CN111271491A - 单向阀和高压气体加注结构 - Google Patents

Abstract

本发明适用于连接结构领域，提供了一种单向阀和高压气体加注结构。其中，单向阀用于供高压气体单向流通，包括：阀体，具有一左右延伸的圆柱状的容置腔，以及开设于所述阀体的左右两侧面并分别开设有与所述容置腔连通的出气孔和进气孔；弹性件，能够沿左右方向弹性形变；球体，所述球体直径小于所述容置腔的内径；密封圈，为环状结构，且其内径大于所述进气孔的孔径；其中，所述弹性件、所述球体和所述密封圈均置于所述容置腔内并从左到右顺次排列；所述弹性件向所述球体方向施加向右的预紧力以使所述球体压贴于所述密封圈。本发明提供的单向阀，能够确保无论单向阀在任何状态下，气体只能从进气口到出气口的单向流动，确保充气的顺利和安全。

Description

单向阀和高压气体加注结构

技术领域

本发明属于连通结构领域，尤其涉及单向阀和高压气体加注结构。

背景技术

储气瓶在其内的气体消耗一段时间后需要进行加气。储气瓶储存的气体可以是氢气、煤气、氧气、氦气等。为提高储存量，对储气瓶内充气，需要在高压下进行以使气体能够被输入储气瓶中，同时避免气体反向输送。现有的高压气体加注设备采用钢球和锥形面的配合实现单向充气(如专利号：CN201410533649，发明名称为：气瓶用充气、供气接头及使用该装置的高压气瓶的专利)，该设置下锥形面尺寸减缩设置并具有与钢球配合抵接的封闭位置和与钢球滑接的充气位置，由于钢球只有在合适的受力角度和大小的情况下才会沿着锥形面移动到封闭位置，储气瓶的进气口位于背离封闭位置的一侧，且其中心线与锥形面的中心线重叠，而钢球处于充气位置时，其球心位于该中心线的下方，也就是说，储气瓶的气体从进气口出来而作用于钢球球心上方的位置，该受力下，难以保证储气瓶的气体能够将钢球推至封闭位置。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种单向阀和高压气体加注结构，其旨在确保气体的单向输送。

本发明是这样实现的：

一种单向阀，用于供高压气体单向流通，包括：

阀体，具有一左右延伸的圆柱状的容置腔，以及开设于所述阀体的左右两侧面并分别开设有与所述容置腔连通的出气孔和进气孔，

弹性件，能够沿左右方向弹性形变；

球体，所述球体直径小于所述容置腔的内径；

密封圈，为环状结构，且其内径大于所述进气孔的孔径；

其中，所述弹性件、所述球体和所述密封圈均置于所述容置腔内并从左到右顺次排列；

所述单向阀具有初始状态、封闭状态和连通状态；

所述单向阀处于初始状态时，所述弹性件向所述球体方向施加向右的预紧力以使所述球体压贴于所述密封圈而隔绝所述容置腔内的气体经所述进气孔流出，所述单向阀在所述高压气体经所述出气口进入所述容置腔时处于封闭状态，此时，所述球体压贴于所述密封圈而隔绝所述容置腔内的气体经所述进气孔流出，所述单向阀在所述高压气体经所述进气口进入所述容置腔时处于连通状态，此时，所述球体与所述密封圈分离而使所述高压气体经所述容置腔到达所述出气孔。

进一步的，所述单向阀还包括置于所述容置腔内的配合件，所述配合件置于所述弹性件和所述球体之间，所述配合件包括左右设置并均呈圆柱状结构的限位部和抵接部，所述限位部套接所述弹性件，所述限位部直径小于所述抵接部而使所述限位部与所述抵接部之间形成限制所述弹性件向右移动的限位台面，所述抵接部具有与所述球体抵接的抵接面和左右贯通的过气通道。

进一步的，所述抵接部的周侧表面包括抵接所述容置腔的腔壁的配合面和与所述容置腔的腔壁间隔设置并左右延伸的削切面，所述削切面与所述容置腔的腔壁围合形成所述过气通道。

进一步的，所述削切面有多个并沿所述抵接部的周侧均匀布置。

进一步的，所述抵接部具有左右贯通的通气孔以形成所述过气通道。

进一步的，所述抵接面呈锥形面。

进一步的，所述限位部和所述抵接部均左右贯通设置，所述抵接部的内环面为所述抵接面，所述抵接部在所述抵接面开设有供所述高压气体通过的过气孔。

进一步的，所述单向阀还包括位于所述容置腔内的套筒，所述套筒左右贯通并具有容置所述弹性件和所述配合件的导向孔，所述套筒右端面与所述密封圈抵接，所述球体直径小于所述套筒内径。

进一步的，所述密封圈截面优选为圆形。

一种高压气体加注结构，包括如上述的单向阀。

本发明提供的单向阀，弹性件被压缩在容置腔内，而驱使球体向右贴合于密封圈，密封圈为环状结构，与球体表面相配合，形成气密连接。弹性件在初始状态就处于被压缩状态，从而向球体施加向右的预紧力，使得单向阀在初始状态处于封闭状态，空气由球体和密封圈抵接的面所阻隔而不能从进气孔到达出气孔，或者从出气孔到达进气孔。使用时，高压气体从进气口进入而冲击球体，弹性件在该冲击力下向左发生弹性形变，使得球体向左移动而与密封圈分离，高压气体得以从球体和密封圈之间的间隙通过，而从出气口对储气瓶进行充气。本领域人员可以根据高压其它的压强设置弹性件的弹性模数，以实现在特定的高压气体作用下球体与密封圈分离的效果。而在高压气体达不到设计的压强时，高压气体不能驱使球体向左移动，而不能对储气瓶进行充气。考虑到储气瓶的压力环境，至少该高压气体的压力须大于储气瓶的气压，而该设计压强优选为大于储气瓶的气压，以避免高压气体能够通过单向阀而不能进入储气瓶的情况而容易产生的危险。在充气结束，或者高压气体压强低于储气瓶的情况下，球体的弹性件的弹性恢复力作用下向右移动而回复到与密封圈抵接的状态，而使单向阀处于封闭状态。此时，由于单向阀还与储气瓶连接，储气瓶与出气口连通，储气瓶的气体反向进入到容置腔，而对球体施加向右的作用力，进一步将球体压贴于密封圈，而确保储气瓶的气体不能从进气口流出。

由上，本发明提供的单向阀，能够确保无论单向阀在任何状态下，气体只能从进气口到出气口的单向流动，确保充气的顺利和安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一的单向阀的剖视图；

图2是本发明实施例一中单向阀的局部结构拆解示意图；

图3是本发明实施例二的高压气体加注结构的剖视图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	单向阀	20	气流调节阀
102	出气孔	31	气瓶接口
				101	进气孔	32	充气接口
11	阀体
				12	弹性件
13	球体
				14	密封圈
15	配合件
				151	削切面
16	套筒

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

请参照图1和图2，本实施例提供一种单向阀10，用于供高压气体单向流通。单向阀10包括阀体11，以及置于阀体11内的弹性件12、球体13和密封圈14。

阀体11具有一左右延伸的圆柱状的容置腔，以及开设于阀体11的左右两侧面并分别开设有与容置腔连通的出气孔102和进气孔101。

弹性件12、球体13和密封圈14均置于容置腔内并从左到右顺次排列。弹性件12能够沿左右方向弹性形变。球体13直径小于容置腔的内径。密封圈14为环状结构，且其内径大于进气孔101的孔径。

单向阀10具有初始状态、封闭状态和连通状态，单向阀10处于初始状态时，弹性件12向球体13方向施加向右的预紧力以使球体13压贴于密封圈14而隔绝容置腔内的气体经进气孔101流出，单向阀10在高压气体经出气口进入容置腔时处于封闭状态，此时，球体13压贴于密封圈14而隔绝容置腔内的气体经进气孔101流出，单向阀10在高压气体经进气口进入容置腔时处于连通状态，此时，球体13与密封圈14分离，而使高压气体经容置腔到达出气孔102。

弹性件12被压缩在容置腔内，而驱使球体13向右贴合于密封圈14，密封圈14为环状结构，与球体13表面相配合，形成气密连接。弹性件12在初始状态就处于被压缩状态，从而向球体13施加向右的预紧力，使得单向阀10在初始状态处于封闭状态，空气由球体13和密封圈14抵接的面所阻隔而不能从进气孔101到达出气孔102，或者从出气孔102到达进气孔101。使用时，高压气体从进气口进入而冲击球体13，弹性件12在该冲击力下向左发生弹性形变，使得球体13向左移动而与密封圈14分离，高压气体得以从球体13和密封圈14之间的间隙通过，而从出气口对储气瓶进行充气。本领域人员可以根据高压其它的压强设置弹性件12的弹性模数，以实现在特定的高压气体作用下球体13与密封圈14分离的效果。而在高压气体达不到设计的压强时，高压气体不能驱使球体13向左移动，而不能对储气瓶进行充气。考虑到储气瓶的压力环境，至少该高压气体的压力须大于储气瓶的气压，而该设计压强优选为大于储气瓶的气压，以避免高压气体能够通过单向阀10而不能进入储气瓶的情况而容易产生的危险。在充气结束，或者高压气体压强低于储气瓶的情况下，球体13的弹性件12的弹性恢复力作用下向右移动而回复到与密封圈14抵接的状态，而使单向阀10处于封闭状态。此时，由于单向阀10还与储气瓶连接，储气瓶与出气口连通，储气瓶的气体反向进入到容置腔，而对球体13施加向右的作用力，进一步将球体13压贴于密封圈14，而确保储气瓶的气体不能从进气口流出。

本实施例提供的单向阀10，能够确保无论单向阀10在任何状态下，气体只能从进气口到出气口的单向流动，确保充气的顺利和安全。

本实施例中，球体13为钢球，具有足够的结构强度以抵抗高压气体的冲击力。在其他实施例中，球体13也可以采用其它的材料，在此不作唯一限定。

本实施例中，密封圈14截面优选为圆形。无论密封圈14的尺寸大小，其与球体13抵接的面为弧形面，有利于保障密封圈14与球体13的贴合程度。如密封圈14截面为矩形，则存在转角与球体13抵接的情况而不利于密封圈14与球体13的气密连接。

本实施例中，密封圈14为弹性材料制成。密封圈14在球体13的压力下发生弹性形变，使得密封圈14和球体13之间具有更大的贴合面积，从而有利于提高密封圈14和球体13之间的气密性。优选的，密封圈14为橡胶材料制成。

请参照图1，单向阀10还包括置于容置腔内的配合件15，配合件15置于弹性件12和球体13之间，配合件15包括左右设置并均呈圆柱状结构的限位部和抵接部，限位部套接弹性件12，限位部直径小于抵接部而使限位部与抵接部之间形成限制弹性件12向右移动的限位台面，抵接部具有与球体13抵接的抵接面和左右贯通的过气通道。配合件15的设置，有利于弹性件12和球体13的位置进行定位。弹性件12一端套接在限位部上，从而限定了弹性件12一端的移动路径，抵接部与密封圈14共同限定了球体13的位置。

抵接部的周侧表面包括抵接容置腔的腔壁的配合面和与容置腔的腔壁间隔设置并左右延伸的削切面151，削切面151与容置腔的腔壁围合形成过气通道。配合面与容置腔的腔壁抵接，使得配合件15沿容置腔左右移动。削切面151与容置腔的腔壁围合形成过气通道以供气体通过。本实施例中，削切面151为左右延伸的平面，在其它实施例中，也可以为弧形面。图示中，削切面151有三个，并沿抵接部的周侧均匀布置，均匀布置以避免气体经过抵接部而在抵接部的左侧形成紊流，而对结构产生损害。高压气流从进气孔101进入，经钢球与密封圈14之间的空隙，再穿过抵接部与球体13之间的通道向右流向出气孔102。

在其它实施例中，抵接部也可以开设左右贯通的通气孔以供气流通过。优选的，通气孔有多个并沿抵接部的周侧均匀布置。

请参照图1，抵接面呈锥形面。以提高球体13和抵持部的贴合程度，从而有利于确保球体13中心位于锥形面的中心线上。

请再次参照图1，限位部和抵接部均左右贯通设置，抵接部的内环面为抵接面，抵接部在抵接面开设有供高压气体通过的过气孔(未图示)。高压气流从进气孔101进入，经钢球与密封圈14之间的空隙，除了通过抵接部的过气通道流向出气孔102之外，也可以穿过抵接部的过气孔向右流向出气孔102。

优选的，过气孔有多个并沿抵接部的周侧均匀布置。

削切面151和过气孔的设置，使得高压气体经抵接部的外周侧和中间穿过。过气孔的设置有利于降低气体经抵接部外周侧进入抵接部的右侧面而在右侧面产生涡流对抵接部的损害。

优选的，抵接面母线与底边形成夹角为30-75度。图示结构中，抵接面母线与底边形成夹角为60度。

请参照图1，本实施例中，弹性件12和封闭圈间隔设置。弹性件12和密封圈14位于球体13的左右两侧，弹性件12和密封圈14之间存在间隙，也就是说，弹性件12和密封圈14没有将球体13全部包裹。该设置下，弹性件12和密封圈14之间存在供气体流通的间隙，在球体13与密封圈14分离时，高压气体可以经该间隙再经过气孔或经抵接部和球体13之间的通道流向出气孔102。本领域人员可以根据实际需要设置弹性件12和封闭圈的间隙大小，适当增加间隙，有利于提高气流通过的顺畅度。

请参照图1，单向阀10还包括位于容置腔内的套筒16，套筒16左右贯通并具有容置弹性件12和配合件15的导向孔，套筒16右端面与密封圈14抵接，球体13直径小于套筒16内径。套筒16的右端面与容置腔的右腔壁一起形成容置密封圈14的空间，也就是说，套筒16限制密封圈14向左移动。球体13直径小于套筒16的内径，密封圈14的外径与容置腔的腔壁抵接，该设置下，密封圈14具有较大的尺寸，使得密封圈14与球体13的抵接位置靠近球体13的上端，有利于增加密封圈14与球体13的抵接面积，进而有利于提高密封圈14与球体13的气密性。

实施例二

请参照图3，本实施例提供一种高压气体加注结构，包括与气源连接的充气接口32、与储气瓶连接的气瓶接口31，以及位于充气接口32和气瓶接口31之间的单向阀10和气流调节阀20。充气接口32和气瓶接口31之间为供高压气体通过的气流通道，单向阀10置于气流通道内并用于限定高压气体从充气接口32流向气瓶接口31，气流调节阀20用于调节气流通道内高压气体的流量。

单向阀10的具体结构请参照实施例一。充气接口32与进气口连通，气瓶接口31与出气口连通。由于本实施例的高压气体加注结构采用了上述所有实施例一的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单向阀(10)，用于供高压气体单向流通，其特征在于，包括：

阀体(11)，具有一左右延伸的圆柱状的容置腔，以及开设于所述阀体(11)的左右两侧面并分别开设有与所述容置腔连通的出气孔(102)和进气孔(101)，

弹性件(12)，能够沿左右方向弹性形变；

球体(13)，所述球体(13)直径小于所述容置腔的内径；

密封圈(14)，为环状结构，且其内径大于所述进气孔(101)的孔径；

其中，所述弹性件(12)、所述球体(13)和所述密封圈(14)均置于所述容置腔内并从左到右顺次排列；

所述单向阀(10)具有初始状态、封闭状态和连通状态；

所述单向阀(10)处于初始状态时，所述弹性件(12)向所述球体(13)方向施加向右的预紧力以使所述球体(13)压贴于所述密封圈(14)而隔绝所述容置腔内的气体经所述进气孔(101)流出；所述单向阀(10)在所述高压气体经所述出气口进入所述容置腔时处于封闭状态，此时，所述球体(13)压贴于所述密封圈(14)而隔绝所述容置腔内的气体经所述进气孔(101)流出；所述单向阀(10)在所述高压气体经所述进气口进入所述容置腔时处于连通状态，此时，所述球体(13)与所述密封圈(14)分离而使所述高压气体经所述容置腔到达所述出气孔(102)。

2.如权利要求1所述的单向阀(10)，其特征在于，所述单向阀(10)还包括置于所述容置腔内的配合件(15)，所述配合件(15)置于所述弹性件(12)和所述球体(13)之间，所述配合件(15)包括左右设置并均呈圆柱状结构的限位部和抵接部，所述限位部套接所述弹性件(12)，所述限位部直径小于所述抵接部而使所述限位部与所述抵接部之间形成限制所述弹性件(12)向右移动的限位台面，所述抵接部具有与所述球体(13)抵接的抵接面和左右贯通的过气通道。

3.如权利要求2所述的单向阀(10)，其特征在于，所述抵接部的周侧表面包括抵接所述容置腔的腔壁的配合面和与所述容置腔的腔壁间隔设置并左右延伸的削切面(151)，所述削切面(151)与所述容置腔的腔壁围合形成所述过气通道。

4.如权利要求3所述的单向阀(10)，其特征在于，所述削切面(151)有多个并沿所述抵接部的周侧均匀布置。

5.如权利要求2所述的单向阀(10)，其特征在于，所述抵接部具有左右贯通的通气孔以形成所述过气通道。

6.如权利要求2所述的单向阀(10)，其特征在于，所述抵接面呈锥形面。

7.如权利要求6所述的单向阀(10)，其特征在于，所述限位部和所述抵接部均左右贯通设置，所述抵接部的内环面为所述抵接面，所述抵接部在所述抵接面开设有供所述高压气体通过的过气孔。

8.如权利要求2所述的单向阀(10)，其特征在于，所述单向阀(10)还包括位于所述容置腔内的套筒(16)，所述套筒(16)左右贯通并具有容置所述弹性件(12)和所述配合件(15)的导向孔，所述套筒(16)右端面与所述密封圈(14)抵接，所述球体(13)直径小于所述套筒(16)内径。

9.如权利要求1至8任一所述的单向阀(10)，其特征在于，所述密封圈(14)截面为圆形。

10.一种高压气体加注结构，其特征在于，包括如权利要求1至9任一所述的单向阀(10)。

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