CN116642127B - 一种氢燃料电池汽车高压氢气加注枪具及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢燃料电池汽车高压氢气加注枪具及其使用方法，其中高压氢气加注枪具入口通过加氢管路与加氢机内部高压氢气管路连接，出口内设止回阀芯，止回阀芯通过受气嘴密封圈与受气嘴密封对接，完成高压氢气加注枪具与氢燃料电池汽车受气嘴的密封配合，受气嘴设置于氢燃料电池汽车加氢入口端。本发明结构简单、体积较小、操作轻便、具有明显的操作到位指示标志，枪具入口设置过滤装置、枪头设置防尘盖解决了腔体零部件易污染损伤的问题，加注枪采用了新颖安全可靠的连接方式，解决了与受气嘴连接不牢靠，操作费力的问题。
Description
技术领域
本发明属于氢燃料电池汽车氢气加注技术领域，具体涉及一种氢燃料电池汽车高压氢气加注枪具及其使用方法。
背景技术
近年来，氢燃料电池汽车在国内得到了快速推广，但是，目前整体行业仍处于产业导入期，多以政府投资示范应用为主。而与之相配套的装备多处于研制中。以为氢燃料电池汽车提供氢气加注服务的枪具为例，虽然多使用进口枪具，但是仍然存在如下不足之处：1、枪具本体结构复杂，零件多、成本高、难密封；2、枪具笨重，体积大，不够轻便，且开关加氢枪，操作手柄扭矩大，费力；3、枪具入口没有过滤装置来阻隔上游杂质，腔体内部零部件易损坏；4、枪体上没有显著的操作到位指示标志，易发生误操作现象；5、长久使用加注枪具后，腔体内部与氢接触零部件发生氢脆，危害性高；6、与氢燃料电池汽车受气嘴连接时，操作复杂且在高压状态下易意外脱落；7、加注设备枪头没有防尘措施，遇风沙天气时，受污染后容易破坏密封结构。因此，有必要研发设计一种新型氢燃料电池汽车高压氢气加注枪具以有效解决上述技术问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种氢燃料电池汽车高压氢气加注枪具及其使用方法，该氢气加注枪具结构简单、体积较小、操作轻便、具有明显的操作到位指示标志，枪具入口设置过滤装置、枪头设置防尘盖解决了腔体零部件易污染损伤的问题，加注枪采用了新颖安全可靠的连接方式，解决了与受气嘴连接不牢靠，操作费力的问题。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种氢燃料电池汽车高压氢气加注枪具，包括入口阀套及连接于入口阀套末端的钢套，该钢套端部设有与受气嘴相配的通孔，其特征在于：所述入口阀套内部的止退台阶上设有入口阀体，入口阀体的进气端与加氢管路密封连接，入口阀体的出气端外侧连接有出口阀套，该出口阀套上沿圆周方向均布有多个用于安装L型锁扣的条形通孔一，L型锁扣的短边内嵌于条形通孔一内，L型锁扣的长边滑配于出口阀套和入口阀套之间，L型锁扣的短边侧通过套设于出口阀套外壁上的弹簧四与出口阀套外壁上的止退台阶压紧配合，L型锁扣的长边侧与滑动套设于出口阀套与入口阀套之间的滑动套顶紧配合，滑动套外壁通过贯穿入口阀套上条形通孔二的螺钉一与滑动套设于入口阀套外壁上的手柄连接，入口阀体的出气端内侧止退台阶上设有进气阀芯，进气阀芯的进气端设有导流孔二，进气阀芯出气端通过弹簧一压紧固定于阀座上，阀座设置于出口阀套的内侧止退台阶上，出口阀套的内侧止退台阶上通过密封组合件密封安装有止回阀芯，止回阀芯的进气端通过弹簧三压紧固定于阀座内部的支撑台阶上且止回阀芯的进气端设有导流孔一，止回阀芯的出气端与钢套上的通孔相对且该止回阀芯的出气端外壁上滑动套设有衬套，出口阀套末端设有挡圈且通过该挡圈实现对衬套的限位，密封组合件与衬套之间的止回阀芯上套设有弹簧二，出口阀套末端设有外翻边结构的环形凹槽且该环形凹槽内通过拉簧压紧固定有多个夹紧卡爪，该夹紧卡爪的末端通过衬套支撑限位。
进一步限定，所述入口阀体内部设有过滤装置，该过滤装置的端部设有内部中空的内六方接头，内六方接头与入口阀体螺接连接。
进一步限定，所述密封组合件通过密封组件一及密封组件三与止回阀芯密封配合，密封组合件分别通过密封组件二及密封圈一对应与出口阀套和阀座密封配合，阀座通过密封圈二和密封组件六与出口阀套密封配合，阀座通过密封组件四与进气阀芯密封配合，进气阀芯通过密封组件五与入口阀体密封配合。
进一步限定，所述氢燃料电池汽车高压氢气加注枪具还包括上枪托和下枪托，氢气加注枪体悬挂于上枪托和下枪托之间，下枪托上设有门轴和卡扣，采用搭扣锁紧氢气加注枪体。
进一步限定，所述入口阀套出气端外壁上通过线绳连接与钢套相配的防尘盖，用于防止风沙等天气时污染枪口，进而有效避免受污染后破坏枪体内部的密封结构。
进一步限定，所述止回阀芯通过受气嘴密封圈与受气嘴密封对接，受气嘴设置于氢燃料电池汽车加氢入口端。
进一步限定，所述手柄上设有观察窗，入口阀套外壁上与观察窗相对应的位置依次设有绿色指示标和红色指示标，入口阀套末端与钢套螺纹连接且该入口阀套与钢套通过螺钉二固定锁死。
本发明所述的氢燃料电池汽车高压氢气加注枪具的使用方法，其特征在于具体过程为：
加注枪具非使用状态：上枪托和下枪托通过螺栓紧固于加氢机面板上，氢气加注枪体处于悬挂状态，且由搭扣锁死，防尘盖罩住氢气加注枪体的枪头，手柄上的观察窗正对绿色指示标，此时氢气加注枪体处于非使用状态；
取枪加注氢气：紧握入口阀套，打开搭扣，将氢气加注枪体从上枪托和下枪托上取出，并取下防尘盖，将加注枪体的枪头对准受气嘴并向受气嘴方向用力，受气嘴顶住衬套使得衬套克服弹簧二的作用力向内滑动，夹紧卡爪失去衬套的支撑限位，滑动套在弹簧四作用下向受气嘴方向滑动，迫使夹紧卡爪收缩，锁死受气嘴，手柄随螺钉一在滑动套的带动下同向滑动，观察窗正对红色指示标，代表氢气加注枪体安装到位，与此同时，止回阀芯在受气嘴密封圈作用下克服弹簧三作用力向内滑动与密封组件三分离，氢气加注枪体内部通道打开，氢气加注枪体与受气嘴内部流体通道连通，点击加氢机开始加氢按钮，氢气加注枪体通过加氢管路导入高压氢气，进气阀芯在高压氢气作用下向受气嘴方向滑动并作用于L型锁扣，L型锁扣对滑动套产生作用力，对滑动套进行二次限位，防止滑动套反向滑动，起到预防加氢状态下人为误操作的作用，此时高压氢气通过氢气加注枪体内部腔体并经过受气嘴进入氢燃料电池汽车储氢瓶内；
加氢结束，收枪复位：氢燃料电池汽车氢气加注达到目标值后，会自动打开加氢机排空阀，受气嘴内部自带有止回阀，氢燃料电池汽车内氢气无法排出，氢气加注枪体内部的氢气逆向排空，直至氢气加注枪体内部处于微正压状态，进气阀芯作用力解除，在弹簧一的作用下复位，回拨手柄，观察窗正对绿色指示标，代表操作到位，回拨手柄会带动螺钉一和滑动套滑动复位，夹紧卡爪释放，在拉簧作用下向外张开，夹紧卡爪与受气嘴分离，同时在拔出氢气加注枪体过程中，止回阀芯在弹簧三作用下复位，止回阀芯与密封组件三压紧密封配合，氢气加注枪体内部腔体气体通道与外界完全隔离，拔出氢气加注枪体，并在氢气加注枪体的枪头上盖上防尘盖，将氢气加注枪体挂于上枪托和下枪托上并由搭扣锁死，氢气加注枪体收枪复位完成。
本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：
1、本发明的氢气加注枪具结构简单，机械加工零件少，便于装配，各零件之间主要采用静密封，最大限度减少了动密封配合结构，泄露风险低。
2、本发明的氢气加注枪具轻量化设计，精巧美观，大小适中，操作轻便，符合人体工程学。
3、本发明的氢气加注枪具的枪体入口处集成有过滤装置，可防止上游杂质的进入腔体。
4、本发明的氢气加注枪具的枪体上设置有鲜亮的红色和绿色两种安全操指识，可目视检查确认加注枪是否正确连接，可视化设计，提高了操作人员的操作安全性。
5、本发明的氢气加注枪具的枪体腔体内部与氢接触的零部件均采用经特殊处理的耐氢脆材料，有效避免氢脆现象的发生。
6、本发明的氢气加注枪具采用专用的锁紧机构，夹紧力大，与受气嘴连接时，可锁死受气嘴，操作简便、安全可靠。
7、本发明的加注枪具的枪头配套防尘盖，可防止风沙等天气时污染枪口，进而有效避免受污染后破坏枪体内部的密封结构。
附图说明
图1为氢气加注枪具的外形结构示意图；
图2为准备加氢状态氢气加注枪具的结构示意图；
图3为取枪与受气嘴连接中氢气加注枪具的结构示意图；
图4为加氢状态氢气加注枪具的结构示意图；
图5为卸氢状态氢气加注枪具的结构示意图；
图6为加氢结束收枪状态氢气加注枪具的结构式示意图；
图7为图3中A处的局部放大图；
图8为图3中B处的局部放大图；
图9为氢气加注枪具中L型锁扣的结构示意图；
图10为氢气加注枪具中止回阀芯的结构示意图；
图11为氢气加注枪具中出口阀套的结构示意图。
图中：1-入口阀体，2-过滤装置，3-入口阀套，4-进气阀芯，5-出口阀套，6-绿色指示标，7-观察窗，8-红色指示标，9-L型锁扣，10-弹簧一，11-滑动套，12-螺钉一，13-手柄，14-螺钉二，15-拉簧，16-钢套，17-夹紧卡爪，18-衬套，19-止回阀芯，20-弹簧二，21-密封组件一，22-密封组件二，23-导流孔一，24-密封组件三，25-密封组合件，26-密封圈一，27-密封圈二，28-弹簧三，29-密封组件六，30-阀座，31-密封组件四，32-弹簧四，33-密封组件五，34-导流孔二，35-内六方接头，36-加氢管路，37-门轴，38-搭扣，39-卡扣，40-线绳，41-防尘盖，42-上枪托，43-下枪托，44-受气嘴密封圈，45-受气嘴，46-氢燃料电池汽车，47-挡圈，48-条形通孔一，49-条形通孔二。
具体实施方式
结合附图详细描述本发明的技术方案，如图2-11所示，一种氢燃料电池汽车高压氢气加注枪具，包括入口阀套3及连接于入口阀套3末端的钢套16，该钢套16端部设有与受气嘴45相配的通孔，入口阀套3内部的止退台阶上设有入口阀体1，入口阀体1的进气端与加氢管路36密封连接，入口阀体1的出气端外侧连接有出口阀套5，该出口阀套5上沿圆周方向均布有多个用于安装L型锁扣9的条形通孔一48，L型锁扣9的短边内嵌于条形通孔一48内，L型锁扣9的长边滑配于出口阀套5和入口阀套3之间，L型锁扣9的短边侧通过套设于出口阀套5外壁上的弹簧四32与出口阀套5外壁上的止退台阶压紧配合，L型锁扣9的长边侧与滑动套设于出口阀套5与入口阀套3之间的滑动套11顶紧配合，滑动套11外壁通过贯穿入口阀套3上条形通孔二49的螺钉一12与滑动套设于入口阀套3外壁上的手柄13连接，入口阀体1的出气端内侧止退台阶上设有进气阀芯4，进气阀芯4的进气端设有导流孔二34，进气阀芯4出气端通过弹簧一10压紧固定于阀座30上，阀座30设置于出口阀套5的内侧止退台阶上，出口阀套5的内侧止退台阶上通过密封组合件25密封安装有止回阀芯19，止回阀芯19的进气端通过弹簧三28压紧固定于阀座30内部的支撑台阶上且止回阀芯19的进气端设有导流孔一23，止回阀芯19的出气端与钢套16上的通孔相对且该止回阀芯19的出气端外壁上滑动套设有衬套18，出口阀套5末端设有挡圈47且通过该挡圈47实现对衬套18的限位，密封组合件25与衬套18之间的止回阀芯19上套设有弹簧二20，出口阀套5末端设有外翻边结构的环形凹槽且该环形凹槽内通过拉簧15压紧固定有多个夹紧卡爪17，该夹紧卡爪17的末端通过衬套18支撑限位。
本发明所述入口阀体1内部设有过滤装置2，该过滤装置2的端部设有内部中空的内六方接头35，内六方接头35与入口阀体1螺接连接。
本发明所述密封组合件25通过密封组件一21及密封组件三24与止回阀芯19密封配合，密封组合件25分别通过密封组件二22及密封圈一26对应与出口阀套5和阀座30密封配合，阀座30通过密封圈二27和密封组件六29与出口阀套5密封配合，阀座30通过密封组件四31与进气阀芯4密封配合，进气阀芯4通过密封组件五33与入口阀体1密封配合。
如图1所示，本发明所述氢燃料电池汽车高压氢气加注枪具还包括上枪托42和下枪托43，氢气加注枪体悬挂于上枪托42和下枪托43之间，下枪托43上设有门轴37和卡扣39，采用搭扣38锁紧氢气加注枪体。
本发明所述入口阀套3出气端外壁上通过线绳40连接与钢套16相配的防尘盖41，用于防止风沙等天气时污染枪口，进而有效避免受污染后破坏枪体内部的密封结构。
本发明所述止回阀芯19通过受气嘴密封圈44与受气嘴45密封对接，受气嘴45设置于氢燃料电池汽车46加氢入口端。
本发明所述手柄13上设有观察窗7，入口阀套3外壁上与观察窗7相对应的位置依次设有绿色指示标6和红色指示标8，入口阀套3末端与钢套16螺纹连接且该入口阀套3与钢套16通过螺钉二14固定锁死。
本发明所述入口阀体1、进气阀芯4、阀座30、止回阀芯19均采用高镍基专用耐氢脆材料制作，在高压氢气环境下具有较好的抗氢脆性，寿命长，可保障加注枪内部涉氢零部件的安全有效性。
本发明的具体使用过程为：
加注枪具非使用状态：上枪托42和下枪托43通过螺栓紧固于加氢机面板上，氢气加注枪体处于悬挂状态，且由搭扣38锁死，防尘盖41罩住氢气加注枪体的枪头，手柄13上的观察窗7正对绿色指示标6，此时氢气加注枪体处于非使用状态；
取枪加注氢气：紧握入口阀套3，打开搭扣38，将氢气加注枪体从上枪托42和下枪托43上取出，并取下防尘盖41，将加注枪体的枪头对准受气嘴45并向受气嘴45方向用力，受气嘴45顶住衬套18使得衬套18克服弹簧二20的作用力向内滑动，夹紧卡爪17失去衬套18的支撑限位，滑动套11在弹簧四32作用下向受气嘴45方向滑动，迫使夹紧卡爪17收缩，锁死受气嘴45，手柄13随螺钉一12在滑动套11的带动下同向滑动，观察窗7正对红色指示标8，代表氢气加注枪体安装到位，与此同时，止回阀芯19在受气嘴密封圈44作用下克服弹簧三28作用力向内滑动与密封组件三24分离，氢气加注枪体内部通道打开，氢气加注枪体与受气嘴45内部流体通道连通，点击加氢机开始加氢按钮，氢气加注枪体通过加氢管路36导入高压氢气，进气阀芯4在高压氢气作用下向受气嘴45方向滑动并作用于L型锁扣9，L型锁扣9对滑动套11产生作用力，对滑动套11进行二次限位，防止滑动套11反向滑动，起到预防加氢状态下人为误操作的作用，此时高压氢气通过氢气加注枪体内部腔体并经过受气嘴45进入氢燃料电池汽车46储氢瓶内；
加氢结束，收枪复位：氢燃料电池汽车氢气加注达到目标值后，会自动打开加氢机排空阀，受气嘴45内部自带有止回阀，氢燃料电池汽车46内氢气无法排出，氢气加注枪体内部的氢气逆向排空，直至氢气加注枪体内部处于微正压状态，进气阀芯4作用力解除，在弹簧一10的作用下复位，回拨手柄13，观察窗7正对绿色指示标6，代表操作到位，回拨手柄13会带动螺钉一12和滑动套11滑动复位，夹紧卡爪17释放，在拉簧15作用下向外张开，夹紧卡爪17与受气嘴45分离，同时在拔出氢气加注枪体过程中，止回阀芯19在弹簧三28作用下复位，止回阀芯19与密封组件三24压紧密封配合，氢气加注枪体内部腔体气体通道与外界完全隔离，拔出氢气加注枪体，并在氢气加注枪体的枪头上盖上防尘盖41，将氢气加注枪体挂于上枪托42和下枪托43上并由搭扣38锁死，氢气加注枪体收枪复位完成。
本发明结构简单、体积小、操作轻便、具有明显的操作到位指示标志，枪具入口设置过滤装置、枪头设置防尘盖解决了腔体零部件易污染损伤的问题，采用专用耐氢脆材料，避免了材料失效的风险，除涉氢零部件外，其余零部件均采用铝合金和工程塑料件，枪体重量轻，加注枪采用了新颖安全可靠的连接方式，解决了与受气嘴连接不牢靠，操作费力的问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。
Claims (7)
1.一种氢燃料电池汽车高压氢气加注枪具，包括入口阀套及连接于入口阀套末端的钢套，该钢套端部设有与受气嘴相配的通孔，其特征在于：所述入口阀套内部的止退台阶上设有入口阀体，入口阀体的进气端与加氢管路密封连接，入口阀体的出气端外侧连接有出口阀套，该出口阀套上沿圆周方向均布有多个用于安装L型锁扣的条形通孔一，L型锁扣的短边内嵌于条形通孔一内，L型锁扣的长边滑配于出口阀套和入口阀套之间，L型锁扣的短边侧通过套设于出口阀套外壁上的弹簧四与出口阀套外壁上的止退台阶压紧配合，L型锁扣的长边侧与滑动套设于出口阀套与入口阀套之间的滑动套顶紧配合，滑动套外壁通过贯穿入口阀套上条形通孔二的螺钉一与滑动套设于入口阀套外壁上的手柄连接，入口阀体的出气端内侧止退台阶上设有进气阀芯，进气阀芯的进气端设有导流孔二，进气阀芯出气端通过弹簧一压紧固定于阀座上，阀座设置于出口阀套的内侧止退台阶上，出口阀套的内侧止退台阶上通过密封组合件密封安装有止回阀芯，止回阀芯的进气端通过弹簧三压紧固定于阀座内部的支撑台阶上且止回阀芯的进气端设有导流孔一，止回阀芯的出气端与钢套上的通孔相对且该止回阀芯的出气端外壁上滑动套设有衬套，出口阀套末端设有挡圈且通过该挡圈实现对衬套的限位，密封组合件与衬套之间的止回阀芯上套设有弹簧二，出口阀套末端设有外翻边结构的环形凹槽且该环形凹槽内通过拉簧压紧固定有多个夹紧卡爪，该夹紧卡爪的末端通过衬套支撑限位；所述密封组合件通过密封组件一及密封组件三与止回阀芯密封配合，密封组合件分别通过密封组件二及密封圈一对应与出口阀套和阀座密封配合，阀座通过密封圈二和密封组件六与出口阀套密封配合，阀座通过密封组件四与进气阀芯密封配合，进气阀芯通过密封组件五与入口阀体密封配合。
2.根据权利要求1所述的氢燃料电池汽车高压氢气加注枪具，其特征在于：所述入口阀体内部设有过滤装置，该过滤装置的端部设有内部中空的内六方接头，内六方接头与入口阀体螺接连接。
3.根据权利要求2所述的氢燃料电池汽车高压氢气加注枪具，其特征在于：还包括上枪托和下枪托，氢气加注枪体悬挂于上枪托和下枪托之间，下枪托上设有门轴和卡扣，采用搭扣锁紧氢气加注枪体。
4.根据权利要求3所述的氢燃料电池汽车高压氢气加注枪具，其特征在于：所述入口阀套出气端外壁上通过线绳连接与钢套相配的防尘盖。
5.根据权利要求4所述的氢燃料电池汽车高压氢气加注枪具，其特征在于：所述止回阀芯通过受气嘴密封圈与受气嘴密封对接，受气嘴设置于氢燃料电池汽车加氢入口端。
6.根据权利要求5所述的氢燃料电池汽车高压氢气加注枪具，其特征在于：所述手柄上设有观察窗，入口阀套外壁上与观察窗相对应的位置依次设有绿色指示标和红色指示标，入口阀套末端与钢套螺纹连接且该入口阀套与钢套通过螺钉二固定锁死。
7.一种权利要求6所述的氢燃料电池汽车高压氢气加注枪具的使用方法，其特征在于具体过程为：
加注枪具非使用状态：上枪托和下枪托通过螺栓紧固于加氢机面板上，氢气加注枪体处于悬挂状态，且由搭扣锁死，防尘盖罩住氢气加注枪体的枪头，手柄上的观察窗正对绿色指示标，此时氢气加注枪体处于非使用状态；
取枪加注氢气：紧握入口阀套，打开搭扣，将氢气加注枪体从上枪托和下枪托上取出，并取下防尘盖，将加注枪体的枪头对准受气嘴并向受气嘴方向用力，受气嘴顶住衬套使得衬套克服弹簧二的作用力向内滑动，夹紧卡爪失去衬套的支撑限位，滑动套在弹簧四作用下向受气嘴方向滑动，迫使夹紧卡爪收缩，锁死受气嘴，手柄随螺钉一在滑动套的带动下同向滑动，观察窗正对红色指示标，代表氢气加注枪体安装到位，与此同时，止回阀芯在受气嘴密封圈作用下克服弹簧三作用力向内滑动与密封组件三分离，氢气加注枪体内部通道打开，氢气加注枪体与受气嘴内部流体通道连通，点击加氢机开始加氢按钮，氢气加注枪体通过加氢管路导入高压氢气，进气阀芯在高压氢气作用下向受气嘴方向滑动并作用于L型锁扣，L型锁扣对滑动套产生作用力，对滑动套进行二次限位，防止滑动套反向滑动，起到预防加氢状态下人为误操作的作用，此时高压氢气通过氢气加注枪体内部腔体并经过受气嘴进入氢燃料电池汽车储氢瓶内；
加氢结束，收枪复位：氢燃料电池汽车氢气加注达到目标值后，会自动打开加氢机排空阀，受气嘴内部自带有止回阀，氢燃料电池汽车内氢气无法排出，氢气加注枪体内部的氢气逆向排空，直至氢气加注枪体内部处于微正压状态，进气阀芯作用力解除，在弹簧一的作用下复位，回拨手柄，观察窗正对绿色指示标，代表操作到位，回拨手柄会带动螺钉一和滑动套滑动复位，夹紧卡爪释放，在拉簧作用下向外张开，夹紧卡爪与受气嘴分离，同时在拔出氢气加注枪体过程中，止回阀芯在弹簧三作用下复位，止回阀芯与密封组件三压紧密封配合，氢气加注枪体内部腔体气体通道与外界完全隔离，拔出氢气加注枪体，并在氢气加注枪体的枪头上盖上防尘盖，将氢气加注枪体挂于上枪托和下枪托上并由搭扣锁死，氢气加注枪体收枪复位完成。
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- 2023-07-21 CN CN202310896567.0A patent/CN116642127B/zh active Active
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