CN220248939U - 一种超高压大口径卸荷式截止阀及储氢系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及氢能利用技术领域，公开了一种超高压大口径卸荷式截止阀及储氢系统。其中的超高压大口径卸荷式截止阀包括阀体、阀芯及手柄；阀体设置有垂直分布的进口与出口，以及连通进口与出口的通道；阀芯设置在阀体内，阀芯的端部可在通道内移动而与出口处的内壁密封/分离，阀芯设置有与出口连通的通孔，以及位于通孔流通路径上的卸荷面；手柄包括相连的执柄端与连接端，连接端伸入阀体内，并与阀芯连接，执柄端转动时可带动阀芯在阀体内移动。本申请实施例提供的超高压大口径卸荷式截止阀及储氢系统，能够确保阀门在使用过程中的流畅性。

Description

一种超高压大口径卸荷式截止阀及储氢系统

技术领域

本申请实施例涉及氢能利用技术领域，特别涉及一种超高压大口径卸荷式截止阀及储氢系统。

背景技术

随着氢能利用地逐渐推广，越来越多的领域开始采用氢气燃料作为动力来源。氢气作为燃料在燃烧过程中的生成物为水，能够有效避免对环境所造成的污染。在氢能利用过程中，较为关键的是实现氢能的储存和转移。而氢气在转移过程中，需要各类不同的阀门部件来实现不同的控制功能。其中，截止阀就是较为常见的阀门类型。

但是，普通截止阀在高压环境中的工作能力受限，无法适应氢能利用过程中的高压工况。也就是说，普通截止阀在应用过程中，极易受到介质高压的影响，而导致阀门开关不流畅，存在阻滞、打不开等一系列问题。因此，如何确保阀门在使用过程中的流畅性，是一个重要的问题。

实用新型内容

本申请实施方式的目的在于提供一种超高压大口径卸荷式截止阀，能够确保阀门在使用过程中的流畅性。

为解决上述技术问题，本申请的实施方式提供了一种超高压大口径卸荷式截止阀，截止阀包括阀体、阀芯及手柄；阀体设置有垂直分布的进口与出口，以及连通进口与出口的通道；阀芯设置在阀体内，阀芯的端部可在通道内移动而与出口处的内壁密封/分离，阀芯设置有与出口连通的通孔，以及位于通孔流通路径上的卸荷面；手柄包括相连的执柄端与连接端，连接端伸入阀体内，并与阀芯连接，执柄端转动时可带动阀芯在阀体内移动。

本申请的实施方式还提供了一种储氢系统，包括上述的超高压大口径卸荷式截止阀。

本申请的实施方式提供的超高压大口径卸荷式截止阀及储氢系统，阀芯设有底面，环面，通孔与卸荷面。当截止阀处于关闭状态时，进口方向垂直于阀芯的环面，高压气从截止阀阀体的进口流入，由于气流压力作用在阀芯的环面上，此时阀芯上端面，下端面没有阻碍阀芯移动的受力；而当截止阀处于开启状态时，高压气体从截止阀阀体的进口流入，高压气流从阀芯的通孔进入阀芯通孔流通路径上的卸荷面，从而使阀芯通孔流通路径上的卸荷面受力与阀芯底面受力发生抵消作用，以达到卸荷效果。从而避免截止阀在状态切换时由于受到气体形成的阻力而导致的开关不流畅、阻滞、打不开等问题，确保阀门在使用过程中的流畅性。

在一些实施方式中，通孔呈阶梯状，连接端与通孔内径较大的部分配合。

在一些实施方式中，连接端为棱柱状，通孔内径较大的部分为与连接端相适配的棱柱孔。

在一些实施方式中，通孔的内径范围为10毫米至25毫米。

在一些实施方式中，通孔包括与进口连通的第一段，以及与出口连通的第二段，第一段平行于进口的朝向方向的第一段，第二段平行于出口的朝向方向。

在一些实施方式中，第一段沿远离进口的方向设置成内径渐大的阶梯状，和/或，第二段沿远离出口的方向设置成内径渐大的阶梯状。

在一些实施方式中，阀芯的端部与出口处的内壁之间为锥面配合。

在一些实施方式中，阀芯与阀体之间为螺纹配合，且阀芯的外围设置有与阀体配合的第一密封圈。

在一些实施方式中，手柄与阀体的配合处设置有第二密封圈。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本申请一些实施例提供的超高压大口径卸荷式截止阀的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本申请的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

氢能在利用过程中，需要储氢系统来实现对氢气的储存。阀门作为储氢系统中较为重要的零部件，在一定程度上决定着氢能利用过程中的安全性。而在储氢系统中，往往需要设计多种实现不同功能的阀门，来适应氢气流通运转过程中的控制需求。其中，在应用氢气作为燃料的供氢系统中，氢气通常储存在气瓶中，气瓶通常采用强度较高的金属制成。氢气在存入气瓶之前，会压缩至高压状态，也称为高压储氢。而通过在储氢系统中应用截止阀，可以实现氢气流通通路的开启与关断功能。

但是，现有的截止阀阀门在遇到高压工作问题时，阀芯直接承受高压气体/液压力作用，高压气体/液压力的高压压力直接作用在阀芯的底面上。以阀芯的底面作为高压直接作用面，对高压直接作用面产生一个较大的作用力。阀门的通径越大，作用力越大，开关所需的扭矩就越大，导致阀门开关不流畅，存在阻滞、打不开等一系列问题。

为此，本申请一些实施例提供了一种能够在超高压大口径的情况下进行卸荷的截止阀。截止阀主要包括阀芯、阀体与手柄，阀芯内设有底面，环面，通孔与卸荷面。当阀芯与阀体处于关闭状态即截止阀处于关闭状态时，高压气从截止阀阀体的进口流入，由于气流压力作用在阀芯的环面上，此时阀芯卸荷面，底面没有阻碍阀芯移动的受力；而当阀芯与阀体处于开启状态即截止阀处于开启状态时，高压气体从截止阀阀体的进口流入，高压气流从阀芯的通孔进入阀芯通孔流通路径上的端面即卸荷面，从而使阀芯通孔流通路径上的卸荷面受力，能够与阀芯底面的受力发生抵消作用，达到卸荷效果。从而确保阀门在使用过程中的流畅性。

下面结合图1，说明本申请一些实施例提供的超高压大口径卸荷式截止阀的结构。

如图1所示，本申请一些实施例提供的超高压大口径卸荷式截止阀包括阀体11、阀芯12及手柄13；阀体11设置有垂直分布的进口111与出口112，以及连通进口111与出口112的通道113；阀芯12设置在阀体11内，阀芯12的端部可在通道113内移动而与出口112处的内壁密封/分离，阀芯12设置有与出口112连通的通孔121，以及位于通孔121流通路径上的卸荷面122；手柄13包括相连的执柄端131与连接端132，连接端132伸入阀体11内，并与阀芯12连接，执柄端131转动时可带动阀芯12在阀体11内移动。

阀体11是截止阀中其他部件的安装基础，其他部件可以固定在阀体11的不同位置处。阀体11整体可以采用规则形状，如立方体形状或者长方体形状，阀体11整体也可以采用不规则形状。阀体11的进口111与出口112分别为气体进入阀体11的位置与气体流出阀体11的位置，气体自进口111进入后可以经由阀体11内部的通道113，到达阀体11的出口112，最终流至其他管路。

阀芯12设置在阀体11的内部，通过阀芯12与阀体11内壁之间的配合作用，可以使截止阀在开启状态与关闭状态之间进行切换。阀芯12与阀体11之间可以采用螺纹连接，同时，可以在阀芯12的外围设置与阀体11配合的第一密封圈14。这样，阀芯12在相对阀体11转动的过程中，可以在阀体11内完成位置状态的改变，使阀芯12的端部与阀体11出口112处的内壁完成密封状态与分离状态的改变，进而使截止阀完成工作状态的改变。

并且，阀芯12设置有与出口112连通的通孔121，通孔121流通路径上设置有卸荷面122。卸荷面122可以为通孔121的端面，也可以为通孔121内壁上设置的台阶面。气体可以进入阀芯12的通孔121，最终到达卸荷面122对卸荷面122施加作用力，以与气体对阀芯12底面的作用力进行抵消，完成卸荷。实际情形中，通孔121的内径可以为10毫米至25毫米，即实际情形中，通孔121的内径可以为10毫米、13毫米、15毫米、18毫米、20毫米、23毫米或者25毫米。

手柄13为截止阀的控制部分，可以通过手柄13完成对截止阀工作状态切换的控制。手柄13的执柄端131位于阀体11外，可以方便人工进行握持，以便转动手柄13，带动阀芯12在阀体11内移动。手柄13的连接端132用于实现与阀芯12之间的联动配合。手柄13与阀体11的配合出可以设置第二密封圈15，以防止发生气体泄漏的情况。

本申请一些实施例提供的超高压大口径卸荷式截止阀，阀芯12设有底面，环面，通孔121与卸荷面122。当截止阀处于关闭状态时，进口111方向垂直于阀芯12的环面，高压气从截止阀阀体11的进口111流入，由于气流压力作用在阀芯12的环面上，此时阀芯12上端面，下端面没有阻碍阀芯12移动的受力；而当截止阀处于开启状态时，高压气体从截止阀阀体11的进口111流入，高压气流从阀芯12的通孔121进入阀芯12通孔121流通路径上的卸荷面122，从而使阀芯12通孔121流通路径上的卸荷面122受力与阀芯12底面受力发生抵消作用，以达到卸荷效果。从而避免截止阀在状态切换时由于受到气体形成的阻力而导致的开关不流畅、阻滞、打不开等问题，确保阀门在使用过程中的流畅性。

在实际应用时，该截止阀的通径可以大于或者等于12毫米，适用于90MPa以内的超高压环境中，流通介质可以为氮气、氢气、氦气或者其他气体。

如图1所示，阀芯12的通孔121可以呈阶梯状设置，连接端132与通孔121内径较大的部分配合。

这样，通孔121的内壁上形成了台阶面，台阶面在截止阀开启过程中所受到的气体作用力方向与阀芯12底面所受到的气体作用力方向相反。使得台阶面可以作为卸荷面122在截止阀使用过程中起到卸荷效果，有利于顺利完成截止阀工作状态的切换。

另外，可以将手柄13的连接端132设置为棱柱状，将通孔121内径较大的部分设置为与连接端132相适配的棱柱孔。

从而在转动手柄13的过程中，能够同步带动阀芯12转动。进而通过阀芯12与阀体11之间的螺纹配合，带动阀芯12在阀体11内完成上下移动，实现截止阀工作状态的切换。

如图所示，通孔121可以包括与进口111连通的第一段，以及与出口112连通的第二段，第一段平行于进口111的朝向方向的第一段，第二段平行于出口112的朝向方向。

另外，第一段沿远离进口111的方向设置成内径渐大的阶梯状，和/或，第二段沿远离出口112的方向设置成内径渐大的阶梯状。

这样，可以使通道113靠近阀芯12的部分有所扩大，有利于调整阀芯12的卸荷面积，以便截止阀能够适应大口径条件下的流畅控制。

如图1所示，阀芯12的端部与出口112处的内壁之间为锥面配合。

通过采用锥面配合，可以有效确保阀芯12的端部与出口112处的内壁之间的配合面积。在阀芯12的端部移动至与出口112处的内壁紧密配合时，能够具备良好的密封效果。

本申请一些实施例还提供了一种储氢系统，储氢系统包括上述的超高压大口径卸荷式截止阀。

通过在储氢系统中采用该截止阀，可以确保截止阀工作状态的顺利切换，以便实现对氢气流通的流畅控制。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (10)

1.一种超高压大口径卸荷式截止阀，其特征在于，包括：

阀体，设置有垂直分布的进口与出口，以及连通所述进口与所述出口的通道；

阀芯，设置在所述阀体内，所述阀芯的端部可在所述通道内移动而与所述出口处的内壁密封/分离，所述阀芯设置有与所述出口连通的通孔，以及位于所述通孔流通路径上的卸荷面；

手柄，包括相连的执柄端与连接端，所述连接端伸入所述阀体内，并与所述阀芯连接，所述执柄端转动时可带动所述阀芯在所述阀体内移动。

2.根据权利要求1所述的超高压大口径卸荷式截止阀，其特征在于，所述通孔呈阶梯状，所述连接端与所述通孔内径较大的部分配合。

3.根据权利要求2所述的超高压大口径卸荷式截止阀，其特征在于，所述连接端为棱柱状，所述通孔内径较大的部分为与所述连接端相适配的棱柱孔。

4.根据权利要求1所述的超高压大口径卸荷式截止阀，其特征在于，所述通孔的内径为10毫米至25毫米。

5.根据权利要求1所述的超高压大口径卸荷式截止阀，其特征在于，所述通孔包括与所述进口连通的第一段，以及与所述出口连通的第二段，所述第一段平行于所述进口的朝向方向的第一段，所述第二段平行于所述出口的朝向方向。

6.根据权利要求5所述的超高压大口径卸荷式截止阀，其特征在于，所述第一段沿远离所述进口的方向设置成内径渐大的阶梯状，和/或，所述第二段沿远离所述出口的方向设置成内径渐大的阶梯状。

7.根据权利要求1所述的超高压大口径卸荷式截止阀，其特征在于，所述阀芯的端部与所述出口处的内壁之间为锥面配合。

8.根据权利要求1所述的超高压大口径卸荷式截止阀，其特征在于，所述阀芯与所述阀体之间为螺纹配合，且所述阀芯的外围设置有与所述阀体配合的第一密封圈。

9.根据权利要求1所述的超高压大口径卸荷式截止阀，其特征在于，所述手柄与所述阀体的配合处设置有第二密封圈。

10.一种储氢系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的超高压大口径卸荷式截止阀。