一种限制端部抛射危害的车载氢气瓶外部防护装置

1.本发明涉及储氢容器安全保护领域，具体涉及一种限制端部抛射危害的车载氢气瓶外部防护装置。


背景技术：

2.氢气具有来源多样、洁净环保、可再生等优点,是新能源结构中的重要组成部分，但氢气也具有易燃易爆、燃烧范围宽(4％～75％)、点火能量低、扩散系数大等特点，在制备、储存、运输、加注和使用过程中均具有潜在的泄漏和爆炸危险。
3.其中，储氢是氢能源利用中的重要一环，在氢能发展中发挥着不可替代的作用。以氢为动力的氢燃料电池汽车以其零排放的特点成为未来汽车的发展趋势，用于存储高压氢气的储氢气瓶是燃料电池汽车必不可少的关键零部件之一。
4.目前的车载气瓶为追求轻量化、高压力和高储氢密度，往往采用具备较高强度的碳纤维复合材料作为承力层。但对于车载储氢气瓶，由于使用环境恶劣，一旦遇到追尾等车身被强烈撞击的情况，极易导致氢气瓶泄漏并发生燃爆，燃爆后由于温度升高造成压力升高和材料强度下降，并且碳纤维复合材料韧性较低，容易造成氢气瓶在气瓶端部位置处破裂，裂开的气瓶端部在巨大的冲击力作用下飞出，造成二次抛射危害。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供一种重量轻、不占用太多空间体积的车载氢气瓶外部防护装置，为氢气瓶提供防撞保护；同时能够弥补碳纤维复合材料韧性较差的不足，氢气瓶外部防护装置使用韧性较好的钢材，优选的有08钢、08al、20钢、25钢等。在氢气瓶发生爆炸后可以在氢气瓶端部飞出时提供约束，防止端部飞出，避免造成抛射危害。
6.本发明的目的通过如下的技术方案来实现：
7.一种限制端部抛射危害的车载氢气瓶外部防护装置，该防护装置包括固连在一起的下部框架、圆筒形筒身和上部框架；
8.所述下部框架为由多个圆弧状细杆组成的半球形防护笼，所述下部框架的内部底端还固定有端部弧形板，用于放置和支撑氢气瓶；
9.所述圆筒形筒身为镂空的网状结构；
10.所述上部框架也包括多个圆弧状细杆组成的防护笼；所述上部框架内壁面设置有限位装置，用于对氢气瓶的上端进行限位；为便于氢气瓶充气，所述上部框架上还开设有可拆卸活动板；
11.所述防护装置还包括固定底座，所述固定底座固连在所述下部框架、圆筒形筒身或上部框架的下部，用于和汽车相连，从而将整个防护装置固定在汽车上。
12.进一步地，所述上部框架为半球形，其前半部为封闭式弧形隔板，后半部为若干弧形细杆组成的防护笼；所述可拆卸活动板设置在封闭式弧形隔板上；所述可拆卸活动板上还固连有握把，所述封闭式弧形隔板还固连有锁扣，用于对所述可拆卸活动板进行锁止。
13.进一步地，所述上部框架内壁面的限位装置为限位垫圈。
14.进一步地，所述固定底座有两个，其中一个位于所述下部框架和圆筒形筒身连接处，另一个位于所述圆筒形筒身和上部框架连接处。
15.进一步地，所述圆筒形筒身的镂空网状结构为斜纹式、平纹式或密纹式。
16.进一步地，所述圆筒形筒身和上部框架之间通过螺纹连接或多个固定板连接。
17.本发明的有益效果如下：
18.(1)本发明的车载氢气瓶外部防护装置，通过在两端设置半球形防护笼的镂空结构，提高整个防护装置抗拉性能，从而能够在氢气瓶爆炸端部飞出时提供约束，防止端部飞出，避免造成抛射危害。
19.(2)通过在上部框架设置可拆卸活动板，大大缩小了向氢气瓶加氢的操作空间，操作方便。
20.(3)本发明的车载氢气瓶外部防护装置，通过为氢气瓶进行端部限位，以及外部防护，使得遇到追尾等车身被强烈撞击的情况为氢气瓶提供防撞保护。
附图说明
21.图1为放入氢气瓶后的车载氢气瓶外部防护装置的外部结构示意图；
22.图2为放入氢气瓶后的车载氢气瓶外部防护装置的半剖视图；
23.图3为放入氢气瓶后的车载氢气瓶外部防护装置的局部爆炸图；
24.图4为上部框架的示意图；
25.图中，圆筒形筒身1、下部框架2、上部框架3，端部弧形板4、第一垫圈5、第二垫圈6、第一固定底座7、第二固定底座8、若干固定板9、限位垫圈10、气瓶阀接口11、可拆卸活动板12、锁扣13、把手14。
具体实施方式
26.下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.如图1所示，车载氢气瓶外部防护装置由圆筒形筒身1、下部框架2和上部框架3组成。
28.见图2-3所示，圆筒形筒身1为镂空的网状结构，下部框架2是由若干圆弧状细杆组成的半球形防护笼，笼中间位置处通过一圆环加固。下部框架2内侧底部中心设置有端部弧形板4，与若干圆弧状细杆相接，端部弧形板与氢气瓶下端部弧面紧密接触，用于放置氢气瓶1。将下部框架2、上部框架3和圆筒形筒身1均设置成镂空结构，一方面能够减轻整个防护装置的重量，更重要的是，能够提高整个防护装置的长度方向的抗拉性能，从而能够在氢气瓶爆炸端部飞出时提供约束，防止端部飞出，避免造成抛射危害。圆筒形筒身1的网状结构可以为斜纹式、平纹式、密纹式等。
29.下部框架2和圆筒形筒身1相接处的内部设置有第一垫圈5，圆筒形筒身1和上部框架 3相接处的内部设置有第二垫圈6。第一垫圈5与第二垫圈6的内径与氢气瓶1的外径相同，用于固定氢气瓶1。
30.第一固定底座7、第二固定底座8分别固定在圆筒形筒身1的外部，第一固定底座7
与第一垫圈5位置一致，第二固定底座8与第二垫圈6位置一致，第一底板7与第二底板8 均有螺纹孔，可使用螺栓穿过螺纹孔后与汽车框架连接，用于固定整个防护装置。固定板9 位于圆筒形筒身1和上部框架3相接处，沿圆周平均分布，每个固定板9上均有螺纹孔。圆筒形筒身1和上部框架3之间也可以通过螺纹连接实现固定。
31.见图4所示，上部框架3为半球形，前半部为封闭式弧形隔板，后半部为若干弧形细杆组成的防护笼。上部框架3包括限位垫圈10、可拆卸活动板12、锁扣13和握把14。限位垫圈10位于上部框架3内侧边缘处，可与氢气瓶上端部弧面紧密接触，用于限制氢气瓶移动。上部框架3前半部在中部掏空，作为气瓶阀接口11，气瓶阀接口边缘形成凹槽，可拆卸活动板12设有安装槽，可拆卸活动板安装槽可嵌入气瓶接口边缘凹槽内，使活动板堵住气瓶阀接口11，实现可拆卸活动板与上部框架平滑连接，上部框架外侧装有锁扣13，当可拆卸活动板12与上部框架3连接完毕后，可放下锁扣13锁头压在可拆卸活动板12上，实现可拆卸活动板12与上部框架3的固定。可拆卸活动板12装有握把14，便于实现活动板的拆卸。上部框架3底部边缘处有若干固定孔，固定孔与下部框架固定板9上的螺纹孔一一对应，可使用螺栓分别穿过螺纹孔后与固定孔连接，实现圆筒形筒身1与上部框架3 的固定。锁扣13可以替换为卡扣、螺栓等，只要能够固定可拆卸活动板12的固连方式都可以。
32.使用时，首先使用螺栓将第一固定底座7、第二固定底座8连接在汽车框架上，用于固定圆筒形筒身1和下部框架2。固定好后，将氢气瓶1放入圆筒形筒身1和下部框架2内，确保氢气瓶下端部与端部弧形板4紧密接触，氢气瓶瓶身被第一垫圈5和第二垫圈6固定，此时氢气瓶安装完毕。氢气瓶安装好后，将上部框架3底部对准圆筒形筒身1，用螺栓分别穿过固定板9的螺纹孔后与上部框架2的固定孔连接，实现所述圆筒形筒身1与上部框架3 的固定，此时限位垫圈10应与氢气瓶上端部弧面紧密接触。安装好后的效果如图1所示。
33.日常使用时需要取下活动板12给氢气瓶充气时，应先将锁扣13锁头移至图4所示的位置，然后抓住握把14将可拆卸活动板12取下。充气完毕后，抓住握把14将可拆卸活动板12对准气瓶阀接口11，使可拆卸活动板安装槽完全嵌入气瓶阀接口边缘凹槽内，然后放下锁扣锁头压在可拆卸活动板上，实现可拆卸活动板12与上部框架3的固定，如图4所示。
34.本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。