专利名称：一种高压复合材料储气瓶充放气试验装置的制作方法
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35MI^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°C，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°C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O-IOOMPa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。


附图复合材料储气瓶充放气试验装置结构示意中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
具体实施例方式如附图所示，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 试验气体介质为氢气。缓冲罐8内的氢气经过压缩机1增压到80MPa，将高压储气罐2充满。当一个充放气循环开始时，根据试验要求将恒温箱调整到所需要的温度(例如 350C )，气瓶手动阀5和压力传感器阀9全部打开，由测控装置11打开充气阀3，高压储气罐2内的氢气经过充气阀3、流量调节装置4充入到被试复合材料气瓶6中，被试复合材料气瓶6压力达到设定压力(例如75MPa)时，关闭充气阀3，完成一个充气过程；根据试验要求保压一定时间后由测控装置11打开放气阀7，被试复合材料气瓶6内的氢气经过放气阀 7释放到缓冲罐8内，被试复合材料气瓶6压力降低到设定压力(例如1.5MPa)时，关闭放气阀7，完成一个放气过程；连同前面的压缩机1的增压过程，完成一个充放气循环过程。试验过程中，测控装置11将自动记录时间、温度和压力数据，以便试验结束后进行数据分析。 试验人员在恒温箱12的防爆隔离墙13之外进行操作。 若是进行复合材料气瓶疲劳试验，则不用调整恒温箱12的温度，疲劳试验过程中被试复合材料气瓶6的充气和放气过程与前面的过程完全一致，只是在试验过程中，测控装置11除了自动记录时间、温度和压力数据，还将记录被试复合材料气瓶6的充放气循环的次数，直到被试气瓶6内的压力无法保持，说明被试复合材料气瓶6已经疲劳失效，完成整个疲劳试验过程。
权利要求
1.本发明在于提供一种复合材料储气瓶充放气试验装置，其特征在于高压储气罐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 —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，自动记录充放气和疲劳试验的次数。
2.根据权利要求1所要求的一种复合材料储气瓶充放气试验装置，其特征在于所述的被试气瓶6安装在恒温箱12内，恒温箱12靠近操作人员区域一侧建有防爆隔离墙13。
3.根据权利要求1所要求的一种复合材料储气瓶充放气试验装置，其特征在于所述的压缩机1为膜压机、活塞式压缩机、螺杆式压缩机和离心式压缩机。
4.根据权利要求1所要求的一种复合材料储气瓶充放气试验装置，其特征在于所述的充气阀3和放气阀7为电磁阀、电控气动阀。
5.根据权利要求1所要求的一种复合材料储气瓶充放气试验装置，其特征在于所述的流量调节装置4为流量调节阀、单个限流孔板、多个限流孔板并联。
6.根据权利要求1所要求的一种复合材料储气瓶充放气试验装置，其特征在于所述的压力传感器10为压阻式压力传感器、电容式压力传感器、电阻式压力传感器，压力测量上限为250MPa。
7.根据权利要求1所要求的一种复合材料储气瓶充放气试验装置，其特征在于所述的温度传感器14为热电偶温度传感器、热敏温度传感器、电阻温度传感器、半导体二极管温度传感器、氧化物温度传感器，温度测量上限为200°C。
全文摘要
本发明提供了一种复合材料储气瓶充放气试验装置。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，恒温箱靠近操作人员区域建有防爆隔离墙。试验气体可循环使用，试验压力高达100MPa，更接近于气瓶实际使用条件。
文档编号G01N3/36GK102346119SQ201010244280
公开日2012年2月8日 申请日期2010年8月4日 优先权日2010年8月4日
发明者刘玉涛, 安刚, 张震, 才丽红, 郑平军 申请人:北京航天试验技术研究所