CN209370832U - 一种便携式加氢装置及对接装置 - Google Patents

一种便携式加氢装置及对接装置 Download PDF

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李海
刘志祥
于佩雯
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Abstract

本实用新型提供了一种便携式加氢装置及对接装置，包括：氢气瓶110，该氢气瓶110通过主管路气连通支管路；其中，所述支管路包括用于为所述氢气瓶加氢的第一支管路和用于对外向需加氢设备加氢的第二支管路；其中，所述第一支管路气连通一高压加注口114；所述第二支管路气连接一对外第一快接加注口118；其中，所述第一支管路上设置有第一阀门115；所述第二支管路上设置有第二阀门116。由上，本申请提供的便携式加氢装置，能够实现便捷地对以氢燃料电池作为电源或备用电源的设备需要加氢时对其进行加氢。

Description

一种便携式加氢装置及对接装置
技术领域
本实用新型涉及氢能燃料电池技术领域，尤其涉及一种便携式加氢装置及对接装置。
背景技术
近年来随着环境问题日益严重，低碳环保逐渐受到国家的重视，新能源逐渐应用到各个行业之中。氢燃料电池因其零排放，无污染，备电时间长，可远程监控，全生命周期成本低等众多优势，已开始应用于通信基站。许多通信基站分布在丘陵、山顶、楼顶上，后续的基站维护有许多的不便，尤其是氢气用完后，氢气瓶的更换非常困难。
目前氢燃料备用电源通信基站的氢气瓶主要以15MPa氢气钢瓶为主，每只钢瓶重量约50-60kg，每个基站安装3-6只钢瓶。有些中继传输基站因设备功率较大，备电时长要求高，需配备更多钢瓶。如果一次发电氢气全部耗尽，需要一次更换3-6只甚至更多的钢瓶。
重型起重设备无法达到山顶，移动式加氢车也无法上山或上楼，单纯靠人工将钢瓶背上山顶或楼顶，再背下来，工作强度比较大，成本非常高，因此，山顶或楼顶的氢燃料备用电源通信基站更换氢气瓶成为一个难题。
因此，目前亟需一种便携式加氢装置，以实现便捷地对以氢燃料电池作为电源或备用电源的设备(例如以氢燃料作为电源或备用电源的通信基站)需要加氢时对其进行加氢。
实用新型内容
有鉴于此，本申请提供一种携式加氢装置及对接装置，以有利于实现便捷地对以氢燃料电池作为电源或备用电源的设备(例如以氢燃料作为电源或备用电源的通信基站)需要加氢时对其进行加氢。
本申请提供的一种便携式加氢装置，包括：
氢气瓶110，该氢气瓶110通过主管路气连通支管路；
其中，所述支管路包括用于为所述氢气瓶加氢的第一支管路和用于对外向需加氢设备加氢的第二支管路；
其中，所述第一支管路气连通一高压加注口114；所述第二支管路气连接一对外第一快接加注口118；
其中，所述第一支管路上设置有第一阀门115；所述第二支管路上设置有第二阀门116。
由上，通过本申请的上述加氢装置，有利于实现便捷地对以氢燃料电池作为电源或备用电源的设备需要加氢时对其进行加氢。且本申请的上述装置可控制在30kg之内，可放置于背囊中，方便一个人背赴山顶、楼顶进行加氢，也可以安装到无人机上，使用无人机运输加氢装置，飞至现场进行加氢。从而解决了位于丘陵、山顶、楼顶等地区的氢燃料备用电源通信基站中氢气瓶更换困难的问题，使得氢燃料备用电源通信基站维护更加简单便利，同时节省人力成本，大大缩短更换氢瓶时间，降低经济成本。
优选地，所述氢气瓶的瓶口处设置有瓶口阀门。
由上，有利于更好的实现对氢气瓶的充气和放气的控制。
优选地，所述主管路上设置有第一压力表112。
由上，有利于通过所述第一压力表112观测所述氢气瓶内的压力，以实现更好地实现对氢气瓶的充气和放气的控制。
优选地，所述主管路上在所述第一压力表112与所述瓶口阀门之间还设置有过滤器111。
由上，所述过滤器111用于过滤管路中可能存在的颗粒物及碎屑，防止瓶口阀门堵塞。
优选地，所述第一支管路的所述第一阀门115与主管路之间还设置有第一单向阀113。
由上，由上所述第一单向阀有利于使得氢气在第一支管路中的流动方向为单向的，防止氢气通过所述第一支管路溢出。
优选地，所述第二支管路的所述第二阀门116与所述对外第一快接加注口118之间还设置有可调式减压阀117。
由上，可以通过手动调整所述可调式减压阀117使得对外第一快接加注口118输出的氢气的压力符合指定要求。例如可手动调节对外第一快接加注口118的压力，使得压力范围在0.5-18MPa之间，最高压力不超过18MPa。
优选地，所述氢气瓶为充装压力为35MPa或70MPa的碳纤维氢气瓶，所述碳纤维氢气瓶为水容积为50L的碳纤维氢气瓶。
由上，氢气瓶采用35MPa或70MPa的碳纤维氢气瓶。以1个水容积50L 35MPa的碳纤维氢气瓶为例，瓶体重量约30kg，加满35MPa 氢气可充装约1.35kg，可满足1.5个13.5MPa钢瓶加注氢气的需求。
基于上述加氢装置，本申请还提供一种用于与所述加氢装置对接的对接装置，包括：
第二快接加注口232，与所述加氢装置的所述对外第一快接加注口118连接；
第一氢气瓶组220，通过第一管路气连通至所述第二快接加注口232；所述第一管路还包括一第一分支管路，该第一分支管路用于将所述第一氢气瓶组220通过设置于所述第一分支管路的入口1与氢燃料电池系统231连通；
其中，所述第一管路的分支处至所述第二快接加注口232方向上依次设置有三通手阀225、第二单向阀224；其中，所述三通手阀225 还通过一支路连接一截止阀223；
其中，所述第一管路的主管路上设置有一第二压力表222；
其中，所述第一分支管路上还设置有第一减压阀226、第三阀门 227。
由上，本申请的上述对接装置与所述加氢装置对接后，有利于实现便捷地对以氢燃料电池作为电源或备用电源的设备需要加氢时对其进行加氢。但是，需要说明是的，本申请的加氢装置并不限于该对接装置，其他的可以与本申请的对外第一快接加注口118对接的装置也可实现本申请的技术效果。通过上述对接装置的第二快接加注口 232与前述的加氢装置对接的对外第一快接加注口118连接，两接口都采用适合氢气使用的高压快接头，可进行快速插拔连接，操作方便；可承受20MPa的高压，不泄漏氢气。其中，截止阀223具有以下功能，当管路中气体压力小于2bar时，阀门处于正常开启状态，当管路中气体压力高于2bar时，阀门处于闭合状态。该截止阀223的闭合压力值可手动设置。
优选地，所述对接装置，还包括：
第二氢气瓶组221，通过第二管路与所述第一管路的分支处气连通后通过所述第一管路气连通至所述第二快接加注口232；所述第二管路还包括一第二分支管路，该第二分支管路用于将所述第二氢气瓶组221通过设置于所述第二分支管路的入口2与氢燃料电池系统231 连通；
其中，所述第二管路的分支处至其连通至所述第一管路之间设置一阀门；
其中，所述第二分支管路上还设置有第二减压阀229、第四阀门 230。
由上，设置第二氢气瓶组221作为备用氢气瓶组与所述加氢装置对接，有利于更好地实现对氢气的储存，以及对需要加氢设备的加氢。其中，所述第二单向阀224尽量靠近三通手阀225，以减少管路中空气的聚集。
优选地，所述第一管路的分支处设置有一四通阀；所述第二管路的分支处设置有一三通阀。
由上，通过设置上述四通阀和三通阀有利于使得氢气能够分区域流动。
综上所述，通过本申请的上述加氢装置，有利于实现便捷地对以氢燃料电池作为电源或备用电源的设备需要加氢时对其进行加氢。且本申请的上述装置可控制在30kg之内，可放置于背囊中，方便一个人背赴山顶、楼顶进行加氢，也可以安装到无人机上，使用无人机运输加氢装置，飞至现场进行加氢。从而解决了位于丘陵、山顶、楼顶等地区的氢燃料备用电源通信基站中氢气瓶更换困难的问题，使得氢燃料备用电源通信基站维护更加简单便利，同时节省人力成本，大大缩短更换氢瓶时间，降低经济成本。且本申请还提供一对接装置(但不限于该对接装置)，有利于更好地实现便捷地对以氢燃料电池作为电源或备用电源的设备需要加氢时对其进行加氢。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种便携式加氢装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种用于与所述加氢装置对接的对接装置的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的便携式加氢装置与用于与所述加氢装置对接的对接装置的相接的示意图(虚线框中的便携式加氢装置的对外第一快接加注口118及用于与所述加氢装置对接的对接装置的第二快接加注口232相接)。
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进行说明。
实施例一
如图1所示，本申请提供一种便携式加氢装置，包括：
氢气瓶110，该氢气瓶110通过主管路气连通支管路；
其中，所述支管路包括用于为所述氢气瓶加氢的第一支管路和用于对外向需加氢设备加氢的第二支管路；
其中，所述第一支管路气连通一高压加注口114；所述第二支管路气连接一对外第一快接加注口118；第一快接加注口118采用适合氢气使用的高压快接头，可进行快速插拔连接，操作方便；可承受 20MPa的高压，不泄漏氢气。
其中，所述氢气瓶的瓶口处设置有瓶口阀门。所述主管路上设置有第一压力表112。所述主管路上在所述第一压力表112与所述瓶口阀门之间还设置有过滤器111。
其中，所述第一支管路上沿主管路分支处至所述高压加注口114 方向上还依次设置有第一单向阀113和第一阀门115；所述第一单向阀有利于使得氢气在第一支管路中的流动方向为单向的，防止氢气通过所述第一支管路溢出。
所述第二支管路上沿主管路分支处至所述对外第一快接加注口 118方向上还依次设置有第二阀门116和可调式减压阀117。可以通过手动调整所述可调式减压阀117使得对外快第一接加注口118输出的氢气的压力符合指定要求。例如可手动调节对外第一快接加注口 118的压力，使得压力范围在0.5-18MPa之间，最高压力不超过 18MPa。
其中，所述氢气瓶为充装压力为35MPa或70MPa的碳纤维氢气瓶，所述碳纤维氢气瓶为水容积为50L的碳纤维氢气瓶。以1个水容积50L 35MPa的碳纤维氢气瓶为例，瓶体重量约30kg，加满35MPa 氢气可充装约1.35kg，可满足1.5个13.5MPa钢瓶加注氢气的需求。
其中，本申请的管路采用经过特殊处理的不锈钢管路或金属编制管，不发生氢脆。高压碳纤维氢瓶至可调式减压阀的管路，可承受 87.5MPa高压，可调式减压阀至氢气钢瓶组的管路，可承受20MPa 高压。本申请中的阀门可以是手动阀或者其他形式的阀门。
综上所述，通过本申请的上述加氢装置，有利于实现便捷地对以氢燃料电池作为电源或备用电源的设备需要加氢时对其进行加氢。且本申请的上述装置可控制在30kg之内，可放置于背囊中，方便一个人背赴山顶、楼顶进行加氢，也可以安装到无人机上，使用无人机运输加氢装置，飞至现场进行加氢。从而解决了位于丘陵、山顶、楼顶等地区的氢燃料备用电源通信基站中氢气瓶更换困难的问题，使得氢燃料备用电源通信基站维护更加简单便利，同时节省人力成本，大大缩短更换氢瓶时间，降低经济成本。
实施例二
基于实施例一中的加氢装置，本申请还提供一种用于与所述加氢装置对接的对接装置，包括：
第二快接加注口232，与所述加氢装置的所述对外第一快接加注口118连接；
第一氢气瓶组220，通过第一管路气连通至所述第二快接加注口 232；所述第一管路还包括一第一分支管路，该第一分支管路用于将所述第一氢气瓶组220通过设置于所述第一分支管路的入口1与氢燃料电池系统231连通；
其中，所述第一管路的分支处至所述第二快接加注口232方向上依次设置有三通手阀225、第二单向阀224；其中，所述三通手阀225 还通过一支路连接一截止阀223；截止阀223具有以下功能，当管路中气体压力小于2bar时，阀门处于正常开启状态，当管路中气体压力高于2bar时，阀门处于闭合状态。该截止阀223的闭合压力值可手动设置。
其中，所述第一管路的主管路上设置有一第二压力表222；
其中，所述第一分支管路上还设置有第一减压阀226、第三阀门 227。
其中，所述对接装置，还包括：
第二氢气瓶组221，通过第二管路与所述第一管路的分支处气连通后通过所述第一管路气连通至所述第二快接加注口232；所述第二管路还包括一第二分支管路，该第二分支管路用于将所述第二氢气瓶组221通过设置于所述第二分支管路的入口2与氢燃料电池系统231 连通；
其中，所述第二管路的分支处至其连通至所述第一管路之间设置一第五阀门(228)；
其中，所述第二分支管路上还设置有第二减压阀229、第四阀门 230。
其中，所述第二单向阀224尽量靠近三通手阀225，以减少管路中空气的聚集。
其中，所述第一管路的分支处设置有一四通阀；所述第二管路的分支处设置有一三通阀。以有利于使得氢气能够分区域流动。
为了更清楚地说明本申请的技术方案，现将本申请的加氢装置及所述对接装置进说明如下：
1、加氢装置的加氢过程：将本申请的便携式加氢装置带到加氢站，按照加氢站加氢规范操作，进行高压氢气的充装。先消除静电后，将高压加注口114连接至加氢站的加氢枪，确认第二阀门116已关闭，依次打开第一阀门115，打开高压碳纤维氢瓶110的瓶口阀，进行高压氢气的充装，高压氢气经过第一阀门115、第一单向阀113、第一压力表112、管路中过滤器111，加注到高压碳纤维氢瓶110中。
当第一压力表112显示压力达到35MPa时，结束充装，依次关闭高压碳纤维氢瓶110的瓶口阀、第一阀门115，将高压加氢口114 与加氢站的加氢枪妥善分离，将便携式加氢装置妥善放置。
其中，第一单向阀113用于确保氢气单向加注，确保安全。过滤器111用于过滤管路中可能存在的颗粒物及碎屑，防止瓶口阀堵塞。
2、当氢燃料备用电源通信基站氢气耗尽需要加氢时，由一个成人将便携式加氢装置背至山顶或楼顶基站进行加氢操作，具体步骤如下：
在向基站氢瓶加注前，先消除便携式加氢装置静电，再将加氢装置的对外快第一接加注口118连接至基站供氢管路上的对接装置的第二快接加注口232，确保快接加注口密封连接，不漏气。加注管路中存在一定的空气，在加注氢气前需要先排除管路中的空气，确保加注过程安全。
其中，排除管路中的空气，具体操作如下，先检查第一阀门115 处于关闭状态，再调整可调式减压阀117出口压力至2bar，将三通手阀225调节连通至截止阀223方向，保持加注管路与截止阀223管路畅通，打开截止阀223、第二阀门116，再手动缓慢打开高压碳纤维氢瓶110的瓶口阀，进行加注管路吹扫，将加注管路中的空气排净。吹扫时，当加注管路中气体压力高于1.5bar时，截止阀223会自动关闭，完成吹扫排气，以排除管路中的空气。
吹扫完毕后，关闭高压碳纤维氢瓶110的瓶口阀，将三通手阀225 旋转至连通基站加氢管路，手动调整可调式减压阀117出口压力至 15MPa，检查第三阀门227、第五阀门228、第四阀门230处于关闭状态，缓慢打开高压碳纤维氢瓶110的瓶口阀，先为第一组氢气瓶组220进行氢气加注。
当基站管路中第二压力表222显示压力已达13.5MPa时，关闭第一组氢气瓶组220瓶口阀，调整三通手阀225连通至截止阀223管路，关闭高压碳纤维氢瓶110的瓶口阀及第二阀门116，分离对外第一快接加注口118，完成氢气的加注。
当背两套便携式加氢装置到山顶或楼顶基站进行加氢时，可以同时对第一氢气瓶组220和第二氢气瓶组221进行加注，与上述加氢操作流程相同，不同的是只需要打开第五阀门228，即可同时对两组氢气瓶进行加注。
综上所述，通过本申请的上述加氢装置，有利于实现便捷地对以氢燃料电池作为电源或备用电源的设备需要加氢时对其进行加氢。且本申请的上述装置可控制在30kg之内，可放置于背囊中，方便一个人背赴山顶、楼顶进行加氢，也可以安装到无人机上，使用无人机运输加氢装置，飞至现场进行加氢。从而解决了位于丘陵、山顶、楼顶等地区的氢燃料备用电源通信基站中氢气瓶更换困难的问题，使得氢燃料备用电源通信基站维护更加简单便利，同时节省人力成本，大大缩短更换氢瓶时间，降低经济成本。且本申请还提供一对接装置(但不限于该对接装置)，有利于更好地实现便捷地对以氢燃料电池作为电源或备用电源的设备需要加氢时对其进行加氢。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式加氢装置，其特征在于，包括：
氢气瓶(110)，该氢气瓶(110)通过主管路气连通支管路；
其中，所述支管路包括用于为所述氢气瓶加氢的第一支管路和用于对外向需加氢设备加氢的第二支管路；
其中，所述第一支管路气连通一高压加注口(114)；所述第二支管路气连接一对外第一快接加注口(118)；
其中，所述第一支管路上设置有第一阀门(115)；所述第二支管路上设置有第二阀门(116)。
2.根据权利要求1所述的便携式加氢装置，其特征在于，所述氢气瓶的瓶口处设置有瓶口阀门。
3.根据权利要求2所述的便携式加氢装置，其特征在于，所述主管路上设置有第一压力表(112)。
4.根据权利要求3所述的便携式加氢装置，其特征在于，所述主管路上在所述第一压力表(112)与所述瓶口阀门之间还设置有过滤器(111)。
5.根据权利要求1所述的便携式加氢装置，其特征在于，所述第一支管路的所述第一阀门(115)与主管路之间还设置有第一单向阀(113)。
6.根据权利要求1所述的便携式加氢装置，其特征在于，所述第二支管路的所述第二阀门(116)与所述第一快接加注口(118)之间还设置有可调式减压阀(117)。
7.根据权利要求1所述的便携式加氢装置，其特征在于，所述氢气瓶为充装压力为35MPa或70MPa的碳纤维氢气瓶；所述碳纤维氢气瓶为水容积为50L的碳纤维氢气瓶。
8.一种对接装置，用于与权利要求1-6任一项所述便携式加氢装置，其特征在于，包括：
第二快接加注口(232)，与所述加氢装置的所述对外第一快接加注口(118)连接；
第一氢气瓶组(220)，通过第一管路气连通至所述第二快接加注口(232)；所述第一管路还包括一第一分支管路，该第一分支管路用于将所述第一氢气瓶组(220)通过设置于所述第一分支管路的入口(1)与氢燃料电池系统(231)连通；
其中，所述第一管路的分支处至所述第二快接加注口(232)方向上依次设置有三通手阀(225)、第二单向阀(224)；其中，所述三通手阀(225)还通过一支路连接一截止阀(223)；
其中，所述第一管路的主管路上设置有一第二压力表(222)；
其中，所述第一分支管路上还设置有第一减压阀(226)、第三阀门(227)。
9.根据权利要求8所述的对接装置，其特征在于，还包括：
第二氢气瓶组(221)，通过第二管路与所述第一管路的分支处气连通后通过所述第一管路气连通至所述第二快接加注口(232)；所述第二管路还包括一第二分支管路，该第二分支管路用于将所述第二氢气瓶组(221)通过设置于所述第二分支管路的入口(2)与氢燃料电池系统(231)连通；
其中，所述第二管路的分支处至其连通至所述第一管路之间设置一阀门；
其中，所述第二分支管路上还设置有第二减压阀(229)、第四阀门(230)。
10.根据权利要求9所述的对接装置，其特征在于，所述第一管路的分支处设置有一四通阀；所述第二管路的分支处设置有一三通阀。
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