CN219639572U - 一种带有冷却功能的70兆帕高压氢减压阀 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带有冷却功能的70兆帕高压氢减压阀，它包括：稳定压力的低压氢气输出口、安全泄压保护装置安装接头、高压气体进口和主阀体，所述的主阀体内设有一级减压舱、二级减压舱、阀芯组件和弹性元件，稳定压力的低压氢气输出口、安全泄压保护装置安装接头和高压气体进口位于主阀体的两侧或同侧，它还包括：主阀体上位于一级减压舱或一级减压舱和二级减压舱外侧的位置设有散热机构，该散热机构可以实现有效散热，保证系统内氢气温度不超过安全温度值，加工方便，易实现。
Description
技术领域
本实用新型涉及动力系统技术领域，具体是一种带有冷却功能的70兆帕高压氢减压阀。
背景技术
现有技术中，传统的内燃机汽车主要以汽油，柴油、天然气等传统能源为主要燃料，石油在提炼过程中需要消耗大量能源，并排放大量的有害物质，同时内燃机汽车尾气的排放对环境的影响也越来越大。纯电动汽车虽然解决了汽车尾气排放的问题，但是纯电动汽车需要面临废旧电池回收处理，电池充电时间长，车辆续航里程短的缺点，另外电能来源于发电厂，发电厂仍然以传统能源为主，只是将污染从一个地区转到另一个地区，不能从根本上解决环境污染问题。随着传统能源资源的不断枯竭，对于新能源的开发和利用已经刻不容缓，氢能作为一种可再生资源，对环境无污染，所以越来越受到人们的重视。
据最新统计迄今为止推出的燃料电池汽车中，压缩氢气最受关注,这主要是因为这种车型的燃料供给在技术性上最为简单可行。
氢燃料电池主要是在燃料电池堆栈里，进行着氢与氧相结合的反应，与此同时氢与氧化学反应后正好生成水，其过程中存在电荷转移，从而产生电流。气体减压器在氢燃料电池动力系统，特别是氢燃料电池汽车上具有广泛的应用。
由于氢气在低压时体积非常大，当以这种气体为燃料放置在机动车上，机动车本身空间有限，目前主要的解决方案是将氢气进行压缩，存储在超高压的氢气瓶中，通过减压器的减压将高压氢气转换成低压氢气，供给燃料电池系统，再通过氢气和氧气的电化学反应产生电能，提供整车动力。例如CN 208268497 U公开的一种气体减压器，包括：壳体，壳体具有减压腔室、进气通道及出气通道；阀芯组件，包括阀杆、弹性元件和密封元件；弹性元件及密封元件套设在阀杆上，弹性元件位于两个密封元件之间，密封元件与壳体及阀杆接触密封，两个密封元件将减压腔室分隔为第一腔室、第二腔室和第三腔室，进气通道连通第一腔室及壳体外，流通通道适于连通第一腔室及第三腔室，出气通道连通第三腔室及壳体外；封口部，适于在出气通道外端口气体消耗为零时，封堵所述进气通道或流通通道；进气通道没有气体通入或通入气体压强低于减压器的出气通道设定压强时，封口部与进气通道或流通通道相分离且保持静止，该结构的减压阀虽然保证出气通道有持续的气体输出，避免出现气体供应中断的问题。
然而，当氢气温度超过+50℃时，会出现安全风险，因此40兆帕以上高压氢气在节流或者降压后，需要散热降温，保证系统内氢气温度不超过安全温度值。若没有散热机构设计，容易导致系统内温度超过安全值，可能发生危险事故。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供了一种带有冷却功能的70兆帕高压氢减压阀，可以实现有效散热，保证系统内氢气温度不超过安全温度值，加工方便，易实现。
技术方案：为了实现以上目的，本实用新型所述的一种带有冷却功能的70兆帕高压氢减压阀，它包括：稳定压力的低压氢气输出口、安全泄压保护装置安装接头、高压气体进口和主阀体，所述的主阀体内设有一级减压舱、二级减压舱、阀芯组件和弹性元件，稳定压力的低压氢气输出口、安全泄压保护装置安装接头和高压气体进口位于主阀体的两侧或同侧，它还包括：主阀体上位于一级减压舱外侧的位置设有散热机构；
所述的散热机构包括：散热翅片、冷却液强制散热通道以及换热器，所述的冷却液强制散热通道位于主阀体内且位于一级减压舱的一侧，散热翅片垂直安装在主阀体外表面，所述的换热器通过输送管道分别与冷却液强制散热通道上的散热通道入口和散热通道出口接通，通过换热器将冷却液强制散热通道内升温后的冷却介质的温度降下来，从而把主阀体内部的热量给带走，如此循环往复可以保证主阀体的温度始终保持在限定范围之内。
作为本实用新型的进一步优选，所述的冷却液强制散热通道的数量为4～50个、直径为3mm～10mm且均匀设置在主阀体内。多个冷却液强制散热通道均匀设置在主阀体内实现对一级减压舱的有效降温，根据散热热量计算需要的数量对冷却液强制散热通道进行多层叠加以改善散热效果。
作为本实用新型的进一步优选，散热通道入口和散热通道出口为同侧设置或夹角设置或同轴设置。当散热通道入口和散热通道出口为同侧设置时，冷却液强制散热通道绕设在一级减压舱的外侧，此时的冷却液强制散热通道为螺旋状或直线状；当散热通道入口和散热通道出口之间设有夹角时，冷却液强制散热通道将一级减压舱限定在夹角内；当散热通道入口和散热通道出口位于同一轴线上时，冷却液强制散热通道平行设置或倾斜设置在一级减压舱的一侧；通过借助位于主阀体外部的换热器对冷却液强制散热通道输出的升温后的冷却介质进行降温，再利用流体泵将降温后的冷却介质输送进入冷却液强制散热通道对主阀体进行降温，如此循环往复，从而保证一级减压舱的稳定限定在规定范围内。
作为本实用新型的进一步优选，所述的冷却液强制散热通道内设有的冷却介质通过外部的流体泵进行强制流动得到动力。从而得到流动的动力，最终实现散热效果。泵的流量和冷却液在管道内的最大流速，需要遵循相关标准，流速不能超过该种介质在管道内的最大许可流速，以免造成流蚀。
作为本实用新型的进一步优选，冷却介质从高压气体进口一侧的散热通道入口流入，由稳定压力的低压氢气输出口一侧的散热通道出口流出。
作为本实用新型的进一步优选，所述的冷却介质由高压气体进口一端的散热孔处流入，由稳定压力的低压氢气输出口一端的散热孔流出。
作为本实用新型的进一步优选，所述的冷却介质为冷却油，通过选择专用冷却油，可以保证主阀体4能在-50℃～+150℃的温度范围能正常工作。
作为本实用新型的进一步优选，所述的散热翅片的端部形状为方形、弧形、三角形或其他适应于安装空间限制的任意不规则形状，此散热翅片可以利用车辆行驶产生的气流进行散热。
作为本实用新型的进一步优选，所述的散热翅片的厚度为0.5mm～3mm，相邻两个散热翅片之间的间隙为1mm～5mm，通过将气流导向散热翅片的部位，从而实现良好的散热效果。
作为本实用新型的进一步优选，所述的高压气体进口处设有过滤层。
作为本实用新型的进一步优选，它还包括固定在主阀体上的风扇，所述的风扇底部的金属片焊接在主阀体上靠近散热翅片的位置，风扇转动向外送走翅片和阀体壁面处的热风，使得冷空气补充进来，从而形成有效散热效果。
当高压气体从高压气体进口处进入减压舱，首先经过过滤层来过滤杂质，防止气源或管道内异物与杂质进入减压阀。主阀体内设有阀芯，阀芯上设有弹簧，通过弹簧可使阀芯的可活动范围增大。阀芯端部设有密封垫片，当一级阀芯进行平行运动时，阀芯端部的密封垫片会与阀体密封锥面之间形成流体通道。根据以上方式，高压气体经过一级减压舱后，高压气体到达一级减压出口通道时，气体压力值在5-15兆帕，实现减压。由于一级减压过程中释放了大量热量，通过使用本实用新型所述的冷却机构可以有效降温，从而降低了减压阀潜在安全风险，保证了该减压阀的良好效能，确保了减压阀工作的稳定性和可靠性。
有益效果：本实用新型所述的一种带有冷却功能的70兆帕高压氢减压阀，与现有技术相比，具有以下优点：
(1)、通过散热翅片、冷却散热通道和风扇的使用，可以实现有效散热，保证系统内氢气温度不超过安全温度值；
(2)、通过在主阀体外部设置的散热片和散热通道可以有效减少多级减压过程中在一级减压过程时释放的大量热量，降低到达二级减压时的温度，降低了潜在安全风险，保证了该减压阀的安全性和使用的稳定性；
(3)、位于主阀体上的散热翅片和冷却散热通道为一体成型的方式加工完成，整体结构加工方便，易实现，适用于工业流水线的大批量生产。
附图说明
图1为本实用新型的主视图；
图2为本实用新型的右视图；
图3为本实用新型的局部剖视图。
具体实施方式
下面结合附图，进一步阐明本实用新型。
如附图所示，为本实用新型所述的一种带有冷却功能的70兆帕高压氢减压阀，它包括：稳定压力的低压氢气输出口1、安全泄压保护装置安装接头2、高压气体进口3、主阀体4，散热翅片5、冷却液强制散热通道6、换热器9和过滤层10。
由于氢氦两种气体，在室温下节流后温度会升高，这种变化叫做负的焦耳汤姆逊效应。当氢气温度超过+80℃时，根据系统设计，会出现安全风险，因此70兆帕以上高压氢气在节流或者降压后，需要散热降温，保证系统内氢气温度不超过安全温度值。
当高压气体从高压气体进口3处进入减压舱，首先经过过滤层10来过滤杂质，防止气源或管道内异物与杂质进入减压阀。主阀体内设有阀芯7，阀芯7上设有弹簧，通过弹簧可使阀芯的可活动范围增大。阀芯端部设有密封垫片8，当一级阀芯进行平行运动时，阀芯端部8的密封垫片会与阀体密封锥面11之间形成流体通道。根据以上方式，高压气体经过一级减压舱后，高压气体到达一级减压出口通道时，气体压力值在从最高70到90兆帕，降低到5到15兆帕左右，实现减压，常温氢气在压力降低过程中，会释放大量热量，从而使得进入二级减压通道的氢气温度过高，而产生潜在安全风险。
实施例1
步骤一、一级减压舱41、二级减压舱阀体42、阀芯组件和弹性元件等安装在主阀体4，主阀体4的两端分别设有稳定压力的低压氢气输出口1和高压气体进口3，安全泄压保护装置安装接头2位于稳定压力的低压氢气输出口1的一侧；
步骤二、冷却液强制散热通道6设置于主阀体4内且与一级减压舱41平行设置，冷却液强制散热通道6的数量为4个、直径为3mm且均匀设置在主阀体4内，端部形状为方形的散热翅片5垂直安装在主阀体4外侧，散热翅片5的厚度为0.5mm，相邻两个散热翅片5之间的间隙为1mm；
步骤三、换热器9通过输送管道分别与冷却液强制散热通道6上的散热通道入口61和散热通道出口62接通。通过借助位于主阀体4外部的换热器9对冷却液强制散热通道6输出的升温后的冷却介质进行降温，再利用流体泵将降温后的冷却介质输送进入冷却液强制散热通道6对主阀体4进行降温，间接实现了对一级减压舱41的降温处理，如此循环往复；
步骤四、冷却液强制散热通道6内设有的冷却油通过外部的流体泵进行强制流动得到动力，最终实现散热效果。冷却油可以保证主阀体4能在-50℃～+150℃的温度范围能正常，流体泵的流量和冷却液在管道内的最大流速，需要遵循相关标准，流速不能超过该种介质在管道内的最大许可流速，以免造成流蚀。
实施例2
步骤一、一级减压舱41、二级减压舱阀体42、阀芯组件和弹性元件等安装在主阀体4，低压氢气输出口1、安全泄压保护装置安装接头2和高压气体进口3位于主阀体4的同一侧；
步骤二、冷却液强制散热通道6设置于主阀体4内且冷却液强制散热通道6上的散热通道入口61和散热通道出口62之间设有90°的夹角，冷却液强制散热通道6位于一级减压舱41的外侧用于为一级减压舱41降温，冷却液强制散热通道6的数量为10个、直径为8mm且均匀设置在主阀体4内，端部形状为弧形的散热翅片5垂直安装在主阀体4外侧，散热翅片5的厚度为2mm，相邻两个散热翅片5之间的间隙为3mm，将风扇底部的金属片焊接在主阀体4上靠近散热翅片5的位置，风扇转动向外送走翅片和阀体壁面处的热风，使得冷空气补充进来，从而形成有效散热效果；
步骤三、换热器9通过输送管道分别与冷却液强制散热通道6上的散热通道入口61和散热通道出口62接通。通过借助位于主阀体4外部的换热器9对冷却液强制散热通道6输出的升温后的冷却介质进行降温，再利用流体泵将降温后的冷却介质输送进入冷却液强制散热通道6对主阀体4进行降温，间接实现了对一级减压舱41的降温处理，如此循环往复；
步骤四、冷却液强制散热通道6内设有的冷却油通过外部的流体泵进行强制流动得到动力，最终实现散热效果。冷却油可以保证主阀体4能在-50℃～+150℃的温度范围能正常，流体泵的流量和冷却液在管道内的最大流速，需要遵循相关标准，流速不能超过该种介质在管道内的最大许可流速，以免造成流蚀。
实施例3
步骤一、一级减压舱41、二级减压舱阀体42、阀芯组件和弹性元件等安装在主阀体4，主阀体4的两端分别设有稳定压力的低压氢气输出口1和高压气体进口3，安全泄压保护装置安装接头2位于稳定压力的低压氢气输出口1的一侧；
步骤二、冷却液强制散热通道6设置于主阀体4内，冷却液强制散热通道6为螺旋状并绕在一级减压舱41的外侧，冷却液强制散热通道6的数量为50个、直径为10mm且均匀设置在主阀体4内，端部形状为三角形的散热翅片5垂直安装在主阀体4外侧，散热翅片5的厚度为3mm，相邻两个散热翅片5之间的间隙为5mm，将风扇底部的金属片焊接在主阀体4上靠近散热翅片5的位置，风扇转动向外送走翅片和阀体壁面处的热风，使得冷空气补充进来，从而形成有效散热效果；
步骤三、换热器9通过输送管道分别与冷却液强制散热通道6上的散热通道入口61和散热通道出口62接通。通过借助位于主阀体4外部的换热器9对冷却液强制散热通道6输出的升温后的冷却介质进行降温，再利用流体泵将降温后的冷却介质输送进入冷却液强制散热通道6对主阀体4进行降温，间接实现了对一级减压舱41的降温处理，如此循环往复；
步骤四、冷却液强制散热通道6内设有的冷却油通过外部的流体泵进行强制流动得到动力，最终实现散热效果。冷却油可以保证主阀体4能在-50℃～+150℃的温度范围能正常，流体泵的流量和冷却液在管道内的最大流速，需要遵循相关标准，流速不能超过该种介质在管道内的最大许可流速，以免造成流蚀。
上述实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此来限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做出的等同变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带有冷却功能的70兆帕高压氢减压阀，它包括：稳定压力的低压氢气输出口(1)、安全泄压保护装置安装接头(2)、高压气体进口(3)和主阀体(4)，所述的主阀体(4)内设有一级减压舱(41)、二级减压舱阀体(42)、阀芯组件和弹性元件，稳定压力的低压氢气输出口(1)、安全泄压保护装置安装接头(2)和高压气体进口(3)位于主阀体(4)的两侧或同侧，其特征在于：它还包括：主阀体(4)上位于一级减压舱(41)外侧位置的散热机构；
所述的散热机构包括：散热翅片(5)、冷却液强制散热通道(6)以及换热器(9)，所述的冷却液强制散热通道(6)位于主阀体(4)内且位于一级减压舱(41)的一侧，散热翅片(5)垂直安装在主阀体(4)外表面，所述的换热器(9)通过输送管道分别与冷却液强制散热通道(6)上的散热通道入口(61)和散热通道出口(62)接通。
2.根据权利要求1所述的一种带有冷却功能的70兆帕高压氢减压阀，其特征在于：所述的冷却液强制散热通道(6)的数量为4～50个、直径为3mm～10mm且均匀设置在主阀体(4)内。
3.根据权利要求1所述的一种带有冷却功能的70兆帕高压氢减压阀，其特征在于：所述的散热通道入口(61)和散热通道出口(62)为同侧设置或夹角设置或同轴设置。
4.根据权利要求3所述的一种带有冷却功能的70兆帕高压氢减压阀，其特征在于：冷却介质从散热通道入口(61)流入，从散热通道出口(62)流出。
5.根据权利要求2或3所述的一种带有冷却功能的70兆帕高压氢减压阀，其特征在于：所述的冷却液强制散热通道(6)内设有的冷却介质通过外部的流体泵进行强制流动得到动力。
6.根据权利要求1所述的一种带有冷却功能的70兆帕高压氢减压阀，其特征在于：所述的散热翅片(5)的端部形状为方形、弧形、三角形或其他适应于安装空间限制的任意不规则形状。
7.根据权利要求6所述的一种带有冷却功能的70兆帕高压氢减压阀，其特征在于：所述的散热翅片(5)的厚度为0.5mm～3mm，相邻两个散热翅片(5)之间的间隙为1mm～5mm。
8.根据权利要求1所述的一种带有冷却功能的70兆帕高压氢减压阀，其特征在于：所述的高压气体进口(3)处设有过滤层(10)。
9.根据权利要求1所述的一种带有冷却功能的70兆帕高压氢减压阀，其特征在于：它还包括固定在主阀体(4)上的风扇。
10.根据权利要求9所述的一种带有冷却功能的70兆帕高压氢减压阀，其特征在于：所述的风扇底部的金属片焊接在主阀体(4)上靠近散热翅片(5)的位置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |