超高压车载储氢瓶组合阀制造技术

技术编号:29327441 阅读:26 留言:0更新日期:2021-07-20 17:44
本发明专利技术公开了一种超高压车载储氢瓶组合阀,包括阀体,阀体内设置有减压阀,稳流稳压阀、截止阀、电磁阀、充气单向阀、过压安全阀、过热安全阀、放气阀、进气口滤芯和出气口滤芯、温度传感器、瓶内气压及输出气压传感器接口等,各零部件配置在阀体内,并由阀体内的相应通道连通,具有集成度高、安全性及监控性高的特点,输出压力可根据燃料电池要求进行调节,输出流量和压力的波动大幅降低,适合燃料电池的要求;停止供气期间减压阀后处于低压,打开电磁阀所需的电磁力较小;储氢瓶超压超温时,相应的过压、过热安全阀动作,将瓶内高压氢气释放卸压,避免超压爆炸;对储氢瓶内气压、温度及输出压力能随时进行监控。

【技术实现步骤摘要】
超高压车载储氢瓶组合阀
本专利技术涉及阀门
,具体涉及一种超高压车载储氢瓶组合阀。
技术介绍
高压氢能源燃料电池汽车由于完全没有污染,能量储存密度高,充气时间短,续驶里程长,车辆利用率高,并且随着制氢技术的提高,制氢成本将大幅降低,因此得到世界各主要经济体的高度重视。我国政府也已将加氢设施的建设写进了2019年的政府工作报告,已有20多个省市制定了发展规划。为了进一步提高续驶里程和提高整车性能,各国制造商正在将储氢瓶的气压由35MPa提高至70MPa,这就对储氢瓶和瓶阀提出了更严格的要求,对瓶阀而言,要求安全性高,功能集成度高和监控性高,因此瓶阀必须是一个功能齐全、性能优良和工作可靠的组合阀。目前我国大多采用的是加拿大Luxfer公司生产的70MPa高压组合阀,其集成了流量限制器、电磁阀、过热安全阀、手动截止阀、放气阀、滤芯以及瓶压传感器和温度传感器,该组合阀的不足之处是:该组合阀虽设有流量限制器,但无稳流装置,因此输出的流量波动很大,此外,无论是否供气,阀内始终处于与瓶内气压相当的高压,这容易造成泄漏和不安全,并且要求电磁阀有相当高的电磁力和散热能力,或者采用带有先导阀的电磁阀,这使结构比较复杂,再此,由于氢燃料电池只能承受较低的气压,因此,阀外必须再经减压阀减压后才能向氢燃料电池供气,这不但增加了连接上的复杂性和泄漏点,并且由于减压阀输入压力的范围很大(70MPa到5MPa),因此输出的压力波动也很大,而燃料电池希望能提供比较稳定的流量和压力。为了解决阀内高压问题,公开号CN101418910A的专利中提出,供气时瓶内高压氢气首先通过内置的减压阀将压力减至设定压力,然后通过电磁阀进入供氢管路,但从该专利的图2和文字说明来看,这只并不是减压阀,而是降压阀,因此如果降压太小,那么阀内仍处于高压状态,如果降压太大,瓶内氢气不能充分利用,当瓶内气压小于弹簧压力时,就不能向外供气了。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术的高压氢能源燃料电池汽车中的超高压车载储氢瓶阀所存在的问题,提供一种超高压车载储氢瓶组合阀,具有安全性、功能集成度及监控性高的优点。本专利技术为解决上述技术问题采用的具体技术方案是,一种超高压车载储氢瓶组合阀,包括阀体,阀体内设置有减压阀、稳流稳压阀、截止阀、电磁阀、充气单向阀、过压安全阀、过热安全阀、放气阀、进气口滤芯、出气口滤芯、温度传感器、瓶内气压及输出气压传感器接口;充气时,高压氢气经充气口滤芯打开充气单向阀,通过阀体内的相应通道,向储氢瓶充气;供气时,储氢瓶内的高压氢气经减压阀、稳流稳压阀、截止阀、电磁阀及出气口滤芯向氢燃料电池供气;减压阀的输出压力可根据燃料电池要求进行调节,稳流稳压阀用于降低输出流量和压力的波动。本专利技术的组合阀在向储氢瓶充气时,高压氢气首先经充气口滤芯过滤,以免杂质进入储气氢瓶和阀内,然后经充气单向阀进入储氢瓶。充气单向阀的作用是,当停止充气时,阻止氢气逆向流出,实现保压;储氢瓶内的高压氢气,经阀体内的相应通道与过压安全阀、过热安全阀、放气阀、瓶内气压传感器、输出压力传感器及瓶内气温传感器相连;过压安全阀的功能是,当充气压力高于70MPa,或由外界温度上升引起瓶内气压超过70MPa时,会自动打开放气,以免储氢瓶超压爆炸;过热安全阀的功能是,由于环境升温(例如车辆燃烧),致使组合阀温度上升至110±5℃时,为防止储氢瓶过热超压爆炸,过热保护装置动作,将瓶内氢气向外排放;放气阀的功能是,当减压阀或电磁阀等发生故障无法向燃料电池供气时,可手动打开放气阀,将瓶内氢气向外排出或排入其他容器;瓶内气压传感器用于观察瓶内氢气的压力,当气压降至最低工作压力时应及时充气,当充气压力达到70MPa时应停止充气;输出压力传感器用于观察输出压力是否符合燃料电池的要求;瓶内温度传感器用于观察瓶内氢气的温度,正常温度范围为-40℃到85℃,超温时应及时检查有无事故或不适当的操作发生。当储氢瓶向燃料电池供气时,电磁阀打开,氢气首先进入减压阀,然后通过稳流稳压阀、电磁阀和出气口滤芯向燃料电池供气,减压阀的功能是将阀前的高压减至燃料电池所需的低压,并且在停止供气期间,阀内也保持低压;稳流稳压阀的功能是控制输出流量和压力的波动,此外,当通过的流量过大时(如下游管道破裂),能自动关闭气路,停止供气;截止阀的功能是当电磁阀检修或更换出气口滤芯时可关闭截止阀;电磁阀的功能是开启或关闭向燃料电池供气;出气口滤芯的功能是防止杂质进入燃料电池。作为优选,阀体由相互垂直的上下两部分组成,上部为长方体,下部为一阶梯形圆柱,圆柱上段的外螺纹与储氢瓶瓶口上方的内螺纹旋合,圆柱下段与瓶口下方的内孔滑配,圆柱下段的环形凹槽内设有O型密封圈一和挡圈一;各零部件设置在阀体的相应孔内,并由阀体内的相应通道连通;各通道口由钢球和封口螺钉封堵。作为优选,减压阀设置在圆柱一侧的阶梯形纵向孔中,阶梯形纵向孔相对于圆柱中心线偏移,减压阀包括上阀套、中阀套、下阀套、金属膜片、滑阀、弹簧一、调节螺钉一、螺母一、上弹簧座、下弹簧座及阀座一,各零件中心线在同一轴线上;下阀套的下筒体与阀体的相应孔滑配,外圆上设有环形槽,下方的扁圆柱上具有若干条纵向槽,下阀套上端直径稍大的扁圆柱的下端抵靠在相应孔的端面上,下阀套的中心有一直径上大下小的阶梯形盲孔,环形槽通过其上方筒壁上的四个径向孔一与减压阀的高压腔相通;中阀套的外圆与阀体的相应孔滑配,并设有O型密封圈二及O型密封圈三,上方有一个圆形凹坑,下方是一个二阶阶梯孔,阶梯孔的大孔与下阀套上端的扁圆柱滑配,中孔中紧配有阀座一,阀座一的材料为硬度较低的聚酰亚胺树脂,阀座一的内孔下方有一锥孔,内孔直径和滑阀下段的柱塞直径相同;中阀套阶梯孔的小孔筒壁上有四个均布的径向孔二,径向孔二的外口设有环形凹槽;上阀套的外螺纹旋合在阀体相应的螺孔中,中心具有孔的金属膜片被压紧在上滑套和中阀套之间;上滑套的顶端设有调节螺钉一,内腔中设有上弹簧座和下弹簧座,弹簧一设置在上、下弹簧座之间;滑阀下段是一个柱塞,中段是一个锥体,上段是一个小轴,顶端是一个连接螺钉,柱塞滑配在下滑套的相应孔中,底面有一个凹坑,外圆上有若干条环形均压槽,下端设有O型密封圈四;中段锥体的锥度与阀座一下方锥孔的锥度相同,两者组成减压阀阀口,顶端的连接螺钉穿过密封垫一、金属膜片和下弹簧座中心的孔,由螺母二连接成一体,滑阀的中心有一个自下至上的盲孔,上段小轴上有一个与其相通的径向孔三。作为优选,稳流稳压阀和截止阀设置在阀体长方体的右上方,稳流稳压阀和截止阀均设置在阀套一内,稳流稳压阀包括阀套一、阀芯一、弹簧二,各零件的中心线在同一轴线上,阀套一的外圆与阀体长方体的相应孔滑配,并设有O型密封圈五,并旋合在长方体相应的螺孔中,内孔的中心为轴孔一,轴孔一左端通过一个锥孔与轴孔二相通,阀芯一左端的大径动配在轴孔二中,大径上有若干条均压沟槽,右方小轴的顶端是一个锥台,锥台的锥角与上述锥孔的锥度相同,二者组成稳流稳压阀阀口,转动阀套一即能调节稳流稳压阀阀口的开度,调节后由锥端螺钉紧定;阀芯一的中心有一阶梯孔,阶梯孔小孔的孔壁上设有四个均布的径向本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种超高压车载储氢瓶组合阀,包括阀体(1),其特征在于:阀体(1)内设置有减压阀、稳流稳压阀、截止阀、电磁阀、充气单向阀、过压安全阀、过热安全阀、放气阀、进气口滤芯、出气口滤芯、温度传感器、瓶内气压及输出气压传感器接口;充气时,高压氢气经充气口滤芯(39)打开充气单向阀,通过阀体(1)内的相应通道,向储氢瓶充气;供气时,储氢瓶内的高压氢气经减压阀、稳流稳压阀、截止阀、电磁阀及出气口滤芯(53)向氢燃料电池供气;减压阀的输出压力可根据燃料电池要求进行调节,稳流稳压阀用于降低输出流量和压力的波动。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高压车载储氢瓶组合阀,包括阀体(1),其特征在于:阀体(1)内设置有减压阀、稳流稳压阀、截止阀、电磁阀、充气单向阀、过压安全阀、过热安全阀、放气阀、进气口滤芯、出气口滤芯、温度传感器、瓶内气压及输出气压传感器接口;充气时,高压氢气经充气口滤芯(39)打开充气单向阀,通过阀体(1)内的相应通道,向储氢瓶充气;供气时,储氢瓶内的高压氢气经减压阀、稳流稳压阀、截止阀、电磁阀及出气口滤芯(53)向氢燃料电池供气;减压阀的输出压力可根据燃料电池要求进行调节,稳流稳压阀用于降低输出流量和压力的波动。


2.根据权利要求1所述的超高压车载储氢瓶组合阀,其特征在于:阀体(1)由相互垂直的上下两部分组成,上部为长方体,下部为一阶梯形圆柱,圆柱上段的外螺纹与储氢瓶瓶口上方的内螺纹旋合,圆柱下段与瓶口下方的内孔滑配,圆柱下段的环形凹槽内设有O型密封圈一(19)和挡圈一(18),各零部件设置在阀体(1)相应孔内,并由阀体内的相应通道连通,通道口由钢球(12)和封口螺钉(11)封堵。


3.根据权利要求1或2所述的超高压车载储氢瓶组合阀,其特征在于:减压阀设置在圆柱一侧的阶梯形纵向孔中,阶梯形纵向孔相对于圆柱中心线偏移,减压阀包括上阀套(2)、中阀套(14)、下阀套(16)、金属膜片(10)、滑阀(15)、弹簧一(3)、调节螺钉一(6)、螺母一(5)、上弹簧座(4)、下弹簧座(9)及阀座一(24),各零件中心线在同一轴线上,下阀套(16)的下筒体与相应孔滑配,外圆上设有环形槽(b),下方的扁圆柱上具有若干条纵向槽(a),下阀套(16)上端直径稍大的扁圆柱的下端抵靠在相应孔的端面上,下阀套(16)的中心有一直径上大下小的阶梯形盲孔,环形槽(b)通过其上方筒壁上的四个径向孔一(g)与减压阀的高压腔(Z1)相通;中阀套(14)的外圆与相应孔滑配,并设有O型密封圈二(22)及O型密封圈三(25),上方有一个圆形凹坑,下方是一个二阶阶梯孔,阶梯孔的大孔与下阀套(16)上端的扁圆柱滑配,中孔中紧配有阀座一(24),阀座一(24)的材料为硬度较低的聚酰亚胺树脂,阀座一(24)的内孔下方有一锥孔,内孔和滑阀(15)下段的柱塞直径相同;中阀套(14)阶梯孔的小孔筒壁上有四个均布的径向孔二(n),径向孔二(n)的外口设有环形凹槽;上阀套(2)的外螺纹旋合在阀体(1)相应的螺孔中,中心具有孔的金属膜片(10)被压紧在上滑套(2)和中阀套(14)之间;上滑套(2)的顶端设有调节螺钉一(6),内腔中设有上弹簧座(4)和下弹簧座(9),弹簧一(3)设置在上、下弹簧座之间;滑阀(15)下段是一个柱塞,中段是一个锥体,上段是一个小轴,顶端是一个连接螺钉,柱塞滑配在下滑套(16)的相应孔中,底面有一个凹坑,外圆上有若干条环形均压槽,下端设有O型密封圈四(17);中段锥体的锥度与阀座一(24)下方锥孔的锥度相同,两者组成减压阀阀口(V1),顶端的连接螺钉穿过密封垫一(13)、金属膜片(10)和下弹簧座(9)中心的孔,由螺母二(8)连接成一体,滑阀(15)的中心有一个自下至上的盲孔(m),上段小轴上有一个与其相通的径向孔三(h)。


4.根据权利要求1或2所述的超高压车载储氢瓶组合阀,其特征在于:稳流稳压阀和截止阀设置在阀体(1)长方体的右上方,稳流稳压阀和截止阀均设置在阀套一(28)内,稳流稳压阀包括阀套一(28)、阀芯一(29)、弹簧二(30),各零件的中心线在同一轴线上,阀套一(28)的外圆与阀体(1)长方体的相应孔滑配并设有O型密封圈五(56),并旋合在阀体(1)相应的螺孔中,内孔的中心为轴孔一(y),轴孔一(y)左端通过一个锥孔与轴孔二(p)相通,阀芯一(29)左端的大径动配在轴孔二(p)中,大径上有若干条均压沟槽,右方小轴的顶端是一个锥台,锥台的锥角与上述锥孔的锥度相同,二者组成稳流稳压阀阀口(V2),转动阀套一(28)即能调节稳流稳压阀阀口(V2)的开度,调节后由锥端螺钉紧定;阀芯一(29)的中心有一阶梯孔,阶梯孔小孔的孔壁上设有四个均布的径向孔四(q),用以连通阶梯孔和阀腔一(Z2),弹簧二(30)设置在轴孔二(p)的顶面和阀芯一(29)的肩胛之间;在轴孔一(y)右端具有轴孔三(r),轴孔三(r)筒壁上设有四个均布的径向孔五(s),径向孔五(s)的外口的外径上设有环形凹槽;轴孔三(r)中设有阶梯形的调节螺钉二(26),其与阀套一(28)的中心线一致,右端外螺纹与阀套一(28)相应的内螺纹旋合,左端的小轴与轴孔三(r)...

【专利技术属性】
技术研发人员:柴为民陈永新路远航张鑫波
申请(专利权)人:杭州春江阀门有限公司
类型:发明
国别省市:浙江;33

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