CN212408239U - 注氢储气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种注氢储气装置，包括储气罐，所述储气罐内设置有浮动活塞，浮动活塞与储气罐滑动密封配合，所述浮动活塞将储气罐内分隔为储气腔以及变压腔，所述储气罐设置有用于加注氢气的加注口以及变压口，所述加注口连通于储气腔，变压口连通于变压腔；本实用新型加注氢气时，配合负压装置可极大改善了由于加注口处压力过大导致的泄露现象；在排氢气时，配合正压装置可辅助氢气的排出，减小氢气残留，改善氢气浪费现象，同时消除残留氢气过多造成的安全隐患。

Description

注氢储气装置

技术领域

本实用新型涉及氢气加注技术领域，特别涉及一种注氢储气装置。

背景技术

现有的氢气通常存储在普通的压力容器内，并通过高压对压力容器内加注氢气，由于是正压加注在加注过程中极易在加注口处发生泄漏，而且排气时当压力容器内氢气余量较少时，排气效果较差，压力容器内的氢气通常会有余留，造成浪费，同时也留下安全隐患。

因此需要一种注氢储气装置，可以改善在氢气加注时的泄露现象，也改善压力容器内氢气残余现象。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种注氢储气装置，可以改善在氢气加注时的泄露现象，也改善压力容器内氢气残余现象。

本实用新型的注氢储气装置，包括储气罐，所述储气罐内设置有浮动活塞，浮动活塞与储气罐滑动密封配合，所述浮动活塞将储气罐内分隔为储气腔以及变压腔，所述储气罐设置有用于加注氢气的加注口以及变压口，所述加注口连通于储气腔，变压口连通于变压腔。

进一步，所述储气罐包括圆柱状的罐体以及分别连接于罐身轴向上端和下端的罐头以及罐尾，所述罐头和罐尾与罐体圆弧过渡连接，所述加注口开设于罐尾处，变压口设置于罐头处，所述浮动活塞可轴向滑动设置于罐体内。

进一步，所述储气罐内同轴设置有导向轴，所述浮动活塞包括与导向轴滑动配合的滑套以及外套于滑套并与滑套固连的活塞体，所述滑套内圆与导向轴之间以及活塞体外圆与罐体内圆之间滑动密封配合。

进一步，所述活塞体内在轴向方向并列设置有上密封缓冲腔以及下密封缓冲腔，所述活塞体外圆开设有多个分别与上密封缓冲腔以及下密封缓冲腔体连通的上通气孔Ⅰ和下通气孔Ⅰ，所述滑套内圆开设有多个分别与上密封缓冲腔以及下密封缓冲腔体连通的上通气孔Ⅱ和下通气孔Ⅱ。

进一步，罐头内侧以及罐尾内侧连接有支架，所述导向轴的两端分别连接于两个支架上使得导向轴两端分别架空设置于加注口以及变压口处。

进一步，所述活塞体外圆与罐体内圆之间设置有密封环Ⅰ，密封环Ⅰ轴向隔离于上通气孔Ⅰ和下通气孔Ⅰ之间，所述滑套内圆与导向轴之间设置有密封环Ⅱ，所述密封环Ⅱ轴向隔离于上通气孔Ⅱ和下通气孔Ⅱ。

进一步，所述支架内设置有缓冲组件，所述缓冲组件包括套于滑动轴上的缓冲端帽以及连接于缓冲端帽与支架之间的弹性件。

进一步，上密封缓冲腔和下密封缓冲腔为从活塞体内圆径向开设形成的与活塞体同轴设置的圆环形腔体结构。

进一步，所述支架包括连接于罐头或罐尾内侧的若干根支腿以及连接于支腿端部的连接座，所述导向轴的两端连接于两个连接座上。

进一步，所述连接座的外端部呈朝向加注口或者变压口逐渐缩小的锥形体结构。

本实用新型的有益效果：

本实用新型在使用时，变压口分别与负压装置以及正压装置连接，加注氢气时，开启负压装置，用于抽出变压腔内的气体形成负压环境，此时通过加注口加注氢气时，由于储气腔内初始状态为负压环境，极大改善了由于加注口处压力过大导致的泄露现象；在排氢气时，通过加注口排出氢气，通过正压装置向变压腔内充气，浮动活塞向储气腔侧移动，辅助氢气的排出，减小氢气残留，改善氢气浪费现象，同时消除残留氢气过多造成的安全隐患。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

图1为负压注氢装置结构示意图；

图2为储气罐结构示意图；

图3为浮动活塞与罐体内圆配合处放大结构示意图；

图4为浮动活塞与导向轴配合处放大结构示意图；

图5为支架以及缓冲组件处放大结构示意图；

具体实施方式

图1为负压注氢装置结构示意图；图2为储气罐结构示意图；图3为浮动活塞与罐体内圆配合处放大结构示意图；图4为浮动活塞与导向轴配合处放大结构示意图；图5为支架以及缓冲组件处放大结构示意图；

如图所示，本实施例提供了一种负压注氢装置，包括储气罐1、负压装置2 以及正压装置3，所述储气罐内设置有浮动活塞4，浮动活塞与储气罐滑动密封配合，所述浮动活塞将储气罐内分隔为储气腔5a以及变压腔5b，所述储气罐设置有用于加注氢气的加注口6以及变压口7，所述加注口连通于储气腔，变压口连通于变压腔，所述负压装置2以及正压装置3连接于变压口用于使变压腔内形成负压或正压环境以驱动浮动活塞滑动从而改变储气腔和变压腔的腔室大小。负压装置为可对变压腔形成负压环境的装置，本实施例中负压装置选用水环式真空泵，真空泵的吸气口连接于变压口，正压装置为可对变压腔形成正压环境的装置，本实施例中正压装置选用空压机，空压机的出气口连接于变压口，负压装置与变压口7之间的管路设置有阀门，正压装置3与变压口7之间的管路也设置有阀门，加注口外接氢气加注管接头；结合图1和图2所示，通过加注口加注氢气时，先开启负压装置，用于抽出变压腔5b内的气体形成负压环境，同时浮动活塞向变压腔侧移动，变压腔变小储气腔变大使得二者压力平衡均形成负压环境，具体负压环境的真空度可依据实际加注工况调整，此时加注氢气时，由于储气腔内初始状态为负压环境，极大改善了由于加注口处压力过大导致的泄露现象；在排氢气时，通过加注口排出氢气，通过正压装置向变压腔内充气，浮动活塞向储气腔侧移动，辅助氢气的排出，减小氢气残留，改善氢气浪费现象，同时消除残留氢气过多造成的安全隐患。

本实施例中，所述储气罐1包括圆柱状的罐体1a以及分别连接于罐身轴向上端和下端的罐头1b以及罐尾1c，所述罐头和罐尾与罐体1a圆弧过渡连接，所述加注口开设于罐尾处，变压口设置于罐头处，所述浮动活塞可轴向滑动设置于罐体内。结合图2所示，罐头以及罐尾为类似半球结构，在罐体的外圆套有若干个补强圈15，通过补强圈减小罐体径向的形变量，以提高浮动活塞与罐体内壁的密封性能。罐头与罐尾处的圆弧过渡连接，改善储气罐的应力集中现象，变压口设置于上方，加注口设置于下方，即对应的储气腔位于变压腔的下方，在排气过程中利于通过浮动活塞的自重自适应下滑以辅助排氢，改善氢气残留现象。

本实施例中，所述储气罐内同轴设置有导向轴8，所述浮动活塞4包括与导向轴滑动配合的滑套4a以及外套于滑套并与滑套固连的活塞体4b，所述滑套内圆与导向轴之间以及活塞体外圆与罐体内圆之间滑动密封配合。结合图2所示，活塞体与滑套外圆通过焊接连接为一体，滑套的高度大于活塞体的高度，通过较高的滑套增大与导向轴的接触面积，提高密封效果并提高滑套滑动的稳定性。

本实施例中，所述活塞体4b内在轴向方向并列设置有上密封缓冲腔4c以及下密封缓冲腔4d，所述活塞体外圆开设有多个分别与上密封缓冲腔以及下密封缓冲腔体连通的上通气孔Ⅰ4e和下通气孔Ⅰ4f，所述滑套内圆开设有多个分别与上密封缓冲腔以及下密封缓冲腔体连通的上通气孔Ⅱ4g和下通气孔Ⅱ4h。结合图1以及图3和图4所示，在微观状态下，浮动活塞与罐体以及导向轴之间不会达到严格意义的密封，即始终会有轴向的微小气体泄露，在活塞体外圆与罐体内圆之间以及滑套内圆与导向轴之间具有轴向气体泄漏，当变压腔内气体向储气腔侧泄露时，变压腔内的气体径向向下运行并优先通过上通气孔Ⅰ4e和上通气孔Ⅱ 4g进入上密封缓冲腔4c内，以防止气体继续轴向向储气腔侧泄露，同时随着上密封缓冲腔4c内气压增大使得上通气孔Ⅰ4e以及上通气孔Ⅱ4g外端口处气压增大，反向辅助密封，限制变压腔内的气体继续向储气腔侧泄露，可辅助提高密封效果；为进一步提高密封效果，上通气孔Ⅰ4e围绕活塞体外圆设置有多个，同样上通气孔Ⅱ4g围绕滑动套内圆设置多个；与上通气孔Ⅰ4e和上通气孔Ⅱ4g功能类似，当储气腔内气体向变压腔侧泄露时，通过下通气孔Ⅰ4f和下通气孔Ⅱ4h 优先进入至下密封缓冲腔4d，为进一步提高密封效果，下通气孔Ⅰ4f围绕活塞体外圆设置有多个，同样下通气孔Ⅱ4h围绕滑动套内圆设置多个；具体不在赘述；为利于泄露的气体优先进入上通气孔或者下通气孔内，上通气孔Ⅰ4e向罐体外圆侧倾斜向上弯曲，上通气孔Ⅱ4g向导向轴侧倾斜向上弯曲，下通气孔Ⅰ4f 向罐体外圆侧倾斜向下弯曲，下通气孔Ⅱ4h向导向轴侧倾斜向下弯曲，即保证上通气孔Ⅰ4e与下通气孔Ⅰ4f的外端口处距离较远，上通气孔Ⅱ4g与下通气孔Ⅱ4h的内端口距离较远，利于提高密封效果，改善气体泄露现象；为适配各个气孔的弯曲布置结构，活塞体靠近外圆处向外圆侧高度逐渐变大，即保证与罐体内圆接触面积较大，也利于气孔的空间布置。

本实施例中，罐头内侧以及罐尾内侧连接有支架9，所述导向轴的两端分别连接于两个支架9上使得导向轴两端分别架空设置于加注口以及变压口处。结合图2所示，加注口以及变压口以及导向轴与罐体同轴设置，通过支架使得导向轴的两端与加注口以及变压口之间保持一定距离，以便于气体加注以及排气，避免导向轴与加注口以及变压口的干涉现象。

本实施例中，所述活塞体外圆与罐体内圆之间设置有密封环Ⅰ10，密封环Ⅰ 10轴向隔离于上通气孔Ⅰ4e和下通气孔Ⅰ4f之间，所述滑套内圆与导向轴之间设置有密封环Ⅱ11，所述密封环Ⅱ11轴向隔离于上通气孔Ⅱ4g和下通气孔Ⅱ4h。活塞体外圆开设有环形的密封槽，密封环Ⅰ内嵌套于该密封槽内，同样滑套内圆开设有环形密封槽，密封环Ⅱ内嵌套于该密封槽内，通过密封环Ⅰ10轴向密封上通气孔Ⅰ4e和下通气孔Ⅰ4f之间，限制气体的轴向继续泄露，同样密封环Ⅱ 11轴向密封上通气孔Ⅱ4g和下通气孔Ⅱ4h之间，限制气体的轴向继续泄露，各个通气孔的弯曲结构利于增大密封环Ⅰ10以及密封环Ⅱ11的安装空间，可在上下通气孔之间设置多个密封环，或者在上通气孔的上侧以及下通气孔的下侧也设置密封圈，通过多道密封结构综合立体的实现浮动活塞的密封。

本实施例中，所述支架9内设置有缓冲组件，所述缓冲组件包括套于滑动轴上的缓冲端帽12以及连接于缓冲端帽与支架之间的弹性件13。本实施例中弹性件为圆柱螺旋弹簧，当然弹性件也可以为碟片弹簧或者波形弹簧，具体不在赘述；结合图5所示，在连接座9b上连接有外套于导向轴上的缓冲套14，缓冲套与导向轴之间形成了环形的缓冲区域，弹性件套于导向轴上并位于该缓冲区域内，弹性件的底端连接于连接座上，缓冲端帽底部向下延伸至缓冲区域内并与弹性件连接，缓冲端帽的顶部为半球面结构，结合图4所示，滑动套的轴向两端为与缓冲端帽顶部相适配的圆弧形凹面结构，在浮动活塞上下轴向滑动过程中，缓冲端帽抵在滑动套的凹面内并通过弹性件对浮动活塞形成缓冲，为进一步对浮动活塞轴向定位，端帽设置为阶梯结构，端帽的轴肩处抵在缓冲套端面形成对浮动活塞的轴向定位，在轴向方向限定浮动活塞的滑动行程。

本实施例中，上密封缓冲腔和下密封缓冲腔为从活塞体内圆径向开设形成的与活塞体同轴设置的圆环形腔体结构。环形腔体结构利于使浮动活塞腔内部受力均匀，提高浮动活塞运行稳定性。

本实施例中，所述支架包括连接于罐头或罐尾内侧的若干根支腿9a以及连接于支腿端部的连接座9b，所述导向轴的两端连接于两个连接座上。其中图5 所示，支腿为倾斜布置结构，支腿设置有若干个并周向均匀布置于加注口6外围，利于对连接座形成稳定的支撑。

本实施例中，所述连接座的外端部呈朝向加注口或者变压口逐渐缩小的锥形体结构。连接座的外端部为轴向远离罐体中心一端，结合图2和图5所示，该锥形体朝向开孔侧，即向内充气时，通过锥形体使气体斜向流动，利于气体向各腔体内流动，并使得连接座受到轴向以及径向的分力，减小连接座受到的轴向冲击，提高连接座的稳定性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种注氢储气装置，其特征在于：包括储气罐，所述储气罐内设置有浮动活塞，浮动活塞与储气罐滑动密封配合，所述浮动活塞将储气罐内分隔为储气腔以及变压腔，所述储气罐设置有用于加注氢气的加注口以及变压口，所述加注口连通于储气腔，变压口连通于变压腔。

2.根据权利要求1所述的注氢储气装置，其特征在于：所述储气罐包括圆柱状的罐体以及分别连接于罐身轴向上端和下端的罐头以及罐尾，所述罐头和罐尾与罐体圆弧过渡连接，所述加注口开设于罐尾处，变压口设置于罐头处，所述浮动活塞可轴向滑动设置于罐体内。

3.根据权利要求2所述的注氢储气装置，其特征在于：所述储气罐内同轴设置有导向轴，所述浮动活塞包括与导向轴滑动配合的滑套以及外套于滑套并与滑套固连的活塞体，所述滑套内圆与导向轴之间以及活塞体外圆与罐体内圆之间滑动密封配合。

4.根据权利要求3所述的注氢储气装置，其特征在于：所述活塞体内在轴向方向并列设置有上密封缓冲腔以及下密封缓冲腔，所述活塞体外圆开设有多个分别与上密封缓冲腔以及下密封缓冲腔体连通的上通气孔Ⅰ和下通气孔Ⅰ，所述滑套内圆开设有多个分别与上密封缓冲腔以及下密封缓冲腔体连通的上通气孔Ⅱ和下通气孔Ⅱ。

5.根据权利要求3所述的注氢储气装置，其特征在于：罐头内侧以及罐尾内侧连接有支架，所述导向轴的两端分别连接于两个支架上使得导向轴两端分别架空设置于加注口以及变压口处。

6.根据权利要求3所述的注氢储气装置，其特征在于：所述活塞体外圆与罐体内圆之间设置有密封环Ⅰ，密封环Ⅰ轴向隔离于上通气孔Ⅰ和下通气孔Ⅰ之间，所述滑套内圆与导向轴之间设置有密封环Ⅱ，所述密封环Ⅱ轴向隔离于上通气孔Ⅱ和下通气孔Ⅱ。

7.根据权利要求5所述的注氢储气装置，其特征在于：所述支架内设置有缓冲组件，所述缓冲组件包括套于滑动轴上的缓冲端帽以及连接于缓冲端帽与支架之间的弹性件。

8.根据权利要求5所述的注氢储气装置，其特征在于：上密封缓冲腔和下密封缓冲腔为从活塞体内圆径向开设形成的与活塞体同轴设置的圆环形腔体结构。

9.根据权利要求5所述的注氢储气装置，其特征在于：所述支架包括连接于罐头或罐尾内侧的若干根支腿以及连接于支腿端部的连接座，所述导向轴的两端连接于两个连接座上。

10.根据权利要求9所述的注氢储气装置，其特征在于：所述连接座的外端部呈朝向加注口或者变压口逐渐缩小的锥形体结构。

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