CN107620860A - 一种手持式燃料电池汽车加氢枪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手持式燃料电池汽车加氢枪，属于氢燃料电池汽车技术领域，具体涉及一种单手操作，并具有密封和防渗漏性能的燃料电池汽车加氢枪。它包括加注枪体，所述加注枪将燃料电池汽车加氢口与加氢机连接；它还包括导向机构和控制机构，所述导向机构设置在固定筒外壁并能相对加注端轴向移动以卡接氢气燃料电池汽车加氢口；所述控制机构设置在加注枪体中部位置并控制导向机构相对加注端轴向移动。它解决了现有技术中的操作方式大多为双手把持型，操作复杂；同时加注燃料氢气，对于防爆要求高，易造成爆管等安全事故；进一步的还能满足枪体和高压软管内压力越高对密封性和安全性要求更高的技术指标，密封材料同时具备自润滑和高分子组织。

Description

一种手持式燃料电池汽车加氢枪

技术领域

本发明属于氢燃料电池汽车技术领域，尤其涉及一种手持式燃料电池汽车加氢枪。

背景技术

能源问题是当今社会面临的重要问题之一，化石燃料的能源终将枯竭。所以开发新的能源是当今社会所追求的趋势，而对环境无污染的燃料电池是新能源发展的一种趋势。

燃料电池是通过电化学反应，而不是采用燃烧（汽、柴油）或储能（蓄电池）方式－－最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放象COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。如上所述，燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的（光伏电池板、风能发电等），整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。

氢气属于低分子气体，爆炸极限范围是：4.1%～74.2%的体积浓度，极易发生爆炸，造成安全事故，目前加氢枪市场分35MPa和70MPa两个压力等级，其主要存在以下技术问题：操作方式大多为双手把持型，不利于加气人员进行加注操作；同时通过氢燃料电池汽车一侧的加氢口给车加注燃料氢气，属于高气压，防爆要求高的工况，加氢枪与高压软管内长期处于高压状态，容易造成爆管等安全事故；并且由于枪体和高压软管内压力越高对密封性和安全性要求更高，在耐压强度满足同时还需满足零泄漏气密性要求，密封材料需同时具备自润滑、高分子组织。

发明内容

本发明的内容在于，本发明提供一种手持式燃料电池汽车加氢枪，本专利采用内外复合密封方式解决阀芯滑动密封的问题，本专利在氢气加注过程中单向阀芯和加氢口的连接通过扳机操作一步完成，并且通过上游加氢机实现泄压，保证零压力取枪，确保操作人员人身安全。本专利产品的特点有以下：

1) 实现单手方便操作、轻巧灵活，简化操作；

2)单向阀芯与枪体采用内外复合密封件密封，高压时能保证零泄漏，利用自身气压推动复合密封圈，使得密封面贴合力增大，确保加注状态0泄漏；

3）加气完成后，利用加氢机一端排空系统可实现零压力取枪，高压软管不会应为长期带压导致爆管等事故的发生，避免了高压安全隐患；

4) 内外复合密封组件采用高分子聚四氟乙烯，分子量200万，有效杜绝氢气等低分子气体的渗漏。

一种手持式燃料电池汽车加氢枪，包括加注枪体，所述加注枪体包括加注端和进气端，所述加注端与氢气燃料电池汽车加氢口连接，所述进气端与加氢机连接；所述加注端固定连接有固定筒，所述固定筒内壁活动设置有能沿固定筒轴向运动的单向阀芯，所述单向阀芯能插入所述氢气燃料电池汽车加氢口并将氢气燃料电池汽车加氢口与加氢机连通；它还包括导向机构和控制机构，所述导向机构设置在固定筒外壁并能相对加注端轴向移动以卡接氢气燃料电池汽车加氢口；所述控制机构设置在加注枪体中部位置并控制导向机构相对加注端轴向移动。

由于上述设置，当操作人员加注燃料电池时，控制机构驱动导向机构相对加注端轴向移动迫近氢气燃料电池汽车加氢口，此时导向机构与氢气燃料电池汽车加氢口在合适位置卡接；进一步的，单向阀芯插入所述氢气燃料电池汽车加氢口并将氢气燃料电池汽车加氢口与加氢机连通。利用上述方式能够最大化的保证加注氢气过程的平稳，加注方式简化，达到操作灵活、简便的技术效果，克服了传统加氢方式较为死板的技术问题。

进一步的，所述导向机构包括卡爪滑筒，所述卡爪滑筒套设在所述固定筒外壁，所述卡爪滑筒能沿固定筒轴向移动；它还包括设置在卡爪滑筒内的加氢口卡爪和导向卡爪，所述加氢口卡爪和导向卡爪通过卡爪缩簧与固定筒外壁连接；所述卡爪滑筒在沿固定筒向氢气燃料电池汽车加氢口轴向移动时，压迫加氢口卡爪和导向卡爪克服卡爪缩簧缩紧力，加氢口卡爪收缩卡紧氢气燃料电池汽车加氢口。

进一步的，所述控制机构包括塑料推筒、扳机转座和扳机，所述塑料推筒与卡爪滑筒固定联接并设置在所述加注枪体外部，所述扳机与扳机转座转动连接；所述扳机能绕扳机转座做圆周转动以推动塑料推筒滑动进而带动卡爪滑筒沿加注端轴向移动；所述固定筒与塑料推筒之间还设置有复位弹簧，所述复位弹簧设置在卡爪滑筒内壁与固定筒外壁形成的间隙中。

由于上述设置，扣下扳机绕扳机转座做圆周转动以推动塑料推筒沿所述滑动进而带动卡爪滑筒沿固定筒向氢气燃料电池汽车加氢口轴向移动时，同时压迫加氢口卡爪和导向卡爪克服卡爪缩簧缩紧力，加氢口卡爪收缩卡紧氢气燃料电池汽车加氢口，此种连接具有极佳的稳定性，保证两者不易脱出；而设置的复位弹簧在加注完成后，辅助推动卡爪滑筒回到原位置，此时加氢口卡爪和导向卡爪与氢气燃料电池汽车加氢口分离，完成加氢过程，使得便利性极大提升。

进一步的，所述单向阀芯外壁与固定筒内壁沿单向阀芯口部至加注端之间依次套设有防尘圈、第一滑动轴套、密封圈组、复合外密封圈和导向密封套。

进一步的，所述单向阀芯尾部侧壁上还设置有若干通孔，所述固定筒与加注端之间设置有连通腔环，所述导向密封套与单向阀芯之间还设置有复合内密封圈，所述单向阀芯的尾部与加注端之间还设置有阀芯弹簧；所述阀芯弹簧呈压缩态并控制所述单向阀芯受迫锁止于复合内密封圈端面。

由于上述设置，当单向阀芯未与氢气燃料电池汽车加氢口插接时，单向阀芯受迫阀芯弹簧密封于复合内密封圈端面，此时尾部侧壁上设置的若干通孔并未进入连通腔环，此时加注枪体并未连通加氢通路；当单向阀芯与氢气燃料电池汽车加氢口插接时，单向阀芯与氢气燃料电池汽车加氢口接触并克服阀芯弹簧弹力轴向后移，此时尾部侧壁上设置的若干通孔进入连通腔环，开启单向阀芯与氢气燃料电池汽车加氢口的加气通路，准备加气。上述设置的好处在于使得整个加氢过程简单易于控制，进一步的提升了加注的灵活性和独特的密封方式保证了未加注时的气密能力，提升了整体安全性。

进一步的，所述卡爪滑筒与氢气燃料电池汽车加氢口接触端还连接有缓冲胶套；所述氢气燃料电池汽车加氢口标准按GB/T26779。

进一步的，它还包括连接在加注枪体外部并包围扳机设置的枪托；所述枪托上通过扳机锁销连接有扳机锁，所述扳机锁与扳机摆动端匹配并能互扣锁止扳机；所述枪托上还设置有挂枪销。

由于上述设置，设置的扳机锁在加注过程中可以与扳机互扣锁止，减少加注时人工的操作劳动强度，提升了实用性。

进一步的，它还包括设置在塑料推筒后端的塑胶套，所述塑胶套设置在加注枪体外部；所述加注枪体进气端由内向外依次包覆有绝热塑胶层和软手柄套。

进一步的，它还包括设置在加注枪体进气端的进气接头，所述进气接头通过波纹防护管与加氢机连通。

进一步的，所述复合外密封圈和复合内密封圈均由高分子聚四氟乙烯制备而成。

由于上述设置，利用高分子聚四氟乙烯制备内外复合密封组件，材料的分子量为200万，能够有效杜绝氢气等低分子气体的渗漏。

综上所述，由于采用了上诉技术手段，本发明的有益效果为：

1、单向阀芯和加氢口的连接通过扳机操作一步完成，实现了加注氢燃料的单手操作。

2、方便操作、轻巧灵活，操作方式较为简单。

3、利用内外复合密封方式和采用的高分子聚四氟乙烯为制备材料，解决了气体容易渗漏的问题。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为本发明加注部分的放大图；

图3为单向阀芯及通孔的示意图；

图4为本发明的部分分解示意图；

图5为扳机锁止位置与复位位置示意图；

图6为本发明与氢气燃料电池汽车加氢口连接的等轴侧视图；

图7为加注示意图；

图中标记：1、加注枪体；2、固定筒；3、卡爪滑筒；4、塑料推筒；5、扳机转座；6、枪托；7、塑胶套；8、进气接头；9、氢气燃料电池汽车加氢口；201、单向阀芯；202、卡爪缩簧；203、第一滑动轴套；204、密封圈组；205、导向密封套；206、复合内密封圈；207、阀芯弹簧；208、连通腔环；209、复合外密封圈；210、防尘圈；301、导向卡爪；302、加氢口卡爪；303、缓冲胶套；304、复位弹簧；501、扳机；601、挂枪销；602、扳机锁销；603、扳机锁；701、绝热塑胶层；702、软手柄套；801、波纹防护管；2011、通孔。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图至图 对本发明的结构作详细的描述。

实施例1：如图1至7 所示，

一种手持式燃料电池汽车加氢枪，它包括加注枪体1，所述加注枪体1包括加注端和进气端，所述加注端与氢气燃料电池汽车加氢口9连接，所述进气端与加氢机连接；

具体的，所述加注枪体1进气端还设置有进气接头8，所述进气接头8通过波纹防护管801与加氢机连通。

所述加注端固定连接有固定筒2，所述固定筒2内壁活动设置有能沿固定筒2轴向运动的单向阀芯201，所述单向阀芯201能插入所述氢气燃料电池汽车加氢口9并将氢气燃料电池汽车加氢口9与加氢机连通；

一种优选的实施方式为，所述单向阀芯201外壁与固定筒2内壁沿单向阀芯201口部至加注端之间依次套设有防尘圈210、第一滑动轴套203、密封圈组204、复合外密封圈209和导向密封套205。

进一步的，在上述的优选方式的技术方案中，所述单向阀芯201尾部侧壁上还设置有若干通孔2011，所述固定筒2与加注端之间设置有连通腔环208，所述导向密封套205与单向阀芯201之间还设置有复合内密封圈206，所述单向阀芯201的尾部与加注端之间还设置有阀芯弹簧207；所述阀芯弹簧207呈压缩态并控制所述单向阀芯201受迫锁止于复合内密封圈206端面。

具体的，可选的复合外密封圈209和复合内密封圈206均由高分子聚四氟乙烯制备而成。

一种优选的方案为，它还包括导向机构和控制机构，所述导向机构设置在固定筒2外壁并能相对加注端轴向移动以卡接氢气燃料电池汽车加氢口9；

所述导向机构包括卡爪滑筒3，所述卡爪滑筒3套设在所述固定筒2外壁，所述卡爪滑筒3能沿固定筒2轴向移动；

它还包括设置在卡爪滑筒3内的加氢口卡爪302和导向卡爪301，所述加氢口卡爪302和导向卡爪301通过卡爪缩簧202与固定筒2外壁连接；

所述卡爪滑筒3在沿固定筒2向氢气燃料电池汽车加氢口9轴向移动时，压迫加氢口卡爪302和导向卡爪301克服卡爪缩簧202缩紧力，加氢口卡爪302收缩卡紧氢气燃料电池汽车加氢口9；所述卡爪滑筒3与氢气燃料电池汽车加氢口9接触端还连接有缓冲胶套303。

所述控制机构设置在加注枪体1中部位置并控制导向机构相对加注端轴向移动，所述控制机构包括塑料推筒4、扳机转座5和扳机501，所述塑料推筒4与卡爪滑筒3固定联接并设置在所述加注枪体1外部，所述扳机501与扳机转座5转动连接；

所述扳机501能绕扳机转座5做圆周转动以推动塑料推筒4滑动进而带动卡爪滑筒3沿加注端轴向移动；

所述固定筒2与塑料推筒4之间还设置有复位弹簧304，所述复位弹簧304设置在卡爪滑筒3内壁与固定筒2外壁形成的间隙中。

所述氢气燃料电池汽车加氢口9标准按GB/T26779。

进一步的，在包含上述所有技术特征的技术方案中，它还包括连接在加注枪体1外部并包围扳机设置的枪托6；

所述枪托6上通过扳机锁销602连接有扳机锁603，所述扳机锁603与扳机501摆动端匹配并能互扣锁止扳机501；所述枪托6上还设置有挂枪销601。

进一步的，在上述任意的技术方案的组合中，作为优选的方案为：还包括设置在塑料推筒4后端的塑胶套7，所述塑胶套7设置在加注枪体1外部；

所述加注枪体1进气端由内向外依次包覆有绝热塑胶层701和软手柄套702。

实施例2：如图2至5所示，为利用本发明实施的一种安全加注氢气的操作过程：

1)加氢枪插入氢燃料电池汽车加氢口，扳动扳机，使得塑料推筒及卡爪滑筒前移，加氢口卡爪径向收缩，与加氢口梯形环槽咬合联接，同时，扳机与扳机锁相互扣合，单向阀芯被加氢口顶住，单向阀芯克服阀芯弹簧弹力轴向后移，此时尾部侧壁上设置的若干通孔进入连通腔环，开启单向阀芯与氢气燃料电池汽车加氢口的加气通路。开启加氢枪出气口，加氢机端开启加气按钮，在气压作用力下会打开氢燃料电池汽车一侧的加氢口后端单向阀，往汽车高压钢瓶内加注氢气。

2）当氢燃料电池汽车钢瓶内氢气压力与加氢枪内的压力相等时，汽车一侧的加氢口后端单向阀会在弹簧的作用力下自动关闭，加注氢气停止。

3）当加氢机端出现停止信号后，需要进行取枪或拔枪操作，这时加氢枪内有一部分残余高压氢气，需要进行排气操作后才能安全拔枪或取枪，具体实现过程是：

3.1、加氢机一端关闭加气按钮，开启排气按钮，控制排气通路打开，加氢枪内高压氢气通过高压软管回流到集中放空管道中，进行安全放空，保证操作环境的安全.

3.2、当加氢机一端检测到高压软管内气体压力为0时，此时进行取枪操作，按下加氢枪扳机锁，卡爪滑筒在弹簧作用力下后移，扳机自动回到初始位置，加氢口卡爪在卡爪缩簧作用力下径向扩张开，与加氢口梯形环槽咬合状态失效，加氢枪单向阀芯与加氢口接合处被阀芯弹簧作用力向前顶开分离，单向阀芯与复合内密封圈结合，关闭加氢枪出口、拔出加氢枪。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种手持式燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：它包括加注枪体（1），所述加注枪体（1）包括加注端和进气端，所述加注端与氢气燃料电池汽车加氢口（9）连接，所述进气端与加氢机连接；所述加注端固定连接有固定筒（2），所述固定筒（2）内壁活动设置有能沿固定筒（2）轴向运动的单向阀芯（201），所述单向阀芯（201）能插入所述氢气燃料电池汽车加氢口（9）并将氢气燃料电池汽车加氢口（9）与加氢机连通；它还包括导向机构和控制机构，所述导向机构设置在固定筒（2）外壁并能相对加注端轴向移动以卡接氢气燃料电池汽车加氢口（9）；所述控制机构设置在加注枪体（1）中部位置并控制导向机构相对加注端轴向移动。

2.如权利要求1所述一种手持式燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：所述导向机构包括卡爪滑筒（3），所述卡爪滑筒（3）套设在所述固定筒（2）外壁，所述卡爪滑筒（3）能沿固定筒（2）轴向移动；它还包括设置在卡爪滑筒（3）内的加氢口卡爪（302）和导向卡爪（301），所述加氢口卡爪（302）和导向卡爪（301）通过卡爪缩簧（202）与固定筒（2）外壁连接；所述卡爪滑筒（3）在沿固定筒（2）向氢气燃料电池汽车加氢口（9）轴向移动时，压迫加氢口卡爪（302）和导向卡爪（301）克服卡爪缩簧（202）缩紧力，加氢口卡爪（302）收缩卡紧氢气燃料电池汽车加氢口（9）。

3.如权利要求2所述一种手持式燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：所述控制机构包括塑料推筒（4）、扳机（501）转座（5）和扳机（501），所述塑料推筒（4）与卡爪滑筒（3）固定联接并设置在所述加注枪体（1）外部，所述扳机（501）与扳机转座（5）转动连接；所述扳机（501）能绕扳机转座（5）做圆周转动以推动塑料推筒（4）滑动进而带动卡爪滑筒（3）沿加注端轴向移动；所述固定筒（2）与塑料推筒（4）之间还设置有复位弹簧（304），所述复位弹簧（304）设置在卡爪滑筒（3）内壁与固定筒（2）外壁形成的间隙中。

4.如权利要求1至3任一所述一种手持式燃料电池汽车加氢枪， 其特征在于：所述单向阀芯（201）外壁与固定筒（2）内壁沿单向阀芯（201）口部至加注端之间依次套设有防尘圈（210）、第一滑动轴套（203）、密封圈组（204）、复合外密封圈（209）和导向密封套（205）。

5.如权利要求4所述一种手持式燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：所述单向阀芯（201）尾部侧壁上还设置有若干通孔（2011），所述固定筒（2）与加注端之间设置有连通腔环（208），所述导向密封套（205）与单向阀芯（201）之间还设置有复合内密封圈（206），所述单向阀芯（201）的尾部与加注端之间还设置有阀芯弹簧（207）；所述阀芯弹簧（207）呈压缩态并控制所述单向阀芯（201）受迫锁止于复合内密封圈（206）端面。

6.如权利要求5所述一种手持式燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：所述卡爪滑筒（3）与氢气燃料电池汽车加氢口（9）接触端还连接有缓冲胶套（303）；所述氢气燃料电池汽车加氢口（9）标准按GB/T26779。

7.如权利要求6所述一种手持式燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：它还包括连接在加注枪体（1）外部并包围扳机设置的枪托（6）；所述枪托（6）上通过扳机锁销（602）连接有扳机锁（603），所述扳机锁（603）与扳机（501）摆动端匹配并能互扣锁止扳机（501）；所述枪托（6）上还设置有挂枪销（601）。

8.如权利要求6所述一种手持式燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：它还包括设置在塑料推筒（4）后端的塑胶套（7），所述塑胶套（7）设置在加注枪体（1）外部；所述加注枪体（1）进气端由内向外依次包覆有绝热塑胶层（701）和软手柄套（702）。

9.如权利要求8所述一种手持式燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：它还包括设置在加注枪体（1）进气端的进气接头（8），所述进气接头（8）通过波纹防护管（801）与加氢机连通。

10.如权利要求9所述一种手持式燃料电池汽车加氢枪， 其特征在于：所述复合外密封圈（209）和复合内密封圈（206）均由高分子聚四氟乙烯制备而成。