CN210141353U - 气体减压阀 - Google Patents

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Abstract

一种气体减压阀,包括:壳体,所述壳体具有内腔;活塞,位于所述内腔中,所述活塞具有贯穿两端的通孔,所述活塞的一端构成封口面,所述封口面为平面或者朝所述通孔外凸出的半圆弧面;封口部,固设于所述内腔中,且与所述封口面相对,适于打开或关闭所述通孔。本实用新型有助于保护所述封口部,延长所述封口部的使用寿命。

Description

气体减压阀
技术领域
本实用新型涉及氢燃料电池系统技术领域,尤其涉及一种气体减压阀。
背景技术
气体减压阀是将高压气体转换为低压气体、并保持稳定的输出气体压强范围,确保所需气体流量的调节装置。
气体减压阀在氢燃料电池系统,特别是氢燃料电池汽车上具有广泛的应用,这种燃料电池是通过使用氢气和氧气的电化学反应产生电能,用于提供机动车辆动力系统,有别于传统内燃机汽车以及纯电动汽车。传统的内燃机汽车主要以汽油,柴油,天然气等传统能源为主要燃料,石油在提炼过程中需要消耗大量能源,并排放大量的有害物质,同时内燃机汽车尾气的排放对环境的影响也越来越大。纯电动汽车虽然解决了汽车尾气排放的问题,但是纯电动汽车需要面临废旧电池回收处理,电池充电时间长,车辆续航里程短的缺点,另外电能来源于发电厂,发电厂仍然以传统能源为主,只是将污染从一个地区转到另一个地区,不能从根本上解决环境污染问题。随着传统能源资源的不断枯竭,对于新能源的开发和利用已经刻不容缓,氢能作为一种可再生资源,对环境无污染,所以越来越受到人们的重视。
由于氢气在低压时体积非常大,当以这种气体为燃料放置在机动车上,机动车本身空间有限,目前主要的解决方案是将氢气进行压缩,存储在超高压的氢气瓶中,通过减压阀的减压将高压氢气转换成低压氢气,供给燃料电池系统,再通过氢气和氧气的电化学反应产生电能,提供整车动力。
但是,现有气体减压阀的结构仍有待改进。
实用新型内容
本实用新型解决的问题是提供一种气体减压阀,有助于保护封口部,延长封口部的使用寿命。
为解决上述问题,本实用新型提供一种气体减压阀,包括:壳体,所述壳体具有内腔;活塞,位于所述内腔中,所述活塞具有贯穿两端的通孔,所述活塞的一端构成封口面,所述封口面为平面或者朝所述通孔外凸出的半圆弧面;封口部,固设于所述内腔中,且与所述封口面相对,适于打开或关闭所述通孔。
可选的,所述封口部包括:固定柱及密封垫片,所述固定柱固设于所述内腔的侧壁上,所述密封垫片固设于所述固定柱朝向所述活塞的底面上。
可选的,所述密封垫片与所述固定柱采用螺接、焊接、铆接或过盈配合方式固定连接。
可选的,所述密封垫片呈圆柱状。
可选的,所述密封垫片的底面直径为5mm~25mm,厚度为3mm~10mm。
可选的,所述密封垫片的材料为橡胶、尼龙或聚氨酯。
可选的,所述通孔的直径为5mm~20mm。
可选的,所述活塞的材料为金属。
可选的,所述活塞包括杆状部及凸部,所述封口面构成所述杆状部的一端,所述凸部设于所述杆状部的另一端。
可选的,所述凸部与所述杆状部均呈圆柱状,所述凸部的外径大于所述杆状部的外径。
与现有技术相比,本实用新型的技术方案具有以下优点:
本实用新型提供的气体减压阀的技术方案中,气体减压阀包括:壳体、活塞及封口部。其中,所述活塞具有贯穿两端的通孔,所述活塞的一端构成封口面。由于所述封口面为平面或者朝所述通孔外凸出的半圆弧面,因此在所述活塞的往复移动过程中,所述封口面与所述封口部相接触时,所述封口面的形状有助于减缓所述活塞对所述封口部的冲击强度,从而可保护所述封口部,延长所述封口部的使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型具体实施例的气体减压阀的结构示意图;
图2是图1所示的气体减压阀的剖视图;
图3是图1所示的气体减压阀的分解图;
图4是图1所示的气体减压阀的封口面及密封垫片的剖面示意图;
图5是其他实施例的封口面及密封垫片的剖面示意图。
具体实施方式
由背景技术可知,现有气体减压阀的结构仍有待改进。现结合一种气体减压阀进行分析。所述一种气体减压阀包括:壳体、活塞及封口部。其中,所述活塞具有贯穿两端的通孔,所述活塞的一端构成封口面,所述封口面为圆心角等于或小于90°的圆弧面。所述封口部固设于所述内腔中,且与所述封口面相对,适于打开或关闭所述通孔。
经创造性的劳动,发明人注意到,气体减压阀的活塞在作往复移动过程中,通常活塞对封口部的冲击强度大,导致封口部容易损坏。分析其原因在于:由于所述封口面为圆心角等于或小于90°的圆弧面,所述封口面与所述通孔的侧壁形成尖角,或者,所述封口面与所述活塞的外壁形成尖角。在所述活塞作往复移动过程中,所述活塞外壁形成的尖角频繁与所述封口部发生撞击,使得所述封口部发生损坏甚至破裂,从而导致气体减压阀内部密封不严,压力升高,影响减压阀的性能和使用寿命。
为解决上述问题,本实用新型提供一种气体减压阀,所述封口面为平面或者朝所述通孔外凸出的半圆弧面,有助于防止所述封口部受损。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
图1是本实用新型具体实施例的气体减压阀100的结构示意图。图2是图1所示的气体减压阀100的剖视图。
参考图1及图2,一种气体减压阀100,包括:壳体200、活塞300、弹性元件500、封口部700、第一密封圈410和第二密封圈420。所述壳体200具有内腔210。所述活塞300位于所述内腔210中,所述活塞300具有贯穿两端的通孔330,所述活塞300的一端构成封口面301。所述封口部700固设于所述内腔210中,且与所述封口面301相对,适于打开或关闭所述通孔330。所述弹性元件500套设在所述活塞300上,适于在所述活塞300作往复运动时发生弹性形变。所述第一密封圈410和第二密封圈420均套设在所述活塞300上,所述弹性元件500位于所述第一密封圈410和第二密封圈420之间。沿所述活塞300的轴向方向x,所述第一密封圈410及第二密封圈420将所述内腔210分隔为第一腔室、第二腔室和第三腔室。所述第二腔室由所述第一密封圈410、第二密封圈420及壳体200围成,所述第二腔室位于第一腔室及第三腔室之间,所述第一腔室与第三腔室通过所述通孔330相连通。
所述第一腔室内的气体为通入所述气体减压阀100内的待减压气体,为高压气体。所述第二腔室内的气体通过呼吸口与外界大气相连通,气体压强与大气压强相同。所述第三腔室内的气体为减压后的气体,为低压气体。
图3是图1所示的气体减压阀100的分解图。
参考图2及图3,本实施例中,所述封口部700包括固定柱710与密封垫片720。所述固定柱710侧壁固定设置于所述内腔210的侧壁上。所述密封垫片720固定设置于所述固定柱710朝向所述活塞300的底面上。所述固定柱710底面上还具有贯穿固定柱710两端的通气孔711,所述通气孔711的数量为多个,环绕所述密封垫片720排布。
本实施例中,所述密封垫片720与所述固定柱710采用螺接方式固定,具体的,所述密封垫片720和所述固定柱710通过螺钉730固定。在其他实施例中,所述密封垫片720与所述固定柱710还可以采用焊接、铆接或过盈配合方式固定连接。
本实施例中,所述密封垫片720呈圆柱状。
本实施例中,所述密封垫片720的底面直径为5mm~25mm,若所述密封垫片720的底面直径小于5mm,所述密封垫片720的底面面积小于所述通孔330的面积,所述密封垫片720无法完全封堵所述通孔330。若所述密封垫片720的底面直径大于25mm,不必要的增加所述密封垫片720对所述内腔210空间的占用,不符合所述气体减压阀100小型化的设计要求。
本实施例中,所述密封垫片720的厚度为3mm~10mm。若所述密封垫片720的厚度小于3mm,所述密封垫片720的抗压性能较差,在所述活塞300的冲压下容易发生损坏。若所述密封垫片720的厚度大于10mm,所述密封垫片720对所述内腔210空间占用过多,难以满足所述气体减压阀100小型化的设计要求。
所述密封垫片720的材料为橡胶、尼龙或聚氨酯,一方面,所述密封垫片720材料的抗压强度高,韧性好;另一方面,所述密封垫片720在所述活塞300的挤压作用下发生弹性形变,从而与所述封口面301充分贴合,有助于改善所述密封垫片720对所述通孔330的封堵效果。
图4是图1所示的气体减压阀100的封口面301及密封垫片720的剖面示意图。其中,所述剖面为所述活塞300靠近封口部700的轴截面。
参考图4,所述封口面301为平面或者朝所述通孔330外凸出的半圆弧面。
在所述活塞300的往复移动过程中,所述封口面301与所述封口部700相接触时,所述封口面301的形状有助于减缓所述活塞300对所述封口部700的冲击强度,从而可保护所述封口部700,延长所述封口部700的使用寿命。
本实施例中,如图4所示,在所述活塞300的轴截面上,所述封口面301形状为半圆弧状,一方面,所述封口面301的中间圆弧顶部位置处会与所述封口部700相接触,由于所述封口面301中间为平滑过渡的圆弧,没有尖角,因而在所述封口面301与所述封口部700相接触时,所述封口面301对所述封口部700的冲击强度小,能够起到保护所述封口部700的作用。另一方面,由于所述封口面301与所述封口部700为线接触而不是面接触,因此所述封口面301与所述封口部700的接触面积小,有利于改善所述气体减压阀100的锁止压力,提高所述气体减压阀100的相关性能。其中,当所述出气通道230外气体消耗为0时,所述内腔210(参考图2)的第三腔室的压强会升高并推动所述活塞300朝向所述封口部700移动,直到所述封口面301与所述封口部700完全贴合,从而封堵所述通孔330,这时候所述内腔210的第三腔室内的压强所获得的压力即为锁止压力。
图5是其他实施例的封口面301及密封垫片720的剖面示意图。
在其他实施例中,如图5所示,所述封口面301为平面。
本实施例中,如图3所示,所述活塞300包括杆状部310及凸部320,所述封口面301构成所述杆状部310的一端,所述凸部320设于所述杆状部310的另一端。
本实施例中,所述杆状部310及所述凸部320均呈圆柱状,所述凸部320的长度小于所述杆状部310的长度。所述杆状部310的外径小于所述凸部320的外径,使得所述凸部320侧壁凸出于所述杆状部310侧壁。
所述凸部320远离所述封口面301的底面构成所述活塞300的受压面302。由于所述凸部320的外径大于所述杆状部310的外径,因此所述受压面302的面积大于所述封口面301的面积。
所述受压面302面积大于封口面301面积,使得受压面302与封口面301之间具有压力差,在所述弹性元件500的调节下,促使所述活塞300相对于所述壳体200作往复运动,从而对进入所述内腔210(参考图2)的第一腔室的高压气体进行减压。
本实施例中,所述杆状部310与所述凸部320一体成型。
本实施例中,所述活塞300的材料为金属,有助于提高所述活塞300的强度,能够避免所述活塞300在高压气体作用和频繁冲击的情况下发生磨损或变形。
本实施例中,如图2所示,所述通孔330的直径为5mm~20mm。若所述通孔330的直径大于20mm,所述活塞300的整个外形尺寸就会变大,直接导致减压阀腔体及内部各部件都增大,无法满足使用要求,与紧凑型设计理念相悖。若所述通孔330的直径小于5mm,所述内腔210中的气体通过所述通孔330的阻力增大,管道通透性差影响所述气体减压阀100的性能。
本实施例中,所述封口面301设于所述第一腔室内,所述受压面302设于所述第三腔室内。
本实施例中,所述第一密封圈410套设于所述杆状部310(参考图3)上。所述第二密封圈420套设于所述凸部320(参考图3)上。
本实施例中,所述第一密封圈410固设于所述内腔210的侧壁上。在其他实施例中,所述第一密封圈410还可以固设于所述杆状部310上。
所述第一密封圈410的内壁上涂覆有润滑脂,在所述活塞300相对所述密封圈410作往复移动的过程中,所述润滑脂有助于降低所述第一密封圈410与所述活塞300侧壁间的摩擦力。
本实施例中,所述第二密封圈420固设于所述凸部320上。所述内腔210侧壁上涂覆有润滑脂,以减小所述第二密封圈420与所述内腔210侧壁间的摩擦力。
本实施例中,所述第一密封圈410和第二密封圈420的材料均为橡胶。在其他实施例中,所述第一密封圈410和第二密封圈420的材料还可以为聚氨酯。
本实施例中,所述壳体200上还具有进气通道220及出气通道230。所述进气通道220及出气通道230分别位于所述壳体200的两端。
所述进气通道220连通所述第一腔室及壳体200外。所述出气通道230连通所述第三腔室及壳体200外。
本实施例中,所述壳体200为柱状结构。所述壳体200的轴向方向与所述活塞300的轴向方向x相重合。
本实施例中,如图3所示,所述壳体200包括沿轴向依次分布的壳体第一部分201、壳体第二部分202及壳体第三部分203。所述进气通道220(参考图2)位于所述壳体第一部分201上,所述出气通道230(参考图2)位于所述壳体第三部分203上。
所述气体减压阀100还包括:第一O型圈601及第二O型圈602,所述第一O型圈601设于所述壳体第一部分201和壳体第二部分202之间,所述第二O型圈602设于所述壳体第二部分202和壳体第三部分203之间。
所述第一O型圈601及第二O型圈602适于对所述壳体200进行密封。
本实施例中,所述壳体第二部分202上设有呼吸口204,所述呼吸口204贯穿所述壳体第二部分202厚度。
所述气体减压阀100还包括:膜片603,所述膜片603位于所述呼吸口204上,用于防止外界环境中的水分和灰尘经所述呼吸口204进入所述内腔210(参考图2)。
本实施例中,如图2所示,所述壳体第三部分203具有连接孔800,所述连接孔800的轴向方向垂直于所述活塞300的轴向方向x,且所述连接孔800与出气通道230相连通。
所述气体减压阀100还包括:卸压阀810,所述卸压阀810一端固定插设于所述连接孔800内。
所述气体减压阀100还包括:固定板820,所述固定板820设于所述壳体200的外壁上。
所述固定板820适于将所述气体减压阀100固设于燃料供给系统上。
虽然本实用新型披露如上,但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本实用新型的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种气体减压阀,其特征在于,包括:
壳体,所述壳体具有内腔;
活塞,位于所述内腔中,所述活塞具有贯穿两端的通孔,所述活塞的一端构成封口面,所述封口面为平面或者朝所述通孔外凸出的半圆弧面;
封口部,固设于所述内腔中,且与所述封口面相对,适于打开或关闭所述通孔。
2.如权利要求1所述的气体减压阀,其特征在于,所述封口部包括:固定柱及密封垫片,所述固定柱固设于所述内腔的侧壁上,所述密封垫片固设于所述固定柱朝向所述活塞的底面上。
3.如权利要求2所述的气体减压阀,其特征在于,所述密封垫片与所述固定柱采用螺接、焊接、铆接或过盈配合方式固定连接。
4.如权利要求2所述的气体减压阀,其特征在于,所述密封垫片呈圆柱状。
5.如权利要求4所述的气体减压阀,其特征在于,所述密封垫片的底面直径为5mm~25mm,厚度为3mm~10mm。
6.如权利要求2所述的气体减压阀,其特征在于,所述密封垫片的材料为橡胶、尼龙或聚氨酯。
7.如权利要求1所述的气体减压阀,其特征在于,所述通孔的直径为5mm~20mm。
8.如权利要求1所述的气体减压阀,其特征在于,所述活塞的材料为金属。
9.如权利要求1所述的气体减压阀,其特征在于,所述活塞包括杆状部及凸部,所述封口面构成所述杆状部的一端,所述凸部设于所述杆状部的另一端。
10.如权利要求9所述的气体减压阀,其特征在于,所述凸部与所述杆状部均呈圆柱状,所述凸部的外径大于所述杆状部的外径。
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