[發(fā)明專利]用于壓力儲(chǔ)氣容器的應(yīng)力檢測(cè)組件、壓力儲(chǔ)氣容器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110261870.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN113514174B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李然;鄧飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳烯灣科技有限公司
• 主分類號(hào): G01L1/22
• 分類號(hào): G01L1/22;F17C13/02
• 代理公司: 深圳中一聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44414
• 代理人: 黃志云

本申請(qǐng)屬于壓力儲(chǔ)氣裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于壓力儲(chǔ)氣容器的應(yīng)力檢測(cè)組件，以及一種壓力儲(chǔ)氣容器。本申請(qǐng)?zhí)峁┑膽?yīng)力檢測(cè)組件包括：碳納米管薄膜傳感元件，其纏繞在壓力儲(chǔ)氣容器的表面，處于所述壓力儲(chǔ)氣容器本體和所述碳纖維層之間，用于檢測(cè)所述壓力儲(chǔ)氣容器的內(nèi)部應(yīng)力，且所述碳納米管薄膜傳感元件包括碳納米管薄膜；信號(hào)處理單元，與所述碳納米管薄膜傳感元件連接，用于檢測(cè)所述碳納米管薄膜傳感元件的電阻變化；連接件，用于連接所述碳納米管薄膜傳感元件和所述信號(hào)處理單元。本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠糜趬毫?chǔ)氣容器的應(yīng)力檢測(cè)組件，可以在不降低壓力儲(chǔ)氣瓶的疲勞強(qiáng)度的情況下，對(duì)壓力儲(chǔ)氣容器實(shí)施原位的應(yīng)力狀況的實(shí)時(shí)健康檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)屬于壓力儲(chǔ)氣裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于壓力儲(chǔ)氣容器的應(yīng)力檢測(cè)組件，以及一種壓力儲(chǔ)氣容器。

背景技術(shù)

儲(chǔ)氫組件是燃料電池組件的核心部件之一，其包含高壓儲(chǔ)氫瓶，安全閥，以及管路等。其中，高壓儲(chǔ)氫瓶主要負(fù)責(zé)儲(chǔ)存高壓氣態(tài)氫氣，其工作狀態(tài)以及健康情況決定了整個(gè)燃料電池車的安全性以及使用壽命。塑料內(nèi)膽、碳纖維全纏繞的四型高壓儲(chǔ)氫瓶，由于重量輕，儲(chǔ)氣密度高，成型相較金屬制內(nèi)膽較容易等優(yōu)勢(shì)，被市場(chǎng)廣泛期待。目前，四型高壓儲(chǔ)氫瓶主要應(yīng)用在對(duì)重量較為敏感的燃料電池乘用車上。

由于四型高壓儲(chǔ)氫瓶的樹脂內(nèi)膽不提供強(qiáng)度支持，因此，碳纖維耐壓層的健全性直接決定了儲(chǔ)氫瓶的性能以及安全性。特別是在金屬封頭段，該部位既是碳纖維鋪層中立體結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的部位，而且金屬封頭和樹脂內(nèi)膽在此相結(jié)合，形成巨大的彈性模量差距，此外，該部位還是碳纖維鋪層工藝造成的樹脂堆積部位。這些原因使得金屬封頭段成為極易發(fā)生局部應(yīng)力集中的部位。具體的，當(dāng)金屬封頭段承受外部的沖擊時(shí)，非常容易發(fā)生樹脂崩裂，碳纖維鋪層內(nèi)的層間剝離，或者纖維破斷等內(nèi)部缺陷，進(jìn)而影響整個(gè)儲(chǔ)氫瓶的疲勞強(qiáng)度，甚至有儲(chǔ)氫瓶破裂的風(fēng)險(xiǎn)。

因此對(duì)于金屬封頭段的應(yīng)力狀況的實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)以及對(duì)外部沖擊的監(jiān)測(cè)對(duì)于四型儲(chǔ)氫瓶是十分重要的。但對(duì)于高壓儲(chǔ)氫瓶而言，其碳纖維鋪層內(nèi)的應(yīng)力隨厚度梯度分布：容器內(nèi)側(cè)的應(yīng)力最大，隨著厚度的減薄，應(yīng)力逐漸減小。同時(shí)，由于碳纖維鋪層的空間立體結(jié)構(gòu)，鋪層內(nèi)應(yīng)力分布并不是均勻的。如果僅僅通過在高壓儲(chǔ)氫瓶的表面貼附傳感器的方式，無法得知容器內(nèi)部的應(yīng)力狀況，從而不能對(duì)高壓儲(chǔ)氫瓶的實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)。

目前可行的實(shí)施健康監(jiān)測(cè)方式，是將傳感器嵌入高壓儲(chǔ)氫瓶的內(nèi)層，如碳纖維鋪層內(nèi)，或者碳纖維鋪層與樹脂內(nèi)膽之間。但這種方式需要考慮傳感器的厚度，是否可以貼合容器的表面以及信號(hào)的引出方式，即導(dǎo)線的直徑，是否會(huì)對(duì)容器強(qiáng)度產(chǎn)生影響等。目前有將光纖傳感器預(yù)埋至復(fù)合材料內(nèi)的原位檢測(cè)技術(shù)，主要是應(yīng)用的光纖傳感器包括強(qiáng)度調(diào)制型，偏振調(diào)制型以及頻率調(diào)制型光纖傳感器。上述幾種光纖傳感器都具有傳感元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且體積小(直徑可以達(dá)到50微米)，靈敏度高的特點(diǎn)。但是，這些傳感器嵌入碳纖維鋪層內(nèi)部(應(yīng)變片貼在高壓儲(chǔ)氫瓶的表面，則無法探知內(nèi)膽以及碳纖維鋪層內(nèi)層的應(yīng)力分布狀況)時(shí)，由于應(yīng)變片或?qū)Ь€厚度大，導(dǎo)致應(yīng)力集中，影響整個(gè)容器的疲勞強(qiáng)度，增加材料失效氫氣泄漏，甚至容器破壞的風(fēng)險(xiǎn)。目前尚無搭載光纖傳感器至高壓儲(chǔ)氫瓶?jī)?nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)的相關(guān)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題

本申請(qǐng)的目的在于提供一種用于壓力儲(chǔ)氣容器的應(yīng)力檢測(cè)組件、壓力儲(chǔ)氣容器，旨在解決現(xiàn)有的用于四型高壓儲(chǔ)氫瓶的傳感器厚度較厚，導(dǎo)致應(yīng)力集中，從而影響整個(gè)容器的疲勞強(qiáng)度，增加材料失效氫氣泄漏，甚至容器破壞的風(fēng)險(xiǎn)的問題。

解決問題的方法

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本申請(qǐng)采用的技術(shù)方案如下：

本申請(qǐng)第一方面提供一種用于壓力儲(chǔ)氣容器的應(yīng)力檢測(cè)組件，所述壓力儲(chǔ)氣容器包括壓力儲(chǔ)氣容器本體，以及設(shè)置在所述壓力儲(chǔ)氣容器本體表面的碳纖維層，所述應(yīng)力檢測(cè)組件包括：