CN218441817U - 一种适用于氢气气瓶长期保存的密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及阀门领域，具体涉及一种适用于氢气气瓶长期保存的密封装置，包括外筒、盖板、内筒、瓶口阀、凸轮、顶针、锁紧螺母和垫片；外筒下端与氢气气瓶螺纹连接，盖板与外筒通过螺纹连接，内筒与外筒螺纹连接；瓶口阀、凸轮、顶针和垫片安装于内筒中，由锁紧螺母固定，顶针放置于瓶口阀和凸轮之间；装置内部设有多处密封环，保证密封。本实用新型中的密封装置安装在气瓶口外侧，用于收集从瓶口阀处逸散的氢气，设置两级缓冲空间，在取出气瓶前及时向外排放，保证装置安全性。

Description

一种适用于氢气气瓶长期保存的密封装置

技术领域

本实用新型涉及阀门领域，具体涉及一种适用于氢气气瓶长期保存的密封装置。

背景技术

伴随着氢能应用领域的拓宽，储氢技术得到长足发展，高压气态储氢是当前常见的储氢方式之一。高压气态储氢技术将氢气储存于气瓶中，气瓶压力可达70MPa G，实际工作时将气瓶中的氢气经过减压后输出。充入氢气的气瓶有储存的需求，在长期储存时，存在以下问题：

其一：氢气分子量小，具有高逸散性，再加上储存压力高，给密封带来挑战。

其二：高压氢气瓶长期存储时，逸散的氢气若流通不畅，会带来安全隐患，并且造成资源浪费。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：提供一种适用于氢气气瓶长期保存的密封装置，它应用在气瓶口外侧，设置两级缓冲空间，用于收集从瓶口阀处逸散的氢气，减缓氢气的逸散速度，保证气瓶在长期储存时具有安全性。

本实用新型解决技术的方案是：一种适用于氢气气瓶长期保存的密封装置，包括气瓶、外筒、盖板、内筒、瓶口阀、开关组件；外筒为两端开口的中空阶梯圆柱结构，阶梯圆柱结构的下端与氢气气瓶口螺纹连接，盖板与阶梯圆柱结构的上端螺接，所述内筒下端向内设置空腔以及与所述空腔连通的氢气流道；所述内筒穿过所述盖板，内筒的下端面与所述氢气气瓶口上端密封，所述空腔形成一级气室；内筒与外筒之间形成二级气室；所述瓶口阀安装在所述氢气流道上，由开关组件控制所述瓶口阀的开关。

优选的，所述一级气室的体积是氢气气瓶体积的3％～5％，二级气室与一级气室的体积比在10～20之间。

优选的，所述内筒与盖板、外筒与盖板、外筒与气瓶、内筒与凸轮开关组件之间均设置密封环，使氢气流道得到密封。

优选的，所述开关组件包括凸轮、垫片、锁紧螺母；

所述凸轮安装在减压阀的侧对接口，沿接口轴线依次分为四部分，最外侧部分通过锁紧螺母实现与所述侧对接口连接，由锁紧螺母压紧垫片以及最外侧部分；与最外侧部分相邻的第二部分上设置凹槽，所述的凹槽内安装凸轮的开、关限位结构，防止阀门自动关闭；第三部分为凸轮凸面，位置与开关执行部分对应，所述凸轮凸面将瓶口阀启闭方式由直动变旋转，第二部分和第四部分上设置密封环，双密封环结构使凸轮所受轴向力相抵消，最外侧部分的端面设置钥匙槽，通过钥匙槽提供凸轮转动的驱动力。

优选的，所述氢气流道为内筒内部设置的一个垂直方向的流道，顶针置于所述的氢气流道内且位于瓶口阀和凸轮之间。

优选的，所述开、关限位结构的位置保证一个方向旋转凸轮时，凸轮凸面下压顶针，瓶口阀开启，另一个方向旋转时，凸轮凸面与顶针脱离，瓶口阀关闭，通过开、关限位结构与凹槽的两个端面接触实现上述两个方向旋转的限位。

优选的，瓶口阀开启过程中，凸轮凸面尖端旋转到达最低点后继续运动，直至凸轮凸面尖端与竖直方向呈微小夹角β到达开位限位位置；所述的β范围为3°～18°。

优选的，所述的β范围为5°～10°。

优选的，所述盖板为底部带有中心螺纹孔的圆柱桶形结构，桶形结构的内壁面与外筒的外避免螺接并密封。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

1、本实用新型中的密封装置安装于气瓶口外，设计两级减压缓冲空间，使氢气压力与外界压力的压差较小，在一定时间内能够减缓氢气的逸散。

2、本实用新型中的密封装置中设计两级气室，通过两级气室的合理设计，使逸散的氢气在两级气室内以逐级储存，能够减缓氢气的逸散速度，氢气气瓶投入使用前开启瓶口阀向外释放逸散气体，安全取出氢气气瓶。

3、现有关于氢气气瓶密封的专利都是通过阀门或阀门组合完成密封，所述技术中未涉及增加缓冲空间的方法。增加缓冲空间会提升密封的安全性，同时导致密封部件体积较大。本实用新型适用于氢气气瓶的长期保存，需要保证其安全性，因此采用瓶口阀和增加缓冲空间结合的方案，进一步提升装置的密封性。

附图说明

图1为本实用新型密封装置结构示意图；

图中：1是气瓶，2是外筒，3是盖板，4是内筒，5是瓶口阀，6是凸轮，7是顶针，8是锁紧螺母，9是垫片；

图2为开关组件示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步阐述。

如图1所示，本实用新型密封装置，包括：气瓶1、外筒2、盖板3、内筒4、瓶口阀5、凸轮6、顶针7、锁紧螺母8和垫片9；外筒2下端与氢气气瓶1螺纹连接，盖板3与外筒2通过螺纹连接，内筒4与盖板3螺纹连接；瓶口阀5、凸轮6、顶针7和垫片9安装于内筒4中，由锁紧螺母8固定，顶针7放置于瓶口阀5和凸轮6之间；装置内部设有多处密封环，保证密封。

所述的盖板3两侧与外筒2螺纹联接，盖板3中心设置螺纹圆孔一处，用于内筒4的安装。

所述的外筒2下端与氢气气瓶1通过螺纹连接，上端与盖板3相接，外筒2为逸散气体提供存储空间。外筒2与内筒4相接的位置设置密封环，将一级气室和二级气室隔开。

所述的内筒4与盖板3通过螺纹连接，内筒4内部设置一个垂直方向的氢气流道，用于逸散氢气的释放，内筒4下端面与外筒2上端面相接。内筒4内部安装瓶口阀5、凸轮6、顶针7、锁紧螺母8和垫片9。

所述的瓶口阀5可以采用专利CN114321711A中所提出的用于氢能手持火炬的单向瓶口阀，也可以采用其他产品，安装于内筒4中，用于向外排放逸散氢气。

开关组件，如图2所示，包括凸轮6、垫片9、锁紧螺母8、螺钉，锁紧螺母8与内筒4侧对接口通过螺纹连接，压紧垫片、凸轮。凸轮安装在内筒4的侧对接口，沿接口轴线依次分为四部分，最外侧部分通过锁紧螺母8实现与所述侧对接口连接，由锁紧螺母8压紧垫片9以及最外侧部分；与最外侧部分相邻的第二部分上设置凹槽5-13，螺钉安装在所述的凹槽内构成凸轮的开、关限位结构，防止阀门自动关闭；第三部分为凸轮凸面5-11，位置与开关执行部分对应，所述凸轮凸面将瓶口阀启闭方式由直动变旋转，第二部分和第四部分上设置密封环5-14，双密封环结构使凸轮所受轴向力相抵消，最外侧部分的端面设置钥匙槽5-12，通过钥匙槽提供凸轮转动的驱动力。逆时针旋转凸轮，凸轮凸面5-11下压顶针，瓶口阀开启，顺时针旋转凸轮6，凸轮凸面5-11与顶针脱离，瓶口阀关闭。螺钉与凸轮凹槽5-13一端紧贴，此时为关位限位。逆时针旋转凸轮、瓶口阀开启，凸轮凸面5-11尖端旋转到达最低点后继续运动，直至凸面尖端与竖直方向呈微小夹角β，β范围为3°～18°，优选为5°～10°，螺钉紧贴凸轮凹槽5-13另一端，凸轮无法继续逆时针旋转，此时为开位限位。

在本实用新型用于氢能手持火炬以外的氢能产品中，安装于内筒4中，转动凸轮6带动顶针7上下移动，用于密封或向外排放逸散氢气。

所述的密封装置中内筒4与盖板3、内筒4与凸轮6、外筒2与盖板3、外筒2与气瓶1之间均设置密封环，使氢气流道得到密封。

所述的密封装置中，设计两级气室结构，使逸散的氢气在两级气室内以逐级储存，能够减缓氢气的逸散速度，氢气气瓶投入使用前开启瓶口阀向外释放逸散气体，安全取出氢气气瓶；一级气室体积是气瓶体积的3％～5％，两级气室与一级气室的体积比在10～20之间。

本实用新型的工作原理如下：

内筒4、外筒2和盖板3将逸散气体的存储空间划分为一级气室和二级气室两部分，一级气室的体积小于二级气室的体积。从气瓶中逸散的氢气首先进入一级气室，一级气室建立起一定压力后，通过溢散进入二级气室；当需要取下长期储存的气瓶1时，转动凸轮6，带动顶针7向下移动，使瓶口阀5开启，一级气室的氢气向外排放，关闭瓶口阀5，随后通过螺纹向上转动内筒4，使一级气室与二级气室相通，二级气室内的氢气流入一级气室中，再次开启瓶口阀5，使装置内的氢气向外排放。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本实用新型不受上述实施方式的限制，上述实施方式和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有会各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种适用于氢气气瓶长期保存的密封装置，其特征在于：包括气瓶、外筒、盖板、内筒、瓶口阀、开关组件；外筒为两端开口的中空阶梯圆柱结构，阶梯圆柱结构的下端与氢气气瓶口螺纹连接，盖板与阶梯圆柱结构的上端螺接，所述内筒下端向内设置空腔以及与所述空腔连通的氢气流道；所述内筒穿过所述盖板，内筒的下端面与所述氢气气瓶口上端密封，所述空腔形成一级气室；内筒与外筒之间形成二级气室；所述瓶口阀安装在所述氢气流道上，由开关组件控制所述瓶口阀的开关。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于：所述一级气室的体积是氢气气瓶体积的3％～5％，二级气室与一级气室的体积比在10～20之间。

3.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于：所述内筒与盖板、外筒与盖板、外筒与气瓶、内筒与凸轮开关组件之间均设置密封环，使氢气流道得到密封。

4.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于：所述开关组件包括凸轮、垫片、锁紧螺母；

所述凸轮安装在减压阀的侧对接口，沿接口轴线依次分为四部分，最外侧部分通过锁紧螺母实现与所述侧对接口连接，由锁紧螺母压紧垫片以及最外侧部分；与最外侧部分相邻的第二部分上设置凹槽，所述的凹槽内安装凸轮的开、关限位结构，防止阀门自动关闭；第三部分为凸轮凸面，位置与开关执行部分对应，所述凸轮凸面将瓶口阀启闭方式由直动变旋转，第二部分和第四部分上设置密封环，双密封环结构使凸轮所受轴向力相抵消，最外侧部分的端面设置钥匙槽，通过钥匙槽提供凸轮转动的驱动力。

5.根据权利要求4所述的密封装置，其特征在于：所述氢气流道为内筒内部设置的一个垂直方向的流道，顶针置于所述的氢气流道内且位于瓶口阀和凸轮之间。

6.根据权利要求5所述的密封装置，其特征在于：所述开、关限位结构的位置保证一个方向旋转凸轮时，凸轮凸面下压顶针，瓶口阀开启，另一个方向旋转时，凸轮凸面与顶针脱离，瓶口阀关闭，通过开、关限位结构与凹槽的两个端面接触实现上述两个方向旋转的限位。

7.根据权利要求6所述的密封装置，其特征在于：瓶口阀开启过程中，凸轮凸面尖端旋转到达最低点后继续运动，直至凸轮凸面尖端与竖直方向呈微小夹角β到达开位限位位置；所述的β范围为3°～18°。

8.根据权利要求7所述的密封装置，其特征在于：所述的β范围为5°～10°。

9.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于：所述盖板为底部带有中心螺纹孔的圆柱桶形结构，桶形结构的内壁面与外筒的外避免螺接并密封。

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