一种氢燃料电池泄漏自动检测仪

摘要

本发明涉及一种新能源测试仪，具体涉及一种氢燃料电池泄漏自动检测仪，包括设置在密封罐体中的氢燃料电池安装座和质谱仪底板，二者分别搭载氢燃料电池和质谱仪并对应设置有伸缩与回转移动装置，使质谱仪能够对氢燃料电池各个面进行高精度的泄漏检测。

权利要求

1.一种氢燃料电池泄漏自动检测仪，包括质谱仪（24），其特征是：还包括质谱仪底板（28）、氢燃料电池安装座（29），所述质谱仪（24）安装在质谱仪底板（28）上，所述质谱仪底板（28）、氢燃料电池安装座（29）各自匹配有移转装置，所述质谱仪底板（28）、氢燃料电池安装座（29）及二者各自匹配的移转装置均设置于防爆密封气罐中；

质谱仪底板（28）匹配的移转装置包括质谱仪升降电机（20）、质谱仪x方向移动电机（21）、控制质谱仪底板（28）在y方向移动的电动缸（25）；

质谱仪底板（28）安装在电动缸（25）伸出杆头部，质谱仪底板（28）上装有质谱仪（24）、摄像头（27）、激光位移传感器（26）；

氢燃料电池安装座（29）匹配的移转装置包括氢燃料电池绕x轴旋转电机（17）、氢燃料电池绕z轴旋转电机（13）；

质谱仪底板（28）设置于电动缸（25）伸出杆头部，所述电动缸（25）设置于电动缸安装底板（30）上，电动缸安装底板（30）底面分别与质谱仪x方向移动导轨（23）上的滑块和质谱仪x方向移动滚珠丝杠（22）上的丝母固定连接，质谱仪x方向移动电机（21）、质谱仪x方向移动滚珠丝杠（22）、质谱仪x方向移动导轨（23）共同设置在由质谱仪升降滚珠丝杠（18）驱动升降的小型升降台上；

氢燃料电池绕x轴旋转电机（17）通过联轴器（16）与曲轴（14）一端相连，所述曲轴（14）为U形结构、一端与联轴器（16）相连、另一端与氢燃料电池绕z轴旋转电机（13）相连，氢燃料电池绕z轴旋转电机（13）输出轴与所述燃料电池安装座（29）相连；

所述密封气罐包括前移动气罐（1）、后固定气罐（5），所述前移动气罐（1）罐脚安装有万向轮，所述后固定气罐（5）固定设置于地面。

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池泄漏自动检测仪，其特征是：前移动气罐（1）设置有安装台（101），安装台（101）朝向后固定气罐（5）一端安装气罐移动滚珠丝杠（9）和气罐移动导轨（10），移动滚珠丝杠（9）末端连接有气罐移动电机（11），通过驱动前移动气罐（1）实现罐体开合。

3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池泄漏自动检测仪，其特征是：所述后固定气罐（5）设置有通断阀门（201）。

说明书

一种氢燃料电池泄漏自动检测仪

技术领域

[0001] 本发明涉及一种新能源测试仪，具体涉及一种氢燃料电池泄漏自动检测仪。

背景技术

[0002] 氢燃料电池叫是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。主要特点：1、无污染，氢燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应，而不是采用燃烧汽油、柴油或蓄电池储能这样传统的能源储存方案，燃烧会释放如COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。氢燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源如光伏电池板、风能发电等产生的，整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。2、无噪声，氢燃料电池运行安静，噪声大约只有55dB，相当于人们正常交谈的水平。这使得燃料电池适合于室内安装，或是在室外对噪声有限制的地方。3、高效率，氢燃料电池的发电效率可以达到50%以上，这是由燃料电池的转换性质决定的，直接将化学能转换为电能，不需要经过热能和机械能的中间变换。应用领域：1、航天领域，20世纪60年代，氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。往返于太空和地球之间的“阿波罗”飞船就安装了这种体积小、容量大的装置。2、汽车应用，汽车以氢气为能源，经氢氧化学反应生成水，真正实现零污染。氢燃料电池轿车加一次氢可跑300多公里，时速达每小时140 150公里。3、飞机应~
用，波音公司于2008年2月至3月3次在西班牙奥卡尼亚镇进行试飞氢燃料电池飞机，成功试飞具有历史意义。

[0003] 由于氢燃料电池应用领域越来越广，氢燃料电池泄漏检测仪应用也会越来越广。氢气易燃易爆，空气中只需含有4%的氢气就能产生氢氧气体，有时也称为氢氧混合气，最小的火花都能将此类气体点燃。

[0004] 传统的氢燃料电池泄漏检测仪分为两种，一种是人工手持式氢燃料电池泄漏检测仪，优点是可以定位泄漏点，缺点是检测时间长、效率低，误差大，不安全，如果发生氢气泄漏，可能会发生爆炸，会对检测人员生命与健康造成伤害。一种是自动检测仪，通过安装大量的检测器，优点是检测时间短、效率高，误差小、安全。缺点是只能检测氢燃料电池是否泄漏，无法具体定位泄漏点。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种氢燃料电池泄漏检测仪，可以实现自动检测，同时定位泄漏点位置。在检测氢燃料电池后，抽出氢气，冲入低压保护气，如氮气、氦气等，避免残留氢气爆炸。

[0006] 本发明采用如下技术方案：

[0007] 一种氢燃料电池泄漏自动检测仪，包括质谱仪，还包括质谱仪底板、氢燃料电池安装座，质谱仪安装在质谱仪底板上，质谱仪底板、氢燃料电池安装座各自匹配有移转装置，质谱仪底板、氢燃料电池安装座及二者各自匹配的移转装置均设置于防爆密封气罐中；

[0008] 质谱仪底板匹配的移转装置包括质谱仪升降电机、质谱仪x方向移动电机、控制质谱仪底板在y方向移动的电动缸；

[0009] 氢燃料电池安装座匹配的移转装置包括氢燃料电池绕x轴旋转电机、氢燃料电池绕z轴旋转电机；

[0010] 密封气罐包括前移动气罐、后固定气罐，前移动气罐罐脚安装有万向轮，后固定气罐固定设置于地面。

[0011] 进一步地，氢燃料电池绕x轴旋转电机通过联轴器与曲轴一端相连，曲轴为U形结构、一端与联轴器相连、另一端与氢燃料电池绕z轴旋转电机相连，氢燃料电池绕z轴旋转电机输出轴与燃料电池安装座相连。

[0012] 进一步地，质谱仪底板设置于电动缸伸出杆头部，电动缸设置于电动缸安装底板上，电动缸安装底板底面分别与质谱仪x方向移动导轨上的滑块和质谱仪x方向移动滚珠丝杠上的丝母固定连接，质谱仪x方向移动电机、质谱仪x方向移动滚珠丝杠、质谱仪x方向移动导轨共同设置在由质谱仪升降滚珠丝杠驱动升降的小型升降台上。

[0013] 进一步地，前移动气罐设置有安装台，安装台朝向后固定气罐一端安装气罐移动滚珠丝杠和气罐移动导轨，移动滚珠丝杠末端连接有气罐移动电机，通过驱动前移动气罐实现罐体开合。

[0014] 进一步地，后固定气罐设置有通断阀门。

[0015] 本发明具备如下有益效果：

[0016] 本发明通过质谱仪的多轴步进和氢燃料电池的多轴旋转，使得检测更加灵活，同时设置有自动开闭的密封罐体，罐体还可实现进排气，进一步保障了安全性。

附图说明

[0017] 图1是本发明氢燃料电池泄漏检测仪的主视图；

[0018] 图2是本发明氢燃料电池泄漏检测仪的侧视图；

[0019] 图3是本发明氢燃料电池泄漏检测仪的俯视图；

[0020] 图4是本发明氢燃料电池泄漏检测仪的斜视图；

[0021] 图5是本发明中前移动气罐结构俯视图；

[0022] 图6是本发明中前移动气罐结构立体图；

[0023] 图7是本发明质谱仪、氢燃料电池安装结构主视图；

[0024] 图8是本发明质谱仪、氢燃料电池安装结构后视图；

[0025] 图9是本发明质谱仪、氢燃料电池安装结构左视图；

[0026] 图10是本发明质谱仪、氢燃料电池安装结构俯视图；

[0027] 图11是本发明质谱仪、氢燃料电池安装结构立体图。

[0028] 图中：1‑前移动气罐，101‑安装台，2‑可移动支架，201‑通断阀门，3‑气罐密封圈，4‑气罐导轨，5‑后固定气罐，6‑固定支架，7‑报警器，8‑工控机，9‑气罐移动滚珠丝杠，10‑气罐移动导轨，11‑气罐移动电机，12‑氢燃料电池，13‑氢燃料电池绕z轴旋转电机，14‑曲轴，
15‑支架，16‑联轴器，17‑氢燃料电池绕x轴旋转电机，18‑质谱仪升降滚珠丝杠，19‑质谱仪升降导轨，20‑质谱仪升降电机，21‑质谱仪x方向移动电机，22‑质谱仪x方向移动滚珠丝杠，
23‑质谱仪x方向移动导轨，24‑质谱仪，25‑电动缸，26‑激光位移传感器，27‑摄像头，28‑质谱仪底板，29‑氢燃料电池安装座，30‑电动缸安装底板。

具体实施方式

[0029] 以下结合附图对本发明做进一步说明：

[0030] 如图1‑11所示，本发明氢燃料电池泄漏自动检测仪设置于防爆密封罐中，防爆密封罐分为两部分，分别为后固定气罐5和前移动气罐1，后固定气罐5固定设置在地面上，前移动气罐1罐脚安装万向轮，前移动气罐1设置有安装台101，安装台101朝向后固定气罐5一端安装气罐移动滚珠丝杠9和气罐移动导轨10，移动滚珠丝杠9末端连接有气罐移动电机11，后固定气罐5内部设置有对应移动滚珠丝杠9的丝母以及对应气罐移动导轨10的固定轨道，由于为常规连接传动结构，本实施例中不一一展示，防爆密封罐采用气罐移动电机11进行开合，前移动气罐1、后固定气罐5对应环面安装气罐密封圈3，在关闭的时候密封罐体。防爆密封罐旁设置有报警器7和工控机8，其中，工控机8采用无线信号传输控制，对罐内的各个电机发送控制指令并接受各检测装置的信号，由于其为常规技术手段，本实施例中不再赘述。后固定气罐5设置有用于排气、充气的通断阀门201。

[0031] 氢燃料电池绕x轴旋转电机17与支架15相连，氢燃料电池绕x轴旋转电机17的输出轴通过联轴器16与曲轴14一端相连，如图7所示，曲轴14为U形结构，曲轴14一端与x向设置的联轴器16相连、另一端与氢燃料电池绕z轴旋转电机13相连，氢燃料电池绕z轴旋转电机13输出轴与燃料电池安装座29相连，将氢燃料电池12通过螺钉固定到氢燃料电池安装座29上。通过上述结构，使氢燃料电池12在氢燃料电池绕x轴旋转电机17与氢燃料电池绕z轴旋转电机13的旋转驱动下分别绕x轴与z轴做360°旋转。

[0032] 如图8所示，质谱仪24通过质谱仪升降滚珠丝杠18、质谱仪升降导轨19、质谱仪升降电机20实现z轴方向升降运动。质谱仪升降电机20固定在安装台101上，通过驱动质谱仪升降滚珠丝杠18实现对上方小型升降台在z向的移动。

[0033] 如图10所示，电动缸安装底板30顶面安装有电动缸25，电动缸安装底板30底面分别与质谱仪x方向移动导轨23上的滑块和质谱仪x方向移动滚珠丝杠22上的丝母固定连接，质谱仪x方向移动电机21、质谱仪x方向移动滚珠丝杠22、质谱仪x方向移动导轨23共同设置在质谱仪升降滚珠丝杠18上方的小型升降台上，从而实现电动缸安装底板30在x向的移动。

[0034] 如图10、11所示，电动缸25伸出杆头部安装有质谱仪底板28，质谱仪底板28上装有质谱仪24、摄像头27、激光位移传感器26。实现了质谱仪24在y向的移动。

[0035] 通过工控机8控制气罐移动电机11将前移动气罐1打开，移动到规定的位置，然后将被测的氢燃料电池12安装到氢燃料电池安装座29上。通过工控机控制质谱仪升降电机20与质谱仪x方向移动电机21，将质谱仪24的探头移动到坐标原点。同时控制电动缸25使质谱仪24的探头在y方向上与氢燃料电池12的外壳保持检测距离。由于氢燃料电池12的外壳不是平整的，需要采用激光位移传感器26的实时数据通过工控机8对电动缸25做闭环控制，保证质谱仪24的探头与氢燃料电池12的外壳距离保持相对固定的检测距离。

[0036] 当要测试氢燃料电池12四周时：在初始位置状态下，控制氢燃料电池绕z轴旋转电机13带动氢燃料电池12绕z周缓慢旋转使其周向各个面分别于质谱仪24的探头对应，氢燃料电池12旋转过程中，质谱仪升降电机20、质谱仪x方向移动电机21、电动缸25带动质谱仪24在x、y、z三向移动，对氢燃料电池12各个面中的各个检测区域进行精确检测，并通过激光位移传感器26实时保持与检测区域合适的距离。

[0037] 当要测试氢燃料电池12上表面时：在初始位置状态下，控制氢燃料电池绕x轴旋转电机17旋转90°，将氢燃料电池12上表面旋转到正对质谱仪24探头位置。然后以上述同样方法对氢燃料电池12进行检测。

[0038] 通过上述步骤，可将氢燃料电池12各个表面全部检测，如果有泄漏点，工控机8自动记录泄漏点位置，同时采用摄像头27拍照。待检测完毕后将罐体所泄漏的氢气抽出，充入保护的气，如氮气。当检测完氢燃料电池，将氢燃料电池内部氢气抽出，充入保护气；如果没有泄漏点，将氢燃料电池内部氢气抽出，充入保护气。

[0039] 采用工控机软件，打印检测报告。然后开启前移动气罐1，取出被测氢燃料电池12。