CN114171751B - 一种压力控制开关阀 - Google Patents

Abstract

一种压力控制开关阀，包括：第一连接器，用于连接气体发生器和贮液器；第二连接器，用于连接电堆和沉淀瓶；所述第二连接器与所述第一连接器连接；膜片，用于开启或关闭沉淀瓶和所述第二连接器的连通；所述膜片设置于所述第一连接器和所述第二连接器之间；沉淀瓶，用于承装所述第二连接器输出的液体；所述沉淀瓶与所述第二连接器连接。本申请提供的一种压力控制开关阀具有如下有益效果：可采用电池组激活用气体的压力作为控制阀开关的驱动力，无需采用电信号控制，简化了电池组系统；采用弹性橡胶膜片，边缘由第一连接器、第二连接器压缩密封，一方面实现了控制管路与连接管路中流经流体的相互隔离，另一方面具有较好的长期贮存密封性能。

Description

一种压力控制开关阀

技术领域

本发明属于压力控制开关阀技术领域，具体涉及一种压力控制开关阀。

背景技术

随着科学技术的突飞猛进，电池的应用范围愈加广泛。与此同时，电池的重量比能量和体积比能量指标要求越来越高，即在相同电池能量下，电池的重量和体积越小越好，电池组集成度越高越好。

大型锌银一次电池组具有电压高、容量大、系统复杂等特点，为保证电池组可靠工作，随着放电的进行，电堆需要排气以减小内部压力，以防止内部因产气压力过高而使电堆壳体损坏，电解液流出，进而造成短路等故障。但是在激活时，电解液在激活气体进入贮液器压缩贮液囊的作用下被挤进电堆公共分配道中，进而流入各个单体内，此时电堆应完全密闭，以免电解液流失。这就需要在电堆的排气管路上配备一个开关阀，激活时自动闭合，激活完成后自动开启，且闭合和开启必须可靠。

管路上使用的具有自动开、关功能的开关阀种类多、应用广泛，大部分为电磁阀，需要电信号输入，而且为了控制阀开闭动作的时序，需要配合继电器等元件使用，这种方式会使得电池组元器件种类增多，体积和重量增加，系统也变得更加复杂，而且这种阀的阀芯在耐碱、长期贮存密封性方面存在一定的不足。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种压力控制开关阀，包括：

第一连接器，用于连接气体发生器和贮液器；

第二连接器，用于连接电堆和沉淀瓶；所述第二连接器与所述第一连接器连接；

膜片，用于开启或关闭沉淀瓶和所述第二连接器的连通；所述膜片设置于所述第一连接器和所述第二连接器之间；

沉淀瓶，用于承装所述第二连接器输出的液体；所述沉淀瓶与所述第二连接器连接。

优选地，所述第一连接器包括：压力缓冲腔、进入嘴和流出嘴，其中，所述进入嘴和所述流出嘴和所述第二连接器分别与所述压力缓冲腔连接，所述进入嘴用于与所述气体发生器连接，所述流出嘴用于与所述贮液器连接。

优选地，所述第二连接器包括：进口和出口，其中，所述进口和所述出口分别与所述压力缓冲腔连接，所述进口用于与所述电堆连接，所述出口用于与所述沉淀瓶连接，所述膜片设置于所述压力缓冲腔和所述进口之间。

优选地，所述第二连接器内壁上设置有凹槽，所述凹槽上开设有与所述出口连接的通孔。

优选地，所述凹槽上设置有凸台，所述凸台上开设有与所述进口连接的通孔。

优选地，所述凹槽上设置有限位槽，所述压力缓冲腔上设置有限位台，所述限位台对应插置于所述限位槽中。

优选地，所述限位台上设置有密封凸起，所述限位槽上设置有安装槽，所述密封凸起挤压所述膜片并插置于所述安装槽中。

优选地，所述膜片边缘设置有环形凸起，所述环形凸起嵌入所述安装槽内。

优选地，所述沉淀瓶上设置有排气接口。

优选地，所述膜片由三元乙丙橡胶材质制成。

本申请提供的一种压力控制开关阀具有如下有益效果：

(1)可采用电池组激活用气体的压力作为控制阀开关的驱动力，无需采用电信号控制，简化了电池组系统；

(2)采用弹性橡胶膜片，边缘由第一连接器、第二连接器压缩密封，一方面实现了控制管路与连接管路中流经流体的相互隔离，另一方面具有较好的长期贮存密封性能；

(3)膜片封堵的进口通孔横截面积小于膜片面积，进口一旦被膜片变形封闭，即使连接管路压力达到控制管路流体压力值，进口也能被可靠地密封住；当控制管路接近无压力时，连接管路稍有压力膜片就会自动回弹，进口开启，连接管路流体便可从阀流出，这种结构保证了闭合与开启动作的可靠性；

(4)设置了压力缓冲腔，能够确保高压力流体在流出之前阀已闭合，使电池组激活时电解液进入电堆前，电堆处于密闭状态，保证了激活可靠性；

(5)通过出口连接沉淀瓶，有利于阀开启后经连接管路导出的气液混合态流体实现气液分离，液体残留于沉淀瓶中，气体从沉淀瓶排气接口排出；

(6)结构简单、使用可靠、集成度高、成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种压力控制开关阀的结构示意图；

图2是本发明提供的一种压力控制开关阀的结构示意图；

图3是本发明提供的一种压力控制开关阀的内部结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1-3，在本申请实施例中，本发明提供了一种压力控制开关阀，包括：

第一连接器1，用于连接气体发生器和贮液器；

第二连接器2，用于连接电堆和沉淀瓶4；所述第二连接器2与所述第一连接器1连接；

膜片3，用于开启或关闭沉淀瓶4和所述第二连接器2的连通；所述膜片3设置于所述第一连接器1和所述第二连接器2之间；

沉淀瓶4，用于承装所述第二连接器2输出的液体；所述沉淀瓶4与所述第二连接器2连接。

当使用此压力控制开关阀时，将第一连接器1接气体发生器和贮液器，将第二连接器2连接电堆和沉淀瓶4，此时电池组在激活时会通过气体发生器产生高压气体，高压气体经由第一连接器1进入贮液器内，并挤压电解液进入电堆内。由于高压气体作用，膜片3封堵第二连接器2和沉淀瓶4之间的连接。随着激活气体逐渐排尽，第一连接器1内的压力进一步减小，同时电堆内因自身产气压力进一步升高，膜片3两侧压力的变化使得膜片3逐渐回弹，与第二连接器2产生分离，第二连接器2内部气路被连通，于是电堆内部的气体进入到沉淀瓶4中，部分被气体带出的液态电解液在重力作用下沉淀在瓶内，其余被分离的气体则从沉淀瓶4上的排气口排出。

如图1-3，在本申请实施例中，所述第一连接器1包括：压力缓冲腔11、进入嘴12和流出嘴13，其中，所述进入嘴12和所述流出嘴13和所述第二连接器2分别与所述压力缓冲腔11连接，所述进入嘴12用于与所述气体发生器连接，所述流出嘴13用于与所述贮液器连接。

在本申请实施例中，进入嘴12和流出嘴13为焊接的螺纹接嘴。

如图1-3，在本申请实施例中，所述第二连接器2包括：进口23和出口24，其中，所述进口23和所述出口24分别与所述压力缓冲腔11连接，所述进口23用于与所述电堆连接，所述出口24用于与所述沉淀瓶4连接，所述膜片3设置于所述压力缓冲腔11和所述进口23之间。

如图1-3，在本申请实施例中，所述第二连接器2内壁上设置有凹槽21，所述凹槽21上开设有与所述出口24连接的通孔。

如图1-3，在本申请实施例中，所述凹槽21上设置有凸台22，所述凸台22上开设有与所述进口23连接的通孔。

在本申请实施例中，凹槽21上开设的通孔与凸台22上开设的通孔连接，从而实现二者的连接。

如图1-3，在本申请实施例中，所述凹槽21上设置有限位槽25，所述压力缓冲腔11上设置有限位台14，所述限位台14对应插置于所述限位槽25中。

在本申请实施例中，限位台14和限位槽25可以保证第一连接器1和第二连接器2之间对准安装。

如图1-3，在本申请实施例中，所述限位台14上设置有密封凸起15，所述限位槽25上设置有安装槽26，所述密封凸起15挤压所述膜片3并插置于所述安装槽26中。

在本申请实施例中，膜片3被密封凸起15挤压而紧密安装于安装槽26中。

如图1-3，在本申请实施例中，所述膜片3边缘设置有环形凸起31，所述环形凸起31嵌入所述安装槽26内。

在本申请实施例中，环形凸起31可以保证膜片3在安装槽26内的牢固安装。

如图1-3，在本申请实施例中，所述沉淀瓶4上设置有排气接口41。

在本申请实施例中，沉淀瓶4中的多余气体经由排气接口41排出。

在本申请实施例中，所述膜片3由三元乙丙橡胶材质制成。

参照图3，本发明的工作原理是：锌银一次电池组在激活时会通过气体发生器产生高压气体进入贮液器内挤压电解液进入电堆内。激活气体进入贮液器前先经过本发明的第一连接器1，由进入嘴12进入压力缓冲腔11，后经流出嘴13流出，形成控制气路，而本发明安装在电堆上，电堆内部与第二连接器2、沉淀瓶4、排气接口41形成连接气路。激活时激活气体的压力高于电堆内部的压力，膜片3在两侧压力作用下向进口23侧变形并封堵住进口23，此时连接气路关闭，电堆内部处于密闭状态，有利于电解液流入各个单体中。随着激活气体逐渐排出贮液器，压力缓冲腔11内气体压力不断减小，由于进口23通孔截面积小于膜片3另一侧处压力缓冲腔的开口截面积，在进口23被膜片3封堵住情况下，即使电堆内部压力与压力缓冲腔11内的压力相同时，膜片3仍处于变形封堵状态。随着激活气体逐渐排尽，压力缓冲腔11内的压力进一步减小，同时电堆内因自身产气压力进一步升高，膜片3两侧压力的变化使得膜片3逐渐回弹，与凸台22产生分离，进口23与出口24被连通，使得连接气路开启，于是电堆内部的气体进入到沉淀瓶4中，部分被气体带出的液态电解液在重力作用下沉淀在瓶内，其余被分离的气体则从沉淀瓶4上的排气接口41排出。

本发明装备前应对开启压力进行测试，测试方法是：由进入嘴12或流出嘴13通入一定压力的气体，保持压力缓冲腔11气体压强值P0不变。接下来，从进口23处通入气体，并从沉淀瓶的排气接口上引出连接管伸入水中，逐渐加大通入气体的压强，直至水中出现气泡，记录此时从进口23通入气体的压强值Px，Px应大于P0，且超出一定的压强裕度。其中气压P0、Px应根据电池组系统使用工况进行合理设计，可通过改变膜片的大小以及膜片与凸台之间的距离来适应P0、Px设计值变化。

本申请提供的一种压力控制开关阀具有如下有益效果：

(1)可采用电池组激活用气体的压力作为控制阀开关的驱动力，无需采用电信号控制，简化了电池组系统；

(2)采用弹性橡胶膜片，边缘由第一连接器、第二连接器压缩密封，一方面实现了控制管路与连接管路中流经流体的相互隔离，另一方面具有较好的长期贮存密封性能；

(3)膜片封堵的进口通孔横截面积小于膜片面积，进口一旦被膜片变形封闭，即使连接管路压力达到控制管路流体压力值，进口也能被可靠地密封住；当控制管路接近无压力时，连接管路稍有压力膜片就会自动回弹，进口开启，连接管路流体便可从阀流出，这种结构保证了闭合与开启动作的可靠性；

(4)设置了压力缓冲腔，能够确保高压力流体在流出之前阀已闭合，使电池组激活时电解液进入电堆前，电堆处于密闭状态，保证了激活可靠性；

(5)通过出口连接沉淀瓶，有利于阀开启后经连接管路导出的气液混合态流体实现气液分离，液体残留于沉淀瓶中，气体从沉淀瓶排气接口排出；

(6)结构简单、使用可靠、集成度高、成本低。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种压力控制开关阀，其特征在于，包括：

第一连接器，用于连接气体发生器和贮液器；

第二连接器，用于连接电堆和沉淀瓶；所述第二连接器与所述第一连接器连接；

膜片，用于开启或关闭沉淀瓶和所述第二连接器的连通；所述膜片设置于所述第一连接器和所述第二连接器之间；

沉淀瓶，用于承装所述第二连接器输出的液体；所述沉淀瓶与所述第二连接器连接。

2.根据权利要求1所述的压力控制开关阀，其特征在于，所述第一连接器包括：压力缓冲腔、进入嘴和流出嘴，其中，所述进入嘴和所述流出嘴和所述第二连接器分别与所述压力缓冲腔连接，所述进入嘴用于与所述气体发生器连接，所述流出嘴用于与所述贮液器连接。

3.根据权利要求2所述的压力控制开关阀，其特征在于，所述第二连接器包括：进口和出口，其中，所述进口和所述出口分别与所述压力缓冲腔连接，所述进口用于与所述电堆连接，所述出口用于与所述沉淀瓶连接，所述膜片设置于所述压力缓冲腔和所述进口之间。

4.根据权利要求3所述的压力控制开关阀，其特征在于，所述第二连接器内壁上设置有凹槽，所述凹槽上开设有与所述出口连接的通孔。

5.根据权利要求4所述的压力控制开关阀，其特征在于，所述凹槽上设置有凸台，所述凸台上开设有与所述进口连接的通孔。

6.根据权利要求4所述的压力控制开关阀，其特征在于，所述凹槽上设置有限位槽，所述压力缓冲腔上设置有限位台，所述限位台对应插置于所述限位槽中。

7.根据权利要求6所述的压力控制开关阀，其特征在于，所述限位台上设置有密封凸起，所述限位槽上设置有安装槽，所述密封凸起挤压所述膜片并插置于所述安装槽中。

8.根据权利要求7所述的压力控制开关阀，其特征在于，所述膜片边缘设置有环形凸起，所述环形凸起嵌入所述安装槽内。

9.根据权利要求1所述的压力控制开关阀，其特征在于，所述沉淀瓶上设置有排气接口。

10.根据权利要求1所述的压力控制开关阀，其特征在于，所述膜片由三元乙丙橡胶材质制成。