CN108533811A - 一种充气阀芯、快速充气检测箱体密封性的防爆阀及检测方法 - Google Patents

一种充气阀芯、快速充气检测箱体密封性的防爆阀及检测方法 Download PDF

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Abstract

一种充气阀芯,所述充气阀芯包括固定件、压缩弹簧、充气活塞、橡胶密封件,所述充气活塞的一端通过压缩弹簧与固定件连接,充气活塞的另一端与橡胶密封件连接。本发明通过在防爆阀上设置充气阀芯,从充气阀芯充气,与从防爆阀的透气膜处充气相比进气速度快、用时短,检测效率高,并且不会导致透气膜损坏,防爆阀失效;密封检测充气阀芯与防爆阀集为一体,无需在密封箱体上另外开设密封性检测用充气孔,检测完毕后,通过弹簧带动充气活塞自动复位,恢复密封状态,不需另外安装螺栓对充气孔进行封堵,避免了二次密封不良,达不到防护等级要求的风险。

Description

一种充气阀芯、快速充气检测箱体密封性的防爆阀及检测 方法
技术领域
[0001] 本发明涉及防爆阀技术领域,尤指一种充气阀芯、快速充气检测箱体密封性的防 爆阀及检测方法。
背景技术
[0002] 密封的箱体,例如户外电气控制箱,储能电池箱、电动车电池包等是相关设备、新 能源汽车的“心脏”,作为控制及驱动的核心部件,其安全性及工作稳定、可靠性直接响到设 备或新能源电动车的使用性能及安全性。当控制器箱体内进水后绝缘性能降低引起短路、 控制系统失灵,电池包进水会导致电池短路,进而引起电池爆炸,为了预防电池包内电池组 或电气控制箱内元器件的性能受到水、灰尘等影响,对于户外电器控制箱、电池包等箱体要 求必须进行密封,其防水及防尘防护等级要求达到国家标准GB4208-2008《外壳防护等级》 (IP代码)IP67以上。
[0003] 对于密封的电池包,当电芯出现异常爆破时会产生高温高压,存在剧烈爆炸的风 险,因此需要一种防爆阀来预防爆破或减少爆炸产生的损伤。目前电池防爆阀主要采用在 阀体内安装金属或塑料防爆膜片,高压力下锥形顶针刺破防爆片的结构,在一定程度上起 到了透气和防爆效果,但其结构相对复杂,防爆是靠金属防爆片或透气膜片在压力作用下 破裂或者透气膜片发生变形凸起被锥形顶针刺破实现,其爆破的准确率差、稳定性不好,并 且因为防爆膜片一旦被刺破防爆阀即报废,因此制程中无法进行批量检测,存在一定品质 风险。
[0004] 对于密封箱体防护等级的检测,在GB4208-2008标准明确规定了 IP67及以上防护 等级的测试方法及要求:防尘测试采用滑石粉在防尘试验箱试验,要求试验结束箱体内不 能有灰尘沉积;防水测试要求浸水1米水深,测试时间至少30分钟。按以上标准方法检测,操 作复杂,用时较多,检测后箱体粘附有水及粉尘,需要清洁、干燥,检测后处理麻烦,只适于 抽样检验,达不到密封箱体批量生产制程中快速检测的要求,为此行业内在批量生产制程 中均采用充气检测箱体是否漏气来验证箱体是否密封良好来验证箱体防护效果。一般采用 以下方法:(1)在箱体上钻一个螺纹孔,接充气接头进行检测,此方法虽然充气检测速度快, 但是需在箱体上多开一个孔,增加了箱体加工难度,并且在充气检测后合格后再安装一个 螺栓进行二次封堵密封,无法证明螺栓二次密封效果,存在充气孔二次密封不良,达不到防 护等级的风险。(2)通过防爆平衡阀的透气膜往箱体内充气,但是防水透气膜透气量一般较 小,充气速度非常慢,检测效率低的问题,并且如果用高压充气的话存在使防水透气膜破 损,导致防爆阀失效的风险。
[0005] 因此现有技术的防爆阀及箱体密封性检测充气方法仍需进一步研究、改进。
发明内容
[0006] 为解决上述问题,本发明提供一种检测快速,使用方便,操作简单的充气阀芯、快 速充气检测箱体密封性的防爆阀及检测方法。
[0007] 为实现上述目的,本发明提供一种充气阀芯,所述充气阀芯包括固定件、压缩弹 簧、充气活塞、橡胶密封件,所述充气活塞的一端通过压缩弹簧与固定件连接,充气活塞的 另一端与橡胶密封件连接。
[0008] 具体地,所述充气活塞的一端还设有导向柱,所述固定件上开设有对导向柱径向 限位的导向孔。
[0009] 为实现上述目的,本发明提供一种快速充气检测箱体密封性的防爆阀,包括阀本 体、充气阀芯、防爆阀芯,所述阀本体沿侧面设有充气夹具卡槽,所述阀本体上开设有充气 孔,所述充气阀芯包括固定件、压缩弹簧、充气活塞、橡胶密封件,所述固定件固设在阀本体 的一端,所述充气活塞的一端通过压缩弹簧与固定件连接,充气活塞的另一端与橡胶密封 件连接,通过压缩弹簧将充气活塞上的橡胶密封件顶压在充气孔的端面使充气孔密封;
[0010] 所述防爆阀芯的一端固设有导杆,所述导杆的末端设有凸缘,所述阀本体的中心 开设有开合导向孔,阀本体沿开合导向孔的外围开设有通气孔,所述阀本体的另一端表面 沿通气孔的外围设有内密封圈槽,所述内密封圈槽内容置有内密封圈,所述防爆阀芯的导 杆穿过开合导向孔,并在导杆表面套接有防爆复位弹簧,防爆复位弹簧安装在阀本体和凸 缘之间,使防爆阀芯与阀本体上的内密封圈贴合,将通气孔密封。
[0011] 具体地,所述充气活塞的一端还设有导向柱,所述固定件上开设有对导向柱径向 限位的导向孔。
[0012] 具体地,所述内密封圈为圆形密封圈。
[0013] 具体地,所述防爆阀芯还包括防水透气膜、膜片安装环、膜片保护盖,所述防水透 气膜通过膜片安装环设于防爆阀芯的中心,所述膜片保护盖设于防水透气膜的外侧,且膜 片保护盖上开设有通孔。
[0014] 具体地,所述阀本体的另一端设有容置防爆阀芯的阀芯凹槽,所述阀本体上还设 有与阀芯凹槽连通的防积水槽。
[0015] 具体地,所述阀本体上设有若干螺纹孔。
[0016] 具体地,所述阀本体的一端表面沿周向设有外密封圈槽,外密封圈槽内容置有外 密封圈。
[0017]具体地,所述外密封圈的横截面为“凸”字形或腰鼓形。
[0018] 为实现上述目的,本发明还提供一种快速充气检测箱体密封性的防爆阀的检测方 法,其特征在于:包括以下步骤,
[0019] 步骤一、将充气夹具的卡爪卡进充气阀芯的充气夹具卡槽内;
[0020] 步骤二、开启气密性检测仪,压下充气夹具的顶针,充气活塞挤压压缩弹簧,并通 过导向柱沿导向孔轴向移动,带动橡胶密封件与充气孔分离,使箱体内部经充气孔与充气 管连通充气;
[0021] 步骤三、当达到预定时间时,查看气密性检测仪上的压力值或压差值是否保持在 要求范围内,判断气密性的合格与否;
[0022] 步骤四、完成测试后,关闭气密性检测仪,松开充气夹具,充气活塞在压缩弹簧的 弹力作用下,通过导向柱沿导向孔的轴向移动,带动橡胶密封件复位,使充气孔恢复密封状 〇
[0023] 本发明的有益效果在于:本发明通过在防爆阀上设置充气阀芯,从充气阀芯充气, 与从防爆阀的透气膜处充气相比进气速度快、用时短,检测效率高,并且不会导致透气膜损 坏,防爆阀失效;密封检测充气阀芯与防爆阀集为一体,无需在密封箱体上另外开设密封性 检测用充气孔,检测完毕后,通过弹簧带动充气活塞自动复位,恢复密封状态,不需另外安 装螺栓对充气孔进行封堵,避免了二次密封不良,达不到防护等级要求的风险。
附图说明
[0024] 图1是本发明的防爆阀的整体结构示意图;
[0025] 图2是本发明的防爆阀的爆炸图;
[0026] 图3是本发明的充气阀芯的爆炸图;
[0027] 图4是本发明的阀本体的结构示意图;
[0028] 图5是本发明的外密封圈的实施例一剖面图;
[0029] 图6是本发明的外密封圈的实施例二剖面图;
[0030] 图7是本发明的充气检测方法的流程图。
[0031 ] 附图标号说明:
[0032] 1-阀本体;2-充气阀芯;3-防爆阀芯;4-防爆复位弹簧;5-内密封圈;6-外密封圈;
[0033] 11-充气孔;12-充气夹具卡槽;13-开合导向孔;14-通气孔;15-螺纹孔;16-连接 筋;17-阀芯凹槽;171-防积水槽;18-外密封圈槽;19-内密封圈槽;
[0034] 21-固定件;22-压缩弹簧;23-充气活塞;24-橡胶密封件;211-导向孔;212-圆形凸 台;231-导向柱;
[0035] 31-导杆;311-凸缘;32-防水透气膜;33-膜片安装环;34-膜片保护盖;341-透气 孔。
具体实施方式
[0036] 请参阅图3,发明提供一种充气阀芯,所述充气阀芯包括固定件21、压缩弹簧22、充 气活塞23、橡胶密封件24,所述充气活塞23的一端通过压缩弹簧22与固定件21连接,充气活 塞23的另一端与橡胶密封件24连接。
[0037] 本实施例中,所述充气活塞23的一端还设有导向柱231,所述固定件21上开设有对 导向柱231径向限位的导向孔211。
[0038] 为了防止充气时充气活塞23偏向,充气后无法复位密封,在充气活塞23上设有导 向柱231,导向柱231穿过中空的固定件21可上下活动,保证了充气后充气活塞23的准确复 位密封。
[0039] 请参阅图1-4,本发明提供一种快速充气检测箱体密封性的防爆阀,包括阀本体1、 充气阀芯2、防爆阀芯3,所述阀本体1沿侧面设有充气夹具卡槽12,所述阀本体1上开设有充 气孔11,所述充气阀芯2包括固定件21、压缩弹簧22、充气活塞23、橡胶密封件24,所述固定 件21固设在阀本体1的一端,所述充气活塞23的一端通过压缩弹簧22与固定件21连接,充气 活塞23的另一端与橡胶密封件24连接,通过压缩弹簧22将充气活塞23上的橡胶密封件24顶 压在充气孔11的端面使充气孔11密封;
[0040] 所述防爆阀芯3的一端固设有导杆31,所述导杆31的末端设有环状凸缘311,所述 阀本体1的中心开设有开合导向孔13,阀本体1沿开合导向孔13的外围开设有通气孔14,所 述阀本体1的另一端表面沿通气孔14的外围设有内密封圈槽19,所述内密封圈槽19内容置 有内密封圈5,所述防爆阀芯3的导杆31穿过开合导向孔13,并在导杆31表面套接有防爆复 位弹簧4,防爆复位弹簧4安装在阀本体1和凸缘311之间,使防爆阀芯3与阀本体1上的内密 封圈5紧密贴合,将通气孔14密封。
[0041] 本发明的防爆阀的防爆原理为:爆破压力,即防爆阀芯3的开启压力由防爆复位弹 簧4的弹力控制,可以根据客户需求在5〜50kPa之间设计不同的防爆开启压力值,并且可控 制在标准值±3kpa以内,开启压力精度高,工作稳定性及可靠性高。作为进一优化,所述防 爆阀芯3开启压力,即防爆压力为6〜20kPa。当箱体内的气压大于预设防爆压力时,防爆阀 芯3在箱内气压的作用下挤压防爆复位弹簧4,使导杆31沿开合导向孔13的轴向移动,防爆 阀芯3打开,箱体内部通过防爆阀的通气孔14与外界连通,快速排气泄压,从而实现防爆。当 泄压后,防爆阀芯3在防爆复位弹簧4的作用下复位,恢复对防爆阀的密封。
[0042] 本发明通过在防爆阀上设置充气阀芯2,从充气阀芯2充气,与现有技术从防爆阀 的透气膜处充气相比进气速度快、用时短,检测效率高,并且不会导致透气膜损坏,防爆阀 失效;密封检测充气阀芯2与防爆阀集为一体,无需在密封箱体上另外开设密封性检测用充 气孔11,检测完毕后,通过弹簧带动充气活塞23自动复位,恢复密封状态,不需另外安装螺 栓对充气孔11进行封堵,避免了二次密封不良,达不到防护等级要求的风险。
[0043] 本实施例中,充气活塞23及固定件21上设有圆形凸台212或凹槽,用于把压缩弹簧 22套在上面以便于压缩弹簧22定位。
[0044] 所述阀本体1为圆形,或者四角为圆角的正方形或长方形,阀本体1中心设有的开 合导向孔13,阀本体1边框通过3-6条连接筋16与中心的开合导向孔13连为一体,连接筋16 之间形成通气孔14。
[0045] 具体地,所述防爆阀由金属材料制成,其中材料选自铝合金、镁合金、锌合金或不 锈钢,优选为铝合金或镁合金。
[0046] 采用上述方案,主体采用金属材质,强度高、不燃烧、耐高、低温及耐候性能好,可 有效避免现有技术的塑料防爆阀在爆破时因高温引起软化变形、壳体透气孔堵塞导致功能 失效、甚至在高压下飞出造成人员二次损伤等问题。
[0047] 所述内密封圈5横截面为圆形、锥台形、“凸”字形、腰鼓形等形状,作为优化,内密 封圈5优选横截面为圆形的密封圈,硬度为邵氏25A〜65A,安装在阀本体1的内密封槽内,用 于防爆阀芯3与阀本体1之间密封。
[0048] 具体地,所述防爆阀芯3包括防水透气膜32、膜片安装环33、膜片保护盖34,所述防 水透气膜32通过膜片安装环33设于防爆阀芯3的中心,所述膜片保护盖34设于防水透气膜 32的外侧,且膜片保护盖34上开设有通孔。
[0049] 现有技术中,采用金属或塑料的防爆片作为防爆元件,正常工作状态下密封箱体 完全不透气,温度变化后造成箱体内外压力不平衡,进而影响密封箱体内电池或控制系统 的工作可靠性及使用寿命,并且防爆片爆破压力一般较大,使其爆破时的压力范围较大,爆 破压力精度较差。本发明通过在防爆阀芯3上设置防水透气膜32,在箱内气压小于预设防爆 压力时,箱内气体可以通过防水透气膜32与外界连通,实现防水透气功能,使箱体内外气压 保持平衡。为了预防使用过程中防水透气膜32受到外力损伤,在膜片的表面安装有膜片保 护盖34,在膜片保护盖34上设置有一个或多个透气孔341,其中透气孔341直径为0〇. 8〜 05mm,.优选为.01'〜02. 5mmό.
[0050] 现有技术的防爆阀采用锥底顶针刺破膜的结构设置,在一定程度上起到了透气和 防爆效果,但其结构相对复杂,而且防爆是靠透气膜(透气纸)在压力作用下发生变形凸起 被锥形顶针刺破被实现,其爆破的准确率差,稳定性不好,并且检测爆破压力为破坏性试验 (爆破为一次性的,膜片被刺破后产品损坏失去功能),在制造过程及出货时无法批量检验, 存在较大的品质风险。
[0051] 而本发明在爆破时防爆阀芯3开启,防水透气膜32不会刺破、损坏,因此在制造过 程中可100%进行检验,确保防爆压力符合要求。当泄压后防爆阀芯3自动复位,恢复防水透 气功能,防水透气膜3 2可继续使用。
[0052] 具体地,所述阀本体1的另一端设有容置防爆阀芯3的阀芯凹槽17,所述阀本体1上 还设有连通阀芯凹槽17与阀本体1侧面的防积水槽171。
[0053] 采用上述方案,在箱内气压小于预设防爆压力时,防爆阀芯3安置在阀芯凹槽17 内,使防爆阀芯3的外端面与阀本体1的外端面齐平或略低于阀本体1的外端面,保证防爆阀 作为整体的外观平整性,减小防爆阀芯3受损的可能性。与阀芯凹槽17连通的防积水槽171 可以起到疏水作用,当外界的雨水等液体溅到防爆阀上时,液体可以顺着防积水槽171快速 流出,防止积水,此外还能防止积尘。
[0054] 具体地,所述阀本体1上设有若干螺纹孔15。
[0055] 采用上述方案,所述阀本体1沿阀芯凹槽17的外围设有4个螺纹孔15,其中螺纹直 径为M3〜MlO,优选M4〜M6,可使用4个螺丝安装固定到箱体上。现有技术产品的安装螺母是 镶嵌在塑料件中的,而本发明的安装螺纹直接在阀本体1上加工而成,二者为一体,强度高, 在高温下抗冲击力大,在电池爆破时不会脱落飞出,安全可靠。
[0056] 具体地,所述阀本体1的一端表面沿周向设有外密封圈槽18,外密封圈槽18内容置 有外密封圈6。
[0057] 采用上述方案,所述外密封圈6安装在阀本体1的密槽内横截面为圆形、锥台形、 “凸”字形、腰鼓形等形状,硬度为邵氏A30〜75度,安装在阀本体1的内密封槽内用于使用时 与箱体密封。
[0058] 作为进一步优化,图5-6示出了外密封圈6的两种优选实施例,外密封圈6为横截面 呈“凸”字型或中间为腰鼓形的异形密封圈,硬度为邵氏40A〜70A,用于使用时与箱体密封。
[0059] 外密封圈6优选采用中间呈腰鼓形或其变形的密封圈,变形量大,安装后防爆阀与 箱体密封性好,不外漏,且外密封圈6不会被阀本体1上的外密封圈槽18压伤。
[0060] 本实施例中,所述外密封圈6和内密封圈5的材质选自硅橡胶、三元乙丙橡胶、氟橡 胶、丁腈橡胶或氢化丁腈橡胶中的一种,其中外密封圈6与内密封圈5材质可相同,也可以不 相同。
[0061] 具体地,所述防水透气膜32为PP或PET支撑材料与E-PTFE复合材料,或者烧结PTFE 微孔膜。
[0062] 本发明的产品除可用于电池包外,还可以用其他密封箱的防水透气和防爆。
[0063] 请参阅图7,为实现上述目的,本发明还提供一种快速充气检测箱体密封性的防爆 阀的检测方法,包括以下步骤:
[0064] SI、将充气夹具的卡爪卡进充气阀芯2的充气夹具卡槽12内;
[0065] S2、开启气密性检测仪,压下充气夹具的顶针,充气活塞23挤压压缩弹簧22,并通 过导向柱231沿导向孔211轴向移动,带动橡胶密封件24与充气孔11分离,使箱体内部经充 气孔11与充气管连通充气;
[0066] S3、当达到预定时间时,查看气密性检测仪上的压力值(或压差值)是否保持在要 求范围内,判断气密性的合格与否;
[0067] S4、完成测试后,关闭气密性检测仪,松开充气夹具,充气活塞23在压缩弹簧22的 弹力作用下,通过导向柱231沿导向孔211的轴向移动,带动橡胶密封件24复位,使充气孔11 恢复密封状态。
[0068] 其中,连接气密性检测仪的具体步骤包括:打开气密性检测仪电源,根据箱体大小 设置充气时间10〜300S、保压时间5〜240S,接通压缩空气;
[0069] 先让充气栓与防爆阀上的充气阀芯2位置方向对应,再把充气夹具的卡爪卡进防 爆阀的卡槽中;
[0070] 在快速接头上插入充气管,压下充气栓,顶开充气阀芯2,开启气密性检测仪,用3 〜20KPa压力充气测试。
[0071] 判断气密性的标准为:当达到预定时间时,如压力值保持在要求范围内,贝Ij表明箱 体密封良好。
[0072] 以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进 行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通工程技术人员对本发明的技术方 案作出的各种变形和改进,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1. 一种充气阀芯,其特征在于:所述充气阀芯包括固定件、压缩弹簧、充气活塞、橡胶密 封件,所述充气活塞的一端通过压缩弹簧与固定件连接,充气活塞的另一端与橡胶密封件 连接。
2. 根据权利要求1所述的充气阀芯,其特征在于:所述充气活塞的一端还设有导向柱, 所述固定件上开设有对导向柱径向限位的导向孔。
3. —种快速充气检测箱体密封性的防爆阀,其特征在于:包括阀本体、充气阀芯、防爆 阀芯,所述阀本体沿侧面设有充气夹具卡槽,所述阀本体上开设有充气孔,所述充气阀芯包 括固定件、压缩弹簧、充气活塞、橡胶密封件,所述固定件固设在阀本体的一端,所述充气活 塞的一端通过压缩弹簧与固定件连接,充气活塞的另一端与橡胶密封件连接,通过压缩弹 簧将充气活塞上的橡胶密封件顶压在充气孔的端面使充气孔密封; 所述防爆阀芯的一端固设有导杆,所述导杆的末端设有凸缘,所述阀本体的中心开设 有开合导向孔,阀本体沿开合导向孔的外围开设有通气孔,所述阀本体的另一端表面沿通 气孔的外围设有内密封圈槽,所述内密封圈槽内容置有内密封圈,所述防爆阀芯的导杆穿 过开合导向孔,并在导杆表面套接有防爆复位弹簧,防爆复位弹簧安装在阀本体和凸缘之 间,使防爆阀芯与阀本体上的内密封圈贴合,将通气孔密封。
4. 根据权利要求3所述的快速充气检测箱体密封性的防爆阀,其特征在于:所述充气活 塞的一端还设有导向柱,所述固定件上开设有对导向柱径向限位的导向孔。
5. 根据权利要求3所述的快速充气检测箱体密封性的防爆阀,其特征在于:所述防爆阀 芯还包括防水透气膜、膜片安装环、膜片保护盖,所述防水透气膜通过膜片安装环设于防爆 阀芯的中心,所述膜片保护盖设于防水透气膜的外侧,且膜片保护盖上开设有通孔。
6. 根据权利要求3所述的快速充气检测箱体密封性的防爆阀,其特征在于:所述阀本体 的另一端设有容置防爆阀芯的阀芯凹槽,所述阀本体上还设有与阀芯凹槽连通的防积水 槽。
7. 根据权利要求3所述的快速充气检测箱体密封性的防爆阀,其特征在于:所述阀本体 上设有若干螺纹孔。
8. 根据权利要求3所述的快速充气检测箱体密封性的防爆阀,其特征在于:所述阀本体 的一端表面沿周向设有外密封圈槽,外密封圈槽内容置有外密封圈。
9. 根据权利要求8所述的快速充气检测箱体密封性的防爆阀,其特征在于:所述外密封 圈的横截面为“凸”字形或腰鼓形。
10. —种快速充气检测箱体密封性的防爆阀的检测方法,其特征在于:包括以下步骤, 步骤一、将充气夹具的卡爪卡进充气阀芯的充气夹具卡槽内; 步骤二、开启气密性检测仪,压下充气夹具的顶针,充气活塞挤压压缩弹簧,并通过导 向柱沿导向孔轴向移动,带动橡胶密封件与充气孔分离,使箱体内部经充气孔与充气管连 通充气; 步骤三、当达到预定时间时,查看气密性检测仪上的压力值是否保持在要求范围内,判 断气密性的合格与否; 步骤四、完成测试后,关闭气密性检测仪,松开充气夹具,充气活塞在压缩弹簧的弹力 作用下,通过导向柱沿导向孔的轴向移动,带动橡胶密封件复位,使充气孔恢复密封状态。
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