CN116928587B - 一种气态储氢电池的安全供氢装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气态储氢电池的安全供氢装置，包括安装箱，安装箱内安装有氢气接收管，氢气接收管连通有氢气进气管，氢气进气管与外部氢燃料电池连通；氢气接收管远离氢气进气管一侧连接有供氢机构，供氢机构包括丝杆驱动移动且可自转的移动装载筒，采用上述供氢结构，实现气体快接头的旋拧连接，并通过气体快接头实现氢气罐和氢气接收管的快速连通，实现氢气罐的快速安装和拆卸，相比传统的固定氢气罐，使得供氢作业更加高效。

Description

一种气态储氢电池的安全供氢装置
技术领域
本发明涉及的一种供氢装置，特别是涉及应用于气态储氢电池领域的一种气态储氢电池的安全供氢装置。
背景技术
氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极，一般氢燃料电池的供氢装置为固定安装的氢气罐，在补充氢气时需要使用管道对固定安装的氢气罐进行氢气注入，氢气罐的气体补充时间长，需要较长的供氢时间。
为解决固定氢气罐补氢时间长的问题，市场中的某供氢装置采用可拆卸的氢气罐的设计，具有一定的市场占比。
现有的可拆卸氢气罐，需要人工手动安装，安装过程中不仅要对氢气罐进行固定还要将氢气罐的出气管和燃料电池的进气管进行手工安装连接，操作繁琐。
发明内容
针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是可拆卸氢气罐在安装和拆卸时操作繁琐的问题。
为解决上述问题，本发明提供了一种气态储氢电池的安全供氢装置，包括安装箱，安装箱内安装有氢气接收管，氢气接收管连通有氢气进气管，氢气进气管与外部氢燃料电池连通；氢气接收管远离氢气进气管一侧连接有供氢机构，供氢机构包括氢气罐，氢气罐通过气体快接头与氢气接收管连接，气体快接头包括设置在氢气罐下端的罐端快接头以及安装在氢气接收管上的管端快接头，罐端快接头和管端快接头通过螺纹连接的方式连接；氢气罐连接有旋转装载组件，旋转装载组件包括套设在氢气罐外侧并与氢气罐卡接的移动装载筒，移动装载筒外侧套接固定有套环，套环外侧转动套接有安装筒，安装筒固定连接有移动块，移动块滑动连接有滑槽架，滑槽架内设有与移动块螺纹连接的丝杆，丝杆连接有丝杆电机；套环套接固定有垂直齿轮环，垂直齿轮环啮合有内驱动齿轮，内驱动齿轮固定连接有延伸至安装筒外侧的安装轴，安装轴外端固定连接有外驱动齿轮，外驱动齿轮啮合有与滑槽架固定连接的齿条板。
在上述气态储氢电池的安全供氢装置中，通过自动旋进的移动装载筒和气体快接头实现氢气罐的快速安装和连接导通。
作为本申请的进一步改进，罐端快接头包括与氢气罐固定连接的外套筒，外套筒内壁设有内螺纹槽，管端快接头包括与氢气接收管固定连接的插接筒，插接筒外壁设有与内螺纹槽配合的外螺纹；罐端快接头还包括设置在外套筒内侧的上芯筒，上芯筒与罐端快接头滑动连接并抵接有上弹簧，上芯筒为下端开口的圆筒，上芯筒上部侧壁开设有与其内腔连通的上侧孔；管端快接头内嵌套有下芯筒，下芯筒内侧抵接有下弹簧，下芯筒为上端开口的空心圆筒，下芯筒下部侧壁上开设有与其内腔连通的下侧孔。
作为本申请的又一种改进的补充，安装箱截面呈 J 字型，氢气接收管安装在安装箱的下部，氢气罐安装在其倾斜一侧的上部，安装箱上端铰接有盖板，安装箱为防爆材料制成的防爆箱。
作为本申请的又一种改进的补充，安装箱位于盖板的内侧设有承载板，承载板上安装有套设在移动装载筒外侧并与其滑动连接的导向筒。
作为本申请的又一种改进的补充，移动装载筒为上端开口的空心圆筒，移动装载筒下端开设有供罐端快接头贯穿的贯穿孔，氢气罐为圆筒状结构。
作为本申请的又一种改进的补充，氢气罐上端固定连接有把手，把手内侧设有一组对称设置且延伸至移动装载筒内的插接杆，插接杆贯穿把手并铰接有连杆，插接杆上套接有与把手外壁抵接的限位弹簧，连杆内侧铰接有握
持杆。
作为本申请的又一种改进的补充，移动装载筒内壁开设有与插接杆配合的插接孔，把手上开设有供插接杆贯穿的贯穿孔，握持杆贯穿有与其滑动连接且垂直设置的导向杆。
作为本申请的又一种改进的补充，套环为套设在移动装载筒外侧且与其外壁固定连接的圆环，垂直齿轮环为与套环一体成型的环形齿轮，安装筒为环形圆筒。
作为本申请的又一种改进的补充，上芯筒上部设有与其一体成型的上密封盘，氢气罐内设有与上密封盘配合的上嵌套槽，下芯筒下部设有与其一体成型的下密封盘，管端快接头内侧开设有与下密封盘配合的下嵌套槽，上芯筒外侧套设有与其滑动抵接的内套筒。
作为本申请的又一种改进的补充，上芯筒下端设有与其一体成型的凸起环，下芯筒设有与凸起环配合的密封槽。
综上所述，本发明通过丝杆驱动移动且可自转的移动装载筒，使得氢气罐进行移动和转动，实现气体快接头的旋拧连接，并通过气体快接头实现氢气罐和氢气接收管的快速连通，实现氢气罐的快速安装和拆卸，相比传统的固定氢气罐，使得供氢作业更加高效。
附图说明
图 1 为本申请第 1 种实施方式中安装箱前侧视角的立体图；
图 2 为本申请第 1 种实施方式中安装箱后侧视角的立体图；
图 3 为本申请第 1 种实施方式中开启盖板后的安装箱内的结构示意图；
图 4 为本申请第 1 种实施方式中安装箱的剖视结构示意图；
图 5 为本申请第 1 种实施方式中安装筒的内部装配结构示意图；
图 6 为本申请第 1 种实施方式中移动装载筒的装配结构示意图；
图 7 为本申请中第 1 种实施方式中安装筒的剖视结构示意图；
图 8 为本申请中第 1 种实施方式中安装筒和移动块的装配结构示意图；
图 9 为本申请中第 2 种实施方式中罐端快接头和管端快接头的剖视结构示意图；
图 10 为本申请中第 2 种实施方式中管端快接头和氢气接收管的装配结构示意图；
图 11 为本申请中第 2 种实施方式中上芯筒的立体结构示意图；
图 12 为本申请中第 2 种实施方式中下芯筒的立体结构示意图；
图 13 为本申请中第 1 种实施方式中握持杆的装配结构示意图；
图 14 为本申请中第 1 种实施方式中握持杆的立体结构示意图。
图中标号说明：
1、安装箱；101、盖板；102、承载板；103、导向筒；2、氢气接收管；3、氢气进气管；4、移动装载筒；5、氢气罐；6、罐端快接头；601、外套筒；602、内套筒；7、管端快接头；701、插接筒；8、套环；9、安装筒；10、移动块；11、滑槽架；12、丝杆；13、丝杆电机；14、垂直齿轮环；15、内驱动齿轮；16、安装轴；17、外驱动齿轮；18、齿条板；19、上芯筒；1901、上侧孔；1902、上密封盘；1903、凸起环；20、上弹簧；21、下芯筒；2101、下侧孔；2102、下密封盘；2103、密封槽；22、下弹簧；23、把手；24、插接杆；25、限位弹簧；26、连杆；27、握持杆。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的 2 种实施方式作详细说明。
第 1 种实施方式：
图 1-8 示出一种气态储氢电池的安全供氢装置，包括安装箱 1，安装箱 1内安装有氢气接收管 2，氢气接收管 2 连通有氢气进气管 3，氢气进气管 3 与外部氢燃料电池连通；氢气接收管 2 远离氢气进气管 3 一侧连接有供氢机构，供氢机构包括氢气罐 5，氢气罐 5 通过气体快接头与氢气接收管 2 连接，气体快接头包括设置在氢气罐 5 下端的罐端快接头 6 以及安装在氢气接收管 2 上的管端快接头 7，罐端快接头 6 和管端快接头 7 通过螺纹连接的方式连接；氢气罐 5 连接有旋转装载组件，旋转装载组件包括套设在氢气罐 5 外侧并与氢气罐 5 卡接的移动装载筒 4，移动装载筒 4 外侧套接固定有套环 8，套环 8 外侧转动套接有安装筒 9，安装筒 9 固定连接有移动块 10，移动块 10 滑动连接有滑槽架 11，滑槽架 11 内设有与移动块 10 螺纹连接的丝杆 12，丝杆 12 连接有丝杆电机 13；套环 8 套接固定有垂直齿轮环 14，垂直齿轮环 14 啮合有内驱动齿轮15，内驱动齿轮 15 固定连接有延伸至安装筒 9 外侧的安装轴 16，安装轴 16 外端固定连接有外驱动齿轮 17，外驱动齿轮 17 啮合有与滑槽架 11固定连接的齿条板 18。
具体的，在进行氢气罐 5 的装载时，将氢气罐 5 放入到移动装载筒 4 内并将其卡接在移动装载筒 4 内，启动丝杆电机 13，丝杆电机 13 带动丝杆 12转动，丝杆 12 驱动移动块 10 沿着滑槽架 11 移动，移动块 10 通过安装筒 9带动其内侧的移动装载筒 4向氢气接收管 2 移动，同时，外驱动齿轮 17 在齿条板 18 上滚动，外驱动齿轮 17 通过安装轴 16 带动内驱动齿轮 15 转动，内驱动齿轮 15 通过垂直齿轮环 14 带动套环 8和其内侧的移动装载筒 4 转动，移动装载筒 4 向氢气接收管 2 移动的过程中发生自转，使得罐端快接头 6 与管端快接头 7 旋拧连接，实现氢气罐 5 与氢气接收管 2 的快速连接，在需要更换时，启动丝杆电机 13 使其反转，实现氢气罐 5 的反向转动和远离，实现氢气罐 5 的快速拆卸；相比传统的固定安装的氢气罐，可以实现氢气罐的快
速拆卸和安装连接，方便供氢作业。
请参阅图 1-3，在本实施例中，安装箱 1 截面呈 J 字型，氢气接收管 2 安装在安装箱 1 的下部，氢气罐 5 安装在其倾斜一侧的上部，安装箱 1 上端铰接有盖板 101，安装箱 1 为防爆材料制成的防爆箱。
具体的，提高氢气罐存储的安全性。
在本实施例中，安装箱 1 位于盖板 101 的内侧设有承载板 102，承载板102 上安装有套设在移动装载筒 4 外侧并与其滑动连接的导向筒 103。
具体的，方便实现氢气罐 5 的插入和取出。
在本实施例中，移动装载筒 4 为上端开口的空心圆筒，移动装载筒 4 下端开设有供罐端快接头 6 贯穿的贯穿孔，氢气罐 5 为圆筒状结构。
具体的，方便氢气罐 5 在移动装载筒 4 内进行插拔，方便快速安装。
请参阅图 13 和图 14，在本实施例中，氢气罐 5 上端固定连接有把手 23，把手23 内侧设有一组对称设置且延伸至移动装载筒 4 内的插接杆 24，插接杆24 贯穿把手23 并铰接有连杆 26，插接杆 24 上套接有与把手 23 外壁抵接的限位弹簧 25，连杆 26内侧铰接有握持杆 27。
在本实施例中，移动装载筒 4 内壁开设有与插接杆 24 配合的插接孔，把手 23上开设有供插接杆 24 贯穿的贯穿孔，握持杆 27 贯穿有与其滑动连接且垂直设置的导向杆。
具体的，在安装氢气罐 5 时，同时握持把手 23 和握持杆 27 将氢气罐 5插入到移动装载筒 4 内，然后松开握持杆 27，使得插接杆 24 在限位弹簧 25作用下插入到移动装载筒 4 的插接孔内，实现氢气罐 5 的插接固定，便于后续进行转动旋拧。
请参阅图 6-8，在本实施例中，套环 8 为套设在移动装载筒 4 外侧且与其外壁固定连接的圆环，垂直齿轮环 14 为与套环 8 一体成型的环形齿轮，安装筒 9 为环形圆筒。
具体的，便于实现移动装载筒 4 在安装筒 9 内转动。
在本实施例中，移动块 10 呈 U 字型，齿条板 18 设置在丝杆 12 上方并与其平行设置。
具体的，便于移动块 10 带动安装筒 9 移动，外驱动齿轮 17 在齿条板 18上滚动。
第 2 种实施方式：
图 9-12 示出一种气态储氢电池的安全供氢装置，在第 1 种实施方式的基础上，罐端快接头 6 包括与氢气罐 5 固定连接的外套筒 601，外套筒 601 内壁设有内螺纹槽，管端快接头 7 包括与氢气接收管 2 固定连接的插接筒 701，插接筒 701 外壁设有与内螺纹槽配合的外螺纹；罐端快接头 6 还包括设置在外套筒 601 内侧的上芯筒 19，上芯筒19 与罐端快接头 6 滑动连接并抵接有上弹簧 20，上芯筒 19 为下端开口的圆筒，上芯筒19 上部侧壁开设有与其内腔连通的上侧孔 1901；管端快接头 7 内嵌套有下芯筒 21，下芯筒 21 内侧抵接有下弹簧 22，下芯筒 21 为上端开口的空心圆筒，下芯筒 21 下部侧壁上开设有与其内腔连通的下侧孔 2101。
具体的，当罐端快接头 6 和管端快接头 7 相互旋拧接近时，上芯筒 19 和下芯筒 21 相互挤压，使得上芯筒 19 伸入到氢气罐 5 内同时下芯筒 21 伸入到氢气接收管2 内，进而氢气接收管 2 和氢气罐 5 通过上芯筒 19 和下芯筒 21连通，实现氢气的供应。
请参阅图 9，在本实施例中，上芯筒 19 上部设有与其一体成型的上密封盘1902，氢气罐 5 内设有与上密封盘 1902 配合的上嵌套槽，下芯筒 21 下部设有与其一体成型的下密封盘 2102，管端快接头 7 内侧开设有与下密封盘2102 配合的下嵌套槽，上芯筒 19 外侧套设有与其滑动抵接的内套筒 602。
具体的，提高上芯筒 19 对氢气罐 5 的密封效果，在氢气罐 5 内灌注有氢气时利用气压对上密封盘 1902 进行挤压密封，保证密封效果；利用下密封盘2102 提高下芯筒21 的密封效果。
请参阅图 11 和图 12，在本实施例中，上芯筒 19 下端设有与其一体成型的凸起环 1903，下芯筒 21 设有与凸起环 1903 配合的密封槽 2103。
具体的，凸起环 1903、密封槽 2103 以及内套筒 602 三者配合，使得上芯筒 19和下芯筒 21 接触位置具有较好的密封性。
结合当前实际需求，本申请采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本申请构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种气态储氢电池的安全供氢装置，其特征在于，包括安装箱(1)，安装箱(1)内安装有氢气接收管(2)，氢气接收管(2)连通有氢气进气管(3)，氢气进气管(3)与外部氢燃料电池连通；所述氢气接收管(2)远离氢气进气管(3)一侧连接有供氢机构；
所述供氢机构包括氢气罐(5)，氢气罐(5)通过气体快接头与氢气接收管(2)连接，气体快接头包括设置在氢气罐(5)下端的罐端快接头(6)以及安装在氢气接收管(2)上的管端快接头(7)，罐端快接头(6)和管端快接头(7)通过螺纹连接的方式连接；所述氢气罐(5)连接有旋转装载组件，旋转装载组件包括套设在氢气罐(5)外侧并与氢气罐(5)卡接的移动装载筒(4)，移动装载筒(4)外侧套接固定有套环(8)，套环(8)外侧转动套接有安装筒(9)，安装筒(9)固定连接有移动块(10)，移动块(10)滑动连接有滑槽架(11)，滑槽架(11)内设有与移动块(10)螺纹连接的丝杆(12)，丝杆(12)连接有丝杆电机(13)；所述套环(8)套接固定有垂直齿轮环(14)，垂直齿轮环(14)啮合有内驱动齿轮(15)，内驱动齿轮(15)固定连接有延伸至安装筒(9)外侧的安装轴(16)，安装轴(16)外端固定连接有外驱动齿轮(17)，外驱动齿轮(17)啮合有与滑槽架(11)固定连接的齿条板(18)；
所述罐端快接头(6)包括与氢气罐(5)固定连接的外套筒(601)，外套筒(601)内壁设有内螺纹槽，管端快接头(7)包括与氢气接收管(2)固定连接的插接筒(701)，插接筒(701)外壁设有与内螺纹槽配合的外螺纹；所述罐端快接头(6)还包括设置在外套筒(601)内侧的上芯筒(19)，上芯筒(19)与罐端快接头(6)滑动连接并抵接有上弹簧(20)，上芯筒(19)为下端开口的圆筒，上芯筒(19)上部侧壁开设有与其内腔连通的上侧孔(1901)；管端快接头(7)内嵌套有下芯筒(21)，下芯筒(21)内侧抵接有下弹簧(22)，下芯筒(21)为上端开口的空心圆筒，下芯筒(21)下部侧壁上开设有与其内腔连通的下侧孔(2101)。
2.根据权利要求1所述的一种气态储氢电池的安全供氢装置，其特征在于，所述安装箱(1)截面呈J字型，氢气接收管(2)安装在安装箱(1)的下部，氢气罐(5)安装在其倾斜一侧的上部，安装箱(1)上端铰接有盖板(101)，安装箱(1)为防爆材料制成的防爆箱。
3.根据权利要求2所述的一种气态储氢电池的安全供氢装置，其特征在于，所述安装箱(1)位于盖板(101)的内侧设有承载板(102)，承载板(102)上安装有套设在移动装载筒(4)外侧并与其滑动连接的导向筒(103)。
4.根据权利要求1所述的一种气态储氢电池的安全供氢装置，其特征在于，所述移动装载筒(4)为上端开口的空心圆筒，移动装载筒(4)下端开设有供罐端快接头(6)贯穿的贯穿孔，氢气罐(5)为圆筒状结构。
5.根据权利要求1所述的一种气态储氢电池的安全供氢装置，其特征在于，所述氢气罐(5)上端固定连接有把手(23)，把手(23)内侧设有一组对称设置且延伸至移动装载筒(4)内的插接杆(24)，插接杆(24)贯穿把手(23)并铰接有连杆(26)，插接杆(24)上套接有与把手(23)外壁抵接的限位弹簧(25)，连杆(26)内侧铰接有握持杆(27)。
6.根据权利要求5所述的一种气态储氢电池的安全供氢装置，其特征在于，所述移动装载筒(4)内壁开设有与插接杆(24)配合的插接孔，把手(23)上开设有供插接杆(24)贯穿的贯穿孔，所述握持杆(27)贯穿有与其滑动连接且垂直设置的导向杆。
7.根据权利要求1所述的一种气态储氢电池的安全供氢装置，其特征在于，所述套环(8)为套设在移动装载筒(4)外侧且与其外壁固定连接的圆环，垂直齿轮环(14)为与套环(8)一体成型的环形齿轮，安装筒(9)为环形圆筒。
8.根据权利要求1所述的一种气态储氢电池的安全供氢装置，其特征在于，所述上芯筒(19)上部设有与其一体成型的上密封盘(1902)，氢气罐(5)内设有与上密封盘(1902)配合的上嵌套槽，下芯筒(21)下部设有与其一体成型的下密封盘(2102)，管端快接头(7)内侧开设有与下密封盘(2102)配合的下嵌套槽，上芯筒(19)外侧套设有与其滑动抵接的内套筒(602)。
9.根据权利要求8所述的一种气态储氢电池的安全供氢装置，其特征在于，所述上芯筒(19)下端设有与其一体成型的凸起环(1903)，下芯筒(21)设有与凸起环(1903)配合的密封槽(2103)。
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