[發明專利]一種高壓氣體密封用接觸特性分析系統

有效

• 申請號: 202011183489.2
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112326223B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 郭飛;黃毅杰;王文虎;項沖;張兆想;程甘霖;譚磊;賈曉紅;王玉明
• 申請（專利權）人: 清華大學;廣州國機密封科技有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M3/26
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

本發明公開了一種高壓氣體密封用接觸特性分析系統，包括泄漏檢測點、螺栓連接件、高壓筒、壓力表、氫氣進氣/出氣口、待測密封件、形狀記憶合金檢測模塊、筒蓋、密封件。本發明在待測密封件密封面增設形狀記憶合金檢測模塊，配合使用加熱塊、上軟墊、形狀記憶合金、內測距片、下軟墊、支撐塊、壓緊彈簧、外測距片，利用形狀記憶合金溫度變形記憶效應，記錄系統測試過程中待測密封件的變形情況，進而分別通過形狀記憶合金和壓緊彈簧的變形情況獲得待測密封件在高壓氫環境下的變形量和接觸應力大小，實現待測密封件接觸特性的分析。

技術領域

本發明屬于高壓氣體密封技術領域，特別涉及一種高壓氣體密封用接觸特性分析系統。

背景技術

過度依賴化石燃料造成的能源資源短缺和環境惡化是世界各國面臨的嚴重而緊迫的問題，世界各國均在積極推進清潔、環保、高效能源的開發。氫能以其來源多種多樣、能量轉化率高、無污染、零排放、可儲存、可再生等優點，成為極具發展前景的二次能源，利用氫能作為下一代能源載體有望解決能源供應、安全、清潔的關鍵問題。鑒于此，世界各國都在加緊規劃和發展氫能，致力于氫能領域關鍵技術的攻關和氫能產品商業應用的開發。

氫能產品的氫氣補給需要通過加氫站實現。加氫站主要利用儲氫容器和氫能產品間的壓力差進行氫氣加注，因此加氫站儲氫容器的壓力應當高于氫能產品的儲氫系統壓力。而目前一些氫能產品，如氫燃料電池汽車儲氫壓力最高可達70MPa，為進一步提高儲氫系統單位體積氫氣能量密度，提升氫燃料電池汽車的單次行駛里程，增大加氫站儲氫容器的儲氫壓力、發展更高壓力下的儲氫技術將成為未來發展的一大趨勢。而密封部件是加氫站儲氫容器不可缺少的重要組成部分，受儲氫介質壓力高、環境溫度波動等因素影響，密封部件往往又是最薄弱環節，一旦密封部件失效，將造成火災甚至爆炸等無法估量的嚴重后果。因此，有必要對高壓氫氣密封部件進行研究。

進一步地，高壓氫氣密封一般為靜密封形式，其密封件在工作過程中接觸應力大小和變形情況與密封可靠程度息息相關，測試系統需要實現密封件接觸特性的分析。而目前國內已有的測試系統不夠成熟，無法有效地實現高壓氫環境下密封性能的檢測與密封件接觸特性的分析。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種高壓氣體密封用接觸特性分析系統，可以實現高壓氫環境下密封性能的檢測與密封件接觸特性的分析。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種高壓氣體密封用接觸特性分析系統，包括高壓筒3及其筒蓋8，高壓筒3的底部有用于氫氣加注和釋放的氫氣進氣/出氣口5，氫氣進氣/出氣口5連接有用于壓力檢測、壓力反饋和超壓/欠壓報警的壓力表4，筒蓋8的外側壁設有環形密封槽，待測密封件6設置于所述環形密封槽中，環繞所述待測密封件6設置有形狀記憶合金檢測模塊7，所述形狀記憶合金檢測模塊7內壁與待測密封件6外壁接觸，外壁與高壓筒3內壁接觸，用于待測密封件6的接觸特性測試。

所述高壓筒3和筒蓋8通過螺栓連接件2連接，所述高壓筒3頂端端面與筒蓋8之間有密封件9。

所述筒蓋8加工有氣孔，氣孔位于待測密封件6和高壓筒3之間的泄漏通道處，連接用于待測密封件6泄漏量檢測的泄漏檢測點1。

所述形狀記憶合金檢測模塊7包括形狀記憶合金704以及用于加熱形狀記憶合金704的加熱塊702，形狀記憶合金704的內壁與待測密封件6的外壁接觸，外壁與內測距片705連接，內測距片705通過徑向的壓緊彈簧708與外測距片709連接。

所述形狀記憶合金704的截面為梯形，其上底連接內測距片705，下底與待測密封件6的外壁接觸，加熱塊702截面為開口朝向軸心方向的U形，兩端面分別作用于形狀記憶合金704的上下兩斜面，且上端面與上斜面之間設置有上軟墊703，下端面與下斜面之間設置有上軟墊下軟墊706。

所述加熱塊702內設置有支撐塊707，支撐塊707截面為開口朝向軸心方向的U形，外測距片709的外壁固定在支撐塊707的U形底中。