储氢容器氢环境疲劳试验系统转让专利
申请号 : CN200810060100.8
文献号 : CN100588938C
文献日 : 2010-02-10
发明人 : 郑传祥 , 杨帆
申请人 : 浙江大学
摘要 :
本发明公开了一种储氢容器氢环境疲劳试验系统。高压储氢容器一端通过防爆减压阀、调节流量控制阀、第一常通截止阀、试验容器泄压阀分别与试验容器、低压储氢容器连通；低压储氢容器经增压泵、与高压储氢容器另一端连通；在第一常通截止阀与放空阀之间装有压力传感器和循环记录装置；试验容器与常通截止阀之间装有常通截止阀和压力显示器、标准压力表；自控系统操作台的一路通过超压控制器分别与增压泵、压力表电连接；另一路与放空阀和试验容器泄压阀电连接。高压容器内的高压氢气，经防爆减压阀、调节流量控制阀向试验容器充氢，充到设定压力时关闭防爆减压阀，保压一定时间后开启试验容器泄压阀，将氢气泄压到低压容器内，完成一个疲劳试验循环。
权利要求 :
1、一种储氢容器氢环境疲劳试验系统，其特征在于：该系统包括高压储氢 容器(3)和低压储氢容器(16)，高压储氢容器(3)的一端分二路，一路连接第三常 通截止阀，第三常通截止阀后再连接压力表(6)；另一路依次与防爆减压阀(5)、 调节流量控制阀(8)串接后分二路，一路连接放空阀(10)，另一路再分二路，一路 经试验容器泄压阀(20)之后连接低压储氢容器(16)，另一路并联连接多路分别接 有第一常通截止阀(18)的试验容器(13)，试验容器(13)与第一常通截止阀(18)之间 的高压管道上安装有第二常通截止阀和压力显示器(12)、标准压力表(15)；低压 储氢容器(16)通过回流低压管路(19)经增压泵(2)、单向阀(1)与高压储氢容器(3) 的另一端连通，构成一个循环回路；在第一常通截止阀(18)与放空阀(10)之间的 高压管路上，安装有压力传感器(11)和循环记录装置(9)；放空阀(10)外接放空管 (21)；自控系统操作台(4)的一路通过超压控制器(7)分别与增压泵(2)、压力表(6) 经数据控制线连接；自控系统操作台(4)的另一路通过数据线连接放空阀(10)和试 验容器泄压阀(20)。
2、根据权利要求1所述的一种储氢容器氢环境疲劳试验系统，其特征在于： 疲劳系统试验工作区与人员操作区安装有试验隔离墙(14)，试验容器置于四周为 安全隔离墙(23)的坑内。
说明书 :
技术领域
本发明涉及压力容器氢环境疲劳试验系统，特别是一种储氢容器氢环境疲 劳试验系统。
背景技术
在石油资源紧缺与城市环境污染日益严重的双重因素作用下，无污染的氢 动汽车已经应运而生，丰田汽车公司的氢动三号、通用汽车公司的氢动汽车和 宝马公司研制的氢动汽车均已比较成熟，其性能和续行能力均已达到普通汽车 性能，关键的制约因素之一是氢的储运技术还未达到产业化要求。目前储氢技 术有多种：低温液化、合金储氢、高压储氢、有机物储氢等，各有优缺点。在 车用储氢方面，目前开发的氢动汽车以高压储氢为主导，普遍采用70Mpa以上 复合材料高压储氢容器为储氢设备。高强度碳纤维复合材料压力容器以其轻质、 高强度、便于移动而大量应用于航天航空、飞机、导弹等飞行器上，随着以氢 气、天然气等清洁能源为动力的氢动汽车、天然气汽车的发展，复合材料高压 容器已经逐渐地走向了民用汽车。我国氢动汽车主要以35MPa以下的复合材料 压力容器和钢质气瓶为主，这会导致频繁充氢而降低系统的使用寿命，效率也 不高。由于该类容器特殊的使用场合(反复充放氢气、长期受到振动载荷)和 对安全可靠性能的特殊要求(与人近距离相随、在意外事故、碰撞时必须确保 人身安全)，其疲劳失效不可避免，而目前国内外还没有这类高压储氢容器的氢 环境疲劳试验系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压储氢容器的氢环境疲劳试验系统。
本发明采用的技术方案是：
该系统包括高压储氢容器和低压储氢容器，高压储氢容器的一端通过防爆 减压阀、调节流量控制阀、第一常通截止阀、试验容器泄压阀分别与多个并联 的试验容器、低压储氢容器由耐高压管路连通；低压储氢容器通过回流低压管 路经增压泵、单向阀与高压储氢容器的另一端连通，构成一个循环回路；在第 一常通截止阀与放空阀之间的高压管路上，安装有压力传感器和循环记录装置； 试验容器与第一常通截止阀之间的高压管道上安装有第二常通截止阀和压力显 示器、标准压力表；放空阀外接放空管；自控系统操作台的一路通过超压控制 器分别与增压泵、压力表经数据控制线连接；自控系统操作台的另一路通过数 据线连接放空阀和试验容器泄压阀。
疲劳系统试验工作区与人员操作区安装有试验隔离墙，试验容器置于四周 为安全隔离墙的坑内。
本发明具有的有益效果是：
1、本疲劳试验系统具有进行氢环境疲劳试验的特殊功能，对于储氢容器来 说，这是很重要的；而且氢介质可以循环使用，不会对环境产生污染。
2、本设备设计有专门的自动记录仪记录循环次数，各种操作实现自动化操 作，减小误差，增加可靠性和安全性。
3、氢环境疲劳试验系统的试验工作区与人员操作区安装有试验隔离墙，试 验容器置于四周为安全隔离墙的坑内，确保试验设备的安全和操作人员的安全。
本发明采用的技术方案是：
该系统包括高压储氢容器和低压储氢容器，高压储氢容器的一端通过防爆 减压阀、调节流量控制阀、第一常通截止阀、试验容器泄压阀分别与多个并联 的试验容器、低压储氢容器由耐高压管路连通；低压储氢容器通过回流低压管 路经增压泵、单向阀与高压储氢容器的另一端连通，构成一个循环回路；在第 一常通截止阀与放空阀之间的高压管路上，安装有压力传感器和循环记录装置； 试验容器与第一常通截止阀之间的高压管道上安装有第二常通截止阀和压力显 示器、标准压力表；放空阀外接放空管；自控系统操作台的一路通过超压控制 器分别与增压泵、压力表经数据控制线连接；自控系统操作台的另一路通过数 据线连接放空阀和试验容器泄压阀。
疲劳系统试验工作区与人员操作区安装有试验隔离墙，试验容器置于四周 为安全隔离墙的坑内。
本发明具有的有益效果是：
1、本疲劳试验系统具有进行氢环境疲劳试验的特殊功能，对于储氢容器来 说，这是很重要的；而且氢介质可以循环使用，不会对环境产生污染。
2、本设备设计有专门的自动记录仪记录循环次数，各种操作实现自动化操 作，减小误差，增加可靠性和安全性。
3、氢环境疲劳试验系统的试验工作区与人员操作区安装有试验隔离墙，试 验容器置于四周为安全隔离墙的坑内，确保试验设备的安全和操作人员的安全。
附图说明
附图是本发明的结构示意图。
图中：1.单向阀，2.增压泵，3.高压容器，4.自控系统操作台，5.防爆减压阀， 6.压力表，7.超压控制器，8.调节流量控制阀，9.循环记录装置，10.放空阀，11. 压力传感器，12.压力显示器，13.试验容器，14.试验隔离墙，15.标准压力表， 16.低压储氢容器，17.耐高压管路，18.第一常通截止阀，19.回流低压管路，20. 试验容器泄压阀，21.放空管，22.第二常通截止阀，23.安全隔离墙。
图中：1.单向阀，2.增压泵，3.高压容器，4.自控系统操作台，5.防爆减压阀， 6.压力表，7.超压控制器，8.调节流量控制阀，9.循环记录装置，10.放空阀，11. 压力传感器，12.压力显示器，13.试验容器，14.试验隔离墙，15.标准压力表， 16.低压储氢容器，17.耐高压管路，18.第一常通截止阀，19.回流低压管路，20. 试验容器泄压阀，21.放空管，22.第二常通截止阀，23.安全隔离墙。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如附图所示，本发明包括高压储氢容器3和低压储氢容器16，高压储氢容 器3的一端通过防爆减压阀5、调节流量控制阀8、第一常通截止阀18、试验容 器泄压阀20分别与多个并联的试验容器13、低压储氢容器16由耐高压管路17 连通；低压储氢容器16通过回流低压管路19经增压泵2、单向阀1与高压储氢 容器3的另一端连通，构成一个循环回路；在第一常通截止阀18与放空阀10 之间的高压管路上，安装有压力传感器11和循环记录装置9；试验容器13与第 一常通截止阀18之间的高压管道上安装有第二常通截止阀22和压力显示器12、 标准压力表15；放空阀10外接放空管21；自控系统操作台4的一路通过超压 控制器7分别与增压泵2、压力表6经数据控制线连接；自控系统操作台4的另 一路通过数据线连接放空阀10和试验容器泄压阀20。
自控系统操作台4设有高压容器3保压装置按钮，防爆减压阀5启动按钮， 调节流量控制阀8调节按钮，放空阀10按钮，试验容器13泄压阀按钮，通过 对这些控制按钮的操作，达到循环增压、减压的疲劳试验过程。这些控制器件 均可在市场直接购买。
疲劳系统试验工作区与人员操作区安装有试验隔离墙14，试验容器置于四 周为安全隔离墙23的坑内。
本发明的工作原理如下：
以70MPa、35升的复合材料高压储氢容器疲劳试验系统为例，高压容器3 内为85MPa的高压氢气，当一个疲劳试验循环开始充氢气时，根据加载频率的 要求在操作台上打开防爆减压阀5、调节流量控制阀8，开始给试验容器充气， 充到设定试验压力70MPa时关闭防爆减压阀5，停止充气，保压一定时间后开 启试验容器泄压阀20，使试验容器13内的高压氢气释放到低压储氢容器16， 释放到设定压力0.5MPa时，关闭试验容器泄压阀20；低压容器16内的氢气通 过增压泵2、单向阀1不停压入高压容器3内，使压力继续增加到85MPa，如此 完成一个疲劳试验循环；根据需要的循环次数循环往复，直到试验容器疲劳失 效。当实验容器内的压力无法保持时，说明容器开始泄漏，可判断容器疲劳失 效。试验中循环次数由计数器记录，氢环境疲劳试验系统的试验工作区与人员 操作区安装有试验隔离墙14，试验容器置于四周为安全隔离墙23的坑内，确保 试验设备的安全和操作人员的安全。
如附图所示，本发明包括高压储氢容器3和低压储氢容器16，高压储氢容 器3的一端通过防爆减压阀5、调节流量控制阀8、第一常通截止阀18、试验容 器泄压阀20分别与多个并联的试验容器13、低压储氢容器16由耐高压管路17 连通；低压储氢容器16通过回流低压管路19经增压泵2、单向阀1与高压储氢 容器3的另一端连通，构成一个循环回路；在第一常通截止阀18与放空阀10 之间的高压管路上，安装有压力传感器11和循环记录装置9；试验容器13与第 一常通截止阀18之间的高压管道上安装有第二常通截止阀22和压力显示器12、 标准压力表15；放空阀10外接放空管21；自控系统操作台4的一路通过超压 控制器7分别与增压泵2、压力表6经数据控制线连接；自控系统操作台4的另 一路通过数据线连接放空阀10和试验容器泄压阀20。
自控系统操作台4设有高压容器3保压装置按钮，防爆减压阀5启动按钮， 调节流量控制阀8调节按钮，放空阀10按钮，试验容器13泄压阀按钮，通过 对这些控制按钮的操作，达到循环增压、减压的疲劳试验过程。这些控制器件 均可在市场直接购买。
疲劳系统试验工作区与人员操作区安装有试验隔离墙14，试验容器置于四 周为安全隔离墙23的坑内。
本发明的工作原理如下：
以70MPa、35升的复合材料高压储氢容器疲劳试验系统为例，高压容器3 内为85MPa的高压氢气，当一个疲劳试验循环开始充氢气时，根据加载频率的 要求在操作台上打开防爆减压阀5、调节流量控制阀8，开始给试验容器充气， 充到设定试验压力70MPa时关闭防爆减压阀5，停止充气，保压一定时间后开 启试验容器泄压阀20，使试验容器13内的高压氢气释放到低压储氢容器16， 释放到设定压力0.5MPa时，关闭试验容器泄压阀20；低压容器16内的氢气通 过增压泵2、单向阀1不停压入高压容器3内，使压力继续增加到85MPa，如此 完成一个疲劳试验循环；根据需要的循环次数循环往复，直到试验容器疲劳失 效。当实验容器内的压力无法保持时，说明容器开始泄漏，可判断容器疲劳失 效。试验中循环次数由计数器记录，氢环境疲劳试验系统的试验工作区与人员 操作区安装有试验隔离墙14，试验容器置于四周为安全隔离墙23的坑内，确保 试验设备的安全和操作人员的安全。