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氢气接头的剖面图

氢气接头的剖面图

世伟洛克新产品开发首席工程师 Charles Hayes 和产品经理 Charles Erml

在开发安全、可靠和密封的氢燃料电池车辆和基础设施方面,氢气本身的物理化学性质是最严峻的挑战之一。

氢气是一种小分子气体。它可以很容易地通过最小的缝隙逸出并扩散到容纳它们的材料中。在运输市场上,氢气还必须以超过 700 巴的压力存储,以在车辆上实现必要的能量密度。在加氢站,随着氢气离开储罐并减压,快速的温度和压力变化也会影响系统的完整性。

这些情况突显了在连接高压氢燃料系统关键部件的接头中保持出色性能的重要性。氢燃料电池技术的接头必须展示出一些关键特性,以确保长期的可靠性。虽然在这些应用中使用了传统的锥面螺纹接头,但今天有更高性能的接头。这篇文章,我们将深入探讨在氢气技术中实现理想性能的一些具体的接头设计特点:

气密性。

考虑到氢气可以通过极小的开口逸散,气密性和防漏性成为接头最重要的性能指标。

许多传统的卡套管接头在狭窄的表面上沿一条接触线密封。虽然这种密封对于许多液体和一些气体来说已经足够了,但是一旦投入使用,氢气难对付的本性就会对其造成危害。对于线密封接头振动也会具有挑战性。

更好的氢气密闭设计包含两条跨越较长密封表面的接触线 - 一条线沿卡套管,另一条线沿接头。这些接触面应略微倾斜,以提供最佳的应力水平,以保持足够的密封。特定样式的双卡套接头可以实现这种密封完整性。

抓紧力。

接头在卡套管上的抓紧力是另一个关键性能指标,该性能可确保接头能够承受加氢所需的高压以及在行驶中的车辆中发生的剧烈振动。

因此,使用两个卡套的组合式机械抓紧是氢气接头实现牢固抓紧的理想设计。硬化的前卡套管可使接头切实地咬入卡套管,从而实现非常高的承压能力。同时,独特的后卡套设计允许接头在保持抓紧和力量的同时进行少量移动(称为“回弹”)。这种类型的设计实现了优秀的抗振性,非常适合车载运行以及在加氢基础设施上使用,因为压缩机和动态工况会产生明显的振动。

机械式双卡套设计允许回弹,也有助于接头承受导致材料膨胀或收缩的剧烈温度变化。在加氢过程中,氢气温度可能从低至 -40°C 到环境温度变化,从而导致传统锥面螺纹接头性能出现问题。

简单的安装。

正确的接头设计对于可靠的使用性能至关重要。它还可以为氢燃料电池汽车制造商和加氢基础设施开发商带来显著的安装和组装效率提升。

一些可用的机械抓紧接头设计装有预装好的插装件。这使安装人员能够使用通用工具,并且只需进行最少的培训即可实现快速、无差错组装。与传统的加氢系统中使用的传统锥形和螺纹接头相比世伟洛克 FK 系列接头等创新设计具有显著的安装和组装优势。可靠的锥面螺纹连接需要专门的设备,较高的安装技巧,并且与世伟洛克 FK 系列产品相比,其组装和测试时间通常慢 5 倍。车辆制造与速度息息相关,随着氢基础设施规模的扩大,易于安装至关重要。正确的装配技术可以加快组装和测试。

满足氢系统的需求。

尽管有各种压缩卡套管接头和其他适用于氢燃料系统的样式,但能满足氢气应用所需的许多独特性能要求的很少。

世伟洛克的 FK 系列接头是个例外。FK 系列具有获得专利的设计和高达 1551 巴的额定压力,专为氢气应用而设计。自推出以来,它们已在各个行业和应用中得到使用,但对于当今和未来的车辆和基础设施而言,它们仍然是最佳选择。

氢气运输的长期可行性将取决于安全、可靠和耐用的氢气车辆和基础设施。为关键系统选择和指定正确的组件有助于实现这些目标。

是否兴趣了解更多内容?立即联系世伟洛克,讨论我们如何满足您的运输需求。

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