[发明专利]一种用于车载大容积液化天然气气瓶的可升降转动式内置防浪板

说明书

本发明公开了一种用于车载大容量液化天然气气瓶的可升降转动式内置防浪板。可竖直伸缩的支架，其下端固定气瓶内壁底部；水平轴，其中间位置固定在所述支架上端；两个转筒，其可旋转支撑在所述水平轴上，并且分别位于中间位置的两侧；四个矩形防浪板本体，其为矩形并且固定在所述转筒的外圆周上，相邻的防浪板本体之间相互垂直。通过防浪板的转动，可以减小因液化天然气晃动产生的噪音，并且在一定程度上避免了浪花对气瓶的冲击。本发明结构合理，安装起来稳定可靠，对气瓶车的安全行驶有着重要的作用。

技术领域

本发明涉及低温压力容器技术领域，更具体的是，本发明涉及一种用于车载液化天然气气瓶的可升降转动式内置防浪板。

背景技术

液化天然气作为一种可持续发展的新型清洁能源，用液化天然气取代燃油以后，其环境效益和社会效益是显而易见的，二氧化硫和氮氧化物的排放量可以分别减少90％和80％，对改善环境意义重大。

国家法规TSG R0006-2014《气瓶安全技术监察规程》对气瓶公称容积修改为0.4L～3000L，气瓶标准委员会针对车用LNG气瓶规格最大容积由500L扩充至1000L。可见车载LNG气瓶向大容积发展已经成为天然气汽车发展需求的一种必然趋势。

LNG气瓶在运输的过程中，尤其是大容积气瓶在非满载状态下，当行驶至凹凸不平的颠簸路面以及车辆加速、急转、急刹等特殊工况下，由于液体的晃动使得车辆行驶稳定性变差，容易导致交通事故的发生。为降低因液体晃动而引发的交通事故，需在罐体内部设置防浪板。

鉴于大容积气瓶中浪的问题尤为突出，所以气瓶中增设防浪板是必不可少的。本发明根据大容积气瓶内部液体流动的特点综合设计成一种可升降转动式内置防浪板，防浪板可根据液化天然气的流动改变转动方向，从而进行防浪。防浪板的位置布置和结构设计，可有效的减少液体的晃动，对气瓶车的安全行驶有着重要的作用。

LNG气瓶内液体的晃荡轨迹遵循流体力学基本方程—连续方程和动力方程，构建有限元网格，在流场区域中径向远离气瓶内筒壁的中心位置，LNG晃动幅度较小，因此网格密度相对较小；而LNG与内筒壁的相互作用产生复杂的流动轨迹，因此在接触区域需要对网格进行加密划分。用有限元法来预测气瓶内LNG在车辆加速、急转、急刹等特殊工况下的流动情况以及液体和气瓶内筒碰撞后流动轨迹变化，以此确定防浪板的固定位置，从而可以更好的承接激起的液浪回流至液体内部。

针对气瓶在颠簸路面或特殊工况下的运动和气瓶内部液体晃荡，采用了势流理论方法求解，当气瓶内部液体发生非线性晃荡时，采用时域法计算，建立在颠簸路面或特殊工况下运动的气瓶与气瓶内液化天然气晃荡耦合的运动方程，在不同工况下分别进行了计算模拟与验证研究。

经计算与验证得到：低液位时，气瓶模型内液体晃荡的特性与中液位时基本相同，但激烈程度较低，没有冲顶现象，在流动的液化天然气带动下防浪板产生转动从而使浪花回流至液体中；相比于低液位，高液位的晃荡更为剧烈和危险，因为高液位时，振幅增大，罐内液体受到舱壁的限制更加明显，将产生强烈的三维效应，并可能对罐顶产生猛烈的拍击，此时防浪板的转动不仅依靠液体的流动，也有来自冲顶浪花的驱动，所以防浪板的转动加快，防浪效果更好。

本发明针对以上模拟与验证中产生的问题综合分析做出设计如下：由于气瓶内部液化天然气在不同液位均可产生不同程度的浪花，所以将转动式防浪板设计为可升降式；由于防浪板的转动主要依靠流体的运动和拍击使之转动，所以接触面积越大，产生的驱动力越大。因此将此防浪板设计为无孔较为理想。

本车载液化天然气气瓶的可升降转动式内置防浪板与传统的固定式防浪板相比，防浪板可以实现根据气瓶内部液面高度而自动适应变化，且结构合理，安装起来稳定可靠。

发明内容

本发明设计开发了一种用于车载液化天然气气瓶的可升降转动式内置防浪板，能够降低液化天然气晃动而产生的噪声，通过晃动的液体来促进防浪板的转动，进而使液体沿着防浪板在气瓶内合理的流动。