CN1281944A - 用于车辆燃气罐的阀组 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆燃气罐(2)的阀组(1),其具有一个安全阀(30);所说的安全阀又顺序地包括一个排气阀和一个对排气阀(31)进行控制的控制阀(32;32a);排气阀(31)具有一个与燃气进气通道(15)和一个燃气排气通道(11)相通的气腔(7);以及一个滑阀(33),其可与气腔(7)密封地配合,并将气腔(7)分成了容积可变的两个第一腔室(36)和第二腔室(35);另外,滑阀于气腔(7)中在一个开通位置和一个关闭位置之间进行移动,在开通位置时,通道(11)(15)是相互连通的,而在关闭位置时,所说的进气通道(15)被关闭;在工作中,当罐体(2)中的压力超过一个给定的限定值时,控制阀(32;32a)将第一腔室(36)和外界相连通,并将滑阀(33)移动到开通位置。

Description

用于车辆燃气罐的阀组

本发明涉及一种车辆燃气罐所用的阀组，尤其是甲烷或液化石油气即常说的LPG车辆的储气罐。

用于车辆燃气罐的阀组在现有技术中是公知的，这种阀组包括一个安全装置，该装置又顺序地包括一个安全阀和一个可熔穿装置，所述的可熔穿装置用于当气罐中的压力或温度达到一个预先设定的最大值时，从罐中排出气体。

安全阀一般包括一个可动的滑阀，该滑阀受罐体内的气体压力和一个弹簧力的一对相反力的作用，其中，弹簧的预紧力对应于最大设定压力值。当达到最大设定压力时，滑阀进行移动，移动量反比于弹簧的刚度，从而将罐腔和排气口连通起来。

由于将多余气体排到外界，从而将罐内的压力保持在低于设定的安全范围内所需的时间相对较长，而该反应时间又取决于弹簧的特性参数，因而上述现有类型的阀组中的安全阀有效性不高且是不可靠的。

其中的原因是因为排气通道被滑阀阻塞所致，且阻塞作用和滑阀的移动量成正比，因而，导致产生了限制气体外泄的流体动力学阻力。

排出气体自身的抑流作用也阻碍了气体的流出，气体一般需要流过容纳弹簧的腔室才能到达排气口，从而，由于遇到弹簧而产生了额外的流体阻力。

本发明的目的是提供一种车辆燃气罐用的阀组，来消除上述提到的缺陷。

根据本发明的设计，本文提供了一种用于车辆燃气罐的阀组，其包括一个用于将所说罐体内的至少部分燃气排出的安全阀；所说安全阀包括一个与所说燃气的一个进气口和一个排气口相通的气腔；在所说的气腔内安装了流体开关装置，该装置可在一个开通位置和一个关闭位置之间进行移动，在开通位置，所说的通气口是连通的，而在关闭位置，所说的通气口之一被关闭；其特征在于：所说的开关装置包括一个滑阀，该滑阀部分地形成了容积可变的第一和第二两个腔室，这两个腔室相互密封地隔开；所说的第一腔室和一个控制阀组件相连，当所说罐体中的压力超出一个给定的极限值时，该控制阀用于将所述的滑阀移动到所说的开通位置。

下文将参照附图通过实施例对本发明非限定性的一种实施方式进行描述，在附图中：

图1是根据本发明所述的车辆燃气罐用阀组的最佳实施例的俯视图；

图2是沿图1中的Ⅱ-Ⅱ线，对图1中阀组处在第一工作状态时的放大剖面表示；

图3等同于图2，是图1中的阀组在第二工作状态时缩小的剖面表示；

图4和图5类似于图2和图3，且为了表示清楚去掉了某些部件，分别放大表示了图2和图3的阀组在第一和第二工作状态时变型的情形。

图1中的数字1指代一个用于车辆燃气罐2的阀组。阀组1包括一个结构3，该结构体整体用螺栓(图中未示出)固定在气罐2的环形螺母上，结构体3又包括一个中间法兰盘4，一个伸到气罐2内部的端部5，和一个位于气罐2外部的部分6。

参见图2和图3，结构体3中形成了一个第一圆柱腔7，其沿一个垂直于法兰4的轴线8延伸，且由端壁9和侧壁10围成，该腔体通过一个垂直于轴线8的排气通道11通向外侧。

气腔7内安装了一个管状的衬套14，其密封地旋入到端部5中，从而形成了一个通入气罐2中的轴向道15，气腔7的末端位于相对的端壁9处，衬套14上的一个环状突起16形成了气道15的开口17。

结构3上还形成了一个第二圆柱腔20，其从端部5沿平行于轴线8的轴线18延伸，并在其中安装了一个圆柱体21，其顶靠在轴肩19上，并和结构3密封配合。

柱体21在轴向上将气腔20分成相对的两个腔室22和23；腔室22和罐体2直接相通；而腔室23则通过一个在结构6上形成的轴向孔24通向外侧。柱体21包括一个外周环槽26；以及一个与腔室22、23相通的轴向通孔27，该通孔和环槽26相通，并分别在腔室22和23两端具有一个进气端和一个出气端，这两个端头分别是由两个锥状的环形突起28和29形成的。

气腔7和20中形成了安全阀30的阀座，安全阀30包括一个排气阀31和一个用于对阀31进行控制的控制阀32。

排气阀31是一种开关类型的阀门，也就是具有开关两种工作状态。该阀门用于当罐体2中的压力或温度达到安全阀的一个最大设定值时从罐体2中排出气态燃料。阀门31包括一个圆柱状的滑阀33，其可和侧壁10密封配合地轴向滑动，并将气腔7分成了容积可变的两个相对腔室35、36；腔室35是由衬套14围成的，并在任何工作状态下均和气道11相通；腔室36是由端壁9形成的，其中安装了一根压簧37，所述的压簧37设置在滑阀33和端壁9之间。

滑阀33上带有一个正对着突起部16的盘状密封件40，滑阀位于上下两个正对的平行表面41和42之间；41表面围成了腔室35，其尺寸和密封件40的外表面相一致；42表面形成了腔室36，其面积大于气口17。

滑阀33在工作过程中可在第一关断位置(见图3)和第二开通或排气位置(见图2)之间移动，在第一位置时，密封件40落座在突起部16上，从而堵上了气口17，腔室35的体积减小到只有突起部16的一圈环状空间，并和气道11相通；而在第二位置时，弹簧37被压缩，气道11和15均与腔室35相通。

阀门31是受阀门32控制的，阀门32除了包括管状柱体21之外，还包括一个元件45，该元件45又包括一个中心圆柱棒46和两端部47和48，所述的中心圆柱棒46松动地伸入到通孔27中。端部48位于腔室23中，并通过螺栓-螺母连接件和杆棒46连接，其带有一个正对着突起部29的密封环50；端部47和端体51中的一个螺纹孔相啮合，其中，端体51布置在腔室22内，并带有一个正对着突起部28的密封环49。

元件45可在落座位置(见图3)和回缩工作位置(见图2)之间移动，在落座位置时，密封环50压靠在突起部29上，从而将腔室23和环槽26隔断；在回缩位置时，密封环49落座在突起部28上，将腔室22和环槽26隔断。

阀门32还包括一个弹簧52，环绕端体51的弹簧52设置在柱体21和端体51的端部法兰53之间，其设定的预压力是根据罐体2内的最大设定压力确定的，从而平时可将元件45保持在落座位置上。

阀门31和32通过结构体3的部分6上形成的一个通道54相互连通，该通道位于气腔7和20之间，并平行于轴线8和18。更具体来讲，通道54将腔室36和环槽26连通起来，并通过一个安全熔穿装置55对外封堵起来。

装置55包括一个由可熔融金属制成的封堵体56，该金属在设定的最大温度下可发生热熔；一个具有轴向孔的销钉57旋入到结构体3上，以此，将封堵体56密封地压到环绕通道54的一个止块58上。

在图4和图5的变型中，安全阀30包括一个控制阀32a，其不同于阀门32之处在于柱体21包括两个轴向部分21a和21b；21a部分整个地连接到结构体3上，并顶靠在孔肩19上；21b部分与气腔20在21a部分和端体51之间的中间轴向滑动部分密封地配合。21a和21b部分通过其间设置的弹簧60相互连接在一起，它们分别包括两个轴向通孔27a和27b，杆棒46松动地插入到这两个通孔中，从而在轴向上形成了腔室26a，该腔室将通道54和孔27a和27b相连通，腔室26a中布置了弹簧60。

阀门32a区别于阀门32之处还在于包括一个在端体51上设置的突起部28a；以及在21b部分上相当于突起部28和密封环49所处的位置上设置了密封环49a。

最后，阀门32a区别于阀门32的之处还在于它没有密封环50和突起部29，杆棒46被一个密封环61和一个衬套62所环绕，衬套布置在密封环61背向21a部分的轴向另一侧，并可在气腔20内和杆棒46一起轴向移动，从而形成和腔室23相通的环状气道64。

当元件45处于落座位置时(见图5)，密封环61在衬套62和21a部分间受压，从而切断气道64和孔27a的连通，因此，也隔断了腔室23和26a间的连通。与此相反，当元件45处于回缩工作状态时(见图4)，突起部28a落座在密封环49a上，隔断了腔室22和26a之间的相互连通，而密封环61则允许孔27a和气道64之间的连通。

在实际使用中，当罐体2中的压力和温度低于对应的最大设定值时，阀组1正常工作，此时，元件45位于落座位置，滑阀33处于关闭位置。

具体参照图3，在上述的状态下，腔室36一方面被落座在突起部分29上的密封环50与外界切断；而在另一方面，则通过通道54、环槽26和孔27与腔室22相通，从而也和罐体2相通。进而使腔室36和气道15处于同样的压力水平，而腔室35中的压力则等同于外界压力，从而在表面42和表面41部分之间的压力差将气口17关闭，并将滑阀33保持在关闭位置上。

参照附图2，当罐体2内的压力超出安全限值时，罐内气体压力作用在元件45上的力将克服由预压弹簧52所施加的力，从而使元件45向回缩位置移动。在这样的情况下，腔室36一方面被落座在突起部28上的密封环49和罐体2隔断了，在另一方面，却经过通道54、环槽26、孔27与腔室23相通，从而也通向外界。由于在气道15和腔室36之间存在压力差，滑阀33立即转到排气位置，并将罐体2和外界连通，从而排出罐体2中的多余气体。

一旦罐体2中的压力回落到最大限定值以下，弹簧52就使得元件45复位到落座位置，并重新将腔室36和22连通；使腔室36中的压力恢复到罐体2中的同一数值水平；作用在表面42和表面41上的排气压力将滑阀33推回到关闭状态。

除了由于弹簧52和60的刚度不同，当罐体2中的压力超出安全限定值时，造成端体51将比21a部分移动得更快一些之外，图4和图5中的阀组1的工作过程等同于上文的描述。因此，当元件45运动到回缩位置时，突起部28a将首先顶靠在密封环49a上，并切断腔室36和腔室22的联系，于是，密封环61随之开放孔27a和气道64之间的通道，将腔室36与外界相连通。

当罐体2中的温度达到设定的最大安全值时，例如，当车辆着火时，封堵体56发生熔穿，将通道54接通，从而也将腔室36经堵销57上的孔洞接通到外界，因此，还是因为在气道15和腔室36间存在压力差，造成滑阀33转向排气位置，进而将罐体2中的几乎所有燃料者排出去。

因此，阀组1可在紧急情况下快速地将燃气经安全阀31排出去。

事实上，和现有的解决方案不同，由于滑阀33的运动取决于作用在表面41和42上的压力值，而只是在可以忽略的程度上受弹簧37作用力的影响，因而没有堵塞口11和15间的气流流道，滑阀33就几乎立即进行了移动。设置弹簧37的目的只是为了在组装时将滑阀33顶靠在突起部16上。因而排出气体所遇到的阻力相对于现有解决方案非常小，在现有解决方案中，由于气压的作用力被预紧弹簧的作用力抵消了，且该相反的作用力正比于滑阀的行程。滑阀只能部分地打开排气道。

此外，由于腔室35直接与气道11相通，燃气未遇到在气道11和15之间设置的弹簧或其它部件产生的流动阻力。

最后，阀门32a包括可轴向相对于21a部分运动的21b部分的事实使得可独立地对元件45的两相对端头进行密封，从而相对于阀门32，可更准确地工作和更快地响应。

显然，在不超出本发明的范围内，可对本文所述的阀组1进行多种改型。

具体来讲，虽然阀组1可以包括一个不同于示例中所描述的那一种安全阀30，但仍可包括用来控制排气阀31的装置，以此将腔室36和外界在紧急工作条件下连通，或在正常工作条件下，将腔室36和罐体2相连通。

Claims (9)

1．一种用于车辆燃气罐(2)的阀组(1)，其包括一个用于将所说罐体(2)内的至少部分燃气排出的安全阀(30)；所说的安全阀(30)包括一个与所说燃气的一个进气通道(15)和一个排气通道(11)相通的气腔(7)；在所说的气腔(7)内安装了流体关通装置(33)，该装置可在一个开通位置和一个关闭位置之间进行移动，在开通位置时，所说的两个气道(11)(15)是连通的，而在关闭位置时，所说的两个气道(11)(15)之一被关闭；其特征在于：所说的关通装置(33)包括一个滑阀(33)，该滑阀部分地形成了容积可变的第一(36)和第二(35)两个腔室，这两个腔室相互密封地隔开；所说的第一腔室(36)和一个控制阀组件(32；32a)相连，该控制阀用于当所说罐体(2)中的压力超出一个给定的限定值时，将所说滑阀(33)移动到所说的开通位置。

2．根据权利要求1所述的阀组，其特征在于：不论所说的滑阀(33)处于任何位置，所说的排气通道(11)都和所说的第二腔室(35)相通。

3．根据权利要求1或2所述的阀组，其特征在于：所说的控制阀组件(32；32a)包括一个可在一个第一工作状态和一个第二工作状态之间进行移动的元件(45)，其中第一工作状态将所说的第一腔室(36)和所说的罐体(2)相连通，第二工作状态将所说的第一腔室(36)和外界相连通。

4．根据权利要求3所述的阀组，其特征在于：所说的控制阀组件(32；32a)包括一个预压弹力装置(52；52、60)，该装置向所说的元件(45)施加一个相反的作用力，依此，将元件保持在所说的第一工作状态上。

5．根据权利要求3或4所述的阀组，其特征在于：所说的控制阀组件(32；32a)包括一个部分(21)，该部分形成了一个和所说罐体(2)相通的第一气腔(22)，以及一个和外界相通的第二气腔(23)；所说的元件(45)可选择将第一腔室(36)和所说的第一气腔(22)隔断或将第一腔室(36)和第二气腔(23)隔断。

6．根据权利要求5所述的阀组，其特征在于：所说的第一和第二气腔(22)(23)通过一个所说部分(21)中形成的孔道(27；27a、27b)相互连通，该孔道有一个进气口和一个排气口通入到所说的第一和第二气腔(22、23)中；所说的元件(45)和所说的孔道(27；27a、27b)相配合，以此，可选择地关闭所说的进气口或排气口。

7．根据权利要求6所述的阀组，其特征在于：包括一个通道(26、54；26a、54)，该通道用来连通所说的孔道(27；27a、27b)和所说的第一腔室(36)。

8．根据权利要求5到7中之一所述的阀组，其特征在于：所说的部分(21)包括两个部分(21a)(21b)，其中之一可相对于另一部分进行运动，并通过在其间插入弹簧(60)，而将二者相互连接起来。

9．根据上述权利要求之一所述的阀组，其特征在于：其包括另外一个连接所说第一腔室(36)和外界的通道(54)；所说的通道(54)是由一个在预定温度下可熔穿的堵体(56)所封堵的。

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