CN207634977U - 一种分度式氢燃料电池汽车加氢枪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分度式氢燃料电池汽车加氢枪，属于氢燃料电池汽车技术领域，它包括分度联动机构和转换阀机构，所述转换阀机构可与汽车加氢口连通，所述分度联动机构与转换阀机构连接，所述转换阀机构的进排气状态受控于所述分度联动机构；所述转换阀机构包括入口阀体，所述入口阀体两端分别连接出口阀体和导流阀体。上述设置解决了现有技术中氢气加注过程中的可靠密封及剩余氢气安全放散的问题，保证加氢机在给氢燃料电池汽车加氢时加氢操作简化，解决了机械传动存在反向延迟，还可避免加氢枪意外脱落，以及能够较好的避免因高压产生的手柄操作扭力。同时，将单向阀、排气阀、充装阀集成为一体，使得操作流程更加简化，各阀状态可调可控。

Description

一种分度式氢燃料电池汽车加氢枪

技术领域

本实用新型属于氢燃料电池汽车技术领域，尤其涉及一种分度式氢燃料电池汽车加氢枪。

背景技术

能源问题是当今社会面临的重要问题之一，化石燃料的能源终将枯竭。所以开发新的能源是当今社会所追求的趋势，而对环境无污染的燃料电池是新能源发展的一种趋势。

燃料电池是通过电化学反应，而不是采用燃烧（汽、柴油）或储能（蓄电池）方式－－最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放象COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。如上所述，燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的（光伏电池板、风能发电等），整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。

氢气属于低分子气体，爆炸极限范围是：4.1%～74.2%的体积浓度，极易发生爆炸，造成安全事故，目前加氢枪市场分35MPa和70MPa两个压力等级，压力越高对密封性和安全性要求更高，在耐压强度满足的同时，还需满足零泄漏气密性要求，加氢枪的材料选用上必须满足耐高压和抗氢脆的性能，密封材料需同时具备自润滑，高分子组织。现有技术中其主要存在以下问题：氢气加注过程可靠密封性要求高、剩余氢气彻底安全放散、加氢机在给氢燃料电池汽车加氢时操作复杂，常见的加氢机械传动存在反向延迟。同时还存在：加氢枪与加氢装置结合不可靠容易意外脱落、高压产生的手柄操作扭力、部件结构繁多复杂，导致操作流程冗长，并且可靠性不高。

实用新型内容

本实用新型的内容在于，本实用新型提供一种分度式氢燃料电池汽车加氢枪，本专利产品的特点有以下：

1）解决了现有技术中氢气加注过程中的可靠密封及剩余氢气安全放散的问题；

2）保证加氢机在给氢燃料电池汽车加氢时加氢操作简化，解决了机械传动存在反向延迟，还可避免加氢枪意外脱落，以及能够较好的避免因高压产生的手柄操作扭力；

3）将单向阀、排气阀、充装阀集成为一体，使得操作流程更加简化，各阀状态可调可控。

一种分度式氢燃料电池汽车加氢枪，它包括分度联动机构和转换阀机构，所述转换阀机构可与氢燃料电池汽车加氢口连通，所述分度联动机构与转换阀机构连接，所述转换阀机构的进排气状态受控于所述分度联动机构；

进一步的，所述转换阀机构包括入口阀体，所述入口阀体两端分别连接出口阀体和导流阀体；

进一步的，所述入口阀体内设置有可在轴线方向滑动的操作阀芯，所述操作阀芯滑动量受控于所述分度联动机构；

进一步的，所述出口阀体内设置有出口单向阀芯，所述出口单向阀芯分别与氢燃料电池汽车加氢口和操作阀芯连通；

进一步的，所述导流阀体内部沿排气方向依序设置有排气阀套、进气密封衬套和导流阀芯，所述排气阀套和进气密封衬套之间设置有加气密封组件，所述加气密封组件保证导流阀芯和排气阀套形成气密性结构；

进一步的，所述导流阀芯与进气管路形成气流通路，所述导流阀芯通过入口弹簧与入口单向阀芯连接，所述入口弹簧保持入口单向阀芯尾端常态密封于所述加气密封组件端面，所述入口单向阀芯的入口端插入所述排气阀套内；

进一步的，所述排气阀套内部靠近入口阀体一端设置有浮动密封锥套，所述浮动密封锥套可在排气阀套内沿轴线运动，所述浮动密封锥套可分别与入口单向阀芯和操作阀芯匹配形成锥面密封的管道通路，所述浮动密封锥套与排气阀套的装配面与排气管路联通形成气流通路。

由于上述设置，将单向阀、排气阀、充装阀集成为一体，使得操作流程更加简化，各阀状态可调可控；并且可以保证加氢机在给氢燃料电池汽车加氢时加氢操作简化，解决了机械传动存在反向延迟，还可避免加氢枪意外脱落。

而通过的浮动密封锥套作为密封/开启气路通道的转换件，设计较为巧妙，能够保证较高的可靠性，使得整体使用便利性大大提升，达到加气和排气的安全操作。

进一步的，所述出口单向阀芯尾端侧壁开设有第一通气孔，所述出口阀体与入口阀体之间设置有第一连通腔，所述第一连通腔与操作阀芯气路连通；所述出口单向阀芯可在出口阀体内沿轴线运动使第一通气孔进入所述第一连通腔；所述出口单向阀芯与操作阀芯之间还设置有出口弹簧，所述出口单向阀芯尾端与出口阀体之间套设有第一出口密封组件，所述出口弹簧保持单向阀芯尾端常态密封于第一出口密封组件端面。

进一步的，所述出口单向阀芯与汽车加氢口的连接端与出口阀体之间还设有第二出口密封组件；所述第一连通腔内壁与操作阀芯外壁之间还并排设置有第一密封衬套和连通腔密封组件。

进一步的，所述导流阀体上分别连接有进气软管接头和排气软管接头；所述进气软管接头和导流阀芯气路连通；所述排气软管接头与浮动密封锥套和排气阀套之间的装配面气路连通。

进一步的，所述导流阀体外部还连接有枪柄。

进一步的，它还包括导向机构，所述导向机构包括设置在出口阀体外部并能沿轴线运动的滑动套筒，所述滑动套筒与出口阀体之间还设置有滑动弹簧，所述导向机构的轴向运动量受控于所述分度联动机构；它还包括设置在滑动套筒与出口阀体之间的夹紧卡爪和导向定位块，所述夹紧卡爪和导向定位块通过钢丝卡圈连接在出口阀体上，所述滑动套筒沿轴线向燃料电池汽车加氢口移动时，压迫夹紧卡爪和导向定位块克服钢丝卡圈缩紧力，夹紧卡爪收缩卡紧氢气燃料电池汽车加氢口。

进一步的，所述分度联动机构包括凸轮轴和手柄盘；

进一步的，所述凸轮轴设置在入口阀体外部并与操作阀芯通过拨销连接，所述凸轮轴旋转时推动拨销进而驱动操作阀芯做直线往复运动；

进一步的，所述手柄盘连接在凸轮轴外部并能随凸轮轴转动，所述手柄盘为凸圆设置；所述滑动套筒后端与手柄盘接触，所述手柄盘转动控制滑动套筒的轴向运动量。

进一步的，它还包括入口密封衬套，所述入口密封衬套设置在操作阀芯外部与入口阀体内壁之间并靠近导流阀体一端；所述入口密封衬套与操作阀芯之间还设置有入口密封组件。

进一步的，所述分度联动机构还包括手柄，所述手柄与凸轮轴连接并可驱动凸轮轴旋转。

进一步的，所述滑动套筒前端还设置有防尘胶套；所述氢燃料电池汽车加氢口按GB/T26779。

作为优选的，为保证整体结构的密封性，上述密封件及密封装置均可采用分子量为200万的高分子聚四氟乙烯材料制备而成。

综上所述，由于采用了上诉技术手段，本实用新型的有益效果为：

1、解决了现有技术中氢气加注过程中的可靠密封及剩余氢气安全放散的问题；利用内外复合密封方式和采用的高分子聚四氟乙烯为制备材料，解决了气体容易渗漏的问题。

2、方便操作、轻巧灵活，操作方式较为简单。

3、保证加氢机在给氢燃料电池汽车加氢时加氢操作简化，解决了机械传动存在反向延迟，还可避免加氢枪意外脱落，以及能够较好的避免因高压产生的手柄操作扭力。

4、将单向阀、排气阀、充装阀集成为一体，使得操作流程更加简化，各阀状态可调可控。

附图说明:

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为本实用新型的第一通气孔与第一连通腔的结构示意图；

图4为本实用新型的旋转手柄摆动示意图；

图5为本实用新型的旋转手柄在0°时的整体示意图；

图6为本实用新型的旋转手柄在45°时的整体示意图；

图7为本实用新型的旋转手柄在90°时的整体示意图；

图8为本实用新型的旋转手柄在90°时联通排气管路的放大图；

图9为本实用新型的旋转手柄在180°时的整体示意图；

图10为本实用新型的旋转手柄在180°时联通进气管路的放大图；

图11为本实用新型的爆炸图；

图中标记：1、氢燃料电池汽车加氢口；2、夹紧卡爪；4、出口单向阀芯；101、导向定位块；102、第二出口密封组件；103、第一出口密封组件；104、第一通气孔；105、第一连通腔；201、滑动套筒；202、钢丝卡圈；203、滑动弹簧；204、防尘胶套；401、出口阀体；402、出口弹簧；403、入口密封组件；404、入口密封衬套；501、入口阀体；502、操作阀芯；503、连通腔密封组件；504、第一密封衬套；505、拨销；601、凸轮轴；602、手柄盘；603、旋转手柄；701、导流阀体；702、枪柄；703、进气软管接头；704、排气软管接头；801、入口单向阀芯；802、加气密封组件；803、进气密封衬套；804、入口弹簧；805、浮动密封锥套；806、排气阀套；807、导流阀芯。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图 至图 对本实用新型的结构作详细的描述。

实施例1：如图1至3、图11所示，

一种分度式氢燃料电池汽车加氢枪，它包括分度联动机构和转换阀机构，所述转换阀机构可与氢燃料电池汽车加氢口1连通，所述分度联动机构与转换阀机构连接，所述转换阀机构的进排气状态受控于所述分度联动机构；可选的，所述氢燃料电池汽车加氢口1按GB/T26779。

所述转换阀机构包括入口阀体501，所述入口阀体501两端分别连接出口阀体401和导流阀体701；

所述入口阀体501内设置有可在轴线方向滑动的操作阀芯502，所述分度联动机构包括凸轮轴601，所述凸轮轴601设置在入口阀体501外部并与操作阀芯502通过拨销505连接，所述凸轮轴601旋转时推动拨销505进而驱动操作阀芯502做直线往复运动；

所述出口阀体401内设置有出口单向阀芯4，所述出口单向阀芯4分别与氢燃料电池汽车加氢口1和操作阀芯502连通；

具体的，可以做如下设置：所述出口单向阀芯4尾端侧壁开设有第一通气孔104，所述出口阀体401与入口阀体501之间设置有第一连通腔105，所述第一连通腔105与操作阀芯502气路连通；所述出口单向阀芯4可在出口阀体401内沿轴线运动使第一通气孔104进入所述第一连通腔105；所述出口单向阀芯4与操作阀芯502之间还设置有出口弹簧402，所述出口单向阀芯4尾端与出口阀体401之间套设有第一出口密封组件103，所述出口弹簧402保持单向阀芯尾端常态密封于第一出口密封组件103端面。

特别的，为保证入口阀体501与导流阀体701之间的气密性，可以在操作阀芯502外部与入口阀体501内壁之间并靠近导流阀体701一端设置入口密封衬套404；

进一步的，所述入口密封衬套404与操作阀芯502之间还设置有入口密封组件403。

一种优选的方式为，在上述的单向阀芯4与出口阀体401的密封手段上，可以选择如下的方案：所述出口单向阀芯4与汽车加氢口的连接端与出口阀体401之间还设有第二出口密封组件102；所述第一连通腔105内壁与操作阀芯502外壁之间还并排设置有第一密封衬套504和连通腔密封组件503。

所述导流阀体701内部沿排气方向依序设置有排气阀套806、进气密封衬套803和导流阀芯807，所述排气阀套806和进气密封衬套803之间设置有加气密封组件802，所述加气密封组件802保证导流阀芯807和排气阀套806形成气密性结构；所述入口弹簧804保持入口单向阀芯801尾端常态密封于所述加气密封组件802端面，所述入口单向阀芯801的入口端插入所述排气阀套806内。

在上述导流阀体701设置中，一种优选具体的方案为：所述导流阀体701上分别连接有进气软管接头703和排气软管接头704，所述导流阀体701外部还连接有枪柄702；所述进气软管接头703和导流阀芯807气路连通形成进气通路，所述导流阀芯807通过入口弹簧804与入口单向阀芯801连接。

所述排气阀套806内部靠近入口阀体501一端设置有浮动密封锥套805，所述浮动密封锥套805可在排气阀套806内沿轴线运动，所述浮动密封锥套805可分别与入口单向阀芯801和操作阀芯502匹配形成锥面密封的管道通路。

所述浮动密封锥套805与排气阀套806的装配面与排气管路联通形成气流通路，所述排气软管接头704与浮动密封锥套805和排气阀套806之间的装配面气路连通形成排气通路。

特别的，在上述任一基本方案的组合或者与优选实施方案的任一/全部结合的技术方案中，本实用新型还可以在上述特征中继续优选如下的技术方案：

它还包括导向机构，所述导向机构包括设置在出口阀体401外部并能沿轴线运动的滑动套筒201，所述滑动套筒201与出口阀体401之间还设置有滑动弹簧203；

所述分度联动机构还包括手柄盘602，所述手柄盘602连接在凸轮轴601外部并能随凸轮轴601转动，所述手柄盘602为凸圆设置；所述滑动套筒201后端与手柄盘602接触，所述手柄盘602随凸轮轴601转动进而推动滑动套筒201轴向滑移。

进一步的，在上述优选的实施方案内，本实用新型还包括设置在滑动套筒201与出口阀体401之间的夹紧卡爪2和导向定位块101，所述夹紧卡爪2和导向定位块101通过钢丝卡圈202连接在出口阀体401上，所述滑动套筒201沿轴线向燃料电池汽车加氢口移动时，压迫夹紧卡爪2和导向定位块101克服钢丝卡圈202缩紧力，夹紧卡爪2收缩卡紧氢燃料电池汽车加氢口1；

所述滑动套筒201前端还设置有防尘胶套204。

优选的，所述分度联动机构还包括旋转手柄603，所述旋转手柄603与凸轮轴601连接并可驱动凸轮轴601旋转进而带动手柄盘602转动和操作阀芯502做直线往复运动。

实施例2：如图4至10所示，为本实用新型列出的一种优选的设置进排气转换的工作流程示意图，

如图4所示,为本实用新型旋转手柄603转动的示意图。其中旋转手柄603分别按不同角度旋转时，本实用新型的工作流程如下所述：

1）如图5所示， 所述旋转手柄603在0度位置，加氢枪未与氢燃料电池汽车加氢口1连接，此时加氢枪内部排气管路联通，进气管路关闭，加氢枪整体处于关闭状态；

如图6所示，转动旋转手柄603至45度位置，加氢枪插入氢燃料电池汽车加氢口1，加氢枪的手柄盘602驱动滑动套筒201前移，迫使夹紧卡爪2克服钢丝卡圈202弹力并进行径向收缩，与氢燃料电池汽车加氢口1梯形环槽咬合。同时，出口单向阀芯4与氢燃料电池汽车加氢口1相互抵触后克服出口弹簧的弹力向后移动，出口单向阀芯4被顶开，开启加氢枪出气管道通路，此时排气管路打开；

如图7和8所示，再次转动旋转手柄603至90度，凸轮轴601同时旋转，驱动操作阀芯502后移，此时操作阀芯502缓慢压迫浮动密封锥套805并进一步压迫入口单向阀芯801克服入口弹簧804的作用力，迫使其向后移动，入口单向阀芯801缓慢与加气密封组件802运动以分离，此时缓慢关闭排气阀套806的排气通路并准备打开加气通路；

如图9和10所示，继续转动旋转手柄603从90度至180度位置，凸轮轴601同时旋转，驱动操作阀芯502继续向后移动，此时操作阀芯502与浮动密封锥套805锥面接触及完全密封并进一步压迫入口单向阀芯801克服入口弹簧804的作用力和高压氢气产生的密封力，迫使入口单向阀芯801向后移动与加气密封组件802运动完全分离，此时入口单向阀芯801与加气通路联通，本实用新型整体形成加气通路，同时排气通路关闭。

此时，氢气经进气软管接头703，导流阀体701，导流阀芯807，入口单向阀芯801，浮动密封锥套805，操作阀芯502进入出口阀体401内，充满阀腔室，形成高压腔；在气压作用力下形成的持续均匀的支撑力将滑动套筒201进行有效的固定，防止滑动套筒201轴向滑动及径向转动，防止在加注氢气过程中不当操作导致的脱枪，强行拔枪等安全事故；高压氢气经过出口单向阀芯4进入加氢口后，在气压作用力下会打开氢燃料电池汽车内部的单向阀，往汽车高压钢瓶内加注氢气。

2）当氢燃料电池汽车钢瓶内氢气压力与加氢枪内的压力相等时，汽车一侧的加氢口后端单向阀会在弹簧的作用力下自动关闭，加注氢气停止。

3）当加氢机端出现停止信号后，需要进行取枪或拔枪操作，这时，加氢枪内有一部分残余高压氢气，需要进行排气操作后才能安全拔枪或取枪，具体实现过程是：旋转手柄603反向转动至90度位置，通过驱动操作阀芯502向前移动，入口单向阀芯801在入口弹簧804的回弹力作用下向前移动与加气密封组件802贴合，切断入口单向阀芯801与加氢通路之间的气路连接，此时关断氢气源；

再次继续反向转动手柄至45度位置，操作阀芯502继续向前移动，与浮动密封锥套805脱离，开启排气阀套806的排气通路，加氢枪内高压氢气通过排气软管接头排放到集中放空管道中，进行安全放空，保证操作环境的安全，最后再次转动旋转手柄603至0度，加氢枪的手柄盘602回到初始位置，滑动套筒201在弹簧作用力下后移，夹紧卡爪2径向扩张开，与加氢口梯形环槽咬合状态失效，加氢枪出口单向阀芯4与加氢口接合处被出口弹簧作用力向前顶开分离，出口单向阀芯4与入口密封组件结合，关闭加氢枪出口，拔出加氢枪。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分度式氢燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：

它包括分度联动机构和转换阀机构，所述转换阀机构可与氢燃料电池汽车加氢口（1）连通，所述分度联动机构与转换阀机构连接，所述转换阀机构的进排气状态受控于所述分度联动机构；

所述转换阀机构包括入口阀体（501），所述入口阀体（501）两端分别连接出口阀体（401）和导流阀体（701）；

所述入口阀体（501）内设置有可在轴线方向滑动的操作阀芯（502），所述操作阀芯（502）滑动量受控于所述分度联动机构；

所述出口阀体（401）内设置有出口单向阀芯（4），所述出口单向阀芯（4）分别与氢燃料电池汽车加氢口（1）和操作阀芯（502）连通；

所述导流阀体（701）内部沿排气方向依序设置有排气阀套（806）、进气密封衬套（803）和导流阀芯（807），所述排气阀套（806）和进气密封衬套（803）之间设置有加气密封组件（802），所述加气密封组件（802）保证导流阀芯（807）和排气阀套（806）形成气密性结构；

所述导流阀芯（807）与进气管路形成气流通路，所述导流阀芯（807）通过入口弹簧（804）与入口单向阀芯（801）连接，所述入口弹簧（804）保持入口单向阀芯（801）尾端常态密封于所述加气密封组件（802）端面，所述入口单向阀芯（801）的入口端插入所述排气阀套（806）内；

所述排气阀套（806）内部靠近入口阀体（501）一端设置有浮动密封锥套（805），所述浮动密封锥套（805）可在排气阀套（806）内沿轴线运动，所述浮动密封锥套（805）可分别与入口单向阀芯（801）和操作阀芯（502）匹配形成锥面密封的管道通路，所述浮动密封锥套（805）与排气阀套（806）的装配面与排气管路联通形成气流通路。

2.如权利要求1所述一种分度式氢燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：所述出口单向阀芯（4）尾端侧壁开设有第一通气孔（104），所述出口阀体（401）与入口阀体（501）之间设置有第一连通腔（105），所述第一连通腔（105）与操作阀芯（502）气路连通；所述出口单向阀芯（4）可在出口阀体（401）内沿轴线运动使第一通气孔（104）进入所述第一连通腔（105）；所述出口单向阀芯（4）与操作阀芯（502）之间还设置有出口弹簧（402），所述出口单向阀芯（4）尾端与出口阀体（401）之间套设有第一出口密封组件（103），所述出口弹簧（402）保持单向阀芯尾端常态密封于第一出口密封组件（103）端面。

3.如权利要求2所述一种分度式氢燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：所述出口单向阀芯（4）与汽车加氢口的连接端与出口阀体（401）之间还设有第二出口密封组件（102）；所述第一连通腔（105）内壁与操作阀芯（502）外壁之间还并排设置有第一密封衬套（504）和连通腔密封组件（503）。

4.如权利要求1所述一种分度式氢燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：所述导流阀体（701）上分别连接有进气软管接头（703）和排气软管接头（704）；所述进气软管接头（703）和导流阀芯（807）气路连通；所述排气软管接头（704）与浮动密封锥套（805）和排气阀套（806）之间的装配面气路连通。

5.如权利要求4所述一种分度式氢燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：所述导流阀体（701）外部还连接有枪柄（702）。

6.如权利要求1至5任一所述一种分度式氢燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：它还包括导向机构，所述导向机构包括设置在出口阀体（401）外部并能沿轴线运动的滑动套筒（201），所述滑动套筒（201）与出口阀体（401）之间还设置有滑动弹簧（203），所述导向机构的轴向运动量受控于所述分度联动机构；它还包括设置在滑动套筒（201）与出口阀体（401）之间的夹紧卡爪（2）和导向定位块（101），所述夹紧卡爪（2）和导向定位块（101）通过钢丝卡圈（202）连接在出口阀体（401）上，所述滑动套筒（201）沿轴线向燃料电池汽车加氢口移动时，压迫夹紧卡爪（2）和导向定位块（101）克服钢丝卡圈（202）缩紧力，夹紧卡爪（2）收缩卡紧氢气燃料电池汽车加氢口。

7.如权利要求6所述一种分度式氢燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：

所述分度联动机构包括凸轮轴（601）和手柄盘（602）；

所述凸轮轴（601）设置在入口阀体（501）外部并与操作阀芯（502）通过拨销（505）连接，所述凸轮轴（601）旋转时推动拨销（505）进而驱动操作阀芯（502）做直线往复运动；

所述手柄盘（602）连接在凸轮轴（601）外部并能随凸轮轴（601）转动，所述手柄盘（602）为凸圆设置；所述滑动套筒（201）后端与手柄盘（602）接触，所述手柄盘（602）随凸轮轴（601）转动进而推动滑动套筒（201）轴向滑移。

8.如权利要求7所述一种分度式氢燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：它还包括入口密封衬套（404），所述入口密封衬套（404）设置在操作阀芯（502）外部与入口阀体（501）内壁之间并靠近导流阀体（701）一端；所述入口密封衬套（404）与操作阀芯（502）之间还设置有入口密封组件（403）。

9.如权利要求8所述一种分度式氢燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：所述分度联动机构还包括旋转手柄（603），所述旋转手柄（603）与凸轮轴（601）连接并可驱动凸轮轴（601）旋转。

10.如权利要求9所述一种分度式氢燃料电池汽车加氢枪，其特征在于：所述滑动套筒（201）前端还设置有防尘胶套（204）；所述氢燃料电池汽车加氢口（1）按GB/T26779。