CN221121860U - 一种金属储氢瓶自动充氢管路系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及充氢技术领域，尤其涉及一种金属储氢瓶自动充氢管路系统，包括依次相连的进气阀组、监控阀组、减压阀组、流量检测阀组和出气阀组；所述进气阀组的进气端与氢气供应装置连接；所述监控阀组用于监控所述氢气供应装置提供的高压氢气的实时压力值；所述减压阀组用于将高压氢气转化为低压氢气；所述出气阀组向金属储氢瓶提供低压氢气；所述流量检测阀组用于检测向金属储氢瓶提供的低压氢气的实时流量值；还包括吹气阀组，所述吹气阀组的进气端与惰性气体供应装置连接，用于输送惰性气体进行吹扫清理；还包括用于控制的控制单元。本实用新型自动化程度高、简单易行，安全性好，避免了由于人为操作不当造成局部压力过大的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及充氢技术领域，尤其涉及一种金属储氢瓶自动充氢管路系统。
背景技术
由于氢能源具有燃烧后的产物对环境无污染的特性，使得氢能源被广泛使用，较大的应该领域为氢能源汽车，这样随之加氢站应运而生，加氢站替代常规的加油站，进而为氢能源汽车提供燃料。
在加氢站内需要将氢能源进行储存。目前氢气的储存方法主要有三种：高压气态储氢、液态储氢和固态储氢。与其他储氢技术相比，氢气的固态储存是一种安全高效无能耗的方式，最具有发展前景。固态储氢技术，以储氢合金最为常用，利用稀土系、钛系、镁系等合金与氢气发生反应，生成金属氢化物，在一定条件下，可以释放氢气，重新生成储氢合金，进行可逆的吸放氢气。因此，金属储氢瓶具有携带方便、安全性能高、储氢压力低等特点，具有广阔的应用前景。但其在充氢过程中，一般采用手动充氢操作，过程复杂，自动化程度低，且需要人为的判定是否充满氢气，可控性较差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种金属储氢瓶自动充氢管路系统，自动化程度高、简单，易行，安全性好，避免了由于人为操作不当造成局部压力过大的问题。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种金属储氢瓶自动充氢管路系统，包括依次相连的进气阀组、监控阀组、减压阀组、流量检测阀组和出气阀组；
所述进气阀组的进气端与氢气供应装置连接；
所述监控阀组用于监控所述氢气供应装置向所述进气阀组提供的高压氢气的实时压力值；
所述减压阀组用于将高压氢气转化为低压氢气；
所述出气阀组向金属储氢瓶提供低压氢气；
所述流量检测阀组用于检测所述出气阀组向金属储氢瓶提供的低压氢气的实时流量值；
还包括吹气阀组，所述吹气阀组的进气端与惰性气体供应装置连接，所述吹气阀组的出气端通过三通接头连接于所述减压阀组和流量检测阀组之间；
还包括控制单元，用于与所述进气阀组、监控阀组、减压阀组、流量检测阀组和出气阀组电性连接。
优选的，所述减压阀组、流量检测阀组和出气阀组的数量均为两组。
优选的，所述进气阀组包括氢气进气接口和氢气总开关阀。
优选的，其一所述出气阀组包括第一氢气出气接口；另一所述出气阀组包括第二氢气出气接口。
优选的，所述监控阀组包括泄压三通接头、第四手动截止阀、氢气泄压阀和泄压排气接口；
所述泄压三通接头的第一接口与所述氢气总开关阀相连接；
所述泄压三通接头的第二接口与所述第四手动截止阀相连接；
所述泄压三通接头的第三接口通过所述氢气泄压阀与泄压排气接口相连接。
优选的，所述监控阀组包括泄压三通接头、第四手动截止阀、氢气泄压阀和泄压排气接口；
所述泄压三通接头的第一接口与所述氢气总开关阀相连接；
所述泄压三通接头的第二接口与所述第四手动截止阀相连接；
所述泄压三通接头的第三接口通过所述氢气泄压阀与泄压排气接口相连接。
优选的，其一所述流量检测阀组包括依次连通的第二手动截止阀和流量计；
另一所述流量检测阀组包括依次连通的第三手动截止阀和流量计。
优选的，所述吹气阀组包括吹气气源进气接口、吹气减压阀、吹气电磁阀和第一手动截止阀；
所述吹气气源进气接口用于连接外部的惰性气体供应装置。
优选的，所述惰性气体供应装置输送的惰性气体为氮气。
上述技术方案中的一个技术方案具有以下有益效果：为了保证所述金属储氢瓶自动充氢设备充氢的质量，在充氢之前，利用吹气阀组向管路内吹入高压的惰性气体，一则通过出气阀组对管道内部的空气及残留杂质吹扫出来，二则难以与氢气发生反应。
清理后，再通过进气阀组控制所述氢气供应装置的开关、监控阀组随时监测所述氢气供应装置的气压压力、减压阀组提高使用安全性、以及流量检测阀组检测通过的氢气流速及流量和等合理的自动充氢流程布局，满足对氢气气源的安全及稳定的控制。同时通过控制单元可电控所述进气阀组、监控阀组、减压阀组、流量检测阀组和吹气阀组的开关，并且可调整控制单元的整齐布局，使其更便利的操作，更符合人机工程要求。
附图说明
图1是本实用新型在一种金属储氢瓶自动充氢管路系统的结构示意图；
图2是本实用新型在一种金属储氢瓶自动充氢管路系统的原理示意图；
附图中：氢气进气接口1、第一氢气出气接口2、第二氢气出气接口3、泄压排气接口4、吹气气源进气接口5、氢气总开关阀6、流量计7、氢气泄压阀8、泄压三通接头9、第一手动截止阀10、第二手动截止阀11、第三手动截止阀12、第四手动截止阀13、第一压力传感器14、第二压力传感器15、氢气减压阀16、吹气减压阀17、吹气电磁阀18、防爆电磁阀19。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，一种金属储氢瓶自动充氢管路系统，包括依次相连的进气阀组、监控阀组、减压阀组、流量检测阀组和出气阀组；
所述进气阀组的进气端与氢气供应装置连接；
所述监控阀组用于监控所述氢气供应装置向所述进气阀组提供的高压氢气的实时压力值；
所述减压阀组用于将高压氢气转化为低压氢气；
所述出气阀组向金属储氢瓶提供低压氢气；
所述流量检测阀组用于检测所述出气阀组向金属储氢瓶提供的低压氢气的实时流量值；
还包括吹气阀组，所述吹气阀组的进气端与惰性气体供应装置连接，所述吹气阀组的出气端通过三通接头连接于所述减压阀组和流量检测阀组之间；
还包括控制单元，用于与所述进气阀组、监控阀组、减压阀组、流量检测阀组和出气阀组电性连接。
为了保证所述金属储氢瓶自动充氢设备充氢的质量，在充氢之前，利用吹气阀组向管路内吹入高压的惰性气体，一则通过出气阀组对管道内部的空气及残留杂质吹扫出来，二则难以与氢气发生反应。
清理后，再通过进气阀组控制所述氢气供应装置的开关、监控阀组随时监测所述氢气供应装置的气压压力、减压阀组提高使用安全性、以及流量检测阀组检测通过的氢气流速及流量和等合理的自动充氢流程布局，满足对氢气气源的安全及稳定的控制。同时通过控制单元可电控所述进气阀组、监控阀组、减压阀组、流量检测阀组和吹气阀组的开关，并且可调整控制单元的整齐布局，使其更便利的操作，更符合人机工程要求。
更进一步的说明，所述减压阀组、流量检测阀组和出气阀组的数量均为两组。两组所述减压阀组通过三通接头分别与监控阀组和流量检测阀组相连接。在本实施例中，可以由多个出气阀组构成，通过减压阀组、流量检测阀组控制不同组的管路，可同时对不同金属储氢瓶进行充氢管理，
需要说明的，不同金属储氢瓶之间的充氢状态互不受影响。例如，其中一金属储氢瓶充气时，不影响其他金属储氢瓶的充氢模式。
更进一步的说明，所述进气阀组包括氢气进气接口1和氢气总开关阀6。
具体的，氢气进气接口1便于与不同的氢气供应装置进行快速连接，且通过氢气总开关阀6控制所述氢气供应装置的开关，便于控制。
在本实施例中，氢气供应装置供应的氢气需满足：氢气气压≥5.0MpPa，氢气供应装置的氢气流速≥800L/min。
更进一步的说明，其一所述出气阀组包括第一氢气出气接口2；另一所述出气阀组包括第二氢气出气接口3。具体的，第一氢气出气接口2或第二氢气出气接口3便于与不同的金属储氢瓶进行快速连接。
更进一步的说明，所述监控阀组包括泄压三通接头9、第四手动截止阀13、氢气泄压阀8和泄压排气接口4；
所述泄压三通接头9的第一接口与所述氢气总开关阀6相连接；
所述泄压三通接头9的第二接口与所述第四手动截止阀13相连接；
所述泄压三通接头9的第三接口通过所述氢气泄压阀8与泄压排气接口4相连接。
当打开总开关阀6，氢气气源进入后；此时第四手动截止阀13处于关闭状态，氢气不能继续流入，此时氢气泄压阀8会起到保护作用，假如氢气气源压力超出氢气泄压阀8提前设定的最大压力值时，高压氢气就会直接从氢气泄压阀8排出，而不会由于气压过大的时候，对后面的元器件造成损坏。
在本实施中，所述氢气泄压阀8设定的最大压力值为5MPa。
更进一步的说明，所述减压阀组包括依次连接的氢气减压阀16和防爆电磁阀19；
两组依次连接的氢气减压阀16和防爆电磁阀19的前端和后端分别连接有第二压力传感器15和第一压力传感器14。
在第四手动截止阀13开启后，稳定的氢气流入，第二压力传感器15用于检测到减压前的氢气气源压力，当氢气气源压力大于氢气减压阀16设定的最大压力值时，氢气减压阀16进行减压，令高压气源转化为低压氢气，第一压力传感器14用于检测到减压后的氢气气源压力，以保证进入管道内的氢气气源保持在一定压力范围内，而防爆电磁阀19则可以保证减压的安全性。
在本实施例中，所述氢气减压阀设定的最大压力值为2.5MPa。
更进一步的说明，其一所述流量检测阀组包括依次连通的第二手动截止阀11和流量计7；
另一所述流量检测阀组包括依次连通的第三手动截止阀12和流量计7。
当某一组的流量计7检测到金属储氢瓶总流量达到额定值或瞬间流速高于最高值时，该组第二手动截止阀11/第三手动截止阀12关闭，充氢过程停止。待更换新的金属储氢瓶或检查无误后，该组第二手动截止阀11/第三手动截止阀12重新打开，重新开始充氢过程；如所有组的充氢过程均停止后，总控制阀关闭。
更进一步的说明，所述吹气阀组包括吹气气源进气接口5、吹气减压阀17、吹气电磁阀18和第一手动截止阀10。
在本实施例中，所述吹气气源进气接口5用于接入带有高压惰性气体的装置，利用吹气减压阀17保证高压惰性气体的压力不过高或过低，再利用吹气电磁阀18和第一手动截止阀10对高压惰性气体进行双重控制，一则通过第一氢气出气接口2、第二氢气出气接口3对管道内部的空气及残留杂质吹扫出来，二则难以与氢气发生反应，从而保证所述金属储氢瓶自动充氢设备充氢的质量。
更进一步的说明，所述惰性气体供应装置输送的惰性气体为氮气。
由于氮气是一种惰性气体，不易与其他物质发生化学反应。且氮气的稳定性较高，因此在工业生产中被用作保护气体。
在本实施例中，所述氮气需满足：0.5MpPa≤氮气的气体气压≤1.5Mpa，氮气的气体流速≥50L/min。
本实用新型的具体工作原理以及氢气气路和氮气气路如图2所示，为了保证所述金属储氢瓶自动充氢设备充氢的质量，在充氢之前，关闭总开关阀6、监控阀组和减压阀组，且开启流量检测阀组和出气阀组，利用吹气阀组向管路内吹入高压的氮气，一则通过出气阀组对管道内部的空气及残留杂质吹扫出来，二则难以与氢气发生反应。
清理后，通过氢气进气接口1与氢气供应装置进行快速连接，以及通过第一氢气出气接口2或第二氢气出气接口3便于与不同的金属储氢瓶进行快速连接。
完成连接后，打开总开关阀6，使氢气供应装置的氢气气源进入后；此时第四手动截止阀13处于关闭状态，氢气不能继续流入，此时氢气泄压阀8会起到保护作用，假如氢气气源压力超出氢气泄压阀8提前设定的最大压力值时，高压氢气就会直接从氢气泄压阀8排出。当形成稳定的氢气气流后，将第四手动截止阀13开启后，稳定的氢气流入，第二压力传感器15用于检测到氢气气源压力，当氢气气源压力大于氢气减压阀16设定的最大压力值时，氢气减压阀16进行减压，令高压气源转化为低压氢气，以保证进入管道内的氢气气源保持在一定压力范围内，而防爆电磁阀19则可以保证减压的安全性。
在充氢过程中，当某一组的流量计7检测到金属储氢瓶总流量达到额定值或瞬间流速高于最高值时，该组第二手动截止阀11/第三手动截止阀12关闭，充氢过程停止。待更换新的金属储氢瓶或检查无误后，该组第二手动截止阀11/第三手动截止阀12重新打开，重新开始充氢过程；如所有组的充氢过程均停止后，总控制阀关闭。
综上，本实用新型通过总开关阀6控制所述氢气供应装置的开关、减压阀组的防爆电磁阀19提高使用安全性、监控阀组的第二压力传感器15随时监测管路内部气压压力以及流量检测阀组的流量计7检测通过的氢气流速及流量等合理的自动充氢流程布局，满足对氢气气源的安全及稳定的控制。
同时通过控制单元可电控所述总开关阀6、监控阀组、减压阀组、流量检测阀组和吹气阀组的开关，并且可调整控制单元的整齐布局，使其更便利的操作，更符合人机工程要求。
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种金属储氢瓶自动充氢管路系统，其特征在于，包括依次相连的进气阀组、监控阀组、减压阀组、流量检测阀组和出气阀组；
所述进气阀组的进气端与氢气供应装置连接；
所述监控阀组用于监控所述氢气供应装置向所述进气阀组提供的高压氢气的实时压力值；
所述减压阀组用于将高压氢气转化为低压氢气；
所述出气阀组向金属储氢瓶提供低压氢气；
所述流量检测阀组用于检测所述出气阀组向金属储氢瓶提供的低压氢气的实时流量值；
还包括吹气阀组，所述吹气阀组的进气端与惰性气体供应装置连接，所述吹气阀组的出气端通过三通接头连接于所述减压阀组和流量检测阀组之间；
还包括控制单元，用于与所述进气阀组、监控阀组、减压阀组、流量检测阀组和出气阀组电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种金属储氢瓶自动充氢管路系统，其特征在于，所述减压阀组、流量检测阀组和出气阀组的数量均为两组。
3.根据权利要求1所述的一种金属储氢瓶自动充氢管路系统，其特征在于，所述进气阀组包括氢气进气接口和氢气总开关阀。
4.根据权利要求2所述的一种金属储氢瓶自动充氢管路系统，其特征在于，其一所述出气阀组包括第一氢气出气接口；另一所述出气阀组包括第二氢气出气接口。
5.根据权利要求3所述的一种金属储氢瓶自动充氢管路系统，其特征在于，所述监控阀组包括泄压三通接头、第四手动截止阀、氢气泄压阀和泄压排气接口；
所述泄压三通接头的第一接口与所述氢气总开关阀相连接；
所述泄压三通接头的第二接口与所述第四手动截止阀相连接；
所述泄压三通接头的第三接口通过所述氢气泄压阀与泄压排气接口相连接。
6.根据权利要求1所述的一种金属储氢瓶自动充氢管路系统，其特征在于，所述减压阀组包括依次连接的氢气减压阀和防爆电磁阀；
两组依次连接的氢气减压阀和防爆电磁阀的前端和后端分别连接有第二压力传感器和第一压力传感器。
7.根据权利要求1所述的一种金属储氢瓶自动充氢管路系统，其特征在于，其一所述流量检测阀组包括依次连通的第二手动截止阀和流量计；
另一所述流量检测阀组包括依次连通的第三手动截止阀和流量计。
8.根据权利要求1所述的一种金属储氢瓶自动充氢管路系统，其特征在于，所述吹气阀组包括吹气气源进气接口、吹气减压阀、吹气电磁阀和第一手动截止阀；
所述吹气气源进气接口用于连接外部的惰性气体供应装置。
9.根据权利要求8所述的一种金属储氢瓶自动充氢管路系统，其特征在于，所述惰性气体供应装置输送的惰性气体为氮气。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |