[发明专利]一种高压复合材料储气瓶充放气试验装置

说明书

技术领域：

本发明属于气体高压储存技术领域，本储气瓶充放气试验装置用于测试复合材料储气瓶快速充气时的温度效应，同时可进行气瓶在实际气体环境下的疲劳试验，确保储气瓶使用安全。

背景技术：

复合材料储气瓶因具有储气重量百分比大、承压能力高、只漏不爆等优点而得到广泛应用，如车用天然气瓶、家用氧气分装气瓶等越来越多的采用复合材料气瓶。近年来随着氢动汽车的发展，其储氢容器也是采用复合材料气瓶，随着对储氢容量和续驶里程的新要求，复合材料储氢气瓶的压力也有目前的35MPa提高到70MPa。一般来说，对气瓶充气过程是一个近似绝热压缩、温度上升的过程，而且充气过程越快，温度上升越大；而放气过程则相反。其中充气过程的最大温度变化幅度将超过100℃，而复合材料气瓶在制作过程中所使用的环氧树酯在高温下其强度会显著降低，出于安全性考虑这种气瓶最高使用温度一般现定在85℃以下，因此必须进行每种型号复合材料气瓶的充放气试验以便根据温升确定其充放气速度，并对气瓶进行真实气体环境下疲劳试验。而目前国内外还没有这样的试验装置。

发明内容：

本发明在于提供一种复合材料储气瓶充放气试验装置，主要包括高压储气罐、被试复合材料气瓶、缓冲罐、压缩机、测控装置及相应的连接管路、阀门、流量调解装置等设备，如图所示。本发明的技术方案为：高压储气罐一端通过充气阀、流量调节装置、气瓶手动阀与被试复合材料气瓶、放气阀、缓冲罐一端由高压管路相连；缓冲罐另一端通过低压管路经压缩机、高压管路与高压储气罐另一端联通，形成一个充放气循环回路；高压储气罐上、被试气瓶与气瓶手动阀之间装有压力传感器和压力传感器阀，被试气瓶内部装有温度传感器，压力传感器和温度传感器通过数据电缆线由测控装置采集，同时测量装置经电缆线控制充气阀和放气阀的开关，自动记录充放气的次数。

被试气瓶安装在恒温箱内，以模拟不同环境温度下充放气的温度效应，恒温箱靠近操作人员区域建有防爆隔离墙。

本试验装置的试验气体介质可循环使用，节约试验费用，并可在0-100MPa的范围内对复合材料气瓶进行充放气和疲劳试验。试验压力高，更接近于气瓶实际使用条件，对于气瓶安全使用具有重要的意义。

附图说明：

附图：复合材料储气瓶充放气试验装置结构示意图

图中：1.压缩机 2.高压储气罐 3.充气阀 4.流量调节装置 5.气瓶手动阀 6.被试复合材料气瓶 7.放气阀 8.缓冲罐 9.压力传感器阀 10.压力传感器 11.测控装置 12.恒温箱 13.防爆隔离墙 14.温度传感器 15.高压管路 16.低压管路

具体实施方式：

如附图所示，本发明主要包括高压储气罐1、被试复合材料气瓶6、缓冲罐8、压缩机1、测控装置11及相应的连接管路、阀门、流量调节装置4等设备。高压储气罐1的一端通过充气阀3、流量调节装置4、气瓶手动阀5与被试复合材料气瓶6、放气阀7、缓冲罐8一端由高压管路15相连；缓冲罐8另一端通过低压管路16经压缩机1、高压管路15与高压储气罐2的另一端联通，形成一个充放气试验循环回路；高压储气罐1上装有压力传感器10和压力传感器阀9，被试复合材料气瓶6与气瓶手动阀5之间装有压力传感器10和压力传感器阀9，被试复合材料气瓶6内部装有温度传感器14，压力传感器10和温度传感器14通过数据电缆线由测控装置11进行数据采集，同时测量装置11经电缆线控制充气阀3和放气阀7的开关，自动记录疲劳试验的次数。通过控制充气阀3和放气阀7的开关，完成充放气的循环过程和疲劳试验过程。

被试气瓶6安装在恒温箱12内，以模拟不同环境温度下充放气的温度效应，恒温箱12靠近操作人员区域一侧建有防爆隔离墙13。

以70MPa、30L复合材料气瓶的氢气充放试验为例，本发明的工作原理如下：