一種用於測量高壓氣瓶內部溫度的測量裝置製造方法
2023-04-28 18:56:21
一種用於測量高壓氣瓶內部溫度的測量裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種針對高壓氣瓶加注和排放時用於測量高壓氣瓶內部溫度的測量裝置。其目的是提供一種用於測量高壓氣瓶內部溫度的測量裝置，可直接準確地探測和記錄分布在高壓氣瓶內部各處的多點溫度，結構精密卻安裝簡便。本發明溫度測量裝置包括布點機構、密封模塊、數據採集卡，布點機構包括一導管，導管上設有多連杆，每根多連杆配套地設有用於調節多連杆角度的定位彈簧，多連杆上連接有溫度傳感器；密封模塊，包括高壓護罩、引線管座套、信號引線管、氣瓶連接頭，氣瓶連接頭上設有穿孔；數據採集卡，用於將溫度傳感器收集的模擬信號轉換成溫度數據儲存；溫度傳感器的引線穿過穿孔後依次經信號引線管、引線管座套和高壓護罩後引出至數據採集卡。
【專利說明】-種用於測量高壓氣瓶內部溫度的測量裝置
【技術領域】
[0001] 本發明屬於高壓氣體測試設備【技術領域】，具體來說，是涉及一種針對高壓氣瓶加 注和排放時用於測量高壓氣瓶內部溫度的測量裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著全球汽車保有量的持續增長，對能源和環境帶來了越來越大的壓力，傳統汽 車的發展之路，日益顯示出其不可持續性。為此，全球各大能源公司及跨國汽車企業紛紛投 入巨資，開發新能源汽車及其配套的基礎設施。其中燃料電池汽車技術被公認為是最有潛 力替代傳統燃油汽車的終極解決方案。經過近二十年來持續不斷的研發及示範運行的檢 驗，燃料電池汽車技術日趨成熟，成本大幅下降，歐、美、日、韓及我國的相關汽車公司紛紛 推出燃料電池汽車量產的時間表，可以預見在未來的數年內，燃料電池汽車將進入商業化 的市場。
[0003] 作為燃料電池汽車燃料的氫氣，目前主要採用高壓車載儲存的方式，為使燃料電 池汽車的續駛裡程與傳統汽車相當，氫氣的儲存壓力已從35MPa向70MPa發展，而儲氫罐則 採用複合材料氣瓶。其使用溫度範圍為-40至85°C。由於高壓氫氣快速加注過程中焦耳-湯 普森效應產生的熱量疊加壓縮熱，使得不加控制的氫氣加注過程的溫升遠大於85°C，因此 需要採取額外措施如氫氣預冷及合理的加注控制策略，來確保加注過程安全、順利進行。
[0004] 由於高壓氫氣加注過程中，儲氫瓶內的溫度並不均勻，所以需要一種能夠同時測 量儲氣瓶內多點溫度的裝置，在加注時對氣瓶內部的溫度分布數據進行準確的測量和採 集，並通過分析溫度數據改善氫氣的加注方式和策略。
[0005] 目前常規的瓶內溫度探測方法為：
[0006] 在瓶閥上集成溫度傳感器，但該做法所得的數據並不具備代表性，對於單口瓶該 方法只能測得瓶口數據，對於雙口瓶也只能測得瓶口和瓶尾的溫度數據。由於計算機模擬 高壓儲氣瓶快速加注時，氣瓶內部各點的溫度情況均有不同，所以光有瓶口和瓶尾的數據 並不能作為改善加注策略的數據基礎來參照。
[0007] 另一種常用的測試方式為使用紅外線測溫儀探測，但由於高壓儲氣瓶多為複合材 料，且壁厚較厚，經過試驗使用紅外線測試的瓶內溫度分布情況上下浮動很小，與瓶內傳感 器所測得的數據相差較大，所以紅外測溫的方式並不能作為參考。
[0008] 經過以上對比，為了能夠獲得準確的且分布範圍廣的高壓氣瓶加注時瓶內的溫度 數據，就需要一種能夠用於同時測量儲氣瓶內多點溫度的裝置，以解決溫度數據採集的難 題。
【發明內容】
[0009] 本發明的目的是提供一種用於測量高壓氣瓶內部溫度的測量裝置，可直接準確地 探測和記錄分布在高壓氣瓶內部各處的多點溫度，結構精密卻安裝簡便。
[0010] 本發明的目的是這樣實現的： toon] 一種用於測量高壓氣瓶內部溫度的測量裝置，包括：布點機構，包括一導管，所述 導管上設有多連杆，每根多連杆配套地設有定位彈簧，用於調節對應多連杆的角度，所述多 連杆上連接有溫度傳感器；密封模塊，包括高壓護罩、引線管座套、信號引線管、氣瓶連接 頭，所述密封模塊通過氣瓶連接頭連接高壓氣瓶的瓶口，所述氣瓶連接頭上設有穿孔，所述 引線管座套設於所述信號引線管的外部，所述高壓護罩設在密封模塊的外部；數據採集卡， 用於將溫度傳感器收集的模擬信號轉換成溫度數據儲存；所述導管一端和所述氣瓶連接頭 的內壁通過螺紋連接，所述溫度傳感器的引線穿過所述穿孔後依次經所述信號引線管、弓丨 線管座套和高壓護罩後引出至外部。
[0012] 優選地，所述氣瓶連接頭上設有管道轉接頭，用於安裝氣瓶的進出氣管路。
[0013] 其中，所述導管上設有傳感器引線穿孔，用於將所述傳感器的引線引導至所述導 管內。
[0014] 優選地，所述導管上設有安裝定位銷，溫度傳感器通過所述安裝定位銷固定在所 述導管上，可以準確測量導管周圍各點的溫度。
[0015] 所述信號引線管和引線管座套之間設有引線管密封圈，所述引線管座套和高壓護 罩之間設有引線管座套密封圈，所述高壓護罩和氣瓶連接頭之間設有氣瓶連接頭密封圈 一，所述氣瓶連接頭和氣瓶之間設有氣瓶連接頭密封圈二。
[0016] 進一步地，所述導管上設有若干工藝孔，用於瓶內氣流的通過。
[0017] 進一步地，所述多連杆上設有若干工藝孔，用於瓶內氣流的通過。
[0018] 其中，所述氣瓶內壓力範圍為0?lOOMPa。
[0019] 本發明由於採用了上述技術方案，與現有技術相比具有以下有益效果：本發明用 於測量高壓氣瓶內部溫度的測量裝置通過設置多連杆和定位彈簧，可按要求調節多連杆的 長度和張開角度，將布點機構在安裝入高壓氣瓶內後能夠自然展開達到需求位置，使其測 試範圍能夠覆蓋氣瓶內徑向及軸向任意點的溫度；本發明可以直接探測和記錄氣瓶內部徑 向及軸向任意點的溫度，是一種結構精密、安裝簡便的測試裝置，且本發明不僅能用於高壓 氫氣瓶的溫度分布測試，還適合於其它高壓氣體儲氣瓶的測試；本發明適用於多種氣體的 氣瓶，氣瓶內壓力範圍為〇?lOOMPa。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 通過以下本發明的實施例並結合附圖的描述，示出本發明的其它優點和特徵，該 實施例以實例的形式給出，但並不限於此，其中：
[0021] 圖1為本發明一種用於測量高壓氣瓶內部溫度的測量裝置的較優實施例的結構 示意圖；
[0022] 圖2為圖1中所示實施例的密封模塊的結構示意圖；
[0023] 圖3為圖1中所示實施例的布點機構的結構示意圖；
[0024] 圖4為圖1中所示實施例安裝於高壓氣瓶內時的示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 如圖1所示，一種用於測量高壓氣瓶內部溫度的測量裝置，包括布點機構1、密封 模塊2、數據採集卡3。
[0026] 結合圖2所示，布點機構1包括導管11，導管11上設有多連杆15,每根多連杆15 配套地設有由彈簧座13和彈簧14構成的定位彈簧，定位彈簧用於調節與其對應的多連杆 15的角度，多連杆15上連接有溫度傳感器8,可按要求利用定位彈簧調節多連杆15的長度 和張開角度，可以準確測量氣瓶內徑向及軸向任意點的溫度，導管11上還設有安裝定位銷 12,溫度傳感器8通過安裝定位銷12固定在導管11上，可以準確測量導管11周圍各點的 溫度。導管11上還設有傳感器引線穿孔16,用於將傳感器8的引線引導至導管11內。導 管11和多連杆15上設計了一些工藝孔（圖中未示出），使它們能夠在氣瓶內有急速高壓氣 流通過時，仍保持受力平衡，從而使結構和位置保持穩定。
[0027] 結合圖2所示，密封模塊2包括高壓護罩21、引線管座套23、信號引線管25、氣瓶 連接頭28,密封模塊2通過氣瓶連接頭28連接高壓氣瓶的瓶口，氣瓶連接頭28上設有穿 孔281，引線管座套23設於信號引線管25的外部，高壓護罩21設在密封模塊2的外部。信 號引線管25和引線管座套23之間設有引線管密封圈24,引線管座套23和高壓護罩21之 間設有引線管座套密封圈22,高壓護罩21和氣瓶連接頭28之間設有氣瓶連接頭密封圈一 26。溫度傳感器8的引線穿過穿孔281後依次經信號引線管25、引線管座套23和高壓護 罩21後引出至外部。其中，氣瓶連接頭28上設有管道轉接頭27,用於安裝氣瓶的進出氣管 路。
[0028] 數據採集卡3用於將溫度傳感器8收集的模擬信號轉換成溫度數據儲存。溫度傳 感器8測得溫度信息，溫度傳感器8的引線通過導管11引出，通過信號引線管25轉接，穿 過引線管座套23和高壓護罩21，輸出瓶外與數據採集卡3對接。溫度傳感器8的選擇範圍 較廣，可使用熱電偶、熱電阻、晶片式等等各種現有溫度傳感器，數據採集卡3內可根據選 擇的溫度傳感器輸入與之匹配的算法，數據採集卡3將模擬信號輸出至電腦進行記錄和保 存。
[0029] 本發明用於測量高壓氣瓶內部溫度的測量裝置裝入氣瓶4中，用於測量氣瓶4中 的溫度。結合圖4所示，氣瓶連接頭28和氣瓶4之間通過氣瓶連接頭密封圈二29密封，導 管11的一端和氣瓶連接頭28的內壁通過螺紋連接，布點機構1在伸入氣瓶4前對定位彈簧 進行調整，通過調節彈簧座13的鬆緊度，確定多連杆15展開狀態時的角度，伸入氣瓶4時， 手動使多連杆15'為摺疊狀態（參考圖1和圖3)，伸入氣瓶4內後定位彈簧動作將多連杆 由摺疊狀態轉換為預先設定的展開狀態，測量氣瓶4內各點的溫度。對不同氣瓶，不同位置 的測量，可在伸入前對彈簧座13進行調整即可，簡單方便。
【權利要求】
1. 一種用於測量高壓氣瓶內部溫度的測量裝置，其特徵在於，包括： 布點機構，包括一導管，所述導管上設有多連杆，每根多連杆配套地設有定位彈簧，用 於調節對應多連杆的角度，所述多連杆上連接有溫度傳感器； 密封模塊，包括高壓護罩、引線管座套、信號引線管、氣瓶連接頭，所述密封模塊通過氣 瓶連接頭連接高壓氣瓶的瓶口，所述氣瓶連接頭上設有穿孔，所述引線管座套設於所述信 號引線管的外部，所述高壓護罩設在密封模塊的外部； 數據採集卡，用於將溫度傳感器收集的模擬信號轉換成溫度數據儲存； 所述導管一端和所述氣瓶連接頭的內壁通過螺紋連接，所述溫度傳感器的引線穿過所 述穿孔後依次經所述信號引線管、引線管座套和高壓護罩後引出至外部。
2. 如權利要求1所述的溫度測量裝置，其特徵在於：所述氣瓶連接頭上設有管道轉接 頭，用於安裝氣瓶的進出氣管路。
3. 如權利要求1所述的溫度測量裝置，其特徵在於：所述導管上設有傳感器引線穿孔， 用於將所述傳感器的引線引導至所述導管內。
4. 如權利要求1所述的溫度測量裝置，其特徵在於：所述導管上設有安裝定位銷，溫度 傳感器通過所述安裝定位銷固定在所述導管上。
5. 如權利要求1所述的溫度測量裝置，其特徵在於：所述信號引線管和引線管座套之 間設有引線管密封圈，所述引線管座套和高壓護罩之間設有引線管座套密封圈，所述高壓 護罩和氣瓶連接頭之間設有氣瓶連接頭密封圈一，所述氣瓶連接頭和氣瓶之間設有氣瓶連 接頭密封圈二。
6. 如權利要求1所述的溫度測量裝置，其特徵在於：所述導管上設有若干工藝孔，用於 瓶內氣流的通過。
7. 如權利要求1所述的溫度測量裝置，其特徵在於：所述多連杆上設有若干工藝孔，用 於瓶內氣流的通過。
8. 如權利要求1所述的溫度測量裝置，其特徵在於：所述氣瓶內壓力範圍為0? lOOMPa。
【文檔編號】G01K1/14GK104155016SQ201410425758
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月26日 優先權日:2014年8月26日
【發明者】高頂雲, 李仕棟, 陳華強, 張金寶 申請人:上海舜華新能源系統有限公司