一种模块化集成式氢气调压装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种氢气调压装置，尤其涉及一种模块化集成式氢气调压装置。


背景技术：

2.在长管拖车或其他高压氢气供气系统中，通常会用到氢气调压系统，以对氢气的压力进行调节。氢气调压系统通常设有进口和出口，高压气体从进口接入氢气调压系统，出口为低压气体接入用气设备或设施。
3.氢气调压系统内部通常包括截止阀、减压阀、止回阀、过滤器、压力表和安全阀等流体部件，这些流体部件通过阀门管道及其他辅助连接部件等连接，安装在一个大的框架上，作为一个整体。
4.本技术发明人在实现本技术实施例中技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
5.1、现有的氢气调压系统采用管路框架连接，流道设计繁琐，且整体体积较大，占用空间大。
6.2、现有的氢气调压系统采用的流体部件有各种安装接口和方式，需要准备多种安装工具，装配工作复杂。
7.3、现有的氢气调压系统使用多种流体部件和管道，设计选型工作量较大。
8.4、现有的氢气调压系统的使用和维护较繁琐，需要对现场作业人员强化培训，成本较高。
9.5、对于已投入使用的系统，未来如需维护或升级，需要重新设计、整体拆除旧部件和安装新部件，工作量较大且繁琐。


技术实现要素：

10.本技术实施例通过提供一种模块化集成式氢气调压装置，解决了现有技术中氢气调压系统采用管路框架连接，流道设计繁琐，且整体体积较大，占用空间大的技术问题，实现了标准模块化集成式插装功能结构，无需管道，结构紧凑，体积小，占用空间小。
11.本技术实施例提供了一种模块化集成式氢气调压装置，包括：
12.流道模块组，由若干流道模块密封连接构成，所述流道模块上设有标准化插装孔，且相邻所述流道模块之间形成贯通的流体流道；
13.插装式氢气调压功能件组，包括多个插装式氢气调压功能件，所述插装式氢气调压功能件上设有具有标准化接口的插装轴；
14.所述插装式氢气调压功能件通过具有标准化接口的插装轴与所述流道模块上的标准化插装孔连接。
15.优选地，所述流道模块包括汇流块，所述汇流块为六面体件，内部设有流体流道，底面为安装面，四周和顶面中的至少两个面上的中心设有与所述流体流道贯通的标准化结构的流道出口。
16.进一步地，所述流道模块还包括法兰和密封连接附件，所述法兰中心设有贯通的流道孔，所述流道孔通过所述密封连接附件与所述汇流块上的流道出口密封连接。
17.更进一步地，所述汇流块上流道出口四周设有第一螺栓连接孔，所述第一螺栓连接孔为与所述汇流块内部的流体流道不连通的盲孔；
18.所述法兰上四周设有贯通的第二螺栓连接孔；
19.螺栓穿过所述法兰上的第二螺栓连接孔并紧固于所述汇流块上的第一螺栓连接孔内，实现所述法兰与所述汇流块的密封固定。
20.再进一步地，所述流道孔设有内螺纹。
21.更优选地，所述汇流块四周和顶面中的至少一个面上的四角处设有第三螺栓连接孔，所述第三螺栓连接孔为与所述汇流块内部的流体流道不连通的盲孔。
22.更优选地，所述汇流块四周和顶面中的至少一个面后侧四角处向内凹陷，形成装配空间槽，并在汇流块的该面上与装配空间槽之间形成贯穿的第四螺栓连接孔。
23.更优选地，所述密封连接附件包括中空的连接管，所述连接管外壁周向设有向径向内凹的凹槽，所述凹槽内设有挡板和o型圈，所述连接管两端设有垫片。
24.优选地，所述插装式氢气调压功能件包括氢气调压功能件本体和具有标准化接口的插装轴，所述氢气调压功能件本体与所述插装轴连接为一体。
25.更优选地，所述的模块化集成式氢气调压装置包括集成为一个整体的十二个流道模块，分两排布置，每排六个。
26.其中一排的六个流道模块从左至右依次设为第一流道模块至第六流道模块，第一流道模块至第六流道模块的顶面分别连接第一压力表、第一截止阀、第二压力表、第一调压阀、第二截止阀、第三压力表，第一流道模块的侧面连接第一针阀，第三流道模块的侧面连接第一过滤器，第四流道模块的侧面连接第四压力表，第六流道模块的侧面连接安全阀；
27.另一排的六个流道模块从左至右依次设为第七流道模块至第十二流道模块，第七流道模块至第十二流道模块的顶面分别连接第一压力传感器、第三截止阀、第二过滤器、第二调压阀、第三截止阀、第二压力传感器，第七流道模块的侧面连接第二针阀，第九流道模块的侧面连接第五压力表，第十流道模块的侧面连接第六压力表，第十二流道模块的侧面连接第三针阀。
28.进一步地，所述第一压力传感器、第二压力传感器均为基于远程智能物联网技术的具有无线数据传送功能的压力传感器。
29.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
30.1、采用标准化的密封连接件，无需管道，整体倍数减少尺寸，节省空间。
31.2、采用标准化的流道模块设计，标准化的安装方式，工具简单通用。
32.3、采用标准化接口的插装式流体调节功能件，如需维护或升级，只需卸下插装式流体调节功能件，安装新的零件即可完成，工作量小，成本低。
33.4、产品设计时，方便考虑压力和流量问题，设计选型工作量大大减小。
34.5、装置采用智能化集成化的设备，即插即用，使用和维护简便，对现场作业人员的技能要求大幅减少。
35.6、在汇流模块法兰的流道孔设有内螺纹，可以连接其他常规螺纹接口的管道、流体部件或仪器仪表，保证了现有设备的兼容性，节约了成本。
附图说明
36.图1为本技术实施例中提供的模块化集成式氢气调压装置的整体结构示意图；
37.图2为本技术实施例中流道模块组的局部爆炸图；
38.图3为本技术实施例中密封连接附件的主视图；
39.图4为本技术实施例中密封连接附件的剖面图；
40.图5为本技术实施例中手动调压件与流道模块装配示意图；
41.图6为本技术实施例中模块化集成式氢气调压装置的工艺流程原理图；
42.图7为本技术实施例中模块化集成式氢气调压装置的使用原理图。
具体实施方式
43.本技术实施例通过提供一种模块化集成式氢气调压装置，解决了现有技术中氢气调压系统采用管路框架连接，流道设计繁琐，且整体体积较大，占用空间大的技术问题。
44.本技术实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
45.将流体部件模块化，对流道进行标准化优化设计。采用插装式流体调节功能件和标准化的流道模块的分离设计；插装式流体调节功能件为一体集成式设计，实现止回、调压或关断等功能；标准化的流道模块起到流体流通和安装固定作用，插装式流体调节功能件和标准化的流道模块连接形成单个流体部件。
46.插装式流体调节功能件和流道模块之间为标准化的连接接口，也就是更换插装式流体调节功能件即可更换不同的型号或功能。流道模块接标准接口的螺纹法兰，可以连接其他常规螺纹接口的管道、流体部件或仪器仪表，保证了现有设备的兼容性，而在模块间采用标准化的密封连接件。
47.此外，在装置上集成基于物联网的传感器技术，在压力等安全方面装配有安全阀和具有远程智能物联网技术的内置电源压力变送器，可多种通讯协议无线远程接入监控系统，确保高压氢气设备使用的安全性和现场作业人员的安全性。
48.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
49.图1为本技术实施例中提供的模块化集成式氢气调压装置的整体结构示意图，所述的模块化集成式氢气调压装置包括：
50.流道模块组，由多个流道模块密封连接构成，各流道模块上设有标准化插装孔，且相邻流道模块之间形成贯通的流体流道；
51.插装式氢气调压功能件组，包括多个插装式氢气调压功能件，所述插装式氢气调压功能件上设有具有标准化接口的插装轴；
52.所述插装式氢气调压功能件通过具有标准化接口的插装轴与所述流道模块上的标准化插装孔连接。
53.具体地，如图2所示，流道模块包括汇流块21、法兰22、密封连接附件23、螺母24、螺钉25等部件组成。
54.汇流块21是个六面体件，内部设有流体流道，流体流道的具体结构根据工艺流程设计，如一个进口两个出口、一个进口三个出口、两个进口三个出口等。底面为安装面，四周和顶面中的至少两个面上的中心开有与所述流体流道贯通的流道出口211。所述流道出口
211为标准化结构。所述流道出口211四周设有第一螺栓连接孔212，第一螺栓连接孔212为盲孔，与汇流块21内部的流体流道不连通。
55.法兰22中心设有贯通的流道孔221，法兰22四周设有贯通的第二螺栓连接孔222。流道孔221设有内螺纹，流道孔221一端通过密封连接附件23与所述汇流块21上的流道出口211密封连接，螺栓穿过法兰22四周的第二螺栓连接孔222并紧固于汇流块21上的第一螺栓连接孔212内，实现法兰22与汇流块21的密封固定。
56.具体装配时，根据调压功能件的规格适配，可以通过汇流块21上的流道出口211直接与插装式氢气调压功能件连接，也可以通过法兰22与汇流块21装配，法兰流道孔221另一端与插装式氢气调压功能件连接。
57.在某一可选的实施方式中，流道孔221内设有内螺纹，如此流道孔221另一端可以连接其他常规螺纹接口的管道、流体部件或仪器仪表，保证了现有设备的兼容性。
58.汇流块21四周和顶面中的至少一个面上的四角处设有第三螺栓连接孔213，第三螺栓连接孔213为盲孔，与汇流块21内部的流体流道不连通。
59.汇流块21四周和顶面中的至少一个面后侧四角处向内凹陷，形成装配空间槽214。并在汇流块21的该面上与装配空间槽214之间形成贯穿的第四螺栓连接孔215。
60.在某一可选的实施方式中，相邻两个流道模块装配时，将两个流道模块的均设有第四螺栓连接孔215的端面连接，两个流道模块的连接端面中心的流道出口211通过密封连接附件23密封连接并贯通，螺钉25穿过两个流道模块的连接端面四角的第四螺栓连接孔215，并延伸至装配空间槽214内，在装配空间槽214内，将螺钉25端部用螺母24紧固，如此，实现相邻两个流道模块的密封装配。
61.在另一可选的实施方式中，相邻两个流道模块装配时，将一个流道模块的设有第四螺栓连接孔215的端面与另一个流道模块的设有第三螺栓连接孔213的端面连接。两个流道模块的连接端面中心的流道出口211通过密封连接附件23密封连接并贯通，螺栓穿过一个流道模块的第四螺栓连接孔215，并紧固于另一个流道模块的第三螺栓连接孔213内，如此，实现相邻两个流道模块的密封装配。
62.图3和图4为本技术实施例中密封连接附件的结构示意图，所述的密封连接附件23为对称结构，包括中空的连接管231，连接管231外壁周向设有向径向内凹的凹槽，凹槽内设有挡板232和o型圈233，连接管231两端设有垫片234。使用时，密封连接附件设于相邻两个流道模块直接，垫片234紧贴流道模块端面，连接管231中间的通孔作为气体流道，与流道模块内的流道贯通连接。如此，密封连接附件23构成高压氢气与外界的软硬密封。
63.插装式氢气调压功能件包括氢气调压功能件本体和具有标准化接口的插装轴，二者连接为一体。所述插装轴上的标准化接口与流道模块的法兰22上的流道孔221另一端的内螺纹接口匹配。插装式氢气调压功能件与流道模块即插即用，操作方便。
64.插装式氢气调压功能件用于实现止回、调压或关断等功能，具体可以为针阀、压力表、压力传感器、截止阀、过滤器、调压阀等功能件。如图5所示，为调压阀功能件30与汇流块21装配的示意图，调压阀功能件30上设有与汇流块21上的流道出口211相匹配的插装轴301，装配时，无须法兰，直接将调压阀功能件30的插装轴301插入汇流块21上的流道出口211内即可。
65.针对与汇流块不能直接适配的插装式氢气调压功能件，通过法兰22与汇流块21装
配，法兰流道孔221另一端与插装式氢气调压功能件连接。
66.针对端部的汇流块上无须与其它插装式氢气调压功能件连接的流道出口211，用密封件密封堵住即可。
67.在某一优选的实施方式中，如图1所示，所述的模块化集成式氢气调压装置包括集成为一个整体的十二个流道模块，分两排布置，每排六个。
68.其中一排的六个流道模块(从左至右依次设为第一流道模块～第六流道模块)的顶面分别连接第一压力表2、第一截止阀20、第二压力表18、第一调压阀17、第二截止阀15、第三压力表13，第一流道模块的侧面连接第一针阀1，第三流道模块的侧面连接第一过滤器19，第四流道模块的侧面连接第四压力表16，第六流道模块的侧面连接安全阀14。
69.另一排的六个流道模块(从左至右依次设为第七流道模块～第十二流道模块)的顶面分别连接第一压力传感器3、第三截止阀5、第二过滤器6、第二调压阀8、第三截止阀10、第二压力传感器11，第七流道模块的侧面连接第二针阀4，第九流道模块的侧面连接第五压力表7，第十流道模块的侧面连接第六压力表9，第十二流道模块的侧面连接第三针阀12。
70.图6为上述模块化集成式氢气调压装置的工艺流程原理图，具体为：第一针阀1一端为气体泄放口，第一针阀1另一端为氢气进口、第一压力表2一端、第三截止阀5一端、第二针阀4一端，第二针阀4另一端连接吹扫口，第一压力表2另一端、第一压力传感器3、第一截止阀20、第一过滤器19、第二压力表18、第一调压阀17、第四压力表16、第二截止阀15依次连接，第三截止阀5另一端、第二过滤器6、第五压力表7、第二调压阀8、第六压力表9、第三截止阀10依次连接，第三针阀12一端连接第二截止阀15另一端、第三截止阀10另一端和第三压力表13一端，第三针阀12另一端为取样口，第三压力表13另一端、第二压力传感器11、安全阀14依次连接，安全阀14另一端为氢气出口。
71.在某一优选的实施方式中，第一压力传感器3、第二压力传感器11为基于远程智能物联网技术的无线压力传感器，可多种通讯协议无线远程无线接入监控系统，确保高压氢气设备使用的安全性和现场作业人员的安全性。
72.在某一可选的实施方式中，还包括背面面板30，作为安装固定使用。如图1所示，集成为一个整体的流道模块组的底面固定于背面面板30上，背面面板30再与外部设备连接。
73.在另一可选的实施方式中，还包括安装柜，集成为一个整体的流道模块组的底面固定于安装柜内，安装柜再与外部设备连接。
74.在某一可选的实施方式中，截止阀可以通过更换功能插装轴为气动或电磁截止插装轴，可以升级成无人值守自动化操作。
75.在某一可选的实施方式中，调压阀可以通过更换功能插装轴为气腔型调压截止插装轴，可以实现更高精度和远程无人调节压力功能。
76.本实施例提供的模块化集成式氢气调压装置使用时，如图7所示，氢气进口连接高压储氢容器，氢气出口连接氢气使用设备，气体泄放口连接放空管，取样口连接取样装置，吹扫口连接吹扫气体。
77.高压氢气从高压储氢容器出，经过本实施例提供的模块化集成式氢气调压装置减压后汇流进入下游的氢气使用设备，模块化集成式氢气调压装置中，经过两路汇流至一路出口。模块化集成式氢气调压装置通过支持物联网通讯协议的无线压力传感器监测上下游压力值，并通过无线通讯模块发送至监控室监控系统。
78.应当理解的是，虽然在这里可能使用量术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。
79.在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
80.以上所述，仅为本技术的较佳实施例，并非对本技术任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本技术方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本技术的等效实施例；同时，凡依据本技术的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本技术的技术方案的范围内。