CN106992306B - 一种用于燃料电池的组合阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械领域，具体涉及组合阀。一种用于燃料电池的组合阀，包括一组合阀阀体，组合阀阀体包括一减压阀系统、一截止阀系统，减压阀系统内设有一减压通道，截止阀系统设置在减压通道上。本发明通过将截止阀系统、减压阀系统等合成到一组合阀体中，用于氢燃料电池无人机或应急电源气体供应系统。此设计的组合阀高度集成，当阀门入口氢气压力达到70MPa以上，出口氢气力可实现低于0.2MPa，精度高，稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及机械领域，具体涉及组合阀。
背景技术
燃料电池无人机或应急电源用控制阀门需具备减压阀，截止阀等多种功能，这些阀门安装分散而且大大增加了燃料电池无人机或应急电源的自重，不适合长期使用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于燃料电池的组合阀，以解决上面的问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种用于燃料电池的组合阀，包括一组合阀阀体，其特征在于，所述组合阀阀体包括一减压阀系统、一截止阀系统，所述减压阀系统内设有一减压通道，所述截止阀系统设置在减压通道上。
本发明通过将截止阀系统、减压阀系统等合成到一组合阀体中，用于无人机氢燃料电池系统或应急电源气体供应系统。此设计的组合阀高度集成，当阀门入口氢气压力达到70MPa以上，出口氢气力可实现低于0.2MPa，精度高，稳定性好。
所述减压阀系统包括一用于高压减压的高压减压阀结构、一低压减压的低压减压阀结构，所述高压减压阀结构联通所述低压减压阀结构。
所述组合阀阀体包括一气体入口、一充气口，所述气体入口连接所述高压减压阀结构，所述低压减压阀结构连接所述充气口。
当高压气体进入第一减压阀系统进行一级减压，再由第一减压阀系统输出的气体进入第二减压阀系统进行二级减压，再通过出气口排出，已达到双级减压的目的，双极减压实现70MPa向0.2MPa以下减压，控制二级减压阀敏感面积实现组合阀高稳定性。
所述气体入口设置在所述组合阀阀体前部，所述高压减压阀结构设置在所述组合阀阀体下部，所述低压减压阀结构设置在所述组合阀阀体上部，所述截止阀系统设置在所述组合阀阀体后部，所述充气口设置在所述组合阀阀体左部。此排布设计方式合理，减少了整体大小。
所述组合阀阀体还包括一用于连接压力传感器的接口，所述接口设置在所述组合阀阀体右部。通过该接口布置压力传感器以检测气体压力。
高度集成，阀门各个方向集成不同功能，实现双极减压，截止，压力检测。
所述组合阀的质量不大于200g。轻质。
所述减压阀系统、所述截止阀系统采用钛合金，铝合金，不锈钢材料中的至少一种。增加关键件强度、使用寿命等。经实验，截止阀可反复使用超过10000次。
所述组合阀阀体还包括一壳体，所述减压阀系统、所述截止阀系统设置在所述壳体内，所述壳体采用铝合金。实现阀门的轻质化。
所述截止阀系统包括一阀芯、阀体，所述阀芯内设有一底面，所述底面上设有一用于高压气体的排出口，以所述底面作为高压直接作用面，所述高压直接作用面上设有一向上倾斜的通孔；
所述阀体与所述阀芯之间设有一环状凹槽，以所述环状凹槽的底面作为卸荷面，所述通孔联通所述高压直接作用面与所述卸荷面。
本发明截止阀系统使用了卸荷式截止阀结构，通过阀杆通孔实现阀杆压力平衡，将阀芯设计为多承压面卸荷阀芯，指的是一个阀芯上多个面承压，而通过不同面之间的面积差，表现为高压气作用的压力差，抵消传统非卸荷阀芯承受的高压力，实现高压气体压力的全卸荷，对于不同面积的承压面之间通过通孔形成流体通道的方式，实现高压气的贯通，实现高压对不同面积承压面间实现的压力差。
所述通孔的孔径由下往上逐渐递减。下部的压力大于上部压力。
作为一种方案，所述通孔包括下通孔段、上通孔段两部分，所述上通孔段包括至少三个分支通孔，所述至少三个分支通孔的一端分别连接所述卸荷面，所述至少三个分支通孔的另一端分别连接所述下通孔段的上部，所述下通孔段的下部连接所述高压直接作用面。分流以减少部分压力。
所述至少三个分支通孔的开口均匀分布在所述卸荷面上。以方便均衡分散压力。
所述壳体外表面使用铝合金阳极化处理。具有防腐，耐磨效果。
所述组合阀阀体还设有一压力传感器，所述压力传感器的传感部件连接所述阀体，所述压力传感器还连接一微型处理器系统，所述微型处理器系统连接一电机的电能输入端；
所述截止阀系统还包括一可主动控制的操作端，所述操作端位于所述组合阀阀体外侧；
所述操作端通过一传动结构连接所述电机的转轴。通过压力传感器检测组合阀阀体内的气体压力，进而通过微型处理器系统判断是否需要调整截止阀的操作端，进而调整组合阀阀体内的气体压力。
所述气体入口处还安有一过滤装置，所述过滤装置可拆卸连接所述组合阀阀体。可以事先过滤气体，防止气体内有杂质堵塞组合阀阀体内的气流通道。所述过滤装置内填充有活性炭。
附图说明
图1为本发明的部分结构示意图；
图2为本发明的截止阀部分结构截面示意图；
图3为本发明的减压阀部分结构截面示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
参照图1、图2和图3，一种用于燃料电池的组合阀，包括一组合阀阀体，组合阀阀体包括一减压阀系统、一截止阀系统，减压阀系统内设有一减压通道，截止阀系统设置在减压通道上。
本发明通过将截止阀系统、减压阀系统等合成到一组合阀体中，用于氢燃料电池无人或应急电源气体供应系统。此设计的组合阀高度集成，当阀门入口氢气压力达到70MPa以上，出口氢气力可实现低于0.2MPa，精度高，稳定性好。
减压阀系统包括一用于高压减压的高压减压阀结构4、一低压减压的低压减压阀结构3，高压减压阀结构4联通低压减压阀结构3。
组合阀阀体包括一气体入口1、一充气口2，气体入口1连接高压减压阀结构，低压减压阀结构连接充气口2。
当高压气体进入第一减压阀系统进行一级减压，再由第一减压阀系统输出的气体进入第二减压阀系统进行二级减压，再通过第一出气口排出，已达到双级减压的目的，双极减压实现70MPa向0.2MPa以下减压，控制二级减压阀敏感面积实现组合阀高稳定性。
气体入口设置在组合阀阀体前部，高压减压阀结构设置在组合阀阀体下部，低压减压阀结构设置在组合阀阀体上部，截止阀系统设置在组合阀阀体后部，充气口设置在组合阀阀体左部。此排布设计方式合理，减少了整体大小。
组合阀阀体还包括一用于连接压力传感器的接口，接口设置在组合阀阀体右部。通过该接口布置压力传感器以检测气体压力。
高度集成，阀门各个方向集成不同功能，实现双极减压，截止，压力检测。
组合阀的质量不大于200g。轻质。
减压阀系统、截止阀系统采用钛合金，不锈钢中的至少一种。增加强度、使用寿命等。经实验，截止阀可反复使用超过10000次。
组合阀阀体还包括一壳体，减压阀系统、截止阀系统设置在壳体内，壳体采用铝合金。实现阀门的轻质化。
截止阀系统包括一阀芯、阀体，阀芯内设有一底面，底面上设有一用于高压气体的排出口，以底面作为高压直接作用面，高压直接作用面上设有一向上倾斜的通孔；
阀体与阀芯之间设有一环状凹槽，以环状凹槽的底面作为卸荷面，通孔联通高压直接作用面与卸荷面。
本发明截止阀系统使用了卸荷式截止阀结构，通过阀杆通孔实现阀杆压力平衡，将阀芯设计为多承压面卸荷阀芯，指的是一个阀芯上多个面承压，而通过不同面之间的面积差，表现为高压气作用的压力差，抵消传统非卸荷阀芯承受的高压力，实现高压气体压力的全卸荷，对于不同面积的承压面之间通过通孔形成流体通道的方式，实现高压气的贯通，实现高压对不同面积承压面间实现的压力差。
通孔的孔径由下往上逐渐递减。下部的压力大于上部压力。
作为一种方案，通孔包括下通孔段、上通孔段两部分，上通孔段包括至少三个分支通孔，至少三个分支通孔的一端分别连接卸荷面，至少三个分支通孔的另一端分别连接下通孔段的上部，下通孔段的下部连接高压直接作用面。分流以减少部分压力。
至少三个分支通孔的开口均匀分布在卸荷面上。以方便均衡分散压力。
壳体外表面使用铝合金阳极化处理。具有防腐，耐磨效果。
壳体内壁上设有与减压阀系统接触的接触面，接触面上设有至少一环状凸起，减压阀系统的外壁上设有与环状凸起相匹配的环状凹槽。以增加连接强度。
组合阀阀体还设有一压力传感器，压力传感器的传感部件连接阀体，压力传感器还连接一微型处理器系统，微型处理器系统连接一电机的电能输入端；
截止阀系统还包括一可主动控制的操作端5，操作端5位于组合阀阀体外侧；
操作端5通过一传动结构连接电机的转轴。通过压力传感器检测组合阀阀体内的气体压力，进而通过微型处理器系统判断是否需要调整截止阀的操作端，进而调整组合阀阀体内的气体压力。
气体入口处还安有一过滤装置，过滤装置可拆卸连接组合阀阀体。可以事先过滤气体，防止气体内有杂质堵塞组合阀阀体内的气流通道。过滤装置内填充有活性炭。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种用于燃料电池的组合阀，包括一组合阀阀体，其特征在于，所述组合阀阀体包括一减压阀系统、一截止阀系统，所述减压阀系统内设有一减压通道，所述截止阀系统设置在减压通道上；
所述截止阀系统包括一阀芯、阀体，所述阀芯内设有一底面，所述底面上设有一用于高压气体的排出口，以所述底面作为高压直接作用面，所述高压直接作用面上设有一向上倾斜的通孔；
所述阀体与所述阀芯之间设有一环状凹槽，以所述环状凹槽的底面作为卸荷面，所述通孔联通所述高压直接作用面与所述卸荷面。
2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的组合阀，其特征在于：所述减压阀系统包括一用于高压减压的高压减压阀结构、一低压减压的低压减压阀结构，所述高压减压阀结构联通所述低压减压阀结构。
3.根据权利要求2所述的一种用于燃料电池的组合阀，其特征在于：所述组合阀阀体包括一气体入口、一充气口，所述气体入口连接所述高压减压阀结构，所述低压减压阀结构连接所述充气口。
4.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的组合阀，其特征在于：所述减压阀系统、所述截止阀系统采用钛合金、铝合金、不锈钢材料中的至少一种；所述组合阀阀体还包括一壳体，所述减压阀系统、所述截止阀系统设置在所述壳体内，所述壳体采用铝合金。
5.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的组合阀，其特征在于：所述通孔包括下通孔段、上通孔段两部分，所述上通孔段包括至少三个分支通孔，所述至少三个分支通孔的一端分别连接所述卸荷面，所述至少三个分支通孔的另一端分别连接所述下通孔段的上部，所述下通孔段的下部连接所述高压直接作用面。
6.根据权利要求4所述的一种用于燃料电池的组合阀，其特征在于：所述壳体外表面进行铝合金阳极化处理。
7.根据权利要求5所述的一种用于燃料电池的组合阀，其特征在于：所述通孔的孔径由下往上逐渐递减。
8.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的组合阀，其特征在于：所述组合阀阀体还设有一压力传感器，所述压力传感器的传感部件连接所述阀体，所述压力传感器还连接一微型处理器系统，所述微型处理器系统连接一电机的电能输入端；
所述截止阀系统还包括一可主动控制的操作端，所述操作端位于所述组合阀阀体外侧；
所述操作端通过一传动结构连接所述电机的转轴。
9.根据权利要求3所述的一种用于燃料电池的组合阀，其特征在于：所述气体入口处还安有一过滤装置，所述过滤装置可拆卸连接所述组合阀阀体。
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