CN220016102U - 一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪 - Google Patents

Abstract

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪。它包括左枪套和右枪套，在左枪套内设置枪体，枪体为截止阀结构，在右枪套内设置枪头，枪头为止回阀结构，枪头和枪体通过中空的连接轴连接，枪头的自由端与加氢口连通，枪体的自由端为进气嘴，左枪套上还设置开关装置，该开关装置用于控制加氢。本发明的显著效果是：流体阻力小，压力损失小，提高了充气效率；密封性能好，开关迅速，启闭安全、方便、快捷；可对阀杆与阀瓣产生的磨损量进行补偿；工艺简单，易加工，节省空间；枪体设计采用螺纹或燕尾槽连接，可极大程度减小加氢枪体积、重量。

Description

一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪。

背景技术

为应对全球气候变化，我国提出“二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”双碳目标。《氢能产业发展长期规划(2021-2035年)》，明确了氢的能源属性，同时明确氢能是战略性新兴产业的重点方向，是构建绿色低碳产业体系、打造产业转型升级的新增长点，氢能发展受到了万众瞩目。

加氢枪是用氢环节的重要部件，目前有25MPa、35MPa、70MPa高压气氢加注及液氢加注几种应用场合，技术基本被国外垄断。由于氢介质的分子量小，易燃易爆的特性，且使用端对氢介质洁净度要求较高，对加氢枪的密封性能、安全性能、人体工学等要求高，加氢枪需具备操作轻便、启闭、排气、过滤、防摔、防静电、防过载拉拽、防枪口结冰等功能。现有技术的设备无法满足上述要求。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪。

本发明是这样实现的：一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，包括左枪套和右枪套，在左枪套内设置枪体，枪体为截止阀结构，在右枪套内设置枪头，枪头为止回阀结构，枪头和枪体通过中空的连接轴连接，枪头的自由端与加氢口连通，枪体的自由端为进气嘴，左枪套上还设置开关装置，该开关装置用于控制加氢。

如上所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，枪体与枪头通过螺纹连接，枪体与枪头之间通过密封圈密封。

如上所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，枪体包括阀杆，橡胶圈，压盖，轴承，阀瓣，阀座，密封圈，碟簧，进气嘴，其中，枪体为中空圆柱体零件，在枪体的空腔内设置中空的连接轴，该中空的连接轴上端贯穿枪体的顶端与枪头连接，中空的连接轴下端与阀杆面接触，阀杆上开有贯穿孔，贯穿孔的尺寸与中空的连接轴的中空尺寸匹配，枪体的侧壁上设置轴承，阀杆设置在轴承上，在阀杆的自由端设置压盖，且阀杆与压盖之间设置橡胶圈，阀杆上设置阀瓣，阀杆背向中空的连接轴的一侧设置带有空气通道的圆柱件，该圆柱件的自由端与阀座，阀座的外侧壁与枪体的内侧壁之间设密封圈，阀座通过碟簧与进气嘴连接，进气嘴的外侧壁与枪体的内侧壁之间设置密封圈。

如上所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，枪体与进气嘴通过螺纹连接。

如上所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，阀瓣密封面一侧开孔，与阀瓣内部盲孔连通，使介质流通。

如上所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，阀杆底部和轴承上设计阀杆排气孔，枪体和左枪套上设计枪体排气孔，阀杆与轴承的配合设计为同步转动，使阀杆与轴承上的排气孔始终同轴，当手柄调至排气档位时，截止阀中腔内高压氢气通过阀杆排气孔进入枪体排气孔排入空气或集气管路。

如上所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，当手柄未调至排气档位时，阀杆排气孔与枪体排气孔不连通，轴承与枪体接触面受阀杆压力形成密封。

如上所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，枪头包括密封圈，枪芯，弹簧，其中弹簧套接在枪芯上，弹簧的一端定在枪体上，另一端通过枪芯的凸起限位。

如上所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，枪头头部设置球托，枪头与球托通过燕尾槽等方式连接，球托侧向开锥孔，锥孔内设置钢球，保证钢球能够漏出球托内部却不掉出，球托外侧与右枪套配合，通过右枪套的移动对钢球径向位移进行限制，球托根部可开槽以减小危险截面面积，在加氢枪加气过程中受到大于额定外力的拉力时，球托能够脱出或拉断，确保加氢枪与加氢口能够脱离而保护加氢过程安全。

如上所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，开关装置为手柄，该手柄设置在压盖外侧，手柄能够带动阀杆转动；

截止阀处于开位时，氢气通过枪体旋入枪头一端的侧向开孔流入枪头内腔；

进气嘴头部设置阶梯孔，对碟簧进行定位和导向，通过旋紧进气嘴使碟簧产生预紧力，在加氢枪关闭时为阀座与阀瓣提供必需密封比压，碟簧的压缩量可对阀杆与阀瓣动作过程中产生的磨损量进行补偿。

本发明的显著效果是：(1)上述加氢枪枪体内部气体流道是直流通道，在充气的过程中，流体阻力小，压力损失小，提高了充气效率。

(2)本发明的截止阀结构密封性能好，开关迅速，通过手柄及底部凸轮结构控制加氢枪启闭安全、方便、快捷。

(3)阀座在轴向具有一定的自由度，与碟簧配合，可对阀杆与阀瓣产生的磨损量进行补偿。

(4)排气结构简单方便，工艺简单，易加工，节省空间。

(5)枪体设计采用螺纹或燕尾槽连接，可极大程度减小加氢枪体积、重量。

附图说明

图1一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪结构示意图。

图2阀杆结构示意图。

图3手轮位置与阀杆状态关联示意图。

图中：1-左枪套、2-手柄、3-挡圈、4-阀杆、5-密封圈、6-压盖、7-传动座、8-密封圈、9-螺栓、10-右枪套、11-钢球、12-加氢口(简图)、13-弹簧、14-枪芯、15-弹簧、16-枪头、17-枪体、18-轴承、19-阀瓣、20-阀座、21-密封圈、22-碟簧、23-密封圈、24-进气嘴、25-连接件、26-紧固件、27-球托、28-阀杆排气孔、29-枪体排气孔。

O-开启档位，L-锁紧档位，R-排放档位，C-关闭档位。

(a)扇形结构，(b)偏心轴结构。

具体实施方式

一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，见附图图1，其中，包括左枪套1，手柄2，挡圈3，阀杆4，密封圈5，压盖6，传动座7，密封圈8，螺栓9，右枪套10，钢球11，加氢口12，弹簧13，枪芯14，弹簧15，枪头16，枪体17，轴承18，阀瓣19，阀座20，密封圈21，碟簧22，密封圈23，进气嘴24，连接件25，紧固件26，球托27。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，枪体17内腔设计为截止阀结构，截止阀结构由手柄2，阀杆4，挡圈3，橡胶圈5，压盖6，枪体17，轴承18，阀瓣19，阀座20，密封圈21，碟簧22，密封圈23，进气嘴24，连接件25，紧固件26组成。截止阀结构起到氢气流通、截断、排放等作用。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，枪头16内腔设计为止回阀结构，止回阀结构由密封圈8，枪芯14，弹簧15，枪头16，枪体17组成。止回阀结构起到双重密封作用，并在受突发外力拉断时，起到防止氢气外漏的作用。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，枪体17与枪头16通过螺纹连接，枪体17与枪头16之间通过密封圈8密封以保证气体不外泄。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，截止阀处于开位时，氢气通过枪体17旋入枪头16一端的侧向开孔流入枪头16内腔。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，枪头16与加氢口12连接后，枪芯14被推向枪体17一侧，处于开启位置，氢气通过枪芯14的侧向开孔流至加氢口12，向加氢口12输送氢气。加氢枪卸下后，受弹簧15弹力作用枪芯14与枪头16密封面贴合形成密封。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，氢气流通路径中心线为直线，流体阻力小，压力损失小，能够提高充气效率。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，枪体17与进气嘴24通过螺纹连接，并设置密封圈23，确保流道边界密封。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，进气嘴24头部设置阶梯孔，对碟簧22进行定位和导向，通过旋紧进气嘴24使碟簧22产生预紧力，在加氢枪关闭时为阀座20与阀瓣19提供必需密封比压，碟簧22的压缩量可对阀杆4与阀瓣19动作过程中产生的磨损量进行补偿。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，阀座20与枪体17之间设置密封圈21，确保加氢枪关闭时加氢枪的密封性能。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中枪体17接近阀座20密封面处设置台阶，见附图1，限制阀座20轴向位移，避免加氢枪开启后受介质压力作用将阀座20推向阀瓣19处，影响加氢枪流量。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，阀瓣19密封面一侧开孔，与阀瓣19内部盲孔连通，使介质流通。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，阀瓣19与阀座20可根据使用工况设计为平面密封、锥面密封或线密封等结构。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，阀瓣19圆周方向为导向面，与枪体17内壁设计合理间隙确保阀瓣动作不卡瑟、不歪斜，阀瓣19在枪体17内可轴向移动，移动距离受阀座20及阀杆4位置限制。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，阀杆4整体为阶梯轴结构，中间部分可设计为扇形或偏心轴等结构，见附图2，通过旋转阀杆4，为阀瓣19提供开启空间或将阀瓣19推向阀座20。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，阀杆4轴肩上部设置密封圈5和挡圈3，并通过压盖6和连接件25压紧，产生密封，并防止阀杆4脱出。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，加氢枪启闭过程阀杆4仅作转动，不做轴向移动，见附图3，通过阀杆4转动能快速开启或关闭加氢枪。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，阀杆4底部设置轴承18，可以减小阀杆旋转时的摩擦力，降低加氢枪启闭扭矩。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，阀杆4底部和轴承18上设计阀杆排气孔，枪体17和左枪套1上设计枪体排气孔，阀杆4与轴承18的配合设计为同步转动，使阀杆4与轴承18上的排气孔始终同轴，当手柄2调至排气档位时，截止阀中腔内高压氢气通过阀杆排气孔进入枪体排气孔排入空气或集气管路。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，当手柄2未调至排气档位时，阀杆排气孔与枪体排气孔不连通，轴承18与枪体17接触面受阀杆压力形成密封。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，手柄2与阀杆4通过螺钉、键、方深等方式连接。手柄2转动时，同步带动阀杆4转动，实现截止阀的启闭。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，截止阀手柄2底部设计为凸轮结构。见附图图3，当手柄2旋至关闭档位时，截止阀关闭，此时，可装、卸加氢枪；当手柄2旋至排气档位时，枪头16被锁紧，排气开启，截止阀进出口不通气；当手柄2旋至锁紧档位时，枪头16仍被锁紧，排气关闭，截止阀进出口不通气；当手柄2旋至开启档位时，枪头16仍被锁紧，截止阀开启，开始充气。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，右枪套10与传动座7通过螺栓9连接，右枪套10与枪头16之间设置弹簧13。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，枪头16头部设置球托29，枪头16与球托29通过燕尾槽等方式连接。球托29侧向开锥孔，锥孔内设置钢球11，保证钢球11能够漏出球托29内部却不掉出。球托29外侧与右枪套10配合，通过右枪套10的移动对钢球11径向位移进行限制。球托29根部可开槽以减小危险截面面积。在加氢枪加气过程中受到大于额定外力的拉力时，球托29能够脱出或拉断，确保加氢枪与加氢口12能够脱离而保护加氢过程安全。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，当手柄2凸轮大径转至传动座7一侧时，传动座7受凸轮推力，推动右枪套10向加氢口12移动，将钢球11向内压紧，从而使加氢枪与加氢口12卡紧，保证高压加气时加氢枪不被弹出。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，右枪套10内部开有凹槽，当手柄2凸轮小径转至传动座7一侧时，传动座7受弹簧13回弹力，带动右枪套10向加氢口12反向移动至传动座7抵住凸轮，右枪套10内部凹槽移至钢球11外侧，钢球11外侧空间变大，径向限制解除，加氢枪顺利卸枪。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其中，左枪套1套于枪体17外部，右枪套10套于枪头16外部，起到隔热、防摔、防尘等功能。

如上述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，将通过七步来实现安全加氢功能，见附图图3。

第一步：装枪。装枪之前，手柄2位于关闭档位，此时，截止阀关闭。加氢枪与加氢口12连接后，钢球11落入加氢口12凹槽，加氢口12推动枪芯14离开枪头16密封面，弹簧15受压力，枪头16内部空间与加氢口12连通。

第二步：锁紧。手柄2转至充气档位的过程中，首先，截止阀仍处于关闭状态，右枪套10受凸轮作用力向加氢口12方向移动，钢球11外侧受右枪套10限制向内侧挤压，使加氢枪与加氢口12锁紧。

第三步：充气。手柄2转至开启档位后，此时，截止阀开启，加氢枪内腔与加氢口12全部连通，开始加气。

第四步：停止充气。手柄2转至锁紧档位，此时，截止阀关闭，不再加气，手柄2凸轮大径与传动座7接触，加氢枪处于锁紧状态。

第五步：排气。手柄2转至排气档位，此时，截止阀关闭，不加气，阀杆排气孔与枪体排气孔连通；阀瓣19内腔至加氢口12之间腔体内积存的高压氢气，通过排气孔排至空气或氢气回收管路。

第六步：卸枪。手柄2转至关闭档位，此时，截止阀处于关闭状态，阀杆排气孔与枪体排气孔错开，截止阀中腔与枪体排气孔不再连通；凸轮小径与传动座7接触,右枪套10受弹簧13弹力向加氢口12反侧移动，解除对钢球11的径向限制；枪芯14受弹簧15弹力作用与枪头16形成密封，加氢枪可以卸枪。

第七步：意外拉断。即在加氢枪加气过程中受到大于额定外力的拉力时，球托29能够脱出或拉断。枪芯14受弹簧15弹力与枪头16密封面贴合形成密封防止氢气外漏，以确保加氢枪与加氢口12能够脱离而保护加氢过程安全。

Claims (10)

1.一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其特征在于：包括左枪套(1)和右枪套(10)，在左枪套(1)内设置枪体(17)，枪体(17)为截止阀结构，在右枪套(10)内设置枪头(16)，枪头(16)为止回阀结构，枪头(16)和枪体(17)通过中空的连接轴连接，枪头(16)的自由端与加氢口(12)连通，枪体(17)的自由端为进气嘴(24)，左枪套(1)上还设置开关装置，该开关装置用于控制加氢。

2.如权利要求1所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其特征在于：枪体(17)与枪头(16)通过螺纹连接，枪体(17)与枪头(16)之间通过密封圈密封。

3.如权利要求2所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其特征在于：枪体(17)包括阀杆(4)，橡胶圈(5)，压盖(6)，轴承(18)，阀瓣(19)，阀座(20)，密封圈，碟簧(22)，进气嘴(24)，其中，枪体(17)为中空圆柱体零件，在枪体(17)的空腔内设置中空的连接轴，该中空的连接轴上端贯穿枪体(17)的顶端与枪头(16)连接，中空的连接轴下端与阀杆(4)面接触，阀杆(4)上开有贯穿孔，贯穿孔的尺寸与中空的连接轴的中空尺寸匹配，枪体(17)的侧壁上设置轴承(18)，阀杆(4)设置在轴承(18)上，在阀杆(4)的自由端设置压盖(6)，且阀杆(4)与压盖(6)之间设置橡胶圈(5)，阀杆(4)上设置阀瓣(19)，阀杆(4)背向中空的连接轴的一侧设置带有空气通道的圆柱件，该圆柱件的自由端与阀座(20)，阀座(20)的外侧壁与枪体(17)的内侧壁之间设密封圈，阀座(20)通过碟簧(22)与进气嘴(24)连接，进气嘴(24)的外侧壁与枪体(17)的内侧壁之间设置密封圈。

4.如权利要求3所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其特征在于：枪体(17)与进气嘴(24)通过螺纹连接。

5.如权利要求4所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其特征在于：阀瓣(19)密封面一侧开孔，与阀瓣(19)内部盲孔连通，使介质流通。

6.如权利要求5所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其特征在于：阀杆(4)底部和轴承(18)上设计阀杆排气孔，枪体(17)和左枪套(1)上设计枪体排气孔，阀杆(4)与轴承(18)的配合设计为同步转动，使阀杆(4)与轴承(18)上的排气孔始终同轴，当手柄(2)调至排气档位时，截止阀中腔内高压氢气通过阀杆排气孔进入枪体排气孔排入空气或集气管路。

7.如权利要求6所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其特征在于：当手柄(2)未调至排气档位时，阀杆排气孔与枪体排气孔不连通，轴承(18)与枪体(17)接触面受阀杆压力形成密封。

8.如权利要求7所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其特征在于：枪头(16)包括密封圈，枪芯(14)，弹簧(15)，其中弹簧(15)套接在枪芯(14)上，弹簧(15)的一端定在枪体(17)上，另一端通过枪芯(14)的凸起限位。

9.如权利要求8所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其特征在于：枪头(16)头部设置球托(29)，枪头(16)与球托(29)通过燕尾槽等方式连接，球托(29)侧向开锥孔，锥孔内设置钢球(11)，保证钢球(11)能够漏出球托(29)内部却不掉出，球托(29)外侧与右枪套(10)配合，通过右枪套(10)的移动对钢球(11)径向位移进行限制，球托(29)根部可开槽以减小危险截面面积，在加氢枪加气过程中受到大于额定外力的拉力时，球托(29)能够脱出或拉断，确保加氢枪与加氢口(12)能够脱离而保护加氢过程安全。

10.如权利要求9所述的一种截止阀、止回阀集成结构的直流式加氢枪，其特征在于：开关装置为手柄(2)，该手柄(2)设置在压盖(6)外侧，手柄(2)能够带动阀杆(4)转动；

截止阀处于开位时，氢气通过枪体(17)旋入枪头(16)一端的侧向开孔流入枪头(16)内腔；

进气嘴(24)头部设置阶梯孔，对碟簧(22)进行定位和导向，通过旋紧进气嘴(24)使碟簧(22)产生预紧力，在加氢枪关闭时为阀座(20)与阀瓣(19)提供必需密封比压，碟簧(22)的压缩量可对阀杆(4)与阀瓣(19)动作过程中产生的磨损量进行补偿。