一种高压储氢用橡胶密封元件的服役性能检测平台及方法技术

本发明专利技术公开了一种高压储氢用橡胶密封元件的服役性能检测平台及方法，属于储氢气瓶技术领域。所述检测平台包括：真空泵、气体流量计、单向阀、阀门、含氧量测量仪、压力表、冷却系统、密封性能测量装置、惰性气体气瓶以及高压氢气容器；本发明专利技术所述高压氢气容器提供高压与氢气环境，对密封检测装置中不同大小的O形橡胶密封圈在不同压缩率下的密封性能进行检测。检测平台简易、可靠、使用简单，将检测装置与高压氢气容器一体化；解决了现有平台高压氢产生系统和密封测试系统分开，使用过程复杂、测试功能单一等问题。功能单一等问题。功能单一等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高压储氢用橡胶密封元件的服役性能检测平台及方法


[0001]本专利技术属于储氢气瓶
，特别涉及一种高压储氢用橡胶密封元件的服役性能检测平台及方法。

技术介绍

[0002]氢能因具有来源丰富、质量轻、能量密度高、绿色低碳、储存方式与利用形式多等诸多优点，被认为是降低我国能源供给结构风险和保障我国能源安全的重要环节。发展氢能已成为推进我国能源体系变革的重要方向。当前，氢能发展仍受安全、成本、技术等因素制约，古开发和利用氢能已成为新一轮世界能源技术革命的重要方向。
[0003]氢能可储可输，既是氢能的优势所在，又是氢能应用的主要瓶颈，寻求一种安全、高效、经济和节能的储氢技术是氢能利用发展的主要方向。高压气态储氢的成本和能耗低，是目前应用最广泛的储氢形式，但高压环境对储氢材料的要求严苛，求实需要高性能和长寿命的密封元件，橡胶元件是当前高压储氢容器中使用主要密封体，尤其橡胶密封圈再高压储氢容器中使用广泛。橡胶密封圈的可回复变形量大， 它在外部压力的作用下，产生压缩变形同时在垂直方向产生较大的回弹反作用力，实现与其邻边紧密贴合，形成密封体系， 阻止泄漏发生。然而橡胶密封元件在高压气体的长期作用下和高真空的工作环境下会易老化而失效，成为整个密封系统中的薄弱环节，影响产品使用以及引起事故发生，严重者造成人员伤亡。开发一种操作简单的高压氢气下橡胶密封圈密封性能检测平台具有重要意义。
[0004]目前，可见的面向高压氢环境的橡胶密封元件测试平台一般将高压氢产生和密封测试分为两个系统，使用过程较为复杂、测试功能单一，且操作时易造成泄漏，测试可靠性和使用经济性难以兼具。
[0005]在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：
[0006]现有测试设备无法有效的模拟橡胶圈在实际工作环境中所受的环境载荷；橡胶密封圈的装卸不便，且装配后橡胶圈只能在固定压缩率下测试，测试环境单一；实验效率低，单次只能实现一个橡胶圈的试验，影响实验进度。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种操作简单的高压氢气下橡胶密封圈密封性能检测平台及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题，提供一种集高压氢产生与密封元件服役性能检测一体的多功能、高安全性检测装置平台及方法。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种高压储氢用橡胶密封元件的服役性能检测平台及方法，其特征在于，包括真空泵、一号高压单向阀、二号高压单向阀、一号阀门、二号阀门、三号阀门、四号阀门、气体流量计、含氧量测量仪、压力表、冷却系统、密封性能测量装置、惰性气体气瓶以及高压氢气容器；所述真空泵出气口处连接一段管道，管道上装配一个含氧量测量仪，用于测量系统所排出气体的含氧量，含氧量测量仪与真空泵之间安装有四号阀门；所述真空泵进气口通过管
道与一号高压单向阀连接，高压单向阀具有所述管道配合的装配螺纹，高压单向阀用于阻止排出气体回流；一号高压单向阀又与一号阀门相连，起到双保险作用；所述一号阀门与气体流量计连接，气体流量计用于观测前期排气流量；所述高压氢气容器瓶口内壁具有与密封性能测试装置高压腔壁匹配的螺纹，两者通过螺纹连接形成密闭腔体，将高压氢气产生与密封元件检测一体化；所述高压氢气容器通过主管道与二号阀门、气体流量计项相连；所述惰性气体瓶通过支管道与三号阀门、二号高压单向阀；所述高压氢气容器瓶口处装配有压力表，用于测量高压氢气容器内部气压；所述冷却系统由泵机和管道组成，管道缠绕在高压氢气容器外部，图例仅为示意，实际管道将外部全部缠绕，下端管道口为冷媒入口，上端管道口为冷媒出口。
[0010]作为本专利技术进一步的方案：所述密封性能测量装置包括：密封盖、密封环、待测O形橡胶圈、密封O形橡胶圈、压力盖、法兰短管、固定螺母、螺母和密封高压腔壁，压力盖、密封盖和密封高压腔壁依次装配在法兰短管上，密封盖上凹槽与高压腔壁形成密封检测腔，密封盖、密封高压腔壁和短管形成泄漏腔，泄漏腔与密封检测腔相通，密封高压腔壁与高压氢气容器瓶口形成密闭腔体。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：所述高压氢气容器包括腔体、蜂窝状反应器和加热电阻丝，所述腔体底部为凹槽状，电阻丝镶嵌在腔体底部凹槽对容器内部加热，蜂窝状反应器放置在腔体底部。
[0012]作为本专利技术进一步的方案：所述蜂窝状反应器由蜂窝盘、装配环和装配柱组成，蜂窝盘和装配环组成同心圆，焊接在装配环外壁，装配环内壁和装配柱外壁具有相匹配的螺纹，将焊接好的反应盘一层一层装配在装配柱上，可根据实验需求增加或减少蜂窝盘数量。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：所述法兰短管，法兰所在处设有环形凹槽，用于放置密封O形橡胶圈；法兰具有装配固定螺母的一号装配孔洞，一号装配孔洞内壁具有与螺母相配的螺纹；法兰短管下半部分外壁具有螺纹，用于装配压力盖，密封盖和密封高压腔，装配加压盖部分具有刻度，可用来查看待测O型橡胶圈的压缩率；短管下部分设有用于放置密封O形橡胶圈的环形凹槽；所述压力盖内壁具有螺纹，与法兰短管相匹配，压力盖具有一层压力壁；所述密封环中心圆孔内壁具有与法兰短管相适的螺纹，密封环高度稍小于密封盖厚度，装配好后密封环和密封高压腔壁形成泄漏腔，与密封检测腔连通；所述密封盖与密封环之间形成位置和大小与压力壁相适配的间隙，与压力壁一起形成检测密封腔，密封盖两侧具有和固定螺栓相配的二号装配孔洞；所述密封高压腔壁顶部两端具有连接固定螺栓的柱状凹槽，且凹槽壁具有与固定螺母适配的螺纹，在柱状凹槽和中心圆孔之间设有一号橡胶检测槽；密封高压腔壁外部具有与高压氢气容器瓶口相匹的螺纹，在具有螺纹处设有二号橡胶密封槽。
[0014]基于上述一种高压储氢用橡胶密封元件的服役性能检测平台的检测方法，包括以下步骤：
[0015]第一步，将高压氢气容器瓶口处密封检测装置旋开，取出蜂窝状反应器，将固体储氢材料放置在反应盘上，再将反应器放入容器瓶内部，旋上密封性能检测装置；
[0016]第二步，打开一号高压单向阀门、一号阀门、二号阀门和二号高压单向阀门，使用真空泵将平台体系内部抽为真空；
[0017]第三步，将一号阀门和一号高压单向阀关闭，打开惰性气体瓶、二号高压单向阀和
三号阀门，利用惰性气体瓶自身内部压力将惰性气体通入系统一定时间，吹扫体系内部空气；
[0018]第四步，关闭惰性气体瓶、三号阀门和二号高压单向阀，打开一号阀门和一号高压单向阀门，使用真空泵抽出体系内气体，多次重复第一到四步，通过真空泵出口处连接的含氧量测量仪观测氧气含量是否达到预期目标；
[0019]第五步，含氧量达到实验目标后，再将系统抽为真空，关闭所有阀门和惰性气体瓶，从容器底部进行加热，容器内材料受热产生氢气，达到一定压力值后打开容器和二号阀门，给系统充入氢气，再抽成真空，重复上述步骤，直至氢气达到预期纯度，打开泵机，调整液态冷媒在管道内流速至实验所需流速，对高压氢气容器侧壁进行冷却；
[0020]第六步，在完成实验后，关闭加热电阻丝，待高压氢气容器降至室温后，打开除三号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压储氢用橡胶密封元件的服役性能检测平台，其特征在于：包括真空泵、一号高压单向阀、二号高压单向阀、一号阀门、二号阀门、三号阀门、四号阀门、气体流量计、含氧量测量仪、压力表、冷却系统、密封性能测量装置、惰性气体气瓶以及高压氢气容器；所述真空泵出气口处连接一段管道，管道上装配一个含氧量测量仪，用于测量系统所排出气体的含氧量，含氧量测量仪与真空泵之间安装有四号阀门；所述真空泵进气口通过管道与一号高压单向阀连接，高压单向阀具有所述管道相配合的装配螺纹，高压单向阀用于阻止排出气体回流；一号高压单向阀又与一号阀门相连，起到双保险作用；所述一号阀门与气体流量计连接，气体流量计用于观测前期除气流量；所述高压氢气容器瓶口内壁具有与密封性能测试装置高压腔壁匹配的螺纹，两者通过螺纹连接形成密闭腔体，将高压氢气产生与密封元件检测一体化；所述高压氢气容器通过主管道与二号阀门、气体流量计项相连；所述惰性气体瓶通过支管道与三号阀门、二号高压单向阀相连；所述高压氢气容器瓶口处装配有压力表，用于测量高压氢容器内部气压；所述冷却系统由泵机和管道组成，管道缠绕在高压氢气容器外部，下端管道口为冷媒入口，上端管道口为冷媒出口。2.如权利要求1所述的一种高压储氢用橡胶密封元件的服役性能检测平台，其特征在于，所述密封性能测量装置包括：密封盖、密封环、待测O形橡胶圈、密封O形橡胶圈、压力盖、法兰短管、固定螺母、螺母和密封高压腔壁，压力盖、密封盖和密封高压腔壁依次装配在法兰短管上，密封盖上凹槽与高压腔壁形成密封检测腔，密封盖、密封高压腔壁和短管形成泄漏腔，泄漏腔与密封检测腔相通，密封高压腔壁与高压氢气容器瓶口形成密闭腔体。3.如权利要求2所述的一种高压储氢用橡胶密封元件的服役性能检测平台，其特征在于，所述法兰短管，法兰所在处设有环形凹槽，用于放置密封O形橡胶圈；法兰具有装配固定螺母的一号装配孔洞，一号装配孔洞内壁具有与螺母相配的螺纹；法兰短管下半部分外壁具有螺纹，用于装配压力盖，密封盖和密封高压腔，装配加压盖部分具有刻度，可用来查看待测O型橡胶圈的压缩率；短管下部分设有用于放置密封O形橡胶圈的环形凹槽；所述压力盖内壁具有螺纹，与法兰短管相匹配，压力盖具有一层压力壁；所述密封环中心圆孔内壁具有与法兰短管相适的螺纹，密封环高度稍小于密封盖厚度，装配好后密封环和密封高压腔壁形成泄漏腔，与密封检测腔连通；所述密封盖与密...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑斌，雷小振，王彩萍，邓军，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：