CN212298549U - 一种集成式减压瓶阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成式减压瓶阀，连接于氢气瓶上，其包括：阀体，位于阀体上的入口、阀体出口以及泄放口，布置于所述阀体内部的截止阀、减压系统、安全阀，以及布置于所述阀体外部的压力传感器和电磁阀；所述入口与氢燃料电池电动汽车的气源出口流体连通，所述阀体出口与所述氢燃料电池电动汽车的下游电堆流体连通，所述氢气瓶和阀体出口间的流体通道内依次布置有所述截止阀、减压系统，所述减压系统的出口与泄放口之间的流体通道内布置有安全阀；本实用新型集成了多级减压系统，使出口压力更稳定，压力调节更可靠；即使气瓶压力低至1.5MPa，仍可确保稳定输出，全流量范围输出稳定。

Description

一种集成式减压瓶阀

技术领域

本实用新型涉及一种瓶阀，尤其涉及一种适用于氢燃料电池汽车的集成式减压瓶阀。

背景技术

目前，氢燃料电池行业快速发展，整个产业链尚在成熟完善过程中，集成瓶阀是整个产业链上的关键产品之一，市场对该产品的需求量非常大，瓶阀可以广泛应用于氢燃料电池汽车、氢燃料摩托车中，作为供氢系统中控制瓶内氢气进出的阀门，其出口的压力直接影响着电堆系统的寿命。

然而，现有的集成瓶阀尤其是应用于氢气动力摩托车时，输送氢气时稳压效果不佳，同时现有瓶阀通常不具有过滤器，且管路复杂、在管路和接头连接时有漏点存在，安全隐患较大。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有瓶阀供氢不稳定的技术问题，在阀体内植入减压阀系统，同时对瓶阀内的结构进行集成，提升了瓶阀出口流量的稳定性和集成度，主要应用于2.5-5KW电堆系统。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供了一种集成式减压瓶阀，连接于氢气瓶上，其包括：阀体，位于阀体上的入口、阀体出口以及泄放口，布置于所述阀体内部的截止阀、减压系统、安全阀，以及布置于所述阀体外部的压力传感器和电磁阀；所述入口与氢燃料电池电动汽车的气源出口流体连通，所述阀体出口与所述氢燃料电池电动汽车的下游电堆流体连通，所述氢气瓶和阀体出口间的流体通道内依次布置有所述截止阀、减压系统，所述减压系统的出口与泄放口之间的流体通道内布置有安全阀。

作为进一步的改进，所述阀体的入口与氢气瓶间的流体通道上布置有单向阀，氢气经单向阀流入氢气瓶内。

作为进一步的改进，所述减压系统包括沿氢气瓶出口到阀体出口顺序布置的第一级减压阀和第二级减压阀，两级减压阀的减压形式可以根据需要调整，通过两级减压使出氢压力得到调整，避免对电堆的直接冲击。由于采用多级减压使得系统减压能力更稳定，压力调节更可靠，即使气源压力较低时，仍能保证稳定的输出，全流量范围输出稳定。

作为进一步的改进，所述第一级减压阀的轴线和第二级减压阀的轴线相互平行布置。

作为进一步的改进，在所述第一级减压阀的入口处，所述阀体连通有压力传感器，且所述压力传感器布置于阀体外，所述压力传感器通过压力传感器接头安装于阀体上并与阀体内的流体通道连通，所述压力传感器可以实时显示氢气瓶内的氢气残余量。

作为进一步的改进，所述第一级减压阀的入口处布置有过滤器。

作为进一步的改进，所述阀体内的流体通道通过低压转接头与氢气瓶连通，所述氢气瓶的出口与所述阀体的泄放口间的流体通道上布置有超温泄放阀TPRD，一旦氢气瓶内的压力超过限额氢气会自动冲破TPRD，并从泄放口排除多余的氢气，防止氢气瓶的爆炸。

作为进一步的改进，与所述氢气瓶连通的流体通道内还连通有温度传感器，实时感测氢气瓶内的氢气温度。

作为进一步的改进，所述安全阀布置于所述第二级减压阀的出口处并连通至安全泄放口，将经二级减压后超过预设压力的氢气通过低压泄放阀排出。

作为进一步的改进，所述单向阀与所述超温泄放阀的轴线相互垂直布置。

作为进一步的改进，所述截止阀与所述第一级减压阀的轴线相互垂直布置。

作为进一步的改进，所述单向阀、超温泄放阀、截止阀、第一级减压阀大致处于同一平面内，有效的优化了阀体内的布局空间，使阀体结构更加紧凑。

本实用新型不仅适用于控制容器内氢气的稳定输出，还可适用于包括氮气、空气、氢气、氦气等多种气体。

本实用新型采用独创式的功能与结构一体化设计技术，集成过滤器、单向阀、手动截止阀、超温泄放阀TPRD、高压压力监测、气体减压系统、低压电磁阀、低压气体泄放阀、温度传感器等功能部件集于一体，省去了部件之间的管路和接头，产品集成度高；同时采用多重过滤，抗污染能力更强；植入多级减压系统，使出口压力更稳定，压力调节更可靠；即使气瓶压力低至1.5MPa，仍可确保稳定输出，全流量范围输出稳定。

附图说明

为使本实用新型的内容更容易被理解，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型一实施例结构示意图。

图2为图1中A-A剖面一实施例结构示意图。

图3为图1中B-B剖面一实施例结构示意图。

图4为图3中C-C剖面一实施例结构示意图。

图5为本实用新型一实施例的原理示意图。

图中：1-阀体，2-超温泄放阀，21-JOB温感玻璃球，22-TPRD阀芯，23-TPRD后盖，24-蝶形弹簧，3-单向阀，31-单向阀阀座，32-单向阀阀芯，33-阀芯，34-弹簧垫片，35-单向阀弹簧，4-截止阀，40-减磨垫，41-截止阀阀盖，42-截止阀旋转头，43-阀座压块，44-截止阀阀杆，45-截止阀阀座，46-截止阀限位块，5-压力传感器，50-O形圈，51-开口挡圈，52-橡胶平垫，53-压力传感器接口，6-第一级减压阀，61-第一级减压阀阀盖，62-第一级减压阀阀套，63-第一级减压阀阀芯组件，64-第一级减压阀弹簧，65-第一级减压阀阀座，7-第二级减压阀，71-第二级减压阀后盖，72-第二级减压阀阀座，73-第二级减压阀弹簧，74-第二级减压阀阀芯组件，8-电磁阀，80-电磁线圈，81-电磁阀弹簧，82-隔磁垫片，83-电磁阀壳体，84-圆头螺帽，85-衔铁，9-安全阀，10-氢气瓶，11-阀体入口，12-泄放口，13-过滤器，14-温度传感器，16-安全阀阀芯，17-安全阀阀盖，30-安全阀弹簧，100-充气接口。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型适用于氢燃料电池电动汽车，尤其适用于氢燃料电池电动摩托车，布置于氢气瓶上，输出稳定可靠的氢气动力源。

如图1-5所示，一种集成式减压瓶阀，连接于氢气瓶10上，其包括：阀体1，位于阀体1上的阀体入口11、阀体出口以及泄放口12，布置于所述阀体1内部的截止阀4、减压系统、安全阀9，以及布置于所述阀体1外部的压力传动器5和电磁阀8，所述阀体入口11与氢燃料电池电动汽车的气源出口流体连通，所述阀体出口与所述氢燃料电池电动汽车的下游电堆流体连通，所述氢气瓶10的出口和阀体出口间的流体通道内依次布置有所述截止阀4、减压系统，所述减压系统的出口与泄放口12之间的流体通道内布置有安全阀9。

作为进一步的改进，所述阀体入口11处于阀体1外连接有充气接头100，所述阀体入口11处于阀体1内的流体通道上布置有连通至氢气瓶10的单向阀3，氢气经单向阀3流入氢气瓶10内，所述单向阀3的开口端靠近阀体入口11一侧。

作为进一步的改进，所述阀体入口11的流体通道上于所述阀体入口11处的阀体1内布置有过滤器13，在部分实施例中，所述过滤器13的过滤精度达到10μ。

作为进一步的改进，所述单向阀3包括沿流体流动方向于单向阀3轴向依次顺序布置的单向阀阀座31、阀芯33、弹簧垫片34、单向阀弹簧35，在部分实施例中，所述阀芯33、弹簧垫片34、单向阀弹簧35外套置有单向阀阀芯32，靠近单向阀3出口一侧的单向阀弹簧35至少部分延伸于所述单向阀阀芯32外，所述单向阀阀芯32可以限位所述单向阀弹簧35；部分实施例中，所述单向阀阀座31与阀体1接合面间至少布置有一个开口挡圈51和O形圈50，可以有效的保证单向阀3的气密性；当然所述单向阀也可采用其他形式的现有单向阀结构，在此不再具体说明。

在部分实施例中，所述单向阀3直接布置于所述阀体入口处的阀体内，以增加阀体内的空间，便于其他部件的布局，所述单向阀3与所述充气接头100间布置有至少一个开口挡圈51和O形圈50。

作为进一步的改进，所述阀体1内至少布置有三路流体通道，第一路流体通道由阀体入口11连通至氢气瓶10，第一路流体通道为储气通道；第二路流体通道由氢气瓶10出口经超湿泄放阀2直接连通至安全泄放口12，第二路流体通道为泄压通道；第三路流体通道由氢气瓶10出口经截止阀4、减压系统后由电磁阀8连通至阀体出口，第三路流体通道为输气通道。

作为进一步的改进，所述超温泄放阀2用来防止氢气瓶10内的气体温度过高则导致氢气瓶爆炸，其包括沿泄放时流体流动方向顺序布置的TPRD阀芯22、JOB温感玻璃球21、TPRD后盖23，所述JOB温感玻璃球21尖端部抵靠于所述TPRD阀芯22尾端的凹槽内并对连通至泄放口12的流体通道进行密封，所述JOB温感玻璃球21尾端部抵靠于所述TPRD后盖23上；所述TPRD阀芯22沿其轴向与阀体接触面开有多个凹槽，凹槽内套置有密封材料，所述TPRD阀芯22尾部套置有至少一圈开口挡圈51，所述TPRD阀芯22前部套置有至少一圈开口挡圈51和O形圈50。

作为进一步的改进，所述TPRD阀芯22沿其轴向与阀体1间套置有蝶形弹簧24，在布置时所述JOB温感玻璃球21支撑所述TPRD阀芯22，所述蝶形弹簧24使所述TPRD阀芯22张紧于阀体1内，有助于在泄压时所述TPRD阀芯22快速打开流体通道，保障氢气瓶的安全。

当氢气瓶内气体压力超过额定压力，瓶内温度或环境温度升高时，JOB温感玻璃球21内的液体受热膨胀，当氢气瓶10内温度或环境温度升高至JOB温感玻璃球21的承受温度范围时，JOB温感玻璃球21的外层玻璃被胀破，TPRD阀芯22因失去JOB温感玻璃球21对其的支撑力，而在氢气瓶内的气体压力作用下向上运动，使阀体内的流体通道与安全泄放口连通。

作为进一步的改进，所述截止阀的轴线与所述减压系统的轴线相互垂直布置，所述截止阀可以采用现有常规结构，但应尽可能的减少截止阀的体积，使阀体结构更加紧凑。在部分实施例中，所述截止阀4包括沿其轴线顺序布置的所述截止阀阀座45、截止阀阀杆44、截止阀旋转头42、截止阀阀盖41，所述截止阀旋转头42和截止阀阀杆44外套置有阀座压块43，所述截止阀阀盖41与所述截止阀旋转头42间套置有减磨垫40。

在一些实施例中，所述截止阀采用手动截止阀，所述截止阀阀盖41至少部分布置于所述阀体外或者其连接的旋转部露于阀体外，通过旋转所述手动截止阀控制流体通道的启闭，所述截止阀处于常开状态。

作为优选，所述截止阀旋转头42与阀座压块43间套置有O形圈50和开口挡圈51，所述截止阀阀座45、阀座压块43与阀体内的接触面上至少套置有一个O形圈50和开口挡圈51。

作为进一步的改进，所述截止阀阀盖41、截止阀旋转头42、阀座压块43形成的间隙内设置有限制所述截止阀阀盖41旋转范围的截止阀限位块46。

作为进一步的改进，所述减压系统采用减压阀，在一些实施例中，所述减压阀只有一个，所述减压阀可以为现有常规的减压结构，也可以采用现在动态的负反馈减压结构。

作为进一步的改进，所述减压系统包括顺序布置的第一级减压阀6和第二级减压阀7，两级减压阀的减压形式可以根据需要调整，通过两级减压使出氢压力得到调整，避免对电堆的直接冲击。由于采用多级减压使得系统减压能力更稳定，压力调节更可靠，即使气源压力较低时，仍能保证稳定的输出，全流量范围输出稳定。

作为进一步的改进，所述的第一级减压阀6和第二级减压阀7的轴线相互平行布置，在一些实施例中，所述的第一级减压阀6、第二级减压阀7和所述截止阀4大致处于同一平面内。

作为进一步的改进，所述的第一级减压阀采用现有的常规结构，用于对氢气瓶内氢气进行第一级降压，所述第一级减压阀包括沿其轴线方向布置的第一级减压调节弹簧64、第一级减压阀阀座65和具有垂直所述第一级减压阀轴线的方向的第一级减压面的第一级减压阀阀芯组件63，且所述第一级减压阀阀芯组件63经所述第一级减压调节弹簧64偏置。

在一些实施例中，在所述第一级减压阀阀芯组件63外沿垂直所述第一级减压阀轴线方向依次布置有第一级减压阀阀套62、第一级减压阀阀盖61，且所述第一级减压阀阀芯组件63、第一级减压阀阀套62、第一级减压阀阀盖61及阀体内壁间依次相应布置有开口挡圈51和或O形圈50。

作为进一步的改进，所述第一级减压阀6的入口处布置有过滤器13，所述过滤器13的过滤精度达到10μ，可以有效过滤杂质，使系统抗污染能力更强。

作为进一步的改进，所述第二级减压阀7包括沿其轴线方向顺序布置的第二级减压阀后盖71、第二级减压阀阀座72、第二级减压阀弹簧73和第二级减压阀阀芯组件74，第二级减压阀后盖71、第二级减压阀阀座72、第二级减压阀阀芯组件74与阀体1的接触面处套置有至少一个O形圈50。

作为进一步的改进，在所述第一级减压阀6的入口处，所述阀体1的流体通道上布置有压力传感器接头53，所述压力传感器接头53布置于所述氢气瓶10的出口与所述第一级减压阀6间并连接有用于感测氢气瓶10内氢气残余量的压力传感器5；所述压力传感器5可以直接布置于所述流体通道内，优选的所述压力传感器5布置于阀体1外，压力传感器5通过螺母安装于阀体上并与阀体内的流体通道连通，所述压力传感器可以实时显示氢气瓶内的氢气残余量。

作为进一步的改进，所述电磁阀8包括沿其轴线垂直向由内向外布置的电磁阀壳体83和缠绕于所述电磁阀壳体上的电磁线圈80，所述电磁阀壳体83内布置有衔铁85，衔铁85内置有电磁阀弹簧81，所述电磁阀壳体83尾部连接有圆头螺帽84。

作为进一步的改进，所述的第二级减压阀出口与所述电磁阀入口间布置有橡胶平垫。

作为进一步的改进，所述衔铁85与所述电磁阀壳体83间布置有隔磁垫片82。

作为进一步的改进，所述单向阀3与所述超温泄放阀2的轴线相互垂直布置。

作为进一步的改进，所述截止阀4与所述第一级减压阀6的轴线相互垂直布置。

作为进一步的改进，所述阀体1还布置有与氢气瓶10连通的第四路流体通道，第四路流体通道内布置有用于感测氢气瓶内温度的温度传感器14；在一些实施例中，所述的温度传感器14也可布置于其他流体通道之内；在另一些实施例中，所述温度传感器14通过接头类部件连接于所述阀体1上，且与阀体1内于所述氢气瓶10出口处的流体通道连通。

作为进一步的改进，所述安全阀9采用低压泄放阀，布置于所述第二级减压阀7的出口与安全泄放口12间的流体通道上，用于将经第二次减压后仍然压力过高的氢气通过低压泄放阀排出；在一些实施例中，所述安全阀也可与所述阀体上的其他安全排气口连通。

作为进一步的改进，所述第二级减压阀7的轴线与所述安全阀9的轴线相互垂直，且所述第二级减压阀7与所述安全阀9大致处于同一平面内。

作为进一步的改进，所述安全阀9包括沿其轴线顺序布置的安全阀阀盖16、安全阀阀芯17及位于安全阀阀盖16和安全阀阀芯17间的安全阀弹簧30。部分实施例中，所述安全阀阀盖16和安全阀阀芯17与阀体1内布置有开口挡圈52和/或O形圈50。

作为进一步的改进，所述单向阀3、超温泄放阀2、截止阀4、第一级减压阀6大致处于同一平面内，有效的优化了阀体内的布局空间，使阀体结构更加紧凑。

本实用新型在各功能部件及与阀体的接合面相应的布置了开口挡圈和/或O形圈，使系统的漏点大幅减少。本实用新型可以省去各功能部件之间的全部连接管路和接头，结构尺寸大幅减小，氢系统装配效率大幅提高，产品成本也可大幅减少。

本实用新型不仅适用于控制容器内氢气的进出，还可适用于包括氮气、空气、氢气、氦气等多种气体。

本实用新型采用独创式的功能与结构一体化设计技术，集成过滤器、单向阀、手动截止阀、超温泄放阀TPRD、高压压力监测、气体减压、低压电磁阀、低压气体泄放、温度传感器等功能部件集于一体，产品集成度高；同时采用多重过滤，抗污染能力更强。

本实用新型具有现有瓶阀的所有功能，同时集成减压功能尤其是采用多级减压系统，不仅在相对较小的阀体空间内实现减压系统的集成布局，还使出口压力更稳定，压力调节更可靠，即使气瓶压力低至1.5MPa，仍可确保稳定输出，阀体出口的压力范围为0.9-1bar，额定出口流量为100NLPM，全流量范围输出稳定，主要应用于2.5-5KW电堆系统。

本实用新型所述阀体内集成的单向阀、截止阀、超温泄放阀、压力传感器、减压系统、电磁阀、安全阀、温度传感器等功能部件，其布置的位置关系根据实际需要，可能有多种变换，只要能实现其相应的功能即可，不再举例说明。

以上所揭露的仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或变型，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成式减压瓶阀，连接于氢气瓶上，其包括：阀体，位于阀体上的入口、阀体出口以及泄放口，布置于所述阀体内的截止阀、安全阀，以及布置于所述阀体外的压力传感器和电磁阀，所述阀体的入口与氢燃料电池电动汽车的气源出口流体连通，所述阀体出口与所述氢燃料电池电动汽车的下游电堆流体连通，其特征在于，

所述阀体内还集成有减压系统，所述氢气瓶和阀体出口间的流体通道内依次布置有所述截止阀、减压系统，所述减压系统的出口与泄放口之间的流体通道内布置有安全阀。

2.根据权利要求1所述的一种集成式减压瓶阀，其特征在于，所述阀体的入口与氢气瓶间的流体通道上布置有单向阀。

3.根据权利要求2所述的一种集成式减压瓶阀，其特征在于，所述减压系统包括沿氢气瓶出口到阀体出口顺序连通布置的第一级减压阀和第二级减压阀，且所述的第一级减压阀和第二级减压阀的轴线相互平行布置。

4.根据权利要求3所述的一种集成式减压瓶阀，其特征在于，所述第二级减压阀的出口与所述泄放口间布置有安全阀，且所述第二级减压阀的轴线与所述安全阀的轴线相互垂直。

5.根据权利要求3所述的一种集成式减压瓶阀，其特征在于，所述截止阀的轴线与所述第一级减压阀的轴线相互垂直布置。

6.根据权利要求3所述的一种集成式减压瓶阀，其特征在于，所述氢气瓶与所述阀体的泄放口间的流体通道上布置有超温泄放阀。

7.根据权利要求6所述的一种集成式减压瓶阀，其特征在于，所述单向阀、超温泄放阀、截止阀、第一级减压阀大致处于同一平面内。

8.根据权利要求6所述的一种集成式减压瓶阀，其特征在于，所述单向阀的轴线与所述超温泄放阀的轴线相互垂直布置。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种集成式减压瓶阀，其特征在于，所述阀体的入口处于阀体外布置有充气接头，且对应的所述阀体的入口处于阀体内布置有过滤器。

10.根据权利要求1-8任一项所述的一种集成式减压瓶阀，其特征在于，所述阀体内的流体通道上布置或连通有用于感测氢气瓶内的氢气温度的温度传感器；用于感测氢气瓶内氢气残余量的所述压力传感器连通于所述氢气瓶与所述减压系统间的流体通道上。

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