加氢过滤器、加氢过滤器装置和加氢过滤器系统的制作方法

1.本技术涉及加氢过滤器、包括加氢过滤器的加氢过滤器装置和包括加氢过滤器装置的加氢过滤器系统。


背景技术：

2.需要改进的加氢过滤器。本技术至少减轻了现有技术的一些缺点。通过下面的描述，本技术的这些和其它优点将变得明显。


技术实现要素：

3.本技术的一个方面提供了一种加氢过滤器，其特征在于，所述加氢过滤器包括中空圆柱形过滤元件，所述中空圆柱形过滤元件包括多孔奥氏体不锈钢过滤介质，所述中空圆柱形过滤元件具有第一开口端盖、第二封闭端盖、外表面、内表面和中心腔体，所述第一开口端盖包括中空突起。
4.在加氢过滤器的一个实施例中，所述中空突起包括外螺纹表面。
5.在加氢过滤器的一个实施例中，所述中空圆柱形过滤元件的操作设计压力为至少96mpa。
6.在加氢过滤器的一个实施例中，所述第二封闭端盖具有包括凹部的外表面，所述凹部构造成用以接纳用于使所述加氢过滤器旋转的工具。
7.本技术的另一方面提供了一种加氢过滤器装置，其特征在于，所述加氢过滤器装置包括壳体和加氢过滤器，所述壳体包括第一壳体部分和第二壳体部分，所述加氢过滤器包括中空圆柱形过滤元件，所述中空圆柱形过滤元件包括多孔奥氏体不锈钢过滤介质，所述中空圆柱形过滤元件具有第一开口端盖、第二封闭端盖、外表面、内表面和中心腔体，所述第一开口端盖包括中空突起；其中所述第一壳体部分可移除地连接到所述第二壳体部分，所述第一壳体部分具有与入口通道流体连通的入口、与出口通道流体连通的出口、用于接纳所述加氢过滤器的中空突起的端口，其中所述端口与所述中空圆柱形过滤元件的中心腔体、所述出口通道和所述出口流体连通，所述第二壳体部分具有第二壳体部分腔体，所述加氢过滤器接纳在所述第二壳体部分腔体中，其中所述入口通道与所述第二壳体部分腔体流体连通，并且其中所述第二壳体部分腔体具有与所述中空圆柱形过滤元件的外表面间隔开一定距离的侧壁。
8.在加氢过滤器装置的一个实施例中，用于接纳所述加氢过滤器的中空突起的所述端口包括内螺纹，所述内螺纹能够与所述中空圆柱形过滤元件的第一开口端盖上的中空突起上的外螺纹表面接合。
9.本技术的又一方面提供了一种加氢过滤器系统，其特征在于，所述加氢过滤器系统包括：上述方面的加氢过滤器装置；与所述第一壳体部分的入口流体连通的氢源入口导管；氢气进气阀；适于将过滤后的氢气流输入到车辆中的加氢端口。
10.在加氢过滤器系统的一个实施例中，所述加氢过滤器系统还包括泄压阀、所述氢
气进气阀下游的加氢导管、与所述加氢导管连通的速动阀以及所述速动阀下游的加氢枪，其中所述加氢枪与所述速动阀和所述加氢端口流体连通。
附图说明
11.图1a和1b示出了根据本技术一方面的加氢过滤器，其中图1a示出了透视图，图1b示出了剖视图。
12.图1c和1d示出了根据本技术另一方面的加氢过滤器，其中图1c示出了透视图，图1d示出了剖视图。
13.图2示出了根据图1a和1b所示的本技术一方面的加氢过滤器的剖视图，还示出了通过过滤器的流体流动路径(由外向内流动的过滤)，并且示出了中空突起上的外螺纹。
14.图3a示出了根据本技术另一方面的包括图1a和1c所示的加氢过滤器的加氢过滤器装置的剖视图，还示出了通过加氢过滤器装置的流体流动路径。图3b示出了图3a中所示的加氢过滤器装置的壳体的剖视分解图。
15.图4是根据本技术一个方面的加氢过滤器系统的示意图，其中过滤后的氢气流可以从加氢端口传送到期望位置，例如车辆燃料箱。
具体实施方式
16.根据本技术的一个方面，提供了一种加氢过滤器，其特征在于，所述加氢过滤器包括中空圆柱形过滤元件，所述中空圆柱形过滤元件包括多孔奥氏体不锈钢过滤介质，所述中空圆柱形过滤元件具有第一开口端盖、第二封闭端盖、外表面、内表面和中心腔体，所述第一开口端盖包括中空突起。
17.本技术的另一方面提供了一种加氢过滤器装置，其特征在于，所述加氢过滤器装置包括壳体和加氢过滤器，所述壳体包括第一壳体部分和第二壳体部分，所述加氢过滤器包括中空圆柱形过滤元件，所述中空圆柱形过滤元件包括多孔奥氏体不锈钢过滤介质，所述中空圆柱形过滤元件具有第一开口端盖、第二封闭端盖、外表面、内表面和中心腔体，所述第一开口端盖包括中空突起；其中所述第一壳体部分可移除地连接到所述第二壳体部分，所述第一壳体部分具有与入口通道流体连通的入口、与出口通道流体连通的出口、用于接纳所述加氢过滤器的中空突起的端口，其中所述端口与所述中空圆柱形过滤元件的中心腔体、所述出口通道和所述出口流体连通，所述第二壳体部分具有第二壳体部分腔体，所述加氢过滤器接纳在所述第二壳体部分腔体中，其中所述入口通道与所述第二壳体部分腔体流体连通，并且其中所述第二壳体部分腔体具有与所述中空圆柱形过滤元件的外表面间隔开一定距离的侧壁。
18.本技术的又一方面提供了一种加氢过滤器系统，其特征在于，所述加氢过滤器系统包括：上述方面的加氢过滤器装置，所述加氢过滤器装置包括壳体和加氢过滤器，所述壳体包括第一壳体部分和第二壳体部分，所述加氢过滤器包括中空圆柱形过滤元件，所述中空圆柱形过滤元件包括多孔奥氏体不锈钢过滤介质，所述中空圆柱形过滤元件具有第一开口端盖、第二封闭端盖、外表面、内表面和中心腔体，所述第一开口端盖包括中空突起；其中所述第一壳体部分可移除地连接到所述第二壳体部分，所述第一壳体部分具有与入口通道流体连通的入口、与出口通道流体连通的出口、用于接纳所述加氢过滤器的中空突起的端
口，其中所述端口与所述中空圆柱形过滤元件的中心腔体、所述出口通道和所述出口流体连通，所述第二壳体部分具有第二壳体部分腔体，所述加氢过滤器接纳在所述第二壳体部分腔体中，其中所述入口通道与所述第二壳体部分腔体流体连通，并且其中所述第二壳体部分腔体具有与所述中空圆柱形过滤元件的外表面间隔开一定距离的侧壁；与所述第一壳体部分的入口流体连通的氢源入口导管；氢气进气阀；适于将过滤后的氢气流输入到车辆中的加氢端口。
19.现在将在下面更详细地描述本技术的每个部件，其中相似的部件具有相似的附图标记。
20.图1a示出了根据本技术一个方面的加氢过滤器100的透视图，而图1b示出了剖视图，其包括中空圆柱形过滤元件50，该中空圆柱形过滤元件包括多孔奥氏体不锈钢过滤介质51，该中空圆柱形过滤元件具有外表面52、内表面53和中心腔体54、以及包括中空突起11的第一开口端盖1和具有外表面22的第二封闭端盖2。优选地如图1a所示，中空突起11具有包括螺纹13的外表面12。如果需要，中空圆柱形过滤元件可以构造为褶皱式过滤元件(未示出)。
21.图1a和1b中所示的过滤器100的图示方面包括外表面22中的凹部150，其用于接纳诸如钻头或扳手的装置，该装置一旦接合在凹部中，就可以使过滤器100旋转以与加氢过滤器装置的壳体接合和/或脱离。
22.除了第二封闭端盖之外，图1c(透视图)和1d(剖视图)中所示的过滤器100的方面与图1a和1b中所示的过滤器100的方面相同。在图1c和1d所示的过滤器100的方面中，过滤器包括第二封闭端盖2'，其具有不包括凹部的外表面22'。
23.开口端盖和封闭端盖由金属制成，例如不锈钢。
24.如图2所示(参见箭头)，并且关于加氢过滤器装置的一个方面(如图3所示)更详细地讨论的，优选的氢气流流体过滤流动路径是“外/内”流动，使得氢气流穿过外表面52、内表面53、进入中心腔体54，并通过第一开口端盖1和中空突起11。
25.加氢过滤器设置在加氢过滤器装置的壳体中，以提供加氢过滤器装置。图3a示出了根据本技术另一方面的加氢过滤器装置500的剖视图，其包括图1a-1d所示的加氢过滤器100。加氢过滤器装置500的所示方面包括加氢过滤器装置壳体550，该壳体包括第一壳体部分510和第二壳体部分520，其中第一壳体部分可移除地连接到第二壳体部分。图3b示出了包括第一壳体部分510和第二壳体部分520的加氢过滤器装置壳体550的剖视分解图。
26.通常，除了第一壳体部分可移除地连接到第二壳体部分之外，第二壳体部分可以与第一壳体部分分离，并且过滤元件可以随后与第一壳体部分分离，而无需拆卸连接到第一壳体部分的其它部件(例如，无需断开连接到入口和/或出口的导管)。
27.参考图3a和3b，图示的第一壳体部分510具有与入口通道511a流体连通的入口511、与出口通道512a流体连通的出口512、用于接纳加氢过滤器100的中空突起11的端口514，其中端口514与中空圆柱形过滤元件50的中心腔体54、出口通道512a和出口512流体连通。在图示的方面中，入口通道和出口通道各自包括被配置为形成90度角的两个部段(入口通道511a包括部段511b和511c，出口通道512a包括部段512b和512c)，并且入口和出口是水平布置的，在距加氢过滤器装置的底部相同的高度“h”处对齐。
28.所示的第一壳体部分包括在第一壳体部分的下部部段处的环形切口515，其用于
接纳第二壳体部分的上部部段。形成切口中心的圆柱形突起516的外表面517布置成接触第二壳体部分的上开口端部525的内表面527。在一些方面中，第二壳体部分的上开口端部的内表面包括一个或多个水平布置的凹槽，其用于接纳弹性构件以改善第一和第二壳体部分之间的密封，并且第一和第二壳体部分可以具有螺纹。以便于可移除地连接各壳体部分。例如，参考图3a和3b中所示的方面，内表面527包括水平凹槽527a、527b，每个凹槽都容纳抵靠外表面517密封的弹性构件(图示为o形环)，切口的与圆柱形突起间隔开的表面518包括螺纹518a，该螺纹可与第二壳体部分的上开口端部525的外表面528上的螺纹528a接合。可选地，保持环，例如聚四氟乙烯(ptfe)环(未示出)，可以在弹性构件上方布置在每个凹槽中以将弹性构件保持就位。
29.在一个优选方面中，端口514包括内螺纹514a，该内螺纹可与中空圆柱形过滤元件50的第一开口端盖1的中空突起11上的外螺纹表面12、13接合。因此，如果需要，可以将钻头或扳手接合在凹部150中，使得过滤器100可以旋转以与加氢过滤器装置壳体500(例如，第一壳体部分510)接合和/或脱离。
30.图示的第二壳体部分520具有在其中接纳加氢过滤器100的第二壳体部分腔体524，其中入口通道511a与第二壳体部分腔体524流体连通，并且其中第二壳体部分腔体具有与中空圆柱形过滤元件50的外表面52间隔开距离“d”的侧壁521。
31.优选地，如图3a所示的加氢过滤器装置500的方面所示，其中箭头示出了通过该装置的氢气流流体流动路径，还示出了通过加氢过滤器100的“外/内”过滤流动，氢气从源(例如，储氢罐)通过入口511，沿着入口通道511，进入侧壁521和外表面52之间的空间，并且当氢气从外表面52穿过内表面53时，氢气被过滤。过滤后的氢气流从中心腔体54穿过第一开口端盖1、中空突起11、端口512b、出口通道512a和出口512。过滤优选地在高压下进行，例如，加氢过滤器100可以在至少96mpa的设计压力下操作。
32.壳体部分可由任何合适的刚性的、不可渗透材料制成，该材料与氢气流和所使用的压力相容。例如，壳体部分通常由金属制成，例如不锈钢。
33.在一个优选的方面中，加氢过滤器装置被布置成并用于加氢过滤器系统，其中过滤的氢气流可以被传送到期望位置，例如车辆，其中过滤的氢气流在进入汽车等车辆的氢动力马达的燃料电池之前被传送到车辆的燃料箱中。
34.根据本技术的加氢过滤器系统的一个方面在图4中示出，该图示出了加氢过滤器系统1000，其包括与加氢过滤器装置500连通的氢源入口导管1001、氢气进气阀1002、加氢导管1003、泄压阀1004、放气导管1005、速动阀1006、加氢枪1007、排放导管1009和加氢端口1008。系统的各方面还可以包括控制系统1100和质量流量计1101。系统的各方面可以包括附加元件和/或部件，例如附加导管和阀。说明性地，可以在出口512和氢气进气阀1002之间布置导管，以将过滤的氢气流从装置传送到进气阀。
35.系统1000被放置成与氢源(例如，储氢罐)900流体连通，其中氢气从氢源通过与加氢过滤器装置的第一壳体部分入口511流体连通的氢源入口导管1001进行传送，并且氢气流如关于图3a所述地进行过滤。过滤后的氢气流随后通过氢气进气阀1002、加氢导管1003、速动阀1006、加氢枪1007和加氢端口1008，然后进入燃料箱。
36.系统1000中的过量压力通过泄压阀1004和排放导管1005，并且没有从加氢枪1006进入加氢端口1008的氢气沿着排放导管1009和放气导管1005传送。
37.控制系统1100从接纳通过氢气进气阀的流动的质量流量计1101接收数据，以允许根据需要控制氢气流流动。可选地，控制系统接收来自泄漏警报器1110的信号并且如果确定泄漏则关闭。
38.过滤元件可以具有任何合适的孔结构，例如孔尺寸(例如，如通过鼓泡点所证实的，或者如例如美国专利4,340,479中所描述的那样通过kl所证实的，或者通过毛细管冷凝流孔法所证实的)、孔等级、孔径(例如，使用例如美国专利4,925,572中所述的改进的osu f2测试为特征)、或者当流体穿过元件时降低或允许一种或多种目标物质通过的去除率。所使用的孔结构取决于要使用的颗粒的尺寸和过滤的氢气流的期望流出物水平。通常，加氢过滤器具有防止尺寸大于10微米的固体杂质通过的孔结构。在一个方面中，过滤元件的孔径在3至8微米的范围内，例如为约5微米。
39.本文引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请和专利，均以引用的方式并入本文，就如同每个参考文献均被单独地且具体地指示为通过引用并入本文并在此全文阐述一样。
40.在描述本技术的上下文中(特别是在所附权利要求的上下文中)，术语“一”和“该”、“所述”和“至少一个”以及类似指代的使用应被解释为涵盖两个方面：单数和复数，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。术语“至少一个”后面所跟随的一个或多个项目的列表(例如，“a和b中的至少一个”)应理解为是指从所列项目(a或b)中选择的一个项目，或者两个或更多个所列项目(a和b)的任意组合，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。除非另有说明，否则术语“包括”、“具有”、“包含”和“带有”应被解释为开放式术语(即，意思是“包括但不限于”)。除非在此另外指出，否则本文中数值范围的列举仅旨在用作分别指代落入该范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独值都被并入说明书中，如同其在本文中被单独叙述一样。除非本文另外指出或与上下文明显矛盾，否则本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行。除非另外要求，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本技术，并且不对本技术的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应解释为指示任何未要求保护的要素对于实施本技术必不可少。
41.本文描述了本技术的优选方面，包括发明人已知的用于实施本技术的最佳模式。通过阅读前述说明，那些优选方面的变型对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见。发明人期望熟练的技术人员适当地采用这样的变型，并且发明人希望以不同于本文具体描述的方式来实践本技术。因此，本技术包括适用法律所允许的所附权利要求书中所述主题的所有修改和等同形式。而且，除非本文另外指出或与上下文明显矛盾，否则本技术涵盖上述元件在其所有可能的变化中的任何组合。