CN116123328A - 多级泄压防爆阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防爆阀技术领域，尤其涉及一种多级泄压防爆阀，包括阀本体以及设置在阀本体内的防爆膜，防爆膜设置有多层且气通量自阀本体的进气口端向泄压口端逐渐增大，其中气体穿过防爆膜与外界环境的流通为第1级泄压，当气体压力超过防爆膜所能承受的压力时，防爆膜依次破裂，形成多级泄压，当气体压力达到阀本体的开启压力时，阀本体的泄压口打开，形成最后一级泄压，多层防爆膜的设置既降低了防爆阀的开启压力，同时又提高了阀整体的密封性，从而扩宽了适用范围。

Description

多级泄压防爆阀

技术领域

本发明涉及防爆阀技术领域，尤其涉及一种多级泄压防爆阀。

背景技术

电动力的大型电池包，作为新能源汽车、新能源飞机、新能源游艇的核心，其工作稳定性与突发情况的容错性至关重要。为了保证大型电池包的稳定与容错性，除了透气、防水等基本要求外，还需要电池包在发生短路、过冲或过放等异常失控时，能产生快速响应，从而抑制、延缓进一步破坏的发生。在各类不同的失控发生时，当前常用的做法是在电池包上安装防爆阀，以适应各类异常情况。

现有技术中，大多采用弹簧阀来应对这类失控，当前这类防爆阀有且仅有两种泄压开启等级，分别是通过透气膜实现一级泄压和阀芯的开启实现二级泄压功能。然而，这种防爆阀需要根据电池包的应用场景，提前确定防爆阀的开启压力，开启压力设定过大，则防爆阀难以在电池包失控时开启，起不到原有的防护作用，开启压力设定过小，又会导致阀整体的密封性不足，产生漏水问题，因此这种防爆阀的适用性相对较窄，只能应用在相同环境中的电池包上，提高了防爆阀的制作成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多级泄压防爆阀，能够在实现防水透气功能的同时，做到多级泄压，在使用过程中不必担心产品输出端气压的变化导致的重新设计成本和更换成本，提高适用性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

多级泄压防爆阀，包括阀本体和防爆膜，所述阀本体包括壳体、活塞和壳盖，所述壳体开设有进气口和泄压口；所述活塞位于所述壳体内，所述活塞面向所述泄压口的一侧内凹形成泄压槽，所述泄压槽与所述进气口连通，所述活塞具有第一状态和第二状态，所述活塞处于所述第一状态时，能够封闭所述泄压口，达到预设压力时，所述活塞转换为第二状态，能够打开所述泄压口；所述壳盖罩设在所述泄压槽槽口处，所述壳盖与所述活塞之间开设有泄压孔；所述防爆膜设置多层，多层所述防爆膜固定在所述泄压槽内且自靠近所述进气口的一侧向靠近所述泄压口的一侧气通量依次增大，所述活塞转换为所述第二状态的预设压力大于所述防爆膜破裂的压力。

可选地，所述壳体设置所述泄压口的一端内部设置有密封台阶，所述活塞能够与所述密封台阶抵接或脱离以封闭或打开所述泄压口。

可选地，所述阀本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所述泄压口的力，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，所述阀本体还包括底套，所述底套固接在所述壳体开设所述进气口的一端，所述底套远离所述壳体的一端封闭，所述壳体与所述底套连接处设置有透气孔，所述活塞杆和所述弹性件均设置于所述底套内部，所述活塞杆一端穿出所述底套与所述活塞连接。

可选地，所述壳体开设进气口的一端设置有连接环，所述连接环通过连杆与所述壳体的内壁连接，所述底套与所述连接环连接。

可选地，所述阀本体还包括泄压片，所述泄压片设置于所述防爆膜与所述壳盖之间，所述泄压片周向设置有第三凹槽。

可选地，所述活塞开设泄压槽的一端端面上开设有第二凹槽，所述第二凹槽与所述壳盖围合形成所述泄压孔。

可选地，所述第三凹槽的槽口两侧分别设置一个限位凸起，所述限位凸起能够卡入所述第二凹槽内对所述泄压片进行限位。

可选地，还包括压环，所述压环抵压在所述防爆膜上并与所述活塞过盈配合。

可选地，所述泄压槽内环绕设置有多级抵压台阶，所述压环能够依次将所述防爆膜抵压在所述抵压台阶上。

本发明的有益效果为：本发明通过设置不同气通量的防爆膜，能够在不同压力下逐级自行破裂，从而实现多级泄压开启功能，解决了开启压力过小与密封性不足的矛盾，拓展了适用范围。

附图说明

图1是本发明实施例中提出的多级泄压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多级泄压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多级泄压防爆阀的剖视图；

图4是本发明实施例中提出的多级泄压防爆阀的爆炸结构示意图；

图5是本发明实施例中提出的泄压片的结构示意图。

图中：1、壳体；1a、第一环形槽；1b、密封台阶；1c、连接环；1c1、第一凹槽；1d、连杆；1e、第二环形槽；2、活塞；2a、第二通气孔；2b、泄压槽；2c、第二凹槽；2d、抵压台阶；3、防爆膜；4、壳盖；5、底套；6、活塞杆；6a、第一通气孔；7、弹性件；8、第二密封圈；9、第一密封圈；10、压环；11、泄压片；11a、第三凹槽；11b、限位凸起。

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。

目前的防爆阀主要应用在具有泄压需求的产品中，例如电池包。防爆阀包括阀体、阀芯和防爆膜，防爆膜采用透气膜，透气膜因为微孔孔径远大于空气中的气体分子，而又远小于水、灰尘等颗粒物粒径，所以能很好的实现防水与透气作用，还能通过内外气体交换实现动态的内外压力平衡，也就是实现一级泄压，当产品输出端压力过大时，内部压力就会打开阀芯使得内部直接与外界连通，从而实现二级泄压的功能。显然这种防爆阀对开启压力的设定要求极为严格，适用范围小。

为此，参考图1-5所示，本实施例提出一种多级泄压防爆阀，包括阀本体、设置在阀本体内的防爆膜3，阀本体包括壳体1、活塞2以及壳盖4，壳体1开设进气口和泄压口，进气口与产品的压力输出端连接，活塞2位于壳体1内且具有第一状态和第二状态，活塞2处于第一状态时，能够封闭泄压口，达到预设压力时，活塞2转换为第二状态，能够打开泄压口；活塞2面向泄压口的一侧内凹形成泄压槽2b，泄压槽2b与进气口连通，防爆膜3采用自破裂透气膜，多层防爆膜3固定在泄压槽2b内，且自靠近进气口的一侧向靠近泄压口的一侧气通量依次增大，可以理解的，活塞2开启的预设压力大于防爆膜3破裂的压力，壳盖4罩设在泄压槽2b槽口处用于保护防爆膜3，壳盖4与活塞2之间开设有泄压孔。示例性的，活塞2端面上开设有与泄压槽2b连通的第二凹槽2c，第二凹槽2c与壳盖4配合形成泄压孔，具体实施时壳体1可以胶粘在活塞2端面上。

自破裂透气膜指在受到额外的空气压强后会自动鼓胀且鼓胀到一定程度时会自动破裂的膜。本实施例中的多级泄压防爆阀采用多层具有不同气通量的自破裂膜，能够适应与之连接的不同产品的不同输出压力，满足在不同的预定压力自行破裂的目的，从而起到泄压效果，因是逐级设置的，因此能够在减小最小开启压力值的同时，提高阀整体的密封性，扩大了适用范围。

以具有三层防爆膜3为例，上述多级泄压防爆阀总共有五级泄压通道，产品正常运转时，开启第一级泄压通道，气体能够经泄压槽2b和泄压孔实现动态的内外压力平衡；当产品轻微热失控时，多级泄压防爆阀受到的压力较小，根据压力大小，能够依次触发三层防爆膜3的自行破裂，分别作为第二到四级泄压，当产品急剧失控时，气压急剧增大，活塞2被顶开，泄压口被打开，开启第五级泄压通道，气体直接从泄压口处排出。

具体的，壳体1设置泄压口的一端内部设置有密封台阶1b，活塞2与密封台阶1b抵接时，实现对泄压口的封闭，活塞2脱离密封台阶1b时，打开泄压口。为了保证活塞2与壳体1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2背向泄压槽2b的一侧连接，具体可以是螺接，弹性件7被配置为向活塞2提供封闭泄压口的力，活塞杆6内沿轴向贯穿开设有第一通气孔6a，第一通气孔6a通过第二通气孔2a与泄压槽2b连通，气体能够通过第一通气孔6a、第二通气孔2a进入泄压槽2b内，当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2打开泄压口。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1固定，压缩弹簧还可以在活塞2脱离密封台阶1b时提供对活塞2的约束，避免活塞2因过高的气压弹出壳体1，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，阀本体还包括底套5，底套5固接在壳体1开设进气口的一端，底套5远离壳体1的一端封闭，壳体1与底套5连接处设置有透气孔，气体能够从透气孔内进入底套5内部，活塞杆6和弹性件7均设置于底套5内部，活塞杆6一端穿出底套5与活塞2连接。由于活塞杆6和弹性件7均位于底套5内部，底套5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1进气口的一端设置有连接环1c，连接环1c通过连杆1d与壳体1内壁连接，底套5与连接环1c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1c与活塞2螺接，连接环1c外周沿其轴向设置有第一凹槽1c1，第一凹槽1c1与底套5配合形成透气孔。示例性的，第一凹槽1c1设置多个，使透气孔具有多个，并沿连接环1c周向均匀分布，连杆1d也设置有多根，环绕连接环1c间隔设置。

参考图3-4所示，为了使防爆膜3固定在泄压槽2b内，本实施例中的多级泄压防爆阀还包括压环10，每层防爆膜3分别被一个压环10压紧固定，压环10抵压在防爆膜3上并与活塞2过盈配合。基于防爆膜3自身材质的特性，防爆膜3难以粘贴在压环10上，为了避免气压过大时，防爆膜3脱离压环10，泄压槽2b内环绕设置有多级抵压台阶2d，抵压台阶2d的级数与防爆膜3的层数相同，压环10能够依次将防爆膜3抵压在抵压台阶2d上，以增大接触面积，提高摩擦力。具体地，活塞2设置为圆台形，自靠近活塞杆6的一端向远离活塞杆6的一端半径逐渐增大，压环10设置为圆环形，自靠近活塞杆6的一端向远离活塞杆6的一端内径和外径均逐渐增大，压环10组装后能够形成阶梯状结构，防爆膜3则设置为圆形，其面积自靠近活塞杆6的一端向远离活塞杆6的一端也逐级增大。

参考图3-5所示，阀本体还包括泄压片11，泄压片11设置于远离活塞2的压环10与壳盖4之间。具体的，泄压片11周向设置有多个用于通气的第三凹槽11a，为防止泄压片11旋转，至少一个第三凹槽11a的槽口两侧分别设置一个限位凸起11b，限位凸起11b能够卡入第二凹槽2c内并与第二凹槽2c的槽壁抵接从而对泄压片11进行限位。

为了保证活塞2与壳体1之间的密封性，壳体1内部设置的台阶面上开设有第一环形槽1a，第一环形槽1a内设置有第一密封圈9。类似的，壳体1进气口一端的端面上开设有第二环形槽1e，第二环形槽1e内设置有第二密封圈8，第二密封圈8用于实现本实施例的多级泄压防爆阀与产品之间的密封。更进一步的，壳体的外周还设置有安装座，安装座上开设有通孔，用于实现与产品的螺接。

本实施例中的多级泄压防爆阀应用于电池包上时，根据其具体的使用环境，防爆膜3可以分别选用气通量在1.5-4.5Kpa、4.5-7.5Kpa、7.5-10.5Kpa的自破裂膜。

本实施例还提出一种防爆阀的制备方法，用于制备上述多级泄压防爆阀，仍以具有三层防爆膜3的多级泄压防爆阀为例，具体包括如下步骤：

S1、利用不锈钢材料根据所需的尺寸及结构加工制成用于组装阀本体的各个结构，阀本体包括底套5、活塞杆6、弹性件7、壳体1、活塞2、压环10、泄压片11和壳盖4，用防锈液涂抹进行防锈处理；

S2、选用20-200目的抛丸，对壳盖4和活塞2进行磨砂处理；

S3、根据压环10以及活塞2内泄压槽2b的尺寸制造不同透气量的防爆膜3；

S4、选用丁腈橡胶制作第一密封圈9和第二密封圈8；

S5、组装阀本体，将防爆膜3以及压环10按照从小到大的顺序依次安装在泄压槽2b内，然后安装泄压片11以及壳盖4，壳盖4采用环氧AB粘合剂粘合在活塞2端面上；

S6、对组装好的阀整体进行测试，包括气密性测试(气体只能从第二透气孔流出，则证明气密性良好)、耐水压测试(0-50Kpa下，1-50分钟不漏水证明防水性好)、开启压力测试(1级：常压开启；2级-4级：0.1-20N之间开启；5级：大于20N开启)、泄压流量测试(1级泄压：小于0.1L/min；2-4级泄压：0.1-30L/min；5级泄压>30L/min)等。

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.多级泄压防爆阀，包括阀本体和防爆膜(3)，其特征在于，所述阀本体包括：

壳体(1)，所述壳体(1)开设有进气口和泄压口；

活塞(2)，位于所述壳体(1)内，所述活塞(2)面向所述泄压口的一侧内凹形成泄压槽(2b)，所述泄压槽(2b)与所述进气口连通，所述活塞(2)具有第一状态和第二状态，所述活塞(2)处于所述第一状态时，能够封闭所述泄压口，达到预设压力时，所述活塞(2)转换为第二状态，能够打开所述泄压口；

壳盖(4)，罩设在所述泄压槽(2b)槽口处，所述壳盖(4)与所述活塞(2)之间开设有泄压孔；

所述防爆膜(3)设置多层，多层所述防爆膜(3)固定在所述泄压槽(2b)内且自靠近所述进气口的一侧向靠近所述泄压口的一侧气通量依次增大，所述活塞(2)转换为所述第二状态的预设压力大于所述防爆膜(3)破裂的压力。

2.根据权利要求1所述的多级泄压防爆阀，其特征在于，位于所述壳体(1)上所述泄压口一端的内部设置有密封台阶(1b)，所述活塞(2)能够与所述密封台阶(1b)抵接或脱离以封闭或打开所述泄压口。

3.根据权利要求1或2所述的多级泄压防爆阀，其特征在于，所述阀本体还包括活塞杆(6)和弹性件(7)，所述活塞杆(6)与所述活塞(2)背向所述泄压槽(2b)的一侧连接，所述弹性件(7)被配置为向所述活塞(2)提供封闭所述泄压口的力，所述活塞杆(6)内沿轴向贯穿开设有第一通气孔(6a)，所述第一通气孔(6a)与所述泄压槽(2b)连通。

4.根据权利要求3所述的多级泄压防爆阀，其特征在于，所述阀本体还包括底套(5)，所述底套(5)固接在所述壳体(1)开设所述进气口的一端，所述底套(5)远离所述壳体(1)的一端封闭，所述壳体(1)与所述底套(5)连接处设置有透气孔，所述活塞杆(6)和所述弹性件(7)均设置于所述底套(5)内部，所述活塞杆(6)一端穿出所述底套(5)与所述活塞(2)连接。

5.根据权利要求4所述的多级泄压防爆阀，其特征在于，位于所述壳体(1)进气口的一端设置有连接环(1c)，所述连接环(1c)通过连杆(1d)与所述壳体(1)的内壁连接，所述底套(5)与所述连接环(1c)连接。

6.根据权利要求1所述的多级泄压防爆阀，其特征在于，所述阀本体还包括泄压片(11)，所述泄压片(11)设置于所述防爆膜(3)与所述壳盖(4)之间，所述泄压片(11)周向设置有第三凹槽(11a)。

7.根据权利要求6所述的多级泄压防爆阀，其特征在于，所述活塞(2)开设泄压槽(2b)的一端端面上开设有第二凹槽(2c)，所述第二凹槽(2c)与所述壳盖(4)围合形成所述泄压孔。

8.根据权利要求7所述的多级泄压防爆阀，其特征在于，所述第三凹槽(11a)的槽口两侧分别设置一个限位凸起(11b)，所述限位凸起(11b)能够卡入所述第二凹槽(2c)内对所述泄压片(11)进行限位。

9.根据权利要求1所述的多级泄压防爆阀，其特征在于，还包括压环(10)，所述压环(10)抵压在所述防爆膜(3)上并与所述活塞(2)过盈配合。

10.根据权利要求9所述的多级泄压防爆阀，其特征在于，所述泄压槽(2b)内环绕设置有多级抵压台阶(2d)，所述压环(10)能够依次将所述防爆膜(3)抵压在所述抵压台阶(2d)上。

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