CN111133245A - 用于分配和调节加压气体的套件的模块、相关的分配和调节套件及系统 - Google Patents
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Abstract
一种模块(1),包括平行六面体主体(10),该主体具有在顶面(13)与底面(14)之间延伸的四个侧面(11、12),其中内腔室(2)设置在主体中,开口于顶面和底面,以便在内部接收分配或调节装置,该内腔室依次包括顶部镗孔、直径小于顶部镗孔的中间镗孔以及直径小于中间镗孔的底部镗孔,并且其中在每个侧面上设置有板(15),用于附接到类似的相邻模块的板,该板具有用于穿过附接螺钉的外围孔(17)和适于引导通向顶部镗孔或中间镗孔的钻孔的中心盲孔(18)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于分配和调节加压气体的套件的模块、这样的一种用于分配和调节加压气体的套件以及一种由这种套件构建的用于分配和调节加压气体的系统。
背景技术
本发明在气态氢分配站中找到了特定且非限制性的应用,以供应特别是在车辆内的燃料电池箱。
在这样的气态氢分配站中,气态氢在非常高的压力(至少高于500巴,且甚至超过700至1000巴)下被压缩并储存在缓冲箱中,并且在缓冲箱的上游和下游需要一种分配和调节系统,以执行气态氢向燃料电池箱的安全泄放和分配。
这种分配和调节系统需要使用分配或调节装置,比如具有手动致动的截止阀、具有气动致动的截止阀、具有电致动的截止阀(电磁阀)、压力调节器、防回流隔离装置(或防回流柱塞)、安全泄压阀、过滤装置等。
常规上,分配和调节系统通过源自不同制造商的分配或调节装置的组装而构成,构成了不易实施的异构部件且需要许多连接器、焊接和支撑件,并且由于部件本身的设计以及分配或调节装置的差异而使其维护操作变得复杂。
发明内容
本发明尤其旨在通过提供一种由套件构建的分配和调节系统来解决上述缺点,进而基于特定的模块能够提供一种体积小、可靠、安全、易于保持和维护、且使用简单的系统。
本发明的另一目的是能够确保专用于每个气态氢分配站制造商的分配和调节系统的架构的保密性,并因此允许不公开其技术诀窍。
为此,本发明提供了一种用于分配和调节加压气体的套件的模块,该模块包括主体,所述主体具有大致平行六面体形状,并且具有成对地平行且在彼此平行的上面和下面之间延伸的四个侧面,
其中,内腔室通过贯穿主体由此开口于上面和下面而形成在主体中,所述内腔室用于在其内部接收分配或调节装置,该分配或调节装置设置用于分配或调节在内腔室中通行的气体,所述内腔室依次包括:
-开口于上面的圆柱形上镗孔;
-圆柱形中间镗孔,其具有的内径小于上镗孔的内径;以及
-圆柱形下镗孔,其开口于下面,并且具有的内径小于中间镗孔的内径;
并且其中,子板设置在每个侧面上,所述子板适于紧固在类似的相邻模块的子板上,其中所述子板具有中心盲孔和用于穿过紧固螺钉的外围孔,所述中心盲孔特别适于引导通向内腔室的上镗孔或中间镗孔的钻孔。
如稍后所解释的,这样的模块允许通过如下方式构建分配和调节系统:
-将每个模块与一种功能相关联(为此目的,分配或调节装置安装在模块的主体的内腔室中),
-对主体钻孔,以便形成至少一个入口通道和至少一个出口通道,二者既通向主体的内腔室又通向子板的中心孔,然后这些中心孔分别限定模块的至少一个入口和至少一个出口;以及
-将各模块的子板联接在一起,以便将模块的入口和出口连接得更紧,并由此将安装在不同模块上的分配或调节装置设定为连通。
得益于这种模块,可以根据预定的回路且利用沿着回路分布的预定功能容易地构建分配和调节系统,并且随后按需要替换或修改功能,甚至根据新的构造将模块重新组装在一起。
应该理解的是,在本发明的情况中,模块可以不设置钻孔,在这个意义上模块可以通过在各种构造中可使用而“通用”,并且将根据模块的保留用途来执行钻孔。
根据一个特征,螺纹孔形成在上面中,用于紧固固定到分配或调节装置的支架。
因此,分配或调节装置借助于螺接在主体的上面上的支架而紧固在模块上,以将分配或调节装置紧紧地保持在主体的内腔室内的适当位置。
根据一个变型,模块由一体地制成一个构件的主体构成。
本发明还涉及一种用于分配和调节加压气体的套件,其中该套件包括:
-根据本发明的若干模块,其中所有的模块都相同;以及
-若干分配或调节装置,其设置用于分配或调节在各模块的主体的内腔室中通行的气体;
其中,每个分配或调节装置包括由管状本体形成的筒壳,该筒壳适于被接收在任何模块的内腔室内,其中该筒壳依次包括:
·第一圆柱形上套筒,其支撑至少一个O形环垫圈,并用于紧密地安装在上镗孔中;
·第二圆柱形上套筒,其具有的外径一方面小于上镗孔的内径和第一上套筒的外径且另一方面大于中间镗孔的内径,所述第二上套筒具有通向至少部分地由第二上套筒界定的上腔室的至少一个上通孔;
·第一圆柱形中间套筒,其支撑至少一个O形环垫圈,并用于紧密地安装在中间镗孔中,所述第一中间套筒具有的外径小于第二上套筒的外径;
·第二圆柱形中间套筒,其具有的外径一方面小于中间镗孔的内径和第一中间套筒的外径且另一方面大于下镗孔的内径,所述第二中间套筒具有通向至少部分地由第二中间套筒界定的中间腔室的至少一个中间通孔;
·圆柱形下套筒,其具有的外径小于第二中间套筒的外径,其中所述下套筒支撑至少一个O形环垫圈,并用于紧密安装在下镗孔中。
因此,每个分配或调节装置具有相同的筒壳,换句话说具有相同几何机构、相同形状和相同尺寸的筒壳,这将允许在任何模块上集成不同的功能,每个模块具有相同的内腔室,换句话说具有相同几何结构、相同形状和相同尺寸的内腔室。
在特定实施例中,至少一个分配或调节装置包括在筒壳内部的柱塞,所述柱塞可相对于基座在闭合中间腔室和上腔室之间的连通的位置与打开中间腔室和上腔室之间的连通的位置之间移动。
根据第一种可能性,分配或调节装置包括至少一个压力调节器,所述压力调节器包括以下调节器构件:
-活塞,其在第二中间套筒内可滑动地安装在形成上游腔室的中间腔室中,其中所述活塞具有形成柱塞的上端部和被O形环垫圈环绕的下端部,并且在下套筒内在不向外开放的下孔口中滑动;
-下游本体,其静态地安装在第二上套筒内,并界定形成下游腔室(在释放压力下)的上腔室,其中所述下游本体具有限定基座的中心孔,该基座形成适于与柱塞协作的泄压基座;
-弹性偏压构件,其在闭合位置的方向上推动活塞和柱塞,这与在打开位置的方向上推动活塞和柱塞的下游腔室中的减小压力相反;
-静态地安装在第一上套筒内的上插塞;
-挺杆,其贯穿上插塞,并适于在打开位置的方向上对柱塞施加力;
其中,活塞具有内贯通通道,所述内贯通通道具有两个相对的端部,所述两个相对的端部一方面包括在下游本体一侧上开放并形成排放基座的上端部,而另一方面包括通向下套筒的下孔口的下端部,并且其中,挺杆适于支承在排放基座上以将其堵塞;
并且其中,压力调节器进一步包括:
-支架,其紧固在筒壳上,并且设置有用于将压力调节器紧固在任何模块的上面上的紧固元件,其中支架嵌入可滑动地安装并适于支承在挺杆上的推动活塞,该推动活塞延伸超出支架;以及
-设定系统,其安装在支架上,并作用在推动活塞上,并由此作用在挺杆上,以允许设定柱塞的释放压力所需的打开力。
因此,这种压力调节器特别适合于筒壳的几何结构,并因此适合于模块的内腔室的几何结构。
在压力调节器的第一实施例中,设定系统是机械设定系统,其包括支撑件,该支撑件紧固在支架上并在其内部支撑弹性偏压构件,所述弹性偏压构件被压缩在支承推动活塞的下轴颈与上轴颈之间,上轴颈的位置可机械设定,以便允许设定由弹性偏压构件施加在推动活塞上的推力。
在压力调节器的第二实施例中,设定系统是气动设定系统,其包括支撑件,该支撑件紧固在支架上并在其内部接收紧密且可滑动地安装在支撑件中的实心主活塞,其中该主活塞作用在推动活塞上并且受到先导压力源的作用,以便允许设定由该主活塞施加在推动活塞上的推力。
有利地,机械设定系统和气动设定系统可互换,因为每个都以可移除地安装在相同支架上的支撑件为特征。
因此,在支架相同的情况下,只需将机械设定系统从支架上拆卸,从而用气动设定系统替换该机械设定系统,或反之亦然。
在特定实施例中,主活塞具有:
-上部段,其提供先导压力作用于其上的上表面;以及
-下部段,其提供作用在推动活塞上的下表面,其中所述下表面具有小于上表面的表面面积。
有利地,气动设定系统包括至少一个辅助级,所述辅助级包括紧密地固连在支撑件上的管状辅助本体和紧密且可滑动地安装在辅助本体内的辅助活塞,其中,辅助本体具有:
-上部分,其界定圆柱形上腔体;以及
-下部分,其由与上腔体相比直径减小的中心孔贯穿;
并且其中,辅助活塞具有:
-上部段,其提供先导压力作用于其上的上表面,并紧密地安装在辅助本体的上部分的上腔体中;以及
-下部段,其提供支承在主活塞的上表面上的下表面,并紧密地安装在辅助本体的下部分的中心孔中,其中,辅助活塞的所述下表面具有小于辅助活塞的上表面的表面面积;
并且其中,辅助活塞设置有开口于其下表面和其上表面的内贯通通道,使得先导压力通过所述内通道施加在主活塞的上表面上。
因此,这种可以重复的辅助级允许引入先导压力与主活塞施加在推动活塞上的力之间的减小比,这提供了在减小的先导压力下工作的可能性,同时提供了有限的竖直体积。应该指出的是,嵌入这种气动设定系统或圆顶加载的至少一个辅助级的这种压力调节器可以在不同于分配和调节套件的当前情况的情况下考虑。
根据第二种可能性,分配或调节装置包括至少一个截止阀,所述截止阀包括以下调节器构件:
-活塞,其在第二中间套筒内可滑动地安装在形成上游腔室的中间腔室中,其中,所述活塞具有形成柱塞的上端部和被O形环垫圈环绕的下端部,并且在下套筒内在向外开放的下孔口中滑动;
-下游本体,其静态地安装在第二上套筒内,并界定形成下游腔室的上腔室,其中,所述下游本体具有限定与柱塞协作的基座的中心孔;
-弹性偏压构件,其在闭合位置的方向上推动活塞和柱塞;
-上插塞,其静态地安装在第一上套筒内;
-挺杆,其紧密地贯穿上插塞,并适于在打开位置的方向上对柱塞施加力;
并且其中,该截止阀进一步包括:
-支架,其固定到上插塞,并设置有用于将截止阀紧固在任何模块的上面上的紧固元件;以及
-致动器,其安装在支架上并作用在挺杆上,以控制柱塞相对于基座在闭合位置与打开位置之间的相对位置。
因此,这种截止阀特别适合于筒壳的几何结构,并因此适合于模块的内腔室的几何结构。
在特定实施例中,所述截止阀包括选自以下致动器的致动器:
-手动致动器,其包括旋钮,该旋钮固定到螺接在支架中并适于支承在挺杆上的推动构件;
-气动致动器,其包括紧固在支架上且由推动活塞贯穿的支撑件,该推动活塞适于在控制压力源的作用下支承在挺杆上;
-电动致动器,其包括紧固在支架上且由推动构件贯穿的支撑件,该推动构件适于在电动机的作用下支承在挺杆上。
根据一个特征,截止阀的致动器是可互换的,每个截止阀具有相同的调节器构件和相同的支架,其中所述支架包括螺纹孔口,手动致动器的推动构件、气动致动器的支撑件和电动致动器的支撑件能够螺接到该螺纹孔口内。
因此,可以容易地用另一致动器类型来替换一种致动器类型,甚至在维护或修理操作的情况下用新的致动器替换有缺陷的致动器。
根据第三种可能性,分配或调节装置包括至少一个防回流隔离装置,所述防回流隔离装置包括以下构件:
-活塞,其在第一上套筒内可滑动地安装在形成下游腔室的上腔室中,其中所述活塞具有形成柱塞的下端部;
-下游本体,其静态地安装在第二上套筒内,并界定形成上游腔室的中间腔室和上腔室,其中所述下游本体具有限定与柱塞协作的基座的中心孔,该柱塞在相对于基座分离的方向上受到中间腔室中的气体的压力;
-弹性偏压构件,其在闭合位置的方向上推动活塞和柱塞;
并且其中,所述防回流隔离装置进一步包括支架,所述支架设置有用于将防回流隔离装置紧固在任何模块的上面上的紧固元件,所述支架形成封闭盖,使得所述弹性偏压构件支承在所述支架上。
根据第四种可能性,分配或调节装置包括至少一个过滤装置,所述过滤装置包括被接收在上腔室内并具有通向中间腔室的入口的过滤器筒壳,并且其中,所述过滤装置进一步包括支架,该支架设置有用于将过滤装置紧固在任何模块的上面上的紧固元件,所述支架形成封闭盖。
本发明还涉及一种用于分配和调节加压气体的系统,该系统至少部分地由根据本发明的分配和调节套件形成,其中:
-各模块通过将一个模块的至少一个子板紧固在至少一个相邻模块的子板上而联接,从而将紧固在一起的子板的中心孔设定成连通;
-分配或调节装置紧固在所有或部分模块的主体上,其中它们的筒壳被接收在内腔室内;
-钻孔形成在紧固到另一子板的子板的中心孔中,这些钻孔形成通向相关模块的内腔室的上镗孔或中间镗孔的连通通道,以便将所联接模块的分配或调节装置设定为连通。
本发明还涉及一种用于充注燃料电池箱的气态氢分配站,所述气态氢分配站包括至少一个如上所述的分配和调节系统。
附图说明
本发明的其它特征和优点将在阅读下文参考附图对实施方式的非限制性示例的详细描述时显而易见,其中:
图1是根据本发明的模块的示意性透视图;
图2和图3分别是图1的模块的俯视示意图和侧视示意图;
图4和图5是在没有形成连通通道的钻孔的原始制造(图4)中以及在具有形成连通通道的钻孔的实施例(图5)中的根据垂直于侧面之一和上面的截面的图1的模块的示意性剖视图;
图6是在形成连通通道的钻孔布置的十个构造示例中的根据平行于上面的截面的图1的模块的示意性剖视图;
图7和图8是以两种不同构造联接的若干模块的示意性俯视图,以形成根据本发明的分配和调节系统;
图9是用于分配或调节装置的筒壳的示意性侧视图,该筒壳适合于根据本发明的分配和调节套件或系统;
图10和图11是在具有不向外开放的下孔口的实施例(图10)中以及在具有向外开放的下孔口的实施例(图11)中的图9的筒壳的示意性剖视图;
图12是具有机械设定系统的压力调节器类型的分配或调节装置的示意性侧视图;
图13是在根据图5的模块中就位的图12的具有机械设定系统的压力调节器的剖视图;
图14是具有气动设定系统或圆顶加载的压力调节器类型的分配或调节装置的示意性侧视图;
图15是在根据图5的模块中就位的图14的具有气动设定系统的压力调节器的剖视图;
图16是单独地并且根据与图15的截面不同的截面的图14的具有气动设定系统的压力调节器的剖视图;
图17是具有手动致动器的截止阀类型的分配或调节装置的示意性侧视图;
图18是在根据图5的模块中就位的图17的具有手动致动器的截止阀的剖视图;
图19是具有气动致动器的截止阀类型的分配或调节装置的示意性侧视图;
图20是在根据图5的模块中就位的图19的具有气动致动器的截止阀的剖视图;
图21是在根据图5的模块中就位的具有电动致动器的截止阀类型的分配或调节装置的示意性剖视图;
图22是示出用于图17至图21的截止阀的手动、气动和电动致动器的互换性的示意图;
图23是防回流隔离装置类型的分配或调节装置的示意性侧视图;
图24是在根据图5的模块中就位的图22的防回流隔离装置的剖视图;
图25是在根据图5的模块中就位的过滤装置类型的分配或调节装置的剖视图;
图26至图28是结合了根据图1至图5的模块和根据图12至图25的分配或调节装置以及图27和图28的示例中的收集器的分配和调节系统的三个实施例的示意性透视图;
图29包括结合在图27和图28的分配和调节系统中的收集器的示意性侧视图、前视图和俯视图;以及
图30包括图29的收集器在内部钻孔的三个构造示例中的示意性剖视图。
具体实施方式
参考图1至图5,根据本发明实施例的模块1由金属材料制成的一体部件形成,其包括主体10,该主体具有大致平行六面体形状,且更具体地是立方体形状。
该主体10具有:
-成对平行的四个侧面11、12,即彼此平行的两个第一侧面11和彼此平行且垂直于第一侧面11的两个第二侧面12;以及
-彼此平行的上面13和下面14,四个侧面11、12在上面13与下面14之间延伸。
此外,子板15平行于对应的侧面11、12设置在每个侧面11、12上并与其间隔开,其中子板15通过肋16连结到对应的侧面11、12。所有子板15的形状和尺寸都是相同的。
每个子板15适于紧固在另一模块1的子板15上,并且为此,每个子板15具有用于使若干紧固螺钉170穿过的外围通孔17,所述紧固螺钉与螺母协作,用于通过螺栓连接对两个子板15进行紧固,如图7和图8所示。在所示示例中,外围孔17的数量为四个。
每个子板15还在其中心处具有中心盲孔18,该盲孔用作用于通向上述内腔室2的钻孔的入口点,并且甚至用作引导件。
因此,模块1具有内腔室2,该内腔室2通过贯穿主体而形成在主体10中,由此开口于上面13和下面14。该内腔室2形成在上面13的中心处,并且用于在其内部接收分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6(稍后描述),该分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6设置用于分配或调节在内腔室2中通行的气体。
如图4和图5所示,该内腔室2依次包括:
-圆柱形且光滑的上镗孔21,其开口于上面13并具有内径D1;
-圆柱形且光滑的中间镗孔22,其具有的内径D2小于上镗孔21的内径D1;以及
-圆柱形且光滑的下镗孔23,其开口于下面14,并且具有的内径D3小于中间镗孔22的内径D2。
因此,该内腔室2具有:
-在上镗孔21与中间镗孔22之间的上内肩部24;以及
-在中间镗孔22与下镗孔23之间的下内肩部25。
螺纹盲孔20形成在上面13中,用于紧固分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6的支架8、80或180(稍后描述)。在所示示例中,螺纹孔20的数量为四个。
为了使用,且如图5所示,模块1必须进行至少两次钻孔26,每次钻孔从中心孔18开始以通向内腔室2,且更具体地说,通向上镗孔21或中间镗孔22。
根据分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6,可以考虑两种构造:
-上镗孔21与分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6的上游腔室(或气体入口腔室)连通,并且中间镗孔22与分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6的下游腔室(或气体出口腔室)连通;或反之亦然
-上镗孔21与分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6的下游腔室(或气体出口腔室)连通,并且中间镗孔22与分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6的上游腔室(或气体入口腔室)连通。
因此,如果刺穿孔26通向与上游腔室连通的镗孔21或22,则对应的中心孔18形成模块1的入口“E”,而如果钻孔26通向与下游腔室连通的镗孔21或22,则对应的中心孔18形成模块1的出口“S”。在每个子板15上只有一个入口“E”或者只有一个出口“S”,或者既没有入口也没有出口。
图6示出了关于钻孔26的制作以及因此关于入口“E”和出口“S”的分配方面而言的模块1的六种不同构造:
-第一排(从顶部开始)左侧的构造对应于具有相对于彼此成180°的一个单个入口“E”和一个单个出口“S”的构造,即入口“E”和出口“S”对应于两个平行子板15的中心孔18;
-第一排中间的构造对应于具有相对于彼此成90°的一个单个入口“E”和一个单个出口“S”的构造,即入口“E”和出口“S”对应于两个正交子板15的中心孔18;
-第一排右侧的构造对应于具有一个单个入口“E”和相对于入口“E”分别成90°和180°的两个出口“S”的构造,这两个出口“S”相对于彼此成90°;
-第二排左侧的构造对应于具有一个单个入口“E”和相对于入口“E”都成90°的两个出口“S”的构造,这两个出口“S”相对于彼此成180°;
-第二排中间的构造对应于具有两个入口“E”和一个出口“S”的构造,这两个入口“E”相对于彼此成90°;
-第二排右侧的构造对应于具有两个入口“E”和一个出口“S”的构造,这两个入口“E”相对于彼此成180°;
-第三排左侧的构造对应于具有两个入口“E”和两个出口“S”的构造,两个入口“E”相对于彼此成90°,并且两个出口“S”相对于彼此成90°;
-第三排中间的构造对应于具有两个入口“E”和两个出口“S”的构造,两个入口“E”相对于彼此成180°,并且两个出口“S”相对于彼此成180°;
-第三排右侧的构造对应于具有三个入口“E”和一个单个出口“S”的构造;
-第四排中的唯一构造对应于具有一个单个入口“E”和三个出口“S”的构造。
因此,模块1可以与一个、两个或三个其它模块1联接,其中入口-出口或出口-入口联接取决于接收在模块1中的不同分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6中的气体的期望流动方向。实际上,当两个模块1联接时,紧固在一起的子板15的中心孔18被设定成连通。
以下描述涵盖分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6及其在模块1中的集成。
提供分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6,用于分配或调节在模块1(其上紧固有分配或调节装置)的主体10的内腔室2中通行的气体。
下面将描述分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6的七个示例:
-图12和图13中所示的具有机械设定的压力调节器3a;
-图14至图16中所示的具有气动设定的压力调节器3b(或圆顶加载的压力调节器);
-图17和图18中所示的具有手动致动器的截止阀4a;
-图19和图20中所示的具有气动致动器的截止阀4b;
-图21中所示的具有电动致动器的截止阀4c(或电磁阀);
-图23和图24中所示的防回流隔离装置5;以及
-图25中所示的过滤装置6。
每个分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6包括由管状本体形成的筒壳7,该筒壳适于接收在任何模块1的内腔室2内。该筒壳7是通用的,在这个意义上其在所有的分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6中是相同的,除了关于下孔口的贯通或不贯通性质方面的一个单个差异(稍后描述)。
该筒壳7依次包括:
-上接头70,其具有外攻丝,以便允许紧固到筒壳7上的支架(稍后描述);
-圆柱形且光滑的第一上套筒71,其具有适于接收O形环垫圈79的两个外围凹槽710,并且具有的外径大致等于上镗孔21的内径D1,且更具体地比内径D1小预定的安装间隙,以便能够以可调控且紧密的方式安装在上镗孔21中;
-圆柱形且光滑的第二上套筒72,其具有的外径一方面小于上镗孔21的内径D1和第一上套筒71的外径且另一方面大于中间镗孔22的内径D2,其中该第二上套筒72具有上通孔720,该上通孔通向至少部分地由第二上套筒72界定的上腔室761,
-圆柱形且光滑的第一中间套筒73,其具有适于接收O形环垫圈79的外围凹槽730,并且具有的外径小于第二上套筒72的外径并且还大致等于中间镗孔22的内径D2,且更具体地比内径D2小预定的安装间隙,以便能够以可调控且紧密的方式安装在中间镗孔22中;
-圆柱形且光滑的第二中间套筒74,其具有的外径一方面小于中间镗孔22的内径D2和第一中间套筒73的外径且另一方面大于下镗孔23的内径D3,其中该第二中间套筒74具有中间通孔740,该中间通孔通向至少部分地由第二中间套筒74界定的中间腔室762;以及
-圆柱形且光滑的下套筒75,其具有适于接收O形环垫圈79的外围凹槽750,并且具有的外径小于第二中间套筒74的外径并且还大致等于下镗孔23的内径D3,且更具体地比内径D3小预定的安装间隙,以便能够以可调控且紧密的方式安装在下镗孔23中。
因此,该筒壳7具有:
-位于第二上套筒71与第一中间套筒73之间的上外肩部724;以及
-位于第二中间套筒74与下套筒75之间的下外肩部725。
筒壳7具有两个相对的端部,即位于上接头70上的上端部77和位于下套筒75上的下端部78。
该筒壳7在其内部具有内腔体76,该内腔体依次包括:
-圆柱形且光滑的上腔室761,其开口于上端部77,并大致延伸到第一中间套筒73;
-圆柱形且光滑的中间腔室762,其具有的内径小于上腔室761的内径,并大致延伸到下套筒75;以及
-圆柱形且光滑的内孔口763,其形成在下套筒75中,并且具有的内径小于中间腔室762的内径。
在图10的示例中,内孔口763不向外开放,在这个意义上其不通向筒壳7的下端部78,使得内腔体76是盲的。
在图11的示例中,内孔口763向外开放,在这个意义上其(经由通道764)通向筒壳7的下端部78,使得内腔体76从上端部77到下端部78贯穿筒壳7。
内腔体76具有位于上腔室761与中间腔室762之间的内肩部765。
当就位时,且如图13、图15、图17、图19、图20、图23和图24所示,当筒壳7被设置并保持在模块1的内腔室2中时:
-下套筒75以可调控且紧密的方式(利用其O形环垫圈79)安装在下镗孔23中,并且大致与模块1的下面14齐平;
-下外肩部725支承在下内肩部25上;
-第二中间套筒74在中间镗孔22中延伸,其中在第二中间套筒74与中间镗孔22之间具有中间环形空间220,该中间环形空间220经由中间孔740与中间腔室762连通,记住钻孔26通向该中间环形空间220;
-第一中间套筒73以可调控且紧密的方式(利用其O形环垫圈79)安装在中间镗孔22中;
-上外肩部724与上内肩部24相对地延伸,其间距对应于安装间隙;
-第二上套筒72在上镗孔21中延伸,其中在第二上套筒72与上镗孔21之间具有上环形空间210,该上环形空间210经由上孔720与上腔室761连通,记住钻孔26通向该上环形空间210;
-第一上套筒71以可调控且紧密的方式(利用其底部O形环垫圈79)安装在上镗孔21中;
-第一上套筒71延伸超出模块1的上面13,其中顶部O形环垫圈79在模块1外部;
-上接头70延伸超出模块1的上面13。
以下描述更具体地涉及具有机械设定的压力调节器3a和具有气动设定的压力调节器3b,每个压力调节器包括以下调节器构件:
-活塞30,其在第二中间套筒74内可滑动地安装在形成上游腔室(并因此经由适当的钻孔26连接到模块1的至少一个入口“E”)的中间腔室762中,其中该活塞30具有形成柱塞31的上端部和被O形环垫圈环绕的下端部32,并在下套筒75内在下孔口763中滑动,该下孔口不向外开放(图10的实施例);
-下游本体33,其通过被O形环垫圈环绕而以静态且紧密的方式安装在第二上套筒72内,其中该下游本体33将中间腔室762与形成下游腔室(并因此经由适当的钻孔26连接到模块1的至少一个出口“S”)的上腔室761隔开,并且其中该下游本体33具有限定基座的中心孔330,该基座形成适于与柱塞31协作的泄压基座;
-弹性偏压构件34,其在闭合中间腔室762与上腔室761之间的连通的位置的方向上推动活塞30和柱塞31,这与在打开中间腔室762与上腔室761之间的连通的位置的方向上推动活塞30和柱塞31的上腔室761(或下游腔室)中的减压相反,其中弹性偏压构件34呈弹簧的形式,该弹簧被压缩在形成于活塞30的外围上的环形轴颈与紧固在中间腔室762底部中的套环35之间,该套环位于环绕活塞30的下端部32的O形环垫圈之上;
-环36,其静态地安装在上腔室761中并支承在下游本体33上,其中该环36具有与第二上套筒72的上孔720一致的外围孔;
-上插塞37,其通过被O形环垫圈环绕而以静态且紧密的方式安装在第一上套筒71内,其中该上插塞35支承在环36上;
-挺杆38,其贯穿下游本体33、环36和上插塞37,其中该挺杆38具有适于在打开位置的方向上对柱塞31施加力的下端部、以及延伸超出筒壳7的上端部77的上端部。
此外,活塞30包括具有两个相对的端部的内贯通通道300,这两个相对的端部包括:
-上端部,其在下游本体33一侧上开口并形成排放基座(以允许在下游侧过压的情况下排放),挺杆38适于支承在排放基座上以将其堵塞;以及
-下端部,其通向下套筒75的下孔口763。
另外,压力调节器3a和3b各自包括中空支架8,该支架被中心孔口89贯穿并且具有由套筒82延伸的托盘81。
托盘81具有适于支承在模块1的上面13上的下面,并且托盘81具有与形成在上面13中的螺纹孔20一致的外围孔,使得支架8的托盘81借助于螺接在螺纹孔20中的螺钉83通过螺接在上面13上而被紧固。因此,这些螺钉83和托盘81中的这些外围孔形成用于将压力调节器3a或3b紧固在任何模块1的上面13上的紧固元件。
中心孔口89具有下部分,该下部分从托盘81的下面开始依次包括:
-光滑部分,其具有的内径大致等于第一上套筒71的外径,且更具体地说比该外径大预定的安装间隙,以便能够利用确保密封的顶部O形环垫圈79以可调控且紧密的方式安装在第一上套筒71的延伸超出模块1的上面13的部分周围;
-螺纹部分,其螺接在上接头70上。
间隔件84在中心孔口89内楔入在筒壳7的上端部77与设置在中心孔口89内的环形轴颈之间,并且O形环垫圈85在中心孔口89内设置在间隔件84之上。
套筒82具有设置有外部攻丝的上端部。
支架8还嵌入可滑动地安装在中心孔口89的上部分中的推动活塞86,其中该推动活塞86被O形环垫圈85环绕并在间隔件84内滑动,以提供支承在挺杆38上的下端部。该推动活塞86还贯穿紧固在套筒82的上端部上的盖87,该盖87因此阻止推动活塞86向上平移。推动活塞86具有延伸超出盖87的上端部。
此外,压力调节器3a和3b各自包括安装在支架8上的设定系统9a、9b,所述设定系统作用在推动活塞86上,并因此作用在挺杆38上,以允许设定释放压力所需的打开柱塞31的力。
在图12和图13所示的具有机械设定的压力调节器3a的情况下,设定系统是机械设定系统9a,其包括:
-管状支撑件900,其通过螺接在套筒82的上端部的外部攻丝上而从外部紧固在支架8上;
-弹性偏压构件901,在这种情况下为弹簧,其在支撑件900内被压缩在推动活塞86所支承的下轴颈902与上轴颈903之间,上轴颈的位置可机械设定,以便允许设定由弹性偏压构件901施加在推动活塞86上的推力。
更具体而言,上轴颈903的位置设定是通过旋钮904实现的,该旋钮螺接在支撑件900的上端部且作用在轴905上,以便使其平移地移位,其中该轴905具有环形轴颈906,上轴颈903支承在该环形轴颈上。因此,通过作用在旋钮904上,弹性偏压构件901大致被压缩在下轴颈902与上轴颈903之间,并且因此施加在推动活塞86上的力充分地升高。
在图14至图16所示的具有气动设定的压力调节器3b的情况下,设定系统是气动设定系统9b,该气动设定系统包括管状支撑件91,该管状支撑件通过螺接在套筒82的上端部的外部攻丝上而从外部紧固在支架8上,其中该支撑件91包括:
-下管状部分911,其从外部螺接在套筒82的上端部的外部攻丝上;
-与下部分911相比扩大的上管状部分912,其中该扩大的部分911设置有在内部界定光滑圆柱形腔体的外围壁;以及
-环形部分913,其将下管状部分911连接到上管状部分912,并设置有中心孔914。
一旦支撑件91被紧固在支架8上,推动活塞86就被引入中心孔914内,但没有完全贯穿中心孔。
气动设定系统9b进一步包括在支撑件91内滑动的主活塞92,其中该主活塞92包括:
-上部段921,其通过被O形环垫圈环绕而以可调控且紧密的方式安装在上部分912的圆柱形腔体内,其中该上部段921提供先导压力作用于其上的上表面;以及
-下部段922,其在中心孔914内滑动并支承在推动活塞86的上端部上,其中该下部段922提供因此作用在推动活塞86上的下表面,并且其中该下表面具有小于上表面的表面面积。
因此,主活塞92形成紧密且可滑动地安装在支撑件91中的实心活塞,以便作用在推动活塞86上,该主活塞92受到先导压力PP源的作用,以便允许设定由该主活塞92施加在推动活塞86上的推力。
排气口915形成在支撑件91中,以便将主活塞92的上部段921的下表面(与环形壁913相对)设定为与外部环境压力连通。
为了减小设定由该主活塞92施加在推动活塞86上的推力所需的先导压力PP,感兴趣的是,该气动设定系统9b具有如下所描述的至少一个辅助级93,所述辅助级允许引入减小比同时允许减小体积。
在图14至图16的示例中,气动设定系统9b包括两个辅助级93。
第一辅助级93包括管状辅助本体94和辅助活塞95,其中辅助本体可移除且紧密地固连在支撑件91上,辅助活塞紧密且可滑动地安装在辅助本体94内,其中辅助本体94具有:
-界定圆柱形上腔体的上管状部分941,其中该上管状部分941安设在支撑件91的上管状部分912上,并借助于贯穿上管状部分912、941并在其两端用螺栓连接的若干杆96紧固在其上;以及
-被中心孔943贯穿的下部分942,与上管状部分941的上腔体的内径相比,该中心孔具有减小的内径。
第一辅助级93的辅助活塞95具有:
-上部段951,其提供先导压力PP作用于其上的上表面,并通过被O形环垫圈环绕而紧密地安装在辅助本体94的上管状部分941的上腔体内;以及
-下部段952,其提供支承在主活塞92的上部段921的上表面上的下表面,其中该下部段952通过被O形环垫圈环绕而紧密地安装在辅助本体94的下部分942的中心孔943内,并且其中辅助活塞95的该下表面具有小于辅助活塞95的上表面的表面面积。
此外,辅助活塞95设置有开口于其下表面和上表面的内贯通通道953,使得先导压力PP施加在主活塞92的上部段921的上表面上,并且该先导压力PP进一步经由该内通道953贯穿辅助活塞95,以便也施加在主活塞92的上部段921的上表面上。
至少一个通道916设置在支撑件91中,并且至少一个通道944设置在辅助本体94中,以便一起在主活塞92的上部段921的底部(与环形壁913相对)与辅助活塞95的上部段951的底部(与下部分942相对)之间建立连通,需提醒的是,主活塞92的上部段921的底部得益于排气口915而处于外部环境压力下。
利用该第一辅助级93,先导压力PP允许在推动活塞86上施加合力,该合力对应于以下两个力之和:
-主活塞92的按压力,其对应于先导压力PP乘以主活塞92的上部段921的上表面;以及
-第一辅助级93的辅助活塞95的按压力,其对应于先导压力PP乘以辅助活塞95的上部段951的上表面。
如图14至图16所示,可以提供第二辅助级93,其包括与第一辅助级93相同的构件,即:
-管状辅助本体94,其可移除且紧密地固连在第一辅助级93的辅助本体94上;以及
-辅助活塞95,其紧密且可滑动地安装在该第二辅助级93的辅助本体94内。
第二辅助级93的辅助本体94安设在第一辅助级93的辅助本体94的上管状部分941上,并借助于贯穿两个辅助本体94的上管状部分941的相同的杆96紧固在其上。
第二辅助级93的辅助活塞95还设置有开口于其下表面和上表面的内贯通通道953,使得先导压力PP施加在第二辅助级93的主活塞92的上部段921的上表面上,并且该先导压力PP经由该内通道953进一步贯穿第二辅助级93的辅助活塞95,以便还施加在第一辅助级93的辅助活塞95的上部段951的上表面上。
因此,利用该第二辅助级93,先导压力PP允许在推动活塞86上施加对应于以下三个力之和的合力:
-主活塞92的按压力;以及
-第一辅助级93的辅助活塞95的按压力;以及
-第二辅助级93的辅助活塞95的按压力,其对应于先导压力PP乘以该辅助活塞95的上部段951的上表面。
因此,可以堆叠辅助级93,以便能够在先导压力PP下工作。
气动设定系统9b进一步包括盖97,该盖包括:
-上部分971,其安设在支撑件91的上管状部分912上(如果气动设定系统9b不包括任何辅助级93),或者安设在最后的辅助级93(即,如果只有一个辅助级,则为第一辅助级,或者如果有两个辅助级,则为第二辅助级93,或者如果有三个辅助级,则为第三辅助级93,等等)的辅助本体94的上管状部分941上,并借助于相同的杆96、在顶部支承在该上部分971之上的螺栓和在底部支承在支撑件91的环形壁913的底部上的螺栓紧固到上管状部分912或941;以及
-下部分972,其通过被O形环垫圈环绕而紧密地安装在支撑件1的上管状部分912的圆柱形腔体内(如果气动设定系统9b不包括任何辅助级93)或者安装在最后的辅助级93(如果气动设定系统9b包括至少一个辅助级93)的辅助本体94的上管状部分941的圆柱形上腔体内。
该盖97被中心孔口973贯穿,先导压力PP源连接在该中心孔口上。
应指出的是,机械设定系统9a和气动设定系统9b是可互换的,因为它们都适于通过螺接在套筒82的上端部的外部攻丝上而可移除地安装并适于作用在推动活塞86上。
以下描述更具体地涉及具有手动致动器的截止阀4a、具有气动致动器的截止阀4b和具有电动致动器的截止阀4c,每个都包括以下调节器构件:
-活塞40,其在第二中间套筒74内可滑动地安装在形成上游腔室(并因此经由适当的钻孔26连接到模块1的至少一个入口“E”)的中间腔室762中,其中该活塞40具有形成柱塞41的上端部和被O形环垫圈环绕的下端部42,并在下套筒75内在下孔口763中滑动,该下孔口向外开放(图11的实施例),使得活塞40受到外部环境压力;
-下游本体43,其通过被O形环垫圈环绕而以静态且紧密的方式安装在第二上套筒72内,其中该下游本体43将中间腔室762与形成下游腔室(并因此经由适当的钻孔26连接到模块1的至少一个出口“S”)的上腔室761隔开,并且其中该下游本体43具有限定基座的中心孔430,该基座形成适于与柱塞41协作的泄压基座;
-弹性偏压构件44,其在闭合中间腔室762与上腔室761之间的连通的位置的方向上推动活塞40和柱塞41,其中弹性偏压构件44呈弹簧的形式,其被压缩在形成于活塞40的外围上的环形轴颈与紧固在中间腔室762的底部中的套环45之间,该套环位于环绕活塞40的下端部42的O形环垫圈之上;
-环46,其静态地安装在上腔室761中并支承在下游本体43上,其中该环46具有与第二上套筒72的上孔720一致的外围孔;
-上插塞47,其通过被O形环垫圈环绕而以静态且紧密的方式安装在第一上套筒71内,其中该上插塞45支承在环46上;
-挺杆48,其贯穿下游本体43、环46和上插塞47,其中该挺杆48具有下端部和上端部,该下端部适于在打开中间腔室762与上腔室761之间的连通的位置的方向上对柱塞41施加力,该上端部延伸超出筒壳7的上端部77。
另外,截止阀4a、4b、4c中的每个包括中空支架80,该支架被中心孔口890贯穿并且具有由套筒820延伸的托盘810。
托盘810具有适于支承在模块1的上面13上的下面,并且托盘810具有与形成在上面13中的螺纹孔20一致的外围孔,使得支架80的托盘810借助于螺接在螺纹孔20中的螺钉830通过螺接在上面13上而被紧固。
因此,这些螺钉830和托盘810中的这些外围孔形成用于将截止阀4a、4b或4c紧固在任何模块1的上面13上的紧固元件。
中心孔口890具有下部分,该下部分从托盘810的下面开始依次包括:
-光滑部分,其具有的内径大致等于第一上套筒71的外径,且更具体地说比该外径大预定的安装间隙,以便能够利用确保密封的顶部上的O形环垫圈79以可调控且紧密的方式安装在第一上套筒71的延伸超出模块1的上面13的部分周围;
-螺纹部分,其螺接在上接头70上。
中心孔口890具有设置有螺纹孔口891的上部分,并且挺杆48通向该上部分。
此外,截止阀4a、4b、4c中的每个包括安装在支架80上并作用在挺杆48上的致动器19a、19b、19c,以控制柱塞41相对于基座430在闭合位置与打开位置之间的相对位置,换句话说,以控制模块1的该入口或每个入口“E”与模块1的该出口或每个出口“S”之间的气流的打开/闭合。
在图17和图18所示的具有手动致动器的截止阀4a的情况下,该致动器是手动致动器19a,其包括固定到推动构件191上的旋钮190,该推动构件设置有螺接到支架80的中心孔口890的螺纹孔口891中的螺纹部分,其中推动构件191的该螺纹部分支承在挺杆48上。
因此,通过作用在旋塞190上,推动构件191平移地移位(通过拧紧/拧松)并因此作用在挺杆48上,以打开/闭合具有手动致动器的截止阀4a。
在图19和图20所示的具有气动致动器的截止阀4b的情况下,该致动器是气动致动器19b,其包括紧固在支架80上的支撑件192,该支撑件被推动活塞193贯穿,该推动活塞适于在控制压力PC源的作用下支承在挺杆上。
支撑件192包括螺接在支架80的中心孔口890的螺纹孔口891中的插口194,并且进一步包括中空本体195,该中空本体195紧固(尤其是通过螺接)在插口194上。推动活塞193通过被O形环垫圈环绕而可滑动且紧密地安装在中空本体195内,其中该中空本体195设置有中心孔口196,控制压力PC源连接在该中心孔口上。
推动活塞193具有贯穿插口194的杆,当限定的控制压力PC施加在推动活塞193上时,该杆支承在挺杆48上。因此,通过施加控制压力PC,推动活塞193平移地移位并因此作用在挺杆48上,以打开/闭合具有气动致动器的截止阀4b。
在图21所示的具有电动致动器的截止阀4c的情况下,该致动器是电动致动器19c,其包括支撑件197,该支撑件螺接在支架80的中心孔口890的螺纹孔口891中,并且该支撑件被推动构件(未示出)贯穿,该推动构件适于在控制该推动构件的平移的电动机198的作用下支承在挺杆48上。因此,通过控制电动机198,推动构件平移地移动并因此作用在挺杆48上,以打开/闭合具有电动致动器的截止阀4c。
如图22所示,应指出的是,手动致动器19a、气动致动器19b和电动致动器19c是可互换的,因为三者都适于通过螺接在支架80的中心孔口890的螺纹孔口891中而可移除地安装并作用在挺杆48上。
以下描述更具体地涉及防回流隔离装置5,其填补防回流柱塞的功能,并且包括以下构件:
-活塞50,其在第一上套筒71内可滑动地安装在形成下游腔室(并因此经由适当的钻孔26连接到模块1的至少一个出口“S”)的上腔室761中,其中活塞50具有形成柱塞51(或防回流柱塞)的下端部;
-下游本体52,其通过被O形环垫圈环绕而以静态且紧密的方式安装在第二上套筒72内,其中该下游本体52抵接在内肩部765上并且在上孔720下方,其中该下游本体52将上腔室761与形成上游腔室(并且因此经由适当的钻孔26连接到模块1的至少一个入口“E”)的中间腔室762隔开,并且其中该下游本体52具有中心孔53,该中心孔限定与柱塞51协作的基座,该柱塞在相对于基座53分离的方向上受到中间腔室762中的气体的压力;
-弹性偏压构件54,其在闭合上腔室761与中间腔室762之间的连通的位置的方向上推动活塞50和柱塞51抵靠下游本体52。
另外,防回流隔离装置5进一步包括支架180,该支架形成封闭盖,并且包括固定到实心帽182的子板181。子板181具有与形成在上面13中的螺纹孔20一致的外围孔,使得支架180的子板181借助于螺接在螺纹孔20中的螺钉183通过螺接在上面13上而被紧固。因此,这些螺钉183和托盘181中的这些外围孔形成用于将防回流隔离装置5紧固在任何模块1的上面13上的紧固元件。
弹性偏压构件54(其为弹簧)被压缩在支架180的帽182与活塞50之间。
因此,当入口压力超出足以克服弹性偏压构件54施加的相反力而使柱塞51与基座53分离的最小压力时,防回流隔离装置5允许气体从入口(或从形成上游腔室的中间腔室762)朝向出口(或朝向形成下游腔室的上腔室761)循环,弹性偏压构件的校准允许设定该最小压力。相反,防回流隔离装置5防止气体从出口朝向入口循环。
以下描述更具体地涉及过滤装置6,该过滤装置填补过滤在该过滤装置6内循环的气体的功能,并且包括被接收在上腔室761内并且具有通向中间腔室762的入口的过滤器筒壳60。
另外,过滤装置6进一步包括支架180,该支架形成封闭盖并且与上述防回流隔离装置5的支架180相同。
过滤器筒壳60被楔入放置在上腔室761中的上支撑件62和下支撑件61之间。
下支撑件61通过被O形环垫圈环绕而以静态且紧密的方式安装在第二上套筒72内,其中该下支撑件61抵接在内肩部762上并在上孔720下方。
上支撑件62通过被O形环垫圈环绕而以静态且紧密的方式安装在上接头70内,其中该上支撑件62抵靠支架180的帽182。
如图26至图28所示,可以形成用于分配和调节加压气体的套件,其包括:
-若干模块1,其中所有模块都是相同的;以及
-若干分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6,一旦模块1设置有适当的钻孔26,并且一旦这些模块1通过将子板15紧固在一起而联接,就提供这些分配或调节装置用于分配或调节在这些模块1的主体10的内腔室2中通行的气体。
因此,利用这样的套件,可以完全自由地构建用于分配和调节加压气体的系统100,特别是用于充注燃料电池箱的气态氢分配站,其中:
-各模块1通过将一个模块的至少一个子板15紧固在至少一个相邻模块1的子板15上而联接,从而将紧固在一起的子板15的中心孔18设定成连通;
-分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6紧固在所有或部分模块1的主体10上,其中它们的筒壳7被接收在内腔室2内,且支架8、80、180紧固在模块1的上面13上;
-钻孔26形成在紧固到另一子板15的子板15的中心孔18中,这些钻孔26形成通向相关模块1的内腔室2的中间镗孔22或上镗孔21的连通通道,以便将所联接模块1的分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6设定为连通。
在图26的示例中,分配和调节系统100包括四个模块1,所述模块从入口向出口依次支撑具有手动致动器的截止阀4a、防回流隔离装置5、具有气动设定的压力调节器3b和具有电动致动器的截止阀4c,其中第一模块1在入口处支撑紧固在子板15上的入口处的入口连接器RE,并且其中最后的模块1在出口处支撑紧固在子板15上的出口处的出口连接器RS。
在图27和图28的示例中,分配和调节系统100包括各模块1,所述模块支撑具有手动致动器的截止阀4a、或具有气动致动器的截止阀4b、或具有机械设定的压力调节器3a。
入口连接器RE和出口连接器RS还通过紧固在一些模块1的子板上来设置。
在图27和图28的示例中,分配和调节系统100还包括收集器200,每个收集器由金属材料制成的一体部件形成,其包括主体201,该主体具有大体矩形平行六面体形状,并且具有:
-四个纵向面202,每个纵向面具有的长度等于两个联接模块1的长度;以及
-两个端面203,其尺寸等于模块1的一个面的尺寸,其中每个端面203设置有与模块1的子板15相同的子板204。
收集器200具有内腔室205,该内腔室开口于两个平行的纵向面202,并且内腔室的形状和尺寸与模块1的内腔室2的形状和尺寸相同,从而分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6可以被接收并紧固在这样的收集器200上;收集器200中的钻孔206于是对于建立连通是必需的,并且钻孔206的数量和布置允许如图30所示的多种构造。
收集器200还允许在两个纵向面202上配对两个模块1,如图27和图28所示。在这方面,在这些纵向面202上设置有螺纹孔用于紧固支架,并且钻孔将设置在收集器中用于气体循环。
收集器200还可以接收探针(例如压力计MA或温度探针ST)以及入口连接器RE和出口连接器RS。
因此,本发明允许制作用于地面设施(比如例如加注站、转运站、生产设施、储存设施)以及车载设施(比如例如供应车辆)的分配和调节系统100。
本发明还允许:
-非常高的标准化水平以及集成和模块化水平,具有通用模块1和同样通用的筒壳7,更不用说上述的可互换性;
-同样很高的紧凑水平,具有紧凑的模块1和分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6;
-通过消除连接连杆和焊接组件,同样很高的安全等级;并且
-得益于分配或调节装置3a、3b、4a、4b、4c、5、6的易于维护和/或更换,同样很高的服务速率保证水平。
Claims (17)
1.一种用于分配和调节加压气体的套件的模块(1),所述模块(1)包括主体(10),所述主体具有大致平行六面体形状,并且具有成对地平行且在彼此平行的上面(13)和下面(14)之间延伸的四个侧面(11、12),
其中,内腔室(2)通过贯穿主体由此开口于所述上面(13)和所述下面(14)而形成在所述主体(10)中,所述内腔室(2)用于在其内部接收分配或调节装置(3a;3b;4a;4b;4c;5;6),该分配或调节装置设置用于分配或调节在所述内腔室(2)中通行的气体,所述内腔室(2)依次包括:
开口于所述上面(13)的圆柱形上镗孔(21);
圆柱形中间镗孔(22),其具有的内径(D2)小于上镗孔(21)的内径(D1);以及
圆柱形下镗孔(23),其开口于所述下面(14),并且具有的内径(D3)小于中间镗孔(22)的内径(D2);
并且其中,子板(15)设置在每个侧面(11;12)上,所述子板适于紧固在类似的相邻模块(1)的子板(15)上,其中所述子板(15)具有中心盲孔(18)和用于穿过紧固螺钉(170)的外围孔(17),所述中心盲孔(18)特别适于引导通向所述内腔室(2)的上镗孔(21)或中间镗孔(22)的钻孔(26)。
2.根据权利要求1所述的模块(1),其中,螺纹孔(20)形成在所述上面(13)中,用于紧固固定到所述分配或调节装置(3a;3b;4a;4b;4c;5;6)的支架(8;80;180)。
3.一种用于分配和调节加压气体的套件,所述套件包括:
若干根据权利要求1和2中任一项所述的模块(1),其中,所有的模块(1)都相同;以及
若干分配或调节装置(3a;3b;4a;4b;4c;5;6),其设置用于分配或调节在所述模块(1)的主体的内腔室中通行的气体;
其中,每个分配或调节装置(3a;3b;4a;4b;4c;5;6)包括由管状本体形成的筒壳(7),所述筒壳适于接收在任何模块(1)的内腔室(2)内,其中所述筒壳(7)依次包括:
第一圆柱形上套筒(71),其支撑至少一个O形环垫圈,并用于紧密地安装在所述上镗孔(21)中;
第二圆柱形上套筒(72),其具有的外径一方面小于所述上镗孔(21)的内径(D1)和第一上套筒(71)的外径且另一方面大于所述中间镗孔(22)的内径(D2),所述第二上套筒(72)具有通向至少部分地由第二上套筒(72)界定的上腔室(761)的至少一个上通孔(720);
第一圆柱形中间套筒(73),其支撑至少一个O形环垫圈,并用于紧密地安装在所述中间镗孔(22)中,所述第一中间套筒(73)具有的外径小于所述第二上套筒(72)的外径;
第二圆柱形中间套筒(74),其具有的外径一方面小于所述中间镗孔(22)的内径(D2)和所述第一中间套筒(73)的外径且另一方面大于所述下镗孔(23)的内径(D3),所述第二中间套筒(74)具有通向至少部分地由第二中间套筒(74)界定的中间腔室(762)的至少一个中间通孔(740);以及
圆柱形下套筒(75),其具有的外径小于所述第二中间套筒(74)的外径,其中所述下套筒(75)支撑至少一个O形环垫圈,并用于紧密地安装在所述下镗孔(23)中。
4.根据权利要求3所述的分配和调节套件,其中,至少一个分配或调节装置(3a;3b;4a;4b;4c;5;6)包括在所述筒壳(7)内部的柱塞(31;41;51),所述柱塞能相对于基座(330;430;53)在闭合所述中间腔室(762)和所述上腔室(761)之间的连通的位置与打开所述中间腔室(762)和所述上腔室(761)之间的连通的位置之间移动。
5.根据权利要求4所述的分配和调节套件,其中,所述分配或调节装置包括至少一个压力调节器(3a;3b),所述压力调节器包括以下调节器构件:
活塞(30),其在所述第二中间套筒(74)内能滑动地安装在形成上游腔室的中间腔室(762)中,其中所述活塞(30)具有形成柱塞(31)的上端部和被O形环垫圈环绕的下端部(32),并且在所述下套筒(75)内在不向外开放的下孔口(763)中滑动;
下游本体(33),其静态地安装在所述第二上套筒(72)内,并界定形成下游腔室的上腔室(761),其中所述下游本体(33)具有限定基座(330)的中心孔,该基座形成适于与所述柱塞(31)协作的泄压基座;
弹性偏压构件(34),其在闭合位置的方向上推动所述活塞(30)和所述柱塞(31),这与在打开位置的方向上推动所述活塞(30)和所述柱塞(31)的下游腔室中的减小压力相反;
静态地安装在所述第一上套筒(71)内的上插塞(37);
挺杆(38),其贯穿所述上插塞(37),并适于在打开位置的方向上对所述柱塞(31)施加力;
其中,所述活塞(30)具有内贯通通道(300),所述内贯通通道具有两个相对的端部,这两个相对的端部一方面包括在下游本体(33)一侧上开放并形成排放基座的上端部,而另一方面包括通向所述下套筒(75)的下孔口(763)的下端部,并且其中,所述挺杆(38)适于支承在排放基座上以将其堵塞;
并且其中,所述压力调节器(3a;3b)进一步包括:
支架(8),其紧固在所述筒壳(7)上,并且设置有用于将所述压力调节器(3a;3b)紧固在任何模块(1)的上面(13)上的紧固元件(83),其中所述支架(8)嵌入能滑动地安装并适于支承在所述挺杆(38)上的推动活塞(86),该推动活塞(86)延伸超出所述支架(8);以及
设定系统(9a;9b),其安装在所述支架(8)上,并作用在所述推动活塞(86)上,并由此作用在所述挺杆(38)上,以允许设定所述柱塞(31)的释放压力所需的打开力。
6.根据权利要求5所述的分配和调节套件,其中,所述设定系统是机械设定系统(9a),其包括支撑件(900),所述支撑件紧固在所述支架(8)上并在其内部支撑弹性偏压构件(901),所述弹性偏压构件(901)被压缩在支承推动活塞(86)的下轴颈(902)与上轴颈(903)之间,上轴颈(903)的位置能机械设定,以便允许设定由所述弹性偏压构件(901)施加在所述推动活塞(86)上的推力。
7.根据权利要求5所述的分配和调节套件,其中,所述设定系统是气动设定系统(9b),其包括支撑件(91),所述支撑件紧固在所述支架(8)上并在其内部接收紧密且能滑动地安装在所述支撑件(91)中的实心主活塞(92),其中该主活塞(92)作用在所述推动活塞(86)上并且受到先导压力(PP)源的作用,以便允许设定由该主活塞(92)施加在所述推动活塞(86)上的推力。
8.根据权利要求6和7所述的分配和调节套件,其中,所述机械设定系统(9a)和所述气动设定系统(9b)能互换,因为每个都以能移除地安装在相同支架(8)上的支撑件(900;91)为特征。
9.根据权利要求7和8中任一项所述的分配和调节套件,其中,所述主活塞(92)具有:
上部段(921),其提供先导压力(PP)作用于其上的上表面;以及
下部段(922),其提供作用在所述推动活塞(86)上的下表面,其中所述下表面具有小于所述上表面的表面面积。
10.根据权利要求9所述的分配和调节套件,其中,所述气动设定系统(9b)包括至少一个辅助级(93),所述辅助级包括紧密地固连在所述支撑件(91)上的管状辅助本体(94)和紧密且能滑动地安装在所述辅助本体(94)内的辅助活塞(95),其中,所述辅助本体(94)具有:
上部分(941),其界定圆柱形上腔体;以及
下部分(942),其由与所述上部分(941)的上腔体相比直径减小的中心孔(943)贯穿;
并且其中,所述辅助活塞(95)具有:
上部段(951),其提供先导压力(PP)作用于其上的上表面,并紧密地安装在所述辅助本体(94)的上部分(941)的上腔体中;以及
下部段(952),其提供支承在所述主活塞(92)的上表面上的下表面,并紧密地安装在所述辅助本体(94)的下部分(942)的中心孔(943)中,其中所述辅助活塞(95)的所述下表面具有小于辅助活塞(95)的上表面的表面面积;
并且其中,所述辅助活塞(95)设置有开口于其下表面和其上表面的内贯通通道(953),使得先导压力(PP)通过所述内通道(953)施加在所述主活塞(92)的上表面上。
11.根据权利要求4至10中任一项所述的分配和调节套件,其中,所述分配或调节装置包括至少一个截止阀(4a;4b;4c),所述截止阀包括以下调节器构件:
活塞(40),其在所述第二中间套筒(74)内能滑动地安装在形成上游腔室的中间腔室(762)中,其中,所述活塞(40)具有形成柱塞(41)的上端部和被O形环垫圈环绕的下端部(42),并且在所述下套筒(75)内在向外开放的下孔口(763)中滑动;
下游本体(43),其静态地安装在所述第二上套筒(72)内,并界定形成下游腔室的上腔室(761),其中,所述下游本体(43)具有限定与所述柱塞(41)协作的基座(430)的中心孔;
弹性偏压构件(44),其在闭合位置的方向上推动所述活塞(40)和所述柱塞(41);
上插塞(47),其静态地安装在所述第一上套筒(71)内;
挺杆(48),其贯穿所述上插塞(47),并适于在打开位置的方向上对所述柱塞(41)施加力;
并且其中,所述截止阀(4a;4b;4c)进一步包括:
支架(80),其固定到所述上插塞(47),并设置有用于将所述截止阀(4a;4b;4c)紧固在任何模块(1)的上面(13)上的紧固元件(830);以及
致动器(19a;19b;19c),其安装在所述支架(80)上并作用在所述挺杆(48)上,以控制所述柱塞(41)相对于基座(430)在闭合位置与打开位置之间的相对位置。
12.根据权利要求11所述的分配和调节套件,其中,所述截止阀(4a;4b;4c)包括选自以下致动器的致动器:
手动致动器(19a),其包括旋钮(190),该旋钮固定到螺接在所述支架(80)中并适于支承在所述挺杆(48)上的推动构件(191);
气动致动器(19b),其包括紧固在所述支架(80)上且由推动活塞(193)贯穿的支撑件(192),该推动活塞适于在控制压力(PC)源的作用下支承在所述挺杆(48)上;
电动致动器(19c),其包括紧固在所述支架(80)上且由推动构件贯穿的支撑件(197),该推动构件适于在电动机(198)的作用下支承在所述挺杆(48)上。
13.根据权利要求12所述的分配和调节套件,其中,所述截止阀(4a;4b;4c)的致动器(19a、19b、19c)能互换,每个截止阀(4a;4b;4c)具有相同的调节器构件(40、43、44、47、48)和相同的支架(80),其中所述支架(80)包括螺纹孔口(891),所述手动致动器(19a)的推动构件(191)、所述气动致动器(19b)的支撑件(192)和所述电动致动器(19c)的支撑件(197)能够螺接到该螺纹孔口内。
14.根据权利要求4至13中任一项所述的分配和调节套件,其中,所述分配或调节装置包括至少一个防回流隔离装置(5),所述防回流隔离装置包括以下构件:
活塞(50),其在所述第一上套筒(71)内能滑动地安装在形成下游腔室的上腔室(761)中,其中所述活塞(50)具有形成柱塞(51)的下端部;
下游本体(52),其静态地安装在所述第二上套筒(72)内,并界定形成上游腔室的中间腔室(762)和上腔室(761),其中所述下游本体(52)具有限定与柱塞(51)协作的基座(53)的中心孔,该柱塞在相对于所述基座(53)分离的方向上受到中间腔室(762)中的气体的压力;
弹性偏压构件(54),其在闭合位置的方向上推动所述活塞(50)和所述柱塞(51);
并且其中,所述防回流隔离装置(5)进一步包括支架(180),该支架设置有用于将所述防回流隔离装置(5)紧固在任何模块(1)的上面(13)上的紧固元件(183),所述支架(180)形成封闭盖,使得所述弹性偏压构件(54)支承在所述支架(180)上。
15.根据权利要求3至14中任一项所述的分配和调节套件,其中,所述分配或调节装置包括至少一个过滤装置(6),该过滤装置包括被接收在所述上腔室(761)内并具有通向所述中间腔室(762)的入口的过滤器筒壳(60),
并且其中,所述过滤装置(6)进一步包括支架(180),该支架设置有用于将所述过滤装置(6)紧固在任何模块(1)的上面(13)上的紧固元件(183),所述支架(180)形成封闭盖。
16.一种用于分配和调节加压气体的系统(100),其至少部分地由根据权利要求3至15中任一项所述的分配和调节套件形成,其中:
各模块(1)通过将一个模块(1)的至少一个子板(15)紧固在至少一个相邻模块(1)的子板(15)上而联接,从而将紧固在一起的子板(15)的中心孔(18)设定成连通;
分配或调节装置(3a;3b;4a;4b;4c;5;6)紧固在所有或部分模块(1)的主体(10)上,其中它们的筒壳(7)被接收在内腔室(2)内;
钻孔(26)形成在紧固到另一子板(15)的子板(15)的中心孔(18)中,这些钻孔(26)形成通向相关模块(1)的内腔室(2)的上镗孔(21)或中间镗孔(22)的连通通道,以便将所联接模块(1)的分配或调节装置设定为连通。
17.一种用于充注燃料电池箱的气态氢分配站,所述气态氢分配站包括至少一个根据权利要求16所述的分配和调节系统(100)。
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