高压气动减压阀制造技术

本发明专利技术公开一种高压气动减压阀，以提高氢能源动力汽车高能源利用率。具体说是用二级同心式结构，先导级压力比较机构采用膜片滑阀式的放大机构，先导阀和主阀阀芯都采用主阀式自密封行能优良的锥阀结构。主阀采用二级同心式结构，提高了减压阀工作时的气压稳定性，且便于加工制造；使用膜片滑阀式的放大机构作为压力比较机构，提高灵敏度，减小质量以及外形体积小，且密封性能优良；使用铜制阀芯，提高压阀的锥阀主阀结构自密封性、耐腐蚀性，且质软、耐磨、寿命长。

High pressure pneumatic reducing valve

The invention discloses a high-pressure pneumatic pressure reducing valve to improve the high energy utilization rate of a hydrogen energy power automobile. Specifically, the use of two concentric structure, the pilot pressure comparison, the diaphragm valve type of amplification mechanism, the pilot valve and the main valve spool, using the main valve type self sealing line, can be excellent cone valve structure. The main valve with two concentric structure, enhances the stability of gas pressure reducing valve operation, and easy manufacture; amplification mechanism using diaphragm spool type as pressure mechanism, improve the sensitivity, reduce the quality and small size, and good sealing performance; the use of copper valve, improve self sealing, corrosion resistance of cone valve main valve structure of the valve, and a soft, abrasion resistance, long service life.

【技术实现步骤摘要】
高压气动减压阀
本专利技术涉及一种高压气动减压阀，属于车用液压系统构件。
技术介绍
氢能源动力汽车的主要能源是有氢能转化为电能实现的。燃料电池发动机作为整车动力系统的心脏，是能量转换的关键部件。根据燃料电池工作的原理可知，满足一定流量、压力、湿度的氢气和氢气在一定的电化学反应可以产生电力。燃料电池发动机系统分为供氢系统、空气供给系统、水热管理系统及加湿系统等多个子系统。每个子系统自成一体，相对独立地完成各自的任务，又相互联系，通过总线网络相联实现有效的融合，从而实现控制策略，达到对燃料电池发动机控制的目的。对于供氧系统，就是着眼于整车运行的要求，实现对整个氢气输运中气体流量的控制和氢气安全预警。氯气输运系统主要实现三大方面的功能，简单来说就是氢气的供应、用氧安全和系统通信。在氢气的供应方面，氢动汽车采用车载高压气态纯氧，为保证一次加氧后汽车的连续行驶距离达到以上，氢能源汽车车载输氧系统的储气气瓶的压力要求高达以上。氢能源汽车中质子交换膜燃料电池要求所提供的氢气的正常工作伍力为，为此采用了气动减压系统控制气体的压力。如何实现高压气体的减压过程是氢能源汽车输氢系统研究的关键之一。最行之有效的方法是采用减压阀，利用阀口的节流效应，使高压气体减小到燃料电池的需求压力。
技术实现思路
为了克服现有的高压气动减压阀在实际使用过程中由于高压化所产生的阀的动态性能不佳以及造成的能源利用效率不够高的实际问题，本专利技术提供一种新型高压气动减压阀，该型高压气动减压阀具有良好的静态特性和动态特性，有效控制出口腔体积，增加导膜片、主膜片、导阀主阀复位弹簧刚度，提高高压化后阀门的压力稳定性，并且在实际使用中提高能源利用效率。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：对外部先导高压气动减压阀进行结构改进，通过改变阀的结构提高阀的压力流量特性，降低减过程中的能量消耗；减小先导级阀芯的控制力，提升高压气动减压阀在输氢系统中的适应性；减小先导级移动部件的惯性，即减小其整体质量小，保证高压气动减压阀具有较高的灵敏度；控制减压阀先导级的流量在较小的范围内，减少控制功率损耗；调整先导阀阀口开度，防止壅塞；减压阀的主阀芯为二级同心式锥阀结构，不会再产生原本由于平板阀结构造成的进出口压差较大而产生的不理想的壅塞现象，其输入压力为35MPa，输出压力为0.16MPa，将其先导级压力比较机构采用成一种膜片滑阀式的放大机构；先导阀和主阀阀芯都采用主阀式自密封行能优良的锥阀结构，主阀采用二级同心式结构，便于加工制造。本专利技术的有益效果是：该新型高压气动减压阀具有压力稳定、精度较高的特点，减压阀在外界干扰下阀口输出压力波动小，即动态稳定性好；减压阀的输入压力、输出流量等因素产生突变时，减压阀保持动态稳定性；新型减压阀具有较短的阀芯运动时间，较高的反应灵敏度，无滞后；减压阀在实际工作过程中能量损失更小；阀体结构紧凑，重量轻，体积小，实用性强。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是改进结构后的高压气动减压简图。图2是膜片滑阀式放大器简图。图3是平板式阀芯结构示意图。图4是滑阀式阀芯结构示意图。图5是锥阀式阀芯结构示意图。图1中，1，调压手柄，2.调压弹簧，3.膜片滑阀结构，4.先导阀座，5.先导阀阀芯，6.主阀膜片上腔，7.主阀膜片，8.主阀膜片下腔，9.主阀阀腔，10.主阀复位弹簧，11.主阀后座。具体实施方式如图1中所示，优选的，高压气动减压阀结构及工作原理示意图如图所示，主要由主阀、先导阀等组成。如图1所示，主阀6关闭，氢气流出，此时无压力输出；顺时针旋转调压手柄1，调压弹賛2压缩推动膜片滑阀结构向下运动，先导阀阀芯5打开；高压氢气经先导阀进入主阀膜片上腔6，在压力作用下，主阀膜片7受力向下运动而推动主阀阀芯8，主阀9打开，高压氢气经主阀阀口节流，此时有压力输出。压力小于主阀膜片上腔6压力时，主阀阀芯下移，阀开口增大，减弱阀体节流效果，导致压力升高；反之，压力大于主阀膜片上腔6压力时，主阀阀芯上移，阀开口变小，增强减压阀节流效果，使之压力降低；通过这两个动作实现减压阀的动态平衡的过程，直至获得目标压力。优选的，使用膜片滑阀式放大器，使用如图所示结构来代替膜片式放大器和滑阀式放大器，使用这种放大器，即在膜片式放大器的基础上增加了滑阀的导向性来消除膜片的振动而又在最小程度上影响膜片式放大器本身特性。如图3所示，平板阀在开口很小的情况下，流经阀口的可压缩气体在阀芯导杆边缘产生漩涡，且漩涡直径较大，接近于流体流出流道的尺寸，产生壅塞现象；如图4所示，滑阀结构在阀体上游产生均匀压力，在阀开口出逐渐形成压力梯度，相比平板阀要均匀，在下游区压力开始稳定，但在离阀开口出有真空区；因此，优选的，如图5所示，选择锥阀阀芯结构，阀上游区域压力分布均匀，阀口处压力梯度明显，远离阀口出压力稳定。优选的，改为阀套加阀芯的二级同心式的结构，以便于加工装配。优选的，主阀和导阀之间安装复位弹簧，保证在入口腔无输入时，阀口关闭且无泄漏；入口腔有输入，且输入调节力时，保证阀口短时间达到平衡位置；输入压力有扰动，出口腔压力升高，主阀膜片上下腔压差减小，膜片向上移动，主阀复位弹簧在短时间推动主阀阀芯，减小主阀阀口开度，降低输出压力，保证出口腔压力回到平衡位置；同样的，导阀复位弹簧在减小输入力时，阀芯随膜片位移而动，阀芯会在膜片和复位弹簧的作用下，在工作周期内做非周期性往复运动。优选的，选择铜材作为阀芯材料，保证压阀的锥阀主阀结构有较高的自密封性，且保证其具有耐腐蚀、质软、耐磨、寿命长等优点。优选的，采用弹性防锈材料制成的主阀膜片，具有弹性好、抗疲劳、抗老化、抗拉、表面光滑等优点，而保证气动减压阀的适用寿命和可靠性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
高压气动减压阀，以提高氢能源动力汽车高能源利用率，其特征是：主要由主阀、先导阀等组成；主阀采用二级同心式结构，先导级压力比较机构采用膜片滑阀式的放大机构，先导阀和主阀阀芯都采用主阀式自密封行能优良的锥阀结构。

【技术特征摘要】
1.高压气动减压阀，以提高氢能源动力汽车高能源利用率，其特征是：主要由主阀、先导阀等组成；主阀采用二级同心式结构，先导级压力比较机构采用膜片滑阀式的放大机构，先导阀和主阀阀芯都采用主阀式自密封行能优良的锥阀结构。2.根据权利要求1所述的高压气动减压阀，其特征是：主阀采用二级同心式结构，便于加工制造。3.根据权利要求1所述的高压气动减压阀，其特征是：先导级压力比较机构采用膜片滑阀式...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢筱丹，
申请(专利权)人：邢筱丹，
类型：发明
国别省市：辽宁,21