CN113324171B - 一种加氢枪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加氢枪，包括枪体，所述枪体内包括加氢端与加注端，所述加注端设有可轴向运动的加注管，所述加氢端设有可轴向运动的进气阀芯，所述进气阀芯与加注管之间夹持有凸轮杆，所述凸轮杆内设置有限位机构。通过在凸轮杆内设置了限位机构，可以有效保证加氢枪与加氢口连接紧密，避免加氢枪意外脱落，在加氢口没有安装到位的情况下，限位机构可以使加氢枪的凸轮杆无法继续旋转，增加了加氢枪的安全性。

Description

一种加氢枪

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体地说，涉及一种加氢枪。

背景技术

能源问题是当今社会面临的重要问题之一，化石燃料的能源终将枯竭。所以开发新的能源是当今社会所追求的趋势，而对环境无污染的燃料电池是新能源发展的一种趋势。

燃料电池是通过电化学反应，而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式-最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放象COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。如上所述，燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的(光伏电池板、风能发电等)，整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。

氢气属于低分子气体，爆炸极限范围是：4.1％～74.2％的体积浓度，极易发生爆炸，造成安全事故，目前加氢枪市场分35MPa和70MPa两个压力等级，压力越高对密封性和安全性要求更高，在耐压强度满足的同时，还需满足零泄漏气密性要求，加氢枪的材料选用上必须满足耐高压和抗氢脆的性能，密封材料需同时具备自润滑，高分子组织。

但是现有技术中其主要存在以下问题：氢气加注过程可靠密封性要求高、剩余氢气彻底安全放散、加氢机在给氢燃料电池汽车加氢时操作复杂，常见的加氢机械传动存在反向延迟。同时还存在：加氢枪与加氢装置结合不可靠容易意外脱落、高压产生的手柄操作扭力、部件结构繁多复杂，导致操作流程冗长，并且可靠性不高。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种加氢枪，通过在凸轮杆内设置限位机构，可以提高加氢枪与燃料汽车加氢口连接的安全性，同时也可以避免加氢枪在加注过程中从加氢口处脱离。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种加氢枪，包括枪体，所述枪体内包括加氢端与加注端，所述加注端设有可轴向运动的加注管，所述加氢端设有可轴向运动的进气阀芯，所述进气阀芯与加注管之间夹持有凸轮杆，所述凸轮杆内设置有限位机构。

进一步，所述凸轮轴设置在枪体的轴孔中，且可沿轴孔相对转动，所述限位机构与凸轮杆同步转动。

进一步，所述限位机构包括卡块和压缩弹簧，所述凸轮杆内设置有横向的圆孔，所述卡块为中空结构，与圆孔分别设置在凸轮杆的两端，所述卡块与圆孔同轴设置，所述压缩弹簧夹持于卡块与圆孔之间。

进一步，所述凸轮杆的一端设置有第一通孔，所述卡块穿过第一通孔，所述圆孔的轴线与凸轮杆互相垂直。

进一步，所述凸轮杆的外周设置有限位环，所述限位环为上下延伸的套筒结构，所述加注管与进气阀芯分别穿过限位环，所述加注管与卡块相连，所述进气阀芯与圆孔相连；

或者，所述加注管与圆孔相连，所述进气阀芯与卡块相连。

进一步，所述限位环至少部分设置有轴向延伸的长条孔；

优选的，所述长条孔为限位环上沿周向旋转30°形成。

进一步，所述凸轮杆的外部连接有凸轮盖，且与凸轮杆同步转动，所述凸轮盖为凸圆设置；所述加注端的外部为可轴向移动的滑动套筒，所述滑动套筒的一端与凸轮盖接触。

进一步，所述枪体内部还设置有泄压机构，所述泄压机构一端与凸轮盖相抵接，另一端与进气阀芯相连。

进一步，所述泄压结构包括排气套筒、顶杆和排气阀芯，所述顶杆与排气阀芯可同步沿着排气套筒轴向运动，所述顶杆至少部分的直径收窄设置。

进一步，所述泄压结构还包括排气管，所述排气管穿过排气套筒与排气套筒内的顶杆相抵接，另一端延伸至加氢端的上方。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、通过在凸轮杆内设置了限位机构，可以有效保证加氢枪与加氢口连接紧密，避免加氢枪意外脱落，在加氢口没有安装到位的情况下，限位机构可以使加氢枪的凸轮杆无法继续旋转，增加了加氢枪的安全性。

2、在枪体内部增加了泄压功能，能够实现快速泄压的功能，并且操作简便，提高了工作效率，结构也相对简单，制造成本较低，可以广泛推广使用。

3、限位机构与泄压机构都设置在枪体内部，合理利用空间布局。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：

图1是本发明实施例中加氢枪结构示意图；

图2是本发明实施例中加氢枪外壳结构示意图；

图3是本发明实施例中加氢枪未加注前限位机构局部示意图；

图4是本发明实施例中加氢枪与加氢口未正确连接限位机构局部示意图；

图5是本发明实施例中加氢枪与加氢口正确连接限位机构局部示意图；

图6是本发明实施例中加氢枪加注过程限位机构局部示意图；

图7是本发明实施例中加氢枪加注过程泄压机构局部示意图；

图8是本发明实施例中加氢枪加注结束泄压机构局部示意图。

附图中标号说明：1、滑动套筒，2、加注端，3、枪体，4、凸轮盖，5、顶杆，6、排气阀芯，7、加氢端，8、排气管，9、进气管，10、进气阀芯，11、卡爪，12、限位环，13、卡块，14、圆孔，15、压缩弹簧，16、轴孔，17、第一通孔，19、长条孔，20、泄压机构，21、排气套筒，22、凸轮杆，23、单向阀芯，24、限位机构，25、加注管，26、把手，27、凹部。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1至图3所示，本发明实施例中，介绍一种加氢枪，包括枪体3，所述枪体3内包括加氢端7与加注端2，所述加注端2设有可轴向运动的加注管25，所述加氢端7设有可轴向运动的进气阀芯10，所述进气阀芯10与加注管25之间夹持有凸轮杆22，所述凸轮杆22内设置有限位机构24，所述加注端2可与氢燃料电池汽车加氢口连通。

加氢口未安装前，把手26可顺时针自由旋转30°。通过上述设置，在凸轮杆22内增加了限位机构24，可以保证加氢枪与加氢口的安装密封性，提高安全性。若加氢枪与加氢口安装到位，则枪体3外部的把手26可继续旋转，若没有加氢口或加氢口安装位置不达标则不能继续旋转。

如图1所示，本发明实施例中，枪体3的中部设置有轴孔16，所述轴孔16上下贯通设置，连通枪体3的内部与外部，凸轮杆22插入到轴孔16内，通过螺母压紧，螺钉将凸轮盖4与凸轮杆22固定连接，凸轮杆22相对轴孔16可旋转，且凸轮杆22内部的限位机构24与凸轮杆22同步转动。通过上述设置，限位机构24与凸轮杆22同步转动，当加注端2与加氢口连接正常时，凸轮杆22可继续转动，当加注端2与加氢口未正常连接时，则限位机构24会限制凸轮杆22继续转动，此时需要操作人员调整加注端2与加氢口连接处，保证正常连接，提高了加注端2与加氢口连接的安全性，同时也避免了加氢枪在加氢过程中意外脱落。

本发明实施例中，所述限位机构24包括卡块13和压缩弹簧15，所述卡块13为中空结构，与圆孔14分别设置在凸轮杆22的两端，所述压缩弹簧15夹持于卡块13与圆孔14之间。在加氢枪未与加氢口连接时，即初始位置，卡块13与加注端2内的加注管25连接，压缩弹簧15提供弹力，保证卡块13与加注端2密闭连接，此时，圆孔14与进气阀芯10未连接，切断枪体3内部氢气的流通通道。

本发明实施例中，凸轮杆22内设置有横向的圆孔14，所述圆孔14的轴线与凸轮杆22互相垂直，且与卡块13同轴设置，这样能够保证限位机构24与圆孔14配合，提供为气体流通的通道。

如图3至图6所示，本发明实施例中，凸轮杆22的两端设置有第一通孔17，所述卡块13穿过第一通孔17。通过上述设置，从而保证卡块13一部分始终是处于凸轮杆22的外部，当加注管25施加向后的力之后，卡块13也同样也会给压缩弹簧15的力，此时，限位机构24处于压缩状态。

本发明实施例中，所述凸轮杆22的外周设置有限位环12，所述限位环12为上下延伸的套筒结构，所述加注管25与进气阀芯10分别穿过限位环12，通过上述设置，使的加注管25与进气阀芯10可分别与卡块13或圆孔14相连，保证气路通畅。在初始位置时，所述加注管25与卡块13相连，所述进气阀芯10与圆孔14相连；当加注端2与加氢口连接正常时，所述加注管25与圆孔14相连，所述进气阀芯10与卡块13相连。

如图3至图6所示，所述限位环12至少部分设置有轴向延伸的长条孔19；长条孔19设置与加注管25连接处的旁侧，且在上部，同时，所述长条孔19为限位环12上沿周向旋转30°形成。通过上述设置，当凸轮杆22顺时针旋转时，会带动限位机构24同步旋转，若此时加注端2与加氢口未连接成功时，如图4所示，此时，加注端2的单向阀芯23未向后轴向移动，则加注管25同样没有向后移动，凸轮杆22在旋转的过程中，压缩弹簧15始终给卡块13提供弹力，令卡块13相对于凸轮杆22为凸出状态，卡块13与长条孔19紧贴，且沿着长条孔19宽度做周向运动；当旋转30度左右的时候，凸出的卡块13就会碰到长条孔19的侧壁，与限位环12抵接，由于限位环12的阻碍，凸轮杆22不会继续旋转，提示操作人员此时加注端2与加氢口未正常连接，提高安全操作，避免在加氢过程中，加氢口与加注端2脱离，降低安全隐患。

如图1所示，本发明实施例中，若加氢口与加氢枪连接正常，则加注端2的滑动套筒1会朝向加注端2端口处轴向移动，卡爪11的一端设有凸部，凸部与滑动套筒1的端部抵接，所述凸部可向加注端2的端口径向移动；优选的，所述滑动套筒1内周壁的端口处与凸部相抵接。当滑动套筒1朝向加注端2端口处移动时，会顶在凸部的位置，令凸部径向向内运动，从而达到锁紧的目的。

加注端2内设有第一弹簧，所述单向阀芯23远离加注端2的端口方向设有锥形密封座，所述密封座的一端与第一弹簧相连，另一端与密封圈的端面抵接。通过上述设置，当加氢枪在加注过程中，密封座与单向阀芯23克服第一弹簧的弹力，远离加注端2端口处移动，从而在内部形成了氢气流通的流道。

如图5和图6所示，当单向阀芯23远离加注口端口处移动时，加注管25同样也会水平远离加注端2端口处移动，此时，加注管25会给卡块13施加一个压紧力，限位机构24处于压缩状态，在凸轮杆22旋转的过程中，加注管25始终给卡块13压紧力，当凸轮杆22旋转到长条孔19侧壁时，卡块13不会抵接到长条孔19侧壁，凸轮杆22继续旋转，卡块13会经过长条孔19，顶在限位环12内，当凸轮杆22旋转180度时，卡块13会与进气阀芯10连接，圆孔14会与加注管25连接。通过上述设置，限位机构24使得加氢枪内部形成了流通的氢气流道，氢气可以从加氢端7进入，经加注端2进入到加氢口，完成加氢过程。

本发明实施例中，所述凸轮盖4连接在凸轮杆22外部并能随凸轮杆22转动，所述凸轮盖4为凸圆设置；所述滑动套筒1后端与凸轮盖4接触，所述凸轮盖4随凸轮杆22转动进而推动滑动套筒1轴向滑移。

本发明还包括设置在滑动套筒1与单向阀芯23之间的卡爪11，所述卡爪11通过复位弹簧连接在加注端2处，所述滑动套筒1沿轴线向燃料电池汽车加氢口移动时，压迫卡爪11克服复位弹簧缩紧力，卡爪11收缩卡紧氢燃料电池汽车加氢口；

如图2所示，本发明还包括把手26，所述把手26与凸轮杆22连接并可驱动凸轮杆22旋转进而带动凸轮盖4转动。

所述把手26在0度位置，加氢枪未与氢燃料电池汽车加氢口连接，此时加氢枪内部排气管8路联通，进气管9关闭，加氢枪整体处于关闭状态；

转动把手26超过30度位置时，加氢枪插入氢燃料电池汽车加氢口，加氢枪的凸轮盖4驱动滑动套筒1前移，迫使卡爪11克服复位弹簧弹力并进行径向收缩，与氢燃料电池汽车加氢口梯形环槽咬合。同时，单向阀芯23与氢燃料电池汽车加氢口相互抵触后克服第一弹簧的弹力向后移动，单向阀芯23被顶开，开启加氢枪出气管道通路，此时排气管8路打开；

继续转动把手26至180度位置，凸轮杆22同时旋转，驱动加注管25继续向后移动，此时加注管25与圆孔14相连，卡块13与进气阀芯10相连，迫使单向阀芯23向后移动与密封环运动完全分离，此时单向阀芯23与加气通路联通，本发明整体形成加气通路，同时排气通路关闭。

此时，氢气经进气管9、进气阀芯10、卡块13、圆孔14、加注管25和单向阀芯23进入加注端2内，充满阀腔室，形成高压腔；在气压作用力下形成的持续均匀的支撑力将滑动套筒1进行有效的固定，防止滑动套筒1轴向滑动及径向转动，防止在加注氢气过程中不当操作导致的脱枪，强行拔枪等安全事故；高压氢气经过单向阀芯23进入加氢口后，在气压作用力下会打开氢燃料电池汽车内部的单向阀，往汽车高压钢瓶内加注氢气。

实施例二

如图1、图7和图8所示，本发明实施例中，所述枪体3内部还设置有泄压机构20，所述泄压机构20一端与凸轮盖4相抵接，另一端与进气阀芯10相连。泄压机构20上下延伸设置，泄压机构20能够有效地对枪体3腔内的遗留气体进行泄压排放，防止加氢枪内长期贮存高压氢气。

本发明实施例中，所述泄压结构包括排气套筒21、顶杆5和排气阀芯6，所述顶杆5与排气阀芯6可同步沿着排气套筒21轴向运动，所述项杆5至少部分的直径收窄设置。顶杆5与排气阀芯6可上下移动，且凸轮盖4内部设置有凹部27，所述凹部27为凸轮盖4上的螺旋凹槽，当加氢枪加注完成后，需要泄气时，凸轮盖4逆时针旋转，此时，顶杆5与凸轮盖4接触的位置平齐，顶杆5会朝下轴向运动，同时，排气阀芯6向下移动，在泄压机构20内形成通道；当凸轮盖4旋转到初始位置时，项杆5的项部会顶到凹部27里，排气阀芯6与排气套筒21紧密接触，泄压机构20内部为关闭状态。

如图7所示，本发明实施例中，顶杆5与排气阀芯6接触的端部为收窄设置，在加氢枪加注过程中，排气管8顶在收窄位置，此时，泄压机构20为关闭状态，如图8所示，当加氢枪加注完成之后，顶杆5向上移动，排气管8会顺利滑入到顶杆5的收窄部分，插入到排气阀芯6中，从而实现与排气阀芯6的连接。通过上述设置，不需要添加任何结构，就可以实现切断或打开排气通路，优化内部结构。

本发明实施例中，所述泄压结构还包括排气管8，所述排气管8穿过排气套筒21与排气套筒21内的顶杆5相抵接，另一端延伸至加氢端7的上方。需要排出的氢气经过排气阀芯6，后经排气管8实现外排。

当加氢机端出现停止信号后，需要进行取枪或拔枪操作，这时，加氢枪内有一部分残余高压氢气，需要进行排气操作后才能安全拔枪或取枪，具体实现过程是：把手26反向转动至90度位置，此时凸轮杆22与单向阀芯23脱离，单向阀芯23在复位弹簧的回弹力作用下向前移动与密封环贴合，切断单向阀芯23与加氢通路之间的气路连接，此时加氢端7停止加注。

最后再次转动把手26至0度，加氢枪的凸轮盖4回到初始位置，通过凸轮盖4与顶杆5开启泄压机构20，加氢枪内高压氢气通过排气管8排放到集中放空管道中，进行安全放空，保证操作环境的安全，滑动套筒1在弹簧作用力下后移，卡爪11径向扩张开，与加氢口梯形环槽咬合状态失效，加氢枪单向阀芯23与加氢口接合处被第一弹簧作用力向前顶开分离，单向阀芯23与入口密封组件结合，关闭加氢枪出口，拔出加氢枪。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (8)

1.一种加氢枪，包括枪体（3），其特征在于：所述枪体（3）内包括加氢端（7）与加注端（2），所述加注端（2）设有可轴向运动的加注管（25），所述加氢端（7）设有可轴向运动的进气阀芯（10），所述进气阀芯（10）与加注管（25）之间夹持有凸轮杆（22），所述凸轮杆（22）内设置有限位机构（24）；

所述限位机构（24）包括卡块（13）和压缩弹簧（15），所述凸轮杆（22）内设置有横向的圆孔（14），所述卡块（13）为中空结构，与圆孔（14）分别设置在凸轮杆（22）的两端，所述卡块（13）与圆孔（14）同轴设置，所述压缩弹簧（15）夹持于卡块（13）与圆孔（14）之间；

所述凸轮杆（22）的一端设置有第一通孔（17），所述卡块（13）穿过第一通孔（17），所述圆孔（14）的轴线与凸轮杆（22）互相垂直；

所述凸轮杆（22）的外周设置有限位环（12），所述限位环（12）为上下延伸的套筒结构，所述加注管（25）与进气阀芯（10）分别穿过限位环（12），所述加注管（25）与卡块（13）相连，所述进气阀芯（10）与圆孔（14）相连；

或者，所述加注管（25）与圆孔（14）相连，所述进气阀芯（10）与卡块（13）相连。

2.根据权利要求1所述的一种加氢枪，其特征在于：所述凸轮杆（22）设置在枪体（3）的轴孔（16）中，且可沿轴孔（16）相对转动，所述限位机构（24）与凸轮杆（22）同步转动。

3.根据权利要求1所述的一种加氢枪，其特征在于：所述限位环（12）至少部分设置有轴向延伸的长条孔（19）。

4.根据权利要求3所述的一种加氢枪，其特征在于：所述长条孔（19）为限位环（12）上沿周向旋转30°形成。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种加氢枪，其特征在于：所述凸轮杆（22）的外部连接有凸轮盖（4），且与凸轮杆（22）同步转动，所述凸轮盖（4）为凸圆设置；所述加注端（2）的外部为可轴向移动的滑动套筒（1），所述滑动套筒（1）的一端与凸轮盖（4）接触。

6.根据权利要求5所述的一种加氢枪，其特征在于：所述枪体（3）内部还设置有泄压机构（20），所述泄压机构（20）一端与凸轮盖（4）相抵接，另一端与进气阀芯（10）相连。

7.根据权利要求6所述的一种加氢枪，其特征在于：所述泄压结构包括排气套筒（21）、顶杆（5）和排气阀芯（6），所述顶杆（5）与排气阀芯（6）可同步沿着排气套筒（21）轴向运动，所述顶杆（5）至少部分的直径收窄设置。

8.根据权利要求7所述的一种加氢枪，其特征在于：所述泄压结构还包括排气管（8），所述排气管（8）穿过排气套筒（21）与排气套筒（21）内的顶杆（5）相抵接，另一端延伸至加氢端（7）的上方。

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