CN114776859A - 输出压力可调的车用减压阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车用减压阀，特别涉及车用减压阀的输出压力的调节，提供了一种输出压力可调的车用减压阀。输出压力可调的车用减压阀包括阀体，阀体上设有减压阀出气孔，阀体内于减压阀出气孔的内端设置有减压结构，减压结构包括与减压阀出气孔同轴布置的阀芯、阀芯插接座和阀座；减压阀出气孔具有螺纹孔段，螺纹孔段中螺纹连接有顶推座，顶推座的轴心处设有轴向贯通通道；车用减压阀还包括支撑在顶推座与阀芯之间的弹性支撑结构，弹性支撑结构处设有气流通道；顶推座上设有扭矩传递结构，供从减压阀出气孔插入的操作工具拧动以调整弹性支撑结构的压缩量。本发明能够解决现有技术中减压阀出气孔与阀芯同轴布置的车用减压阀难以实现减压压力调节的问题。

Description

输出压力可调的车用减压阀

技术领域

本发明涉及车用减压阀，特别涉及车用减压阀的输出压力的调节。

背景技术

随着新能源汽车市场的快速发展，氢燃料电池汽车逐渐成为解决能源资源危机和环境危机的重要探索方向。对于氢燃料电池汽车来说，储氢系统的压力决定了储氢量，目前的一种较高储氢系统储氢压力能够达到70Mpa，而电堆需要的氢气输入压力一般仅为1Mpa-2Mpa，因此储气系统与电堆之间需要进行氢气的减压，相应的车用减压阀是车载氢能系统中的一个关键部件。

现有的车用减压阀如授权公告号为CN215371157U的中国专利公开的一种减压阀，是一种两级减压阀，包括阀体，阀体由壳体和连接在壳体端部的端盖形成，壳体上远离端盖的一端设有减压阀进气孔，端盖上设有减压阀出气孔。阀体内设有一级减压结构和二级减压结构，一级减压结构包括一级阀座、一级弹簧和一级阀芯，二级减压结构包括二级阀座、二级弹簧和二级阀芯。上述两级减压结构中，相应级的阀芯均为活塞形式，中心设有流道，其远离减压阀出气孔的一端设有插接段，插接段密封插装在阀芯插接座上。工作时，阀芯依靠其轴向两侧的气体压强和端面面积的差异形成的压力差以及弹簧的弹性支撑力动作，与插接段的末端的阀座适配而实现减压功能。活塞形式的阀芯的轴向两侧相互隔离，气体仅能够通过阀芯轴心处设置的气体通道通过。现有的车用减压阀中的弹簧一般支撑在阀芯上设置的折边上，被完全遮挡在阀芯靠近阀座的一侧。

为了保证产品的性能可靠性，现有的减压阀在制造过程中，产品批量生产下线后需要进行压力的标定，此时就可能需要对减压阀的输出压力进行调整。现有技术中对减压阀的输出压力进行调整的方式如授权公告号为CN206708472U的中国专利公开的一种高压氢气用减压阀采用的调整方式，在阀体上设置了活塞座，活塞座与阀体滑动密封配合，其轴向一侧支撑在阀芯上方的顶杆部分上，另一侧设有弹簧和弹簧座，弹簧座在相应调节的螺钉的作用下能够调整弹簧的压缩量，从而能够通过活塞座实现对阀芯的顶推，改变阀芯与阀板之间的阀口大小，进而实现减压阀的压力调节。当从进气孔进入减压阀的气体压力发生变化时，活塞座受到的气体作用力也会发生变化，气体作用力与弹簧的作用力的合力同时变化，使得活塞座发生移动，阀口大小能够随之调整。

上述高压氢气用减压阀虽然能够通过调节螺钉方便地实现压力调节，但是，其调节过程的实现需要在阀芯的出气侧设置与阀体密封配合的活塞座，这样减压阀出气孔只能与进气孔同时设置在活塞座的同一侧，无法形成直流道，导致产品的流阻较大，因此，这种压力调节形式无法适用于减压阀出气孔与阀芯同轴布置的车用减压阀。

对于减压阀出气孔与阀芯同轴布置的车用减压阀，为了实现减压压力调节，目前往往是直接调整弹簧的预紧程度，具体实现形式是将壳体上的端盖拆除，然后拆下与该端盖对应的阀芯，在该阀芯对应的弹簧的端部垫设相应数量和厚度的垫片，完全依靠弹簧的压缩量变化实现压力的调节。但是，这种方式需要反复拆装端盖和阀芯，操作非常不方便，会严重影响量产产品的压力标定效率，并且活塞形式的阀芯外周面设有密封圈，拆装阀芯时容易导致密封圈受损，对于氢气减压阀来说，氢气分子量很小，对密封性能要求很高，因此密封圈受损后也容易影响产品的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种输出压力可调的车用减压阀，解决现有技术中减压阀出气孔与阀芯同轴布置的车用减压阀难以实现减压压力调节的问题。

本发明中输出压力可调的车用减压阀采用如下技术方案：

输出压力可调的车用减压阀，包括阀体，阀体上设有减压阀出气孔，阀体内于减压阀出气孔的内端设置有减压结构，减压结构包括沿远离减压阀出气孔的方向依次排列并与减压阀出气孔同轴布置的阀芯、阀芯插接座和阀座；阀芯为活塞形式，中心设有流道，其远离减压阀出气孔的一端设有密封插装在阀芯插接座上的插接段；所述阀座与插接段的末端适配以实现减压；减压阀出气孔具有螺纹孔段，螺纹孔段中螺纹连接有顶推座，顶推座的轴心处设有轴向贯通通道；车用减压阀还包括支撑在顶推座与阀芯之间的弹性支撑结构，弹性支撑结构处设有供阀芯中排出的气体排向减压阀出气孔的气流通道；顶推座上设有扭矩传递结构，供从减压阀出气孔插入的操作工具拧动以调整弹性支撑结构的压缩量。

上述技术方案的有益效果是，通过在减压阀出气孔上设置螺纹孔段，能够采用螺纹连接的方式在螺纹孔段中安装顶推座，利用顶推座上的扭矩传递结构和螺纹结构，能够使顶推座实现轴向位置的调节，从而调整弹性支撑结构的压缩量，由于弹性支撑结构能够对阀芯施加顶压力，因此弹性支撑结构的压缩量变化能够实现车用减压阀输出压力的调节；同时，顶推座上的轴向贯通通道和弹性支撑结构处的气流通道能够保证气体的顺利排出，不影响减压阀出气孔与阀芯同轴布置，与现有技术中减压阀出气孔与阀芯同轴布置的车用减压阀只能通过拆卸端盖设置垫片来实现压力调节相比，利用顶推座能够在不拆卸阀体的情况下方便地实现压力调节，使用方便，有利于保证压力标定的效率，降低成本。

作为一种进一步限定的技术方案：螺纹孔段中于顶推座远离阀芯的一侧螺纹连接有锁紧座，锁紧座上也设有扭矩传递结构，用于在拧紧时顶压在顶推座上以实现顶推座的防松；锁紧座的轴心处也设有轴向贯通通道，锁紧座上的轴向贯通通道的孔径大于顶推座上的轴向贯通通道的孔径，用于暴露顶推座上的扭矩传递结构。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，螺纹连接在螺纹孔段中的锁紧座上设有轴向贯通通道和扭矩传递结构，不但能够实现顶推座的防松，而且能够保证气体的顺利通过，结构简单。

作为一种进一步限定的技术方案：锁紧座上的扭矩传递结构设置在锁紧座上的轴向贯通通道的内壁上。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，便于锁紧座上的扭矩传递结构的设置，也便于对锁紧座进行操作。

作为一种进一步限定的技术方案：顶推座上的扭矩传递结构设置在顶推座上的轴向贯通通道的内壁上。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，便于锁紧座上的扭矩传递结构的设置，也便于对顶推座进行操作。

作为一种进一步限定的技术方案：锁紧座和顶推座上的轴向贯通通道的横截面均为正多边形，形成相应的扭矩传递结构。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，采用正多边形形式的扭矩传递结构加工方便，便于扭矩的传递。

作为一种进一步限定的技术方案：所述锁紧座的轴向尺寸小于顶推座的轴向尺寸。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，锁紧座不需承受弹性支撑结构的作用力，受力较小，采用较小的轴向尺寸在满足使用需求的情况下有利于减小车用减压阀的整体轴向尺寸，减轻重量。

作为一种进一步限定的技术方案：所述顶推座上于靠近阀座的一侧设有支撑件定位结构，供弹性支撑结构沿径向定位。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，设置支撑件定位结构能够对弹性支撑结构进行径向定位，保证弹性支撑结构的可靠工作。

作为一种进一步限定的技术方案：所述支撑件定位结构为设置在顶推座的端面上的环槽，弹性支撑结构的对应端嵌设在环槽内。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，采用环槽形式便于加工，且能够保证较好的定位效果。

作为一种进一步限定的技术方案：所述弹性支撑结构为弹簧，弹簧与阀芯对中布置，弹簧的内径不小于阀芯中心的流道的内径。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，采用弹簧作为弹性支撑结构，成本低，便于形成气流通道，可靠性好。

作为一种进一步限定的技术方案：所述螺纹孔段设置在减压阀出气孔靠近阀芯的一端，内径大于相邻部分的内径。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，螺纹孔段设置成较大的内径便于顶推座的可靠连接，能够为弹性支撑结构提供稳定可靠的支撑力，并且能够使顶推座上的轴向贯通通道具有较大的横截面积，避免对气流的顺畅流动产生影响。

附图说明

图1是本发明中输出压力可调的车用减压阀的实施例1的结构示意图；

图2是图1中压力调节结构处的局部放大图。

图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：10、阀体；11、主壳体；12、进气接头；13、减压阀进气孔；14、出气接头；15、减压阀出气孔；16、螺钉；21、一级阀座；22、一级减压弹簧；23、一级阀芯；24、一级封堵块；25、一级阀口；31、二级阀座；32、二级减压弹簧；33、二级阀芯；34、二级封堵块；35、二级阀口；41、螺纹孔段；42、顶推座；43、锁紧座；44、弹性支撑结构；45、环槽；46、正六边形孔。

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了，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，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的具体实施方式中，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“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；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明进一步地详细描述。

本发明中输出压力可调的车用减压阀的实施例1：

本实施例中的输出压力可调的车用减压阀为氢能源汽车用氢气减压阀，用于实现氢气储气系统与电堆之间的减压。

输出压力可调的车用减压阀的结构如图1和图2所示，包括阀体10，阀体10包括主壳体11，以图1所示的方位，主壳体11的下端设有进气接头12，进气接头12上设有减压阀进气孔13；主壳体11的上端设有出气接头14，出气接头14形成端盖，其上设有减压阀出气孔15。进气接头12和出气接头14上均设有法兰结构，通过螺钉16连接在主壳体11上。主壳体11内由下向上依次设置有一级减压结构和二级减压结构。一级减压结构包括一级阀座21、一级减压弹簧22、一级阀芯23，一级阀芯23的中心设有轴向流道，轴向流道末端连接有径向流道，其靠近减压阀进气孔13的一端设有用于密封插装在一级阀芯插接座上的插接段，一级阀芯插接座与一级阀座21为一体结构；一级阀芯23的底部设有一级封堵块24，一级阀座21上设有一级阀口25，一级封堵块24用于封堵一级阀口25以实现减压。二级减压结构包括二级阀座31、二级减压弹簧32和二级阀芯33；二级阀芯33的中心设有轴向贯通的流道，二级阀芯33远离减压阀出气孔15的一端设有用于密封插装在二级阀芯插接座上的插接段；二级阀座31的插接段的底部设有二级阀口35，二级阀座31上设有二级封堵块34，二级封堵块34用于封堵二级阀口35以实现减压。

上述一级减压结构和二级减压结构的原理均为现有技术，依靠阀芯轴向两侧的气体压强和端面面积的差异形成的压力差以及相应减压弹簧的弹性支撑力动作。一级减压结构的工作原理可以参考背景技术中授权公告号为CN215371157U的中国专利文献中的一级减压结构，二级减压结构的工作原理可以参考授权公告号为CN211423455U的中国专利文献公开的用于储气系统的阀组件中的二级减压阀，一级减压结构和二级减压结构的主要区别在于阀口的设置位置不同，此处不再详细说明。

为了实现二级减压结构的减压压力调节，本发明中的减压阀出气孔15靠近二级阀芯33的一端具有螺纹孔段41，螺纹孔段41的内径大于减压阀出气孔15的相邻部分的内径，其上设有内螺纹，通过内螺纹连接有顶推座42和锁紧座43。锁紧座43位于顶推座42远离阀芯的一侧，用于在拧紧时顶压在顶推座42上以实现顶推座42的防松。顶推座42和锁紧座43的轴心处均设有由正六边形孔46形成的轴向贯通通道，正六边形孔46的孔壁形成扭矩传递结构，能够供六角扳手插入以实现顶推座42和锁紧座43的转动。锁紧座43上的正六边形孔46的孔径大于顶推座42上的正六边形孔46的孔径，能够暴露顶推座42上的正六边形孔46，使锁紧座43和顶推座42能够与不同尺寸的六角扳手适配，实现顶推座42和锁紧座43的独立调节。由于锁紧座43在使用时的受力较小，为了减小车用减压阀的轴向长度，锁紧座43的轴向尺寸小于顶推座42的轴向尺寸。

车用减压阀还包括支撑在顶推座42与二级阀芯33之间的弹性支撑结构44，弹性支撑结构44为弹簧，用于调节车用减压阀的输出压力，形成调压弹簧。本实施例中采用圆柱螺旋弹簧，调压弹簧的内径大于二级阀芯33中心的流道的内径，调压弹簧的内孔和相邻两圈弹簧之间的间隔形成气流通道，供阀芯中排出的气体排向减压阀出气孔15。调压弹簧支撑在顶推座42与二级阀芯33之间，可以采用较高的强度，以减少调节量。为了实现调压弹簧的稳定，顶推座42上于靠近阀座的一侧的端面上设有环槽45，弹簧的对应端嵌设在环槽45内，环槽45形成供调压弹簧沿径向定位的支撑件定位结构。

需要调整车用减压阀的输出压力时，将尺寸与顶推座42上的正六边形孔46对应的六角扳手从减压阀出气孔15插入，转动顶推座42，对调压弹簧施加不同的预紧力。由于二级阀芯33的动态平衡主要取决于二级减压弹簧32产生的作用力和气体作用在二级阀芯33上的力，本申请中调压弹簧也参与二级阀芯33的动态平衡，因此能够实现车用减压阀输出压力的调节。六角扳手为常规工具，便于获得，调节方便。调节完成后，换一个尺寸与锁紧座43上的正六边形孔46对应的六角扳手，从减压阀出气孔15插入锁紧座43，转动锁紧座43以顶紧顶推座42，实现顶推座42的防松，即可完成输出压力的调节，不需要拆装出气接头14，操作方便，作业效率高，劳动强度小。

本发明中输出压力可调的车用减压阀的实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，顶推座42上的轴向贯通通道为一个正六边形孔46，孔壁形成扭矩传递结构。而本实施例中，顶推座42上的轴向贯通通道为圆孔，而扭矩传递结构由顶推座42的上端面上的卡槽形成。

在其他实施例中，扭矩传递结构还可以是其他形式，例如，在轴向贯通通道的通道壁上设置一个平面，依靠平面形成扭矩传递结构；再如，将轴向贯通通道设置为四方孔；再如，在顶推座42的上端面上设置环形凸台，环形凸台的外周面设置成六方结构。

本发明中输出压力可调的车用减压阀的实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，支撑在顶推座42与阀芯之间的弹性支撑结构44为螺旋弹簧。而本实施例中，弹性支撑结构44采用碟簧。

在其他实施例中，弹性支撑结构44还可以替换为其他形式，例如，弹性支撑结构44采用沿周向间隔布置的两个以上弹簧，此时各弹簧围成的中部空间形成气流通道；再如，弹性支撑结构44采用橡胶弹簧，橡胶弹簧轴心设置通孔形成气流通道。

本发明中输出压力可调的车用减压阀的实施例4：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，减压阀出气孔15上不但设置有顶推座42，还设有用于实现顶推座42的防松的锁紧座43。而本实施例中，减压阀出气孔15上未设置锁紧座43，仅设置了顶推座42。为了实现防松，可以在标定完毕后对顶推座42采取防松措施，例如涂胶防松、破坏螺纹防松。另外，还可以将螺纹设置成防松螺纹。

本发明中输出压力可调的车用减压阀的实施例5：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，螺纹孔段41设置在减压阀出气孔15靠近阀芯的一端。而本实施例中，螺纹孔段41设置在减压阀出气孔15远离阀芯的一端，即靠近减压阀出气孔15的出口处，对应地，调节弹簧的长度与顶推座42的设置位置匹配。在他实施例中，螺纹孔段41也可以设置在减压阀出气孔15的轴向中部，当然，此时螺纹孔段41的径向尺寸应小于其两端相邻部分的径向尺寸，以实现顶推座42和锁紧座43的安装。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.输出压力可调的车用减压阀，包括阀体(10)，阀体(10)上设有减压阀出气孔(15)，阀体(10)内于减压阀出气孔(15)的内端设置有减压结构，减压结构包括沿远离减压阀出气孔(15)的方向依次排列并与减压阀出气孔(15)同轴布置的阀芯、阀芯插接座和阀座；阀芯为活塞形式，中心设有流道，其远离减压阀出气孔(15)的一端设有密封插装在阀芯插接座上的插接段；所述阀座与插接段的末端适配以实现减压；其特征在于，减压阀出气孔(15)具有螺纹孔段(41)，螺纹孔段(41)中螺纹连接有顶推座(42)，顶推座(42)的轴心处设有轴向贯通通道；车用减压阀还包括支撑在顶推座(42)与阀芯之间的弹性支撑结构(44)，弹性支撑结构(44)处设有供阀芯中排出的气体排向减压阀出气孔(15)的气流通道；顶推座(42)上设有扭矩传递结构，供从减压阀出气孔(15)插入的操作工具拧动以调整弹性支撑结构(44)的压缩量。

2.根据权利要求1所述的输出压力可调的车用减压阀，其特征在于，螺纹孔段(41)中于顶推座(42)远离阀芯的一侧螺纹连接有锁紧座(43)，锁紧座(43)上也设有扭矩传递结构，用于在拧紧时顶压在顶推座(42)上以实现顶推座(42)的防松；锁紧座(43)的轴心处也设有轴向贯通通道，锁紧座(43)上的轴向贯通通道的孔径大于顶推座(42)上的轴向贯通通道的孔径，用于暴露顶推座(42)上的扭矩传递结构。

3.根据权利要求2所述的输出压力可调的车用减压阀，其特征在于，锁紧座(43)上的扭矩传递结构设置在锁紧座(43)上的轴向贯通通道的内壁上。

4.根据权利要求3所述的输出压力可调的车用减压阀，其特征在于，顶推座(42)上的扭矩传递结构设置在顶推座(42)上的轴向贯通通道的内壁上。

5.根据权利要求4所述的输出压力可调的车用减压阀，其特征在于，锁紧座(43)和顶推座(42)上的轴向贯通通道的横截面均为正多边形，形成相应的扭矩传递结构。

6.根据权利要求2至5中任一项权利要求所述的输出压力可调的车用减压阀，其特征在于，所述锁紧座(43)的轴向尺寸小于顶推座(42)的轴向尺寸。

7.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的输出压力可调的车用减压阀，其特征在于，所述顶推座(42)上于靠近阀座的一侧设有支撑件定位结构，供弹性支撑结构(44)沿径向定位。

8.根据权利要求7所述的输出压力可调的车用减压阀，其特征在于，所述支撑件定位结构为设置在顶推座(42)的端面上的环槽(45)，弹性支撑结构(44)的对应端嵌设在环槽(45)内。

9.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的输出压力可调的车用减压阀，其特征在于，所述弹性支撑结构(44)为弹簧，弹簧与阀芯对中布置，弹簧的内径不小于阀芯中心的流道的内径。

10.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的输出压力可调的车用减压阀，其特征在于，所述螺纹孔段(41)设置在减压阀出气孔(15)靠近阀芯的一端，内径大于相邻部分的内径。

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