CN108413088B - 超级电容器液封泄压阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超级电容器液封泄压阀，包括阀体、阀帽、阀芯、弹簧、垫圈、过滤膜、密封圈、堵头和电解液；阀体内设有第一和第二安装孔、阀腔和底孔；阀帽上设有上下贯通的导气孔；堵头的中部设有安装通气孔；阀帽、阀芯、弹簧、垫圈、过滤膜、密封圈均设于阀体内，电解液设于阀腔内；阀芯在弹簧作用下将阀体的底孔封闭。本发明使用时能够通过及时给超级电容器泄压从而有效防止超级电容器爆炸，且能有效阻止外部气体进入超级电容器内并能在超级电容器泄压时还能补充超级电容器所需的电解液，从而延长其使用寿命。

Description

超级电容器液封泄压阀

技术领域

本发明涉及超级电容器构件，具体涉及一种用于超级电容器的液封泄压阀。

背景技术

超级电容器因其循环寿命长、充放电速度快、功率密度高等优点在汽车、轨道交通、通信、新能源（太阳能、风能）以及智能电网储能等领域得到广泛应用。超级电容器虽然具有十分显著的优点，但也存在一些问题，例如：超级电容器在使用过程中存在因温度高、过充等原因使其内部压力过大而发生爆炸的风险；超级电容器因长时间使用电解液耗尽从而使得内阻极速增大而报废。由于目前大多数超级电容器为硬壳封装，为解决前述爆炸风险问题，一般通过在壳体上专门设置相对壳体其他部位刚度较弱的的部位作为防爆阀，当超级电容器内部压力过大时，壳体上专门设置的刚度较弱的的部位破裂从而避免超级电容器发生爆炸的风险，此种方式存在的问题是，其一，由于加工误差的存在，不能确保超级电容器单体均在设定压力下破裂，反而可能会引起更大的危险；其二，壳体上专门设置的刚度较弱的的部位破裂，超级电容器即报废。也有超级电容器采用防爆薄膜的防爆阀，其存在的问题是一旦薄膜破裂超级电容器寿命即终止，易造成浪费；还有的超级电容器通过在外壳上设置与外壳成一体的排气阀以期解决防爆问题，其存在的问题是制造过程中当注液完成后需装配多个零部件，操作繁琐，费时费力影响工效；在使用过程中在阀芯受力接近平衡态时可能会出现内外气体交换，影响超级电容器的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中存在的问题，提供一种使用时能够通过及时泄压有效防止超级电容器爆炸、且在有效泄压的前提下还能有效阻止外部气体进入超级电容器中并能补充超级电容器所需电解液以延长其使用寿命的超级电容器液封泄压阀。

本发明的技术方案是：本发明的超级电容器液封泄压阀，其结构特点是：包括阀体、阀帽、阀芯、弹簧、垫圈、过滤膜、密封圈、堵头和电解液；

上述阀体沿其轴心线由上至下设有依次相接并相通的第一安装孔、第二安装孔、阀腔和底孔；上述阀帽上设有上下贯通的导气孔；阀芯为橡胶材质一体件；过滤膜为隔液透气膜材质的一体件；堵头的中部设有上下贯通的安装通气孔；

上述阀帽由其上部与阀体的第二安装孔配合固定安装在阀体内；弹簧设置在阀体的阀腔内，弹簧的上端与阀帽的下部固定连接；阀芯与弹簧的下端固定连接并在弹簧的弹性作用下将阀体的底孔封闭；上述垫圈、过滤膜、密封圈由下至上依次设置在阀体的第一安装孔内；堵头与阀体的第一安装孔配合固定安装在阀体内且位于密封圈的上方；上述电解液注入在阀体的阀腔内。

进一步的方案是：上述阀体由本体和位于本体上端的安装连接部一体组成；上述本体整体呈圆柱体形，安装连接部整体呈扁圆柱体形，且本体的轴心线和安装连接部的轴心线共线，该轴心线即为上述阀体的轴心线；上述第一安装孔为从安装连接部的上端面向本体的上部延伸的圆形孔；上述第二安装孔为圆形孔且其内径小于第一安装孔的内径。

进一步的方案是：上述阀体的阀腔由设于本体内的镂空的整体呈圆柱体形的空间构成，且阀腔的外周尺寸大于上述第二安装孔的外周尺寸；上述底孔为圆锥形孔，底孔的上端与阀腔相通，底孔的下端与阀体的外部相通，底孔的尺寸小于第二安装孔的尺寸。

进一步的方案是：上述阀帽由从上至下依次设置的安装部、阻挡部和弹簧套接部一体组成；上述安装部整体呈中空的圆柱体形；上述阻挡部呈圆柱体形，阻挡部由其上端外周壁与安装部的下端内周壁一体连接；上述导气孔在阻挡部的外周设有4个，各导气孔的上端与安装部的内部空间相通；上述弹簧套接部呈圆柱体形，弹簧套接部的直径小于阻挡部的直径且弹簧套接部由其上端面以不遮挡阻挡部上的导气孔的方式与阻挡部的下端面一体连接；安装部、阻挡部和弹簧套接部的轴心线共线；阀帽由其安装部与阀体的第二安装孔配合固定安装在阀体内；弹簧的上端与阀帽的弹簧套接部过盈配合固定套接。

进一步的方案是：上述垫圈为不锈钢材质的圆环体件，垫圈的外周尺寸与阀体的第一安装孔的尺寸相配合，垫圈的中空部位尺寸与阀体的第二安装孔的尺寸相配合；密封圈为橡胶材质的圆环体件，密封圈的外周尺寸与阀体的第一安装孔的尺寸相配合，且装配完成时密封圈在堵头的挤压下同时实现径向密封和轴向密封。

进一步的方案是：上述阀体、阀帽以及堵头的材质为铝；过滤膜的材质为聚四氟乙烯膜，电解液为与上述超级电容器液封泄压阀所应用的超级电容器使用的电解液品种相同的电解液。

进一步的方案是：上述弹簧的弹性系数根据上述超级电容器液封泄压阀所应用的超级电容器所需要的承压能力相应选定。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的超级电容器液封泄压阀，其通过整体结构的设计，使其能够方便地与超级电容器的注液口相配合，固定安装在超级电容器上，安装方便简单。（2）本发明的超级电容器液封泄压阀，其安装在超级电容器上后，若超级电容器在使用过程中内部压力正常，液封泄压阀的阀芯保持将阀体的底孔密封状态，加之设于阀体的阀腔内的电解液的存在，从而可有效阻止外部气体进入超级电容器内，因而可延长超级电容器的使用寿命；若超级电容器内部压力超过设定值，则液封泄压阀的阀芯在超级电容器内部压力推动下克服弹簧的弹性力与阀体的底孔脱离密封，超级电容器内的气体从底孔溢出，经电解液、阀帽的阻挡部上的导气孔、垫圈的中空部位、过滤膜、密封圈的中空部位以及堵头的安装通气孔构成的排气泄压通道向外释放，从而实现泄压，起到有效防爆炸作用；同时阀腔内的部分电解液渗入超级电容器内，延缓超级电容器内阻增大速度，延长超级电容器的使用寿命。（3）本发明的超级电容器液封泄压阀，其通过改变弹簧的压缩量或采用不同弹性系数的弹簧即可适用于泄压等级不同的超级电容器，适用性强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中阀体的结构示意图；

图3为图1中阀帽局部剖切后的结构示意图。

上述附图中的附图标记如下：

阀体1，本体11，安装连接部12，第一安装孔13，第二安装孔14，阀腔15，底孔16；

阀帽2，安装部21，阻挡部22，导气孔22-1，弹簧套接部23；

阀芯3，凸起连接部31，堵塞部32；

弹簧4；垫圈5；过滤膜6；密封圈7；堵头8，安装通气孔81；电解液9。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

（实施例1）

见图1，本实施例的超级电容器液封泄压阀，其主要由阀体1、阀帽2、阀芯3、弹簧4、垫圈5、过滤膜6、密封圈7、堵头8和电解液9组成。

见图2，阀体1由本体11和位于本体11上端的安装连接部12一体组成；本体11整体呈圆柱体形，安装连接部12整体呈扁圆柱体形，且本体11的轴心线和安装连接部12的轴心线共线，该轴心线即为阀体1的轴心线；阀体1内沿其轴心线由上至下设有依次相接并相通的第一安装孔13、第二安装孔14、阀腔15和底孔16；第一安装孔13为从安装连接部12的上端面向本体11的上部延伸的圆形孔，本实施例中，第一安装孔13采用螺纹孔；第二安装孔14为圆形孔，且第二安装孔14的内径小于第一安装孔13的内径，本实施例中，第二安装孔14采用螺纹孔；阀腔15由设于本体11内且位于本体11中下部的镂空的空间构成，阀腔15可采用圆柱体形、正方体形、长方体形或其他形状，本实施例中，阀腔15优选采用圆柱体形；阀腔15的外周尺寸大于第二安装孔14的外周尺寸；底孔16可采用圆锥形、矩形或椭圆形孔，本实施例中底孔16优选采用圆锥形孔，底孔16的上端与阀腔15相通，底孔16的下端与阀体1的外部相通，底孔16的尺寸小于第二安装孔14的尺寸。阀体1的材质可采用铝、不锈钢、铜等，本实施例中阀体1的材质优选采用铝。本实施例中，安装连接部12的外周壁上设有连接用的螺纹，用于使用时与超级电容器的设有连接螺纹的注液口在加设密封件后螺纹连接以固定安装在超级电容器上。

见图3，阀帽2由从上至下依次设置的安装部21、阻挡部22和弹簧套接部23一体组成；安装部21中空，整体呈圆柱体形，本实施例中，安装部21的外壁上设有连接用的外螺纹（图3中未示出）；阻挡部22呈圆柱体形，阻挡部22由其上端外周壁与安装部21的下端内周壁一体连接；阻挡部22的外周设有若干个上下贯通的导气孔22-1，本实施例中，导气孔22-1优选在阻挡部22的外周均匀设置4个；弹簧套接部23呈圆柱体形，弹簧套接部23由其上端面与阻挡部22的下端面一体连接，弹簧套接部23的直径小于阻挡部22的直径且弹簧套接部23不遮挡阻挡部22上的导气孔22-1；安装部21、阻挡部22和弹簧套接部23的轴心线共线。阀帽2采用可加工螺纹且耐电解液腐蚀的材质制成，本实施例中优选采用铝。

阀芯3为橡胶材质一体件，阀芯3由凸起连接部31和堵塞部32一体组成；凸起连接部31设于堵塞部32的上方。凸起连接部31呈圆柱体形，堵塞部32的形状与前述的阀体1的底孔16的形状相配合用于堵塞密封阀体1的底孔16，本实施例中，堵塞部32的形状优选采用半球形，以与前述的阀体1的底孔16优选的圆锥形形相配合。阀芯3由其凸起连接部31与弹簧4的下端固定连接。

弹簧4置于阀体1的阀腔15内，弹簧4的上端与阀帽2的弹簧套接部23固定连接从而将弹簧4固定安装在阀帽2上，本实施例中优选弹簧4的上端与阀帽2的弹簧套接部23过盈配合套接。阀帽2由其安装部21与阀体1的第二安装孔14螺纹配合固定安装在阀体1内，且阀帽2的阻挡部22和弹簧套接部23置于阀体1的阀腔15内；阀芯3在弹簧4的弹力作用下，由其堵塞部32将阀体1的底孔16密封。弹簧4的弹性系数可根据本实施例的超级电容器液封泄压阀所应用的超级电容器所需要的承压能力相应选定。

垫圈5为圆环体件，垫圈5的外周尺寸与阀体1的第一安装孔13的尺寸相配合，垫圈5的中空部位尺寸与阀体1的第二安装孔14的尺寸相配合。垫圈5设置在阀体1的第一安装孔13内且位于阀体1的第二安装孔14的上方。

过滤膜6为隔液透气膜材质的圆形薄片件，过滤膜6的材质本实施例中优选采用聚四氟乙烯（PTFE）膜；过滤膜6的的外周尺寸与阀体1的第一安装孔13的尺寸相配合；过滤膜6设于垫圈5上且位于垫圈5的上方。使用时过滤膜6能使气体通过但使液体不能通过。

密封圈7为橡胶材质的圆环体件，密封圈7的外周尺寸与阀体1的第一安装孔13的尺寸相配合，密封圈7的中空部位尺寸与阀体1的第二安装孔14的尺寸相配合；密封圈7设于过滤膜6上且位于过滤膜6的上方。装配完成时，密封圈7在堵头8的挤压下能实现径向密封和轴向密封。

堵头8为整体呈圆柱体形的构件，堵头8的外周尺寸与阀体1的第一安装孔13的尺寸相配合，堵头8的中部设有上下贯通的安装通气孔81，本实施例中，安装通气孔81的形状优选为六边形，以方便安装时通过配套的六角螺杆安装堵头8，安装通气孔81还用于使用时超级电容器的排气泄压；本实施例中，堵头8的外周壁上设有螺纹，堵头8由上到下与阀体1的第一安装孔13的螺纹相配合与阀体1固定连接，且位于密封圈7的上方。

电解液9注入在阀体1的阀腔15内，电解液9的品种与本实施例的超级电容器液封泄压阀所应用的超级电容器所使用的电解液品种相同。

本实施例的超级电容器液封泄压阀，其在使用时，通过其阀体1的安装连接部12的外周壁上的螺纹与超级电容器的注液口螺纹连接并加设密封件后固定设置在超级电容器上。超级电容器在使用过程中，若其内部压力正常，则阀芯3保持将阀体1的底孔16密封状态（弹簧4的弹性系数或弹簧4的压缩量确定），加之设于阀体1的阀腔15内的电解液9的存在，从而可有效阻止外部气体进入超级电容器内，因而可延长超级电容器的使用寿命；使用过程中，若超级电容器内部压力超过设定值（弹簧4的弹性系数或弹簧4的压缩量确定），则超级电容器内部压力克服弹簧4的弹性力将阀芯3向上推动使其改变与阀体1的底孔16密封状态，超级电容器内的气体从底孔16溢出，经电解液9、阀帽2的阻挡部22上的导气孔22-1、垫圈5的中空部位、过滤膜6、密封圈7的中空部位以及堵头8的安装通气孔81构成的排气泄压通道向外释放，从而实现泄压，起到有效防爆炸作用；同时阀腔16内的部分电解液9渗入超级电容器内，延缓超级电容器内阻增大速度，延长超级电容器的使用寿命。

（实施例2）

本实施例的超级电容器液封泄压阀，其它方面与实施例1相同，不同之处在于：阀体1的安装连接部12的外周壁上不设置螺纹，相应地，其所应用的超级电容器的注液口也不设置螺纹，本实施例的超级电容器液封泄压阀与其所应用的超级电容器的注液口相配合，采用焊接方式固定设置在超级电容器上；阀体1的第一安装孔13不设置螺纹，相应地，堵头8的外周壁上也不设置螺纹，堵头8以焊接方式固定设置在阀体1的第一安装孔13内；阀体1的第二安装孔14不设置螺纹，相应地，阀帽2的安装部21的外壁上不设置外螺纹，阀帽2由其安装部21与阀体1的第二安装孔14相配合焊接的方式固定设置在阀体1内。

上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种超级电容器液封泄压阀，其特征在于：包括阀体（1）、阀帽（2）、阀芯（3）、弹簧（4）、垫圈（5）、过滤膜（6）、密封圈（7）、堵头（8）和电解液（9）；

所述阀体（1）沿其轴心线由上至下设有依次相接并相通的第一安装孔（13）、第二安装孔（14）、阀腔（15）和底孔（16）；所述阀帽（2）上设有上下贯通的导气孔（22-1）；阀芯（3）为橡胶材质一体件；过滤膜（6）为隔液透气膜材质的一体件；堵头（8）的中部设有上下贯通的安装通气孔（81）；

所述阀帽（2）由其上部与阀体（1）的第二安装孔（14）配合固定安装在阀体（1）内；弹簧（4）设置在阀体（1）的阀腔（15）内，弹簧（4）的上端与阀帽（2）的下部固定连接；阀芯（3）与弹簧（4）的下端固定连接并在弹簧（4）的弹性作用下将阀体（1）的底孔（16）封闭；所述垫圈（5）、过滤膜（6）、密封圈（7）由下至上依次设置在阀体（1）的第一安装孔（13）内；堵头（8）与阀体（1）的第一安装孔（13）配合固定安装在阀体（1）内且位于密封圈（7）的上方；所述电解液（9）注入在阀体（1）的阀腔（15）内。

2.根据权利要求1所述的超级电容器液封泄压阀，其特征在于：所述阀体（1）由本体（11）和位于本体（11）上端的安装连接部（12）一体组成；所述本体（11）整体呈圆柱体形，安装连接部（12）整体呈扁圆柱体形，且本体（11）的轴心线和安装连接部（12）的轴心线共线，该轴心线即为所述阀体（1）的轴心线；所述第一安装孔（13）为从安装连接部（12）的上端面向本体（11）的上部延伸的圆形孔；所述第二安装孔（14）为圆形孔且其内径小于第一安装孔（13）的内径。

3.根据权利要求2所述的超级电容器液封泄压阀，其特征在于：所述阀体（1）的阀腔（15）由设于本体（11）内的镂空的整体呈圆柱体形的空间构成，且阀腔（15）的外周尺寸大于所述第二安装孔（14）的外周尺寸；所述底孔（16）为圆锥形孔，底孔（16）的上端与阀腔（15）相通，底孔（16）的下端与阀体（1）的外部相通，底孔（16）的尺寸小于第二安装孔（14）的尺寸。

4.根据权利要求1～3任一所述的超级电容器液封泄压阀，其特征在于：所述阀帽（2）由从上至下依次设置的安装部（21）、阻挡部（22）和弹簧套接部（23）一体组成；所述安装部（21）整体呈中空的圆柱体形；所述阻挡部（22）呈圆柱体形，阻挡部（22）由其上端外周壁与安装部（21）的下端内周壁一体连接；所述导气孔（22-1）在阻挡部（22）的外周设有4个，各导气孔（22-1）的上端与安装部（21）的内部空间相通；所述弹簧套接部（23）呈圆柱体形，弹簧套接部（23）的直径小于阻挡部（22）的直径且弹簧套接部（23）由其上端面以不遮挡阻挡部（22）上的导气孔（22-1）的方式与阻挡部（22）的下端面一体连接；安装部（21）、阻挡部（22）和弹簧套接部（23）的轴心线共线；阀帽（2）由其安装部（21）与阀体（1）的第二安装孔（14）配合固定安装在阀体（1）内；弹簧（4）的上端与阀帽（2）的弹簧套接部（23）过盈配合固定套接。

5.根据权利要求2所述的超级电容器液封泄压阀，其特征在于：所述垫圈（5）为不锈钢材质的圆环体件；密封圈（7）为橡胶材质的圆环体件；垫圈（5）和密封圈（7）的外周尺寸与阀体（1）的第一安装孔（13）的尺寸相配合，垫圈（5）和密封圈（7）的中空部位尺寸与阀体（1）的第二安装孔（14）的尺寸相配合；且装配完成时密封圈（7）在堵头（8）的挤压下同时实现径向密封和轴向密封。

6.根据权利要求1～3以及权利要求5任一所述的超级电容器液封泄压阀，其特征在于：所述阀体（1）、阀帽（2）以及堵头（8）的材质为铝；过滤膜（6）的材质为聚四氟乙烯膜，电解液（9）为与所述超级电容器液封泄压阀所应用的超级电容器使用的电解液品种相同的电解液。

7.根据权利要求1～3以及权利要求5任一所述的超级电容器液封泄压阀，其特征在于：所述弹簧（4）的弹性系数根据所述超级电容器液封泄压阀所应用的超级电容器所需要的承压能力相应选定。