一种加氢站用夹套式高压储氢装置
本发明公开了一种加氢站用夹套式高压储氢装置，该装置采用非焊接双层圆筒结构，内容器为大容积无缝气瓶，外容器为单面敞口的大容积无缝气瓶，内外容器一侧通过支撑杆，另外一侧通过端塞板实现内容器在外容器中的支撑。在内容器内充入高压氢气，在外容器内充装高压氮气作为平衡气体。通过平衡气体压力调节内容器应力水平，降低内容器的裂纹扩展驱动力。内容器可采用氢相容性能好的奥氏体不锈钢制造，外容器则可采用高强度钢来承受高压氮气。本发明有效解决了当前单层储氢容器材料氢脆的难题，也克服了现有多层高压储氢装置制造工艺复杂，焊缝多且密集，焊接质量控制难度大，生产周期长，成本高的缺点。
发明专利
CN202010963083.X
2020-09-14
CN112178446A
2021-01-05
F17C1/02(2006.01)
华东理工大学
黄淞;惠虎
200237 上海市徐汇区梅陇路130号
上海三和万国知识产权代理事务所(普通合伙)
任艳霞
上海;31
1.一种加氢站用夹套式高压储氢装置，包括内容器和外容器,其特征在于：所述的内容器为具有氢相容性材料-奥氏体不锈钢制造的大容积无缝气瓶，充装高压氢气；外容器为高强钢无缝钢管制造的厚壁圆筒，充装平衡气体氮气；通过内压压力的有效调控，降低内容器的工作应力水平；内容器和外容器一端通过支撑杆连接，另一端通过带有中心孔的外容器下端盖和内容器瓶口连接，形成内容器和外容器两个密闭腔体，在容器下端通过密封管实现两个腔体的同时密封。 2.根据权利要求1所述一种加氢站用夹套式高压储氢装置，其特征在于：所述内容器包括：内筒体、内容器上端盖、内容器下端盖、连接杆、内容器密封组件；内筒体为大容积无缝气瓶，两端旋压收口并开有中心孔，下端开孔为介质进/出口；内容器上端盖为盲孔型瓶塞，与内容器上端瓶口通过螺纹连接，两者之间安装有内容器密封组件；内容器下端盖为圆环形端盖，与内容器下端瓶口通过螺纹连接；连接杆为活塞杆型直杆，其下端通过螺纹与内容器上端盖中心盲孔连接；所述外容器包括：外筒体、外容器上端盖、外容器下端盖、压紧螺盖、连接套、外容器密封组件，密封管、密封管密封组件、O形圈、支座。 3.根据权利要求1或2所述一种加氢站用夹套式高压储氢装置，其特征在于：内容器的最高工作压力为p1，最低工作压力为p3，设计压力为pi，外压屈曲临界压力为pii，外容器设计压力为p2，内容器的设计压力pi和外容器的设计压力p2应满足以下关系 。 4.根据权利要求1-3任一项所述一种加氢站用夹套式高压储氢装置，其特征在于：内筒体采用抗氢脆的316L奥氏体不锈钢或6061铝合金制造，外筒体采用高强钢制造，在内容器和外容器之间的腔体中充装平衡气体，通过多层容器间压差提升储氢装置抗氢脆性能。 5.根据权利要求1-3任一项所述一种加氢站用夹套式高压储氢装置，其特征在于：在充装时对内外容器同时充装，工作时外容器腔内压力不变，内腔工作压力改变，内腔最高工作压力可超过100MPa。 6.根据权利要求1-3任一项所述一种加氢站用夹套式高压储氢装置，其特征在于：内容器的两端采用旋压工艺制造并收口形成半球形封头；其中一端瓶口开有中心孔，另一端瓶口可开中心孔也可开盲孔。 7.根据权利要求1-3任一项所述一种加氢站用夹套式高压储氢装置，其特征在于：外容器一端采用旋压工艺制造并收口形成半球形封头；另一端进行扩孔并加工内螺纹。 8.根据权利要求1-3任一项所述一种加氢站用夹套式高压储氢装置，其特征在于：密封管为具有阶梯外径的直管，其内径小于内筒体进/出气孔直径，最前端外直径最小，可插入内容器瓶口开孔中并具有一定的配合间隙；密封管外直径改变处为锥面，最末端外直径最大，可插入外容器下端盖中心孔中并具有一定的配合间隙；每段直径均安装有自紧式密封组件；密封管通过螺纹与外容器下端盖连接，为可拆卸式结构，通过密封管可同时实现内容器和外容器介质的密封。 9.根据权利要求1-3和8任一项所述一种加氢站用夹套式高压储氢装置，其特征在于：内容器的密封组件在密封圈两侧均安装有限位的压块或填补空隙的楔形垫，可实现内容的内压和外压密封。