CN217540003U - 一种车载输氢系统大管径燃料配管连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车载输氢系统大管径燃料配管连接结构，燃料配管的头部通过盖形螺母紧固于转接头锥面上；燃料配管的外径为1/2英寸或者外径规格在12.0～13.0毫米的燃料配管；燃料配管的壁厚在0.5～5毫米；本申请的头部包含前球头和后球头，前球头圆心o´与后球头圆心o在同一对称轴线上，两圆心之间距离为0～0.7毫米。本申请的头部，与接头通过锥面硬密封形式装配后，可以有效解决大管径头部对高压气体密封困难的问题。

Description

一种车载输氢系统大管径燃料配管连接结构

【技术领域】

本实用新型涉及燃料配管连接技术领域，具体的说，是一种车载输氢系统大管径燃料配管连接结构。

【背景技术】

氢作为一款清洁能源，受到了各国的普遍重视和商业推崇，在新能源汽车领域，氢燃料电池以及燃氢发动机是应用氢能技术的两大技术路线。不管是氢燃料电池还是燃氢发动机，车载输氢管路的可靠性、安全性都是各厂家非常关注的领域。金属锥面密封作为一种安全可靠的密封形式目前已在输氢管路系统中广泛应用，但是采用金属锥面密封的管路规格基本上是

等外径相对较小的管径。为了提高加氢效率，市场上对高压储氢系统中输氢管的大内径需求越来越强烈，随着管内径的增加，为了依旧满足耐压需求，管路产品的外径则必须大幅增加，常见规格如

冷镦成型的头部与金属锥面匹配的硬密封形式，在气体密封领域以及柴油/汽油发动机领域都有比较成熟应用，但管外径基本上不超过10mm。究其原因，一方面是市场需求因素，另外一个重要原因是技术因素限制，因为针对金属锥面密封结构而言，随着管外径的增大，密封的技术难度也随之增加。管外径越大的头部与接头锥面接触后形成的密封环直径与密封面积就越大，从而导致泄漏风险增加，尤其是针对气体密封领域，所以开发出适用于输氢系统锥面密封形式的大管径产品(外径12mm以上)是目前市场迫切需要解决的难题。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种车载输氢系统大管径燃料配管连接结构。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种车载输氢系统大管径燃料配管连接结构，燃料配管的头部通过盖形螺母紧固于转接头锥面上；

燃料配管的外径为1/2英寸或者外径规格在12.0～13.0毫米的燃料配管；

燃料配管的壁厚在0.5～5毫米；

头部包含前球头和后球头，前球头圆心o′与后球头圆心o在同一对称轴线上，两圆心之间距离为0～0.7毫米。

头部为冷镦或机加成型。

头部还含有前球头和后球头的两个球面之间的过渡弧线、锥线或辅助线。

外径规格在12.04～13.0毫米的燃料配管。

燃料配管的壁厚在1～5毫米。

头部的具体技术方案之一：

前球头B和后球头A，两者之间由直线C和辅助线连接，连接前后球的直线C与头部中轴线构成的角度范围为25°～40°，直线C与前球头相交于S1，后球与直线C和辅助弧线R1相交于Q1，连接弧线为由头部中轴线向外凸且的形状，其与前球头相交于S1，后球与过渡线相交于Q1，其中前球头B的直径尺寸范围为12.8～14毫米之间，后球头A的直径尺寸范围为17～18.5毫米，R1与后球头A直接相交于Q1或经过一段直线段后再交于Q1，该直线段长度尺寸范围为0.0～2.0毫米。

头部的具体技术方案之二：

前球头B和后球头A，两者之间由连接弧线R构成，连接前后球的弧线 R尺寸范围为C30～C60毫米，弧线R2与前球头相交于S2，弧线R2与后球相交于Q2，其中前球头B的直径尺寸范围为12.8～14毫米之间，后球头A 的直径尺寸范围为17～18.5毫米，R2与后球头A可直接相交于Q2或经过一段直线段后再交于Q2，该直线段长度尺寸范围为0.0～2.0毫米。

头部的具体技术方案之三：

前球头B和后球头A，两者之间辅助线RC构成，辅助线SC可以是直线或弧线，辅助线与前球头相交于S3，S3在轴线方向上要在前球圆心o′之上，其中前球头B尺寸范围为13～14毫米之间，后球头A的尺寸范围为17～18.5 毫米，Q3与后球头A相交的直线段长度尺寸范围为0.0～2.0毫米。

燃料配管根据需求弯至特定管型的管部主体和连接头部，连接的头部由特定的尺寸冷镦或机加成型，头部结构主要由前球头和后球头，以及两个球面之间的过渡弧线或锥线和辅助线等构成。这种特殊结构尺寸的大管径头部，与接头通过锥面硬密封形式装配后，可以有效解决大管径头部对高压气体密封困难的问题。螺母尺寸大小根据头部的尺寸和安装扭矩的大小确定，接头以锥面形式与头部前球头接触，螺母内螺纹与接头外螺母同规格，施加的扭矩作用在螺母上，由螺母的受力面传递到头部后球头产生轴向力，前球头与接头锥面在轴向力作用下，在特定尺寸的头部结构和金属锥面硬密封两者综合作用下最终形成对燃料氢介质的密封。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

本申请的头部形式主要体现在由前球头和后球头，以及两者之间辅助构造线组成。该辅助构造线与前后球头通过特定的尺寸构成的头部，能与接头产生较好的密封均匀性形成对气体的密封。本事情的头部综合考虑了相关关联性，能够很好的解决大管径头部在硬密封形式下对高压气体密封困难的问题，且能够较容易、低成本地制造连接头部。

【附图说明】

图1是头部与连接件装配结构剖视图

图2是实施例1的头部结构图；

图3是实施例2的的头部结构图；

图4是实施例3的的头部结构图；

图5是头部与连接件偏斜示意图；

图6是装配螺母；

图7是连接件结构示意图一；

图8是连接件结构示意图二；

附图中的标记为：

1-配管端末头部形式；2-螺母；3-头部对应的连接件；j1-螺母与头部接触点；j2-连接件与头部接触点；A-后球直径；B-前球直径。

【具体实施方式】

以下提供本实用新型一种车载输氢系统大管径燃料配管连接结构的具体实施方式。

请参见附图，一种车载输氢系统大管径燃料配管连接结构，燃料配管的头部通过盖形螺母紧固于转接头锥面上；

燃料配管外径为1/2”的燃料配管；

燃料配管的壁厚为0.083”；

头部包含前球头和后球头，前球头圆心o′与后球头圆心o在同一对称轴线上，两圆心之间距离为0.3毫米。

头部为冷镦或机加成型。

头部还含有前球头和后球头的两个球面之间的过渡弧线、锥线或辅助线。

这种配管端末由冷镦或机加成型的一种特殊尺寸头部，这种大管径头部，与金属锥面接触后，不仅能形成理想的密封面面积，同时，即使在头部安装发生偏斜的情况下也能保证良好的密封均匀性。这种特殊结构的头部不仅能实现大管径高质量密封，且能允许因管路布局带来的安装偏斜，同时生产工艺即简单又能大批量生产。本申请涉及车载输氢系统大管径燃料配管与连接件的硬密封连接方式，以及大管径燃料配管端末冷镦或机加成型的连接结构。燃料配管根据需求弯至特定管型的管部主体和连接头部，头部通过盖形螺母紧固于与之匹配的转接头锥面上，连接头部形状由冷镦或机加成型工艺完成，螺母尺寸大小根据头部的尺寸大小确定，连接接头以锥面形式与头部前球头接触，螺母内螺纹与接头外螺母同规格，施加的扭矩作用在螺母上，由螺母的受力面传递到头部后球头产生轴向力，前球头与接头锥面在轴向力作用下，接头或头部发生弹塑性变形，来获得理想的密封面和较好的密封均匀性，最终实现大管径头部对气体的密封。除了需要这种锥面硬密封的形式外，还要综合考虑在这个装配结构内所能设计的头部尺寸，合理的墩头或机加形式可以获得特定尺寸的前球头，同时还能适当增大头部的壁厚，让连接头部的强度得到提高。这里需要注意的是，头部形式主要体现在由前球头和后球头，以及两者之间辅助构造线组成。该辅助构造线与前后球头通过特定的尺寸构成的头部，能与接头产生较好的密封均匀性形成对气体的密封。本申请头部综合考虑了相关关联性，能够很好的解决大管径头部在硬密封形式下对高压气体密封困难的问题，且能够较容易、低成本地制造连接头部。

实施例1

一种车载输氢系统大管径燃料配管连接结构，见图1所示。配管端末头部1通过盖形螺母2紧固于与之匹配的接头3锥面上，连接头部形状由冷镦或机加成型工艺完成，主要由前球头(B)和后球头(A)，以及两者之间的辅助线(RC)组成。接头与头部前端进行接触的面为锥面，接头的锥面角为θ，接头形式见图7所示。接头的外螺纹和螺母尺寸大小相同，本申请螺母外观尺寸(V)不受限制，见图6所示，螺母在燃料配管两端头部成型前已经套在配管上。燃料配管在端末成型好或预制弯曲成特定形状后，实现密封具体过称为：将螺母预拧紧在锥面接头上，再在螺母上施加特定的扭矩，在特定扭矩的作用下，螺母将扭矩产生的作用力，通过螺母与头部后球头接触点(j1) 传递到头部，头部受到前进力后，头部的前球头与接头锥面发生接触，接触点为(j2)，接头锥面或头部前球头在接触区域发生弹塑性变形，形成一个环形的密封面，这种特殊的大管径头部，不仅能获得理想的密封环面，同时，即使在头部安装发生偏斜的情况下也能保证良好的密封均匀性。本申请设计的端末头部与螺母和锥面接头匹配体，即使进行偏斜安装，也能形成对高压气体的密封，这里偏斜安装角度θ1可达5.5°，见图5所示。

如图2所示，本申请着重介绍了三种头部形式，该头部主要由特定尺寸的前球和后球以及连接前后球的直线C，该直线C与头部中轴线构成一定的角度，直线C与前球头相交于S1，后球与直线C和辅助弧线R1相交于Q1，该辅助弧线R1为由头部中轴线向外凸且为带有一定的弧度，弧线R1与后球可以直接相交于一点或经过一段直线后再相交。

实施例2

图3为另一种头部形式，主要由特定尺寸的前球和后球，两者之间由连接弧线R2构成，其与前球头相交于S2，后球与过渡线相交于Q2，连接前后球的弧线R2与后球直接相交于Q2或经过一段直线段后再相交于Q2。

实施例3

图4又为一种头部形式，也是由前球头B和后球头A，两者之间辅助线 RC构成，辅助线SC可以是直线或弧线，辅助线与前球头相交于S3，S3在轴线方向上要在前球圆心o′之上，尺寸可随前球头尺寸变化而变化。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种车载输氢系统大管径燃料配管连接结构，其特征在于，

燃料配管的头部通过盖形螺母紧固于转接头锥面上；

燃料配管的外径为1/2英寸或者外径规格在12.0～13.0毫米的燃料配管；

燃料配管的壁厚在0.5～5毫米；

头部包含前球头和后球头，前球头圆心o´与后球头圆心o在同一对称轴线上，两圆心之间距离为0～0.7毫米。

2.如权利要求1所述的一种车载输氢系统大管径燃料配管连接结构，其特征在于，外径规格在12.04～13.0毫米的燃料配管。

3.如权利要求1所述的一种车载输氢系统大管径燃料配管连接结构，其特征在于，燃料配管的壁厚在1～5毫米。

4.如权利要求1所述的一种车载输氢系统大管径燃料配管连接结构，其特征在于，头部为冷镦或机加成型。

5.如权利要求1所述的一种车载输氢系统大管径燃料配管连接结构，其特征在于，头部还含有前球头和后球头的两个球面之间的过渡弧线、锥线或辅助线。

6.如权利要求5所述的一种车载输氢系统大管径燃料配管连接结构，其特征在于，前球头B和后球头A，两者之间由直线C和辅助线连接，连接前后球的直线C与头部中轴线构成的角度范围为25°～40°，直线C与前球头相交于S1，后球与直线C和辅助弧线R1相交于Q1，连接弧线为由头部中轴线向外凸起的形状，其与前球头相交于S1，后球与过渡线相交于Q1，其中前球头B的直径尺寸范围为12.8～14毫米之间，后球头A的直径尺寸范围为17～18.5毫米，R1与后球头A直接相交于Q1或经过一段直线段后再交于Q1，该直线段长度尺寸范围为0.0～2.0毫米。

7.如权利要求5所述的一种车载输氢系统大管径燃料配管连接结构，其特征在于，前球头B和后球头A，两者之间由连接弧线R构成，连接前后球的弧线R尺寸范围为C30～C60毫米，弧线R2与前球头相交于S2，弧线R2与后球相交于Q2，其中前球头B的直径尺寸范围为12.8～14毫米之间，后球头A的直径尺寸范围为17～18.5毫米，R2与后球头A直接相交于Q2或经过一段直线段后再交于Q2，该直线段长度尺寸范围为0.0～2.0毫米。

8.如权利要求5所述的一种车载输氢系统大管径燃料配管连接结构，其特征在于，前球头B和后球头A，两者之间辅助线RC构成，辅助线SC可以是直线或弧线，辅助线与前球头相交于s3，S3在轴线方向上要在前球圆心o ´之上，其中前球头B尺寸范围为13～14毫米之间，后球头A的尺寸范围为17～18.5毫米，Q3与后球头A相交的直线段长度尺寸范围为0.0～2.0毫米。

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