一种用于测量高压气瓶内部温度的装置及使用方法与流程

1.本发明涉及氢能技术领域，具体涉及一种测量高压气瓶在充气过程中测量内部温度的装置及使用方法。


背景技术：

2.氢能以来源广、能效高、可再生、燃烧产物零污染等优点，正成为世界主要发达经济体和国家能源创新与再工业化的焦点。近年来，美国、日本、中国、韩国、欧盟等都制定了氢能发展战略，大力开发氢能汽车，积极推进加氢站等氢能基础设置的建设。
3.在氢能产业链的发展进程中，加氢站作为供氢基础设置之一，已得到全世界研究者的关注。根据储氢方式的不同，加氢站可分为气氢加氢站和液氢加氢站两种。由于气氢加氢站具有能耗低、加氢速度快、可靠性高等优点，我国现有的加氢站大多采用这一种。为提高氢能在能源、交通行业的市场竞争力，必须保证加氢如同加油一般便捷、安全、高效、经济。为此，要利用技术手段，在保证氢气加注速率、压力的前提下，严格控制加氢过程中车载储氢容器内的温升，消除温升所带来的安全隐患，所以有必要对充气过程中气瓶内部不同部位的温度进行测量和研究。
4.现有的测温装置存在以下缺点：
5.1、只在瓶口处的瓶阀上设置温度传感器，只能测量瓶口温度，对气瓶内部各个部位温度无法测量。
6.2、温度传感器数据传输线在瓶口处的密封问题无法解决。
7.因此，需要对现有技术进行改进。


技术实现要素：

8.本发明要解决的技术问题是提供一种高效的用于测量高压气瓶内部温度的装置及使用方法。
9.为解决上述技术问题，本发明提供一种用于测量高压气瓶内部温度的装置，包括盖帽、上压盖、密封楔、大密封环、小密封环、下密封座、瓶口塞、密封圈、穿线管、测温杆、传递杆、支撑杆、底座、弹簧和弹簧座；
10.所述瓶口塞包括从上到下固定连接的瓶口塞第一组件、瓶口塞第二组件和瓶口塞第三组件，瓶口塞第一组件和瓶口塞第三组件外侧壁设有外螺纹；
11.所述瓶口塞第一组件和瓶口塞第二组件中开设有瓶口塞管孔，瓶口塞第三组件底部正中心开设置有瓶口塞固定孔，瓶口塞固定孔内壁设置有内螺纹，瓶口塞管孔延伸到瓶口塞第三组件中与瓶口塞固定孔连通；所述瓶口塞管孔和瓶口塞固定孔共同贯穿瓶口塞的顶部和底部；
12.所述瓶口塞第二组件侧壁上设置有与瓶口塞管孔连通的充气口；
13.气瓶的瓶口内侧设置有内螺纹，瓶口塞第三组件与气瓶螺纹连接；
14.所述盖帽底部开设置有盖帽固定腔，盖帽固定腔顶部四周设置有台阶，盖帽固定
腔内侧壁底部设置有内螺纹；盖帽在顶部开设有与盖帽固定腔连通的出线口；
15.所述瓶口塞第一组件与盖帽的盖帽固定腔螺纹连接，台阶底部和瓶口塞第一组件顶部之间从上到下依次压紧设置有上压盖、密封楔和下密封座；
16.所述上压盖和下密封座设置有相对应的上压盖出线孔和下密封座出线孔，上压盖在上压盖出线孔底部四周设置有锥面，下密封座在下密封座出线孔顶部四周设置有下密封座固定槽；
17.所述密封楔为锥台形，密封楔底部嵌入在下密封座固定槽中，密封楔侧壁与锥面抵接；
18.所述穿线管外侧壁顶部设置有外螺纹，穿线管顶部与瓶口塞固定孔螺纹连接，穿线管顶部旋入瓶口塞固定孔中，直至到达瓶口塞固定孔顶部；
19.所述穿线管是中空的管状，且穿线管内腔与瓶口塞管孔连通，穿线管侧壁从上到下等距设置有若干穿线管进气孔，通过穿线管进气孔进行充气；
20.所述穿线管侧壁上还从上到下依次铰接设置有若干组测温杆，测温杆首端与穿线管铰接，测温杆尾端斜向下延伸并设置有测温传感器，测温传感器的引线穿过测量杆、穿线管进气孔、穿线管内腔和瓶口塞管孔，然后从上压盖出线孔、密封楔和下密封座出线孔中穿出，再从出线口引出；
21.相邻组的测温杆之间通过传递杆铰接，最底部一组的测温杆通过支撑杆与底座顶部铰接；
22.所述底座放置在气瓶内腔底部正中间，底座内设置有底座空腔，底座空腔底部安装有弹簧座，弹簧座上安装弹簧，穿线管底部设置有底板，穿线管底部伸入底座的底座空腔中，底板与弹簧座的弹簧抵接。
23.作为对本发明一种用于测量高压气瓶内部温度的装置的改进：
24.所述瓶口塞第二组件为六角螺栓；
25.所述瓶口塞第二组件的直径大于瓶口塞第一组件及瓶口塞第三组件的直径。
26.作为对本发明一种用于测量高压气瓶内部温度的装置的改进：
27.所述瓶口塞管孔和瓶口塞固定孔均位于瓶口塞的中轴线上，且瓶口塞固定孔的直径大于瓶口塞管孔的直径。
28.作为对本发明一种用于测量高压气瓶内部温度的装置的改进：
29.所述瓶口塞第三组件外侧壁设置有密封圈，密封圈位于瓶口塞第三组件外侧壁的外螺纹下方，密封圈与气瓶的瓶口紧贴，用于密封气瓶。
30.作为对本发明一种用于测量高压气瓶内部温度的装置的改进：
31.所述台阶上设置有卡台，上压盖嵌入卡台中固定。
32.作为对本发明一种用于测量高压气瓶内部温度的装置的改进：
33.在上压盖和下密封座之间设置大密封环，上压盖底部和下密封座顶部上开设相应的上压盖凹槽和下密封座第一凹槽，大密封环两端分别嵌入上压盖凹槽及下密封座第一凹槽中，密封楔位于大密封环内侧。
34.作为对本发明一种用于测量高压气瓶内部温度的装置的改进：
35.在下密封座和瓶口塞第一组件之间设置小密封环，下密封座底部和瓶口塞第一组件顶部上开设相应的下密封座第二凹槽和瓶口塞第一组件凹槽，小密封环两端分别嵌入下
密封座第二凹槽和瓶口塞第一组件凹槽中，密封楔及瓶口塞管孔均位于小密封环内。
36.作为对本发明一种用于测量高压气瓶内部温度的装置的改进：
37.所述下密封座底部四周设置有环形的下密封座凸起，瓶口塞第一组件顶部嵌入下密封座凸起之间进行固定。
38.本发明提供一种用于测量高压气瓶内部温度的使用方法，包括以下步骤：
39.将测量杆和支撑杆合拢状态的温度测量装置插入氢瓶内部，拧瓶口塞，将瓶口塞旋入气瓶的瓶口，使得底座与气瓶内底部抵接；继续旋入瓶口塞，弹簧座的弹簧被穿线管的底板压缩，在支撑杆的支撑力的作用下，最底部一组的测温杆被打开；在传递杆的作用下，其余测温杆也被打开；测量杆末端的温度传感器贴片接触气瓶的内壁面以便于测量温度；将盖帽拧紧，使得上压盖、密封楔及下密封座密封良好；在瓶口塞上的充气口处充入气体，开始测量温度。
40.作为对本发明一种用于测量高压气瓶内部温度的使用方法的改进：
41.测量温度完成后，将气瓶内气体通过充气口泄放完全，将瓶口塞旋出，在弹簧座的弹簧的弹性力作用下，底座与穿线管发生相对位移，测量杆和支撑杆合拢；接着将整个温度测量装置从气瓶内拔出。
42.本发明一种用于测量高压气瓶内部温度的装置的技术优势为：
43.1.本发明能在气瓶充气过程，保证分布在气瓶内部不同部位的温度传感器的数据传输线在瓶口处密封良好。
44.2.保证气瓶内部不同部位有温度传感器在进行气瓶充气过程中的温度数据的采集和监测。
45.3.测量结束后，温度测量装置可以快速地、简便地、无损坏地从气瓶内拆解下来。
附图说明
46.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
47.图1是本发明一种用于测量高压气瓶内部温度的装置安装在气瓶16的结构示意图；
48.图2是图1中a方向的测温杆10的结构示意图；
49.图3是图1中c
‑
c方向的剖视图；
50.图4是图1中d
‑
d方向的剖视图；
51.图5是图1中瓶口塞7的结构示意图；
52.图6是图1中盖帽1的结构示意图；
53.图7是图1中上压盖2的结构示意图；
54.图8是图1中下密封座6的结构示意图；
55.图9是图1中盖帽1与瓶口塞7配合使用的结构示意图；
56.图10是图1中底座13的结构示意图。
具体实施方式
57.下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
58.实施例1、一种用于测量高压气瓶内部温度的装置，如1所示，用于测量气瓶16，包括盖帽1、上压盖2、密封楔3、大密封环4、小密封环5、下密封座6、瓶口塞7、密封圈8、穿线管9、测温杆10、传递杆11、支撑杆12、底座13、弹簧14和弹簧座15。
59.瓶口塞7包括从上到下固定连接的瓶口塞第一组件71、瓶口塞第二组件72和瓶口塞第三组件73，瓶口塞第二组件72为六角螺栓的形状，瓶口塞第一组件71和瓶口塞第三组件73外侧壁设有外螺纹；瓶口塞第二组件72的直径大于瓶口塞第一组件71及瓶口塞第三组件73的直径，方便工作人员通过六角螺栓(瓶口塞第二组件72)拧动瓶口塞7。
60.瓶口塞第一组件71和瓶口塞第二组件72中开设有瓶口塞管孔721，瓶口塞第三组件73底部正中心开设置有瓶口塞固定孔731，瓶口塞固定孔731内壁设置有内螺纹，瓶口塞管孔721延伸到瓶口塞第三组件73中与瓶口塞固定孔731连通。瓶口塞管孔721和瓶口塞固定孔731共同贯穿瓶口塞7的顶部和底部。
61.瓶口塞管孔721和瓶口塞固定孔731均位于瓶口塞7的中轴线上，且瓶口塞固定孔731的直径大于瓶口塞管孔721的直径。
62.瓶口塞第二组件72侧壁上还设置有与瓶口塞管孔721连通的充气口722，通过充气孔722可以向气瓶16内充气及放气。
63.气瓶16的瓶口内侧设置有内螺纹，瓶口塞第三组件73与气瓶16螺纹连接，瓶口塞第三组件73外侧壁还设置有密封圈8，密封圈8位于瓶口塞第三组件73外侧壁的外螺纹下方，密封圈8与气瓶16的瓶口紧贴，用于密封气瓶16。
64.盖帽1底部开设置有盖帽固定腔1001，盖帽固定腔1001顶部四周设置有台阶1002，盖帽固定腔1001内侧壁底部设置有内螺纹；盖帽1在顶部开设有与盖帽固定腔1001连通的出线口1004。
65.瓶口塞第一组件71与盖帽1的盖帽固定腔1001螺纹连接，台阶1002底部和瓶口塞第一组件71顶部之间从上到下依次压紧设置有上压盖2、密封楔3和下密封座6。台阶1002上设置有卡台1003，上压盖2嵌入卡台1003中固定。
66.上压盖2和下密封座6设置有相对应的上压盖出线孔21和下密封座出线孔61，在使用时上压盖出线孔21和下密封座出线孔61对齐，上压盖2在上压盖出线孔21底部四周设置有锥面211，下密封座6在下密封座出线孔61顶部四周设置有下密封座固定槽611。
67.密封楔3为锥台形，密封楔3底部嵌入在下密封座固定槽611中，密封楔3侧壁与锥面211抵接，这样在压紧上压盖2和下密封座6时，密封楔3也随之被压缩。
68.还可以在上压盖2和下密封座6之间设置大密封环4，上压盖2底部和下密封座6顶部上开设相应的上压盖凹槽22和下密封座第一凹槽62，大密封环4两端分别嵌入上压盖凹槽22及下密封座第一凹槽62中即可，密封楔3位于大密封环4内侧，大密封环4起到密封的作用。
69.还可以在下密封座6和瓶口塞第一组件71之间设置小密封环5，下密封座6底部和瓶口塞第一组件71顶部上开设相应的下密封座第二凹槽63和瓶口塞第一组件凹槽711，小密封环5两端分别嵌入下密封座第二凹槽63和瓶口塞第一组件凹槽711中即可，密封楔3及瓶口塞管孔721均位于小密封环5内，小密封环5起到密封的作用。
70.密封罐8采用丁腈橡胶，密封楔3、大密封环4和小密封环5等均可以采用聚四氟乙烯，确保密封效果良好。
71.下密封座6底部四周设置有环形的下密封座凸起64，瓶口塞第一组件71顶部嵌入下密封座凸起64之间进行固定。
72.穿线管9外侧壁顶部设置有外螺纹，穿线管9顶部与瓶口塞固定孔731螺纹连接，使用时，穿线管9顶部旋入瓶口塞固定孔731中，直至到达瓶口塞固定孔731顶部。
73.穿线管9是中空的管状，且穿线管9内腔与瓶口塞管孔721连通，穿线管9侧壁从上到下等距设置有若干穿线管进气孔191，通过穿线管进气孔191进行充气。
74.穿线管9侧壁上还从上到下依次铰接设置有若干组测温杆10，测温杆10首端与穿线管9铰接，测温杆10尾端斜向下延伸并设置有测温传感器。相邻组的测温杆10之间通过传递杆11铰接(传递杆11两端均与相邻两组测温杆10的中间部分位置铰接)，最底部一组的测温杆10通过支撑杆12与底座13顶部铰接(支撑杆12两端分别与最底部一组的测温杆10及底座13顶部铰接)。
75.本发明不对测量点进行限制，可以按照需求，在穿线管9上配置不同数量的测量杆10，不会影响测量杆10的打开与合拢过程。温度传感器采集温度数据，通过引线传输，引线穿过测量杆10、穿线管进气孔191、穿线管9内腔和瓶口塞管孔721，然后从上压盖出线孔21、密封楔3和下密封座出线孔61中穿出，再从出线口1004引出与数据采集卡连接，将温度传感器收集的模拟信号转变为温度数据储存。
76.底座13放置安装在气瓶16内腔底部正中间(底座13与气瓶16不固定)，底座13内设置有底座空腔131，底座空腔131底部安装有弹簧座15，弹簧座15上安装弹簧14，穿线管9底部设置有底板17，穿线管9底部伸入底座13的底座空腔131中，底板17与弹簧座15的弹簧14抵接。
77.关于引线在瓶口处的密封问题。盖帽1与瓶口塞7通过螺纹拧紧后，将上压盖2向下压，上压盖2上的锥面211将穿有引线的密封楔3进行挤压密封，保证引线周围密封良好。同时，上压盖2与下密封座6之间的大密封环4、下密封座6与瓶口塞7之间的小密封环5也进行挤压密封，保证了瓶内高压气体不会泄漏。此外，在瓶口塞7与气瓶16连接处，还设有密封圈8进行密封，防止气体泄漏。
78.本发明的使用方法为：
79.本发明测温装置的测温杆10在不测温度状态下是合拢状态。在弹簧座15的弹簧14的作用下，测温杆10与传递杆11合拢于穿线管9周围。
80.测量气瓶16温度时，将合拢状态的温度测量装置插入氢瓶内部，拧瓶口塞7，将瓶口塞7旋入气瓶16的瓶口，使得底座13与气瓶16内底部抵接；继续旋入瓶口塞7，弹簧座15的弹簧14被穿线管9的底板17压缩，在支撑杆12的支撑力的作用下，最底部一组的测温杆10被打开；在传递杆11的作用下，其余测温杆10也被打开；测量杆10末端的温度传感器贴片接触气瓶16的内壁面以便于测量温度。将盖帽1拧紧，使得上压盖2、密封楔3及下密封座6密封良好。在瓶口塞7上的充气口722处充入气体，开始测量温度。
81.测量温度完成后，将气瓶16内气体通过充气口722泄放完全。将瓶口塞7旋出，在弹簧座15的弹簧14的弹性力作用下，底座13与穿线管9发生相对位移，测量杆10和支撑杆12合拢；接着将整个温度测量装置从气瓶16内拔出。
82.最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容
直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。