CN211117893U - 一种超高压先导式电磁阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超高压先导式电磁阀，涉及高压氢气集成瓶阀的技术领域，包括先导喷嘴，设置有气体通道；封堵机构，包括电磁阀静铁芯、弹簧和先导密封堵头，所述弹簧的上下两端分别与所述电磁阀静铁芯和所述先导密封堵头连接；解封机构，包括外壳、线圈、密封壳体和电磁阀动铁芯，所述线圈固定在所述外壳内，所述线圈内部形成圆柱形腔体，所述密封壳体的上端延伸至所述圆柱形腔体内，所述密封壳体内部形成圆柱形通道，所述电磁阀动铁芯设置在所述圆柱形通道内，所述先导密封堵头螺纹连接于所述电磁阀动铁芯的下端。本实用新型实现了先导喷嘴内部气路闭合，解封机构自动实现先导喷嘴的内部气路开通，适用70MPa高压氢气集成瓶阀。

Description

一种超高压先导式电磁阀

技术领域

本实用新型涉及高压氢气集成瓶阀的技术领域，尤其涉及一种超高压先导式电磁阀。

背景技术

高压氢气集成瓶阀安装于燃料电池汽车储氢气瓶，用于控制储氢气瓶中氢气的开断。从氢燃料电池汽车的安全性、轻量化、低成本考虑、减少泄漏点，车用瓶阀所附带的功能越多，则燃料电池前端管路所需要的阀门及管件越少。高集成化瓶阀是整车最优的方案。

常见的超高压先导式电磁阀，其使用压力通常在2MPa以内，其技术原理无法满足70MPa燃料电池汽车用瓶阀。首先，电磁阀动铁芯必须克服70MPa氢气产生的介质力，方能动作。其次，该电磁阀作为燃料电池汽车瓶阀的功能模块之一，需小型化、轻量化、低耗电，仅通过增加线圈线径和匝数、或大幅提高功率不可取，会带来线圈体积过大或耗电量过高的问题。再次，过度增加线圈电功率，其热功率亦会上升，会导致线圈寿命降低、甚至直接烧毁。然后，氢气作为世界上最小的分子、且化学性质活泼，其密封是难点，尤其是70MPa及以上的超高压氢气，无任何相关密封理论和计算可以直接借鉴。最后，“矫顽力”是电磁铁材料的重要参数之一，俗称“剩磁”特性，即通电后电磁铁依旧保持部分磁性的能力，增加线圈的磁动势同时，会带来矫顽力增加的问题，有可能导致电磁阀断电后，动铁芯仍无法复位，导致电磁阀无法关闭，这对燃料电池汽车运行的安全有巨大隐患。

综上所述，现有的超高压先导式电磁阀技术，无法满足70MPa燃料电池汽车的使用需求。

实用新型内容

针对上述产生的问题，本实用新型的目的在于提供一种超高压先导式电磁阀。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种超高压先导式电磁阀，其中，包括先导喷嘴，所述先导喷嘴内设置有气体通道；封堵机构，所述封堵机构包括电磁阀静铁芯、弹簧和先导密封堵头，所述弹簧的上端与所述电磁阀静铁芯连接，所述弹簧的下端与所述先导密封堵头连接，所述弹簧用于恒向所述先导密封堵头提供推力，所述先导密封堵头用于密封所述气体通道；解封机构，所述解封机构用于向所述先导密封堵头提供拉力，所述拉力的方向与所述推力的方向相反。

上述的一种超高压先导式电磁阀，其中，所述解封机构包括：

外壳，所述外壳包括上导磁端盖、导磁壳体和下导磁端盖，所述上导磁端盖和所述下导磁端盖分别设置在所述导磁壳体的上下两端；

线圈，所述线圈固定在所述外壳内，所述线圈的内部形成圆柱形腔体；

密封壳体，所述密封壳体的上端贯穿所述下导磁端盖并延伸至所述圆柱形腔体内部，所述密封壳体内部形成圆柱形通道，所述圆柱形通道的中轴线和所述气体通道的中轴线相重合；

电磁阀动铁芯，所述电磁阀动铁芯设置在所述圆柱形通道内，所述先导密封堵头螺纹连接于所述电磁阀动铁芯的下端，所述弹簧的上端穿过所述电磁阀动铁芯的内孔与所述电磁阀静铁芯连接。

上述的一种超高压先导式电磁阀，其中，所述外壳的上端设置有电磁阀外壳，所述电磁阀外壳上固定有电连接器，所述电连接器与所述线圈电连接。

上述的一种超高压先导式电磁阀，其中，所述电磁阀静铁芯设置在所述圆柱形通道内，所述电磁阀静铁芯的上端贯穿所述上导磁端盖与所述电磁阀外壳螺纹连接。

上述的一种超高压先导式电磁阀，其中，所述先导密封堵头靠近于所述气体通道的一端呈半球面状，所述半球面状与所述气体通道的端口相配合。

上述的一种超高压先导式电磁阀，其中，所述先导喷嘴的外侧开设沟槽一，所述沟槽一内设置有挡圈一和O型圈一。

上述的一种超高压先导式电磁阀，其中，所述电磁阀静铁芯的外侧开设有沟槽二，所述沟槽二内设置有挡圈二和O型圈二。

上述的一种超高压先导式电磁阀，其中，所述密封壳体的外侧开设有沟槽三，所述沟槽三内设置有挡圈三和O型圈三。

上述的一种超高压先导式电磁阀，其中，所述电磁阀动铁芯、所述电磁阀静铁芯、所述下导磁端盖、所述上导磁端盖、所述电磁阀外壳均采用软磁金属材质。

上述的一种超高压先导式电磁阀，其中，所述先导喷嘴、所述弹簧和所述密封壳体均采用奥氏体不锈钢材质，所述先导密封堵头采用塑料材质。

本实用新型由于采用上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：

本实用新型的超高压先导式电磁阀通过封堵机构实现了先导喷嘴内部气路闭合，解封机构自动实现先导喷嘴的内部气路开通，密闭性好，适用于70MPa高压氢气集成瓶阀。

附图说明

图1是本实用新型的超高压先导式电磁阀的剖面图；

图2是本实用新型的超高压先导式电磁阀与阀体的组合示意图。

附图中：1、先导喷嘴；11、气体通道；12、挡圈一；13、O型圈一；2、封堵机构；21、电磁阀静铁芯；211、柱形铁芯一；212、柱形铁芯二；213、挡圈二；214、O型圈二；22、弹簧；23、先导密封堵头；3、解封机构；311、上导磁端盖；312、导磁壳体；313、下导磁端盖；32、线圈；33、密封壳体；331、挡圈三；332、O型圈三；34、电磁阀动铁芯；4、电磁阀外壳；5、电连接器；6、阀体。

具体实施方式

本实用新型的目的在于提供一种超高压先导式电磁阀，该超高压先导式电磁阀安装在高压氢气集成瓶阀的阀体内，高压氢气集成瓶阀安装在燃料电池汽车储氢气瓶上。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定，图1是本实用新型的超高压先导式电磁阀的剖面图；图2是本实用新型的超高压先导式电磁阀与阀体的组合示意图。

第一实施例：

请参见图1和图2所示，示出了第一种较佳的超高压先导式电磁阀，包括：先导喷嘴1，先导喷嘴1内设置有气体通道11，先导喷嘴1螺纹连接于阀体6内。

另外，作为一种较佳的实施例，超高压先导式电磁阀还包括：封堵机构2，封堵机构2包括电磁阀静铁芯21、弹簧22和先导密封堵头23，弹簧22的上端与电磁阀静铁芯21连接，弹簧22的下端与先导密封堵头23连接，弹簧22用于恒向先导密封堵头23提供推力，先导密封堵头23靠近于气体通道11的一端的形状与气体通道11的端口的形状相匹配，先导密封堵头23贴合气体通道11的端口，采用先导密封堵头23用于密封气体通道11。

进一步，作为一种较佳的实施例，超高压先导式电磁阀还包括：解封机构3，解封机构3用于向先导密封堵头23提供拉力，拉力的方向与推力的方向相反，当气体通道11内气路需要流通时，解封机构3向先导密封堵头23提供一个拉力，带动先导密封堵头23向上运动，先导密封堵头23压缩弹簧22，当气体通道11内的气路流通需要截断时，解封机构3停止向先导密封堵头23施加拉力，先导密封堵头23在弹簧22的推力下向下运动，继续密封气体通道11。

再进一步，作为一种较佳的实施例，解封机构3包括：外壳、线圈32、密封壳体33和电磁阀动铁芯34，外壳包括上导磁端盖311、导磁壳体312和下导磁端盖313，上导磁端盖311和下导磁端盖313分别设置在导磁壳体312的上下两端；线圈32固定在外壳内，线圈32的内部形成圆柱形腔体；密封壳体33的上端贯穿下导磁端盖313并延伸至圆柱形腔体内部，密封壳体33内部形成圆柱形通道；电磁阀动铁芯34设置在圆柱形通道内，电磁阀动铁芯34沿圆柱形通道的中轴线作直线运动，先导密封堵头23螺纹连接于电磁阀动铁芯34的下端，弹簧22的上端穿过电磁阀动铁芯34的内孔与电磁阀静铁芯21连接，圆柱形通道的中轴线和气体通道11的中轴线相重合，先导密封堵头23与气体通道11相正对；当线圈32通电后，产生的磁力带动电磁阀动铁芯34在密封壳体33内向上运动，电磁阀动铁芯34带动先导密封堵头23向上运动，先导密封堵头23压缩弹簧22，然后先导密封堵头23脱离气体通道11，使得气体通道11的气路导通，当线圈32不通电时，先导密封堵头23在弹簧22的作用力下向下运动，重新密封气体通道11。

更进一步，作为一种较佳的实施例，外壳的上端设置有电磁阀外壳4，电磁阀外壳4上固定有电连接器5，电连接器5与线圈32电连接。

还有，作为一种较佳的实施例，电磁阀静铁芯21设置在圆柱形通道内，电磁阀静铁芯21的上端贯穿上导磁端盖311与电磁阀外壳4螺纹连接。

进一步，作为一种较佳的实施例，先导密封堵头23靠近于气体通道11的一端呈半球面状，半球面状与气体通道11的端口相配合。

再进一步，作为一种较佳的实施例，先导喷嘴1的外侧开设沟槽一，沟槽一内设置有挡圈一12和O型圈一13，挡圈一12和O型圈一13用于先导喷嘴1和阀体6之间的密封，使得阀体6与先导喷嘴1之间的氢气只能通过气体通道11流动。

更进一步，作为一种较佳的实施例，电磁阀静铁芯21的外侧开设有沟槽二，沟槽二内设置有挡圈二213和O型圈二214，挡圈二213和O型圈二214用于电磁阀静铁芯21和密封壳体33之间的密封。

再者，作为一种较佳的实施例，密封壳体33的外侧开设有沟槽三，沟槽三内设置有挡圈三331和O型圈三332，挡圈三331和O型圈三332用于密封壳体33和阀体6之间的密封。

进一步，作为一种较佳的实施例，电磁阀动铁芯34、电磁阀静铁芯21、下导磁端盖313、上导磁端盖311、电磁阀外壳4均采用软磁金属材质，先导喷嘴1、弹簧22和密封壳体33均采用奥氏体不锈钢材质，先导密封堵头23采用塑料材质。

第二实施例：

请继续参见图1和图2所示，示出了第二种较佳的超高压先导式电磁阀，超高压先导式电磁阀包括螺纹连接于阀体6内的先导喷嘴1，先导喷嘴1内设置有气体通道11，气体通道11沿先导喷嘴1的轴向贯穿先导喷嘴1，先导喷嘴1的外侧开设有呈环形的沟槽一，沟槽一内设置有挡圈一12和O型圈一13，挡圈一12和O型圈一13均套设在沟槽一上，挡圈一12和O型圈一13均均与阀体6相贴合，用于实现先导喷嘴1和阀体6之间的密封。

更进一步，作为一种较佳的实施例，超高压先导式电磁阀还包括：封堵机构2，封堵机构2包括电磁阀静铁芯21、弹簧22和先导密封堵头23，电磁阀静铁芯21为一体式结构，电磁阀静铁芯21包括柱形铁芯一211和柱形铁芯二212，柱形铁芯一211直径小于柱形铁芯二212的直径，柱形铁芯二212设置在柱形铁芯一211的上端，先导密封堵头23的上端开设有凹槽，先导密封堵头23的下端向下延伸形成密封塞，弹簧22的上端与柱形铁芯一211的下端固定连接，弹簧22的下端设置在凹槽内，并与先导密封堵头23固定连接，弹簧22用于恒向先导密封堵头23提供推力，推动先导密封堵头23的密封塞截断气体通道11的气路。

还有，作为一种较佳的实施例，超高压先导式电磁阀还包括：解封机构3，解封机构3包括：外壳，外壳包括上导磁端盖311、导磁壳体312和下导磁端盖313，上导磁端盖311和下导磁端盖313分别设置在导磁壳体312的上下两端，柱形铁芯二212的上端贯穿上导磁端盖311与一电磁阀外壳4螺纹连接，电磁阀外壳4固定有电连接器5；线圈32，线圈32固定在外壳内，线圈32通电后形成闭合磁路，线圈32的内部形成圆柱形腔体，线圈32与电连接器5串联；密封壳体33，密封壳体33的上端贯穿下导磁端盖313并延伸至圆柱形腔体内部，密封壳体33内部形成圆柱形通道，圆柱形通道的中轴线和气体通道11的中轴线相重合，密封壳体33的下侧与阀体6之间密封；电磁阀动铁芯34，电磁阀动铁芯34设置在圆柱形通道内，先导密封堵头23卡设电磁阀动铁芯34的下端，弹簧22的上端穿过电磁阀动铁芯34的内孔与电磁阀静铁芯21连接。

再者，作为一种较佳的实施例，线圈32通过电连接器5与高频开关模块相连接，线圈32、电连接器5和高频开关模块相串联，高频开关模块与汽车内电源串联，高频开关模块可以控制电路的开关时间；由于线圈32通电后的磁力与磁动势有关，在汽车输出电压不变的情况下，线圈32的磁力与电流和匝数有关，而且线圈32的功率太高容易烧坏，线圈32的功率太低则磁力不足，本申请通过与外部的高频开关模块相连接，高频开关模块可以控制电流的大小，并且可以合理控制大电流和小电流的工作时间，当气体通道11内气路需要流通时，使用大电流使得线圈32的磁力可以带动电磁阀动铁芯34运动，当气体通道11内气路需要截断时，使用小电流使得线圈32的磁力不会带动电磁阀动铁芯34运动，使得超高压先导式电磁阀既能顺利开启，又不会因长时间高功率工作而损毁。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种超高压先导式电磁阀，其特征在于，包括：

先导喷嘴(1)，所述先导喷嘴(1)内设置有气体通道(11)；

封堵机构(2)，所述封堵机构(2)包括电磁阀静铁芯(21)、弹簧(22)和先导密封堵头(23)，所述弹簧(22)的上端与所述电磁阀静铁芯(21)连接，所述弹簧(22)的下端与所述先导密封堵头(23)连接，所述先导密封堵头(23)与所述气体通道(11)的一端口相贴合；

解封机构(3)，所述解封机构(3)包括外壳、线圈(32)、密封壳体(33)和电磁阀动铁芯(34)，所述外壳包括上导磁端盖(311)、导磁壳体(312)和下导磁端盖(313)，所述上导磁端盖(311)和所述下导磁端盖(313)分别设置在所述导磁壳体(312)的上下两端，所述线圈(32)固定在所述外壳内，所述线圈(32)的内部形成圆柱形腔体，所述密封壳体(33)的上端贯穿所述下导磁端盖(313)并延伸至所述圆柱形腔体内部，所述密封壳体(33)内部形成圆柱形通道，所述圆柱形通道的中轴线和所述气体通道(11)的中轴线相重合，所述电磁阀动铁芯(34)设置在所述圆柱形通道内，所述先导密封堵头(23)螺纹连接于所述电磁阀动铁芯(34)的下端，所述弹簧(22)的上端穿过所述电磁阀动铁芯(34)的内孔与所述电磁阀静铁芯(21)连接。

2.根据权利要求1所述的超高压先导式电磁阀，其特征在于，所述外壳的上端设置有电磁阀外壳(4)，所述电磁阀外壳(4)上固定有电连接器(5)，所述电连接器(5)与所述线圈(32)电连接。

3.根据权利要求2所述的超高压先导式电磁阀，其特征在于，所述电磁阀静铁芯(21)设置在所述圆柱形通道内，所述电磁阀静铁芯(21)的上端贯穿所述上导磁端盖(311)与所述电磁阀外壳(4)螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的超高压先导式电磁阀，其特征在于，所述先导密封堵头(23)靠近于所述气体通道(11)的一端呈半球面状，所述半球面状与所述气体通道(11)的端口相配合。

5.根据权利要求1所述的超高压先导式电磁阀，其特征在于，所述先导喷嘴(1)的外侧开设沟槽一，所述沟槽一内设置有挡圈一(12)和O型圈一(13)。

6.根据权利要求1所述的超高压先导式电磁阀，其特征在于，所述电磁阀静铁芯(21)的外侧开设有沟槽二，所述沟槽二内设置有挡圈二(213)和O型圈二(214)。

7.根据权利要求1所述的超高压先导式电磁阀，其特征在于，所述密封壳体(33)的外侧开设有沟槽三，所述沟槽三内设置有挡圈三(331)和O型圈三(332)。

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