CN116879066B - 一种可控介质温度的气瓶疲劳复合环境试验*** - Google Patents

一种可控介质温度的气瓶疲劳复合环境试验*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可控介质温度的气瓶疲劳复合环境试验***，涉及气瓶疲劳测试领域，按照试验油的流动方向，依次包括环形连接的恒温子***、高压油泵、变温子***、测试气瓶以及减压阀，本发明的恒温子***用于将高温或低温调节至常温常压试验油，其包括恒温油箱、外循环机构以及恒温调节机构，恒温调节机构用于冷却或加热外循环***内的常压试验油，进而保证高压油泵的工作环境是常温环境，极大延长高压油泵的使用寿命；常温常压试验油经高压泵加压至高压试验油后，在变温子***进行加热或制冷至设定温度，其整体实现以节能的方式，真实模拟氢气储气瓶极端温度环境下的储存条件，具有较大市场前景。

Description

一种可控介质温度的气瓶疲劳复合环境试验***
技术领域
本发明涉及气瓶疲劳测试领域，尤其涉及一种可控介质温度的气瓶疲劳复合环境试验***。
背景技术
氢气储气瓶在投入量产和使用前，需对氢气储气瓶进行高低温测试，用于保证氢气储气瓶的安全性，氢气储气瓶的高低温测试需测试其在-70度到150度，反复对储气瓶进行温度高压140兆帕的脉冲冲击试验，测试气瓶的抗高低温和压力冲击的耐受度，以保证氢储能的安全性。
但是目前常规的测试***存在以下问题：
（1）现有氢气储气瓶的测试需分开测试，分别测试高低温测试和压力脉冲冲击测试，主要原因是现有高压泵的限制，这种高压脉冲式高压泵价格极其昂贵，且难以适应高低温液体的工作环境，如果强行工作的话，可能极大缩短这种高压泵的使用寿命；造成难以真实模拟氢气储气瓶极端温度环境下的储存条件，让氢能源储存相关项目的实施具有操控性和安全性；
（2）氢气储气瓶的测试温度范围在-70度到150度，现有测试环境难以将温度降低至-70度，并且这种跨度极大的温差测试，能耗很严重。
因此综上，如何以节能的方式，实现真实模拟氢气储气瓶极端温度环境下的储存条件成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种可控介质温度的气瓶疲劳复合环境试验***，其实现以节能的方式，真实模拟氢气储气瓶极端温度环境下的储存条件，让氢能源储存相关项目的实施具有操控性和安全性。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种可控介质温度的气瓶疲劳复合环境试验***，按照试验油的流动方向，依次包括环形连接的恒温子***、高压油泵、变温子***、测试气瓶以及减压阀，其中，
恒温子***包括恒温油箱、外循环机构以及恒温调节机构，外循环***用于外部循环流动恒温油箱内的常压试验油，恒温调节机构用于冷却或加热外循环***内的常压试验油；
高压油泵加压常压试验油至设定压力值的高压试验油，并泵入变温子***和测试气瓶；
变温子***包括换热油箱以及调温机构，调温机构通过换热油箱加热或冷却高压试验油的温度至设定温度值；
减压阀用于将高压试验油减压至常压试验油。
根据上述技术方案，优选地，外循环机构按照试验油的流动方向依次包括相连接的恒温循环泵和恒温热交换器，恒温循环泵的进口和恒温热交换器的出口分别与恒温油箱相连接，恒温调节机构通过恒温热交换器加热或冷却试验油至设定常温。
根据上述技术方案，优选地，恒温调节机构包括依次首尾连接的余热交换器、四通换向阀、热泵压缩机以及第一介质，热泵压缩机通过四通换向阀驱动第一介质的流动方向，恒温热交换器内设有隔绝换热的试验油流道和第一介质流道，常压试验油流经试验油流道，第一介质流经第一介质流道。
根据上述技术方案，优选地，高压油泵通过第一连接管与测试气瓶的进口相连接，第一连接管盘绕穿过换热油箱，调温机构包括依次首尾连接的调温循环泵、降温换热器、降温组件以及管道加热器，换热油箱内填充与高压试验油热交换的变温介质，调温循环泵的前侧与换热油箱的出液口相连接，调温循环泵驱动变温介质进入降温换热器，降温组件通过降温换热器冷却变温介质，管道加热器用于加热变温介质。
根据上述技术方案，优选地，降温组件包括重叠设置的初级降温单元和二级降温单元，初级降温单元内设有循环流动的第一冷媒介质，初级降温单元用于初步冷却第一冷媒介质，二级降温单元通过换热降低第一冷媒介质的温度。
根据上述技术方案，优选地，初级降温单元包括依次连接的初级压缩机、初级冷凝器以及冷媒换热器，初级压缩机用于压缩第一冷媒介质，初级冷凝器用于散热，冷媒换热器内设有隔绝换热的第一冷媒流道和第二冷媒流道，第一冷媒介质流经第一冷媒流道，二级降温单元包括二级压缩机和二级冷凝器，二级压缩机用于压缩第二冷媒介质，二级冷凝器用于散热，第二冷媒介质流经第二冷媒流道。
根据上述技术方案，优选地，还包括冷水机组，冷水机组用于搬运初级冷凝器和二级冷凝器的热量至余热交换器，余热换热器吸收冷水机组搬运的热量，用于加热第一介质。
根据上述技术方案，优选地，减压阀通过第二连接管与恒温油箱相连接，第二连接管的直径大于第一连接管的直径。
根据上述技术方案，优选地，高压油泵和降温换热器的进口侧均设有过滤器，过滤器的进出口端并联设有油压差开关。
本发明的有益效果是：
（1）本发明的试验***在高压油泵的回油口前侧设有恒温子***，恒温子***用于将高温或低温调节至常温常压试验油，其包括恒温油箱、外循环机构以及恒温调节机构，外循环***用于外部循环流动恒温油箱内的常压试验油，而恒温调节机构用于冷却或加热外循环***内的常压试验油，进而保证高压油泵的工作环境是常温环境，极大延长高压油泵的使用寿命；
（2）常温常压试验油经高压泵加压至高压试验油后，在变温子***进行加热或制冷至设定温度，其中变温子***在制冷高压试验油时，采用重叠设置的初级降温单元和二级降温单元，进而实现高效冷却，使得高压试验油能够降温至-70度，并且冷水机组能够将初级冷凝器和二级冷凝器的热量搬运至余热交换器，余热换热器吸收冷水机组搬运的热量，用于加热第一介质，进而加热回流至恒温油箱的常压试验油，进而实现以节能的方式，真实模拟氢气储气瓶极端温度环境下的储存条件，让氢能源储存相关项目的实施具有操控性和安全性。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的流程示意图；
附图标记说明：
1、恒温子***；2、变温子***；3、测试气瓶；4、冷水机组；5、外循环机构；6、恒温调节机构；7、调温机构；8、第一连接管；9、降温组件；10、初级降温单元；11、二级降温单元；12、第二连接管。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。
在发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
如图所示，本发明实施例提供了一种可控介质温度的气瓶疲劳复合环境试验***，按照试验油的流动方向，依次包括环形连接的恒温子***1、高压油泵、变温子***2、测试气瓶3、减压阀以及冷水机组4，其中：
恒温子***1包括恒温油箱、外循环机构5以及恒温调节机构6，外循环***用于外部循环流动恒温油箱内的常压试验油，恒温调节机构6用于冷却或加热外循环***内的常压试验油；其中外循环机构5按照试验油的流动方向依次包括相连接的恒温循环泵和恒温热交换器，恒温循环泵的进口和恒温热交换器的出口分别与恒温油箱相连接，恒温调节机构6通过恒温热交换器加热或冷却试验油至设定常温，而恒温调节机构6包括依次首尾连接的余热交换器、四通换向阀、热泵压缩机以及第一介质，热泵压缩机通过四通换向阀驱动第一介质的流动方向，恒温热交换器内设有隔绝换热的试验油流道和第一介质流道，常压试验油流经试验油流道，第一介质流经第一介质流道；
高压油泵加压常压试验油至设定压力值的高压试验油，并泵入变温子***2和测试气瓶3；
变温子***2包括换热油箱以及调温机构7，调温机构7通过换热油箱加热或冷却高压试验油的温度至设定温度值；其中高压油泵通过第一连接管8与测试气瓶3的进口相连接，第一连接管8盘绕穿过换热油箱，调温机构7包括依次首尾连接的调温循环泵、降温换热器、降温组件9以及管道加热器，换热油箱内填充与高压试验油热交换的变温介质，调温循环泵的前侧与换热油箱的出液口相连接，调温循环泵驱动变温介质进入降温换热器，降温组件9通过降温换热器冷却变温介质，而降温组件9包括重叠设置的初级降温单元10和二级降温单元11，初级降温单元10内设有循环流动的第一冷媒介质，初级降温单元10用于初步冷却第一冷媒介质，二级降温单元11通过换热降低第一冷媒介质的温度；初级降温单元10包括依次连接的初级压缩机、初级冷凝器以及冷媒换热器，初级压缩机用于压缩第一冷媒介质，初级冷凝器用于散热，冷媒换热器内设有隔绝换热的第一冷媒流道和第二冷媒流道，第一冷媒介质流经第一冷媒流道，二级降温单元11包括二级压缩机和二级冷凝器，二级压缩机用于压缩第二冷媒介质，二级冷凝器用于散热，第二冷媒介质流经第二冷媒流道；而管道加热器用于加热变温介质；
冷水机组4用于搬运初级冷凝器和二级冷凝器的热量至余热交换器，余热换热器吸收冷水机组4搬运的热量，用于加热第一介质；
减压阀用于将高压试验油减压至常压试验油。
上述的试验***在高压油泵的回油口前侧设有恒温子***1，恒温子***1用于将高温或低温调节至常温常压试验油，其包括恒温油箱、外循环机构5以及恒温调节机构6，外循环***用于外部循环流动恒温油箱内的常压试验油，而恒温调节机构6用于冷却或加热外循环***内的常压试验油，进而保证高压油泵的工作环境是常温环境，极大延长高压油泵的使用寿命；常温常压试验油经高压泵加压至高压试验油后，在变温子***2进行加热或制冷至设定温度，其中变温子***2在制冷高压试验油时，采用重叠设置的初级降温单元10和二级降温单元11，进而实现高效冷却，使得高压试验油能够降温至-70度，并且冷水机组4能够将初级冷凝器和二级冷凝器的热量搬运至余热交换器，余热换热器吸收冷水机组4搬运的热量，用于加热第一介质，进而加热回流至恒温油箱的常压试验油，进而实现以节能的方式，真实模拟氢气储气瓶极端温度环境下的储存条件，让氢能源储存相关项目的实施具有操控性和安全性。
低温脉冲测试过程：
步骤1、首先常温常压试验油经高压泵加压至高压试验油后，在变温子***2进行制冷至设定温度，其中变温子***2需要快速制冷高压试验油时，采用重叠设置的初级降温单元10和二级降温单元11，二级降温单元11通过换热降低第一冷媒介质的温度，而第一冷媒介质通过冷媒换热器和初级冷凝器实现进一步降低温度，而第一冷媒介质在换热油箱制冷高压试验油，进而实现高效冷却，使得高压试验油能够降温至-70度；
步骤2、低温高压试验油脉冲至测试气瓶3，观察测试气瓶3的各项数据；
步骤3、低温高压试验油经减压阀流入恒温油箱内，外循环***用于外部循环流动恒温油箱内的常压试验油，而恒温调节机构6用于加热外循环***内的常压试验油，进而保证高压油泵的工作环境是常温环境，其中冷水机组4能够将初级冷凝器和二级冷凝器的热量搬运至余热交换器，余热换热器吸收冷水机组4搬运的热量，用于加热第一介质，进而加热回流至恒温油箱的常压试验油，降低能耗。
高温脉冲测试过程：
步骤1、首先常温常压试验油经高压泵加压至高压试验油后，在变温子***2进行加热至设定温度，其中调温机构7的管道加热器用于加热变温介质至设定温度，而变温介质在换热油箱加热高压试验油，使得高压试验油能够升温至150度；
步骤2、高温高压试验油脉冲至测试气瓶3，观察测试气瓶3的各项数据；
步骤3、高温高压试验油经减压阀流入恒温油箱内，外循环***用于外部循环流动恒温油箱内的常压试验油，而恒温调节机构6用于冷却外循环***内的常压试验油，通过切换四通换向阀的流动方向，实现冷却作用，进而保证高压油泵的工作环境是常温环境。
进一步的，减压阀通过第二连接管12与恒温油箱相连接，第二连接管12的直径大于第一连接管8的直径。
进一步的，高压油泵和降温换热器的进口侧均设有过滤器，过滤器的进出口端并联设有油压差开关。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无须也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种可控介质温度的气瓶疲劳复合环境试验***，其特征在于，按照试验油的流动方向，依次包括环形连接的恒温子***、高压油泵、变温子***、测试气瓶以及减压阀，其中，
所述恒温子***包括恒温油箱、外循环机构以及恒温调节机构，所述外循环***用于外部循环流动恒温油箱内的常压试验油，所述恒温调节机构用于冷却或加热外循环***内的常压试验油；
所述高压油泵加压常压试验油至设定压力值的高压试验油，并泵入变温子***和测试气瓶；
所述变温子***包括换热油箱以及调温机构，所述调温机构通过换热油箱加热或冷却高压试验油的温度至设定温度值；
所述减压阀用于将高压试验油减压至常压试验油；
所述外循环机构按照试验油的流动方向依次包括相连接的恒温循环泵和恒温热交换器，所述恒温循环泵的进口和恒温热交换器的出口分别与恒温油箱相连接，所述恒温调节机构通过恒温热交换器加热或冷却试验油至设定常温；
所述恒温调节机构包括依次首尾连接的余热交换器、四通换向阀、热泵压缩机以及第一介质，所述热泵压缩机通过四通换向阀驱动第一介质的流动方向，所述恒温热交换器内设有隔绝换热的试验油流道和第一介质流道，所述常压试验油流经试验油流道，所述第一介质流经第一介质流道；
所述高压油泵通过第一连接管与测试气瓶的进口相连接，所述第一连接管盘绕穿过所述换热油箱，所述调温机构包括依次首尾连接的调温循环泵、降温换热器、降温组件以及管道加热器，所述换热油箱内填充与高压试验油热交换的变温介质，所述调温循环泵的前侧与换热油箱的出液口相连接，所述调温循环泵驱动变温介质进入降温换热器，降温组件通过降温换热器冷却变温介质，所述管道加热器用于加热变温介质；
所述降温组件包括重叠设置的初级降温单元和二级降温单元，所述初级降温单元内设有循环流动的第一冷媒介质，所述初级降温单元用于初步冷却第一冷媒介质，所述二级降温单元通过换热降低第一冷媒介质的温度；
所述初级降温单元包括依次连接的初级压缩机、初级冷凝器以及冷媒换热器，所述初级压缩机用于压缩第一冷媒介质，所述初级冷凝器用于散热，所述冷媒换热器内设有隔绝换热的第一冷媒流道和第二冷媒流道，所述第一冷媒介质流经第一冷媒流道，所述二级降温单元包括二级压缩机和二级冷凝器，所述二级压缩机用于压缩第二冷媒介质，所述二级冷凝器用于散热，所述第二冷媒介质流经第二冷媒流道；
还包括冷水机组，所述冷水机组用于搬运初级冷凝器和二级冷凝器的热量至余热交换器，所述余热换热器吸收冷水机组搬运的热量，用于加热第一介质。
2.根据权利要求1所述的一种可控介质温度的气瓶疲劳复合环境试验***，其特征在于，所述减压阀通过第二连接管与恒温油箱相连接，所述第二连接管的直径大于第一连接管的直径。
3.根据权利要求2所述的一种可控介质温度的气瓶疲劳复合环境试验***，其特征在于，所述高压油泵和降温换热器的进口侧均设有过滤器，所述过滤器的进出口端并联设有油压差开关。
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