CN220228042U - 一种用于氢燃料系统的高温三通阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及汽车高温三通阀领域，公开了一种用于氢燃料系统的高温三通阀，包括高温阀阀体，且高温阀阀体的内部转动连接有阀杆，阀杆的外侧设置有主路阀板，高温阀阀体的外侧设置有旁路出口，高温阀阀体外侧的两边分别设置有空气入口和主路出口。本实用新型通过设置不锈钢底座、冷却水管、U形冷却水槽和石墨轴套，在高温空气进入高温阀后，能够快速且高效的为电机壳体以及其内部的电气元件散热降温，并降至合适工作温度，从而避免由于温度过高而导致电气元件以及传动系统无法工作的情况，大大提高了本高温三通阀的使用可靠性以及使用寿命。

Description

一种用于氢燃料系统的高温三通阀

技术领域

本实用新型涉及汽车高温三通阀技术领域，尤其涉及一种用于氢燃料系统的高温三通阀。

背景技术

汽车是氢燃料电池应用最具有代表性的领域。氢燃料电池汽车具有高效、无污染、短充电时间、远程行驶能力等诸多优点，有望成为未来汽车工业的主流。目前，世界上已有众多汽车品牌推出了氢燃料电池汽车，如丰田、本田、戴姆勒、大众等，并且在汽车工业中，氢燃料电池汽车也逐渐取代燃油汽车成为主流。

对于小功率的氢燃料汽车，三通阀都安装在中冷器之后，但对于大功率的氢燃料汽车，三通阀都安装在中冷器之前，这样压缩机压入的高温气体直接进入三通阀中，故称作高温阀。高温阀作为汽车发动机空气系统的重要组成部件，它根据电堆需要的空气量来调节阀门的开度，为电堆提供适量的空气。

目前的汽车高温阀在工作时普遍存在一个技术问题，即由于压缩机压入的空气温度能够达到多度，而高温阀中的电机、电气元件以及传动部件很难在此温度下工作，进而会导致高温阀的故障率变高，且高温阀的使用寿命得不到保障。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于氢燃料系统的高温三通阀。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种用于氢燃料系统的高温三通阀，包括高温阀阀体，且高温阀阀体的内部转动连接有阀杆，阀杆的外侧设置有主路阀板，高温阀阀体的外侧设置有旁路出口，高温阀阀体外侧的两边分别设置有空气入口和主路出口，所述用于氢燃料系统的高温三通阀还包括：不锈钢底座，连接在高温阀阀体的外侧，且不锈钢底座的表面开设有贯穿通孔，贯穿通孔与高温阀阀体的内部相连通，所述阀杆设置在贯穿通孔内部；两根冷却水管，连接在不锈钢底座的外侧，且不锈钢底座的内部开设有U形冷却水槽，两根冷却水管分别与U形冷却水槽的两端相连通；电机壳体，连接在不锈钢底座的外侧，且电机壳体的内部安装有驱动电机，驱动电机的输出端安装有电机齿轮，电机齿轮的外侧啮合连接有中间齿轮，中间齿轮的外侧啮合连接有扇形齿轮，且扇形齿轮套接在阀杆的外侧；以及扭簧，安装在电机壳体的内部，且扭簧远离电机壳体的一端与阀杆的外侧相连接，所述阀杆的一端安装有磁钢。

优选的，所述阀杆外侧的一边套接有石墨轴套，且石墨轴套的外侧与不锈钢底座相接触。

优选的，所述不锈钢底座下侧的边缘位置设置有主路密封阀套，且主路密封阀套为硫化氟橡胶材质的构件，所述主路阀板外侧靠近主路密封阀套的位置设置有聚四氟乙烯层。

优选的，所述电机壳体的内部安装有精密轴承，且中间齿轮安装在精密轴承上。

优选的，所述扇形齿轮为玻纤材质的构件，且阀杆为不锈钢材质的构件，扇形齿轮和阀杆为一体注塑成型结构。

优选的，所述用于氢燃料系统的高温三通阀还包括：支撑环，连接在旁路出口的内部，且支撑环内部的两边均安装有转轴，两个转轴的外侧共同转动连接有分气管；伸缩件，安装在旁路出口的外侧；以及牵动滑轨，设置在分气管的表面，且牵动滑轨的内部滑动连接有牵动滑块，且牵动滑块铰接在伸缩件的伸缩端上。

优选的，所述旁路出口的外侧设置有保护壳，且伸缩件设置在保护壳的内部，所述保护壳的外侧开设有通孔，且伸缩件的伸缩端设置在通孔内部。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型提出的一种用于氢燃料系统的高温三通阀，通过设置不锈钢底座、冷却水管、U形冷却水槽和石墨轴套，在高温空气进入高温阀后，能够快速且高效的为电机壳体以及其内部的电气元件散热降温，并降至合适工作温度，从而避免由于温度过高而导致电气元件以及传动系统无法工作的情况，大大提高了本高温三通阀的使用可靠性以及使用寿命。

2.本实用新型提出的一种用于氢燃料系统的高温三通阀，通过设置磁钢并在用于控制高温三通阀的PLC板上安装芯片，能够精准控制高温阀阀体内部空气的流通量，从而可以根据汽车电堆实际空气的需求量来调节主路和旁路的开度，以提高本高温三通阀的适用范围。

3.本实用新型提出的一种用于氢燃料系统的高温三通阀，通过设置分气管、伸缩件、牵动滑块、牵动滑轨、转轴和支撑环，能够自动化的扩大高温空气的吹出覆盖范围，并使得高温空气充分的吹在节气门以及其他汽车需要加热的部件上，从而提高了本高温三通阀的功能性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提出的一种用于氢燃料系统的高温三通阀的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提出的一种用于氢燃料系统的高温三通阀的侧面局部剖视图；

图3为本实用新型实施例提出的一种用于氢燃料系统的高温三通阀的阀杆、扇形齿轮和磁钢的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提出的一种用于氢燃料系统的高温三通阀的正面局部剖视图；

图5为本实用新型实施例提出的一种用于氢燃料系统的高温三通阀的不锈钢底座、U形冷却水槽和高温阀阀体的俯面局部结构示意图；

图6为本实用新型实施例提出的一种用于氢燃料系统的高温三通阀的图4的局部放大图；

图7为本实用新型实施例提出的一种用于氢燃料系统的高温三通阀的主路密封阀套的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提出的一种用于氢燃料系统的高温三通阀的不锈钢底座和主路密封阀套的局部剖视图；

图9为本实用新型实施例提出的一种用于氢燃料系统的高温三通阀的旁路出口的正面局部剖视图。

图中：1、高温阀阀体；2、旁路出口；3、空气入口；4、不锈钢底座；5、电机壳体；6、冷却水管；7、主路出口；8、U形冷却水槽；9、阀杆；10、石墨轴套；11、主路密封阀套；12、主路阀板；13、磁钢；14、电机齿轮；15、中间齿轮；16、扭簧；17、扇形齿轮；18、驱动电机；19、分气管；20、牵动滑轨；21、牵动滑块；22、保护壳；23、伸缩件；24、支撑环；25、转轴。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。

参照图1至图8，一种用于氢燃料系统的高温三通阀，包括高温阀阀体1，且高温阀阀体1的内部转动连接有阀杆9，阀杆9的外侧设置有主路阀板12，高温阀阀体1的外侧设置有旁路出口2，高温阀阀体1外侧的两边分别设置有空气入口3和主路出口7，空气入口3通过连接法兰与空压机相连接，主路出口7与汽车中冷器相连接，旁路出口2连接尾排，阀杆9外侧的底部还设置有旁路阀板，该旁路阀板是用来控制旁路出口2内部开闭状态的；

本申请中的高温阀是置于汽车压缩机之前的，将其设置在压缩机之前，能够在天气寒冷结冰时，通过将压缩机压入的高温气体送入高温阀上的旁路出口2来对汽车节气门进行吹扫，以实现快速冷启动的目的。

本申请的用于氢燃料系统的高温三通阀还包括：

不锈钢底座4，连接在高温阀阀体1的外侧，且不锈钢底座4的表面开设有贯穿通孔，贯穿通孔与高温阀阀体1的内部相连通，阀杆9设置在贯穿通孔内部，不锈钢底座4下侧的边缘位置设置有主路密封阀套11，且主路密封阀套11为硫化氟橡胶材质的构件，主路阀板12外侧靠近主路密封阀套11的位置设置有聚四氟乙烯层，进而能够大大提高主路密封阀套11与主路阀板12之间的密封性能；

两根冷却水管6，连接在不锈钢底座4的外侧，且不锈钢底座4的内部开设有U形冷却水槽8，两根冷却水管6分别与U形冷却水槽8的两端相连通，外界冷却液经冷却水管6注入U形冷却水槽8的内部，且使冷却液在U形冷却水槽8的内部持续流动；

电机壳体5，连接在不锈钢底座4的外侧，且电机壳体5的内部安装有驱动电机18，驱动电机18的输出端安装有电机齿轮14，电机齿轮14的外侧啮合连接有中间齿轮15，中间齿轮15的外侧啮合连接有扇形齿轮17，且扇形齿轮17套接在阀杆9的外侧，电机壳体5的内部安装有精密轴承，且中间齿轮15安装在精密轴承上；以及

扭簧16，安装在电机壳体5的内部，且扭簧16远离电机壳体5的一端与阀杆9的外侧相连接；

阀杆9外侧的一边套接有石墨轴套10，且石墨轴套10的外侧与不锈钢底座4相接触。

在上述技术方案中，在初始状态时，主路阀板12与主路密封阀套11是紧密贴合的，高温阀阀体1的内部处于关闭状态，且旁路出口2处于全开状态，当汽车电堆需要适量空气时，启动驱动电机18，驱动电机18的输出端驱动电机齿轮14转动，而电机齿轮14则带动中间齿轮15通过精密轴承在电机壳体5的内部转动，中间齿轮15则带动与其自身啮合连接的扇形齿轮17转动，进而使得扇形齿轮17带动阀杆9转动，使得阀杆9上的主路阀板12与主路密封阀套11分离，以打开主路，并将旁路关闭；

当驱动电机18断电时，与阀杆9相连接的扭簧16会复回原位并带动阀杆9转动，从而使得阀杆9以及阀杆9上的主路阀板12回到初始状态，主路关闭，旁路开启。

在高温气体进入高温阀阀体1的内部后，高温阀阀体1整体以及阀杆9均会被高温气体加热，而由于电机壳体5以及电机壳体5内部的电气元件均设置在靠近高温阀阀体1和阀杆9的位置，因此电机壳体5也会被动处于高温度状态，这十分不利于驱动电机18以及其他电气元件的正常工作，为解决上述技术问题，在本申请中，当高温气体进入高温阀阀体1的内部后，即可将冷却液送入冷却水管6的内部，并使得冷却液在不锈钢底座4内部所开设的U形冷却水槽8不断的循环流动，进而冷却液可以快速的带走不锈钢底座4以及与不锈钢底座4相接触的电机壳体5的热量，直至电机壳体5以及其内部温度降至100摄氏度以下，且通过在阀杆9外侧的顶部套接石墨轴套10，可使得热量在传递至阀杆9顶部之前，即可被石墨轴套10导走，且由于石墨轴套10与不锈钢底座4相接触，因此可以使得石墨轴套10的热量被快速带走，从而可以避免高温空气再将热量传递给阀杆9后，阀杆9继续将热量传递给扇形齿轮17以及其他的传动部件，通过上述技术方案，在高温空气进入高温阀后，能够快速且高效的为电机壳体5以及其内部的电气元件散热降温，并降至合适工作温度，从而避免由于温度过高而导致电气元件以及传动系统无法工作的情况，大大提高了本高温三通阀的使用可靠性以及使用寿命。

基于上述实施例，阀杆9的一端安装有磁钢13，且用于控制高温三通阀的PLC板上安装有芯片，该芯片用来检测主路阀板12的开度，以达到精准控制高温阀阀体1内部空气的流通量，从而可以根据汽车电堆实际空气的需求量来调节主路和旁路的开度，以提高本高温三通阀的适用范围。

基于上述实施例，扇形齿轮17为PA66+30％玻纤材质的构件，且阀杆9为不锈钢材质的构件，扇形齿轮17和阀杆9为一体注塑成型结构，从而使得扇形齿轮17具有良好的耐热性能。

参照图9，基于上述技术方案的研究扩展，用于氢燃料系统的高温三通阀还包括：

支撑环24，连接在旁路出口2的内部，且支撑环24内部的两边均安装有转轴25，两个转轴25的外侧共同转动连接有分气管19；

伸缩件23，安装在旁路出口2的外侧，伸缩件23为耐高温的电动伸缩杆；以及

牵动滑轨20，设置在分气管19的表面，且牵动滑轨20的内部滑动连接有牵动滑块21，且牵动滑块21铰接在伸缩件23的伸缩端上，优选的分气管19的数量设置成两个，且与分气管19相配设的伸缩件23、牵动滑块21、牵动滑轨20和支撑环24也为两个。

在上述技术方案中，在主路关闭、旁路开启的情况下，高温空气是进入旁路出口2的内部，并经旁路出口2主要吹在汽车节气门上的，但是由于旁路出口2的开口方向固定，且其开口大小有限，因此很难将高温空气充分的吹在节气门以及其他汽车需要加热的部件上，而在本申请中，当需要扩大高温空气的吹出覆盖范围时，可以打开伸缩件23，伸缩件23的伸缩端带动牵动滑块21在牵动滑轨20的内部滑动，使得牵动滑轨20带动分气管19通过转轴25在支撑环24的内部转动，进而以调节分气管19的开口方向，从而高温空气进入旁路出口2后，部分高温空气也会进入分气管19内部，并在分气管19的导向吹在指定位置，从而提高了本高温三通阀的功能性。

作为本实用新型的一种优选实施例，旁路出口2的外侧设置有保护壳22，且伸缩件23设置在保护壳22的内部，保护壳22的外侧开设有通孔，且伸缩件23的伸缩端设置在通孔内部，且保护壳22为隔热材质的构件，进而可以避免高温侵蚀伸缩件23而导致伸缩件23损坏。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于氢燃料系统的高温三通阀，包括高温阀阀体(1)，且高温阀阀体(1)的内部转动连接有阀杆(9)，阀杆(9)的外侧设置有主路阀板(12)，高温阀阀体(1)的外侧设置有旁路出口(2)，高温阀阀体(1)外侧的两边分别设置有空气入口(3)和主路出口(7)，其特征在于，所述用于氢燃料系统的高温三通阀还包括：

不锈钢底座(4)，连接在高温阀阀体(1)的外侧，且不锈钢底座(4)的表面开设有贯穿通孔，贯穿通孔与高温阀阀体(1)的内部相连通，所述阀杆(9)设置在贯穿通孔内部；

两根冷却水管(6)，连接在不锈钢底座(4)的外侧，且不锈钢底座(4)的内部开设有U形冷却水槽(8)，两根冷却水管(6)分别与U形冷却水槽(8)的两端相连通；

电机壳体(5)，连接在不锈钢底座(4)的外侧，且电机壳体(5)的内部安装有驱动电机(18)，驱动电机(18)的输出端安装有电机齿轮(14)，电机齿轮(14)的外侧啮合连接有中间齿轮(15)，中间齿轮(15)的外侧啮合连接有扇形齿轮(17)，且扇形齿轮(17)套接在阀杆(9)的外侧；以及

扭簧(16)，安装在电机壳体(5)的内部，且扭簧(16)远离电机壳体(5)的一端与阀杆(9)的外侧相连接，所述阀杆(9)的一端安装有磁钢(13)。

2.根据权利要求1所述的一种用于氢燃料系统的高温三通阀，其特征在于，所述阀杆(9)外侧的一边套接有石墨轴套(10)，且石墨轴套(10)的外侧与不锈钢底座(4)相接触。

3.根据权利要求1所述的一种用于氢燃料系统的高温三通阀，其特征在于，所述不锈钢底座(4)下侧的边缘位置设置有主路密封阀套(11)，且主路密封阀套(11)为硫化氟橡胶材质的构件，所述主路阀板(12)外侧靠近主路密封阀套(11)的位置设置有聚四氟乙烯层。

4.根据权利要求1所述的一种用于氢燃料系统的高温三通阀，其特征在于，所述电机壳体(5)的内部安装有精密轴承，且中间齿轮(15)安装在精密轴承上。

5.根据权利要求1所述的一种用于氢燃料系统的高温三通阀，其特征在于，所述扇形齿轮(17)为玻纤材质的构件，且阀杆(9)为不锈钢材质的构件，扇形齿轮(17)和阀杆(9)为一体注塑成型结构。

6.根据权利要求1所述的一种用于氢燃料系统的高温三通阀，其特征在于，所述用于氢燃料系统的高温三通阀还包括：

支撑环(24)，连接在旁路出口(2)的内部，且支撑环(24)内部的两边均安装有转轴(25)，两个转轴(25)的外侧共同转动连接有分气管(19)；

伸缩件(23)，安装在旁路出口(2)的外侧；以及

牵动滑轨(20)，设置在分气管(19)的表面，且牵动滑轨(20)的内部滑动连接有牵动滑块(21)，且牵动滑块(21)铰接在伸缩件(23)的伸缩端上。

7.根据权利要求6所述的一种用于氢燃料系统的高温三通阀，其特征在于，所述旁路出口(2)的外侧设置有保护壳(22)，且伸缩件(23)设置在保护壳(22)的内部，所述保护壳(22)的外侧开设有通孔，且伸缩件(23)的伸缩端设置在通孔内部。