CN117810640A - 一种基于拉伸弹簧的电池防爆阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于拉伸弹簧的电池防爆阀，包括包括阀体、阀盖、挂钩螺钉、拉伸弹簧、密封件和防水透气膜。阀体上开有安放拉伸弹簧的孔或槽，将拉伸弹簧放置在孔或槽中，以有效阻止粉尘堵塞弹簧；拉伸弹簧与阀盖的连接是采用挂钩螺钉，将拉伸弹簧一端钩在挂钩螺钉的挂钩上，拉伸弹簧与阀体的连接也可以采用挂钩螺钉，或在阀体结构上一体成型有钩状或环状的结构。该电池防爆阀的工作方式为：在低压情况下，拉伸弹簧预紧力的作用下，阀体与阀盖紧贴密封，气体可以通过位于阀盖上的防水透气膜进行内外交换；在高压爆破情况下，作用在阀盖下方的气压产生的作用力克服拉伸弹簧的弹力，将阀盖顶开。通过设计拉伸弹簧参数，实现可调的开启气压。

Description

一种基于拉伸弹簧的电池防爆阀

技术领域

本发明属于动力电池安全技术领域，尤其涉及一种基于拉伸弹簧的电池防爆阀。

背景技术

动力电池是电动汽车重要的组件，其安全性设计是必不可少的一环，电池防爆阀是电池安全设计的重要课题，电池防爆阀是在电池包出现热失控等情况时实现电池包内气体迅速排气的阀门，以防止电池包体内气压过大而造成爆炸等危险情况发生，保障了驾乘人员的安全。

传统的金属弹簧式电池防爆阀通常是采用圆柱压缩弹簧，原理是利用气压克服弹簧弹力打开阀盖实现排气，其优点在于，在排气完毕后弹簧可以复原阀盖位置，实现防爆阀的循环利用，与此同时，提供设计弹簧的刚度，可以有效控制阀盖开启的程度。但是绝大多数的金属弹簧式防爆阀存在不足，弹簧容易被电池包内外的粉尘堵塞，造成开启出现问题，存在安全隐患，另外，弹簧预紧力不可调整，即开启的气压数值是固定不可调的。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于拉伸弹簧的电池防爆阀,以解决传统金属弹簧式防爆阀不足的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种基于拉伸弹簧的电池防爆阀，包括阀体、阀盖、挂钩螺钉、拉伸弹簧、密封件和防水透气膜；

阀盖下方形态为锥形，便于与阀体连接时的对心；阀盖上的气流通道为一个位于阀盖上中央位置的通孔；阀盖下端面还开有螺纹孔，所述螺纹孔是用于安装用于固定拉伸弹簧一端的挂钩螺钉的；阀盖是防爆阀实现防爆阀快速排气状态开启和闭合状态的主要构件。

阀体上端围为契合阀盖锥形的碗状，用于阀体与阀盖间的对心安装，阀体下方为平面，直接与电池包壳体贴合；所述的阀体上端的碗状的碗底平面上开有安放拉伸弹簧的孔或槽，将拉伸弹簧放置在孔或槽中，防止粉尘堵塞弹簧；安放拉伸弹簧的孔或槽的底部开有螺纹孔，用于安装固定拉伸弹簧一端的挂钩螺钉通过螺纹连接安装于该螺纹孔上；阀体上端的圆周相对外侧的位置上开有安装孔，通过安装孔，使用螺栓或螺钉将阀体与电池包进行连接；阀体上的气流通道为位于阀体的中央位置上的通孔；阀体是放置阀盖的主体或基体，因此需要有可以放置阀盖的空间与密封槽设置。

所述密封件有2个，第一密封件安装于安装于阀体下端平面开有的第一密封槽，用于阀体与电池包壳体间的密封；第二密封圈安装于阀体上端开有的第二密封槽，其具体位置位于阀体上的气流通道的外侧，且必须位于用于安装弹簧的孔或槽的所在圆周的内侧，用于阀体与阀盖之间的密封。密封件实现阀体与阀盖、阀体与电池包外壳间的密封。所述2个密封槽同心设置。

所述的拉伸弹簧与阀盖的连接是采用挂钩螺钉，将拉伸弹簧一端钩在挂钩螺钉的挂钩上，通过改变挂钩螺钉旋入阀盖，改变拉伸弹簧的预紧力；

所述的拉伸弹簧与阀体的连接采用挂钩螺钉进行连接；

防水透气膜，防水透气膜安放在阀盖中的阀盖上的气流通道处，采用压环进行连接。

阀体与阀盖间的连接机构，使用的是拉伸弹簧，拉伸弹簧安装方式为利用拉伸弹簧两端的挂钩，分别挂在与阀盖相连的挂钩螺钉和与阀体相连的挂钩螺钉上(或是与阀体一体的环状或钩状结构)。拉伸弹簧的预紧力可以通过阀盖上的挂钩螺钉旋入深度进行调节。

进一步的，阀盖下方的锥形设计中锥度为45°，作用在于可以通过锥形形状便于将阀盖对心安装在阀体上。

进一步的，阀体上端面开有3～4个孔，可以安装3～4个拉伸弹簧。

进一步的，在阀体外周钻有三到四个通孔，它们是使用螺栓安装防爆阀在电池包壳体上的安装孔。

进一步的，所述第一密封件为第二橡胶密封圈；所述第二密封件为第一橡胶密封圈。

进一步的，挂钩螺钉固定在伸弹簧的孔或槽中的方式为孔或槽内开有螺纹孔，将挂钩螺钉固定在螺旋孔中。

进一步的，挂钩螺钉固定在伸弹簧的孔或槽中的方式为孔或槽内设置有环状或钩状的结构，与阀体一体成型或是焊接在其上。

本发明还公开了一种基于拉伸弹簧的电池防爆阀的工作方法，在低压情况下，拉伸弹簧预紧力的作用下，阀盖被拉紧在阀体上，阀体与阀盖间的密封件将两者密封，气体通过位于阀盖上的防水透气膜进行内外交换；在高压爆破情况下，作用在阀盖下方的气压产生的作用力克服拉伸弹簧的弹力，将阀盖顶开，破坏阀体与阀盖间的密封，实现排气。

进一步的，通过设计拉伸弹簧刚度与并联弹簧个数，进行预紧力的调节，改变阀盖开启的气压阈值

本发明的一种基于拉伸弹簧的电池防爆阀具有以下优点：防爆阀在正常工作情况下可以通过阀盖上的防水透气膜实现透气，以平衡电池包内外部的气压；在气压过大时，拉伸弹簧被作用在阀盖底的气体压力拉伸开，从而使得阀体与阀盖间的密封被破坏，实现较大流量排气，快速降低电池包内的气压，气压降低后，弹簧拉回阀盖，阀盖闭合，可以循环利用。

本发明解决了传统金属弹簧防爆阀粉尘堵塞弹簧的问题，将弹簧隐藏在阀体的孔或槽内，与电池包内外的气体与粉尘不直接接触；还解决了传统防爆阀开启压力不可调的问题，通过改变与阀盖相连的挂钩螺钉旋入阀盖的多少，调整拉伸弹簧的预紧力，从而调整防爆阀的开启压力。

附图说明

图1为本发明实施例的电池防爆阀结构爆炸图。

图2为本发明实施例的电池防爆阀结构左视图。

图3为本发明实施例的电池防爆阀结构仰视图。

图4为本发明实施例的电池防爆阀A-A截面剖面图；

图中标记说明：1、压环；2、防水透气膜；3、阀盖；311、阀盖上的第一螺纹孔；312、阀盖上的第二螺纹孔；313、阀盖上的第三螺纹孔；32、阀盖上的气流通道；41、与阀盖相连的第一挂钩螺钉；42、与阀盖相连的第二挂钩螺钉；43、与阀盖相连的第三挂钩螺钉；5、第一橡胶密封圈；61、第一拉伸弹簧；62、第二拉伸弹簧；63、第三拉伸弹簧；71、与阀体相连的第一挂钩螺钉；72、与阀体相连的第二挂钩螺钉；73、与阀体相连的第三挂钩螺钉；8、阀体811、第一安装孔；812、第二安装孔；813、第三安装孔；814、第四安装孔；821、阀体上的第一螺纹孔；822、阀体上的第二螺纹孔；823、阀体上的第三螺纹孔；831、第一弹簧安放孔；832、第二弹簧安放孔；833、第三弹簧安放孔；84、第一密封槽；85、第二密封槽；86、阀体上的气流通道；9、第二橡胶密封圈。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种基于拉伸弹簧的电池防爆阀做进一步详细的描述。

结合图1，图2，图3与图4，本发明实施例中的防爆阀包括：

阀盖3，阀盖3为下方形态为锥度可为45°的锥形，便于与阀体8连接时的对心。阀盖上的气流通道32为位于阀盖3中央的通孔，作为内外气流交换时通过阀盖3的主要气流通道；阀盖3下端面同时还开有三个螺纹孔，分别为阀盖上的第一螺纹孔311、阀盖上的第二螺纹孔312与阀盖上的第三螺纹孔313，这些螺纹孔是用于安装用于固定拉伸弹簧一端的挂钩螺钉的。

防水透气膜2，其材料通常可以采用膨体聚四氟乙烯，防水透气膜2安放在阀盖上的气流通道32处，压环1紧贴于防水透气膜2上，压环1的外壁与阀盖上的主要气流通道32的内壁形成过盈配合，以起到固定防水透气膜2的作用。防水透气膜2的主要作用在于电池包正常工作情况下，防水的同时，保证电池包内外透气；

第一橡胶密封圈5，安装于阀体8上开有的密封槽85，用于阀盖3与阀体8的密封；

阀体8，阀体8上端围为契合阀盖锥形的碗状，用于阀体8与阀盖3间的对心安装，阀体8下方为平面，直接与电池包壳体贴合，为了与电池包进行连接，阀体8上开有第一安装孔811、第二安装孔812、第三安装孔813和第四安装孔814，利用这些安装孔，可以使用螺栓或螺钉将防爆阀与电池包进行连接；阀体上的气流通道86为位于阀体8中央的通孔，作为内外气流交换时通过阀体8的主要排气通道；此外，在阀体8上端开有三个用于放置拉伸弹簧的孔，分别为第一弹簧安放孔831、第二弹簧安放孔832与第三弹簧安放孔833，在这些孔底端开有三个螺纹孔，分别为阀体上的第一螺纹孔821、阀体上的第二螺纹孔822与阀体上的第三螺纹孔823，这些螺纹孔是用于安装固定拉伸弹簧一端的挂钩螺钉的。

第二橡胶密封圈9，安装于阀体8上开有的密封槽84，用于阀体8与电池包壳体间的密封；

三个拉伸弹簧，分别为第一拉伸弹簧61、第二拉伸弹簧62、第三拉伸弹簧63，它们分别放置在阀体8上的三个弹簧安放孔831、832、833中，弹簧两端均由挂钩螺钉上的挂钩连接。以第一拉伸弹簧61为例，它上端的挂钩钩在与阀盖3相连的第一挂钩螺钉41上，而挂钩螺钉41通过阀盖上的第一螺纹孔311与阀体3相连；它下端的挂钩钩在与阀体8相连的第一挂钩螺钉71上，第一挂钩螺钉71通过阀体上的第一螺纹孔821与阀体8相连。另外两个拉伸弹簧62与63的安装方式与一致。

下面将结合图1、图4对本发明实施例的具体使用过程进行说明：

在安装过程中，可以通过调节三个与阀盖3相连的挂钩螺钉旋入螺纹孔的深度，来调节三个拉伸弹簧的预紧力。拉伸弹簧的预紧力的作用在于，内部气体压力需要大于这个弹力，才能推动阀盖3，使拉伸弹簧进一步形变，使其打开阀盖3实现排气，即通过调节拉伸弹簧的预紧力，可以调节防爆阀的开启压力(爆破压力)。

按照上述方式安装的防爆阀，在正常气压工作时，即电池包内部气压未达到爆破气压时，电池包内部的气体通过阀体8上的排气通道86，经由阀盖上的气流通道32，透过防水透气膜2进行排气；在电池包内部气压超过爆破压力时，作用在阀盖3下端面积上的气体压力克服了弹簧预紧力，对拉伸弹簧进一步拉伸，使阀盖3被推开，此时阀体8的主要气流通道与外界大气直接相连，实现快速排气。当电池包内部气压通过排气减少后，拉伸弹簧弹力再次使阀盖3复位，恢复第一橡胶密封圈5的密封作用。

由以上说明可见，本发明实施例的防爆阀的优点在于，其可以重复使用，弹簧被放置在孔中，不会受到粉尘等杂质堵塞，开启压力可调。

需要额外说明的是，在另外一些实施例中，防水透气膜2可以直接通过胶粘或热熔焊接与阀盖3进行连接；拉伸弹簧的数目还可以为2个或4个；拉伸弹簧与阀体8的连接可以不局限于通过挂钩螺钉7，还可以通过直接与弹簧安放孔83下端焊接，或是在阀体8的设计过程中，在弹簧安放孔83下端直接一体制造出环状或钩状的结构。阀体8与电池包的安装孔个数还可以是3个。无论安装方式如何改变，没有改变本发明基于拉伸弹簧与可调弹簧预紧力的核心原理的，都在此发明专利的保护范围之中。

另外说明过程中的上方、下方、上端、下端分别是基于防爆阀相对于电池包的外侧与内侧，或是图中的上下方，与实际安装过程中的方位上下无关，即实际安装的方位无论与本发明实施例相同或不同，凡是类似的安装方式，都在此发明专利的保护范围之中。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种基于拉伸弹簧的电池防爆阀，其特征在于，包括阀体(8)、阀盖(3)、挂钩螺钉、拉伸弹簧、密封件和防水透气膜(2)；

阀盖(3)下方形态为锥形，便于与阀体(8)连接时的对心；阀盖(3)上的气流通道(32)为一个位于阀盖(3)上中央位置的通孔；阀盖(3)下端面还开有螺纹孔，所述螺纹孔是用于安装用于固定拉伸弹簧一端的挂钩螺钉的；

阀体(8)上端围为契合阀盖锥形的碗状，用于阀体(8)与阀盖(3)间的对心安装，阀体(8)下方为平面，直接与电池包壳体贴合；所述的阀体(8)上端的碗状的碗底平面上开有安放拉伸弹簧的孔或槽，将拉伸弹簧放置在孔或槽中，防止粉尘堵塞弹簧；安放拉伸弹簧的孔或槽的底部开有螺纹孔，用于安装固定拉伸弹簧一端的挂钩螺钉通过螺纹连接安装于该螺纹孔上；阀体(8)上端的圆周相对外侧的位置上开有安装孔，通过安装孔，使用螺栓或螺钉将阀体(8)与电池包进行连接；阀体(8)上的气流通道(86)为位于阀体(8)的中央位置上的通孔；

所述密封件有2个，第一密封件安装于安装于阀体(8)下端平面开有的第一密封槽(84)，用于阀体(8)与电池包壳体间的密封；第二密封圈安装于阀体(8)上端开有的第二密封槽(85)，其具体位置位于阀体上的气流通道(86)的外侧，且必须位于用于安装弹簧的孔或槽的所在圆周的内侧，用于阀体(8)与阀盖(3)之间的密封；

所述的拉伸弹簧与阀盖(3)的连接是采用挂钩螺钉，将拉伸弹簧一端钩在挂钩螺钉的挂钩上，通过改变挂钩螺钉旋入阀盖(3)，改变拉伸弹簧的预紧力；

所述的拉伸弹簧与阀体(8)的连接采用挂钩螺钉进行连接；

防水透气膜(2)，防水透气膜(2)安放在阀盖(3)中的阀盖上的气流通道(32)处，采用压环(1)进行连接。

2.根据权利要求1所述的基于拉伸弹簧的电池防爆阀，其特征在于，所述第一密封件为第二橡胶密封圈(9)；所述第二密封件为第一橡胶密封圈(5)。

3.根据权利要求1所述的基于拉伸弹簧的电池防爆阀，其特征在于，挂钩螺钉固定在伸弹簧的孔或槽中的方式为孔或槽内开有螺纹孔，将挂钩螺钉固定在螺旋孔中。

4.根据权利要求1所述的基于拉伸弹簧的电池防爆阀，其特征在于，挂钩螺钉固定在伸弹簧的孔或槽中的方式为孔或槽内设置有环状或钩状的结构，与阀体一体成型或是焊接在其上。

5.根据权利要求1所述的基于拉伸弹簧的电池防爆阀的工作方法，其特征在于，在低压情况下，拉伸弹簧预紧力的作用下，阀盖(3)被拉紧在阀体上，阀体(8)与阀盖(3)间的密封件将两者密封，气体通过位于阀盖(3)上的防水透气膜进行内外交换；在高压爆破情况下，作用在阀盖(3)下方的气压产生的作用力克服拉伸弹簧的弹力，将阀盖(3)顶开，破坏阀体(8)与阀盖(3)间的密封，实现排气。

6.根据权利要求5所述的基于拉伸弹簧的电池防爆阀的工作方法，其特征在于，通过设计拉伸弹簧刚度与并联弹簧个数，进行预紧力的调节，改变阀盖开启的气压阈值。