[发明专利]高压大容积车用碳纤维全缠绕铝胆氢气瓶安全泄放装置

说明书

技术领域

本发明是一种高压大容积车用碳纤维全缠绕铝胆氢气瓶安全泄放装置，属于产品的结构技术领域。

背景技术

国内目前燃料电池电动汽车还处于研究阶段，所采用的氢气瓶均为碳纤维全缠绕铝胆复合气瓶，工作压力已达到35MPa。燃料电池城市客车因耗气量大，单瓶水容积通常在120L以上，且一辆车需安装多只气瓶。在进行燃料电池城市客车的设计时，根据氢气泄漏的特点，从安全方面考虑通常将氢气瓶安装在车的顶部。受安装空间的限制，氢气瓶为长圆柱结构。该结构气瓶的铝胆通常采用铝管制成，一般为两端开口，一端安装瓶口阀，另一端安装堵头。

目前，国内外还没有正式颁布的针对车用氢气瓶的相关标准，在研制过程中通常参考车用压缩天然气气瓶的相关标准。在这些标准中，对气瓶安全泄放装置仅进行了功能方面的规定，要求瓶阀具有温度、压力组合式的泄放装置，并且瓶阀安装在气瓶上应通过火烧试验。针对氢气与天然气在充气过程中温升不同的特点，将车用氢气瓶阀安全泄放装置的易熔合金动作温度规定为110±10℃。

对安全泄放装置的安全性评定为将其与气瓶一起进行火烧试验，通过火烧试验即认为该安全泄放装置能够满足安全性要求。车用氢气瓶的安全泄放装置安装在气瓶阀的阀体上，非常接近气瓶瓶口端面，与另一瓶口端面的距离为气瓶的长度。对于大容积车用氢气瓶，气瓶长度一般不小于1800mm。

一方面，在进行火烧试验时，因火焰长度仅为1650mm，因此安全泄放装置位于火场外部。而对于碳纤维全缠绕复合气瓶，复合材料层的导热性能较差。试验过程中，瓶阀处的温度无法达到易熔合金的动作温度，安全泄放装置无法开启，导致气瓶爆炸。同时，在车用氢气瓶的实际使用时，车内着火的情况干差万别，火场情况不一定满足火烧试验时火焰长度为1650mm的条件。日本的实体试验证明，局部火烧试验导致车用氢气瓶爆炸。

另一方面，车用氢气瓶内氢气的充、放均通过瓶口阀完成。在充气过程中，瓶内氢气因被压缩温度升高，瓶阀端的温度最高。实测结果证明，充气过程中，介质温度可以达到85℃。因此为了防止在充气过程中安全泄放装置开启，导致误动作，不能降低易熔合金的动作温度。为了防止充气过程中瓶内气体温升过高，达到易熔合金的动作温度，还需实时监控瓶内气体温度。

安装在瓶口处的安全泄放装置存在安全隐患，对于长度超过1650mm的气瓶不能对外界温度的升高做出迅速响应，易受瓶内气体温度波动影响。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的问题而设计提供了一种高压大容积车用碳纤维全缠绕铝胆氢气瓶安全泄放装置，其目的是使车用氢气瓶能够顺利通过火烧试验，保证当气瓶处于任意火场条件下都能够快速释放出瓶内储存的介质，防止气瓶发生爆破，并且降低瓶内气体温度波动对其的影响。避免因气瓶瓶体长度较大造成的安全泄放装置不能打开及受瓶内气体温升影响造成的安全泄放装置误动作。

本发明的目的是通过以下措施来实现的：

该高压大容积车用碳纤维全缠绕铝胆氢气瓶安全泄放装置，其特征在于：在铝胆复合气瓶的瓶口通过螺纹连接到连接堵头的一端，连接堵头的中心处加有一通孔，连接堵头的另一端呈锥形开口状，在开口处设置一个具有弹性的球形堵头，外套螺母与连接堵头的另一端并将球形堵头压紧并固定，球形堵头的中心处也加工有一连接孔，其前端与通孔连通，其后端连接泄压管，泄压管的另一端也连接一个中心带有连接孔的弹性球形堵头，并通过外套螺母固定连接到泄放装置上。

针对大容积车用氢气瓶通常为两端开口的结构特点，在按照标准规定对瓶口阀装配安全泄放装置的基础上，本发明技术方案是从气瓶另一端的堵头处引出一根高压管，将瓶内气体引至气瓶的外部瓶壁处，在该处布置一个安全泄放装置。

附图说明

图1为带有本发明装置的铝胆氢气瓶的结构示意图

图2为本发明装置的结构示意图

具体实施方式

以下针结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述：