CN114321710A - 一种集成式瓶口阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成式瓶口阀，包括：阀体，阀体底部的螺纹端连接于气瓶上且阀体内的流体通道与气瓶连通，阀体内具有与气瓶连通输出氢气的流体通道一、释放过压气体的泄放通道以及与流体通道一连通的流体通道二；所述阀体内沿流体通道一依次布置有溢流阀、先导主阀、电磁阀、截止阀，所述先导主阀与溢流阀布置于所述螺纹端上，沿流体方向溢流阀、先导主阀、电磁阀、截止阀依次连通，所述先导主阀的流体通道内靠近气瓶一端布置有一单向阀。本发明将溢流阀与先导主阀集成于阀体的螺纹端内，减小了阀体的体积，增加了阀体利用率，使结构更为紧凑；在先导主阀内集成有单向阀，使得气瓶充气时更为可靠。

Description

一种集成式瓶口阀

技术领域

本发明涉及一种瓶阀，具体为一种集成式瓶口阀，适用于35Mpa工作压力的车载供氢系统。

背景技术

车载储氢瓶的瓶阀不同于非车载情况下的瓶阀，它的特点应体现在安全性高、集成度高以及监控性复杂等。在现行的燃料电池汽车中，储氢瓶往往安装有一个瓶阀，然后再通过组装相应功能的单体阀件、管路及控制器件等对氢气进行输送与监控，安全性和可靠性较低。

市场上常见的氢气瓶阀是在主阀体上通过外接管路外接具有相应功能的单体阀件及元器件，各单体阀件及元器件呈分列式分布于主阀体周围，这种瓶阀存在如下缺点：1)外接管路数量多且布局繁琐，瓶口阀整体结构占用空间大；2)使用过程中易出现氢气泄露现象、安全可靠性非常低。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供了一种集成式瓶口阀，内置有高压截止阀、高压电磁阀、压力传感器、温度传感器、过流保护阀、过滤器、泄压阀等功能组件，产品集成度较高，无需对外接管路布局，安全性较高。

为了实现上述目的，本发明提供了一种集成式瓶口阀，包括：阀体，阀体底部的螺纹端连接于气瓶上且阀体内的流体通道与气瓶连通，阀体内具有与气瓶连通输出氢气的流体通道一、释放过压气体的泄放通道以及与流体通道一连通的流体通道二；

所述阀体内沿流体通道一依次布置有溢流阀、先导主阀、电磁阀、截止阀，所述先导主阀与溢流阀布置于所述螺纹端上，沿流体方向溢流阀、先导主阀、电磁阀、截止阀依次导连通。

作为进一步的改进，所述溢流阀的出口连通至所述先导主阀，当进入溢流阀内的氢气流量过大时，流出的氢气克服溢流阀阀芯上的弹簧力向上抬升溢流阀阀芯使溢流阀阀芯封堵于流体通道一上，溢流阀关闭后，溢流阀内只有溢流阀阀芯上的小孔能流通，若电磁阀依然开启，则限制了气体的流量，若电磁阀关闭，则气瓶内气体不再输出，当溢流阀上下游压力相同时，溢流阀自动开启。

作为进一步的改进，所述溢流阀与所述先导主阀的轴线相互平行，以便于在螺纹端内布局。

作为进一步的改进，所述阀体底端与气瓶连通的流体通道内还布置有温度传感器，即所述螺纹端上布置有温度传感器，所述温度传感器采用更为可靠的铠装传感器。

作为进一步的改进，所述阀体的泄放通道上还依次连通有泄压装置和排放阀，所述泄压装置采用TPRD温感泄压装置。

作为进一步的改进，所述泄压装置和排放阀集成于所述阀体的顶部。

作为进一步的改进，所述先导主阀的流体通道内靠近气瓶一端布置有一单向阀，在瓶阀输氢状态下，单向阀处于关闭状态，当需要向气瓶内充气时，单向阀处于导通状态。

作为进一步的改进，所述阀体外的阀体出口共有2个，可将气瓶直接连接，减少了高压管路。

本发明将溢流阀与先导主阀分开布置，在测试时可以分开进行测试，同时将溢流阀与先导主阀集成于阀体的螺纹端内，减小了阀体的体积，增加了阀体利用率，便结构更为紧凑；在先导主阀内集成有单向阀，使得气瓶充气时更为可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例。

图1为本发明一实施例俯视结构示意图。

图2为本发明一实施例侧视结构示意图。

图3为图2中A-A剖面结构示意图。

图4为图1中B-B剖面结构示意图。

图5为图1中C-C剖面结构示意图。

图6为本发明一实施例截面示意图。

图7为本发明一实施例气路原理图。

图中：1-截止阀，2-先导主阀，3-TPRD，4-排放阀，5-溢流阀，6-过滤器，7-温度传感器，8-电磁阀，9-阀体，10-主流道堵头，11-副流道堵头，12-密封圈，13-阀体出口，14-泄放通道，15-流体通道一，16-螺纹端，17-流体通道二，18-压力传感器，20-单向阀。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

需要说明的是，在阀门技术领域，阀体内通常一体成型有多个用于安装各组件的腔体，各腔体之间通过流体通道连通，各组件分别对应限位安装于所述阀体内的不同腔体上，所以下实施例中表示方位的描述并不是指具体方位，但对于本领域普通技术人员来说，应当明白其具体的连接关系。

如图1-图7所示，一种集成式瓶口阀，包括：阀体9，阀体9底部的螺纹端16连接于气瓶上，且螺纹端16内的流体通道与气瓶连通，所述阀体9内具有连通于瓶阀上的流体通道一15和与溢流阀5连通的流体通道二17；

阀体9内沿流体通道一15依次布置有溢流阀5、先导主阀2、电磁阀8、截止阀1，所述先导主阀2与溢流阀5布置于所述螺纹端16上，沿流体方向溢流阀5、先导主阀2、电磁阀8、截止阀1依次导连通。

作为进一步的改进，所述溢流阀5入口处的阀座上连接有过滤器6，过滤器6的端部布置有用于过滤气体的滤芯，沿溢流阀轴线依次布置有阀座、阀芯，阀芯内置有一延伸至阀芯外的弹簧。

作为实施例，所述溢流阀包括沿其轴线顺序布置的溢流阀阀座、溢流阀阀芯和溢流阀阀套，溢流阀阀芯一端置于溢流阀阀座上的凹槽内，溢流阀阀芯另一端置于溢流阀阀套的凹槽内，所述溢流阀阀芯内沿其轴线内置有弹簧且所述弹簧至少部分延伸至溢流阀阀芯外，所述弹簧一端抵接于溢流阀阀套的凹槽内，所述溢流阀5的出口连通至所述先导主阀2。

所述溢流阀内的流体通道位于其轴线方向上，沿氢气输出方向于溢流阀的轴线上依次顺序布置有溢流阀阀座、溢流阀阀芯和溢流阀阀套，在部分实施例中，所述溢流阀阀座上连接有溢流阀阀盖，当然溢流阀阀盖也可以是溢流阀阀座的一部分，在一些实施例中，溢流阀阀盖尾部连接有过滤器6。

当进入溢流阀5内的氢气流量过大时，流出的氢气克服溢流阀阀芯上的弹簧力向上抬升溢流阀阀芯使溢流阀阀芯封堵于流体通道一15上，使溢流阀5与流体通道一15关闭，此时溢流阀5内只有溢流阀阀芯径向上的小孔(图中未标注)能流通，溢流阀5上所述小孔流出的气体经流体通道二17进入了电磁阀8，若电磁阀8关闭，则气瓶内气体不再输出，若电磁阀8依然开启，则限制了溢流阀8中输出气体的流量，同时进入流体通道一中的气体给溢流阀阀芯施加压力，当溢流阀5上下游压力相同时，受溢流阀阀芯上弹簧力作用所述溢流阀5自动开启，溢流阀阀芯与流体通道一15导通，此时溢流阀阀芯上的小孔与电磁阀8间的通道关闭，气体经流体通道一15输出。

作为实施例，所述溢流阀5与所述先导主阀2的轴线相互平行，以便于在螺纹端16内布局。

当溢流阀5超过流量时，溢流阀会自动关闭，切断与流体通道一15的通路，只留非常小的孔流通，此时溢流阀5通过流体通道二17连通至电磁阀8。

作为实施例，所述先导主阀2的流体通道内靠近气瓶一端布置有一单向阀20，在供氢状态下，单向阀20处于关闭状态，当需要向气瓶内充气时，单向阀20处于导通状态。

当需要注氢时，阀体出口13连通气源进行注氢操作，氢气经过滤后依次流经截止阀1、电磁阀8后分别通过溢流阀5和先导主阀2、单向阀20进入气瓶，通过多路通道注氢，提升了注氢的效率。

作为实施例，所述先导主阀2包括阀芯组件和阀座，所述阀芯组件放置于所述阀座一侧的凹槽内，所述阀座的另一侧凹槽内布置有所述单向阀的阀芯组件，本发明将单向阀与主阀集成，提升了阀体内空间的利用率。

当需要输气时，气瓶内的氢气经过滤器6流入溢流阀5后，沿流体通道一15进入先导主阀2，推动先导主阀2上的阀芯，流出先导主阀2，经电磁阀8、截止阀1由阀体出口流入下游电堆流体。

作为实施例，所述单向阀20包括内置于所述先导主阀2阀座内的阀瓣和套置于阀瓣上的弹簧，在输气状态下，所述阀瓣将所述先导主阀阀座上的流体通道密闭，单向阀处于关闭状态。

作为实施例，所述电磁阀8采用先导分体式电磁阀，密封性更好，具体结构可采用现有已知结构。

作为实施例，所述阀体9底端还布置有温度传感器7，所述温度传感器采用更为可靠的铠装传感器，部分实施例中所述温度传感器7布置于所述螺纹端16上，所述温度传感器所处的流体通道为独立流体通道。

作为实施例，所述阀体9的泄放通道14上还依次连通有泄压装置和排放阀4，连通所述泄压装置和排放阀4的泄放通道14为独立通道，不与阀体9内的其体流体通道连通。

作为实施例，所述泄压装置采用温感泄压装置TPRD3，正常状态下，TPRD3中的玻璃泡前端部抵靠于与泄放通道连通的TPRD3入口上，后端抵靠于TPRD3阀座的出口上，一旦气瓶内的温度过高，TPRD中的感温玻璃泡会涨破，使泄放通道14与阀体9外连通，泄放氢气保障气瓶的安全。

作为实施例，所述泄压装置和排放阀4集成于所述阀体9的上部。

作为实施例，所述截止阀1布置于流体通道一15上，通过旋转阀杆推动阀芯来控制流体通道一上的气体流量，实现瓶阀的启闭，所述截止阀1的开关螺母与所述阀杆间套置有减摩垫片，可以提升阀杆的顶紧力。

作为实施例，所述阀体9外的阀体出口13共有2个，可将气瓶直接连接，减少了气瓶外的高压管路，使供氢系统连接更加便捷。

作为实施例，所述流体通道一15上还连通有压力传感器18，压力传感器18将气瓶内氢气的压力参数实时输出，部分实施例中，所述压力传感器18布置于截止阀1和阀体出口间的流体通道一15上。

作为实施例，所述阀体9上螺纹端16与气瓶接合处套置有密封圈12，保证连接的气密性，在部分实施例中，螺纹端16上部外圈有多道凹槽，凹槽内套置有O形圈和/或密封挡圈。

作为优选实施例，所述阀体内的各阀与流体通道内均布置有密封圈和/或密封挡圈，以保证与阀体连通的气密性能。

本发明将溢流阀5与先导主阀2分开布置，在测试时可以分开进行测试，同时将溢流阀5与先导主阀2集成于阀体的螺纹端16内，减小了阀体的体积，增加了阀体利用率，使结构更为紧凑；在先导主阀2内集成有单向阀20，使得气瓶充气时更为可靠。

本发明所述的电磁阀8、截止阀1、压力传感器18布置于所述阀体9的上部，且根据流体通道的设计不同，可以有多种排列方式。

本发明中，所述溢流阀5、先导主阀2的流体通道处于中心轴线上，作为实施例，所述先导主阀2的阀芯组件封堵于流体通道一上，所述先导主阀2的阀芯组件受压后会导通所述先导主阀处的流体通道一。

作为实施例，所述流体通道一15和流体通道二17于阀体9外分别设置有主流道堵头10和副流道堵头11，可以方便的对阀体内的流体通道一15和流体通道二17进行清洁。

应了解本发明所要保护的范围不限于非限制性实施方案，应了解非限制性实施方案仅仅作为实例进行说明。本申请所要要求的实质保护范围更体现于独立权利要求提供的范围，以及其从属权利要求。

Claims (10)

1.一种集成式瓶口阀，包括：阀体，阀体底部的螺纹端连接于气瓶上且阀体内的流体通道与气瓶连通，阀体内具有与气瓶连通的流体通道一、释放过压气体的泄放通道以及与流体通道一连通的流体通道二；其特征在于，

所述阀体内沿流体通道一依次布置有溢流阀、先导主阀、电磁阀、截止阀，所述先导主阀与溢流阀布置于所述螺纹端上，沿流体输出方向溢流阀、先导主阀、电磁阀、截止阀依次连通。

2.根据权利要求1所述的一种集成式瓶口阀，其特征在于，所述溢流阀与所述先导主阀的轴线相互平行布置于螺纹端内。

3.根据权利要求1所述的一种集成式瓶口阀，其特征在于，所述溢流阀包括沿其轴线顺序布置的溢流阀阀座、溢流阀阀芯和溢流阀阀套，溢流阀阀芯一端置于溢流阀阀座上的凹槽内，溢流阀阀芯另一端置于溢流阀阀套的凹槽内，所述溢流阀阀芯内沿其轴线内置有弹簧且所述弹簧至少部分延伸至溢流阀阀芯外，所述弹簧一端抵接于溢流阀阀套的凹槽内，所述溢流阀的出口连通至所述先导主阀，当进入溢流阀内的氢气压力过大时，输出的氢气克服弹簧力向上抬升溢流阀阀芯使溢流阀阀芯封堵于流体通道一上。

4.根据权利要求1所述的一种集成式瓶口阀，其特征在于，所述螺纹端上还布置有温度传感器，所述温度传感器采用铠装传感器。

5.根据权利要求1所述的一种集成式瓶口阀，其特征在于，所述阀体的泄放通道上还依次连通有泄压装置和排放阀，所述泄压装置采用温感泄压装置TPRD。

6.根据权利要求5所述的一种集成式瓶口阀，其特征在于，所述泄压装置、排放阀、电磁阀、截止阀集成于所述阀体的顶部。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种集成式瓶口阀，其特征在于，所述先导主阀的流体通道内靠近气瓶一端连通有一单向阀，在瓶阀输气状态下，单向阀处于关闭状态，当需要向气瓶内充气时，单向阀处于导通状态。

8.根据权利要求7所述的一种集成式瓶口阀，其特征在于，所述先导主阀包括阀芯组件和阀座，所述阀芯组件放置于所述阀座一侧的凹槽内，所述阀座的另一侧凹槽内布置有所述单向阀的阀芯组件。

9.根据权利要求7所述的一种集成式瓶口阀，其特征在于，所述阀体外的阀体出口共有2个。

10.根据权利要求7所述的一种集成式瓶口阀，其特征在于，所述阀体的顶部还布置有压力传感器，所述压力传感器布置于截止阀和阀体出口间的流体通道一上。

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