CN111256029A - 一种集成压力控制与监测的高压气体储存装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成压力控制与监测的高压气体储存装置，包括气瓶、气瓶截止阀、减压阀、气瓶压力传感器及充气扳手；气瓶截止阀设有四个接口，分别与气瓶、气瓶压力传感器、减压阀及充气气源连接；气瓶压力传感器与气瓶连接；气瓶截止阀通过过渡管路与减压阀连接；气瓶截止阀包括截止活门及充气活门；截止活门用于控制气瓶中高压气体向减压阀中输出；减压阀用于输出恒定在设定压力范围内的气体；充气活门与气瓶连接，用于控制充气气源向气瓶中充气；充气扳手用于打开充气活门，通过控制充气活门开度对充气速度进行控制。本发明无需将减压阀与压力监控装置拆下，就可通过充气扳手打开气瓶截止阀的充气阀对充气速度进行控制，且可实时监控气瓶内压力变化。

Description

一种集成压力控制与监测的高压气体储存装置

技术领域

本发明属于航天器中航天员保障领域，尤其涉及一种集成压力控制与监测的高压气体储存装置。

背景技术

高压气体储存装置作为航天器重要的供气调压装置，可为空间站内航天员提供生命保障和工作环境。高压气体储存装置使用的领域较多，水下、真空环境等均需要提供氧气、改变压力等。现有的高压气体储存装置大部分为气瓶、减压阀、气瓶截止阀和压力监控装置分开安装，在充气时需要将减压阀与压力监控装置拆下，这给人们的操作带来不便。

现有技术中出现了通过插入销子实现充气或向外输气的切换方案，省去了安装减压阀的麻烦。但这种方法充气速度不可控，不能对工况进行调整，且没有压力监控装置实时监控气瓶内压力变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成压力控制与监测的高压气体储存装置，无需将减压阀与压力监控装置拆下，就可通过充气扳手打开气瓶截止阀的充气阀对充气速度进行控制，且可以实时监控气瓶内压力变化。

本发明提供了一种集成压力控制与监测的高压气体储存装置，包括气瓶、气瓶截止阀、减压阀、气瓶压力传感器及充气扳手；

所述气瓶截止阀设有四个接口，分别与气瓶、气瓶压力传感器、减压阀及充气气源连接；所述气瓶压力传感器与所述气瓶连接，用于实时监测所述气瓶内气体的压力；所述气瓶截止阀通过过渡管路与所述减压阀连接；所述气瓶截止阀包括截止活门及充气活门；

所述截止活门用于控制所述气瓶中高压气体向所述减压阀中输出；所述减压阀用于输出恒定在设定压力范围内的气体；所述充气活门与所述气瓶连接，用于控制充气气源向所述气瓶中充气；所述充气扳手用于打开所述充气活门，通过控制所述充气活门开度对充气速度进行控制。

进一步地，所述充气扳手包括管接头堵帽、旋转轴保护帽、长锁紧螺母、旋转轴、壳体、手柄及充气扳手手轮；所述管接头堵帽堵于管接头上，所述管接头用于连接充气气源；所述旋转轴保护帽设于所述旋转轴的自由端；所述长锁紧螺母设于所述旋转轴自由端的外周，用于与所述充气活门紧密连接；所述充气扳手手轮与所述旋转轴的驱动端连接，用于驱动所述旋转轴旋转打开所述充气活门，通过管接头向所述气瓶中充气；所述手柄垂直于所述旋转轴设置，并与所述管接头同轴设置，所述充气扳手整体构成十字型结构。

进一步地，所述气瓶截止阀还包括气瓶截止阀阀体、气瓶滤芯、出口滤芯、充气堵帽、手轮锁紧环、手轮；所述气瓶滤芯安装于所述气瓶截止阀与所述气瓶的接口处，用于过滤所述气瓶输出的气体；所述出口滤芯安装于所述气瓶截止阀与所述减压阀的接口处，用于过滤气瓶截止阀输出的气体；所述充气堵帽设于所述充气活门端口；所述手轮与所述充气活门连接，用于控制充气活门的开关；所述手轮锁紧环用于紧锁手轮。

进一步地，所述减压阀包括输入接口组件、减压阀阀体、一级减压组件、减压阀输出接口及二级减压组件；所述一级减压组件、二级减压组件设于所述减压阀阀体内，均采用逆向式非卸荷减压结构；所述输入接口组件用于连接所述气瓶截止阀；所述减压阀输出接口采用快接接口，用于连接气体输出管路。

进一步地，所述减压阀还包括堵头，所述堵头堵于所述减压阀阀体的加工孔。

进一步地，所述输入接口组件中设有用于阻挡气流中多余物的过滤器。

借由上述方案，通过集成压力控制与监测的高压气体储存装置，无需将减压阀与压力监控装置拆下，就可通过充气扳手打开气瓶截止阀的充气阀对充气速度进行控制，且可以实时监控气瓶内压力变化。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明一种集成压力控制与监测的高压气体储存装置的结构示意图；

图2是本发明一种集成压力控制与监测的高压气体储存装置的连接图；

图3是本发明气瓶截止阀的连接图；

图4是图2中Ⅰ处的放大图；

图5是图2中Ⅱ处的放大图；

图6是图2中Ⅲ处的放大图；

图7是图3中Ⅳ处的放大图；

图8是本发明气瓶截止阀的结构图一；

图9是本发明气瓶截止阀的结构图二；

图10是本发明减压阀的结构图；

图11是本发明充气扳手的结构图。

图中标号：

1-气瓶；

2-气瓶截止阀；21-气瓶截止阀阀体；22-气瓶滤芯；23-出口滤芯；24-充气活门；25-充气堵帽；26-截止活门；27-手轮锁紧环；28-手轮；

3-减压阀；31-输入接口组件；32-减压阀阀体；33-一级减压组件；34-堵头；35-减压阀输出接口；36-二级减压组件；

4-气瓶压力传感器；

5-充气扳手；51-管接头堵帽；52-旋转轴保护帽；53-长锁紧螺母；54-旋转轴；55-壳体；56-手柄；57-充气扳手手轮；

6-过渡管路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参图1至11所示，本实施例提供了一种集成压力控制与监测的高压气体储存装置，包括气瓶1、气瓶截止阀2、减压阀3、气瓶压力传感器4及充气扳手5；

气瓶截止阀2设有四个接口，分别与气瓶1、气瓶压力传感器4、减压阀3及充气气源连接；气瓶压力传感器4与气瓶1连接，用于实时监测所述气瓶1内气体的压力；气瓶截止阀2通过过渡管路6与减压阀3连接；气瓶截止阀2包括截止活门26及充气活门24；

截止活门26用于控制所述气瓶1中高压气体向所述减压阀中输出；减压阀3用于输出恒定在设定压力范围内的气体；充气活门24与气瓶1连接，用于控制充气气源向气瓶1中充气；充气扳手5用于打开充气活门24，通过控制充气活门24开度对充气速度进行控制。

当气瓶1内充满高压气体后，气瓶截止阀2的截止活门26和充气活门24都关闭，但气瓶压力传感器4通过气瓶截止阀2内腔依旧直接连通气瓶1内高压气体，可以直接读出气瓶1内气体的压力值。当气瓶截止阀2的充气活门24关闭，截止活门26打开时，气体通过减压阀3的二级减压，最终输出恒定在某一压力范围内的气体。当气瓶1需要充气时，关闭气瓶截止阀2的截止活门26，用充气扳手5打开气瓶截止阀2的充气活门24，同时用充气扳手5的输入端连接气源，对气瓶1进行充气。

通过该通过集成压力控制与监测的高压气体储存装置，无需将减压阀与压力监控装置拆下，就可通过充气扳手打开气瓶截止阀的充气阀对充气速度进行控制，且可以实时监控气瓶内压力变化。

在本实施例中，充气扳手5包括管接头堵帽51、旋转轴保护帽52、长锁紧螺母53、旋转轴54、壳体55、手柄56及充气扳手手轮57；管接头堵帽51堵于管接头上，保护管接头接口，管接头用于连接充气气源；旋转轴保护帽52设于所述旋转轴54的自由端；长锁紧螺母53设于旋转轴54自由端的外周，用于确保与充气活门24紧密连接；充气扳手手轮57与旋转轴54的驱动端连接，用于通过旋转驱动旋转轴54旋转打开充气活门24，通过管接头向气瓶1中充气；手柄56垂直于旋转轴54设置，并与管接头同轴设置，手柄方便人操作时的施力，充气扳手5整体构成十字型结构。

在本实施例中，气瓶截止阀2还包括气瓶截止阀阀体21、气瓶滤芯22、出口滤芯23、充气堵帽25、手轮锁紧环27、手轮28；气瓶滤芯22安装于气瓶截止阀2与气瓶1的接口处，用于过滤气瓶1输出的气体；出口滤芯23安装于气瓶截止阀2与减压阀3的接口处，用于过滤气瓶截止阀2输出的气体；充气堵帽25设于充气活门24端口，保护充气活门，避免充气活门被不小心打开；手轮28与充气活门24连接，用于控制充气活门24的开关；手轮锁紧环27用于紧锁手轮28，避免在气瓶1上行过程中由于振动导致手轮打开。

当该产品需要充气时，取下气瓶截止阀2上的充气堵帽25，通过长锁紧螺母53将充气扳手5连接气瓶截止阀阀体21上充气接口，旋转充气扳手手轮57带动旋转轴54旋转打开气瓶截止阀2的充气活门24时，气源通过壳体55上的管接头给气瓶1充气，通过控制充气活门24开度可控制充气速度，同时可利用气瓶压力传感器4实时监控气瓶内压力的变化。

在本实施例中，减压阀3包括输入接口组件31、减压阀阀体32、一级减压组件33、减压阀输出接口35及二级减压组件36；一级减压组件33、二级减压组件36设于减压阀阀体32内，均采用逆向式非卸荷减压结构；输入接口组件31用于连接气瓶截止阀2；减压阀输出接口35采用快接接口，用于连接气体输出管路，较为方便。一级减压组件33采用逆向式非卸荷减压结构。该结构充分利用入口压力的作用力作为活门的密封力，可以实现零流量工作状态下活门的良好截止功能，同时也降低了复位弹簧的负荷。该结构的缺点是随着入口压力的变化出口压力的浮动范围较大，但由于产品本身已采用两级减压机构，总的输出压力可以在二级减压后得到较高的稳定性。二级减压组件36也采用逆向式非卸荷减压结构。由于一级减压的作用，二级可以得到较低的、变化范围小的入口压力，并且该产品的流量要求低；逆向式减压结构在低压力、小流量的工作状况，可以得到较高的输出精度。为提高安全可靠性，一级减压后腔体按耐受入口最大压力设计，二级减压后腔体按一级减压后最高压力设计。

在本实施例中，减压阀3还包括堵头34，堵头34堵于减压阀阀体32的加工孔。堵头的作用为堵住减压阀阀体加工过程中为加工内腔而打的。

在本实施例中，输入接口组件31中设有用于阻挡气流中多余物的过滤器，保障活门和活门座密封的作用。

在本实施例中，气瓶截止阀2与气瓶1处连接的密封形式为金属硬密封，即使用退火后的紫铜垫作为密封垫圈，气瓶截止阀2端密封面上铣一到两圈水线，通过大力矩拧紧该螺纹接口，使得紫铜垫变形嵌入水线，从而使接口达到密封的效果。气瓶截止阀2与气瓶压力传感器4处连接的密封形式也为金属硬密封。过渡管路6与气瓶截止阀2和减压阀3连接的密封形式也为金属硬密封。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种集成压力控制与监测的高压气体储存装置，其特征在于，包括气瓶(1)、气瓶截止阀(2)、减压阀(3)、气瓶压力传感器(4)及充气扳手(5)；

所述气瓶截止阀(2)设有四个接口，分别与气瓶(1)、气瓶压力传感器(4)、减压阀(3)及充气气源连接；所述气瓶压力传感器(4)与所述气瓶(1)连接，用于实时监测所述气瓶(1)内气体的压力；所述气瓶截止阀(2)通过过渡管路(6)与所述减压阀(3)连接；所述气瓶截止阀(2)包括截止活门(26)及充气活门(24)；

所述截止活门(26)用于控制所述气瓶(1)中高压气体向所述减压阀中输出；所述减压阀(3)用于输出恒定在设定压力范围内的气体；所述充气活门(24)与所述气瓶(1)连接，用于控制充气气源向所述气瓶(1)中充气；所述充气扳手(5)用于打开所述充气活门(24)，通过控制所述充气活门(24)开度对充气速度进行控制。

2.根据权利要求1所述的集成压力控制与监测的高压气体储存装置，其特征在于，所述充气扳手(5)包括管接头堵帽(51)、旋转轴保护帽(52)、长锁紧螺母(53)、旋转轴(54)、壳体(55)、手柄(56)及充气扳手手轮(57)；所述管接头堵帽(51)堵于管接头上，所述管接头用于连接充气气源；所述旋转轴保护帽(52)设于所述旋转轴(54)的自由端；所述长锁紧螺母(53)设于所述旋转轴(54)自由端的外周，用于与所述充气活门(24)紧密连接；所述充气扳手手轮(57)与所述旋转轴(54)的驱动端连接，用于驱动所述旋转轴(54)旋转打开所述充气活门(24)，通过管接头向所述气瓶(1)中充气；所述手柄(56)垂直于所述旋转轴(54)设置，并与所述管接头同轴设置，所述充气扳手(5)整体构成十字型结构。

3.根据权利要求1所述的集成压力控制与监测的高压气体储存装置，其特征在于，所述气瓶截止阀(2)还包括气瓶截止阀阀体(21)、气瓶滤芯(22)、出口滤芯(23)、充气堵帽(25)、手轮锁紧环(27)、手轮(28)；所述气瓶滤芯(22)安装于所述气瓶截止阀(2)与所述气瓶(1)的接口处，用于过滤所述气瓶(1)输出的气体；所述出口滤芯(23)安装于所述气瓶截止阀(2)与所述减压阀(3)的接口处，用于过滤气瓶截止阀(2)输出的气体；所述充气堵帽(25)设于所述充气活门(24)端口；所述手轮(28)与所述充气活门(24)连接，用于控制充气活门(24)的开关；所述手轮锁紧环(27)用于紧锁手轮(28)。

4.根据权利要求1所述的集成压力控制与监测的高压气体储存装置，其特征在于，所述减压阀(3)包括输入接口组件(31)、减压阀阀体(32)、一级减压组件(33)、减压阀输出接口(35)及二级减压组件(36)；所述一级减压组件(33)、二级减压组件(36)设于所述减压阀阀体(32)内，均采用逆向式非卸荷减压结构；所述输入接口组件(31)用于连接所述气瓶截止阀(2)；所述减压阀输出接口(35)采用快接接口，用于连接气体输出管路。

5.根据权利要求4所述的集成压力控制与监测的高压气体储存装置，其特征在于，所述减压阀(3)还包括堵头(34)，所述堵头(34)堵于所述减压阀阀体(32)的加工孔。

6.根据权利要求4所述的集成压力控制与监测的高压气体储存装置，其特征在于，所述输入接口组件(31)中设有用于阻挡气流中多余物的过滤器。

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