CN102182909A

CN102182909A - 一种高压气体储存气瓶

Info

Publication number: CN102182909A
Application number: CN 201110063963
Authority: CN
Inventors: 徐焕祥; 李道飞; 俞小莉; 王雷; 叶锦
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2031-03-17
Also published as: CN102182909B

Abstract

本发明属于高压气体存储技术领域，旨在提供一种高压气体储存气瓶。该气瓶包括瓶体、瓶口和进排气管；该气瓶具有套设的瓶体结构，即在外瓶体的内部设有一个内瓶体；两瓶体的瓶口各自独立且不互通，并经同一个进排气阀连接至进排气管；进排气阀中设有使两瓶体气体通道全关或择一开启的限位机构。本发明可以利用内外气瓶内气体压力差减薄小气瓶的壁厚。因而具有两级不同压力、相对体积小、瓶壳厚度小，钢材使用量少、占地体积小等特点；气瓶上的进排气阀具有结构简单，加工方便，执行动作简单等特点。内外气瓶之间设置有泄压阀，可防止内气瓶压力过高，保证安全。

Description

一种高压气体储存气瓶

技术领域

本发明属于高压气体存储技术领域，涉及一种适用存储并利用高压气体的装置。

背景技术

气动发动机或者活塞式发动机工作于压缩空气模式，利用车载储气瓶中高压空气存储的压缩能转化为机械能驱动汽车行驶，具有节能、环保等特点。作为动力源，气动汽车的储气压力大，储气瓶体积大，并且制造气瓶的材料面积大且厚度大。同时，为了利用气动汽车的制动能量，制动时气动发动机压缩空气产生制动力，并将得到的高压气体储存在气瓶中。研究发现，气动汽车在制动过程中回收气体时，应该将气体充进低压气瓶；使用气体进行驱动汽车时，应该利用高压气瓶中的气体。

实际的设计是气动汽车装备多个不同压力的气瓶以提高能量综合利用效率，每个气瓶均配备一个独立的进排气阀和动作机构，这会导致机构繁杂、布置难度增大、可靠性低，且过高的压力会导致瓶壳材料过厚，材料需要量较大。因此，当前气动汽车的储气装置及进排气机构亟需改良。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种高压气体储存气瓶。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种高压气体储存气瓶，包括瓶体、瓶口和进排气管；该气瓶具有套设的瓶体结构，即在外瓶体的内部设有一个内瓶体；两瓶体的瓶口各自独立且不互通，并经同一个进排气阀连接至进排气管；进排气阀中设有使两瓶体气体通道全关或择一开启的限位机构。

作为一种改进，所述内瓶体的壁上设有一个泄压阀，该泄压阀具有中空的壳体；壳体内设一活动阀芯，活动阀芯外部与壳体内壁之间设密封件，活动阀芯凭其两端设置的弹簧定位于壳体中部；壳体的两端各设一个开口，分别与外瓶体和内瓶体的腔体相通；在壳体的中部，设有一个与外瓶体的腔体相通的泄压口。

作为一种改进，所述活动阀芯外部与壳体内壁之间所设密封件是：套设于活动阀芯外部的橡胶密封圈，或是套装于活动阀芯外部的机械密封组件。

作为一种改进，在所述壳体的中部，设有一个与内瓶体的腔体相通的泄压口。

作为一种改进，所述外瓶体、内瓶体的瓶口与进排气阀之间，分别设置截止阀。

作为一种改进，所述外瓶体具有两个并列的瓶口，各瓶口分别与进排气阀连接。

作为一种改进，所述进排气阀内部有一个能够往复位移的阀芯；阀芯上设置与外瓶体、内瓶体和进排气管分别对应的气体通道，其中：进排气管对应的气体通道始终为连通状态；外瓶体、内瓶体对应的气体通道，其连通状态根据阀芯与限位机构之间的位置关系为全关或择一开启。

作为一种改进，所述限位机构包括设于进排气阀内壁上的凸起部和设于阀芯上的凹槽；当凸起部位于凹槽的中部时，与外瓶体、内瓶体对应的气体通道均被阀芯封闭；当凸起部位于凹槽某一个端部时，外瓶体、内瓶体对应气体通道的其中一个与进排气管对应的气体通道连通，另一个则被阀芯封闭。

本发明的有益效果在于：

本发明的高压气体储存气瓶在外瓶体内再设有一小型储气瓶（内瓶体），可以利用内外气瓶内气体压力差减薄小气瓶的壁厚。因而具有两级不同压力、相对体积小、瓶壳厚度小，钢材使用量少、占地体积小等特点；气瓶上的进排气阀具有结构简单，加工方便，执行动作简单等特点。内外气瓶之间设置有泄压阀，可防止内气瓶压力过高，保证安全。

附图说明

图1为高压气瓶的整体结构图；

图2为泄压阀的结构图；

图3为进排气阀的结构图。

图中的附图标记：

1外气瓶（低压）、2泄压阀、3瓶口、4进排气阀、5进排气管、6截止阀、7内气瓶（高压）、8弹簧a、9泄压口a、10活动阀芯、11泄压阀壳体、12低压开口、13弹簧b、14泄压口b、15内气瓶壁阀、16高压开口、17阀芯通道A、18气瓶口a、19限位机构、20气瓶口b、21阀芯通道B、22阀芯通道C、23气瓶口c、24进排气阀壳、25进气口、26进排气阀芯。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施例子进行详细表述。

图1中，外气瓶（低压）1与内气瓶（高压）7之间设置泄压阀2，外气瓶（低压）1与内气瓶（高压）7依次连接瓶口3、截止阀6、进排气阀4、进排气管5。

当在高压充气站充气时，高压气体通过进气口25进入进排气阀，控制进排气阀芯26，使高压气体依次经过阀芯通道A17和阀芯通道C22、气瓶口a18和气瓶口c23，进入外气瓶（低压）1，使外气瓶内气体压力达到预设值；然后控制进排气阀芯，使高压气体经过阀芯通道B21、气瓶口b20进入内气瓶（高压）7，使内气瓶气体压力达到预设值。当排气时，气体从内气瓶（高压）7中放气，经过气瓶口b20、阀芯通道B21进入进排气阀，再经进气口25进入气动机等装置。

如果充气过度导致高压气体压力和低压气体的压力差过高，活动阀芯10将上升，弹簧a8被拉伸，弹簧b13被压缩，此时内气瓶（高压）7和外气瓶（低压）1通过泄压口a9实现连通，高压气体直接进入外气瓶（低压）7中；随着压力差降低，活动阀芯10将被弹簧a8和弹簧b13回弹力推动下降，并阻断泄压口a9。通过这样的设置，可防止内气瓶（高压）7中气体压力过高。

图2中，弹簧a8和弹簧b13均处于压缩状态，连通内气瓶（高压）7的高压开口16和连接外气瓶（低压）1的低压开口12处于常开状态，使得活动阀芯10上下两部分空腔分别连通低压气体和高压气体。

当气动汽车利用高压气体驱动汽车行驶时，进排气阀芯26左移直至限位机构19的凸起部位于凹槽的右端。此时，阀芯通道B21与气瓶口b20连通，此时发动机利用高压气瓶中的气体驱动汽车得到动力。

当气动汽车制动时，发动机压缩空气，此时进排气阀芯26右移直至限位机构19的凸起部位于凹槽的左端。此时，阀芯通道A17与气瓶口a18连通、阀芯通道C22与气瓶口c23连通。发动机排气通过进气口25进入进排气阀，再经过阀芯通道A17和阀芯通道C22进入气瓶口a18和气瓶口c23，进入外气瓶（低压）1，尽可能充分回收空气的内能。

如果内气瓶（高压）7因逐渐消耗气压下降，而此时因汽车制动时的充气过度导致外气瓶（低压）1内的气压超过内气瓶（高压）7，活动阀芯10将下降，弹簧a8被压缩，弹簧b13被拉伸，此时内气瓶（高压）7和外气瓶（低压）1通过泄压口b14实现连通，低压气体直接进入内气瓶（高压）7中；随着压力差下降，活动阀芯10将被弹簧a8和弹簧b13回弹力推动上升，并阻断泄压口b14。通过这样的设置，可防止外气瓶（低压）1中气体压力超过内气瓶（高压）7压力。

当气动汽车停车等状态下不使用高压气瓶时，进排气阀芯26保持在进排气阀中间位置，此时，限位机构19的凸起部位于凹槽的中部，阀芯通道A17、阀芯通道B21和阀芯通道C22均保持关闭状态。

当需要更换或维修气瓶时，将截止阀6关闭，安全拆装气瓶。

需要说明的是：

1、本发明只以两级气瓶作为具体实施案例，其原理可以用于三级及以上气瓶设计和制造；

2、本发明不仅适用于活塞发动机（包括气动发动机与内燃-气动混合动力发动机），也适用于其他高压气体场合，尤其气体压力存在动态、多级使用等复杂条件。

Claims

1.一种高压气体储存气瓶，包括瓶体、瓶口和进排气管；其特征在于，该气瓶具有套设的瓶体结构，即在外瓶体的内部设有一个内瓶体；两瓶体的瓶口各自独立且不互通，并经同一个进排气阀连接至进排气管；进排气阀中设有使两瓶体气体通道全关或择一开启的限位机构。

2.根据权利要求1所述的高压气体储存气瓶，其特征在于，所述内瓶体的壁上设有一个泄压阀，该泄压阀具有中空的壳体；壳体内设一活动阀芯，活动阀芯外部与壳体内壁之间设密封件，活动阀芯凭其两端设置的弹簧定位于壳体中部；壳体的两端各设一个开口，分别与外瓶体和内瓶体的腔体相通；在壳体的中部，设有一个与外瓶体的腔体相通的泄压口。

3.根据权利要求2所述的高压气体储存气瓶，其特征在于，所述活动阀芯外部与壳体内壁之间所设密封件是：套设于活动阀芯外部的橡胶密封圈，或是套装于活动阀芯外部的机械密封组件。

4.根据权利要求2所述的高压气体储存气瓶，其特征在于，在所述壳体的中部，设有一个与内瓶体的腔体相通的泄压口。

5.根据权利要求1至4任意一项中所述的高压气体储存气瓶，其特征在于，所述外瓶体、内瓶体的瓶口与进排气阀之间，分别设置截止阀。

6.根据权利要求1至4任意一项中所述的高压气体储存气瓶，其特征在于，所述外瓶体具有两个并列的瓶口，各瓶口分别与进排气阀连接。

7.根据权利要求1至4任意一项中所述的高压气体储存气瓶，其特征在于，所述进排气阀内部有一个能够往复位移的阀芯；阀芯上设置与外瓶体、内瓶体和进排气管分别对应的气体通道，其中：进排气管对应的气体通道始终为连通状态；外瓶体、内瓶体对应的气体通道，其连通状态根据阀芯与限位机构之间的位置关系为全关或择一开启。

8.根据权利要求7所述的高压气体储存气瓶，其特征在于，所述限位机构包括设于进排气阀内壁上的凸起部和设于阀芯上的凹槽；当凸起部位于凹槽的中部时，与外瓶体、内瓶体对应的气体通道均被阀芯封闭；当凸起部位于凹槽某一个端部时，外瓶体、内瓶体对应气体通道的其中一个与进排气管对应的气体通道连通，另一个则被阀芯封闭。