本申请提供一种减压阀，所述减压阀包括：阀座，所述阀座设有气体入口、气体出口和内腔，其中所述气体入口通过所述内腔与所述气体出口连通；阀芯，所述阀芯可移动地容纳在所述内腔中，且所述阀芯的外表面与所述内腔的内表面气密地接触；弹簧，所述弹簧容纳在所述内腔中，且对所述阀芯施加弹力；其中，所述阀芯为一端开放、另一端封闭的中空的柱体，其中所述阀芯的开放端被配置成能够与所述气体入口连通；且所述阀芯的侧壁上设有开口，所述开口被配置成当所述阀芯在所述内腔中移动时所述开口与所述气体出口连通的有效流通面积随着所述气体入口的压力的增大或减小而相应地增大或减小。本申请的减压阀可以更快地实现压力稳定。
【技术实现步骤摘要】
减压阀
本申请涉及一种减压阀，尤其涉及一种用于存在较大压差的供气管路中稳定出口压力的减压阀。
技术介绍
减压阀(也被称为稳压阀)被广泛用于各种供气管路中，一般是通过控制阀体内的启闭件的开度来调节气体的流量，从而将较高的入口压力调节至较低的出口压力，并使出口压力稳定保持在一定范围内。在存在较大压差的管路中，例如，燃料电池的氢气供应管路，氢气瓶内的压力高达35MPa以上，而燃料电池的质子交换膜所需的氢气的正常工作压力为0.1至0.2Mpa，因此，需经过一级或多级的减压过程。这些减压过程要求响应迅速、振荡小且稳压精度高。现有的减压阀(例如，活塞式减压阀)通常利用阀芯与阀座之间的锥形表面的接触和分离来实现启闭，并通过弹簧来调节两者之间的开度以实现减压。然而，这种锥形结构的减压阀在入口压力增大时，阀芯和阀座之间的开度减小，而在入口压力降低时，阀芯和阀座之间的开度增大。因此，这种减压阀在入口压力增大时由于开度减小，出口压力的压降减小，使得稳定出口压力的过程变慢；反之，在入口压力降低时由于开度增大，出口压力的压降增大，也使得稳定出口压力的过程变慢。这样，在燃料电池的工作过程中，随着氢气的消耗和功率的变化，减压调节的响应缓慢，而导致燃料电池系统的性能不能得到迅速的调节。应指出的是，除燃料电池领域之外，在采用减压阀来控制气体供应的其它领域，同样存在着上述的问题，例如，石油、化工、医药、食品等行业。因此，需要一种改进的减压阀，以提高减压调节的响应速度。
技术实现思路
本申请的目的在于提出一种改进的减压阀，以克服上述的技术问题。为此，根据本申请的一方面，提供一种减压阀，所述减压阀包括：阀座，所述阀座设有气体入口、气体出口和内腔，其中所述气体入口通过所述内腔与所述气体出口连通；阀芯，所述阀芯可移动地容纳在所述内腔中，且所述阀芯的外表面与所述内腔的内表面气密地接触；弹簧，所述弹簧容纳在所述内腔中，且对所述阀芯施加弹力；其中，所述阀芯为一端开放、另一端封闭的中空的柱体，其中所述阀芯的开放端被配置成能够与所述气体入口连通；且所述阀芯的侧壁上设有开口，所述开口被配置成当所述阀芯在所述内腔中移动时所述开口与所述气体出口连通的有效流通面积随着所述气体入口的压力的增大或减小而相应地增大或减小。根据可选的实施方式，所述开口在从所述阀芯的开放端到封闭端的方向上呈从宽到窄的渐缩形状。根据可选的实施方式，所述开口的形状在从所述阀芯的开放端到封闭端的方向上呈倒三角形、倒梯形、下半圆形的至少一部分或下半椭圆形的至少一部分。根据可选的实施方式，所述开口为多个，且围绕所述阀芯的侧壁均匀地布置。根据可选的实施方式，在所述内腔的与所述气体出口连通的位置设有第一凹部，所述第一凹部被配置成能够与所述开口连通。根据可选的实施方式，在所述内腔的与所述气体入口连通的位置设有第二凹部，所述第二凹部被配置成与所述气体入口连通。根据可选的实施方式，在所述阀芯的邻近开放端的侧壁上设有通气孔或缺口，所述通气孔或缺口被配置成能够使所述第二凹部与所述开口连通。根据可选的实施方式，所述阀座还设有通道，所述通道被配置成连通所述气体出口和所述内腔的由所述阀芯的封闭端面对的一部分。根据可选的实施方式，所述弹簧设置在所述阀芯的封闭端一侧或所述阀芯的开放端一侧。根据可选的实施方式，所述弹簧是可调整的。本申请的减压阀可以更快地调节气体压力，并将气体压力稳定保持在大致恒定的数值。附图说明下面将参照附图对本申请的示例性实施例进行详细描述，应当理解，下面描述的实施例仅用于解释本申请，而不是对本申请范围的限制，在附图中：图1是处于停止状态的根据本申请的减压阀的示意性剖视图；图2是处于工作状态的根据本申请的减压阀的示意性剖视图。具体实施方式下面结合示例详细描述本申请的优选实施例。在本申请的实施例中，以用于燃料电池的减压阀为例对本申请进行描述。但是，本领域技术人员应当理解，这些示例性实施例并不意味着对本申请形成任何限制。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互组合。在不同的附图中，相同的部件用相同的附图标记表示，且为简要起见，省略了其它的部件，但这并不表明本申请的减压阀不可包括其它部件。应当理解，附图中各部件的尺寸、比例关系以及部件的数目均不作为对本申请的限制。下面参照图1和2来描述本申请的减压阀，图1是处于停止状态的根据本申请的减压阀的示意性剖视图，图2是处于工作状态的根据本申请的减压阀的示意性剖视图。如图1和2所示，本申请的减压阀100大致包括阀座10、阀芯20和弹簧30。阀座10设有气体入口11、气体出口12和内腔17，气体入口11通过内腔17与气体出口12连通。阀芯20可移动地容纳在内腔17中，且阀芯20的外表面与内腔17的内表面气密地接触。弹簧容纳在内腔17中，且对阀芯20施加弹力。本申请的减压阀100的阀芯20为一端开放、另一端封闭的中空的柱体，其中阀芯20的开放端被配置成能够与气体入口11连通。如图1所示，当减压阀100处于停止状态时，来自气体入口11的压力被截止，而来自气体出口12的压力仍然保持在工作压力，这样，在弹力和出口压力的作用下，阀芯20抵靠在阀座10的内腔17的顶部，阀芯20的开放端被封闭。如图2所示，当减压阀100处于工作状态时，来自气体入口11的压力作用在阀芯20上，使阀芯20的开放端离开阀座10的内腔17的顶部，从而使阀芯20的开放端与气体入口11连通。当然，在减压阀100处于停止工作状态时，阀芯20也可以不抵靠阀座10的内腔17的顶部，而是与其保持一段距离。另外，阀芯20的侧壁上设有开口22，开口22被配置成当阀芯20在内腔17中移动时开口22与气体出口12连通的有效流通面积随着气体入口11的压力的增大或减小而相应地增大或减小。如图2所示，在减压阀100处于工作状态时，开口22与气体出口12连通，其中，当入口压力增大时，阀芯20向下移动，使得开口22与气体出口12连通的有效流通面积增大，相应地气体流量增大，压降增大；反之，当入口压力减小时，阀芯20向上移动，使得开口22与气体出口12连通的有效流通面积减小，相应地气体流量减小，压降减小。这样，通过使开口22与气体出口12连通的有效流通面积随着入口压力的变化而相应地变化，可以实现更快的响应速度，更容易稳定出口压力。关于入口压力和有效流通面积之间的关系，可以利用以下公式来进一步地解释。其中，Qm表示质量流率，A2表示有效流通面积，R表示理想气体常数，T0表示气体入口温度，k表示气体分子常数，P0表示气体入口压强。从上述公式可以看出，当入口压力(用P0来表示)增大时，使有效流通面积A2增大可以实现更大的质量流率Qm，而质量流率Qm的增大可以实现更大的压降，从而可以更快地达到所需的压力；反之，当入口压力(用P0来表示)减小时，使有效流通面积A2减小可以实现更小的质量流率Qm，而质量流率Qm的减小可以实现更小的压降，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种减压阀，所述减压阀包括：/n阀座(10)，所述阀座(10)设有气体入口(11)、气体出口(12)和内腔(17)，其中所述气体入口(11)通过所述内腔(17)与所述气体出口(12)连通；/n阀芯(20)，所述阀芯(20)可移动地容纳在所述内腔(17)中，且所述阀芯(20)的外表面与所述内腔(17)的内表面气密地接触；/n弹簧(30)，所述弹簧(30)容纳在所述内腔(17)中，且对所述阀芯(20)施加弹力；/n其特征在于，所述阀芯(20)为一端开放、另一端封闭的中空的柱体，其中所述阀芯(20)的开放端被配置成能够与所述气体入口(11)连通；且/n所述阀芯(20)的侧壁上设有开口(22)，所述开口(22)被配置成当所述阀芯(20)在所述内腔(17)中移动时所述开口(22)与所述气体出口(12)连通的有效流通面积随着所述气体入口(11)的压力的增大或减小而相应地增大或减小。/n
【技术特征摘要】
1.一种减压阀，所述减压阀包括：
阀座(10)，所述阀座(10)设有气体入口(11)、气体出口(12)和内腔(17)，其中所述气体入口(11)通过所述内腔(17)与所述气体出口(12)连通；
阀芯(20)，所述阀芯(20)可移动地容纳在所述内腔(17)中，且所述阀芯(20)的外表面与所述内腔(17)的内表面气密地接触；
弹簧(30)，所述弹簧(30)容纳在所述内腔(17)中，且对所述阀芯(20)施加弹力；
其特征在于，所述阀芯(20)为一端开放、另一端封闭的中空的柱体，其中所述阀芯(20)的开放端被配置成能够与所述气体入口(11)连通；且
所述阀芯(20)的侧壁上设有开口(22)，所述开口(22)被配置成当所述阀芯(20)在所述内腔(17)中移动时所述开口(22)与所述气体出口(12)连通的有效流通面积随着所述气体入口(11)的压力的增大或减小而相应地增大或减小。
2.根据权利要求1所述的减压阀，其特征在于，所述开口(22)在从所述阀芯(20)的开放端到封闭端的方向上呈从宽到窄的渐缩形状。
3.根据权利要求2所述的减压阀，其特征在于，所述开口(22)的形状在从所述阀芯(20)的开放端到封闭端的方向上呈倒三角形、倒梯形、下半圆形的至少一部分或下半椭圆形的至少一部分。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱荣，蒋宁涛，杨威，许涵，吴泽宇，冯晓，王敏珠，徐静云，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。