CN115217995B - 一种智能型超低流阻气体控制阀 - Google Patents

一种智能型超低流阻气体控制阀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及燃料电池或类似用途的气体控制阀设备技术领域，提供了一种智能型超低流阻气体控制阀，包括智能控制执行器、阀体及阀片部件。智能控制执行器根据上级ECU的指令，驱动转轴上的阀片在一定角度内左右摆动，可以实现对旁通气口和进电堆口管路的开闭控制。同时采用合理结构设计，使此控制阀上两路出口的流阻降低到接近流通管壁摩擦产生流阻的数值，同时采用可控压缩量的橡胶密封件阀片组件结构，能够在产品寿命内实现低泄露量。通过以上的设计，本发明克服了现有技术中的此类控制阀密封可靠性问题及现有控制阀流阻大，损失空压机效率的问题，提高了燃料电池的总效率。

Description

一种智能型超低流阻气体控制阀
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种智能型超低流阻气体控制阀。
背景技术
随着新能源汽车燃料电池的快速发展。在燃料电池的工作过程中，空气经过过滤器、空气压缩机、进入燃料电池电堆内与质子膜上的氢气发生化学反应产生电流，如图6所示。
目前市面能见到的此类阀，普遍存在流阻大的问题，目前主流的120KW及更大功率电堆上使用的此类阀在标定工况下的流阻压降大都在10Kpa以上，甚至目前国内某氢燃料整车装机量在数千台的一家公司，所装此类阀在标定工况下，阀流阻压降实测在20Kpa以上，流阻大会大幅增加燃料电池的能耗。
为此，我们提出一种智能型超低流阻气体控制阀来解决此类问题。
发明内容
本发明的目的在于解决或至少缓解现有技术中所存在的问题。
本发明提供一种智能型超低流阻气体控制阀，包括阀体以及设置在阀体上的进气口、进电堆口以及旁通气口；
还包括：设置在所述阀体上端一角的智能控制执行器；
所述智能控制执行器的输出转轴延伸至三通阀体内并连接控制阀片部件摆动；
所述阀片部件摆动在旁通气口和进电堆口之间并控制旁通气口和进电堆口开闭；
所述阀片部件包括阀片本体以及包覆在阀片本体上的橡胶密封件；
所述阀片本体的两端根据进电堆口和旁通气口的口径和口型设置有凸起边缘，且橡胶密封件密封线高于阀片本体两端的凸起边缘以高度差设定压缩余量。
可选地，所述阀片部件通过锁紧螺丝或者焊接的方式固定在转轴上。
可选地，转轴上装有在无作用力的情况下对进电堆口关闭的阀片关闭扭簧。
可选地，所述阀片部件也可以根据旁通气口和进电堆口的形状来设计成圆形方向或者其他形状。
可选地，所述进气口设计在进电堆口同一条轴线上，流阻最低，也可将进气口设置在阀体的任何一个面上，配合指定设计要求，流阻会稍微增大。
可选地，阀体侧面通过盖板螺钉装有用于在加工阀体内部表面和装配相关零部件后进行密封的盖板。
可选地，所述转轴与智能控制执行器以及阀体的连接处设置有上轴承和下轴承以及轴用挡圈。
可选地，所述转轴与阀体的连接处还设置有密封组件，同时阀体的底壁还设置有对转轴进行密封的堵盖。
可选地，所述转轴底部开有用于装配时定位使用轴槽。
可选地，所述智能控制执行器内设置有电控模块，能够根据上级ECU指令控制执行器的运动及检测阀本身的工作状态，上报上级ECU。
本发明主要具备以下有益效果：
智能控制执行器根据上级ECU的指令，驱动转轴上的阀片部件根据控制器指令摆动在旁通气口和进电堆口之间指定位置，并可控制旁通气口和进电堆口完全开闭。同时采用合理结构设计，使三通阀上两路出口的流阻降低到接近流通管壁摩擦产生流阻的数值，同时采用密封橡胶密封件可控压缩量的阀片密封组件结构，能够在产品寿命内实现低泄露量。通过以上的设计，本发明克服了现有技术中的三通阀密封可靠性问题及现有三通阀流阻大，损失空压机效率的问题，提高了燃料电池的总效率。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对承载纵向联合体的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1为本发明剖视结构示意图；
图2为本发明关闭进电堆口状态下俯视结构示意图；
图3为本发明关闭旁通气口状态下俯视结构示意图；
图4为本发明阀片部件和转轴连接结构示意图；
图5为本发明阀片部件结构示意图；
图6为本发明背景技术中燃料电池工作流程示意图
具体实施方式
下面结合附图1-5和实施例对本发明进一步说明：
本发明提供承载纵向联合体，参照附图1-5，一种智能型超低流阻气体控制阀，包括智能控制执行器1、阀体4及阀片部件3，采用智能控制执行器1能够方便精确控制转轴，带动阀片部件根据控制器指令摆动在旁通气口和进电堆口之间指定位置，并可控制旁通气口和进电堆口完全开闭。
智能控制执行器1优选采用申请号为CN202010250201.2的中国专利所采用的一种燃料电池智能控制机构，采用该智能控制执行器1能够方便精确控制转轴，带动阀片部件根据控制器指令摆动在旁通气口和进电堆口之间指定位置，并可控制旁通气口和进电堆口完全开闭。
同时智能控制执行器1也可以采用市场上常见执行器。
阀体4包括相对设置的进气口和进电堆口，以及设置在侧边的旁通气口，进气口设计在进电堆口同一条轴线上，流阻最少，为了方便客户的安装、布局等需要，可将进气口设置在阀体4的任何一个面上，智能控制执行器1控制阀片部件3在旁通气口侧摆动时，控制旁通气口的开度来控制一定的泄气量，达到防止压缩机喘振的作用，并且在氢燃料电池的排气管中尾排氢浓度超标时，可根据指令瞬时打开相应开度，将进气管路过来的空气直接冲淡尾排氢，防止问题发生；在氢燃料电堆的出气口相应部件出现故障造成无法排气时，电堆内部压力会瞬时升高，系统会发指令使阀片部件3迅速打开旁通气口，紧急泄压，防止内部压力过高使系统损坏。
当系统需要停止运行时，会发指令给智能控制器1带动阀片部件3关闭进电堆口，使电堆内部与进气管路完全隔离，在系统意外掉电等意外情况发生时，扭簧17带动转轴2摆动，使转轴2上的阀片部件3关闭进电堆口，封闭燃料电池电堆进气口，来保证内部洁净.
阀片部件3由设计成可控制密封件压缩量的阀片本体13和设计成有凸起边缘的橡胶密封件14构成，使阀片部件3在进电堆口或旁通气口一侧进行关闭时可以达到一个很好的密封效果和长时间的使用寿命。
阀片本体13其前后端根据进电堆口和旁通气口的口径设置有凸起边缘，通过凸起边缘能够罩住孔口，在通过橡胶密封件14的可控压缩变形量能够最大限度的提高对进电堆口和旁通气口的密封效果。
橡胶密封件14的两端根据进电堆口和旁通气口的口径和口型设置有凸起边缘，分别是进电堆口处密封点16和旁通气口处密封点15，延伸出阀片本体13两端的凸起边缘，从而在橡胶密封件14与阀片本体13凸起边缘之间形成高度差，此高度差就是设定的橡胶密封件14的压缩比，合理的压缩比既保证了阀片部件3和出气孔边缘的密封性，更能保证长效寿命。
阀片部件3或者凸起边缘的形状可以根据孔口的形状来设计成圆形方向或者其他形状。
智能控制执行器1固定在三通阀体4上端一角，智能控制执行器1的动力输出转轴2安装在三通阀体4的轴孔中，且阀片部件3通过锁紧螺丝10或者焊接的方式固定在转轴2上，因此在智能控制执行器1根据上一级ECU指令，通过转轴2带动阀片部件3根据控制器指令摆动在旁通气口和进电堆口之间指定位置，并可控制旁通气口和进电堆口完全开闭。
阀体4侧面装有盖板8，盖板8通过盖板螺钉9固定在阀体4上用于在加工阀体4内部表面和装配相关零部件后进行密封。
为了提高转轴2的稳定性，在转轴2与智能控制执行器1以及阀体4的连接处设置有上轴承6和下轴承18以及轴用挡圈19，保证转轴的定位精度。
转轴2与阀体4的连接处还设置有密封组件5，同时阀体4的底壁还设置有对转轴2进行密封的堵盖。
转轴2的底部开有轴槽12，用于装配时定位使用。
为了方便对智能控制执行器1的控制，在智能控制执行器1内设置有电控模块11，能够根据上级ECU指令控制智能控制执行器1的运动及检测阀体4的工作状态，上报上级ECU。
本申请通过采用合理结构设计，使三通阀上两路出口(进电堆口及旁通气口)的流阻降低到接近流通管壁摩擦产生流阻的数值，同时采用密封橡胶密封件14可控压缩量的阀片密封组件结构，能够在产品寿命内实现低泄露量。通过以上的设计，本发明克服了现有技术中的三通阀密封可靠性问题及现有三通阀流阻大，损失空压机效率的问题，提高了燃料电池的总效率，目前设计流阻可以降低到500pa以下。
需要说明的是，在本文中，诸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这种实际的关系或者顺序。而且，术语“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，或者是还包括为这种过程、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，由语句“包括一个……”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。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种智能型超低流阻气体控制阀，包括阀体以及设置在阀体上的进气口、进电堆口以及旁通气口；其特征在于，还包括：
设置在所述阀体上端一角的智能控制执行器；
所述智能控制执行器的输出转轴延伸至三通阀体内并连接控制阀片部件摆动；
所述阀片部件根据控制器指令摆动在旁通气口和进电堆口之间指定位置，并可控制旁通气口和进电堆口完全开闭；
所述阀片部件包括阀片本体以及相应包覆在阀片本体上的橡胶密封件；
所述阀片本体的两端根据进电堆口和旁通气口的口径和口型设置有凸起边缘，且橡胶密封件密封线高于阀片本体两端的凸起边缘以设定压缩余量；
所述阀片部件通过锁紧螺丝或者焊接的方式固定在转轴上；
转轴上装有在无电机驱动力的情况下对进电堆口关闭的阀片关闭扭簧。
2.如权利要求1所述的一种智能型超低流阻气体控制阀，其特征在于：所述阀片部件根据旁通气口和进电堆口的形状来设计成圆形或者其它形状。
3.如权利要求1所述的一种智能型超低流阻气体控制阀，其特征在于：所述进气口设置在阀体的任何一个面上。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种智能型超低流阻气体控制阀，其特征在于：阀体侧面通过盖板螺钉装有用于在加工阀体内部表面和装配相关零部件后进行密封的盖板。
5.如权利要求4所述的一种智能型超低流阻气体控制阀，其特征在于：所述转轴与智能控制执行器以及阀体的连接处设置有上轴承和下轴承以及轴用挡圈。
6.如权利要求5所述的一种智能型超低流阻气体控制阀，其特征在于：所述转轴与阀体的连接处还设置有密封组件，同时阀体的底壁还设置有对转轴进行密封的堵盖。
7.如权利要求5-6任一项所述的一种智能型超低流阻气体控制阀，其特征在于：所述转轴底部开有用于装配时定位使用轴槽。
8.如权利要求7所述的一种智能型超低流阻气体控制阀，其特征在于：所述智能控制执行器内设置有电控模块，能够根据上级ECU指令控制执行器的运动及检测阀本身的工作状态，上报上级ECU。
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JP4018789B2 (ja) * 1998-02-06 2007-12-05 株式会社Ｎｆｋホールディングス フラッパ式三方弁
US8887757B2 (en) * 2012-03-12 2014-11-18 Hayward Industries, Inc. Wafer check valve assembly and related methods of use
CN209638446U (zh) * 2019-01-17 2019-11-15 温州市来蚨阀门有限公司 一种三通截止阀
CN215410327U (zh) * 2021-04-07 2022-01-04 战江东 一种燃料电池智能型三通控制阀

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