共轨装置400的支架140连接于横梁120和/或安装梁160,支架140还可以连接于纵梁130。
在其他实施例中,请继续结合图10,安装框架100还包括用于连接于车身的安装架150,通过安装架150实现安装框架100与车身的固定;具体地,安装架150连接于横梁120和/或纵梁130,安装架150位于安装腔110外。
安装框架100的四周和底部设置遮挡件,遮挡件的材质可以选用蒙皮,以对存储容器200做物理防护;遮挡件上开孔,实现介质存储系统整体减重的同时,加强安装腔110内外的通风,降低介质存储系统内部发生泄漏而导致的介质聚集风险。
在某些实施例中,请结合图8,至少一个存储容器200上设有尾阀210,尾阀210集成有温度驱动安全泄压装置,温度驱动安全泄压装置在存储容器200内介质温度达到设定温度时开启,以使存储容器200内介质向外泄放。在介质存储系统周边发生燃烧等事故时,存储容器200内的介质压力升高,可能会产生爆炸风险,此时温度升高至设定温度,安全泄压装置可自动开启通过尾阀210排放介质,提高了安全性能。在存储容器200沿轴向的两端均设有喉管220时,尾阀210设置于远离连接器300的喉管220上。
对于未设置尾阀210的存储容器200中的介质的排出路径为:未设置尾阀210的存储容器200、对应的连接器300、轨道410的介质通道411、设有尾阀210的存储容器200对应的连接器300、设置尾阀210的存储容器200以及尾阀210,成本低廉,但是响应时间稍长。为了平衡响应时间和成本,在其他实施例中,可选择部分存储容器200设有尾阀210,例如每隔一个存储容器200设置尾阀210,或者每隔两个存储容器200设置尾阀210,当然也可以是其他的选择,本申请不作限制。在其他实施例中,每个存储容器200设有尾阀210,响应时间最短。
当配置有尾阀210的存储容器200通过尾阀210进行排气泄压时,泄压的存储容器200内部压力快速降低。由于各存储容器200均连通于共轨装置400,对于部分未安装尾阀210的存储容器200而言,泄压的存储容器200可视为未安装尾阀210的存储容器200所连接的连接器300的下游,此情况下,未安装尾阀210的存储容器200所连接的连接器300的溢流阀340可能被误激活,导致连接器300的连通通道的流量显著降低,影响未安装尾阀210的存储容器200向外正常供应介质或者泄压。为了降低溢流阀340被误激活的概率,在某些实施例,每个存储容器200上设有尾阀210,保证溢流阀340仅在下游出现介质泄漏时被激活,并且每个存储容器200上均设有尾阀210还可缩短排气泄压的响应时间。
在某些实施例中,尾阀210连接于对应的存储容器200的喉管220、且通过喉管220与存储容器200连通,实现存储容器200内的介质依次通过喉管220和尾阀210排出,在达到设定温度时,温度驱动安全泄压装置开启尾阀210,提高安全性能。在未设置尾阀210的喉管220可以采用封堵件封堵起来。存储容器200包括本体和喉管220,本体设有内腔,喉管220与本体的内腔连通,本体和喉管220可以采用分体式结构,也可以采用一体式结构,其密封性能更好。
请结合图12以及图13,共轨装置400包括设有介质通道411的轨道410和连接于轨道410的两个以上螺纹接头420,连接器300的螺母325连接于对应螺纹接头420,连接段322的对接斜面322a顶紧螺纹接头420,实现连接器300与轨道410的可拆卸连接,便于维护。
轨道410与螺纹接头420可以为分体式结构,在其他实施例中,为了提高轨道410与螺纹接头420连接处的密封性能,轨道410与螺纹接头420可以为一体式结构。轨道410可以为杆状,螺纹接头420沿轨道410的轴向依次间隔连接于轨道410,轨道410的一端封闭,另一端连通于控制阀500,这样轨道410内的介质通道411路径短,可以降低介质在介质通道411内的压降。
请结合图5,连接器300的两个连接段322的对接斜面322a分别部分伸入于共轨装置400的螺纹接头420以及螺纹转接器230的小径螺柱232中,随着螺母325转动,接头部320与螺纹接头420或小径螺柱232产生轴向的相对运动,第二通道324的对接斜面322a可与螺纹接头420或小径螺柱232的端面逐渐顶紧,使得连接器300分别与存储容器200以及共轨装置400形成良好密封连接。在一些实施例中,对接斜面322a可以是圆锥面或者锥台的周面。
两个接头部320的对接轴线可以共线,使得两个接头部320的对接轴线、存储容器200以及共轨装置400的螺纹接头420同轴。在某些实施例中,请结合图6,两个接头部320的对接轴线不共线,例如,两个接头部320的对接轴线交叉,两个接头部320的对接轴线平行。优选地,两个接头部320的对接轴线相互垂直,降低储氢系统模块的轴向尺寸,使得介质存储系统更加紧凑,同时共轨装置400的接头与存储容器200无需共轴,安装操作更加便捷。
控制阀500用于统一控制各存储容器200中介质的流通情况,在某些实施例中,请结合图6以及图14,控制阀500为集成电磁阀,包括阀块以及设于阀块上的单向阀530、开关阀510和旁通阀520,阀块内部设有主流道以及与主流道并联连通的加注流道和旁通流道,单向阀530设于加注流道上,开关阀510设于主流道上,旁通阀520设于旁通流道上。
控制阀500的功能与瓶阀的功能类似,单向阀530允许介质从外界介质源通过加注流道进入至轨道410的介质通道411内,实现对储容器200的注气,不允许储容器200内的介质从加注流道排出;开关阀510可以控制主流道的开闭实现向外供应介质或者不供应介质,旁通阀520可以控制旁通流道的开闭,在开关阀510损坏时,可以通过旁通阀520的开启,通过旁通流道向外部供应介质。
在某些实施例中,开关阀510为电控开关阀510,旁通阀520为手动常闭旁通阀520或电控常闭旁通阀520;介质存储系统还包括控制器;控制器与电控开关阀510电连接,控制器在电控开关阀510损坏时发出提醒信号;或者控制器与电控开关阀510和电控常闭旁通阀520均电连接,控制器在电控开关阀510损坏时控制电控常闭旁通阀520开启,即自动实现旁通阀520的开启对外供应介质。
在某些实施例中,请结合图12和图13,控制阀500设置在共轨装置400上,为方便控制阀500的安装,共轨装置400的其中一端设有对接孔412。在某些实施例中,对接孔412为螺纹孔,共轨装置400与控制阀500螺纹连接,控制阀500可选择设于安装腔110内或者安装腔110外。在某些实施例中,控制阀500位于安装腔110外,控制阀500通过管道与共轨装置400连通,则共轨装置400上对应设置管接头即可。
考虑到共轨装置400的功能扩展,请继续结合图12和图13,在某些实施例中,共轨装置400的另一端也设有对接孔412,用于安装传感器、阀门等零部件。在不需要额外设置零部件时,对接孔412中密封设置堵头430,以密封该另一端的对接孔412。
下面以存储容器200是储氢容器氢瓶,介质是氢气,连接器300的两个接头部320均设有溢流阀340和截止阀330为例,对介质存储系统的加氢和供氢工作过程做进一步的说明。
请结合图15和图16,在需要对储氢容器内加氢时,连接器300的截止阀330处于开启状态,控制阀500的单向阀530处于开启状态,开关阀510以及旁通阀520均处于关闭状态,氢气进入控制阀500,通过加注流道、轨道410的介质通道411、连接器300的一个接头部320、柔性管段310和另一个接头部320进入至储氢容器内,注氢结束后,切断外界氢气气源。请结合图17,在需要对外供应氢气时,连接器300的截止阀330处于开启状态,控制阀500的开关阀510开启,旁通阀520处于关闭状态,氢气从储氢容器内依次通过连接器300的另一个接头部320、柔性管段310和一个接头部320、轨道410的介质通道411和控制阀500的主流道供应给用气结构。
在本申请的第三方面,提供一种车辆,包括车体、动力系统以及上述第一方面的介质存储系统,动力系统用于利用介质做功,以提供车体移动的驱动力;介质存储系统连通于动力系统,以提供介质。
在一些实施例中,介质存储系统的安装架150连接于车体,存储容器200的轴向可以沿车身的长度方向延伸,也可以沿车身的宽度方向延伸,本申请不作限制,在存储容器200的轴向沿车身的长度方向延伸时,通过固定装置600实现存储容器200与安装框架100的连接可以在车辆行驶中减速、减速、起步或者停车时形成轴向限位,提高存储容器200的稳定性,并且能够适应存储容器200因热胀冷缩产生的体积变化。
在某些实施例中,在车辆为乘用车时,横梁120沿车身的宽度方向,纵梁130沿车身的长度方向延伸,存储容器200的轴向沿车身的长度方向延伸,在车辆发生正碰时,前机舱和后备箱可以缓冲以减缓对存储容器200的损害;在车辆发生侧碰时,纵梁130可以缓冲对轨道410的损害,在介质存储系统的尺寸与电动车的动力电池尺寸接近或者相同时,可以直接用介质存储系统替换掉动力电池安装于车身,不需要对电动车的车身做出新的设计和改动,提高了介质存储系统的通用性;在其他实施例中,横梁120沿车身的长度方向,纵梁130沿车身的宽度方向,存储容器200的轴向沿车身的宽度方向;在其他实施例中,横梁120与车身的长度或者宽度方向均有夹角。
在某些实施例中,动力系统为氢燃料电池。
通过上述实施例,本申请至少具有以下有益效果或者优点:
1)单个控制阀500实现多存储容器200的介质加注控制和供应控制,阀门数量少,降低系统成本,并且系统内部无需设置管路,空间利用率高,集成度高。
2)多个存储容器200沿与存储容器200的轴向呈角度设置的方向依次排列,且共轨装置400与存储容器200的轴向呈角度设置,使得介质存储系统沿存储容器200轴向集成度高,结构尺寸更紧凑。
3)存储容器200通过与喉箍连接的固定装置600安装固定,存储容器200上无需设置抱箍700等常规固定装置600,可以对存储容器200进行轴向限位,能够适应存储容器200因热胀冷缩产生的体积变化,并且便于存储容器200的更换;对存储容器200的喉箍进行两端固定,存储容器200稳定性更高。
4)除具备基本的介质加注、介质存储和介质供应功能外,过流、过温、紧急应急等系统安全功能完善。
5)连接器300包括柔性管段310,在出现外界冲击时可适应性变形,更好地吸收碰撞冲击,使得共轨装置400以及存储容器200与各自对应的接头部320的密封连接不受干扰,提高车载存储系统的稳定可靠性;并且无需考虑金属硬管的弯曲工艺造成的尺寸偏差;并且即使相连接的两个零件过近,也不会出现硬管曲率半径过小加速金属管路氢脆影响使用安全的问题。
6)连接器300集成有溢流阀340和截止阀330,具有溢流和截止功能,集成度高,连接简单,减少零件的数量。
7)连接器300包括两个结构相同的接头部320,位置可以互换,提高了安装操作便捷性。
8)两个接头部320的对接轴线不共线,降低储氢系统模块的轴向尺寸,使得介质存储系统更加紧凑,同时共轨装置400与存储容器200无需共轴,安装操作更加便捷。
9)连接器300集成了阀门,因此能够明显降低管路的使用,使得使用该连接器的介质存储系统管路减少,成本低,由于连接器300设有柔性管段310,可弯曲,因此空间利用率高,集成度高。
10)安装梁160上设有限位凹槽161,减少存储容器200使用过程中的轴向窜动,提高系统的可靠性。
在本申请中,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。
在本申请的描述中,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”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申请和简化描述,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申请的限制。
需要说明的是,本申请实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“固定”等应做广义理解,例如,“固定”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;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,除非另有明确的限定。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申请中的具体含义。
另外,在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其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多个特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
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申请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。
另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本申请要求的保护范围之内。
尽管已经示出和描述了本申请的实施方式,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型,本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种连接器,其特征在于:包括柔性管段和连通于所述柔性管段两端的接头部,两个所述接头部分别用于连接间隔设置的存储容器和介质流通装置,以使所述存储容器与所述介质流通装置通过所述柔性管段连通;至少一个所述接头部设有一个以上阀门。
2.如权利要求1所述的连接器,其特征在于:所述接头部包括连接的主体段和连接段,所述主体段连接于所述柔性管段,所述连接段连接于所述介质流通装置或所述存储容器。
3.如权利要求2所述的连接器,其特征在于:所述接头部设有连通的第一通道和第二通道;所述第一通道与所述第二通道呈角度设置;
所述阀门包括连通于所述第一通道的溢流阀和连通于所述第二通道的截止阀;所述溢流阀设于所述连接段中;所述截止阀为手动阀,所述截止阀设于所述主体段中、且位于所述第一通道与所述第二通道的连通处。
4.如权利要求3所述的连接器,其特征在于:所述连接器的两个所述接头部的结构相同,且均设有所述阀门。
5.如权利要求2所述的连接器,其特征在于:所述接头部还包括活动套设于所述连接段上的螺母;所述连接段的远离所述主体段的一端设有对接斜面;
所述连接段的体积不大于所述主体段的体积。
6.如权利要求1-5中任一项所述的连接器,其特征在于:所述柔性管段的管壁设有耐压层。
7.如权利要求6所述的连接器,其特征在于:所述柔性管段包括由内至外依次设置的内层、所述耐压层和外层,所述内层和所述外层的材质均为柔性非金属,所述耐压层的材质为金属。
8.一种介质存储系统,安装于车辆上,其特征在于:所述介质存储系统包括:
安装框架,用于连接车辆,所述安装框架具有安装腔;
两个以上存储容器,沿与所述存储容器的轴向呈角度设置的方向依次排列、设于所述安装腔中,且与所述安装框架连接;
共轨装置,连接于所述安装框架和/或所述车辆,所述共轨装置与所述存储容器的轴向呈角度设置、且与所述存储容器间隔设置,所述共轨装置设有介质通道;
两个以上权利要求1-7中任一项所述的连接器,所述连接器的两个所述接头部分别连接于所述共轨装置和对应的所述存储容器,以使各所述存储容器分别通过对应的所述连接器与所述共轨装置连通;
控制阀,连通于所述共轨装置。
9.如权利要求8所述的介质存储系统,其特征在于:所述存储容器上设有螺纹转接器,所述螺纹转接器为阶梯轴,包括直径不同的大径螺柱和小径螺柱,所述大径螺柱连接于所述存储容器,所述小径螺柱与其中一个所述接头部螺纹连接;
两个所述接头部的对接轴线不共线。
10.如权利要求8所述的介质存储系统,其特征在于:存储容器沿轴向的至少一端均设有喉管,所述连接器连接于所述喉管;所述喉管上设有用于连接所述安装框架的固定装置;
所述安装框架包括用于连接所述固定装置的安装梁,所述安装梁上设有限位凹槽,所述喉管至少部分位于所述限位凹槽中。
11.如权利要求8所述的介质存储系统,其特征在于:所述控制阀为集成电磁阀,包括阀块以及设于阀块上的单向阀、开关阀和旁通阀,所述阀块内部设有主流道以及与所述主流道并联连通的加注流道和旁通流道,所述单向阀设于所述加注流道上,所述开关阀设于所述主流道上,所述旁通阀设于所述旁通流道上。
12.一种车辆,其特征在于,包括:
车体;
动力系统,用于利用介质做功,以提供所述车体移动的驱动力;
权利要求7-11中任一项所述的介质存储系统,连通于所述动力系统,以提供所述介质。
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