CN117021622B - 高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置及方法，属于储氢容器固化的技术领域，包括旋转导电滑环、用于埋设在待固化容器中的应变温度监测片以及用于解析应变温度监测片数据的应变温度解调仪；旋转导电滑环包括静止组件和旋转组件；静止组件包括静止环和滑芯座；旋转组件位于静止环内，同轴设置，包括旋转环和导电滑芯；静止组件相对待固化容器静止；旋转组件随待固化容器旋转。本发明采用静止组件和旋转组件配合的方式实现了对高压储氢容器旋转固化过程中固化变形量与固化温度的实时监测，为优化固化过程和容器结构提供可靠的依据。
Description
技术领域
本发明属于储氢容器固化的技术领域，具体公开了一种高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置及方法。
背景技术
碳纤维热固性树脂基复合材料具有优良的力学性能，简单的成型工艺和可回收加工等优点，可用于制造高压储氢容器。综合考虑压缩能耗、续驶里程、基础设施建设、安全等因素，高压储氢容器的公称工作压力一般为35-70Mpa，对于高压储氢容器的承压能力有较高要求。而碳纤维热固性树脂基复合材料高压储氢容器的承压能力很大程度上取决于固化工艺，合理的固化工艺可以提高容器的承压能力。
固化变形量和固化温度是固化过程中重要参数。通过监测固化变形量，可以及时发现高压储氢容器出现的异常变形情况，进而采取相应措施。此外，固化变形量与高压储氢容器内部氢气的储存效率密切相关，通过监测固化变形量，可以了解高压储氢容器在固化过程中是否出现固化不足导致的空隙和固化过度导致的压缩，从而优化容器的结构和固化过程，提高氢气储存效率。而固化变形量又与固化温度息息相关，因此，对二者的实时监测至关重要。固化变形量与固化温度多采用应变温度传感器进行监测，由于无线传感器成本高昂，且数据传输不稳定，现在仍以有线传感器为主。
采用立式高温固化装置进行固化，树脂易向下流动，形成堆积，引发表面不平整，材料纤维变形等问题；采用在固化高温中放置干燥箱的方式会导致待固化容器在固化中受力不均匀、温度不均匀，最终产生内胆变形、表面粗糙以及力学强度的下降等技术问题。CN217346814U公开的一种用于高压储氢容器内胆的旋转式干燥固化装置克服了上述问题，但由于待固化容器固化过程中处于旋转状态，埋设在待固化容器上的应变温度传感器随之旋转，应变温度传感器的导线缠绕，难以实现固化变形量与固化温度的监测。
发明内容
本发明提供一种高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置及方法，可实时监测高压储氢容器旋转固化过程中固化变形量与固化温度，以便及时调整固化参数，达到优化固化过程和容器结构的目的。
上述一种高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置，包括旋转导电滑环、用于埋设在待固化容器中的应变温度监测片以及用于解析应变温度监测片数据的应变温度解调仪；旋转导电滑环包括静止组件和旋转组件；静止组件包括静止环和滑芯座；滑芯座固定在静止环的内壁上，包括两块相对设置的翼板；翼板垂直于静止环的中心轴线，相对的侧面上安装有导电板；导电板与应变温度解调仪之间通过数据线Ⅰ连接；旋转组件位于静止环内，同轴设置，包括旋转环和导电滑芯；旋转环的中心与待固化容器的容器轴固定连接；导电滑芯包括滑芯柱固定板、滑芯柱Ⅰ、滑芯柱Ⅱ和弹簧；两块滑芯柱固定板固定在旋转环的外壁上，相对设置，垂直于旋转环的中心轴线，分别设置有圆孔；滑芯柱Ⅰ包括柱体以及设置在柱体两端的插接柱和弧形端头；滑芯柱Ⅱ包括柱体以及设置在柱体两端的插接孔和弧形端头；滑芯柱Ⅰ和滑芯柱Ⅱ通过插接柱和插接孔滑动插接，两根滑芯柱中至少有一根为导电柱，滑芯柱上设置有接线点，接线点用于连接应变温度监测片的数据线接口；弹簧套设在插接柱外，两端分别与两侧柱体相接，将两侧弧形端头分别顶起并穿过两侧滑芯柱固定板的圆孔；两块翼板的间距大于两块滑芯柱固定板的间距，小于弹簧压缩前两侧弧形端头的间距；静止组件相对待固化容器静止；旋转组件随待固化容器旋转：导电滑芯未穿过滑芯座时，应变温度监测片、导电柱和导电板组成的电路断开；导电滑芯穿过滑芯座时，两侧弧形端头被翼板挤压使应变温度监测片、导电柱和导电板组成的电路导通。
关于导电滑芯有以下三种结构。
第一种：两根滑芯柱分别为导电柱和非导电柱；接线点设置在非导电柱的插接柱上或插接孔内；与导电柱对应的单块翼板上设置有导电板或两块翼板上均设置有导电板；导电滑芯未穿过滑芯座时，应变温度监测片的数据线接口与导电柱不接触；导电滑芯穿过滑芯座时，两侧弧形端头被翼板挤压使数据线接口与导电柱接触。
第二种：两根滑芯柱分别为导电柱和非导电柱；接线点设置在导电柱上；与导电柱对应的单块翼板上设置有导电板或两块翼板上均设置有导电板。
第三种：两根滑芯柱均为导电柱；单块翼板上设置有导电板；接线点设置在与导电板对应的导电柱上。
进一步地，翼板上设置有沿静止环周向分布的导电板安装槽和弧形引导面；导电板安装在导电板安装槽内；弧形引导面位于导电板安装槽的两侧，弧面高度由导电板安装槽向外逐渐减小。
进一步地，静止环为正多边形框架，正多边形框架的框架板依次首尾相接；滑芯座还包括连接两块翼板的连接板Ⅰ；连接板Ⅰ通过开孔螺栓Ⅰ安装在框架板上；数据线Ⅰ穿过开孔螺栓Ⅰ，一端与应变温度解调仪的接线孔连接，一端固定在导电板安装槽内与导电板相接；旋转环的外壁为正多边形，正多边形的平面数与静止环的框架板数相等；导电滑芯还包括连接板Ⅱ和连接块；连接板Ⅱ通过开孔螺栓Ⅱ安装在旋转环的平面上；连接块安装在连接板Ⅱ上，设置有数据线孔；两块滑芯柱固定板固定在连接块上；应变温度监测片的数据线Ⅱ穿过开孔螺栓Ⅱ和数据线孔。
进一步地，旋转组件还包括旋转盘；旋转盘与旋转环的内壁连接或通过连接圆筒与旋转环的轴向端面连接，中心设置有容器轴安装孔；静止组件还包括中心轴承以及用于安装中心轴承的轴承架；中心轴承位于静止环的中心位置，内圈与容器轴安装孔通过连接轴连接；待固化容器的容器轴与连接轴连接。
进一步地，上述高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置，还包括用于驱动待固化容器旋转的驱动组件；驱动组件包括电机和齿轮传动组；齿轮传动组包括输入锥齿轮、齿轮轴Ⅰ、固定在齿轮轴Ⅰ两端的锥齿轮Ⅰ和圆柱齿轮Ⅰ、齿轮轴Ⅱ、固定在齿轮轴Ⅱ一端的圆柱齿轮Ⅱ、传动杆Ⅰ、传动杆Ⅱ、传动杆Ⅲ、齿轮轴Ⅲ、固定在齿轮轴Ⅲ一端的圆柱齿轮Ⅲ、齿轮轴Ⅳ、固定在齿轮轴Ⅳ两端的圆柱齿轮Ⅳa和圆柱齿轮Ⅳb、齿轮轴Ⅴ、固定在齿轮轴Ⅴ两端的锥齿轮Ⅴ和圆柱齿轮Ⅴ、输出锥齿轮、支撑台Ⅰ；齿轮轴均旋转；输入锥齿轮固定在电机的输出轴上，与锥齿轮Ⅰ啮合换向；圆柱齿轮Ⅰ与圆柱齿轮Ⅱ啮合，圆柱齿轮Ⅰ的直径小于圆柱齿轮Ⅱ的直径；传动杆Ⅱ的一端与齿轮轴Ⅱ固定连接，一端与传动杆Ⅰ转动连接；传动杆Ⅲ的一端与齿轮轴Ⅲ固定连接，一端与传动杆Ⅰ转动连接；齿轮轴Ⅱ和齿轮轴Ⅲ穿过支撑台Ⅰ；传动杆Ⅱ、传动杆Ⅰ、传动杆Ⅲ和支撑台Ⅰ构成曲柄摇杆机构，传动杆Ⅱ为曲柄，传动杆Ⅲ为摇杆，传动杆Ⅰ为连接杆，支撑台Ⅰ为机架；圆柱齿轮Ⅲ与圆柱齿轮Ⅳa啮合，圆柱齿轮Ⅲ的直径大于圆柱齿轮Ⅳa的直径；圆柱齿轮Ⅳa的直径小于圆柱齿轮Ⅳb的直径；圆柱齿轮Ⅳb与圆柱齿轮Ⅴ啮合，圆柱齿轮Ⅳb的直径大于圆柱齿轮Ⅴ的直径；输出锥齿轮固定在容器轴上，与锥齿轮Ⅴ啮合换向。
进一步地，上述高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置，还包括支撑架；旋转导电滑环、应变温度解调仪和驱动组件均安装在支撑架上；静止环中，正多边形框架的一块框架板固定在支撑架上；齿轮传动组还包括支撑台Ⅱ、支撑台Ⅲ和支撑侧板；支撑台Ⅰ、支撑台Ⅱ、支撑台Ⅲ由上到下依次固定在支撑侧板上，均设置有轴孔，支撑台Ⅲ固定在支撑架上；齿轮轴Ⅰ转动穿过支撑台Ⅰ的轴孔，底端转动安装在支撑台Ⅲ的轴孔内；齿轮轴Ⅱ、齿轮轴Ⅲ、齿轮轴Ⅳ和齿轮轴Ⅴ分别转动穿过支撑台Ⅰ和支撑台Ⅱ的轴孔，底端转动安装在支撑台Ⅲ的轴孔内。
上述一种高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测方法，基于上述高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置实现，包括下述步骤：
S1，在待固化容器将要缠绕复合材料末层时将应变温度监测片固定在待固化容器的筒身段和/或封头段，然后缠绕复合材料末层，应变温度监测片分为两组分别监测应变和温度；
S2，将旋转导电滑环置于固化箱内，应变温度解调仪置于固化箱外，将待固化容器两端的容器轴穿过旋转环的中心，将应变温度监测片的数据线接口固定在接线点上，将数据线Ⅰ穿过固化箱连接导电板和应变温度解调仪，两台应变温度解调仪分别监测应变和温度；
S3，驱动待固化容器旋转。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用静止组件和旋转组件配合的方式实现了对高压储氢容器旋转固化过程中固化变形量与固化温度的实时监测，为优化固化过程和容器结构提供可靠的依据；
2、固化变形量的测试方法和技术可以为氢能源技术的发展提供重要的支持，通过测试固化过程中的变形量，可以推动碳纤维热固性树脂基复合材料高压储氢容器的技术创新和发展，促进氢能源技术在更广泛的领域应用；
3、对于单方向旋转的固化方式而言，由于树脂流动朝着单一方向甩出，会导致容器固化变形量不均匀，进而导致容器承载能力下降，本发明采用电机配合齿轮传动组驱动待固化容器正反向旋转，并降低电机的初始加速度，使树脂流动更为均匀，有效保证固化效果。
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为高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置的结构示意图；
图2为待固化容器与旋转导电滑环的连接示意图；
图3为旋转导电滑环的分解图（不包括连接轴）；
图4为静止组件的结构示意图；
图5为滑芯座的结构示意图；
图6为旋转组件的结构示意图；
图7为导电滑芯的结构示意图；
图8为齿轮传动组中的分解图（不包括支撑台Ⅲ和支撑侧板）；
图9为支撑台Ⅲ和支撑侧板的结构示意图。
图中：1-旋转导电滑环；1.1-静止环；1.2-滑芯座；1.2.1-翼板；1.2.2-导电板安装槽；1.2.3-弧形引导面；1.2.4-连接板Ⅰ；1.2.5-开孔螺栓Ⅰ；1.3-旋转环；1.4-导电滑芯；1.4.1-滑芯柱固定板；1.4.2-滑芯柱Ⅰ；1.4.3-滑芯柱Ⅱ；1.4.4-弹簧；1.4.5-弧形端头；1.4.6-连接板Ⅱ；1.4.7-连接块；1.4.8-开孔螺栓Ⅱ；1.4.9-数据线孔；1.5-旋转盘；1.5.1-容器轴安装孔；1.6-连接圆筒；1.7-中心轴承；1.8-轴承架；1.9-连接轴；
2-应变温度监测片；2.1-数据线Ⅱ；3-应变温度解调仪；4-数据线Ⅰ；5-电机；
6-齿轮传动组；6.1-输入锥齿轮；6.2-齿轮轴Ⅰ；6.3-锥齿轮Ⅰ；6.4-圆柱齿轮Ⅰ；6.5-齿轮轴Ⅱ；6.6-圆柱齿轮Ⅱ；6.7-传动杆Ⅰ；6.8-传动杆Ⅱ；6.9-传动杆Ⅲ；6.10-齿轮轴Ⅲ；6.11-圆柱齿轮Ⅲ；6.12-齿轮轴Ⅳ；6.13-圆柱齿轮Ⅳa；6.14-圆柱齿轮Ⅳb；6.15-齿轮轴Ⅴ；6.16-锥齿轮Ⅴ；6.17-圆柱齿轮Ⅴ；6.18-输出锥齿轮；6.19-转轴；6.20-支撑台Ⅰ；6.21-支撑台Ⅱ；6.22-支撑台Ⅲ；6.23-支撑侧板；6.24-横向螺栓孔；6.25-纵向螺栓孔；6.26-轴孔；
7.1-支撑架Ⅰ；7.2-支撑架Ⅱ；8-轮槽；
101-待固化容器；102-容器轴。
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
本实施例提供一种高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置，包括旋转导电滑环1、用于埋设在待固化容器101中的应变温度监测片2、用于解析应变温度监测片2数据的应变温度解调仪3、用于驱动待固化容器101旋转的驱动组件以及用于安装旋转导电滑环1、应变温度解调仪3和驱动组件的支撑架。
旋转导电滑环1包括静止组件和旋转组件；静止组件包括静止环1.1和滑芯座1.2；滑芯座1.2固定在静止环1.1的内壁上，包括两块相对设置的翼板1.2.1；翼板1.2.1垂直于静止环1.1的中心轴线；旋转组件位于静止环1.1内，同轴设置，包括旋转环1.3和导电滑芯1.4；旋转环1.3的中心与待固化容器101的容器轴102固定连接；导电滑芯1.4包括滑芯柱固定板1.4.1、滑芯柱Ⅰ1.4.2、滑芯柱Ⅱ1.4.3和弹簧1.4.4；两块滑芯柱固定板1.4.1固定在旋转环1.3的外壁上，相对设置，垂直于旋转环1.3的中心轴线，分别设置有圆孔；滑芯柱Ⅰ1.4.2包括柱体以及设置在柱体两端的插接柱和弧形端头1.4.5；滑芯柱Ⅱ1.4.3包括柱体以及设置在柱体两端的插接孔和弧形端头1.4.5；滑芯柱Ⅰ1.4.2和滑芯柱Ⅱ1.4.3通过插接柱和插接孔滑动插接，两根滑芯柱分别为导电柱和非导电柱；非导电柱的插接柱上或插接孔内设置有接线点，接线点用于连接应变温度监测片2的数据线接口；弹簧1.4.4套设在插接柱外，两端分别与两侧柱体相接，将两侧弧形端头1.4.5分别顶起并穿过两侧滑芯柱固定板1.4.1的圆孔；与导电柱对应的单块翼板1.2.1上设置有导电板或两块翼板1.2.1上均设置有导电板，导电板设置在翼板1.2.1相对的侧面上；导电板与应变温度解调仪3之间通过数据线Ⅰ4连接；两块翼板1.2.1的间距大于两块滑芯柱固定板1.4.1的间距，小于弹簧1.4.4压缩前两侧弧形端头1.4.5的间距；静止组件相对待固化容器101静止；旋转组件随待固化容器101旋转：导电滑芯1.4未穿过滑芯座1.2时，应变温度监测片2的数据线接口与导电柱不接触，应变温度监测片2、导电柱和导电板组成的电路断开；导电滑芯1.4穿过滑芯座1.2时，两侧弧形端头1.4.5被翼板1.2.1挤压，弹簧1.4.4压缩，插接柱和插接孔轴向压缩，使应变温度监测片2的数据线接口与导电柱接触，应变温度监测片2、导电柱和导电板组成的电路导通，将应变温度监测片2的监测数据传递至应变温度解调仪3。
为了便于实施，非导电柱上的接线点设置在插接柱的圆形端面上或插接孔的圆形端面上，插接柱和插接孔轴向压缩至圆形端面接触，应变温度监测片2的数据线接口即与导电柱接触。
翼板1.2.1上设置有沿静止环1.1周向分布的导电板安装槽1.2.2和弧形引导面1.2.3；导电板安装在导电板安装槽1.2.2内；弧形引导面1.2.3位于导电板安装槽1.2.2的两侧，弧面高度由导电板安装槽1.2.2向外逐渐减小，以便于逐渐压缩弧形端头1.4.5，将弧形端头1.4.5引导至导电板上，以及便于弹簧1.4.4缓慢回弹，将弧形端头1.4.5从导电板上引导至滑芯座1.2外。本实施例中，导电板安装槽1.2.2的宽度为翼板1.2.1宽度的1/2，弧形引导面1.2.3的宽度为翼板1.2.1宽度的1/4。
为了便于静止环1.1和滑芯座1.2的连接以及数据线Ⅰ4的安装，静止环1.1为正多边形框架，正多边形框架的框架板依次首尾相接；滑芯座1.2还包括连接两块翼板1.2.1的连接板Ⅰ1.2.4；连接板Ⅰ1.2.4通过开孔螺栓Ⅰ1.2.5安装在框架板上；数据线Ⅰ4穿过开孔螺栓Ⅰ1.2.5，一端与应变温度解调仪3的接线孔连接，一端固定在导电板安装槽1.2.2内与导电板相接。
为了便于旋转环1.3和导电滑芯1.4的连接以及数据线Ⅱ2.1的安装，旋转环1.3的外壁为正多边形，正多边形的平面数与静止环1.1的框架板数相等；导电滑芯1.4还包括连接板Ⅱ1.4.6和连接块1.4.7；连接板Ⅱ1.4.6通过开孔螺栓Ⅱ1.4.8安装在旋转环1.3的平面上；连接块1.4.7安装在连接板Ⅱ1.4.6上，设置有数据线孔1.4.9；两块滑芯柱固定板1.4.1通过螺栓固定在连接块1.4.7上；应变温度监测片2的数据线Ⅱ2.1穿过开孔螺栓Ⅱ1.4.8和数据线孔1.4.9。
本实施例中，静止环1.1和旋转环1.3均为正八边形，在一个旋转周期内，应变温度解调仪3收到八个电信号，依次排列，根据采集顺序的不同，区分待固化容器101上的应变温度监测片2的不同位置。
旋转组件还包括旋转盘1.5；旋转盘1.5与旋转环1.3的内壁连接或通过连接圆筒1.6与旋转环1.3的轴向端面连接，中心设置有容器轴安装孔1.5.1；静止组件还包括中心轴承1.7以及用于安装中心轴承1.7的轴承架1.8；中心轴承1.7位于静止环1.1的中心位置，内圈与容器轴安装孔1.5.1通过连接轴1.9连接；待固化容器101的容器轴102与连接轴1.9连接，以实现旋转环1.3的中心与待固化容器101的容器轴102固定连接。
待固化容器101可单向旋转或正反双向旋转，为了避免单向旋转造成树脂流动朝着单一方向甩出，本实施例选择正反双向旋转。驱动组件可直接采用电机5，为了降低电机5的初始加速度，使树脂流动更为均匀，本实施例采用齿轮传动组6进行换向和变速。
齿轮传动组6包括输入锥齿轮6.1、齿轮轴Ⅰ6.2、固定在齿轮轴Ⅰ6.2两端的锥齿轮Ⅰ6.3和圆柱齿轮Ⅰ6.4、齿轮轴Ⅱ6.5、固定在齿轮轴Ⅱ6.5一端的圆柱齿轮Ⅱ6.6、传动杆Ⅰ6.7、传动杆Ⅱ6.8、传动杆Ⅲ6.9、齿轮轴Ⅲ6.10、固定在齿轮轴Ⅲ6.10一端的圆柱齿轮Ⅲ6.11、齿轮轴Ⅳ6.12、固定在齿轮轴Ⅳ6.12两端的圆柱齿轮Ⅳa6.13和圆柱齿轮Ⅳb6.14、齿轮轴Ⅴ6.15、固定在齿轮轴Ⅴ6.15两端的锥齿轮Ⅴ6.16和圆柱齿轮Ⅴ6.17、输出锥齿轮6.18、支撑台Ⅰ6.20；齿轮轴均旋转；输入锥齿轮6.1固定在电机5的输出轴上，与锥齿轮Ⅰ6.3啮合换向；圆柱齿轮Ⅰ6.4与圆柱齿轮Ⅱ6.6啮合，圆柱齿轮Ⅰ6.4的直径小于圆柱齿轮Ⅱ6.6的直径；传动杆Ⅱ6.8的一端与齿轮轴Ⅱ6.5固定连接，一端与传动杆Ⅰ6.7通过转轴6.19转动连接；传动杆Ⅲ6.9的一端与齿轮轴Ⅲ6.10固定连接，一端通过转轴6.19与传动杆Ⅰ6.7转动连接；齿轮轴Ⅱ6.5和齿轮轴Ⅲ6.10穿过支撑台Ⅰ6.20；传动杆Ⅱ6.8、传动杆Ⅰ6.7、传动杆Ⅲ6.9和支撑台Ⅰ6.20构成曲柄摇杆机构，传动杆Ⅱ6.8为曲柄，传动杆Ⅲ6.9为摇杆，传动杆Ⅰ6.7为连接杆，支撑台Ⅰ6.20为机架；圆柱齿轮Ⅲ6.11与圆柱齿轮Ⅳa6.13啮合，圆柱齿轮Ⅲ6.11的直径大于圆柱齿轮Ⅳa6.13的直径；圆柱齿轮Ⅳa6.13的直径小于圆柱齿轮Ⅳb6.14的直径；圆柱齿轮Ⅳb6.14与圆柱齿轮Ⅴ6.17啮合，圆柱齿轮Ⅳb6.14的直径大于圆柱齿轮Ⅴ6.17的直径；输出锥齿轮6.18固定在容器轴102上，与锥齿轮Ⅴ6.16啮合换向。
各齿轮轴与齿轮之间通过弹性挡圈实现轴向配合，通过键槽配合实现周向定位。
支撑架包括支撑架Ⅰ7.1以及设置在支撑架Ⅰ7.1两侧的支撑架Ⅱ7.2；支撑架Ⅰ7.1设置有脚轮，与地面的轮槽8配合；支撑架Ⅱ7.2固定在地面上。
静止环1.1中，正多边形框架的一块框架板通过螺栓固定在支撑架Ⅰ7.1上；轴承架1.8通过螺栓固定在上述框架板上；两组应变温度解调仪3分别置于两侧支撑架Ⅱ7.2上；齿轮传动组还包括支撑台Ⅱ6.21、支撑台Ⅲ6.22和支撑侧板6.23；支撑台Ⅰ6.20、支撑台Ⅱ6.21、支撑台Ⅲ6.22由上到下依次通过横向螺栓固定在支撑侧板6.23上，纵向间距通过纵向螺栓进行限制，支撑侧板6. 23上设置有横向螺栓孔6.24，支撑台上设置有纵向螺栓孔6.25，支撑台上均设置有轴孔6.26，支撑台Ⅲ6.22固定在单侧支撑架Ⅱ7.2上，实现单侧驱动，单侧从动；齿轮轴Ⅰ6.2通过轴承转动穿过支撑台Ⅰ6.20的轴孔6.26，底端通过轴承转动安装在支撑台Ⅲ6.22的轴孔6.26内；齿轮轴Ⅱ6.5、齿轮轴Ⅲ6.10、齿轮轴Ⅳ6.12和齿轮轴Ⅴ6.15分别通过轴承转动穿过支撑台Ⅰ6.20和支撑台Ⅱ6.21的轴孔6.26，底端通过轴承转动安装在支撑台Ⅲ6.22的轴孔6.26内。
数据线Ⅰ4、应变温度监测片2的数据线Ⅱ2.1不区分正负极，从而可以保证待固化容器101在正转和反转的过程中都可以将电信号传输给应变温度解调仪3。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于：两根滑芯柱分别为导电柱和非导电柱；接线点设置在导电柱上；与导电柱对应的单块翼板1.2.1上设置有导电板或两块翼板1.2.1上均设置有导电板；导电板设置在翼板1.2.1相对的侧面上；导电板与应变温度解调仪3之间通过数据线Ⅰ4连接。
本实施例无需限制接线点在导电柱上的位置，当导电柱对应的弧形端头1.4.5与导电板接触，电路即导通。
实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于：两根滑芯柱均为导电柱；单块翼板1.2.1上设置有导电板；导电板设置在翼板1.2.1相对的侧面上；接线点设置在与导电板对应的导电柱上。
实施例4
本实施例提供一种高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测方法，基于上述高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置实现，包括下述步骤：
S1，在待固化容器101将要缠绕复合材料末层时将应变温度监测片2固定在待固化容器101的筒身段和/或封头段，可实现待固化容器101的筒身段、封头段以及全长的监测，然后缠绕复合材料末层，应变温度监测片2分为两组分别监测应变和温度；
S2，将旋转导电滑环1置于固化箱内，应变温度解调仪3置于固化箱外，将待固化容器101两端的容器轴102穿过旋转环1.3的中心，将应变温度监测片2的数据线接口固定在接线点上，将数据线Ⅰ4穿过固化箱连接导电板和应变温度解调仪3，两台应变温度解调仪3分别监测应变和温度；
S3，驱动待固化容器101旋转。
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 (9)
1.一种高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置，其特征在于，包括旋转导电滑环、用于埋设在待固化容器中的应变温度监测片、用于解析应变温度监测片数据的应变温度解调仪以及用于驱动待固化容器旋转的驱动组件；
所述旋转导电滑环包括静止组件和旋转组件；
所述静止组件包括静止环和滑芯座；
所述滑芯座固定在静止环的内壁上，包括两块相对设置的翼板；
所述翼板垂直于静止环的中心轴线，相对的侧面上安装有导电板；
所述导电板与应变温度解调仪之间通过数据线Ⅰ连接；
所述旋转组件位于静止环内，同轴设置，包括旋转环和导电滑芯；
所述旋转环的中心与待固化容器的容器轴固定连接；
所述导电滑芯包括滑芯柱固定板、滑芯柱Ⅰ、滑芯柱Ⅱ和弹簧；
两块滑芯柱固定板固定在旋转环的外壁上，相对设置，垂直于旋转环的中心轴线，分别设置有圆孔；
所述滑芯柱Ⅰ包括柱体以及设置在柱体两端的插接柱和弧形端头；
所述滑芯柱Ⅱ包括柱体以及设置在柱体两端的插接孔和弧形端头；
所述滑芯柱Ⅰ和滑芯柱Ⅱ通过插接柱和插接孔滑动插接，两根滑芯柱中至少有一根为导电柱，滑芯柱上设置有接线点，接线点用于连接应变温度监测片的数据线接口；
所述弹簧套设在插接柱外，两端分别与两侧柱体相接，将两侧弧形端头分别顶起并穿过两侧滑芯柱固定板的圆孔；
两块翼板的间距大于两块滑芯柱固定板的间距，小于弹簧压缩前两侧弧形端头的间距；
所述静止组件相对待固化容器静止；
所述旋转组件随待固化容器旋转：导电滑芯未穿过滑芯座时，应变温度监测片、导电柱和导电板组成的电路断开；导电滑芯穿过滑芯座时，两侧弧形端头被翼板挤压使应变温度监测片、导电柱和导电板组成的电路导通；
所述驱动组件包括电机和齿轮传动组；
齿轮传动组包括输入锥齿轮、齿轮轴Ⅰ、固定在齿轮轴Ⅰ两端的锥齿轮Ⅰ和圆柱齿轮Ⅰ、齿轮轴Ⅱ、固定在齿轮轴Ⅱ一端的圆柱齿轮Ⅱ、传动杆Ⅰ、传动杆Ⅱ、传动杆Ⅲ、齿轮轴Ⅲ、固定在齿轮轴Ⅲ一端的圆柱齿轮Ⅲ、齿轮轴Ⅳ、固定在齿轮轴Ⅳ两端的圆柱齿轮Ⅳa和圆柱齿轮Ⅳb、齿轮轴Ⅴ、固定在齿轮轴Ⅴ两端的锥齿轮Ⅴ和圆柱齿轮Ⅴ、输出锥齿轮、支撑台Ⅰ；
齿轮轴均旋转；所述输入锥齿轮固定在电机的输出轴上，与锥齿轮Ⅰ啮合换向；
所述圆柱齿轮Ⅰ与圆柱齿轮Ⅱ啮合，圆柱齿轮Ⅰ的直径小于圆柱齿轮Ⅱ的直径；
所述传动杆Ⅱ的一端与齿轮轴Ⅱ固定连接，一端与传动杆Ⅰ转动连接；
所述传动杆Ⅲ的一端与齿轮轴Ⅲ固定连接，一端与传动杆Ⅰ转动连接；
所述齿轮轴Ⅱ和齿轮轴Ⅲ穿过支撑台Ⅰ；
所述传动杆Ⅱ、传动杆Ⅰ、传动杆Ⅲ和支撑台Ⅰ构成曲柄摇杆机构，传动杆Ⅱ为曲柄，传动杆Ⅲ为摇杆，传动杆Ⅰ为连接杆，支撑台Ⅰ为机架；
所述圆柱齿轮Ⅲ与圆柱齿轮Ⅳa啮合，圆柱齿轮Ⅲ的直径大于圆柱齿轮Ⅳa的直径；
所述圆柱齿轮Ⅳa的直径小于圆柱齿轮Ⅳb的直径；
所述圆柱齿轮Ⅳb与圆柱齿轮Ⅴ啮合，圆柱齿轮Ⅳb的直径大于圆柱齿轮Ⅴ的直径；
所述输出锥齿轮固定在容器轴上，与锥齿轮Ⅴ啮合换向。
2.根据权利要求1所述的高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置，其特征在于，两根滑芯柱分别为导电柱和非导电柱；
所述接线点设置在非导电柱的插接柱上或插接孔内；
与导电柱对应的单块翼板上设置有导电板或两块翼板上均设置有导电板；
所述导电滑芯未穿过滑芯座时，应变温度监测片的数据线接口与导电柱不接触；
所述导电滑芯穿过滑芯座时，两侧弧形端头被翼板挤压使数据线接口与导电柱接触。
3.根据权利要求1所述的高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置，其特征在于，两根滑芯柱分别为导电柱和非导电柱；
所述接线点设置在导电柱上；
与导电柱对应的单块翼板上设置有导电板或两块翼板上均设置有导电板。
4.根据权利要求1所述的高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置，其特征在于，两根滑芯柱均为导电柱；
单块翼板上设置有导电板；
所述接线点设置在与导电板对应的导电柱上。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置，其特征在于，翼板上设置有沿静止环周向分布的导电板安装槽和弧形引导面；
导电板安装在导电板安装槽内；
弧形引导面位于导电板安装槽的两侧，弧面高度由导电板安装槽向外逐渐减小。
6.根据权利要求5所述的高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置，其特征在于，静止环为正多边形框架，正多边形框架的框架板依次首尾相接；
滑芯座还包括连接两块翼板的连接板Ⅰ；
所述连接板Ⅰ通过开孔螺栓Ⅰ安装在框架板上；
数据线Ⅰ穿过开孔螺栓Ⅰ，一端与应变温度解调仪的接线孔连接，一端固定在导电板安装槽内与导电板相接；
旋转环的外壁为正多边形，正多边形的平面数与静止环的框架板数相等；
导电滑芯还包括连接板Ⅱ和连接块；
所述连接板Ⅱ通过开孔螺栓Ⅱ安装在旋转环的平面上；
所述连接块安装在连接板Ⅱ上，设置有数据线孔；
两块滑芯柱固定板固定在连接块上；
应变温度监测片的数据线Ⅱ穿过开孔螺栓Ⅱ和数据线孔。
7.根据权利要求6所述的高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置，其特征在于，旋转组件还包括旋转盘；
所述旋转盘与旋转环的内壁连接或通过连接圆筒与旋转环的轴向端面连接，中心设置有容器轴安装孔；
静止组件还包括中心轴承以及用于安装中心轴承的轴承架；
所述中心轴承位于静止环的中心位置，内圈与容器轴安装孔通过连接轴连接；待固化容器的容器轴与连接轴连接。
8.根据权利要求7所述的高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置，其特征在于，还包括支撑架；
旋转导电滑环、应变温度解调仪和驱动组件均安装在支撑架上；
静止环中，正多边形框架的一块框架板固定在支撑架上；
齿轮传动组还包括支撑台Ⅱ、支撑台Ⅲ和支撑侧板；
所述支撑台Ⅰ、支撑台Ⅱ、支撑台Ⅲ由上到下依次固定在支撑侧板上，均设置有轴孔，支撑台Ⅲ固定在支撑架上；
所述齿轮轴Ⅰ转动穿过支撑台Ⅰ的轴孔，底端转动安装在支撑台Ⅲ的轴孔内；
所述齿轮轴Ⅱ、齿轮轴Ⅲ、齿轮轴Ⅳ和齿轮轴Ⅴ分别转动穿过支撑台Ⅰ和支撑台Ⅱ的轴孔，底端转动安装在支撑台Ⅲ的轴孔内。
9.一种高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测方法，其特征在于，基于权利要求1-8任一项所述高压储氢容器固化过程中应变和温度的监测装置实现，包括下述步骤：
S1，在待固化容器将要缠绕复合材料末层时，将应变温度监测片固定在待固化容器的筒身段和/或封头段，然后缠绕复合材料末层，应变温度监测片分为两组分别监测应变和温度；
S2，将旋转导电滑环置于固化箱内，应变温度解调仪置于固化箱外，将待固化容器两端的容器轴穿过旋转环的中心，将应变温度监测片的数据线接口固定在接线点上，将数据线Ⅰ穿过固化箱连接导电板和应变温度解调仪，两台应变温度解调仪分别监测应变和温度；
S3，驱动待固化容器旋转。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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