alert icon

Данный сайт не поддерживается браузером Internet Explorer 8. Пожалуйста, обновите ваш браузер до более поздней версии или воспользуйтесь другим браузером.

Скрыть hide icon

Конструкция фитингов для водородных систем

Фитинги Swagelok для водородных топливных элементов

Конструкция фитингов для водородных систем

Чарльз Хейз (Charles Hayes), ведущий инженер-разработчик новых продуктов и Чарльз Эрмл (Charles Erml), менеджер по продукции, Swagelok

Одна из наиболее сложных проблем при разработке транспортных средств на безопасных, надежных и герметичных водородных топливных элементах и инфраструктуры для них — это особенности самого водорода.

Водород представляет собой газ, молекулы которого имеют малый размер. Утечка водорода может легко происходить через самые крошечные щели, и он может диффундировать в материалы, предназначенные для его удержания. На рынке транспортных услуг водород следует хранить под давлением более 700 бар, чтобы обеспечить необходимую энергетическую плотность на транспортном средстве. А на заправочных станциях быстрые перепады температуры и давления также могут оказывать воздействие на целостность системы, поскольку водород выходит из резервуаров для хранения и декомпрессируется.

Такие обстоятельства указывают на важность безупречной работы фитингов, которые соединяют между собой критичные участки водородных топливных систем высокого давления. Фитинги, используемые в технических решениях для водородных топливных элементов, должны обладать несколькими важнейшими характеристиками, обеспечивающими надежную эксплуатацию в течение длительного времени. Хотя в этих системах использовались традиционные конические и резьбовые фитинги, в настоящее время предлагаются более высокоэффективные варианты исполнения. В данной статье будут детально рассмотрены несколько характерных особенностей конструкции фитингов, которые обеспечивают прекрасные эксплуатационные показатели в технических решениях для водородных систем.

Герметичность уплотнения.

Учитывая способность водорода просачиваться через самые крохотные отверстия, герметичность газонепроницаемого уплотнения и устойчивость к утечкам являются одними из наиболее важных критериев эффективности работы фитингов.

Многие традиционные трубные соединения имеют уплотнение по одной линии контакта на узкой поверхности. Хотя такого уплотнения достаточно для многих жидкостей и некоторых газов, из-за бескомпромиссного характера водорода герметичность может быть нарушена во время эксплуатации. Вибрация также может создавать проблемы для уплотнения по одной линии.

Усовершенствованная конструкция, обеспечивающая герметичность водорода, предусматривает две линии контакта на более длинных поверхностях уплотнения — одну вдоль трубки, а вторую — вдоль фитинга. Необходимо установить эти контактные поверхности под небольшим углом, обеспечив оптимальный уровень напряжения для безупречного уплотнения. Такую целостность уплотнения могут обеспечить некоторые разновидности трубных фитингов с двумя обжимными кольцами.

Прочность обхвата.

Прочность обхвата трубы фитингом — это еще одна важная эксплуатационная характеристика, которая позволяет фитингу выдерживать высокое давление, необходимое при заправке водородом, а также возможную значительную вибрацию при движении транспортного средства.

В связи с этим совокупный механический обхват двух обжимных колец позволяет фитингу для водородных систем обеспечить надежный обхват. Упрочненное переднее обжимное кольцо создает возможность фитингу физически обжать трубку, создавая очень высокое номинальное давление. А уникальная конструкция заднего обжимного кольца обеспечивает незначительное движение фитинга (обусловленное «пружинным эффектом»), сохраняя обхват и силу. Такая конструкция обеспечивает надежную виброустойчивость, которая идеально подходит для эксплуатации как на транспортных средствах, так и для применения в заправочной инфраструктуре, где компрессоры и динамические условия могут стать причиной значительной вибрации.

Механическая конструкция с двумя обжимными кольцами, обеспечивающая «пружинный эффект», также помогает фитингу выдержать значительные температурные изменения, которые могут вызвать расширение или сжатие материала. Во время заправки температура газообразного водорода может быть от ‒40 °C до температуры окружающей среды, что может явиться проблемой при эксплуатации традиционных конических и резьбовых фитингов.

Простая процедура монтажа.

Надлежащая конструкция фитингов имеет решающее значение для надежности в ходе эксплуатации. Она также может обеспечить высокую эффективность монтажа и сборки для OEM-производителей транспортных средств на водородных топливных элементах и разработчиков инфраструктуры для них.

Некоторые доступные фитинги с механическим обхватом предусматривают наличие предварительно собранных картриджей. Это позволяет монтажникам использовать простые инструменты и требует минимального обучения быстрой и безошибочной сборке. В сравнении с традиционными коническими и резьбовыми фитингами, которые обычно использовались в водородных заправочных системах, инновационная конструкция фитингов Swagelok® серии FK предлагает значительные преимущества при монтаже и сборке. Надежное коническое и резьбовое соединение требует специального оборудования, высокого уровня навыков монтажника и обычно занимает в 5 раз больше времени для сборки и испытания, чем фитинги Swagelok серии FK. Для производства транспортных средств очень важна скорость, поэтому простота монтажа будет критически важным аспектом с учетом расширения водородной инфраструктуры. Надлежащие технические решения, примененные в конструкции фитингов, могут ускорить оба процесса.

Соответствие требованиям водородных систем.

Несмотря на наличие разнообразных компрессионных трубных фитингов и фитингов других видов, применимых в водородных топливных системах, лишь немногие из них соответствуют уникальным требованиям водородных систем в отношении эксплуатационных характеристик.

Фитинги Swagelok серии FK являются исключением. Предлагая запатентованную конструкцию и номинальные параметры давления до 1551 бар, фитинги серии FK были разработаны специально для применения в водородных системах. С момента своего появления эти фитинги использовались в различных системах и отраслях промышленности, и они остаются оптимальным выбором для применения в транспортных средствах и инфраструктуре в настоящее время и в будущем.

Долгосрочная жизнеспособность транспортных средств на водородном топливе будет зависеть от безопасности и надежности водородного транспорта и инфраструктуры для него, а также от длительности срока их службы. Выбор правильных компонентов для критически важных систем и составление технических требований для их производства помогут в достижении этих целей.

Хотите узнать больше? Обратитесь в компанию Swagelok сегодня, чтобы узнать, как мы можем помочь вам в решении ваших транспортных потребностей.

Обратиться в региональный центр продаж и сервисного обслуживания Swagelok

Статьи по Теме

Станция заправки водородом

Оптимизация выбора компонентов для транспортных средств на водородных топливных элементах

Надежность транспортных средств на водородном топливе и инфраструктуры для них зависит от выбора надежных компонентов и составления технических условий для их производства. Узнайте больше в компании Swagelok.

Реализация проекта водородных топливных элементов Luxfer

Благодаря духу сотрудничества в Swagelok и желанию компании инвестировать в сертификат EC-79 предприятие Luxfer получило возможность создавать системы подачи топлива, приводящие в движение 144 автобуса на водородных топливных элементах. Узнайте, как высокий уровень ответственного отношения в Swagelok Manchester помогает предприятию Luxfer развивать инновации.