CN115750866B - 防爆阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防爆阀生产技术领域，尤其涉及一种耐电晕抗辐射的防爆阀，包括阀体、防爆膜和共振格栅，阀体包括透气通道，透气通道包括进气口和出气口；防爆膜覆盖透气通道；共振格栅设置于防爆膜面向透气通道的出气口一侧，共振格栅包括金属网格以及在金属网格交点处设置的金属球，金属球之间互不触碰但抵接于防爆膜。共振格栅能够产生表面等离子共振效应，从而吸收辐射场，并减少电荷在防爆膜表面的积聚，增加了防爆膜的耐电晕性与抗辐射性。

Description

防爆阀

技术领域

本发明涉及防爆阀生产技术领域，尤其涉及一种防爆阀。

背景技术

随着新能源飞机、新能源游艇的不断问世，其带有电气部件以及作为核心的电池系统，需要具备防水透气功能，来保证其稳定的工作性能。而在航空、航天及航海领域里，上述的这些电气部件和电池系统，往往面临高电压、低气压、高湿度、甚至高辐射等恶劣工作环境。这些环境会产生脉冲电场甚至辐射场，使得电荷更容易在防爆膜上积聚，进而产生微电流、电弧等。这些共同因素容易引起防爆阀中防水透气膜的降解，使膜的使用寿命急剧降低，进而失去膜本身防水透气的作用。当膜失去防水透气功能后，与其接触或相邻近的电池系统和部件将处于风险，最终有可能造成不可估量的严重后果。

如何在满足防爆阀防水透气的功能前提下，提高其在航空、航天、及航海场景的适用性，增加其在恶劣工况条件下的使用寿命，是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐电晕、抗辐射的防爆阀，能够使得防爆阀中使用的防水透气膜在高电压、高湿度等恶劣工作环境下难以被击穿、且不容易发生电化学诱导导致的降解反应，延长使用寿命。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

防爆阀，包括阀体、防爆膜和共振格栅，所述阀体包括透气通道，所述透气通道包括进气口和出气口；所述防爆膜覆盖所述透气通道；所述共振格栅设置于所述防爆膜面向所述透气通道的所述出气口一侧，所述共振格栅包括金属网格以及在所述金属网格交点处设置的金属球，所述金属球之间互不触碰但抵接于所述防爆膜。

可选地，所述阀体包括壳体、壳盖和活塞，所述壳体内贯穿开设有所述透气通道，所述活塞具有封堵所述出气口的第一状态和打开所述出气口的第二状态，当所述壳体内部压力达到预设压力时，所述活塞由第一状态转化为第二状态，所述活塞面向所述出气口的一侧内凹形成泄压槽，所述泄压槽与所述进气口连通，所述防爆膜和所述共振格栅均固定在所述泄压槽内，所述壳盖固定在所述泄压槽的槽口处，所述壳盖与所述活塞之间开设有泄压孔。

可选地，所述泄压槽的槽底设置有多个凸起的分流触点，所述分流触点与所述防爆膜抵接。

可选地，所述分流触点为半球形。

可选地，所述阀体还包括活塞杆和弹性件，所述活塞杆与所述活塞背向所述泄压槽的一侧连接，所述弹性件被配置为向所述活塞提供封闭出气口的力，所述活塞杆内沿轴向贯穿开设有第一通气孔，所述第一通气孔与所述泄压槽连通。

可选地，所述壳体与所述活塞之间设置有第一密封圈。

可选地，还包括压环，所述泄压槽内部设置有限位台阶，所述压环能够将所述防爆膜和所述共振格栅抵压在所述限位台阶上。

可选地，所述阀体还包括泄压片，所述泄压片设置于所述压环与所述壳盖之间，所述泄压片周向设置有多个第三凹槽。

可选地，所述金属网格整体呈正六边形。

可选地，所述金属球以正六边形点阵的形式分布，相邻所述金属球之间的距离小于所述金属球自身的直径。

本发明的有益效果为：本发明通过共振格栅的设置，可以产生表面等离子共振效应，从而吸收辐射场，并减少电荷在防爆膜表面的积聚，增加了防爆膜的耐电晕性与抗辐射性，使得防爆膜在高电压、高湿度等恶劣工作环境下难以被击穿、且不容易发生电化学诱导的降解反应，具有更长的使用寿命，同时扩展了防爆阀的应用工况范围。

附图说明

图1是本发明实施例中提出的防爆阀的其中一个角度立体结构示意图；

图2是本发明实施例中提出的防爆阀的另一个角度立体结构示意图；

图3是本发明实施例中提出的防爆阀的爆炸结构示意图；

图4是本发明实施例中提出的防爆阀的剖视图；

图5是本发明实施例中提出的共振格栅的结构示意图；

图6是本发明实施例中提出的活塞的结构示意图。

图中：1、防爆膜；2、共振格栅；21、金属网格；22、金属球；3、壳体；31、密封台阶；32、连接环；32a、第二凹槽；33、连杆；34、第一环形槽；35、第二环形槽；4、活塞；41、泄压槽；42、第一凹槽；43、第二通气孔；44、分流触点；45、限位台阶；5、壳盖；6、活塞杆；61、第一通气孔；7、弹性件；8、压环；9、泄压片；91、第三凹槽；10、底套；20、第一密封圈；30、第二密封圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

防爆膜是一种防水透气膜，防爆膜作为防爆阀的核心组件，起到快速透气平衡产品内外压差、阻隔灰尘油污和参与防爆泄压的功能。为了适应高电压、低气压、高湿度、甚至高辐射等恶劣工作环境，防爆膜需要具备耐受化学试剂、高低温、紫外线等等特性，而本实施例从防爆阀的结构角度出发，对防爆阀进行改进，能够进一步提高防爆膜的耐电晕和抗辐射性能。

参考图1-6所示，本实施例提出一种防爆阀，包括阀体、防爆膜1以及共振格栅2，其中阀体包括透气通道，防爆膜1覆盖透气通道，进入阀体的气体能通过防爆膜1实现与外界的连通，共振格栅2设置于防爆膜1面向透气通道的出气口一侧，包括金属网格21以及在金属网格21交点处设置的金属球22，金属球22之间互不触碰但抵接于防爆膜1。

共振格栅2利用表面等离子共振效应，能够吸收辐射场，并减少电荷在防爆膜1表面的积聚，同时增加了防爆膜1的耐电晕性与抗辐射性，使得防爆膜1在高电压、高湿度等恶劣工作环境下难以被击穿、且不容易发生电化学诱导的降解反应，具有更长的使用寿命，同时扩展了防爆阀的应用工况范围。

参考图3-4所示，本实施例中的阀体包括壳体3、壳盖5和活塞4，其中壳体3贯穿开设有透气通道，透气通道包括进气口和出气口，活塞4具有封堵出气口的第一状态和打开出气口的第二状态，当壳体3内部压力达到预设压力时，活塞4由第一状态转化为第二状态，活塞4面向出气口的一侧内凹形成泄压槽41，泄压槽41与进气口连通，防爆膜1和共振格栅2均固定在泄压槽41内，壳盖5固定在泄压槽41的槽口处用于保护防爆膜1和共振格栅2，壳盖5与活塞4之间开设有泄压孔。

具体的，活塞4端面上开设有与泄压槽41连通的第一凹槽42，第一凹槽42与壳盖5配合形成泄压孔，壳盖5具体可以采用胶粘的方式与活塞4连接。

本实施例中的防爆阀具有2级泄压通道，其中气体经防爆膜1流动属于1级泄压，用于实现产品与外界的压力动态平衡，当产品内部压力突然急剧增大时，活塞4被顶开，出气口打开，气体直接经出气口流出，实现2级泄压。

具体地，壳体3设置出气口的一端内部设置有密封台阶31，活塞4与密封台阶31抵接时，实现对出气口的封闭，活塞4脱离密封台阶31时，出气口打开。为了保证活塞4与壳体3之间的密封性，阀本体还包括活塞杆6和弹性件7，活塞杆6与活塞4背向泄压槽41的一侧连接，具体可以是螺接，弹性件7被配置为向活塞4提供封闭出气口的力，活塞杆6内沿轴向贯穿开设有第一通气孔61，第一通气孔61通过第二通气孔43与泄压槽41连通，气体能够通过第一通气孔61、第二通气孔43进入泄压槽41内。当与防爆阀连接的产品内气压超过弹性件7的弹性压力时，气体能够推动活塞4打开出气口。示例性的，弹性件7为压缩弹簧，压缩弹簧套设在活塞杆6上，其一端相对于活塞杆6固定，另一端相对于壳体3固定，压缩弹簧还可以在活塞4脱离密封台阶31时提供对活塞4的约束，避免活塞4因过高的气压弹出壳体3，对外界环境造成损坏，压缩弹簧具体可以选用弹性系数k在0.1-20N/mm之间的压缩弹簧。

除此之外，阀体还包括底套10，底套10固接在壳体3开设进气口的一端，底套10远离壳体3的一端封闭，壳体3与底套10连接处设置有透气孔，气体能够从透气孔内进入底套10内部，活塞杆6和弹性件7均设置于底套10内部，活塞杆6一端穿出底套10与活塞4连接。由于活塞杆6和弹性件7均位于底套10内部，底套10能够有效的阻挡燃烧喷发物积聚，避免粘附在弹性件7上影响弹性件7的压缩行程，从而避免影响开启效果和排气泄压效率。

具体的，位于壳体3进气口的一端设置有连接环32，连接环32通过连杆33与壳体3内壁连接，底套10与连接环32采用过盈配合或压铆连接的方式连接，活塞杆6穿过连接环32与活塞4螺接，连接环32外周沿其轴向设置有第二凹槽32a，第二凹槽32a与底套10配合形成透气孔。示例性的，第二凹槽32a设置多个，使透气孔具有多个，并沿连接环32周向均匀分布，连杆33也设置有多根，环绕连接环32间隔设置。

参考图6所示，泄压槽41的槽底设置有多个凸起的分流触点44，分流触点44在泄压槽41的槽底间隔均匀分布且与防爆膜1抵接，分流触点44能够实现电流分流，进一步提高膜的耐电晕性。本实施例中，分流触点44采用半球形状，其表面光滑，能够避免对防爆膜1的损伤，在其他实施例中，分流触点44可以采用其他形状，例如圆柱形、立方体形。

参考图5所述，金属球22与金属网格21一体成型，构成共振格栅2的金属网格21厚度在0.2-1μm之间，金属网格21整体呈正六边形，在其他实施例中还可以设置为圆形或多边形等其他形状；而金属网格21上的网格孔的形状可以是圆形、三角形、多边形等，本实施例中，网格孔设置为三角形，而镶嵌于金属网格21上的相邻金属球22则以正六边形点阵的形式分布，且相邻金属球22之间的距离小于金属球22自身的直径，以提高共振栅格分散微电流和电弧的能力。示例性的，金属球22数量在10-1000之间，半径设置为1um-2mm之间，而用于作为分流触点44的半球数量在10-100之间，半径设置为0.1mm-2mm之间。在实际应用时，金属球22的数量和大小以及分流触点44的数量和大小可以根据应用环境确定。

为了将防爆膜1以及共振格栅2固定在泄压槽41内，本实施例中的防爆阀还包括压环8，泄压槽41内部设置有环形的限位台阶45，压环8能够将防爆膜1和共振格栅2一同抵压在限位台阶45上并与活塞4过盈配合。可以理解的是，分流触点44的高度与限位台阶45的高度一致，以保证防爆膜1与分流触点44接触，实现电流分流。

阀体还包括泄压片9，泄压片9采用金属材料制成，泄压片9设置于压环8与壳盖5之间。具体地，泄压片9周向设置有多个用于通气的第三凹槽91，为防止泄压片9旋转，至少一个第三凹槽91的槽口两侧分别设置一个限位凸起，限位凸起能够卡入第一凹槽42内并与第一凹槽42的槽壁抵接从而对泄压片9进行限位。

为了保证活塞4与壳体3之间的密封性，壳体3内部设置的密封台阶31面上开设有第一环形槽34，第一环形槽34内设置有第一密封圈20。类似的，壳体3进气口一端的端面上开设有第二环形槽35，第二环形槽35内设置有第二密封圈30，第二密封圈30用于实现防爆阀与产品之间的密封。更进一步的，壳体3的外周还设置有安装座，安装座上开设有通孔，用于实现与产品的连接。

上述防爆阀组装好之后，可经过非标耐电晕试验、紫外老化试验以及辐射老化试验，得到防爆膜1具体的耐电晕性以及抗辐射性能参数，从而应用于不同的应用场景。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.防爆阀，其特征在于，包括：

阀体，所述阀体包括透气通道，所述透气通道包括进气口和出气口；

防爆膜(1)，所述防爆膜(1)覆盖所述透气通道；

共振格栅(2)，设置于所述防爆膜(1)面向所述透气通道的所述出气口一侧，所述共振格栅(2)包括金属网格(21)以及在所述金属网格(21)交点处设置的金属球(22)，所述金属球(22)之间互不触碰但抵接于所述防爆膜(1)。

2.根据权利要求1所述的防爆阀，其特征在于，所述阀体包括壳体(3)、壳盖(5)和活塞(4)，所述壳体(3)内贯穿开设有所述透气通道，所述活塞(4)具有封堵所述出气口的第一状态和打开所述出气口的第二状态，当所述壳体(3)内部压力达到预设压力时，所述活塞(4)由第一状态转化为第二状态，所述活塞(4)面向所述出气口的一侧内凹形成泄压槽(41)，所述泄压槽(41)与所述进气口连通，所述防爆膜(1)和所述共振格栅(2)均固定在所述泄压槽(41)内，所述壳盖(5)固定在所述泄压槽(41)的槽口处，所述壳盖(5)与所述活塞(4)之间开设有泄压孔。

3.根据权利要求2所述的防爆阀，其特征在于，所述泄压槽(41)的槽底设置有多个凸起的分流触点(44)，所述分流触点(44)与所述防爆膜(1)抵接。

4.根据权利要求3所述的防爆阀，其特征在于，所述分流触点(44)为半球形。

5.根据权利要求2所述的防爆阀，其特征在于，所述阀体还包括活塞杆(6)和弹性件(7)，所述活塞杆(6)与所述活塞(4)背向所述泄压槽(41)的一侧连接，所述弹性件(7)被配置为向所述活塞(4)提供封闭出气口的力，所述活塞杆(6)内沿轴向贯穿开设有第一通气孔(61)，所述第一通气孔(61)与所述泄压槽(41)连通。

6.根据权利要求2所述的防爆阀，其特征在于，所述壳体(3)与所述活塞(4)之间设置有第一密封圈(20)。

7.根据权利要求2所述的防爆阀，其特征在于，还包括压环(8)，所述泄压槽(41)内部设置有限位台阶(45)，所述压环(8)能够将所述防爆膜(1)和所述共振格栅(2)抵压在所述限位台阶(45)上。

8.根据权利要求7所述的防爆阀，其特征在于，所述阀体还包括泄压片(9)，所述泄压片(9)设置于所述压环(8)与所述壳盖(5)之间，所述泄压片(9)周向设置有多个第三凹槽(91)。

9.根据权利要求1所述的防爆阀，其特征在于，所述金属网格(21)整体呈正六边形。

10.根据权利要求1或9所述的防爆阀，其特征在于，所述金属球(22)以正六边形点阵的形式分布，相邻所述金属球(22)之间的距离小于所述金属球(22)自身的直径。

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