Быстроразъемные соединения для автомобилей на водородных топливных элементах

На фото выше специальное гнездо БРС Cupla от компании Nitto Kohki или "вилка" для заправки водородом автомобиля Toyota MIRAI под давленим 70 МПа. 

На фото выше специальный штекер БРС Cupla или "штепсельная розетка"  разработанный отделом FCV компании Nitto Kohki, занимающимся разработками БРС для автомобилей на водородных топливных элементах (Fuel Cell Vehicle или сокращенно FCV).

Предлагаем вам ознакомиться о применении быстроразъемных соединений для автомобилей на водородных топливных элементах Cupla, которая вас познакомит с подробностями производства передовых быстроразъемных соединений Cuplа компании Nitto Kohki применяемых для заправки автомобилей на водородных топливных элементах, таких как Toyota MIRAI.

БРС Cupla  японской компании Nitto Kohki для водорода специальной серии, работающие при номинальном давлении 70 МПа, устанавливаются для заправки водородного автомобиля будущего Toyota MIRAI.

Текущая конструкция газовой БРС компании Nitto Kohki осуществляет заправку полного бака авто водородом при давлении 70МПа за 3 минуты. После одной заправки автомобиль способен проехать в среднем 500км. Данный показатель находится на уровне обычных бензиновых автомобилей. 

При этом единственным выхлопом такого автомобиля явлется вода! И никакого загрязнения окружающей среды!

Бак для водорода изготовлен компанией Toyota. Данный бак способен выдержать давление вплоть до 150 МПа, т.е. его невозможно повредить даже в результате сильного столкновения. Конструкция бака предусматривает специальный клапан для поддержания оптимальной температуры водорода внутри бака.

На промышленных предприятиях, обычно используются специальные части для быстрого и безопасного подключения к трубам жидкости, воздуха, воды, нефти и газа, известные как быстроразъемные соединения или сокращенно БРС.

Хотя это не кажется общеизвестным фактом, но данные быстросъемные соединения фактически используется во многих известных местах. Примером этого может быть клапан газа (выходного типа), которые используются во многих жилых домах в Японии.

Газовые клапаны (выходного типа) легко, надежно и безопасно подключены посредством вставки разъема в конце резиновой трубки к боковой поверхности газового клапана (плунжера) до щелчка. Быстроразъемное соединение представляет собой пару из розетки (штекера) и вилки (гнезда). NittoKohki является известным японским производителем, который разрабатывает и производит быстросъемные соединения Cupla для различных целей.

 

Такуя Нисио, Начальник секции FCV, подразделения компании Nitto Kohki занимающегося быстроразъемными соединениями CUPLA для водородных топливных элементов, рассказывает как ведется работа в данном направлении. FCV (Fuel Cell Vehicle) расшифровывается как “Автомобиль на топливных элементах”.

Быстроразъемное соединение БРС HHV CUPLA, которое имеет механизм соединения “в одно касание”. Данное БРС может заправлять водородом под высоким давлением автомобиль на топливных водородных элементах. 

Быстроразъемное соединение БРС Cupla состоит из гнезда (“папа”) и штекера (“мама”). Секция FCV компании Nitto Kohki отвечает за разработку части, известной как штепсельная розетка (на правой части фото - серебристая часть), которая устанавливается непосредственно в автомобиль.

С другой стороны, подразделение исследований и развития которое также входит в состав дивизиона БРС Cupla, отвечающего для разработку сопла (гнезда БРС) (на правой части фото), который подключается к водородной заправочной станции.

Причина по которой различные подразделения вовлечены в процесс разработок в том, что разработка сопла-гнезда БРС похожа на разработку стандартных серий БРС Cupla (представлены на сайте), где мы делаем БРС для таких клиентов как, производители насосных гидравлических станций. Это означает, что используется клиенто-ориентированный подход при разработке продукции. Другими словами, габариты частей подходящих для сопла-гнезда, определяются международными стандартами, а внутренняя структура и методы уставновки индивидуальны для каждого пользователя, таким образом необходимо, чтобы был клиенто-ориентированных подход при разрабоке штекера БРС.  Даже если мы говорим про “автомобиль”, существует множество моделей автомобилей и их типов, таких как седан, автобус, мотоцикл, специализированый транспорт и др. В результате обсуждения с клиентами, разрабатываются и предлагаются клиентам наиболее подходящие по спецификациям штекеры-розетки.“ 

Водородная заправочная станция - несмотря на то, что их внедрение все еще ограничено, автомобили на топливных элементах уже вовсю колесят по дорогам Японии. Так что практическое использование водородных технологий не такая уж и надуманная история. Это было проиллюстрировано таким автогигантом, как Toyota, который выпустил на рынок первый коммерческий автомобиль на топливных элементах в июне 2014 года.

“Электромобили, которые сейчас рассматриваются как решение экологических проблем имеет долгое время перезарядки аккумуляторов и их дистанция пробега ниже обычных автомобилей. Для автомобилей на топливных элементах дело обстоит по-другому. Требуется всего 3 минуты  для заправки автомобиля на топливных элементах с дистанцие пробега больше чем 500 километров. Это означает, что технология FCV приближается с обычным бензиновым автомобилям. Кроме того, в отличие от бензина, ископаемого топлива, водородорода содержится в обильных количествах. Однако водород более мелкий элемент, который может улетучиться даже через незначительное пространство. Не будет преувеличением сказать, что все вплоть до разрабоки штепсельной розетки; если мы хотим наполнить бак водородом под высоким давлением без протечек.”

 

В отличие от разработок стандартных быстроразъемных соединений Cupla, которая производится на фабриках до сих пор, секция FCV разработчиков задействована в таких процессах как планирование и производство, а также контроля качества, в дополнение к их основной деятельности, такой как разработка и проектирование.

Разработки дивизиона быстроразъемных соединений БРС Cupla компании Nitto Kohki состоят из секции “Разрабоки и Планирование”, которая осуществляет планирование, департамента “Разработки и Развитие”, который занимается разработками и проектированием БРС продукции, а также департамента “Производство и Контроль качества”, который осуществляет проверку качества, контролирует и оценивает продукцию.Секция FCV занимается всеми процессами от планирования до производства продукции. Компания Nitto Kohki до этого не имела дела с запчастями для автомобилей, это в первый раз. В Японии существует сложившаяся культура производства автомобилей. Если обнаруживается брак даже одной запчасти автомобиля, вся партия данных автомобилей отзывается с рынка. Поэтому адаптация культуры японского автопроизводства к разработке промышленной продукции, основанной на отличных характеристиках и требованиях потребителей, является существенным для компании-разработчика, которая хочет участвовать в данном процессе.”

 

Когда образец продукции уже создан, проводятся испытания для проверки, будут ли выполнены требования. Это фото устройства для испытания на герметичность. Внутренний контейнер (середина фото) будет заполнен водой (этанол или спирт, при условиях отрицательной температуры), таким образом БРС Cupla будет погружена в воду (или этанол / спирт) для проверки на утечки в виде пузырьков.

Автомобили - это товар, который используется в течение продолжительного периода времени. Поэтому розетка БРС Cupla, установленная в машине, должна выдерживать использование в течение длительного промежутка времени. Кроме того, автомобили могут использоваться в различных местах: в пустыне, при высоких температурах воздуха или в холодных регионах, при отрицательных температурах в десятки градусов в зимний период. Независимо от окружающей среды, утечка водорода недопустима. Поэтому проводятся дополнительные испытания на долговечность розетки БРС Cupla, при которых многократно производится соединение - разъединение БРС, таким образом, проводятся испытания на утечки после износа внутренних частей БРС со временем.”

 

Давление, которое применяется на БРС Cupla для автомобилей на топливных элементах более чем в 100 раз выше, чем для БРС для жидкостей и газов, которые применяются в трубопроводах на промышленных предприятиях, поэтому особое внимание должно быть уделено проведению теста.

 

Далее производится проверка внутренней структуры БРС Cupla для водородных топливных элементов под электронным микроскопом.