CN107345625B - 安全泄放装置、瓶阀及相应的压力瓶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于压力瓶的安全泄放装置以及相应的瓶阀和压力瓶。该安全泄放装置包括壳体、活塞以及弹簧。壳体内形成有导气路径，导气路径包括上、下游部分以及一活塞容纳空间，活塞容纳空间与上游部分之间形成有活塞抵接面。活塞容纳于活塞容纳空间中且上游端适于与活塞抵接面接合，活塞上游端和活塞抵接面的至少一个上形成有导气槽，并且活塞上还形成有活塞导气孔，从而使得当上游端与活塞抵接面接合时导气路径仍保持流体联通。弹簧对活塞施加偏压力。根据本发明的安全泄放装置使得在瓶阀发生意外断裂时压力瓶内的高压气体的排放速度和流量会显著降低，不会导致气瓶产生猛烈的运动撞击现象，最终保护人员和环境设备的安全。

Description

安全泄放装置、瓶阀及相应的压力瓶

技术领域

本发明涉及一种安全泄放装置以及具有该安全泄放装置的瓶阀和压力瓶。

背景技术

高压气瓶瓶阀断裂导致的危险和伤害将会非常严重。在高压气瓶充装气体时设立专用的防爆充气箱，就是为了防止气瓶在充气时发生瓶阀断裂或气瓶爆裂而采取的安全措施。但是高压气瓶在运输、储存和使用时，仍然会因各种因素导致瓶阀断裂：如碰撞、坠落导致的意外冲击，材料缺陷、金属疲劳、使用环境温度急剧升高等产生的破坏。瓶阀断裂事故一般发生在和气瓶螺纹连接的根部或手轮等外部位置，断裂后气瓶内高压气体瞬时高速大流量向外喷放，其推力可以将气瓶发射出去，推动气瓶腾飞、翻滚，不受控制的产生冲击，会对人员或周围环境设备产生意想不到的伤害或损坏。因此，需要有一种能够用于压力瓶的安全泄放装置，以确保压力的安全泄放。

发明内容

本发明的目的即是提供一种用于压力瓶的安全泄放装置，其能够确保压力的安全泄放。本发明的另一个目的是提供一种具有这种安全泄放装置的瓶阀以及压力瓶。

本发明的安全装置可以集成或者安装在高压气瓶的瓶阀上，以实现气瓶高压气体泄放时的限流功能。瓶阀通常安装在充装高压气体的气瓶的瓶嘴上，当瓶阀意外断裂时，该安全泄放装置可以单独或者和瓶阀残留在气瓶瓶口内的螺纹连接部分构成气体限流机构，限制气瓶内高压气体向外泄放的速度和流量，避免气瓶因高压气体喷放导致的撞击造成人员或周围环境设备的破坏，从而起到安全保护作用。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于压力瓶的安全泄放装置，包括：壳体，所述壳体内形成有用于充放气的导气路径，所述导气路径包括就进气方向而言的上游部分和下游部分以及位于两者之间的一活塞容纳空间，所述上、下游部分分别联通至所述活塞容纳空间的上、下游侧，所述活塞容纳空间与所述导气路径的所述上游部分之间形成有活塞抵接面；活塞，其可移动地容纳于所述活塞容纳空间中，且具有就进气方向而言的上游端以及第一轴向区段，所述上游端适于与所述活塞抵接面接合，所述第一轴向区段适于与限定所述活塞容纳空间的壁滑动接合，所述活塞能够移动至其上游端与所述活塞抵接面接合的接合位置，所述活塞的上游端和所述活塞抵接面的至少一个上形成有导气槽，并且所述活塞上还形成有穿过所述第一轴向区段的轴向两侧的活塞导气孔，从而使得在所述接合位置，所述导气路径的上游部分经由导气槽、活塞容纳空间以及活塞导气孔与所述导气路径的下游部分仍保持流体联通；弹簧，其对所述活塞施加偏压力，以用于在压力瓶正常泄放气体时使活塞的上游端与所述活塞抵接面保持预定距离。

根据本发明的一个方面，所述壳体包括彼此连接的第一部件和第二部件，所述第一部件限定所述导气路径的上游部分的至少一部分，所述第二部件限定所述导气路径的下游部分的至少一部分，且所述活塞容纳空间通过所述第一部件和第二部件彼此配合而形成。

根据本发明的一个方面，所述第一部件为构造成安装在压力瓶的嘴部的瓶阀本体，所述瓶阀本体内形成有构成所述导气路径的上游部分的至少一部分的瓶阀导气孔，且在瓶阀本体的末端的端面形成有带内螺纹的瓶阀沉孔，所述瓶阀导气孔和所述瓶阀沉孔通过朝着所述瓶阀沉孔外扩的锥形孔彼此联通，所述锥形孔限定了所述活塞抵接面；并且所述第二部件为套管，其具有相对的第一端和第二端，所述套管在第一端处形成有套管沉孔以及外螺纹，所述外螺纹与所述瓶阀沉孔的内螺纹接合以使所述套管连接至所述瓶阀本体，从而在所述瓶阀沉孔和所述套管沉孔之间限定所述活塞容纳空间，所述套管还形成有自所述套管沉孔的底面延伸至所述套管外部的通道，所述通道构成所述导气路径的下游部分的至少一部分。

根据本发明的一个方面，所述弹簧为螺旋弹簧，其围绕所述活塞设置在所述活塞容纳空间中，且所述弹簧的两轴向端分别抵接于所述瓶阀本体和所述活塞，从而将所述活塞偏压抵靠于所述套管沉孔的底面处。

根据本发明的一个方面，所述第一部件和第二部件中之一形成有用于限定所述活塞容纳空间的沉孔，且所述第一部件和第二部件中之另一为板状件或者具有用于覆盖所述沉孔的板状部，所述板状件或者板状部在与所述沉孔对应的部位处形成有尺寸小于所述沉孔的开口，所述开口与所述导气路径的相应的上游部分或者下游部分流体联通；或者所述第一部件和第二部件各自形成有直径相同的沉孔，且两者的沉孔对齐以限定所述活塞容纳空间；或者第一部件和第二部件通过螺纹或者焊接彼此连接。

根据本发明的一个方面，所述活塞抵接面为锥形面和/或所述活塞的上游端为锥形或者球形。

根据本发明的一个方面，所述活塞具有大直径部和小直径部，所述大直径部提供所述第一轴向区段。

根据本发明的一个方面，所述活塞具有大致T形形状的横截面。

根据本发明的一个方面，所述活塞具有多个大直径部，每个大直径部的轴向两侧通过活塞导气孔联通。

根据本发明的一个方面，所述活塞的下游端的端面上形成有凹部，所述活塞导气孔与所述凹部联通。

本发明还提供了具有上述安全泄放装置的瓶阀和压力瓶。

本发明的安全泄放装置在产品正常使用时不产生动作，能够进行常规的充气和放气操作，当瓶阀在气瓶高压状态发生意外断裂时，安全泄放装置瞬时启动，将原有通气孔堵塞，只是通过预设的导气槽对气瓶内的高压气体进行安全可控的泄放，其高压气体的排放速度和流量会显著降低，不会导致气瓶产生猛烈的运动撞击现象，最终保护人员和环境设备的安全。

附图说明

图1a和1b分别示出了根据本发明一个优选实施例的安全泄放装置的剖视图及其应用在高压气瓶上的剖视示意图；

图2a-2c示出了该优选实施例在充气、正常放气、异常放气这三种情况下的示意性剖视图；

图3和图4示出了安全泄放装置的活塞的一可能的实施例的示意性立体图。

具体实施方式

下面首先结合附图所示出的优选实施方式对本发明进行描述。需要说明的是，本发明可以由优选实施方式之外的替代实施方式或者其结合实施而不背离本发明的精神。替代性实施方式将在后文描述。

总的来说，本发明提供了一种用于压力瓶的安全泄放装置，包括：

壳体，所述壳体内形成有用于充放气的导气路径，所述导气路径包括就进气方向而言的上游部分和下游部分以及位于两者之间的一活塞容纳空间，所述上、下游部分分别联通至所述活塞容纳空间的上、下游侧，所述活塞容纳空间与所述导气路径的所述上游部分之间形成有活塞抵接面；

活塞，其可移动地容纳于所述活塞容纳空间中，且具有就进气方向而言的上游端以及第一轴向区段，所述上游端适于与所述活塞抵接面接合，所述第一轴向区段适于与限定所述活塞容纳空间的壁滑动接合，所述活塞能够移动至其上游端与所述活塞抵接面接合的接合位置，所述活塞的上游端和所述活塞抵接面的至少一个上形成有导气槽，并且所述活塞上还形成有穿过所述第一轴向区段的轴向两侧的活塞导气孔，从而使得在所述接合位置，所述导气路径的上游部分经由导气槽、活塞容纳空间以及活塞导气孔与所述导气路径的下游部分仍保持流体联通；

弹簧，其对所述活塞施加偏压力，以用于在压力瓶正常泄放气体时使活塞的上游端与所述活塞抵接面保持预定距离。

下面结合优选实施方式对本发明进行描述。

首先参考图1a，根据该优选实施方式，本发明的安全泄放装置的壳体主要由本体1和套管4构成，所述壳体内限定了包括上游部分11、下游部分45以及位于两者之间的活塞容纳空间44的导气路径。

本体1可以安装在压力瓶100的嘴部，其可以是待要连接至压力瓶的瓶阀的一部分，如图1b示意性示出地那样。所述本体1内形成有用于充放气的导气孔11，就进气方向而言，该导气孔位于后文将要描述的活塞容纳空间44的上游，因此可以称作是导气路径的上游部分。所述本体在其突出部的端面形成有带内螺纹的本体沉孔12，所述导气孔11和所述本体沉孔12通过朝着所述本体沉孔外扩的锥形孔13彼此联通，所述锥形孔限定了待与后文描述的活塞接合的锥形活塞抵接面。

套管4具有相对的第一端和第二端，所述第一端是就进气方向而言的上游端，第二端是就进气方向而言的下游端。所述套管在第一端处形成有套管沉孔43，所述套管沉孔在套管的第一端处敞开且在与所述第二端相距一定距离处形成有底面。所述套管还形成有自所述套管沉孔的底面延伸至所述套管外部的通道45。就进气方向而言，该通道45位于后文将要描述的活塞容纳空间44的下游，因此可以称作是导气路径的下游部分。所述通道45可以连接可选的导气管5。所述套管至少在第一端处形成有外螺纹，所述外螺纹与所述本体沉孔12的内螺纹接合以使所述套管4连接至所述本体1，从而在所述导气路径的上游部分(即导气孔11)和下游部分(即通道45)之间形成活塞容纳空间44，在图1a所示的实施例中主要由套管沉孔构成活塞容纳空间44。在其他优选的实施例中，也可以考虑使套管沉孔和本体沉孔一起构成活塞容纳空间44。

如图1a所示，活塞3可移动地容纳于所述活塞容纳空间44中。参见图3和图4，根据一优选实施例的活塞3具有适于与所述套管沉孔43滑动接合的第一轴向区段31以及适于与所述瓶阀的锥形孔13抵接的上游端32(就进气方向而言)。第一轴向区段31可以是径向尺寸比相邻部分大的大直径部，其外径与所述套管沉孔的内径基本相同，从而使得所述活塞与所述套管沉孔滑动接合。所述上游端32可以为锥形或者球形。

所述活塞3具有贯穿所述第一轴向区段31的轴向两侧而形成的活塞导气孔33，所述活塞导气孔将所述第一轴向区段的轴向两侧流体联通。优选地具有多个活塞导气孔33，且这些活塞导气孔围绕活塞的纵向轴线均匀排布。

在图示的优选实施例中，所述第一轴向区段31直径较大且大致位于活塞的端部，因此可以形成了活塞的所谓“大端”。相应地，所述活塞3的直径较小的上游端32可以定义为“小端”。但是需要理解的是，第一轴向区段31可以沿轴向位于活塞的任何位置。

当所述第一轴向区段31位于活塞的端部时，如图4所示，所述活塞3的端面中央形成有例如为沉孔形式的内凹部38，所述活塞导气孔33与所述内凹部38联通，从而使得当活塞的端面与套管沉孔的底面抵接时，所述活塞导气孔33通过所述内凹部38与所述套管的通道45流体联通。不过需要说明的是，内凹部38是可选而非必须的。

所述活塞3在上游端32上形成有导气槽34。如图2c所示，所述活塞能够移动至其上游端与所述活塞抵接面接合的接合位置，此时所述活塞的上游端32与所述瓶阀的锥形孔13抵接接合，所述导气槽34使得所述导气孔11与所述活塞容纳空间44流体联通，且进一步借助所述活塞导气孔33联通至所述套管4的所述通道45。所述导气槽34的位置以及朝向可以根据需要而选择。

所述导气孔11、导气槽34、活塞容纳空间44、活塞导气孔33以及通道45构成了所述安全泄放装置的导气路径的至少一部分。

弹簧2对所述活塞3施加偏压力，以用于在压力瓶正常泄放气体时使活塞的锥形端与所述锥形孔保持预定距离，如图2b所示。在图示的优选实施例中，所述弹簧2为螺旋弹簧，其围绕所述活塞设置在所述活塞容纳空间中44，且弹簧2的两轴向端分别抵接于所述本体和活塞，从而以预设的偏压力将所述活塞偏压抵靠于所述套管沉孔的底面处。在进一步的实施例中，所述活塞和/或所述本体上形成有弹簧座以安置所述弹簧2的相应端部。

本发明的安全泄放装置能实现气瓶的正常充气操作。在气瓶充气或没有进行任何充放气体操作时，活塞3受弹簧2的推力作用，其大端向下与套管4的沉孔下端面抵接(见图2a)，充气时气体通过活塞3的上游端的导气槽34进入活塞容纳空间44，然后从活塞3大端的导气孔33进入导气管5进而进入瓶体内，实现气瓶的充气操作。

本发明的安全泄放装置能实现气瓶的正常放气操作。在气瓶正常放气时，例如借助瓶阀的限流作用，气体通过活塞2上的导气孔33的流速限制在一定的范围内，弹簧2的推力使活塞3保持在其锥形端与所述锥形孔保持预定距离的状态(见图2b)，由导气管5过来的气体通过活塞3上的导气孔33进入活塞容纳空间44，然后由导气槽34进入本体1内的导气孔11，实现气体的正常排放。

本发明的安全泄放装置能实现气瓶在非期望的突发状态下的安全放气操作。当安全泄放装置的本体突然发生断裂或者瓶阀完全开启从而直接对大气进行高压气体快速泄放时，高压气体快速流过活塞3上的导气孔33，受该导气孔的限制，在导气管5中气体的压力和活塞容纳空间44内的气体压力之间产生较大的压差，从而推动活塞3克服弹簧2的偏压力向上运动，最终使活塞3的顶部锥形小端和本体1的锥形孔11抵接(见图2c)，这样只有受控的少量气体从活塞3顶部的导气槽34进入本体1的导气孔11中。由于活塞3的导气槽34的限制，排放出去的气体压力和流量急剧下降，从而实现控制气体安全泄放的功能，不会导致气瓶因受到巨大的气体排放推力而产生猛烈的运动撞击现象，最终保护人员和环境设备的安全。

下面讨论替代性实施方式。

在上面优选实施例中，所述本体1可以称作是所述安全泄放装置的壳体的第一部件，所述套管4可以称作是所述安全泄放装置的壳体的第二部件。

如前所述，所述本体1的导气孔11、导气槽34、活塞容纳空间44、活塞导气孔33以及所述套管4的通道45等构成了所述安全泄放装置的导气路径的至少一部分。

因此，就进气方向而言，作为第一部件的本体1的导气孔11限定了导气路径的位于活塞容纳空间44的上游的至少一部分，作为第二部件的套管4的通道45限定了导气路径的位于活塞容纳空间44的下游的至少一部分。

从便于制造的角度而言，所述第一部件和第二部件可以被分开制造出来，然后在后续制造过程中在安放了活塞及弹簧等部件以后将第一部件和第二部件结合为一体。

虽然在图示的优选实施例中，本体1和套管4这两者通过螺纹接合。但是附加地或者替代地，套管4可以通过焊接等手段连接至本体1。此时所述内、外螺纹不再是必须的，可以省略，从而所述本体1的沉孔是光孔。

在另外的一个替代性实施例中，所述活塞容纳空间44可由作为第一部件的本体1上的沉孔单独提供，而作为第二部件的套管4可由一板状件或者具有板状部的部件替代。此时所述板状件或者板状部在与所述沉孔对应的部位处形成有尺寸小于所述沉孔的开口，所述开口的作用与所述套管4的通道45类似，对应于导气路径的相对于活塞容纳空间的下游部分。

在另外的一个替代性实施例中，所述活塞容纳空间可由例如为套管4或其他形式的第二部件上的沉孔单独提供，此时所述本体设置有板状部。所述板状部在与所述沉孔对应的部位处形成有尺寸小于所述沉孔的开口，所述开口的作用与所述本体上的导气孔11类似，对应于导气路径的相对于活塞容纳空间的上游部分。

在另外的一个替代性实施例中，在本体1上和例如为套管4或其他形式的第二部件上均形成有沉孔，两者的沉孔直径相同，且两者的沉孔对齐以限定所述活塞容纳空间。优选地，为了便于本体与第二部件的对齐，两者可以设置有对齐特征部。

在图示的优选实施例中，所述活塞的上游端是锥形。然而，在另外的一个替代性实施例中，所述活塞的上游端可以为球形。另外，当所述活塞的上游端是锥形时，所述上游端的锥度与锥形的所述活塞抵接面的锥度可以相同或者不同。

在图示的优选实施例中，所述活塞的上游端的导气槽形成于所述端部的表面。替代地或者附加地，导气槽形成于所述活塞抵接面上。替代性地，所述导气槽可以贯穿所述活塞的上游端和/或所述活塞抵接面而形成。

在图示的优选实施例中，所述活塞具有大致为T形的横截面。然而，在替代性的实施例中，所述活塞的形状可以各种各样，只要其具有能够与活塞容纳空间滑动接合的轴向区段以及能够与所述活塞抵接面接合的端部即可。例如，在图示的优选实施例中，所述活塞仅具有单个大直径部，其构成所述第一轴向区段，然而在替代性的实施例中，所述活塞可以具有沿着轴向间隔开的多个大直径部，且每个大直径部的轴向两侧均通过活塞导气孔联通。多个大直径部可以对活塞的滑动提供更好的导向。

应该理解尽管很多方面已被本文描述，一些实施方式可包括所有特征，其它实施方式可包括一些特征而包括另一些不同特征，在另外的情况下，其它实施方式可省略一些特征而包括另一些特征。即，不同实施方式可包括本文描述的特征的一个、更多或所有。

已经描述了许多实施方式。然而，应该理解在不脱离本发明精神和范围的情况下可以进行各种变型。因此，其它实施方式在所附权利要求的范围内。

Claims (12)

1.一种用于压力瓶的安全泄放装置，包括：

壳体，所述壳体内形成有用于充放气的导气路径，所述导气路径包括就进气方向而言的上游部分和下游部分以及位于两者之间的一活塞容纳空间，所述上、下游部分分别联通至所述活塞容纳空间的上、下游侧，所述活塞容纳空间与所述导气路径的所述上游部分之间形成有活塞抵接面；

活塞(3)，其可移动地容纳于所述活塞容纳空间中，且具有就进气方向而言的上游端(32)以及第一轴向区段，所述上游端适于与所述活塞抵接面接合，所述第一轴向区段适于与限定所述活塞容纳空间的壁滑动接合，所述活塞能够移动至其上游端与所述活塞抵接面接合的接合位置，所述活塞的上游端和所述活塞抵接面的至少一个的相对侧上形成有第一和第二导气槽(34)，并且所述活塞上还形成有穿过所述第一轴向区段的轴向两侧的活塞导气孔(33)，从而使得在所述接合位置，来自所述导气路径的下游部分的气体只能依序经由活塞导气孔、所述壳体和所述活塞之间的活塞容纳空间、第一或第二导气槽(34)进入所述导气路径的上游部分；

弹簧(2)，其对所述活塞施加偏压力，以用于在压力瓶正常泄放气体时使活塞的上游端与所述活塞抵接面保持预定距离。

2.如权利要求1所述的安全泄放装置，其特征在于，所述壳体包括彼此连接的第一部件和第二部件，所述第一部件限定所述导气路径的上游部分的至少一部分，所述第二部件限定所述导气路径的下游部分的至少一部分，且所述活塞容纳空间通过所述第一部件和第二部件彼此配合而形成。

3.如权利要求2所述的安全泄放装置，其特征在于，

所述第一部件为构造成安装在压力瓶的嘴部的瓶阀本体(1)，所述瓶阀本体内形成有构成所述导气路径的上游部分的至少一部分的瓶阀导气孔，且在瓶阀本体的末端的端面形成有带内螺纹的瓶阀沉孔，所述瓶阀导气孔和所述瓶阀沉孔通过朝着所述瓶阀沉孔外扩的锥形孔彼此联通，所述锥形孔限定了所述活塞抵接面；

所述第二部件为套管(4)，其具有相对的第一端和第二端，所述套管在第一端处形成有套管沉孔以及外螺纹，所述外螺纹与所述瓶阀沉孔的内螺纹接合以使所述套管(4)连接至所述瓶阀本体(1)，从而在所述瓶阀沉孔和所述套管沉孔之间限定所述活塞容纳空间，所述套管还形成有自所述套管沉孔的底面延伸至所述套管外部的通道，所述通道构成所述导气路径的下游部分的至少一部分。

4.如权利要求3所述的安全泄放装置，其特征在于，所述弹簧为螺旋弹簧(2)，其围绕所述活塞设置在所述活塞容纳空间中，且所述弹簧的两轴向端分别抵接于所述瓶阀本体和所述活塞，从而将所述活塞偏压抵靠于所述套管沉孔的底面处。

5.如权利要求2所述的安全泄放装置，其特征在于，

所述第一部件和第二部件中之一形成有用于限定所述活塞容纳空间的沉孔，且所述第一部件和第二部件中之另一为板状件或者具有用于覆盖所述沉孔的板状部，所述板状件或者板状部在与所述沉孔对应的部位处形成有尺寸小于所述沉孔的开口，所述开口与所述导气路径的相应的上游部分或者下游部分流体联通；或者

所述第一部件和第二部件各自形成有直径相同的沉孔，且两者的沉孔对齐以限定所述活塞容纳空间；或者

第一部件和第二部件通过螺纹或者焊接彼此连接。

6.如权利要求1所述的安全泄放装置，其特征在于，所述活塞抵接面为锥形面和/或所述活塞的上游端为锥形或者球形。

7.如权利要求1所述的安全泄放装置，其特征在于，所述活塞具有大直径部和小直径部，所述大直径部提供所述第一轴向区段。

8.如权利要求7所述的安全泄放装置，其特征在于，所述活塞具有大致T形形状的横截面。

9.如权利要求7所述的安全泄放装置，其特征在于，所述活塞具有多个大直径部，每个大直径部的轴向两侧通过活塞导气孔联通。

10.如权利要求1所述的安全泄放装置，其特征在于，所述活塞的下游端的端面上形成有凹部，所述活塞导气孔与所述凹部联通。

11.一种瓶阀，其包括如权利要求1-10中任一项所述的安全泄放装置。

12.一种压力瓶，其包括如权利要求1-10中任一项所述的安全泄放装置。

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