CN213983021U - 一种无人机供氢系统用组合阀 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种无人机供氢系统用组合阀,连接于气源和氢燃料电池堆之间,其包括:通过供氢管路连通的第一级减压阀和第二级减压阀,所述第一级减压阀出口连通至若干个并联的所述第二级减压阀,在所述第一级减压阀的入口上游布置有截止阀,若干个所述第二级减压阀连通至若干个氢燃料电池堆;所述第一级减压阀的出口通过一多路输气接头同时连接有若干所述第二级减压阀。本实用新型将流经第一级减压阀后的高压氢气通过多路第二级减压阀分流输出,可以为多个氢燃料电池堆输出稳定的氢气,使电堆系统避开水冷系统,同时可以提高空间利用率及减轻重量,便于管路的管理,满足无人机的飞行需求。

Description

一种无人机供氢系统用组合阀
技术领域
本实用新型涉及一种组合阀,具体为一种无人机供氢系统用组合阀。
背景技术
在无人机发展的过程中,续航一直是无人机应用的一个大问题,现在无人机理论上的续航时间也就几十分钟,完全无法令人满意。目前无人机产品使用的电池大多是锂电池,虽然也有太阳能、油动、油电混合这些方法,但却各有不足。氢燃料电池作为一种清洁的新能源,因其零排放、高效率、高能量密度等特点使得其在无人机上的应用研究在近年来逐渐在各国兴起。目前研究的无人机用燃料电池氢气来源主要来自于高压氢瓶,高压氢瓶内的氢气经过供氢系统输出至氢燃料电池。
对于现有的无人机氢燃料电池,如果要提高无人机的续航时间,势必需要增大氢燃料电池的输出电堆功率,这一方面对供氢系统提出了更高的要求,另一方面需要增加水冷系统,因为大功率燃料电池堆在较大电流下活化要放出大量热量,如果热量不能及时被排出,局部过热会造成该处电流密度升高,电流密度升高会产生更多的热量,严重时会烧坏膜电极,造成氢氧互混,导致电池组失效,更严重则可能导致电池堆爆炸,冷却系统对于大功率燃料电池堆的安全稳定运行起着至关重要的作用,但增加水冷系统又增加了无人机装置的重量,不利于无人机的飞行,也无法满足轻量化要求。
现有技术中采用氢燃料电池的无人机输出功率较小,无法满足长时间飞行需求,大功率无人机目前多采用锂电池供电,氢燃料电池难以实现无人机的大功率供电需求,这制约了大功率供氢系统应用于无人机领域,在一定程度上制约了无人机的发展。为此本专利的发明人开发了一款适用于大功率无人机的供氢系统,但是在适用于无人机时,存在管路过多,管件连接复杂,会造成漏点增加,同时不利于降低整个供氢系统的重量和成本。
实用新型内容
为了解决现有技术中存在的问题及不足,本实用新型提供了一种无人机供氢系统用组合阀,连接于氢气源和氢燃料电池间,为氢燃料电池输出稳定的低压氢气,可以满足同时为多个氢燃料电池供氢,便于供氢系统的管路管理,有利于无人机的轻量化发展。
为了实现上述目的,本实用新型提供了一种无人机供氢系统用组合阀,连接于气源和氢燃料电池堆之间,其包括:
通过供氢管路连通的第一级减压阀和第二级减压阀,所述第一级减压阀出口连通至若干个并联的所述第二级减压阀,在所述第一级减压阀的入口上游布置有截止阀,若干个所述第二级减压阀连通至若干个氢燃料电池堆。
作为进一步的改进,所述第一级减压阀的出口连接一多路输气接头,所述多路输气接头包括相互连通的一个接头入口和若干接头出口,所述接头入口与所述第一级减压阀的出口连通,若干个所述接头出口一一对应连通至所述第二级减压阀。
作为进一步的改进,所述第一级减压阀与气源间的供氢管路上连通有电磁阀一,所以电磁阀一可以集成于第一级减压阀内。
作为进一步的改进,所述第一级减压阀的入口上游布置有过滤器,或者在所述第一级减压阀内集成有过滤器,对进入第一级减压阀的氢气进行过滤。
作为进一步的改进,所述第一级减压阀内或第一级减压阀的入口上游的供氢管路上布置有压力传感器。
作为进一步的改进,每一个所述第二级减压阀的出口对应连通至少一个氢燃料电池堆,每一个所述第二级减压阀和与其连通的氢燃料电池堆间的供氢管路中布置有电磁阀二,且每一个所述电磁阀二控制一个第二级减压阀的氢气输出。
作为进一步的改进,每两个所述第二级减压阀的出口对应连通至两个氢燃料电池堆,两个所述第二级减压阀的出口与两个氢燃料电池堆间分别对应布置有一个电磁阀二。
高压气瓶内流出的高压氢气经第一级减压阀减压后,经过分流分别进入若干个并联布置的第二级减压阀,若干第二级减压阀经分组后对应为若干个氢燃料电池堆输出低压氢气。
本实用新型将流经第一级减压阀的高压氢气通过多路第二级减压阀分流输出,可以为多个氢燃料电池堆输出稳定的氢气,保障了电堆的稳定工作,同时由于整个无人机的电堆系统是由若干个小电堆串联叠加组成的,采用本实用新型所述组合阀,可以使电堆系统避开水冷系统,管路连接简单,减少了漏点风险,同时可以减小空间及减轻重量,满足无人机的飞行需求。
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示例性说明。
图1为本实用新型一实施例示意图。
图2为本实用新型另一实施例示意图。
图3为本实用新型所述多路输气接头一实施例示意图。
图4为本实用新型一应用实施例示意图。
图中:1-供氢管路,2-第一级减压阀,3-第二级减压阀,4-电磁阀一,5-过滤器,6-电磁阀二,7-截止阀,8-单向阀,9-多路输气接头,10-压力传感器,11-充气阀,90-壳体,91-接头入口,92-接头出口。
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。
需要说明的是,在供氢系统中,氢气瓶与减压阀及其他功能阀门间通过供氢管路连通,供氢管路将氢气瓶内的高压氢气经减压系统减压后输出,各部件与供氢管路连接时会增加整个系统的漏点,如果漏点过多,一方面不利于输出稳定的氢气,另一方面会产生供氢的安全隐患。另外,管路增多也会增加系统的重量,同时不利于管路的管理,降低了无人机内空间的利用率。当然供氢管路根据需要,可以采用不同材质的材质制成。
以下实施例中,组合阀是通过各个管路连接功能性阀门组建形成组合阀,当然也可以根据需要将所述功能性阀门集成于一个阀体内,但相对而言,集成一个阀体内会使其成本增加,但集成度相对较好,在具体实施时,可以根据需求进行变化。
如图1-2所示,一种无人机供氢系统用组合阀,连接于气源和氢燃料电池堆之间,其包括:
通过供氢管路1连通的第一级减压阀2和第二级减压阀3,所述第一级减压阀2的出口连通至若干个并联的所述第二级减压阀3,若干个所述第二级减压阀3连通至若干个氢燃料电池堆。
作为实施例,在所述第一级减压阀2入口上游布置有截止阀7,在部分实施例中,所述截止阀7也可集成于第一级减压阀2内。
在另一些实施例中,所述组合阀也可以不包括截止阀7,只需在应用时截止阀7连接布置于气源出口上即可控制整个供氢管路中氢气的通断,而且电压阀也具有控制气路通断的作用。
作为实施例,所述第一级减压阀2的出口连接一多路输气接头9,所述多路输气接头9包括相互连通的一个接头入口91和若干接头出口92,所述接头入口91与所述第一级减压阀2的出口连通,若干个所述接头出口92一一对应连通至所述第二级减压阀3。
所述多路输气接头9为中空的壳体90,壳体90上形成有一个与所述第一级减压阀2的出口连通的接头入口91,壳体90上形成有一个与所述第二级减压阀2的入口连通的接头出口92,如图所示,所述接头出口92具有12个,所述接头入口91只有1个,即一个第一级减压阀2可以同时连通至12个第二级减压阀3。
作为实施例,所述第一级减压阀2与气源间的供氢管路1上连通有电磁阀一4,所述电磁阀一4可以集成于第一级减压阀2内。
在一些实施例中,所述电磁阀一4也可以布置于第一级减压阀入口上游的供氢管路1中。
作为实施例,所述第一级减压阀2的入口上游布置有过滤器5,或者在所述第一级减压阀2内集成有过滤器5,对进入第一级减压阀2的氢气进行过滤。
作为实施例,所述第二级减压阀3的出口下游布置有电磁阀二6,来控制第二级减压阀出口的氢气通断。
在实用新型的实施例中,所述电磁阀一4为高压电磁阀,高压电磁阀是指工作压力≥35Mpa的电磁阀,所述电磁阀二6为低压电磁阀,低压电磁阀是指工作压力≤10Mpa的电磁阀,本实用新型中所述电磁阀一4和电磁阀二6分别是满足上述条件的高压电磁阀和低压电磁阀。
作为实施例,所述电磁阀二6至少控制一路第二级减压阀3与氢燃料电池堆之间的氢气供应的通断。
一个所述电磁阀二6连通至一个第二级减压阀3的出口,在另一些实施例中,一个所述电磁阀二6连通至两个第二级减压阀3的出口;在实际应用时,一个所述的电磁阀二6可以连通至少一个氢燃料电池堆。
所述第一级减压阀2内或第一级减压阀的入口上游还布置有压力传感器10。
作为实施例,所述供氢管路1上连接一充气阀11,所以充气阀11内集成了单向阀8,通过充气阀11可以方便的对氢气瓶注入氢气。
作为实施例,所述供氢管路1上还连接有安全阀,可以保障氢气瓶的安全。
高压气瓶内流出的高压氢气经一个第一级减压阀2减压后,经过分流分别进入若干个第二级减压阀3,若干第二级减压阀3经分组后对应为若干个氢燃料电池堆输出低压氢气。
当需要对氢燃料电池堆供氢时,控制中心控制第二级减压阀3出口下游电磁阀二6的通断,实现对至少一个氢燃料电池堆供氢,由于采用多个第二级减压阀为多个氢燃料电池堆供氢,可以避免电堆的启停影响到其他电堆的入口压力变化,使得电堆工作稳定性较好。
本实用新型中所述组合阀可以应用于无人机的供氢系统中,也可以应用于其他需要同时输出多路氢气的情况,通过本实用新型可以同时输出多路稳定的低压气体,满足不同的应用需求。
本实用新型通过输出稳定的多路低压气体,可以避免对氢燃料电池匹配水冷系统,一方面可以降低整个系统的成本,也可以减小空间、减轻重量,尤其适用于大功率无人机的供氢系统,满足无人机的飞行续航能力需求。
以上实施例只是本实用新型的部分实施例,仅用于示出和描述本实用新型的技术方案,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种无人机供氢系统用组合阀,连接于气源和氢燃料电池堆之间,其包括:通过供氢管路(1)连通的第一级减压阀(2)和第二级减压阀(3),其特征在于,所述第一级减压阀(2)的出口连通至若干个并联的所述第二级减压阀(3),若干个所述第二级减压阀(3)连通至若干个氢燃料电池堆。
2.根据权利要求1所述的一种无人机供氢系统用组合阀,其特征在于,在所述第一级减压阀(2)内或第一级减压阀(2)的入口上游布置有截止阀(7)。
3.根据权利要求1所述的一种无人机供氢系统用组合阀,其特征在于,所述第一级减压阀(2)的出口连接一多路输气接头(9),所述多路输气接头包括相互连通的一个接头入口(91)和若干接头出口(92),所述接头入口(91)与所述第一级减压阀(2)的出口连通,若干个所述接头出口(92)一一对应连通至若干所述第二级减压阀(3)。
4.根据权利要求1所述的一种无人机供氢系统用组合阀,其特征在于,所述第一级减压阀(2)内或第一级减压阀(2)与气源间的供氢管路(1)上布置有电磁阀一(4)。
5.根据权利要求1所述的一种无人机供氢系统用组合阀,其特征在于,所述第一级减压阀(2)内或第一级减压阀(2)的入口上游布置有过滤器(5)。
6.根据权利要求1所述的一种无人机供氢系统用组合阀,其特征在于,所述第一级减压阀(2)内或第一级减压阀(2)的入口上游的供氢管路(1)中布置有压力传感器(10)。
7.根据权利要求1所述的一种无人机供氢系统用组合阀,其特征在于,所述第二级减压阀(3)上或者第二级减压阀(3)的出口下游的供氢管路(1)中布置有电磁阀二(6)。
8.根据权利要求7所述的一种无人机供氢系统用组合阀,其特征在于,一个所述第二级减压阀(3)的出口连通至一个所述电磁阀二(6)。
9.根据权利要求7所述的一种无人机供氢系统用组合阀,其特征在于,两个所述第二级减压阀(3)的出口对应连通至一个所述电磁阀二(6)。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种无人机供氢系统用组合阀,其特征在于,所述供氢管路(1)中于所述第一级减压阀(2)的上游连接有充气阀(11),充气阀(11)内集成有单向阀(8)。
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