CN212564574U - 一种用于供氢系统的减压阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于供氢系统的减压阀，涉及减压阀的技术领域，包括阀体和阀盖，阀体呈六棱柱结构，阀体的内部开设有腔体一，腔体一内设有底座、阀座、阀杆和阀杆弹簧；阀盖、中空圆柱体一和阀体之间形成腔体二，腔体二内设有弹簧座、调节弹簧、活塞和调节螺杆，阀杆的上端穿过底座同时与活塞底部接触；阀体上开设有泄压口和压力传感器口，泄压口和压力传感器口均与腔体二相连通，泄压口内安装有泄压阀，压力传感器口内安装有压力传感器。本实用新型的阀体设计成六棱柱结构，可以选择在六棱柱各个面上开口，可扩展接口多，具有灵活的可扩展性和可制造性，阀体上集成有泄压阀和压力传感器，具有可靠性更高、漏点少、成本低的优点。

Description

一种用于供氢系统的减压阀

技术领域

本实用新型涉及减压阀的技术领域，尤其涉及一种供氢系统的减压阀。

背景技术

当今燃料电池技术飞速发展，电堆功率从早期的30kw发展至今天的 50kw，未来短期内有向70kw发展的趋势。随着电堆功率的提升，其耗氢量也随之提高。减压阀是车载供氢系统最主要的限流部件，减压阀的出口流量是否满足电堆氢气流量需求，对于燃料电池汽车的运行稳定性至关重要。

根据现有的燃料电池技术，乘用车减压阀的技术条件为入口压力2-87.5MPa、出口压力0.5-2MPa、供氢最小流量≥3.5g氢气(约141Nm³/h)，使用温度-40℃～+85℃，同时需要满足振动、耐腐蚀、抗冲击等复合、复杂的车用运行工况。此外，根据不同车型内部空间和氢系统管路布置条件，减压阀通常还需要具备高集成化、高定制化(如进出口数量、接口规格)要求。

减压阀的设计原理、应用工况，通常不允许入口压力有巨大波动、进出口压差不能过大、流量损失极大，而燃料电池汽车用减压阀，有入口压力范围大、减压比高、流量大、适用于高压氢气的特点，这些都是减压阀核心技术难点，普通减压阀无法满足。

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用于供氢系统的减压阀，解决了减压阀不易高集成与定制的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种用于供氢系统的减压阀，包括阀体和相对应的阀盖，其中，所述阀体呈六棱柱结构，所述阀体的内部开设有腔体一，所述阀体上设有凸起的中空圆柱体一，所述腔体一内设有底座、阀座、阀杆和阀杆弹簧，所述阀座位于所述底座的上侧，所述阀杆位于所述底座内，所述阀杆弹簧固定在所述阀杆和所述底座之间；所述阀盖的下端面上有凸起的中空圆柱体二，所述中空圆柱体二套装在所述中空圆柱体一上，所述中空圆柱体一的上端和所述阀盖之间设置有密封垫片，所述阀盖、所述中空圆柱体一和所述阀体之间形成腔体二，所述腔体二内设有弹簧座、调节弹簧、活塞和调节螺杆，所述调节弹簧设置在所述弹簧座和活塞之间，所述调节螺杆的下端穿过所述阀盖同时与所述弹簧座相连接，所述调节螺杆和所述阀盖之间设置有第一O型圈，所述阀杆的上端穿过所述底座同时与所述活塞底部接触；所述阀体上开设有泄压口和压力传感器口，所述泄压口和所述压力传感器口均与所述腔体二相连通，所述泄压口内安装有泄压阀，所述压力传感器口内安装有压力传感器。

上述的一种用于供氢系统的减压阀，其中，所述阀盖上开设有呼吸口，所述呼吸口与所述腔体二相连通。

上述的一种用于供氢系统的减压阀，其中，所述中空圆柱体二的内径与所述中空圆柱体一的外径相同。

上述的一种用于供氢系统的减压阀，其中，所述腔体一顶部向上开设有贯通至所述阀体上表面的气体通道，所述阀杆穿过所述气体通道并与所述活塞底部接触。

上述的一种用于供氢系统的减压阀，其中，所述活塞位于所述中空圆柱体一内，所述活塞和所述中空圆柱体一之间设置有第二O型圈和第二挡圈。

上述的一种用于供氢系统的减压阀，其中，所述腔体一的一侧连接高压气入口，所述高压气入口内设置有过滤器。

上述的一种用于供氢系统的减压阀，其中，所述活塞底部开设有凹槽，所述阀杆的上端插入所述凹槽内。

上述的一种用于供氢系统的减压阀，其中，所述底座安装在所述腔体一内，所述底座内开设有腔体三，所述阀杆位于所述腔体三内。

优选地，减压阀采用铝合金材质，具有可制造性强、成本低和重量轻的优点。

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：

1、本实用新型的阀体设计成六棱柱结构，可以选择在六棱柱各个面上开口，可扩展接口多，具有灵活的可扩展性和可制造性。

2、本实用新型的阀体上集成有泄压阀，减压失效后可以进行压力泄放，保护减压阀和后端电堆，相比外装安全阀，本泄压阀具有可靠性更高、漏点少、成本低的优点。

3、本实用新型由于密封垫片和第一O型圈的密封作用，对腔体二起到密封效果，不会因外部杂质、雨水的渗透导致减压阀失效。

附图说明

图1是用于供氢系统的减压阀的俯视图；

图2是沿图1中B－B线的剖视图；

图3是沿图1中A－C线的剖视图。

附图标记：1、阀体；11、中空圆柱体一；12、底座；13、阀座；14、阀杆；15、阀杆弹簧；16、高压气入口；161、过滤器；17、低压气出口；18、气体通道；2、阀盖；21、中空圆柱体二；22、密封垫片；23、弹簧座；24、调节弹簧；25、活塞；26、调节螺杆；261、螺母；27、第一O型圈；3、泄压阀；4、压力传感器；5、呼吸口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图和具体实施例，对本实用新型实施例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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1、图2和图3，图1是用于供氢系统的减压阀的俯视图；图2 是沿图1中B－B线的剖视图；图3是沿图1中A－C线的剖视图。

本实用新型实施例提供的一种用于供氢系统的减压阀，包括阀体1和相对应的阀盖2，阀盖2设置在阀体1顶部。

其中，阀体1呈六棱柱结构，阀体1上形成六个外侧面，阀体1的六个侧面上容易开设多个接口，阀体1的内部开设有腔体一，阀体1的上表面设有凸起的中空圆柱体一11，中空圆柱体一11和阀体1为一体式结构，中空圆柱体一11的中轴线与阀体1的中轴线相重合，腔体一内设有底座12、阀座13、阀杆14和阀杆弹簧15，底座12安装在腔体一内，底座12与阀体1密封连接，底座12内开设有腔体三，阀杆14位于底座12内的腔体三内，阀座13设置在腔体一内的顶部，并位于底座12的上侧，阀杆弹簧15固定在阀杆14和底座12之间，阀杆弹簧15套设在阀杆14上，阀杆弹簧15的上端与阀杆14相连接，阀杆弹簧15的下端与底座12相连接，经过阀座13和阀杆 14的节流效应，形成减压效果。

阀盖2的下端面上有凸起的中空圆柱体二21，中空圆柱体二21的内径与中空圆柱体一11的外径相同，中空圆柱体二21套装在中空圆柱体一11 上，中空圆柱体一11和中空圆柱体二21螺纹连接，中空圆柱体一11的上端和阀盖2之间设置有密封垫片22，实现了中空圆柱体一11和阀盖2的密封，阀盖2、中空圆柱体一11和阀体1之间形成腔体二，腔体二内设有弹簧座23、调节弹簧24、活塞25和调节螺杆26，弹簧座23设置在阀盖2的安装槽内，活塞25设置在中空圆柱体一11内，弹簧座23位于活塞25的正上方，调节弹簧24设置在弹簧座23和活塞25之间，调节弹簧24的两端分别与弹簧座 23和活塞25相连接，调节螺杆26设置在阀盖2上，调节螺杆26的下端穿过阀盖2同时与弹簧座23相连接，调节螺杆26上设置有螺母261，阀杆14 的上端穿过底座12同时与活塞25底部接触，通过旋转螺母261使调节螺杆 26沿竖向上下运动，调节螺杆26带动弹簧座23做上下运动，进而改变弹簧的压缩量，从而控制减压阀的出口压力，调节螺杆26和阀盖2之间设置有第一O型圈27，由于第一O型圈27和密封垫片22密封作用，对腔体二起到密封效果，不会因外部杂志、雨水的渗透导致减压阀失效的现象，本申请采用一级减压的方式可用于最高87.5MPa的高压氢气，比多级减压流量损失小。

阀体1上开设有泄压口和压力传感器口，泄压口和压力传感器口均与腔体二相连通，泄压口内安装有泄压阀3，压力传感器口内安装有压力传感器4，泄压阀3可以在减压失效后可以进行压力泄放，保护减压阀和后端电堆，将泄压阀3集成在阀体1上，具有可靠性高、漏点少、成本低的优点，压力传感器4用于实时监控腔体二内的气流压力值。

需要指出的是，本文提及的方位词“上”和“下”是以本实用新型的附图中零部件的相对位置为基准定义的，只是为了描述技术方案的清楚及方便，应当理解，此方位词的应用对本申请的保护范围不构成限制。

阀盖2上开设有呼吸口5，呼吸口5与腔体二相连通，呼吸口5用于定向泄漏，可较准确的检测活塞25动密封泄漏后的泄漏量，呼吸口5连接管路后，由于第一O型圈27和密封垫片22的密封作用，活塞25上腔不会进入杂质和水，呼吸口5可将泄漏的氢气引至安全处排放。

进一步地，腔体一顶部向上开设有贯通至阀体1上表面的气体通道18，腔体一通过气体通道18与腔体二相连通，阀杆14的上端穿过气体通道18 并与活塞25底部接触，活塞25可以控制阀杆14的高度，进而控制阀杆14 和阀座13之间的开启度。

还有，活塞25和中空圆柱体一11之间设置有第二O型圈和第二挡圈，用于实现活塞25和中空圆柱体一11之间的密封，避免腔体一内气体进入活塞25的上侧。

进一步优化上述技术方案，腔体一的一侧连接高压气入口16，高压气入口16内设置有过滤器161，用于防止前端管路杂质损坏减压阀内部，腔体一的另一侧连接低压气出口17，低压气出口17与腔体二相连通，高压气入口 16进入的高压气体在腔体一内减压后进入腔体二，腔体二内的低压气体从低压气出口17进入燃料电池中。

在本实用新型的实施例中，活塞25底部开设有凹槽，阀杆14的上端插入凹槽内，凹槽起到对阀杆14的限位作用，防止阀杆14出现晃动现象。

进一步，阀座13采用PEEK(poly ether etherketone，聚醚醚酮)材质，具有更好的静态锁止性能，不会因阀座13微漏而导致后端压力上升，损坏电堆。

还有，减压阀采用阀体1和阀盖2采用铝合金材质，具有可制造性强、成本低、重量轻的优点。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此本实用新型将不会限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种用于供氢系统的减压阀，包括阀体(1)和相对应的阀盖(2)，其特征在于：

所述阀体(1)呈六棱柱结构，所述阀体(1)的内部开设有腔体一，所述阀体(1)上设有凸起的中空圆柱体一(11)，所述腔体一内设有底座(12)、阀座(13)、阀杆(14)和阀杆弹簧(15)，所述阀座(13)位于所述底座(12)的上侧，所述阀杆(14)位于所述底座(12)内，所述阀杆弹簧(15)固定在所述阀杆(14)和所述底座(12)之间；

所述阀盖(2)的下端面上有凸起的中空圆柱体二(21)，所述中空圆柱体二(21)套装在所述中空圆柱体一(11)上，所述中空圆柱体一(11)的上端和所述阀盖(2)之间设置有密封垫片(22)，所述阀盖(2)、所述中空圆柱体一(11)和所述阀体(1)之间形成腔体二，所述腔体二内设有弹簧座(23)、调节弹簧(24)、活塞(25)和调节螺杆(26)，所述调节弹簧(24)设置在所述弹簧座(23)和活塞(25)之间，所述调节螺杆(26)的下端穿过所述阀盖(2)同时与所述弹簧座(23)相连接，所述调节螺杆(26)和所述阀盖(2)之间设置有第一O型圈(27)，所述阀杆(14)的上端穿过所述底座(12)同时与所述活塞(25)底部接触；

所述阀体(1)上开设有泄压口和压力传感器口，所述泄压口和所述压力传感器口均与所述腔体二相连通，所述泄压口内安装有泄压阀(3)，所述压力传感器口内安装有压力传感器(4)。

2.根据权利要求1所述的用于供氢系统的减压阀，其特征在于，所述阀盖(2)上开设有呼吸口(5)，所述呼吸口(5)与所述腔体二相连通。

3.根据权利要求1所述的用于供氢系统的减压阀，其特征在于，所述中空圆柱体二(21)的内径与所述中空圆柱体一(11)的外径相同。

4.根据权利要求1所述的用于供氢系统的减压阀，其特征在于，所述腔体一顶部向上开设有贯通至所述阀体(1)上表面的气体通道(18)，所述阀杆(14)穿过所述气体通道(18)并与所述活塞(25)底部接触。

5.根据权利要求1所述的用于供氢系统的减压阀，其特征在于，所述活塞(25)位于所述中空圆柱体一(11)内，所述活塞(25)和所述中空圆柱体一(11)之间设置有第二O型圈和第二挡圈。

6.根据权利要求1所述的用于供氢系统的减压阀，其特征在于，所述腔体一的一侧连接高压气入口(16)，所述高压气入口(16)内设置有过滤器(161)。

7.根据权利要求1所述的用于供氢系统的减压阀，其特征在于，所述活塞(25)底部开设有凹槽，所述阀杆(14)的上端插入所述凹槽内。

8.根据权利要求1所述的用于供氢系统的减压阀，其特征在于，所述底座(12)安装在所述腔体一内，所述底座(12)内开设有腔体三，所述阀杆(14)位于所述腔体三内。

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