CN212455631U - 一种超高压氢气用单向阀及具有其的供氢系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种超高压氢气用单向阀，涉及阀门技术领域。本申请包括：阀体，该阀体具有安装部，安装部为中空结构，安装部具有容纳空间，容纳空间内具有：弹簧座，该弹簧座外周开设有导流槽；阀瓣，该阀瓣设置在弹簧座内，阀瓣的顶端为圆台型，阀瓣的顶端具有斜面；弹簧，该弹簧设置在阀瓣与弹簧座之间，弹簧套设在阀瓣上；阀盖，该阀盖套设在安装部外侧；阀座，该阀座设置在阀体和阀盖之间，阀座与阀瓣的顶端的斜面接触。本申请止回效果好，结构简单，体积小，使用寿命长，且设计压力达到70MPa以上，能够适用于超高压氢气。

Description

一种超高压氢气用单向阀及具有其的供氢系统

技术领域

本申请涉及阀门技术领域，特别涉及到一种超高压氢气用单向阀及具有其的供氢系统。

背景技术

为应对日趋严重的能源危机和环境问题，清洁能源的开发与利用受到社会各界越来越多的关注。其中，氢气因其燃烧后只产生水，被誉为最为清洁的燃料，业界对其的应用充满了期待。在加氢装置或者供氢系统中，单向阀用于控制氢气的流向，防止氢气逆流，被广泛使用。

如公告号为CN206708468U的中国实用新型专利，公开了一种新型高压氢气单向阀，主要解决高压氢气单向阀体积及重量都比较大，寿命低，止回密封不够可靠的问题。该技术方案通过采用一种新型高压氢气单向阀，包括相互连接的阀体和阀盖，阀体与阀盖形成的空腔内设有单向止回装置，单向止回装置包括阀体内设有的弹簧座、与弹簧座连接的球座、安放在球座上的球体，较好地解决了该问题，可用于高压氢气的流通控制。

但是，若将上述技术方案中的高压氢气单向阀用于压力为70MPa的超高压氢气系统中，当高压氢气通过阀盖的端口流进时，球体受到较高的进气压力的冲击，容易产生磨损。在这种情况下，当超高压氢气从阀体端口流入产生回流时，球体和0型圈一之间不能产生严密的密封，不能够有效地防止超高压氢气的回流。

发明内容

本申请的目的是提供一种超高压氢气用单向阀，解决现有的氢气用单向阀在超高压环境下密封效果差、使用寿命短的问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用以下技术方案：一种超高压氢气用单向阀，包括：阀体，该阀体具有安装部，安装部为中空结构，安装部具有容纳空间，容纳空间内具有：弹簧座，该弹簧座外周开设有导流槽；阀瓣，该阀瓣设置在弹簧座内，阀瓣的顶端为圆台型，阀瓣的顶端具有斜面；弹簧，该弹簧设置在阀瓣与弹簧座之间，弹簧套设在阀瓣上；阀盖，该阀盖套设在安装部外侧；阀座，该阀座设置在阀体和阀盖之间，阀座与阀瓣的顶端的斜面接触。

在上述技术方案中，本申请实施例通过将阀瓣的顶端设置成上窄下款的圆台型，使顺流时的氢气与阀瓣的顶端接触后形成分流，减少超高压氢气对阀瓣的冲压侵蚀，同时采用高分子弹性材料制成阀座，阀瓣与阀座之间形成紧密的密封，止回效果好，结构简单，体积小，使用寿命长，且设计压力达到70MPa以上，能够适用于超高压氢气。

进一步地，根据本申请实施例，其中，阀体还具有：限位部，该限位部设置在安装部的下方，限位部中部设置有通孔三，通孔三与容纳空间连通；连接部一，该接部一设置在限位部的下方，连接部一具有通孔一，通孔一与所述通孔三连通；O型圈一，该O型圈一设置在限位部与连接部一的连接处。

进一步地，根据本申请实施例，其中，阀盖上方设置有连接部二，连接部二具有通孔二，连接部二顶部开设有环形槽，环形槽内安装有O型圈二。

进一步地，根据本申请实施例，其中，所述弹簧座具有：第一内径，第二内径，该第二内径设置在第一内径的下方，第二内径小于第一内径；第三内径，该第三内径设置在第二内径的下方，第三内径小于第二内径；阀瓣具有：第一外径，该第一外径与第一内径适配；第二外径，该第二外径与第三内径适配。

进一步地，根据本申请实施例，其中，阀瓣的顶端中部开设有凹槽。

进一步地，根据本申请实施例，其中，阀座采用高分子弹性材料制成。

进一步地，根据本申请实施例，其中，阀座的截面为L型，在安装部顶部内侧设置有安装槽一，在阀盖的下端口内侧设置有安装槽二，阀座的截面较长的一边与安装槽一贴合，阀座的截面较短的一边与安装槽二贴合。

进一步地，根据本申请实施例，其中，阀座的截面较长的一边比安装槽一的宽度宽，使阀座的一部分延伸至容纳空间的上方。

本申请的另一目的是提供一种超高压氢气用单向阀的使用方法，解决现有的氢气用单向阀在超高压环境下密封效果差、使用寿命短的问题，包括以下步骤：

安装：将阀体的连接部一和阀盖的连接部二分别与相应的氢气流通管道连接；

进气：当超高压氢气通过通孔二流入阀体时，进气压力推动所述阀瓣在弹簧的收缩下移动，此时超高压氢气通过导流槽流经通孔三和通孔一，最终流出所述阀体；

止回：当超高压氢气从通孔一倒流入阀体时，反向气体压力推动阀瓣及弹簧，使阀瓣向上移动，阀瓣的顶端与阀座紧密贴合，实现密封。

本申请的另一目的是提供一种供氢系统，解决现有供氢系统中的氢气用单向阀在超高压环境下密封效果差、使用寿命短的问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用以下技术方案，具有如上所述的超高压氢气用单向阀。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：本申请通过将阀瓣的顶端设置成上窄下款的圆台型，使顺流时的氢气与阀瓣的顶端接触后形成分流，减少超高压氢气对阀瓣的冲压侵蚀，同时采用高分子弹性材料制成阀座，阀瓣与阀座之间形成紧密的密封，止回效果好，结构简单，体积小，使用寿命长，且设计压力达到70MPa以上，能够适用于超高压氢气。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。

图1是本申请一种超高压氢气用单向阀的结构示意图。

图2是本申请一种超高压氢气用单向阀的氢气流向示意图。

附图中

1、阀体 2、O型圈一 3、阀瓣

4、弹簧 5、弹簧座 6、阀盖

7、阀座 8、O型圈二

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是，对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。

图1公开了一种超高压氢气用单向阀的具体结构，图2是图1所述的超高压氢气用单向阀在使用时的氢气流向示意图，本申请通过图1和图2展示了超高氢气用单向阀的一种具体实施方式，但本申请并不限于此。

如图1-2所示，本申请实施例所述的一种超高压氢气用单向阀的具体结构，包括阀体1，阀体1的形状大致为十字形，中部具有限位部，限位部下方为连接部一，连接部一具有通孔一，连接部一用于连接氢气传输管道，在连接部一与限位部的连接处设置有O型圈一2，O型圈一2用于阀体与氢气传输管道之间的连接密封。限位部上方为安装部，安装部为中空结构，具有一容纳空间，安装部外侧壁上设置有螺纹。

在阀体1上，安装有阀盖6，阀盖6内侧壁上也设有螺纹，与安装部外侧壁上的螺纹相互配合，使阀体1与阀盖6通过螺纹连接。在阀盖6上方设置有连接部二，连接部二具有通孔二，连接部二用于连接氢气传输管道。在连接部二顶部开设有环形槽，环形槽内安装有O型圈二8，O型圈二8用于阀盖与氢气传输管道之间的连接密封。

在安装部的容纳空间内，设置有弹簧座5，弹簧座5的外侧四周开设有多个导流槽，用于氢气流通。弹簧座5为中空结构，内部由上到下具有第一内径、第二内径和第三内径，第一内径大于第二内径，第二内径大于第三内径。在弹簧座5内，安装有阀瓣3，阀瓣3的形状大体为T字型，具有第一外径和第二外径，第一外径大于第二外径，第一外径与弹簧座5的第一内径适配，第二外径与弹簧座5的第三内径适配，使阀瓣3能够在弹簧座5内上下移动。在阀瓣3和弹簧座5之间设置有弹簧4。弹簧4的内径与阀瓣3的第二外径适配，使弹簧4能够套设在阀瓣3上，弹簧4的外径与弹簧座5的第二外径适配，使弹簧4能够安装在阀瓣3和弹簧座5之间。弹簧4用于阀瓣3复位，可以根据开启压力要求来改变弹簧4的弹力值。

在上述技术方案中，在限位部中部开设有通孔三，通孔三分别与通孔一、容纳空间连通，当超高压氢气(70MPa以上)通过通孔二流入阀体1时，进气压力推动阀瓣3在弹簧4的收缩下移动，此时高压氢气通过弹簧座5四周的导流槽流经通孔三和通孔一，最终流出阀体1。此外，在阀瓣3的顶端中部，开设有凹槽，该凹槽用于承接氢气的进气压力，使氢气能够更好地推动阀瓣向下移动。具体地，流入凹槽内的氢气的动力势能肯定大于阀瓣3的顶端的动力势能，所以凹槽内的冲击力大于阀瓣3顶端的冲击力，设置凹槽能够更好地推动阀瓣向下移动。其中凹槽可以实施例为筒形，其底部设置为倒锥形，使得进气压力更为集中。此外，在阀瓣3顶端设置凹槽，能够分散进气压力对阀瓣3顶端的冲击，减少阀瓣3顶端的磨损，进一步延长本申请所述的单向阀的使用寿命。

在上述技术方案中，在安装部的顶部，设置有阀座7，采用高分子弹性材料制成。阀座设置于阀体1和阀盖6之间，用于阀体1和阀盖6之间的密封。具体地，阀座7的截面为L型，且在安装部顶部内侧设置有安装槽一，在阀盖6上的通孔二下端口内侧设置有安装槽二，阀座7截面较长的一边与安装槽一贴合，阀座7截面较短的一边与安装槽二贴合，至此阀座7将阀体1与阀盖6之间的缝隙封堵住。同时，阀座7截面较长的一边比安装槽一的宽度宽，使阀座7的一部分延伸至安装部的容纳空间的上方，能够使阀瓣3的顶端与阀座7延伸出来的部分接触，实现阀瓣3与阀座7之间的密封。当超高压氢气从通孔一倒流入阀体1时，反向气体压力推动阀瓣3及弹簧，使阀瓣3向上移动，阀瓣3的顶端与阀座7紧密贴合，牢牢密封，从而有效防止超高压氢气回流。

此外，阀瓣3的顶端的外周，设置有斜面倒脚，使阀瓣3的顶端呈现上窄下款的圆台型，倒角的斜面与阀座7接触实现密封。本申请通将阀瓣3的顶端设置成上窄下款的圆台型，使顺流时的氢气与阀瓣3的顶端接触后形成分流，减少超高压氢气对阀瓣3的冲压侵蚀，进而减少阀瓣3的磨损，保证阀瓣3与阀座7之间的紧密密封，从而延长本申请的使用寿命。进一步地，现有的单向阀，球体磨损之后形状也产生变化，无法保证其密封的效果。而与现有单向阀中的球体对比，由于本申请中的阀瓣3的一体设置的，即使阀瓣顶端产生磨损，也一直能够维持圆台型的基本形状，继续保持与阀座7贴合密封的功能。

此外，阀座7具体采用PEEK材料制成，具有耐腐蚀、耐磨损和耐水解等优点，高温高压下仍可保持优异特性，进一步保障阀体1与阀盖6之间、阀瓣3与阀座7之间的密封效果。

在使用时，阀体1的连接部一和阀盖6的连接部二分别连接相应的氢气流通管道，当超高压氢气(70MPa以上)通过通孔二流入阀体1时，进气压力推动阀瓣3在弹簧4的收缩下移动，此时高压氢气通过弹簧座5四周的导流槽流经通孔三和通孔一，最终流出阀体1；当超高压氢气从通孔一倒流入阀体1时，反向气体压力推动阀瓣3及弹簧，使阀瓣3向上移动，阀瓣3的顶端与阀座7紧密贴合，牢牢密封，从而有效防止超高压氢气回流。

综上所述，本申请实施例公开的一种超高压氢气用单向阀，设计压力达到70MPa以上，通过将阀瓣3的顶端设置成上窄下款的圆台型，使顺流时的氢气与阀瓣3的顶端接触后形成分流，减少超高压氢气对阀瓣3的冲压侵蚀，同时采用高分子弹性材料制成阀座7，阀瓣3与阀座7之间形成紧密的密封，止回效果好，结构简单，体积小，使用寿命长。

尽管上面对本申请说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本申请，但是本申请不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本申请精神和范围内，一切利用本申请构思的申请创造均在保护之列。

Claims (9)

1.一种超高压氢气用单向阀，其特征在于，包括：

阀体，所述阀体具有安装部，所述安装部为中空结构，所述安装部具有容纳空间，所述容纳空间内具有：

弹簧座，所述弹簧座外周开设有导流槽；

阀瓣，所述阀瓣设置在所述弹簧座内，所述阀瓣的顶端为圆台型，所述阀瓣的顶端具有斜面；

弹簧，所述弹簧设置在所述阀瓣与所述弹簧座之间，所述弹簧套设在所述阀瓣上；

阀盖，所述阀盖套设在所述安装部外侧；

阀座，所述阀座设置在所述阀体和阀盖之间，所述阀座与所述阀瓣的顶端的斜面接触。

2.根据权利要求1所述的一种超高压氢气用单向阀，其中，所述阀体还具有：

限位部，所述限位部设置在所述安装部的下方，所述限位部中部设置有通孔三，所述通孔三与所述容纳空间连通；

连接部一，所连接部一设置在所述限位部的下方，所述连接部一具有通孔一，所述通孔一与所述通孔三连通；

O型圈一，所述O型圈一设置在所述限位部与所述连接部一的连接处。

3.根据权利要求1所述的一种超高压氢气用单向阀，其中，所述阀盖上方设置有连接部二，所述连接部二具有通孔二，所述连接部二顶部开设有环形槽，所述环形槽内安装有O型圈二。

4.根据权利要求1所述的一种超高压氢气用单向阀，其中，所述弹簧座具有：

第一内径，

第二内径，所述第二内径设置在所述第一内径的下方，所述第二内径小于所述第一内径；

第三内径，所述第三内径设置在所述第二内径的下方，所述第三内径小于所述第二内径；

所述阀瓣具有：

第一外径，所述第一外径与所述第一内径适配；

第二外径，所述第二外径与所述第三内径适配。

5.根据权利要求1所述的一种超高压氢气用单向阀，其中，所述阀瓣的顶端中部开设有凹槽。

6.根据权利要求1所述的一种超高压氢气用单向阀，其中，所述阀座采用高分子弹性材料制成。

7.根据权利要求1所述的一种超高压氢气用单向阀，其中，所述阀座的截面为L型，在所述安装部顶部内侧设置有安装槽一，在所述阀盖的下端口内侧设置有安装槽二，所述阀座的截面较长的一边与所述安装槽一贴合，所述阀座的截面较短的一边与所述安装槽二贴合。

8.根据权利要求7所述的一种超高压氢气用单向阀，其中，所述阀座的截面较长的一边比所述安装槽一的宽度宽，使所述阀座的一部分延伸至所述容纳空间的上方。

9.一种供氢系统，其特征在于，具有如权利要求1-8中的任一项所述的超高压氢气用单向阀。

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