CN217583311U - 车用减压阀的阀芯装配结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车用减压阀，特别涉及车用减压阀的阀芯装配结构。车用减压阀的阀芯装配结构包括阀芯、阀芯压盖、压盖连接座，压盖连接座上设有阀芯安装腔，阀芯的塞体部分导向装配在阀芯安装腔内并与阀芯安装腔的腔壁滑动密封配合；阀芯安装腔的腔壁的端面上设有螺纹孔；阀芯压盖包括盘状的连接基体，连接基体上设有法兰结构，法兰结构上设有螺栓穿孔，相应的螺栓从螺栓穿孔中穿过并连接到所述螺纹孔上，将阀芯压盖固定在压盖连接座上；压盖连接座与连接基体之间设有密封结构。本实用新型能够解决现有技术中阀芯装配结构直接采用螺纹连接时成本高、拆装不便、影响管路或配套附件的连接，而采用螺栓连接时加工不便或径向尺寸过大等问题。

Description

车用减压阀的阀芯装配结构

技术领域

本实用新型涉及车用减压阀，特别涉及车用减压阀的阀芯装配结构。

背景技术

对于氢燃料电池汽车来说，由于氢气在大气压状态下的体积较大，而车上用于储氢的空间有限，因此需要通过加压的方式将氢气进行压缩以在有限的空间内储存更多的氢气，储氢系统的压力也就决定了储氢量。目前的一种较高压力储氢系统的储氢压力能够达到 70Mpa，而电堆需要的氢气输入压力一般仅为1Mpa-2Mpa，因此储气系统与电堆之间需要进行氢气的减压，相应的车用减压阀是车载氢能系统中的一个关键部件。

现有的车用减压阀一般采用活塞形式的阀芯，阀芯包括直径较大的塞体，塞体的一侧设有直径较小的插装段，塞体和插装段均以滑动密封的形式装配在壳体上，使得阀芯的轴向两侧相互隔离，气体仅能够通过阀芯的轴心处设置的气体通道通过。工作时，阀芯依靠其轴向两侧的气体压强和端面面积的差异形成的压力差以及相应的减压弹簧的弹性支撑力动作，与适配的阀座配合形成大小不同的气流流通，实现减压功能。例如授权公告号为CN211423455U的中国实用新型专利中公开的一种用于储气系统的阀组件，其壳体内设有一级减压结构和二级减压结构，一级减压结构和二级减压结构均采用活塞形式的阀芯。其中，二级减压结构包括阀芯压盖，相应的二级阀芯的塞体导向装配在阀芯压盖内，与阀芯压盖之间通过密封圈滑动密封配合；阀芯压盖的端面中心设有出气通道，供减压后的气体输出。阀芯压盖上背向出气口的一端设有内螺纹，供阀芯压盖连接的压盖连接座(即上述中国实用新型专利中的一级减压阀的主体)上设有适配的外螺纹，阀芯压盖通过螺纹连接直接固定在压盖连接座上，能够克服二级减压结构处的减压弹簧的弹力和气体压力。

上述阀芯压盖连接结构虽然能够依靠自身螺纹实现连接，不需要设置另外的紧固件，但是，这种连接方式也存在一些弊端。比如，阀芯压盖和适配的压盖连接座上需要对应地加工相应规格的螺纹，成本较高，拆装时也需要专用的工具，在车辆行驶时产生的振动和内部气体的压力波动产生的交变应力下还存在松脱风险，松脱后会影响阀芯的导向，进而影响减压性能。另外，一些车用减压阀需要在整个阀门的进气通道和出气通道处直接集成一些配套部件，例如在进气通道的侧面设置径向开孔作为进气压力传感器接口，在出气通道的侧面设置数个径向开孔作为出气压力传感器接口、安全阀接口和服务口；再如授权公告号为CN210141353U的中国实用新型专利公开的一种气体减压阀，在出气通道的径向外侧设置有沿径向延伸的连接孔，能够连接泄压阀。然而，出气通道只能设置在阀芯压盖上，对应的侧向开孔也需要设置在阀芯压盖上，阀芯压盖通过螺纹装配到适配的压盖连接座上时需要转动，侧面设置的径向开孔也会产生周向位置变化，这样就不易保证各径向开孔的朝向以及与出气通道侧面上的径向开孔的周向相对位置，导致相应管路或配套附件的连接受到较大的限制。

为了克服上述问题，可以考虑将阀芯压盖采用螺栓进行连接。但是，由于阀芯需要与压盖的内壁导向配合，需要压盖具有相应的轴向长度；为了使减压弹簧实现相应的弹力特性，也需要压盖的内腔具有一定深度以使减压弹簧具有一定的长度。这样，如果直接穿装螺栓，就需要设置很长的螺栓从阀芯压盖的侧壁内沿轴向穿过，加工不方便。如果将阀芯压盖通过法兰和螺栓固定到压盖连接座上，则需要设置法兰结构，会导致车用减压阀的径向尺寸明显增加，难以满足车辆上紧凑的空间要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种车用减压阀的阀芯装配结构，解决现有技术中阀芯装配结构直接采用螺纹连接时成本高、拆装不便、影响管路或配套附件的连接，而采用螺栓连接时加工不便或径向尺寸过大等问题。

本实用新型中车用减压阀的阀芯装配结构采用如下技术方案：

车用减压阀的阀芯装配结构，包括阀芯、用于对阀芯进行轴向限位的阀芯压盖、供阀芯压盖固定连接的压盖连接座，阀芯具有塞体部分和插装部分；所述压盖连接座上设有阀芯安装腔，阀芯的塞体部分导向装配在阀芯安装腔内并与阀芯安装腔的腔壁滑动密封配合；阀芯安装腔的腔壁的端面上设有螺纹孔；阀芯压盖包括盘状的连接基体，连接基体上设有法兰结构，法兰结构上设有沿连接基体的周向分布的螺栓穿孔，相应的螺栓从螺栓穿孔中穿过并连接到所述螺纹孔上，将阀芯压盖固定在压盖连接座上；所述压盖连接座与连接基体之间设有密封结构。

上述技术方案的有益效果是，通过在压盖连接座上设置用于与阀芯的塞体部分适配的阀芯安装腔，阀芯能够整体安装到压盖连接座上，因此不需使阀芯压盖具有较长的轴向尺寸来满足阀芯的滑动密封配合需求，可以将阀芯压盖通过盘状的连接基体上设置的法兰结构和螺栓连接到压盖连接座端面上的螺纹孔上，而盘状的连接基体的轴向尺寸小，相应的螺栓也可以采用较小的长度，便于加工，也不会导致车用减压阀的径向尺寸过大；与现有技术中直接通过阀芯压盖上的内螺纹与压盖连接座进行连接相比，可以直接通过螺栓标准件实现固定，不需要加工不同规格的外螺纹和配套相应的拧动工具，有利于降低成本，拆装方便；在阀芯压盖上设置了径向通道时，还能够方便地保证阀芯压盖安装到位后径向通道的朝向，便于管路或配套附件的连接。同时，压盖连接座与连接基体之间设有密封结构，能够适应阀芯装配在压盖连接座上这一阀芯装配形式，避免通过阀芯后的气体发生泄漏，保证车用减压阀的正常工作。另外，由于阀芯直接与压盖连接座上的阀芯安装腔配合，即使阀芯压盖松动也不会影响阀芯的导向动作，有利于提高工作可靠性。

作为一种进一步限定的技术方案：所述连接基体具有嵌入阀芯安装腔内的嵌装段。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，嵌装段嵌入阀芯安装腔内时能够对连接基体进行径向定位，便于阀芯压盖的准确定位，安装方便。

作为一种进一步限定的技术方案：所述密封结构包括设置在嵌装段的外周面与阀芯安装腔的内壁之间的密封圈。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，在嵌装段的外周面与阀芯安装腔的内壁之间设置密封圈来形成密封结构，结构简单，技术成熟。

作为一种进一步限定的技术方案：所述连接基体背向压盖连接座的一侧设有凹腔，供螺栓的头部的至少一部分沉入。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，设置凹腔能够供螺栓头部的至少一部分沉入，避免设置螺栓后占用较多的空间而影响阀芯压盖上其余适配部件的安装。

作为一种进一步限定的技术方案：所述凹腔由沉槽形成，沉槽背向连接基体轴线的一端形成朝向连接基体的径向外侧的开口。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，能够避免凹腔内积尘积水，也有利于减轻阀芯压盖的重量。

作为一种进一步限定的技术方案：所述阀芯压盖上设有沿阀芯压盖的轴向贯通的出气通道，还设有沿阀芯压盖的径向延伸的径向通道，径向通道的内端与出气通道连通。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，设置径向通道便于安装相应的适配部件，提高车用减压阀的集成度。

作为一种进一步限定的技术方案：所述径向通道设有两处以上，至少两处径向通道沿阀芯压盖的轴向排列。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，有利于减少径向通道上连接的适配部件对对螺栓的影响，便于螺栓的拆装。

作为一种进一步限定的技术方案：至少一处侧向通道对应于相邻两螺钉之间的周向间隔设置。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，能够使径向通道上连接的适配部件避开螺栓，拆装螺钉时不会收到适配部件的遮挡，操作更方便。

作为一种进一步限定的技术方案：所述压盖连接座的外周面具有第一平面部分，所述阀芯压盖的外周面具有与压盖连接座上的第一平面部分对应的第二平面部分。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，便于压盖连接座与阀芯压盖的对正。

作为一种进一步限定的技术方案：所述阀芯安装腔的内壁具有供阀芯导向配合的阀芯配合段和位于阀芯配合段远离阀芯压盖的一侧的非配合段，非配合段上设有环形凹槽。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，设置环形凹槽有利于减轻压盖连接座的重量。

附图说明

图1是本实用新型中车用减压阀的阀芯装配结构的实施例1的结构示意图，沿图2的 A—A向剖开，图中省略了出气压力传感器和安全阀；

图2是图1的俯视图；

图3是图2的B向视图，图中省略了安全阀；

图4是本实用新型中车用减压阀的阀芯装配结构的实施例2的结构示意图。

图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：11、压盖连接座；12、螺纹孔；21、进气接头；22、进气通道；31、阀芯压盖；32、出气通道；33、连接基体；34、延伸体；35、螺栓穿孔；36、沉槽；37、嵌装段；38、径向通道；39、密封圈；41、第一平面部分； 42、第二平面部分；50、一级减压结构；51、一级阀座；52、一级减压弹簧；53、一级阀芯；54、轴向流道；55、径向流道；56、一级密封垫片；60、二级减压结构；61、压装组件；62、二级阀座；63、二级减压弹簧；64、二级阀芯；65、阀座主体；66、二级密封垫片；67、阀芯安装腔；68、贯通流道；70、螺钉；81、出气压力传感器；82、服务口；90、环形凹槽。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做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，本实用新型的具体实施方式中，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“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；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合实施例对本实用新型进一步地详细描述。

本实用新型中车用减压阀的阀芯装配结构的实施例1：

本实施例中车用减压阀的阀芯装配结构所对应的车用减压阀为氢能源汽车用氢气减压阀，用于实现氢气储气系统与电堆之间的减压。

如图1所示，车用减压阀包括壳体，壳体包括按图1所示方位由下至上依次设置的进气接头21、阀主体和阀芯压盖31，进气接头21上设有沿进气接头21的轴向延伸的进气通道22，阀芯压盖31上设有沿阀芯压盖31的轴向贯通的出气通道32，阀主体形成供阀芯压盖31固定安装的压盖连接座11。壳体内设有一级减压结构50和二级减压结构60，用于实现两级减压。

一级减压结构50和二级减压结构60均包括阀芯、减压弹簧和阀座，阀芯为活塞形式，包括塞体和插装段，导向装配在壳体内，仅轴心设有流道。其中，一级减压结构50包括一级阀座51、一级减压弹簧52、一级阀芯53。二级减压结构60包括二级阀座62、二级减压弹簧63、二级阀芯64。本实用新型中所要求保护的阀芯装配结构为本实施例中的二级阀芯64所对应的装配结构。

具体地，一级阀座51上一体设有一级阀芯插接座，供一级阀芯53下端的直径较小的插装段导向插装并滑动密封配合；阀主体内设有供一级阀芯53上端直径较大的塞体段导向装配并滑动密封配合的配合孔。一级阀芯53的中心设有盲孔形式的轴向流道54，轴向流道54的下端连接有径向流道55；一级阀芯53的下端面上设有一级密封垫片56，对应地，一级阀座51上设有与一级密封垫片56适配的一级阀口。

二级阀座62通过压装组件61压装固定在阀主体内，压装组件61通过螺纹连接结构固定在阀主体上的安装孔内，二级阀座62包括阀座主体65和二级密封垫片66。为了使经过一级减压结构50减压的氢气进入二级减压结构60，阀座主体65上围绕二级密封垫片 66设有一圈连通孔(受剖切位置的影响，图中未示出)，连通孔沿阀座主体65的轴向贯通。压装组件61中心设有阀芯插孔，供二级阀芯64下端的插装段导向插装并滑动密封配合；阀主体的上端形成了用于容纳二级阀芯64的阀芯安装腔67，供二级阀芯64上端的塞体段导向装配并滑动密封配合。二级阀芯64的中心设有贯通流道68，贯通流道68的末端形成二级阀口，二级密封垫片66背向阀座主体65的一侧能够与二级阀口适配，在二级阀芯64 沿轴向动作时控制气流的通过，实现减压目的。

如图1、图2和图3，阀芯压盖31通过螺栓固定在阀主体的上端，能够实现对二级阀芯64的轴向限位，阀主体形成压盖连接座11。具体地，阀芯压盖31包括盘状的连接基体 33和柱状的延伸体34，连接基体33的径向边缘部位设有沿连接基体33的周向分布的螺栓穿孔35，形成法兰结构。阀芯安装腔67的腔壁的端面上设有六个沿周向均布的螺纹孔 12，六颗相应的螺栓从螺栓穿孔35中穿过并连接到所述螺纹孔12上，将阀芯压盖31固定在压盖连接座11上。连接基体33背向压盖连接座11的一侧设有沉槽36，沉槽36形成供螺栓的头部的一部分沉入的凹腔，沉槽36背向连接基体33轴线的一端形成朝向连接基体33的径向外侧的开口。沉槽36实际上由设置了上述开口的沉孔形成，为了控制阀主体的径向尺寸，在阀芯压盖31上加工沉孔后，沉孔背向连接基体33轴线的一侧孔壁很薄，对保证结构强度的意义不大，直接将沉孔加工成沉槽36，能够尽量减轻车用减压阀的重量，并且能够避免沉孔内部积尘积水。为了减少拆装螺栓所需的操作空间，螺栓采用内六角螺栓，螺栓的头部的外周面为圆柱面。

连接基体33的底部设有嵌装段37，能够嵌入阀芯安装腔67内，便于连接基体33的径向定位。嵌装段37的外周面与阀芯安装腔67的内壁之间的密封圈39，在阀芯安装腔 67的腔壁与连接基体33之间形成密封结构，能够避免经过二级减压后的气体泄漏，保证车用减压阀的正常工作。

阀芯压盖31上还设有沿阀芯压盖31的径向延伸的径向通道38，径向通道38的内端与出气通道32连通。径向通道38包括第一径向通道、第二径向通道和第三径向通道，第一径向通道用于连接出气压力传感器81，第二径向通道用于连接安全阀(图中省略，位于图3中出气压力传感器81的上方)，第三径向通道用于设置服务口82以满足相应的使用功能。第一径向通道、第二径向通道沿阀芯压盖31的轴向排列，第一径向通道靠近阀芯压盖31的顶部末端；服务口82对应于相邻两螺钉70之间的周向间隔设置，便于螺钉70 的拆装。另外，压盖连接座11的外周面上于相背的两侧分别设有一处第一平面部分41，阀芯压盖31的外周面上于相背的两侧分别设有一处第二平面部分42，阀芯压盖31上的两个平面部分41与压盖连接座11上的两个平面部分42分别对应，便于确定阀芯压盖31的在周向上的安装角度。

装配时，在阀主体内安装好二级阀座62、二级减压弹簧63和二级阀芯64后，将阀芯压盖31封盖到阀主体形成的压盖连接座11的端部开口上，调整周向位置后，使用六颗螺钉70将阀芯压盖31固定到阀主体上即可完成阀芯压盖31的安装。由于螺钉70为标准件，而与作为标准件的螺钉70对应的螺纹孔12也能够方便地加工，因此成本较低，并且不需要考虑直接螺纹连接时阀芯压盖31安装到位后径向通道的朝向问题；同时，阀芯压盖31 的连接基体33为盘体，能够方便地加工出螺栓穿孔35，实现与压盖连接座11的螺栓连接，不会导致径向尺寸过大。

本实用新型中车用减压阀的阀芯装配结构的实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，阀芯安装腔67的内壁为平直臂。而本实施例中，如图4，阀芯安装腔67的内壁具有供阀芯导向配合的阀芯配合段和位于阀芯配合段远离阀芯压盖31的一侧的非配合段，非配合段上设有环形凹槽90，有利于在满足结构连接要求的情况下减轻重量。

本实用新型中车用减压阀的阀芯装配结构的实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，连接基体33具有嵌入阀芯安装腔67内的嵌装段37。而本实施例中，连接基体33的内侧端面直接压接在阀主体的端面上。此时，为了实现阀芯安装腔67的腔壁与连接基体33之间的密封，可以在阀主体的端面上或连接基体33的端面上设置密封圈槽并设置相应的密封圈作为密封结构。

另外，实施例1中设置在阀芯安装腔67的腔壁与连接基体33之间的密封结构也可以由阀主体的端面上或连接基体33的端面上的密封圈形成。

本实用新型中车用减压阀的阀芯装配结构的实施例4：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，连接基体33背向压盖连接座11的一侧设有凹腔，凹腔由沉槽36形成，供螺栓的头部的一部分沉入。而本实施例中，凹腔由沉孔形成。在其他实施例中，连接基体33背向压盖连接座11的一侧也可以为平整端面。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.车用减压阀的阀芯装配结构，包括阀芯、用于对阀芯进行轴向限位的阀芯压盖(31)、供阀芯压盖(31)固定连接的压盖连接座(11)，阀芯具有塞体部分和插装部分；其特征在于，所述压盖连接座(11)上设有阀芯安装腔(67)，阀芯的塞体部分导向装配在阀芯安装腔(67)内并与阀芯安装腔(67)的腔壁滑动密封配合；阀芯安装腔(67)的腔壁的端面上设有螺纹孔(12)；阀芯压盖(31)包括盘状的连接基体(33)，连接基体(33)上设有法兰结构，法兰结构上设有沿连接基体(33)的周向分布的螺栓穿孔(35)，相应的螺栓从螺栓穿孔(35)中穿过并连接到所述螺纹孔(12)上，将阀芯压盖(31)固定在压盖连接座(11)上；所述压盖连接座(11)与连接基体(33)之间设有密封结构。

2.根据权利要求1所述的车用减压阀的阀芯装配结构，其特征在于，所述连接基体(33)具有嵌入阀芯安装腔(67)内的嵌装段(37)。

3.根据权利要求2所述的车用减压阀的阀芯装配结构，其特征在于，所述密封结构包括设置在嵌装段(37)的外周面与阀芯安装腔(67)的内壁之间的密封圈(39)。

4.根据权利要求1或2或3所述的车用减压阀的阀芯装配结构，其特征在于，所述连接基体(33)背向压盖连接座(11)的一侧设有凹腔，供螺栓的头部的至少一部分沉入。

5.根据权利要求4所述的车用减压阀的阀芯装配结构，其特征在于，所述凹腔由沉槽(36)形成，沉槽(36)背向连接基体(33)轴线的一端形成朝向连接基体(33)的径向外侧的开口。

6.根据权利要求1或2或3所述的车用减压阀的阀芯装配结构，其特征在于，所述阀芯压盖(31)上设有沿阀芯压盖(31)的轴向贯通的出气通道(32)，还设有沿阀芯压盖(31)的径向延伸的径向通道(38)，径向通道(38)的内端与出气通道(32)连通。

7.根据权利要求6所述的车用减压阀的阀芯装配结构，其特征在于，所述径向通道(38)设有两处以上，至少两处径向通道(38)沿阀芯压盖(31)的轴向排列。

8.根据权利要求6所述的车用减压阀的阀芯装配结构，其特征在于，至少一处侧向通道对应于相邻两螺钉(70)之间的周向间隔设置。

9.根据权利要求1或2或3所述的车用减压阀的阀芯装配结构，其特征在于，所述压盖连接座(11)的外周面具有第一平面部分(41)，所述阀芯压盖(31)的外周面具有与压盖连接座(11)上的第一平面部分(41)对应的第二平面部分(42)。

10.根据权利要求1或2或3所述的车用减压阀的阀芯装配结构，其特征在于，所述阀芯安装腔(67)的内壁具有供阀芯导向配合的阀芯配合段和位于阀芯配合段远离阀芯压盖(31)的一侧的非配合段，非配合段上设有环形凹槽(90)。

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