CN218564415U - 一种单侧支撑的电子节流阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子节流阀技术领域，具体为一种单侧支撑的电子节流阀，包括铝壳体，铝壳体的内壁设置有阀体流道，铝壳体的内壁设置有电机，电机的输出端设置有主动齿轮，铝壳体的内壁设置有中间齿轮，中间齿轮通过上端大齿轮齿和下端小齿轮组合而成，主动齿轮与中间齿轮的上端大齿轮啮合连接，铝壳体的内壁设置有扇形齿轮，扇形齿轮与中间齿轮的下端小齿轮啮合连接。本实用新型，通过设置本产品采用特氟龙涂层，提高了产品的耐久性，采用智能控制驱动，适用工况更多，增加CAN通讯功能，并且减少了布线和控制部件，产品可做到无泄漏，产品采用双偏心，降低了对电机的扭力需求，同时简化了工艺结构，产品也更轻。

Description

一种单侧支撑的电子节流阀

技术领域

本实用新型涉及电子节流阀技术领域，尤其涉及一种单侧支撑的电子节流阀。

背景技术

随着汽车工业的发展和国家能源战略的要求，在节能减排的背景下，新能源汽车进一步由电能向氢能延伸，氢气作为一种可再生的清洁能源，氢燃料电池汽车具有能源可再生，无污染的优势，在氢燃料电池的使用过程中为了提高燃料电池的效率和延长电堆的寿命，需要电子节流阀用于密封电堆和调节电堆的空气流量和压力。

现有技术中电子节流阀一般采用非智能的普通蝶阀结构，现有的蝶阀结构阀板轴的双侧采用轴承或者轴套支撑，为了实现阀板的固定采用螺丝锁紧，这样导致产品的机构复杂，产品装配困难，合格率低，并且成本高。

为了解决产品的机构复杂以及产品装配困难的问题，现有技术是采用阀板式产品阀板居中或单偏心结构进行处理，但是会有阀板无法完全密封或者开启阻力过大的问题，因密封产生的介质泄漏，会使得燃料电池系统停机后空气管路中一直有氧气残余，从而产生氢空界面，影响燃料电池系统的耐久性的情况出现，现有产品没有智能驱动，特别是没有CAN通讯的智能驱动，同时现有阀板式产品结构固定，无法变更喉管直径来适应不同口径的需求，进而导致设备在使用时存在密封以及定位差的问题。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在设备在使用时存在密封以及定位差的缺点，而提出的一种单侧支撑的电子节流阀。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种单侧支撑的电子节流阀，包括铝壳体，所述铝壳体的内壁设置有阀体流道，所述铝壳体的内壁设置有电机，所述电机的输出端设置有主动齿轮，所述铝壳体的内壁设置有中间齿轮，所述中间齿轮通过上端大齿轮齿和下端小齿轮组合而成，所述主动齿轮与中间齿轮的上端大齿轮啮合连接，所述铝壳体的内壁设置有扇形齿轮，所述扇形齿轮与中间齿轮的下端小齿轮啮合连接，所述扇形齿轮与铝壳体之间设置有扭转弹簧，所述扇形齿轮的表面固定连接有阀板轴，所述阀板轴的表面固定连接有阀板体，阀体流道表面采用表面特氟龙涂覆，达到良好的耐腐蚀性又减轻重量，中间齿轮由上下两部分组成，上端大齿轮齿数多可降低转速，下端小齿轮同样通过齿轮啮合带动扇形齿轮运动，阀门轴与阀板体通过焊接相连，可相应进行转动，但二者是双偏心结构，阀板体的运动轨迹与其他结构的阀板并不相同，双偏心结构开启阻力更小，同样的开启扭矩下，力矩更强也更能适应于不同工况的开启，扭转弹簧可以控制扇形齿轮复位，阀板在0-90度之间运动，控制流通通径的大小，从而控制流量，阀板体与阀座接触部位需要密封，阀板体密封部位设计成锥面或者球面，厚度2-4mm来保证良好的密封性，增加过渡R角减少开启和关闭的阻力，阀板体与阀座为对手件成套使用，可在使用同样铝壳体上的基础上，可通过压入不同口径套装，从而实现从20-40mm不同尺寸规格通径节流阀的生产，从而满足10-200kW的燃料电池系统要求，为解决密封结构开关阻力问题，阀板体与阀板轴为双偏心结构，降低了对电机的扭力需求，适用于更多应用场景，阀板体与固定凸台通轴心，简化了阀板体的加工工艺，凸台上与阀板轴的固定孔与凸台端面保证一定的厚度，可以实现可靠的焊接，阀板体与阀板轴之间基于轴孔配合的方式保证安装精确度，并且二者之间采用焊接工艺保障连接的可靠性，阀板轴采用单侧固定方式，一般单侧可通过2个定位滚珠轴承 或者1个定位滚珠轴承+1个滚针轴承 或者2个定位滚珠轴承+1个滚针轴承的结构来完成，同时为了保证密封性，在滚针轴承上加上密封圈，或者滚针轴承前加上密封圈保证密封，这种方式可以降低加工复杂度和简化装配工艺，阀板轴采用单侧固定方式，单侧可通过2个定位滚珠轴承设置适当间隙，或者2个定位滚珠轴承并排+1个滚针轴承或者1个定位滚珠轴承+1个滚针轴承的结构来完成，通过调整轴承之间的距离，可以使轴断与阀板焊接后降低由于轴承游隙造成的翘曲，从而防止因为阀板翘起而造成泄露问题，当采用1个定位滚珠轴承并排贴紧，滚珠内圈与阀板轴采用过盈配合用于固定阀板轴，保证轴承与轴的位置不会窜动，当采用2个定位滚珠轴承并排贴紧，内圈与阀板轴采用过盈配合用于固定阀板轴，保证轴承与轴的位置不会窜动，定位滚珠轴承的外圈与铝壳体安装采用过盈配合，滚针轴承外圈与铝壳体安装采用过盈配合压到底，同时为了保证密封性，在滚针轴承上设计了3道密封圈，每个密封圈均采用唇形密封，其中2道密封圈用于密封从喉管到齿轮箱的气体和液体，1道密封用于密封充齿轮箱到喉管的气体，阀板轴的小端与大端采用偏心设计，偏心量的大小与铝壳体轴承孔跟喉管的偏心量保持一致，当阀板轴旋转到一定角度时，阀板轴的小端轴线可以通过铝壳体喉管的中心线。

优选的，所述扇形齿轮上设置有磁铁模块，所述磁铁模块与阀板轴同心，为保持同心准确度，分别在扇形齿轮上有相互配合的轴孔，保证二者之间的定位准确，并且安装后直接进行热铆连接，既提高制造效率，又保证安装精度可靠。

优选的，所述铝壳体内壁中设置有阀座，所述阀座与轴套样式类似，所述铝壳体的内壁设置有EPDM橡胶，阀板体与阀座表面进行特氟龙涂覆，与橡胶保证比较好的润滑性，可提高产品寿命，阀座端面通过特殊工艺附着带橡胶密封的密封唇结构，其与铝壳体贴合的形成的端面密封结构使其在使用时完全密闭，即当阀板体转动到下止点时（阀板体运动范围是下止点和上止点，0度－90度之间），可以做到完全零泄漏，满足燃料电池停机时内部保持压力，没有氧气进入的需求。

优选的，所述铝壳体的表面设置有塑料密封盖，所述塑料密封盖的表面设置有电气接口，具有智能控制电路，使用CAN/PWM进行通讯，根据FCU的指令进行阀板位置的控制，并且扇形齿轮固定的磁铁模块会随其转动而动作，此时位置传感器（安装于塑料密封盖上）可通过磁场变化探测出阀板转动的角度，可实现位置实时反馈，本产品内置有智能驱动板，具有CAN/pwm通讯功能，接受到FCU指令和反馈计算均在其上完成，不需要其他控制与计算单元，减少了布线和控制需求，内置智能程序除正常的开关和调节开度功能外还增加了关机加力功能，可以保证关机时可以停止到下止点，达到良好的密封，内置的程序还有破冰功能，在阀板体和阀座之间存在结冰的时候可以保证阀门打开，破冰功能保证阀板的开启力比较大但是不会烧毁电机。

优选的，所述铝壳体靠近阀板轴的一侧设置单侧支撑装置 ，单侧支撑装置包括2个定位滚珠轴承和1个滚针轴承，所述定位滚珠轴承一和定位滚珠轴承二与管道表面采用过盈配合固定连接，所述定位滚珠轴承一和定位滚珠轴承二与阀板轴外表面采用过盈配合固定连接。所述支撑滚针轴承与阀板轴表面采用过盈配合固定连接，所述支撑滚针轴承与外表面采用间隙配合支撑。所述滚针轴承内设置密封圈，降低阀板轴旋转时气体泄露现象。

优选的所述阀板轴小端与阀板体采用固定连接后，只在一侧设置所述2个定位滚珠轴承一和定位滚珠轴承二和所述支撑滚针轴承或者所述1个定位滚珠轴承一和定位滚珠轴承二和所述支撑滚针轴承

优选的，所述阀板体表面进行特氟龙防腐蚀和润滑处理。通过固定在所述阀板轴上，所述阀板轴旋转是与所述阀座实现开启和闭合。

优选的所述扇形齿轮的表面套设有扭转弹簧，所述扭转弹簧的两端分别与扇形齿轮和铝壳体的支撑点表面固定连接。通过设置扭转弹簧，可以使阀板在断电后进行复位，达到无动力状态下保持密封效果。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

1、本实用新型中，当需要使用产品时，通过电机带动主动齿轮转动，主动齿轮带动中间齿轮的上端齿轮转动，中间齿轮下端小齿轮带动扇形齿轮以及阀板轴以及阀板体进行转动，阀板体在0度－90度之间进行转动，即可完成使用，通过设置本产品采用特氟龙涂层，提高了产品的耐久性，采用智能控制驱动，适用工况更多，增加CAN通讯和PWM控制功能，并且减少了布线和控制部件，产品可做到无泄漏，产品采用双偏心，降低了对电机的扭力需求，同时简化了工艺结构，产品也更轻。

2、本实用新型中，通过设置单侧支撑装置，当需要使用设备时，推动扇形齿轮，扭转弹簧受力形变产生弹力，扇形齿轮带动阀板轴进行旋转，阀板轴带动阀板旋转，阀板轴大头和小头之间设置的定位滚珠轴承起到定位和支撑作用，定位滚珠轴承起到密封和支撑作用，当产品断电后，在扭转弹簧的弹力作用下，阀板会进行自动复位，阀板与阀座的橡胶密封圈保持密封状态，防止设备断电后的泄露，从而提高设备的稳定性，轴承安装在阀板的一侧，这样可以只进行1侧密封，减少了阀板轴密封的需求，提高了产品的可靠性。阀板轴小端可以在安装时直接装配到阀板上，采用圆孔与圆柱配合，降低装配工艺难度，提高定位准确性。

附图说明

图1为本实用新型提出一种单侧支撑的电子节流阀的立体结构示意图；

图2为本实用新型提出一种单侧支撑的电子节流阀的侧视结构示意图；

图3为本实用新型提出一种单侧支撑的电子节流阀的剖视结构示意图；

图4为本实用新型提出一种单侧支撑的电子节流阀的部分剖视结构示意图；

图5为本实用新型提出一种单侧支撑的电子节流阀的部分剖视结构示意图；

图6为本实用新型提出一种单侧支撑的电子节流阀的部分剖视结构示意图；

图7为本实用新型提出一种单侧支撑的电子节流阀的部分剖视结构示意图；

图8为本实用新型提出一种单侧支撑的单侧支撑装置局部结构示意图。

图例说明：

1、铝壳体；2、电机；3、中间齿轮；4、扇形齿轮；5、磁铁模块；6、扭转弹簧；7、阀板轴；8、电气接口；9、阀座；10、塑料密封盖；11、阀体流道；12、阀板体；13、单侧支撑装置；131、定位滚珠轴承一；132、定位滚珠轴承二；133、支撑滚针轴承；14、主动齿轮；15、EPDM橡胶。

具体实施方式

请参阅图1-8，本实用新型提供一种技术方案：一种单侧支撑的电子节流阀，包括铝壳体1，铝壳体1的内壁设置有阀体流道11，铝壳体1的内壁设置有电机2，电机2的输出端设置有主动齿轮14，铝壳体1的内壁设置有中间齿轮3，中间齿轮3通过上端大齿轮齿和下端小齿轮组合而成，主动齿轮14与中间齿轮3的上端大齿轮啮合连接，铝壳体1的内壁设置有扇形齿轮4，扇形齿轮4与中间齿轮3的下端小齿轮啮合连接，扇形齿轮4与铝壳体1之间设置有扭转弹簧6，扇形齿轮4的表面固定连接有阀板轴7，阀板轴7的表面固定连接有阀板体12。

本实施方案中：阀体流道11表面采用表面特氟龙涂覆，达到良好的耐腐蚀性又减轻重量，中间齿轮3由上下两部分组成，上端大齿轮齿数多可降低转速，下端小齿轮同样通过齿轮啮合带动扇形齿轮4运动，阀门轴与阀板体12通过焊接相连，可相应进行转动，但二者是双偏心结构，阀板体12的运动轨迹与其他结构的阀板并不相同，双偏心结构开启阻力更小，同样的开启扭矩下，力矩更强也更能适应于不同工况的开启，扭转弹簧6可以控制扇形齿轮4复位，阀板在0-90度之间运动，控制流通通径的大小，从而控制流量，阀板体12与阀座9接触部位需要密封，阀板体12密封部位设计成锥面或者球面，厚度2-4mm来保证良好的密封性，增加过渡R角减少开启和关闭的阻力，阀板体12与阀座9为对手件成套使用，可在使用同样铝壳体1上的基础上，可通过压入不同口径套装，从而实现从20-40mm不同尺寸规格通径节流阀的生产，从而满足10-200kW的燃料电池系统要求，为解决密封结构开关阻力问题，阀板体12与阀板轴7为双偏心结构，降低了对电机2的扭力需求，适用于更多应用场景，阀板体12与固定凸台通轴心，简化了阀板体12的加工工艺，凸台上与阀板轴7的固定孔与凸台端面保证一定的厚度，可以实现可靠的焊接，阀板体12与阀板轴7之间基于轴孔配合的方式保证安装精确度，并且二者之间采用焊接工艺保障连接的可靠性，阀板轴7采用单侧固定方式，一般单侧可通过2个定位滚珠轴承 或者1个定位滚珠轴承+1个滚针轴承 或者2个定位滚珠轴承+1个滚针轴承的结构来完成，同时为了保证密封性，在滚针轴承上加上密封圈，或者滚针轴承前加上密封圈保证密封，这种方式可以降低加工复杂度和简化装配工艺，阀板轴7采用单侧固定方式，单侧可通过2个定位滚珠轴承设置适当间隙，或者2个定位滚珠轴承并排+1个滚针轴承或者1个定位滚珠轴承+1个滚针轴承的结构来完成，通过调整轴承之间的距离，可以使轴断与阀板焊接后降低由于轴承游隙造成的翘曲，从而防止因为阀板翘起而造成泄露问题，当采用1个定位滚珠轴承并排贴紧，滚珠内圈与阀板轴7采用过盈配合用于固定阀板轴7，保证轴承与轴的位置不会窜动，当采用2个定位滚珠轴承并排贴紧，内圈与阀板轴7采用过盈配合用于固定阀板轴7，保证轴承与轴的位置不会窜动，定位滚珠轴承的外圈与铝壳体1安装采用过盈配合，滚针轴承外圈与铝壳体1安装采用过盈配合压到底，同时为了保证密封性，在滚针轴承上设计了3道密封圈，每个密封圈均采用唇形密封，其中2道密封圈用于密封从喉管到齿轮箱的气体和液体，1道密封用于密封充齿轮箱到喉管的气体，阀板轴7的小端与大端采用偏心设计，偏心量的大小与铝壳体1轴承孔跟喉管的偏心量保持一致，当阀板轴7旋转到一定角度时，阀板轴7的小端轴线可以通过铝壳体1喉管的中心线。

具体的，扇形齿轮4上设置有磁铁模块5，磁铁模块5与阀板轴7同心，为保持同心准确度，分别在扇形齿轮4上有相互配合的轴孔，保证二者之间的定位准确，并且安装后直接进行热铆连接，既提高制造效率，又保证安装精度可靠。

具体的，铝壳体1内壁中设置有阀座9，阀座9与轴套样式类似，铝壳体1的内壁设置有EPDM橡胶15，阀座9与EPDM橡胶15复合硫化形成一体密封圈。

在本实施例中：阀板体12与阀座9表面进行特氟龙涂覆，与橡胶保证比较好的润滑性，可提高产品寿命，阀座9端面通过特殊工艺附着带橡胶密封的密封唇结构，其与铝壳体1贴合的形成的端面密封结构使其在使用时完全密闭，即当阀板体12转动到下止点时阀板体12运动范围是下止点和上止点，0度－90度之间，可以做到完全零泄漏，满足燃料电池停机时内部保持压力，没有氧气进入的需求。

具体的，铝壳体1的表面设置有塑料密封盖10，塑料密封盖10的表面设置有电气接口8，具有智能控制电路，使用CAN/PWM进行通讯，根据FCU的指令进行阀板位置的控制，并且扇形齿轮4固定的磁铁模块5会随其转动而动作，此时位置传感器安装于塑料密封盖10上可通过磁场变化探测出阀板转动的角度，可实现位置实时反馈，本产品内置有智能驱动板，具有CAN通讯功能，接受到FCU指令和反馈计算均在其上完成，不需要其他控制与计算单元，减少了布线和控制需求，内置智能程序除正常的开关和调节开度功能外还增加了关机加力功能，可以保证关机时可以停止到下止点，达到良好的密封，内置的程序还有破冰功能，在阀板体12和阀座9之间存在结冰的时候可以保证阀门打开，破冰功能保证阀板的开启力比较大但是不会烧毁电机2。

在本实施例中：铝壳体1靠近阀板轴7的一侧设置单侧支撑装置13，单侧支撑装置13包括定位滚珠轴承一131和定位滚珠轴承二132和支撑滚针轴承133、定位滚珠轴承一131和定位滚珠轴承二132与铝壳体1表面采用过盈配合固定连接，定位滚珠轴承一131和定位滚珠轴承二132与阀板轴7外表面采用过盈配合固定连接。支撑滚针轴承133与阀板轴7表面采用过盈配合固定连接，支撑滚针轴承133与阀板轴7外表面采用间隙配合支撑。

在本实施例中：定位滚珠轴承一131和定位滚珠轴承二132和支撑滚针轴承133连接有阀板轴7，阀板轴7有大端和小端，阀板轴7大端与扇形齿轮4采用固定连接，阀板轴7小端与阀板体12采用固定连接，

在本实施例中：阀板轴7小端与阀板体12采用固定连接后，只在一侧设置定位滚珠轴承一131和定位滚珠轴承二132和支撑滚针轴承133

在本实施例中：阀板体12表面进行特氟龙防腐蚀和润滑处理。通过固定在阀板轴7上，阀板轴7旋转是与阀座9实现开启和闭合。

在本实施例中：扇形齿轮4的表面套设有扭转弹簧6，扭转弹簧6的两端分别与扇形齿轮4和铝壳体1的支撑点表面固定连接。

工作原理：当需要使用产品时，通过电机2带动主动齿轮14转动，主动齿轮14带动中间齿轮3的上端齿轮转动，中间齿轮3下端小齿轮带动扇形齿轮4以及阀板轴7以及阀板体12进行转动，阀板体12在0度－90度之间进行转动，即可完成使用，通过设置本产品采用特氟龙涂层，提高了产品的耐久性，采用智能控制驱动，适用工况更多，增加CAN通讯功能，并且减少了布线和控制部件，产品可做到无泄漏，产品采用双偏心，降低了对电机2的扭力需求，同时简化了工艺结构，产品也更轻。

通过单侧支撑装置13，当使用设备时，转动扇形齿轮4，扭转弹簧6受力产生弹力，扇形齿轮4带动阀板轴7旋转，阀板轴7旋转带动阀板旋转，实现开关功能，单侧支撑装置13的定位滚珠轴承一131和定位滚珠轴承二132外壁与铝壳体1固定，内壁与阀板轴7固定，起到定位作用，定位滚珠轴承一131和定位滚珠轴承二132外壁与铝壳体1固定，内壁与阀板轴7配合，起到支撑和密封作用。此机构可以减少密封圈的使用，降低了阀板轴7与密封圈配合的泄露，进而提高了设备的稳定性。同时阀板轴7与阀板装配的时候，更利于阀板装配，降低工艺难度。

Claims (9)

1.一种单侧支撑的电子节流阀，包括铝壳体（1），其特征在于：所述铝壳体（1）的内壁设置有阀体流道（11），所述铝壳体（1）的内壁设置有电机（2），所述电机（2）的输出端设置有主动齿轮（14），所述铝壳体（1）的内壁设置有中间齿轮（3），所述中间齿轮（3）通过上端大齿轮齿和下端小齿轮组合而成，所述主动齿轮（14）与中间齿轮（3）的上端大齿轮啮合连接，所述铝壳体（1）的内壁设置有扇形齿轮（4），所述扇形齿轮（4）与中间齿轮（3）的下端小齿轮啮合连接，所述扇形齿轮（4）与铝壳体（1）之间设置有扭转弹簧（6），所述扇形齿轮（4）的表面固定连接有阀板轴（7），所述阀板轴（7）的表面固定连接有阀板体（12）。

2.根据权利要求1所述的一种单侧支撑的电子节流阀，其特征在于：所述扇形齿轮（4）上设置有磁铁模块（5），所述磁铁模块（5）与阀板轴（7）同心。

3.根据权利要求1所述的一种单侧支撑的电子节流阀，其特征在于：所述铝壳体（1）内壁中设置有阀座（9），所述阀座（9）与轴套样式类似，所述铝壳体（1）的内壁设置有EPDM橡胶（15），所述阀座（9）与EPDM橡胶（15）复合硫化形成一体密封圈。

4.根据权利要求1所述的一种单侧支撑的电子节流阀，其特征在于：所述铝壳体（1）的表面设置有塑料密封盖（10），所述塑料密封盖（10）的表面设置有电气接口（8）。

5.根据权利要求1所述的一种单侧支撑的电子节流阀，其特征在于：所述铝壳体（1）靠近阀板轴（7）的一侧设置有单侧支撑装置（13），单侧支撑装置（13）包括定位滚珠轴承一（131）和定位滚珠轴承二（132）和支撑滚针轴承（133）、所述定位滚珠轴承一（131）和定位滚珠轴承二（132）与铝壳体（1）表面采用过盈配合固定连接，所述定位滚珠轴承一（131）和定位滚珠轴承二（132）与阀板轴（7）外表面采用过盈配合固定连接，所述支撑滚针轴承（133）与阀板轴（7）表面采用过盈配合固定连接，所述支撑滚针轴承（133）与阀板轴（7）外表面采用间隙配合支撑。

6.根据权利要求5所述的一种单侧支撑的电子节流阀，其特征在于：所述定位滚珠轴承一（131）和定位滚珠轴承二（132）和所述支撑滚针轴承（133）连接有阀板轴（7），所述阀板轴（7）有大端和小端，所述阀板轴（7）大端与扇形齿轮（4）采用固定连接，所述阀板轴（7）小端与阀板体（12）采用固定连接。

7.根据权利要求5所述的一种单侧支撑的电子节流阀，其特征在于：所述阀板轴（7）小端与阀板体（12）采用固定连接后，只在一侧设置所述定位滚珠轴承一（131）和定位滚珠轴承二（132）和所述支撑滚针轴承（133）。

8.根据权利要求7所述的一种单侧支撑的电子节流阀，其特征在于：所述阀板体（12）表面进行特氟龙防腐蚀和润滑处理。

9.据权利要求1所述的一种单侧支撑的电子节流阀，其特征在于：所述扇形齿轮（4）的表面套设有扭转弹簧（6），所述扭转弹簧（6）的两端分别与扇形齿轮（4）和铝壳体（1）的支撑点表面固定连接。

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