ВОДОРОДНЫЙ КОНТЕЙНЕР ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК F16J12/00 F17C1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к водородному контейнеру высокого давления, предназначенному для хранения водорода под высоким давлением.

Предшествующий уровень техники

В транспортных средствах на топливных элементах применяется технология, которая использует водородный контейнер высокого давления, в котором отверстие для впуска-выпуска водорода высокого давления выполнено на куполообразном верхнем участке, сформированном на одном концевом участке цилиндрического участка (см., например, документ JP6120017 - патентный документ 1).

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

Однако технология, раскрытая в патентном документе 1, имеет повторяющийся цикл давления для водорода высокого давления, который предполагается во время использования водородного контейнера высокого давления, установленного на транспортном средстве. Поэтому для уменьшения уровня напряжения, в качестве бочкообразного участка используется цилиндрический участок, имеющий большую толщину, и на одном концевом участке цилиндрического участка сформирован куполообразный участок. Соответственно, для изготовления водородного контейнера высокого давления, обеспечивающего устойчивость к давлению, требуются дополнительные трудозатраты и, следовательно, имеется проблема увеличения стоимости производства.

Изобретение призвано решить вышеупомянутые проблемы, и его задачей является создание водородного контейнера высокого давления простой конфигурации, требующего меньших трудозатрат при изготовлении, обеспечивающего снижение стоимости изготовления и устойчивость к давлению.

Решение проблемы

Водородный контейнер высокого давления в одном из вариантов осуществления изобретения включает в себя металлический цилиндр, приспособленный для хранения водорода высокого давления, пару крышечных частей, приспособленных для закрывания концевых участков металлического цилиндра, и множество крепежных частей, приспособленных для фиксации пары крышечных частей в положении, в котором металлический цилиндр зажат между парой крышечных частей.

Полезные эффекты изобретения

В водородном контейнере высокого давления согласно одному из вариантов осуществления изобретения множество крепежных частей фиксируют пару крышечных частей в положении, в котором металлический цилиндр зажат между одной крышечной частью и другой крышечной частью из пары крышечных частей. Поэтому водородный контейнер высокого давления может быть изготовлен путем фиксации пары крышечных частей с помощью множества крепежных частей. Соответственно, можно получить водородный контейнер высокого давления, имеющий простую конфигурацию, требующий меньших трудозатрат при изготовлении, обеспечивающий снижение производственных затрат и обеспечивающий устойчивость к давлению.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 схематично показан вилочный погрузчик согласно варианту осуществления изобретения;

на фиг. 2 схематично показан водородный контейнер высокого давления согласно варианту осуществления изобретения, внешний вид в перспективе;

на фиг. 3 показан водородный контейнер высокого давления согласно варианту осуществления изобретения в разобранном состоянии, вид в перспективе;

на фиг. 4 схематично показан водородный контейнер высокого давления согласно варианту осуществления изобретения;

на фиг. 5 показан водородный контейнер высокого давления согласно варианту осуществления изобретения, вид в направлении стрелки А, показанной на фиг. 4;

на фиг. 6 - участок B на фиг. 4, увеличенный вид;

на фиг. 7 - часть модификации водородного контейнера 1 высокого давления согласно варианту осуществления изобретения, увеличенный вид;

на фиг. 8 - участок C на фиг. 4, увеличенный вид.

Варианты осуществления изобретения

Аккумулятор давления согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения подробно описан далее со ссылкой на чертежи. Описываемый далее вариант осуществления представляет собой предпочтительный конкретный вариант осуществления изобретения, так что на упомянутый вариант осуществления накладываются различные технически предпочтительные ограничения. Однако объем изобретения не ограничивается рассматриваемым вариантом осуществления, если только в последующем описании не содержится конкретного описания ограничения изобретения.

Конфигурация вилочного погрузчика 100

На фиг. 1 схематично представлена конфигурация вилочного погрузчика 100 согласно варианту осуществления. Вилочный погрузчик 100, показанный на фиг. 1, представляет собой транспортное средство на топливных элементах. Вилочный погрузчик 100 включает в себя погрузочно-разгрузочное устройство 102, расположенное на передней части кузова 101 транспортного средства. Вилочный погрузчик 100 имеет водительское сиденье 103 в центральной части кузова 101 транспортного средства.

Вилочный погрузчик 100 включает в себя топливный элемент 104 под водительским сиденьем 103. Топливный элемент 104 включает в себя блок 105 выработки энергии и водородный контейнер 1 высокого давления. Блок 105 выработки энергии заставляет кислород, содержащийся в воздухе, и водород, подаваемый из водородного контейнера 1 высокого давления, химически реагировать, чтобы вырабатывать энергию.

Вилочный погрузчик 100 имеет пару передних колес 106, которые являются приводными колесами, и пару задних колес 107, которые являются управляемыми колесами. Пара передних колес 106 располагается в передней части кузова 101 транспортного средства, а пара задних колес 107 располагается в задней части кузова 101 транспортного средства. Пара передних колес 106 приводится во вращение непоказанным в чертежах электродвигателем. Энергия подается к электродвигателю блоком 105 выработки энергии. Пара задних колес 107 управляется водителем, сидящим на водительском сиденье 103.

Вилочный погрузчик 100 имеет противовес 108 в задней части кузова 101 транспортного средства. Противовес 108 регулирует вес транспортного средства и весовой баланс кузова 101 транспортного средства. Вилочный погрузчик 100 не имеет противовеса в передней части кузова 101 транспортного средства. Водородный контейнер 1 высокого давления расположен в центральной части кузова 101 вилочного погрузчика 100 и его вес дополняет вес противовеса 108. Таким образом, водородный контейнер 1 высокого давления также выполняет функцию части противовеса вилочного погрузчика 100. Поэтому топливный элемент 104 размещен в непоказанном на чертежах легком кожухе, и к нему обеспечивается легкий доступ. Кожух не выполняет функцию части противовеса.

Другие транспортные средства

Как описано выше, водородный контейнер 1 высокого давления используется в вилочном погрузчике 100. Однако использование водородного контейнера 1 высокого давления не ограничивается вилочным погрузчиком 100. Водородный контейнер 1 высокого давления также используется в других транспортных средствах. Примеры транспортных средств, в которых используется водородный контейнер 1 высокого давления, могут включать в себя тягач, используемый в аэропорту или в другом месте.

Конфигурация водородного контейнера 1 высокого давления

На фиг. 2 показан водородный контейнер 1 высокого давления согласно варианту осуществления изобретения, внешний вид в перспективе. На фиг. 3 показан водородный контейнер 1 высокого давления согласно варианту осуществления изобретения в разобранном состоянии, вид в перспективе. На фиг. 4 схематично показан водородный контейнер 1 высокого давления согласно варианту осуществления изобретения. На фиг. 5 показан водородный контейнер 1 высокого давления согласно варианту осуществления изобретения, вид в направлении стрелки А, показанной на фиг. 4.

Водородный контейнер 1 высокого давления показанный на фиг. 2, 3, 4 и 5 содержит водород высокого давления. Водородный контейнер 1 высокого давления включает в себя металлический цилиндр 2, пару крышечных частей 3 и множество крепежных частей 4. Металлический цилиндр 2 приспособлен для хранения водорода высокого давления. Пара крышечных частей 3 закрывает обе соответствующих концевых части металлического цилиндра 2. Множество крепежных частей 4 фиксируют пару крышечных частей 3 в состоянии, в котором металлический цилиндр 2 зажат между одной крышечной частью 3 и другой крышечной частью 3 из пары крышечных частей 3.

Металлический цилиндр 2

Металлический цилиндр 2 представляет собой цилиндрическую часть, приспособленную для хранения водорода высокого давления, и обе концевых части цилиндрической части открыты. Чтобы предотвратить утечку водорода высокого давления, который хранится в металлическом цилиндре 2, металлический цилиндр 2 сформирован в виде бесшовной цилиндрической части, выполненной из металла.

Металлический цилиндр 2 выполнен, например, из низколегированной стали. То есть, металлический цилиндр 2 выполнен, например, из хромомолибденовой стали, никель-хромо-молибденовой стали, хромомарганцевой стали, марганцевой стали или стали с добавлением бора.

Обезуглероженный слой удаляют с внутренней периферийной поверхности металлического цилиндра 2. После удаления обезуглероженного слоя, к внутренней периферийной поверхности металлического цилиндра 2 прикладывают остаточное сжимающее напряжение дробеструйными шариками, имеющими большую массу.

Вокруг внешней периферии металлического цилиндра 2 может быть намотана смола, армированная углеродным волокном. Смола, армированная углеродным волокном, предназначена для увеличения механической прочности, которая желательна, чтобы металлический цилиндр 2 выдерживал высокое давление. Смола, армированная углеродным волокном, представляет собой композиционный материал, полученный пропиткой углеродного волокна, используемого в качестве армирующего материала, смолой для увеличения прочности. Например, используют углеродное волокно на основе полиакрилонитрила или на основе пека.

Крышечная часть 3

Крышечные части 3 установлены на соответствующие концевые участки металлического цилиндра 2, закрывая их, и, таким образом, закрывают металлический цилиндр 2. Пластинчатое тело, имеющее переднюю и заднюю части квадратной формы, используют в качестве каждой из пары крышечных частей 3. Чтобы обеспечить легкую установку или укладывание пары крышечных частей 3, пару крышечных частей 3 устанавливают так, чтобы каждая пара верхних сторон, нижних сторон, левых сторон и правых сторон пары крышечных частей 3 была параллельна друг другу. Форма крышечной части 3 не ограничена вышеупомянутой конфигурацией, и конструкция может быть соответственно изменена. По меньшей мере одна из крышечных частей 3 снабжена непоказанным на чертежах клапаном, который сообщается с непоказанным на чертежах проходным отверстием для водорода. Клапан используют для перекрывания или выпускания водорода высокого давления. Пару крышечных частей 3 также изготавливают, по существу, из того же металла, что используется для изготовления металлического цилиндра 2.

Каждая пара крышечных частей 3 имеет множество сквозных отверстий 3a, через которые вставляют множество крепежных частей 4. Каждое сквозное отверстие 3a крышечной части 3 может иметь углубленный участок, в котором размещается гайка 5 крепежной части 4. В показанном варианте осуществления углубленный участок отсутствует, и, следовательно, гайка 5 каждой крепежной части 4 выступает за пределы крышечной части 3.

Крепежная часть 4

В качестве каждой крепежной части 4 используют болт. Болт, используемый в качестве крепежной части 4, является длинным болтом, при этом на его обоих соответствующих концевых участках навинчены и затянуты гайки 5. Поэтому, каждая из множества крепежных частей 4 вставлена через отверстие 3a в одной крышечной части 3 и через отверстие 3a в другой крышечной части 3 и выступает за пределы обеих крышечных частей 3. Гайки 5 навинчены и затянуты на обоих соответствующих концевых участках крепежной части 4, выступающих за пределы обеих крышечных частей 3. В качестве крепежной части 4 может использоваться болт, у которого один концевой участок имеет головку, и гайку 5 навинчивают и затягивают только на другом концевом участке.

Множество крепежных частей 4 вставлено через отверстия 3a в одной крышечной части 3 и через отверстия 3a в другой крышечной части 3, и расположено так, что направление их протяженности, то есть, продольное направление каждой крепежной части 4 параллельно центральной оси O металлического цилиндра 2. Множество крепежных частей 4 расположено по отдельности вокруг внешней периферии металлического цилиндра 2 и таким образом окружает внешнюю периферию металлического цилиндра 2. Более конкретно, множество крепежных частей 4 расположено по отдельности с равными интервалами во множестве точек единственной окружности для фиксации. Металлический цилиндр 2 и множество крепежных частей 4, которые окружают внешнюю периферию металлического цилиндра 2, формирует концентрические окружности вокруг центральной оси O металлического цилиндра 2. Таким образом, множество крепежных частей 4 расположено по окружности вокруг центральной оси O металлического цилиндра 2. Между металлическим цилиндром 2 и множеством крепежных частей 4, которые окружают внешнюю периферию металлического цилиндра 2, имеется зазор S, и этот зазор S отделяет металлический цилиндр 2 от множества крепежных частей 4. Расположение множества крепежных частей 4 не ограничено вышеупомянутой конфигурацией и может быть изменено, чтобы удовлетворять требованиям проектирования.

Оба концевых участка каждой из множества крепежных частей 4 привинчены к внешней стороне обеих соответствующих крышечных частей 3 и зафиксированы на ней. Крепежная часть 4 может быть привинчена и зафиксирована путем вставления инструмента, такого как гаечный ключ, между углубленным участком крышечной части 3 и гайкой 5. Альтернативно, крепежная часть 4 может иметь в своем головном участке отверстие для вставления инструмента, такого как шестигранный ключ, и может привинчиваться и фиксироваться путем вставления инструмента в отверстие для вставления.

Подробное выполнение участка B водородного контейнера 1 высокого давления

На фиг. 6 показан участок B на фиг. 4, увеличенный вид. Как показано на фиг. 4 и 6, водородный контейнер 1 высокого давления имеет две фитинговые конструкции 6, в которых металлический цилиндр 2 и каждая из пары крышечных частей 3 прикреплены друг к другу.

Как показано на фиг. 6, каждая из двух фитинговых конструкций 6 включает в себя выступающий участок 6a и канавочный участок 6b. Выступающий участок 6a имеет внешнюю периферию с одной стороны каждой из пары крышечных частей 3, обращенной к металлическому цилиндру 2, которая входит во внутреннюю периферию металлического цилиндра 2. На внешней периферии выступающего участка 6a с одной стороны каждой из пары крышечных частей 3, обращенной к металлическому цилиндру 2, канавочный участок 6b углублен в направлении, противоположном направлению выступания выступающего участка 6a, и позволяет установить концевой участок металлического цилиндра 2 в канавочный участок 6b. Фитинговая конструкция 6 может иметь другую форму.

Имеется первый уплотнительный участок 7. Первый уплотнительный участок 7 обеспечивает уплотнение между периферийной боковой поверхностью выступающего участка 6а и внутренней периферийной поверхностью металлического цилиндра 2. Первый уплотнительный участок 7 включает в себя первую канавку 7a под уплотнение, первое уплотнительное кольцо 7b круглого сечения и опорное кольцо 7c. Первая канавка 7a под уплотнение сформирована в периферийной боковой поверхности выступающего участка 6а по всей его окружности, первое уплотнительное кольцо 7b круглого сечения расположено в первой канавке 7a под уплотнение, а опорное кольцо 7c расположено в первой канавке 7a под уплотнение в положении ближе к крышечной части 3, чем первое уплотнительное кольцо 7b круглого сечения. Первая канавка 7a под уплотнение сформирована посредством фиксации на выступающем участке крышечной части 3 удерживающего кольца 7d, которое прикреплено к выступающему участку 6a винтами 7e. Удерживающее кольцо 7d сформировано так, чтобы его внешний диаметр был больше диаметра донной поверхности первой канавки 7a под уплотнение. При такой конфигурации между выступающим участком крышечной части 3 и удерживающим кольцом 7d, первая канавка 7a под уплотнение формируется в виде кольцевой канавки, причем выступающий участок 6а имеет маленький внешний периферийный размер. Принята конфигурация, в которой удерживающее кольцо 7d предотвращает выпадение первого уплотнительного кольца 7b круглого сечения и опорного кольца 7c из первой 7a канавки под уплотнение, сформированной в виде кольцевой канавки. Первый уплотнительный участок 7 не всегда должен включать в себя опорное кольцо 7c, и первый уплотнительный участок 7 может включать в себя второе опорное кольцо, расположенное в первой канавке 7a под уплотнение в положении, находящемся ближе к металлическому цилиндру 2, чем первое уплотнительное кольцо 7b круглого сечения. Периферийная боковая поверхность выступающего участка 6а и внутренняя периферийная поверхность металлического цилиндра 2 параллельны друг другу вдоль центральной оси O металлического цилиндра 2. Удерживающее кольцо 7d может быть выполнено из металлического материала, отличающегося от металлического материала, используемого для формирования крышечной части 3.

Имеется второй уплотнительный участок 8. Второй уплотнительный участок 8 обеспечивает уплотнение между донной частью канавочного участка 6b и торцевой поверхностью металлического цилиндра 2, который вставлен в канавочный участок 6b и находится в контакте с донной частью канавочного участка 6b. Второй уплотнительный участок 8 включает в себя вторую канавку 8a под уплотнение и второе уплотнительное кольцо 8b круглого сечения. Вторая канавка 8a под уплотнение сформирована в торцевой поверхности металлического цилиндра 2 так, что вторая канавка 8a под уплотнение проходит вдоль торцевой поверхности металлического цилиндра 2, имеющей форму круга, и второе уплотнительное кольцо 8b круглого сечения расположено во второй канавке 8a под уплотнение. Каждая из торцевой поверхности металлического цилиндра 2 и донной поверхности канавочного участка 6b является плоской поверхностью, ортогональной центральной оси O металлического цилиндра 2.

При условии, что первый уплотнительный участок 7 и второй уплотнительный участок 8 приспособлены для уплотнения поверхностей, конфигурации первого уплотнительного участка 7 и второго уплотнительного участка 8 не ограничены вышеупомянутыми примерами, и могут использоваться другие известные технологии.

Имеется отверстие 9 для утечки, обеспечивающее сообщение пространства между первым уплотнительным участком 7 и вторым уплотнительным участком 8 с внешней средой. На выходе отверстия 9 для утечки установлен датчик 10 водорода. Датчик 10 водорода контролирует утечку водорода до наступления ситуации, когда разрывается первый уплотнительный участок 7 и, соответственно, разрывается второй уплотнительный участок 8. Может иметь место случай, когда утечка водорода вызвана ухудшением свойств материала, формирующего уплотнение, даже если не наступила ситуация, когда первый уплотнительный участок 7 или второй уплотнительный участок 8 разрушены. В этом варианте осуществления отверстие 9 для утечки сформировано по меньшей мере в одной из крышечных частей 3. Требуется только, чтобы отверстие 9 для утечки было сформировано и открыто в металлическом цилиндре 2 в месте, расположенном ближе к крышечной части 3, чем первый уплотнительный участок 7, то есть, отверстие 9 для утечки должно быть сформировано и открыто из поверхности, которая обращена к металлическому цилиндру 2 в месте между участком, с которым контактирует первый уплотнительный участок 7 и участком, с которым контактирует второй уплотнительный участок 8. Отверстие 9 для утечки расположено ближе к внутреннему участку, где хранится водород, чем второй уплотнительный участок 8, и, следовательно, водород не достигает канавочного участка 6b и участка, где закреплена крепежная часть 4, на каждом из которых легко концентрируется напряжение. Таким образом, прочность участка, где сконцентрировано напряжение, не снижается под воздействием водорода, и, соответственно, повышается надежность прочности водородного контейнера 1 высокого давления.

Как показано на фиг. 6, отверстие 9 для утечки сообщается с внешней стороной водородного контейнера 1 высокого давления. Принята конфигурация, при которой газ, который проходит через отверстие 9 для утечки, попадает в датчик 10 водорода, установленный вне водородного контейнера 1 высокого давления. Датчик 10 водорода обнаруживает водород в газе, который поступает через отверстие 9 утечки. Водородный контейнер 1 высокого давления может быть приспособлен для выдачи уведомления, когда датчик 10 водорода обнаруживает, что содержание водорода в газе выше или равно заданному значению.

Датчик 10 водорода может постоянно контролировать газ, который поступает через отверстие 9 для утечки. Водород проникает через материал, формирующий первое уплотнительное кольцо 7b круглого сечения в первом уплотнительном участке 7 водородного контейнера 1 высокого давления и, следовательно, водород в предварительно определенном количестве постоянно вытекает из отверстия 9 для утечки. Датчик 10 водорода постоянно контролирует газ, который поступает через отверстие 9 для утечки, и, следовательно, может быть выявлено изменение количества водорода, содержавшегося в газе. Соответственно, по такому изменению может быть обнаружена утечка водорода, вызванная отклонением от нормальных условий, таким как ухудшение свойств и разрыв первого уплотнительного участка 7.

Благодаря постоянному контролю датчиком 10 водорода, также можно определить, работает ли датчик 10 водорода нормально. То есть, когда датчик 10 водорода работает нормально, датчик 10 водорода постоянно обнаруживает водород, который проходит через первый уплотнительный участок 7. Соответственно, в случае, когда датчик 10 водорода не обнаруживает водорода, можно сделать вывод, что датчик 10 водорода работает ненормально. Поэтому, путем выдачи уведомления также в случае, когда датчик 10 водорода не обнаруживает водорода, может также выявляться ненормальность работы датчика 10 водорода, и, следовательно, надежность водородного контейнера 1 высокого давления повышается.

Датчик 10 водорода может включать в себя устройство 50 уведомления, которое регистрирует изменение количества водорода в газе, который поступает через отверстие 9 для утечки. Устройство 50 уведомления может регистрировать, что датчик 10 водорода не обнаруживает водород, то есть, что количество водорода, содержавшегося в газе, является, по существу, нулевым. Устройство 50 уведомления может представлять собой средство, такое как дисплей и лампочка уведомления, расположенное вне водородного контейнера 1 высокого давления.

На фиг. 7 показана часть модификации водородного контейнера 1 высокого давления согласно варианту осуществления изобретения, увеличенный вид. В модификации водородного контейнера 1 высокого давления, показанной на фиг. 7, изменена форма крышечной части 3, и концевой участок металлического цилиндра 2 не вставлен в канавочный участок 6b, но находится в контакте с фланцевым участком 6c. Когда может быть обеспечена прочность фланцевого участка 6c, модифицированная крышечная часть 13 может обеспечить прочность, по существу, равную прочности крышечной части 3, и, следовательно, утечка водорода из внутренней части также может быть уменьшена.

Подробное выполнение участка C водородного контейнера 1 высокого давления

На фиг. 8 показан участок C на фиг. 4, увеличенный вид. Как видно на фиг. 8, водородный контейнер 1 высокого давления имеет проходное место P, которое является общим для самого короткого пути изнутри наружу металлического цилиндра 2 через любую одну из пары крышечных частей 3 и для самого короткого пути изнутри наружу металлического цилиндра 2 через любую одну из пары крышечных частей 3 к месту, где крепежная часть 4, расположенная ближе всего к металлическому цилиндру из множества крепежных частей 4, вставлена через крышечную часть 3. Минимальная толщина крышечной части 3 от общего проходного места P до внешней стороны крышечной части обозначена как t [мм]. Расстояние между общим проходным местом P и местом, где крепежная часть 4 из множества крепежных частей 4, вставленная через крышечную часть 3, расположена ближе всего к металлическому цилиндру 2, обозначено как L₀ [мм]. В этом случае выполняется условие L₀>t. Причина, по которой L₀ определено в отношении места, где крепежная часть 4 из множества крепежных частей 4, вставленная через любую из пары крышечных частей 3, расположена ближе всего к металлическому цилиндру 2, состоит в том, что во внимание принят случай, когда множество крепежных частей 4 не расположены по отдельности на единственной окружности.

Полезные эффекты изобретения

В рассматриваемом варианте осуществления, водородный контейнер 1 высокого давления включает в себя металлический цилиндр 2, приспособленный для хранения водорода высокого давления. Водородный контейнер 1 высокого давления включает в себя пару крышечных частей 3, приспособленных для закрывания обоих соответствующих концевых участков металлического цилиндра 2. Водородный контейнер 1 высокого давления содержит множество крепежных частей 4, приспособленных для фиксации пары крышечных частей 3 в положении, в котором металлический цилиндр 2 зажат между одной и другой крышечная частями 3 из пары крышечных частей 3.

При такой конфигурации, множество крепежных частей 4 фиксирует пару крышечных частей 3 в положении, в котором металлический цилиндр 2 зажат между одной крышечной частью 3 и другой крышечной частью 3 из пары крышечных частей 3. Поэтому водородный контейнер 1 высокого давления может изготавливаться путем фиксации пары крышечных частей 3 с помощью множества крепежных частей 4. Соответственно, можно получить водородный контейнер 1 высокого давления простой конфигурации, требующий меньших трудозатрат при изготовлении, обеспечивающий снижение стоимости производства и обеспечивающий устойчивость к давлению.

В рассматриваемом варианте осуществления, в качестве каждой из крепежных частей 4 используется болт.

При такой конфигурации, водородный контейнер 1 высокого давления может изготавливаться путем фиксации пары крышечных частей 3 с помощью множества крепежных частей, 4 каждая из которых представляет собой болт.

В рассматриваемом варианте осуществления, каждая пара крышечных частей 3 имеет множество сквозных отверстий 3a, через которые вставляют множество крепежных частей 4. Множество крепежных частей 4 вставляют в соответствующие сквозные отверстия 3a, открытые в одной крышечной части 3, и в соответствующие сквозные отверстия 3a, открытые в другой крышечной части 3.

При такой конфигурации множество крепежных частей 4 вставляют в соответствующие сквозные отверстия 3a, открытые в одной крышечной части 3, и в соответствующие сквозные отверстия 3a, открытые в другой крышечной части 3, и водородный контейнер 1 высокого давления может изготавливаться путем фиксации пары крышечных частей 3 с помощью множества крепежных частей 4.

В рассматриваемом варианте осуществления, множество крепежных частей 4 вставлено в сквозные отверстия 3a, открытые в одной крышечной части 3, и в сквозные отверстия 3a, открытые в другой крышечной части 3, и расположено так, что направление протяженности, то есть, продольное направление каждой из множества крепежных частей 4 параллельно центральной оси O металлического цилиндра 2.

При такой конфигурации, усилие зажима каждой из множества крепежных частей 4 для зажимания и фиксации металлического цилиндра 2 создается в направлении, параллельном центральной оси O металлического цилиндра 2, и усилие зажима не перекашивается, и, следовательно, срок службы водородного контейнера 1 высокого давления может быть увеличен.

В рассматриваемом варианте осуществления, множество крепежных частей 4 расположено по отдельности вокруг внешней периферии металлического цилиндра 2 и, таким образом, окружает внешнюю периферию металлического цилиндра 2.

При такой конфигурации, множество крепежных частей 4 расположено по отдельности вокруг внешней периферии металлического цилиндра 2 и, таким образом, окружает внешнюю периферию металлического цилиндра 2 и может создавать усилие зажима, зажимающее и фиксирующее металлический цилиндр 2 в положении, в котором крепежные части 4 отделены друг от друга вокруг внешней периферии металлического цилиндра 2. Соответственно, усилие зажима хорошо сбалансировано по внешней периферии металлического цилиндра 2, и, следовательно, срок службы водородного контейнера 1 высокого давления может быть увеличен.

В рассматриваемом варианте осуществления, множество крепежных частей 4 расположено по отдельности с равными интервалами на одной окружности. Металлический цилиндр 2 и множество крепежных частей 4, которые окружают внешнюю периферию металлического цилиндра 2, формируют концентрические окружности вокруг центральной оси O металлического цилиндра 2.

При такой конфигурации, множество крепежных частей 4, которые формируют концентрическую окружность вокруг центральной оси O металлического цилиндра 2, отделены друг от друга вокруг внешней периферии металлического цилиндра 2, находятся на одинаковом расстоянии от металлического цилиндра 2 и могут создавать усилие зажима, зажимающее и фиксирующее металлический цилиндр 2. Соответственно, множество крепежных частей 4 может создавать хорошо сбалансированное усилие зажима вокруг внешней периферии металлического цилиндра 2 в состоянии, когда множество крепежных частей 4 одинаково воздействуют на металлический цилиндр 2, и, следовательно, срок службы водородного контейнера 1 высокого давления может быть увеличен.

В рассматриваемом варианте осуществления, между металлическим цилиндром 2 и множеством крепежных частей 4, которые окружают внешнюю периферию металлического цилиндра 2, имеется зазор S, и зазор S, таким образом, отделяет металлический цилиндр 2 от множества крепежных частей 4.

При такой конфигурации водород проникает в металлический цилиндр 2, находящийся в прямом контакте с хранящимся в нем водородом высокого давления. Однако упомянутое множество крепежных частей 4 отделено зазором S, и, следовательно, водород, просачивающийся из металлического цилиндра 2, диффундирует из зазора S и не проникает во множество крепежных частей 4. Соответственно, в водородном контейнере 1 высокого давления не происходит вызываемого водородом ухудшения свойств множества крепежных частей 4, и, следовательно, срок службы множества крепежных частей 4 может быть увеличен. Далее, благодаря наличию зазора S между металлическим цилиндром 2 и множеством крепежных частей 4, даже когда металлический цилиндр 2 деформирован в окружном направлении водородом высокого давления, хранящимся в металлическом цилиндре 2, напряжение, которое вызывает деформацию, не передается множеству крепежных частей 4. В дополнение к вышеупомянутому, вследствие того, что крепежные части 4 отделены зазором S, участки крышечной части 3, которые принимают нагрузку от крепежных частей 4, таким образом, также отделены от участка, где металлический цилиндр 2 вставлен в крышечную часть 3. Соответственно, участки, где возникает напряжение, не так легко подвергаются водородному охрупчиванию, и, следовательно, повышается надежность прочности.

В рассматриваемом варианте осуществления водородный контейнер 1 высокого давления имеет две фитинговые конструкции 6, в которых металлический цилиндр 2 и каждая из пары крышечных частей 3 прикреплены друг к другу.

При такой конфигурации, металлический цилиндр 2 и каждая из пары крышечных частей 3 прикреплены друг к другу посредством соответствующей одной из двух фитинговых конструкций 6, и, следовательно, можно обеспечить уплотнение между металлическим цилиндром 2 и каждой из пары крышечных частей 3. Соответственно, водородный контейнер 1 высокого давления может представлять собой контейнер, который легко предотвращает утечку хранящегося в нем водорода высокого давления.

В рассматриваемом варианте осуществления, каждая из двух фитинговых конструкций 6 включает в себя выступающий участок 6a на одной стороне каждой из пары крышечных частей 3, обращенной к металлическому цилиндру 2, имеющий внешнюю периферию, которая подогнана под внутреннюю периферию металлического цилиндра 2. Каждая из пары крышечных частей 3 также включает в себя канавочный участок 6b, который углублен в направлении, противоположном направлению выступания выступающего участка 6а, и позволяет установить концевой участок металлического цилиндра 2 в канавочном участке 6b на внешней периферии выступающего участка 6а, обращенной к металлическому цилиндру 2.

При такой конфигурации, металлический цилиндр 2 и каждая из пары крышечных частей 3 прикреплены друг к другу соответствующей одной из двух фитинговых конструкций 6, каждая из которых включает в себя выступающий участок 6a и канавочный участок 6b, и, следовательно, может обеспечивать уплотнение между металлическим цилиндром 2 и каждой из пары крышечных частей 3.

В рассматриваемом варианте осуществления имеется первый уплотнительный участок 7, и первый уплотнительный участок 7 обеспечивает уплотнение между периферийной боковой поверхностью выступающего участка 6а и внутренней периферийной поверхностью металлического цилиндра 2.

При такой конфигурации, первый уплотнительный участок 7 обеспечивает уплотнение между периферийной боковой поверхностью выступающего участка 6а и внутренней периферийной поверхностью металлического цилиндра 2 и, следовательно, может гарантировать уплотнение между металлическим цилиндром 2 и каждой из пары крышечных частей 3.

В рассматриваемом варианте осуществления, первый уплотнительный участок 7 включает в себя первую канавку 7a под уплотнение, сформированную на периферийной боковой поверхности выступающего участка 6а по всей окружности, первое уплотнительное кольцо 7b круглого сечения, расположенное в первой канавке 7a под уплотнение, и опорное кольцо 7c, расположенное в первой канавке 7a под уплотнение в положении ближе к крышечной части 3, чем первое уплотнительное кольцо 7b круглого сечения.

При такой конфигурации, первый уплотнительный участок 7 использует первое уплотнительное кольцо 7b круглого сечения и опорное кольцо 7c, которые расположены в первой канавке 7a под уплотнение, и первый уплотнительный участок 7 обеспечивает уплотнение между периферийной боковой поверхностью выступающего участка 6а и внутренней периферийной поверхностью металлического цилиндра 2, и, следовательно, можно обеспечить уплотнение между металлическим цилиндром 2 и каждой из пары крышечных частей 3.

В рассматриваемом варианте осуществления имеется второй уплотнительный участок 8, и второй уплотнительный участок 8 обеспечивает уплотнение между донной частью канавочного участка 6b и торцевой поверхностью металлического цилиндра 2, который вставлен в канавочный участок 6b и находится в контакте с донной частью канавочного участка 6b.

При такой конфигурации, второй уплотнительный участок 8 обеспечивает уплотнение между донной частью канавочного участка 6b и торцевой поверхностью металлического цилиндра 2 и, следовательно, может обеспечивать уплотнение между металлическим цилиндром 2 и каждой из пары крышечных частей 3. Кроме того, второй уплотнительный участок 8 выполняет функцию верхнего уплотнения, имеющего уплотнительную поверхность, отличную от уплотнительной поверхности первого уплотнительного участка 7, которая выполняет функцию уплотнения отверстия. Соответственно, конфигурация, при которой второй уплотнительный участок 8 имеет уплотнительную поверхность, отличную от уплотнительной поверхности первого уплотнительного участка 7, и, таким образом, исключается возможность влияния на второй уплотнительный участок 8 уплотняющих свойств первого уплотнительного участка 7 и, следовательно, в дополнение к первому уплотнительному участку 7, второй уплотнительный участок 8 может также обеспечивать уплотнение водородного контейнера 1 высокого давления и, таким образом, может улучшать эффективность предотвращения утечки водорода из водородного контейнера 1 высокого давления. Кроме того, первый уплотнительный участок 7 и второй уплотнительный участок 8 могут одновременно иметься в одной и той же фитинговой конструкции 6, имеющей различные поверхности, в том числе поверхность, на которой имеется первый уплотнительный участок 7 и второй уплотнительный участок 8. Соответственно, первый уплотнительный участок 7 и второй уплотнительный участок 8 могут размещаться эффективно.

В рассматриваемом варианте осуществления, второй уплотнительный участок 8 включает в себя вторую канавку 8a под уплотнение, сформированную на торцевой поверхности металлического цилиндра 2 так, что вторая канавка 8a под уплотнение проходит вдоль торцевой поверхности металлического цилиндра 2, имеющей форму круга, а второе уплотнительное кольцо 8b круглого сечения располагается во второй канавке 8a под уплотнение.

При такой конфигурации, второй уплотнительный участок 8 использует второе уплотнительное кольцо 8b круглого сечения, расположенное во второй канавке 8a под уплотнение, и обеспечивает уплотнение между донной частью канавочного участка 6b и торцевой поверхностью металлического цилиндра 2 и, следовательно, может обеспечивать уплотнение между металлическим цилиндром 2 и каждой из пары крышечных частей 3. Кроме того, второе уплотнительное кольцо 8b круглого сечения расположено не на донной части канавочного участка 6b крышечной части 3, а во второй канавке 8a под уплотнение, сформированной на торцевой поверхности металлического цилиндра 2. Соответственно, может быть легко сформирована вторая канавка 8a под уплотнение, и второе уплотнительное кольцо 8b круглого сечения может быть легко вставлено в нее и, следовательно, может быть легко сформирован второй уплотнительный участок 8.

В рассматриваемом варианте осуществления по меньшей мере одна из крышечных частей 3 имеет отверстие 9 для утечки, которое позволяет пространству между первым уплотнительным участком 7 и вторым уплотнительным участком 8 сообщаться с окружающим пространством.

При такой конфигурации, хранящийся водород вытекает из отверстия 9 для утечки, и, следовательно, можно обнаруживать разрыв или ухудшение состояния первого уплотнительного участка 7 перед разрывом или ухудшением состояния второго уплотнительного участка 8. Соответственно, можно обнаруживать разрыв или ухудшение состояния первого уплотнительного участка 7 до того, как водород утечет из водородного контейнера 1 высокого давления из-за разрыва или ухудшения состояния второго уплотнительного участка 8, и, следовательно, можно предотвращать утечку водорода из водородного контейнера 1 высокого давления.

В рассматриваемом варианте осуществления, водородный контейнер 1 высокого давления, кроме того, включает в себя датчик 10 водорода, приспособленный для обнаружения водорода, содержащегося в газе, который проходит через отверстие 9 для утечки. Датчик 10 водорода постоянно контролирует количество водорода, содержащегося в газе, который проходит через отверстие 9 для утечки, и выдает уведомление, когда количество водорода, содержащегося в газе, выше или равно заданному значению. Датчик 10 водорода также выдает уведомление, если количество водорода, содержавшегося в газе, становится равным нолю. При такой конфигурации, водородный контейнер 1 высокого давления может, конечно, обнаруживать утечку водорода, вызванную разрывом или ухудшением состояния первого уплотнительного участка 7, и может также определять, работает ли датчик 10 водорода нормально. Соответственно, можно повысить достоверность обнаружения утечки водорода и, следовательно, повысить надежность водородного контейнера 1 высокого давления.

В рассматриваемом варианте осуществления водородный контейнер 1 высокого давления имеет проходное место P, которое является общим для самого короткого пути изнутри наружу металлического цилиндра 2 через любую одну из пары крышечных частей 3 и для самого короткого пути изнутри наружу металлического цилиндра 2 через любую одну из пары крышечных частей 3 к месту, где крепежная часть 4, расположенная ближе всего к металлическому цилиндру 2 из множества крепежных частей 4, вставлена через крышечную часть 3. Минимальная толщина крышечной части 3 от общего проходного места P до внешней стороны обозначена как t [мм]. Расстояние между общим проходным местом P и местом, где крепежная часть 4 из множества крепежных частей 4, вставленная через крышечную часть 3, расположена ближе всего к металлическому цилиндру 2, обозначено как L₀ [мм]. В таком случае выполняется условие L₀>t.

При такой конфигурации, водород проникает в металлический цилиндр 2 и пару крышечных частей 3, которые находятся в прямом контакте с хранящимся водородом высокого давления. Однако, в случае, когда выполняется условие L₀>t, водород не проникает во множество крепежных частей 4 через крышечную часть 3 до проникновения водорода через крышечную часть 3 изнутри наружу. Соответственно, множество крепежных частей 4 водородного контейнера 1 высокого давления не подвергается разрушающему воздействию водорода до вызываемого водородом ухудшения состояния крышечной части 3, и, следовательно, водородный контейнер 1 высокого давления нелегко повредить.

В рассматриваемом варианте осуществления, пластинчатое тело, имеющее переднюю и заднюю стороны квадратной формы, используется для каждой из пары крышечных частей 3.

При такой конфигурации, изготовитель может выполнять обработку каждой из пары крышечных частей 3 не фрезерованием, а механической обработкой на токарном станке. Соответственно, затраты на обработку могут быть уменьшены, и водородный контейнер 1 высокого давления может быть легко изготовлен.

В рассматриваемом варианте осуществления, водородный контейнер 1 высокого давления является частью противовеса транспортного средства.

При такой конфигурации, вес водородного контейнера 1 высокого давления увеличивается за счет металлического цилиндра 2, пары крышечных частей 3 и множества крепежных частей 4. Соответственно, можно уменьшить общее количество противовеса, устанавливаемого на транспортном средстве, и, следовательно, может быть сокращено количество частей транспортного средства. Соответственно, можно уменьшить стоимость изготовления транспортного средства.

Список ссылочных обозначений

1: водородный контейнер высокого давления, 2: металлический цилиндр, 3: крышечная часть, 3a: сквозное отверстие, 4: крепежная часть, 5: гайка, 6: фитинговая конструкция, 6a: выступающий участок, 6b: канавочный участок, 6c: фланцевый участок, 7: первый уплотнительный участок, 7a: первая канавка под уплотнение, 7b: первое уплотнительное кольцо круглого сечения, 7c: опорное кольцо, 7d: удерживающее кольцо, 7e: винт, 8: второй уплотнительный участок, 8a: вторая канавка под уплотнение, 8b: второе уплотнительное кольцо круглого сечения, 9: отверстие для утечки, 10: датчик водорода, 13: крышечная часть, 50: устройство уведомления, 100: вилочный погрузчик, 101: кузов транспортного средства, 102: устройство обработки груза, 103: водительское сиденье, 104: топливный элемент, 105: блок выработки энергии, 106: переднее колесо, 107: заднее колесо, 108: противовес.

Изобретение относится к водородному контейнеру высокого давления. Водородный контейнер высокого давления включает в себя металлический цилиндр, приспособленный для хранения водорода высокого давления, пару крышечных частей, приспособленных для закрывания концевых участков металлического цилиндра, и множество крепежных частей, приспособленных для фиксации пары крышечных частей в положении, в котором металлический цилиндр зажат между парой крышечных частей. Техническим результатом является обеспечение простой конфигурации, требующей меньших трудозатрат при изготовлении, а также обеспечение возможности выдерживать высокое давление. 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Водородный контейнер высокого давления, включающий в себя:

металлический цилиндр, приспособленный для хранения водорода высокого давления; пару крышечных частей, приспособленных для закрывания обоих концевых участков металлического цилиндра; и множество крепежных частей, установленных так, что продольное направление каждой из множества крепежных частей параллельно центральной оси металлического цилиндра; причем каждая из пары крышечных частей имеет множество сквозных отверстий, через которые вставлено множество крепежных частей, каждая из множества крепежных частей вставлена в соответствующее отверстие из множества сквозных отверстий, которые открыты в каждой из пары крышечных частей, и множество крепежных частей расположено по отдельности вокруг внешней периферии металлического цилиндра, окружает внешнюю периферию металлического цилиндра, приспособлено для фиксации пары крышечных частей в положении, в котором металлический цилиндр зажат между парой крышечных частей, каждая из пары крышечных частей находится в непосредственном контакте с обеими торцевыми поверхностями металлического цилиндра для уплотнения внутренней части металлического цилиндра.

2. Водородный контейнер высокого давления по п. 1, в котором в качестве каждой из множества крепежных частей использован болт.

3. Водородный контейнер высокого давления по п. 1, в котором множество крепежных частей расположено по отдельности с равными интервалами на одной окружности и металлический цилиндр и множество крепежных частей, окружающих внешнюю периферию металлического цилиндра, формируют концентрические окружности вокруг центральной оси металлического цилиндра.

4. Водородный контейнер высокого давления по любому из пп. 1-3, в котором между металлическим цилиндром и множеством крепежных частей, окружающих внешнюю периферию металлического цилиндра, имеется зазор, который отделяет металлический цилиндр от множества крепежных частей.

5. Водородный контейнер высокого давления по любому из пп. 1-4, включающий в себя две фитинговые конструкции, в которых металлический цилиндр и каждая из пары крышечных частей прикреплены друг к другу.

6. Водородный контейнер высокого давления по п. 5, в котором каждая из пары крышечных частей имеет выступающий участок с одной стороны каждой из пары крышечных частей, обращенной к металлическому цилиндру, с внешней периферией, которая подогнана под внутреннюю периферию металлического цилиндра.

7. Водородный контейнер высокого давления по п. 6, в котором имеется первый уплотнительный участок, приспособленный для обеспечения уплотнения между периферийной боковой поверхностью выступающего участка и внутренней периферийной поверхностью металлического цилиндра.

8. Водородный контейнер высокого давления по п. 7, в котором первый уплотнительный участок включает в себя: первую канавку под уплотнение, сформированную по всей окружности периферийной боковой поверхности выступающего участка, первое уплотнительное кольцо круглого сечения, расположенное в первой канавке под уплотнение, и опорное кольцо, расположенное в первой канавке под уплотнение в положении ближе к крышечной части из пары крышечных частей, чем первое уплотнительное кольцо круглого сечения.

9. Водородный контейнер высокого давления по п. 7 или 8, в котором имеется второй уплотнительный участок, приспособленный для обеспечения уплотнения между каждой из пары крышечных частей и торцевой поверхностью металлического цилиндра, которая контактирует с упомянутой крышечной частью.

10. Водородный контейнер высокого давления по п. 9, в котором второй уплотнительный участок включает в себя: вторую канавку под уплотнение, сформированную на торцевой поверхности металлического цилиндра так, что вторая канавка под уплотнение проходит вдоль торцевой поверхности металлического цилиндра, имеющей форму круга, и второе уплотнительное кольцо круглого сечения, расположенное во второй канавке под уплотнение.

11. Водородный контейнер высокого давления по п. 9 или 10, в котором по меньшей мере одна из крышечных частей имеет отверстие для утечки, которое позволяет пространству между первым уплотнительным участком и вторым уплотнительным участком сообщаться с окружающей средой.

12. Водородный контейнер высокого давления по п. 11, дополнительно содержащий датчик водорода, приспособленный для обнаружения водорода, содержащегося в газе, который проходит через отверстие для утечки.

13. Водородный контейнер высокого давления по п. 12, в котором датчик водорода приспособлен для постоянного контроля количества водорода, содержавшегося в газе, который проходит через отверстие для утечки, и приспособлен для выдачи уведомления, если количество водорода, содержащегося в газе, проходящем через отверстие для утечки, выше или равно заданному значению.

14. Водородный контейнер высокого давления по п. 12 или 13, в котором датчик водорода приспособлен для выдачи уведомления, когда количество водорода, содержащегося в газе, проходящем через отверстие для утечки, равно нолю.

15. Водородный контейнер высокого давления по любому из пп. 6-14, в котором каждая из пары крышечных частей дополнительно включает в себя канавочный участок, расположенный вблизи внешней периферии выступающего участка, и канавочный участок углублен в направлении, противоположном направлению выступания выступающего участка, и металлический цилиндр установлен в канавочном участке.

16. Водородный контейнер высокого давления по любому из пп. 1-15, который имеет проходное место, которое является общим для самого короткого пути изнутри наружу металлического цилиндра через любую одну из пары крышечных частей и для самого короткого пути изнутри наружу металлического цилиндра через любую одну из пары крышечных частей к месту, где крепежная часть, расположенная ближе всего к металлическому цилиндру из множества крепежных частей, вставлена через любую одну из пары крышечных частей, при этом минимальная толщина любой одной из пары крышечных частей от общего проходного места до внешней стороны крышечной части задана как t [мм], а расстояние между общим проходным местом и местом, где крепежная часть из множества крепежных частей, вставленная через любую одну из пары крышечных частей, расположена ближе всего к металлическому цилиндру, задано как L₀ [мм], причем удовлетворяется условие L₀>t.

17. Водородный контейнер высокого давления по любому из пп. 1-16, в котором для каждой из пары крышечных частей использовано пластинчатое тело, имеющее переднюю и заднюю части квадратной формы.

18. Водородный контейнер высокого давления по любому из пп. 1-17, который является частью противовеса транспортного средства.