CN221300230U - 一种高压气体用两级系统减压阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高压气体用两级系统减压阀，其包含第一减压系统以及第二减压系统，第一减压系统容纳在阀体一端的第一腔体中，第二减压系统容纳在阀体的另一端第二腔体中；第一腔体与第二腔体通过中间内部通道连通；中间内部通道在远离第一腔体的方向上依次设有螺纹区段，压圈导向孔，中间过道以及二级小密封圈导向孔；中间过道的径向尺寸均小于压圈导向孔和二级小密封圈导向孔的径向尺寸。本申请通过独特的结构设计，最大程度上减少了密封圈的数量，主体结构只保留了两级减压系统阀芯密封所必需的四个密封圈，无其他任何辅助密封设计，也因此最大程度上减少了泄漏点，并延长了减压阀的使用寿命。

Description

一种高压气体用两级系统减压阀

【技术领域】

本实用新型涉及减压阀技术领域，具体的说，是一种高压气体用两级系统减压阀。

【背景技术】

在气体管路系统中，由于供应端的气源压力较高，波动较大，难以直接满足使用端的需求，例如，在氢能源汽车上，氢气供应端高压储氢气瓶的压力可高达70MPa，而使用端燃料电池系统的输入压力一般要求不超过2MPa，且供应端的高压气体压力会随着使用端气体消耗而逐渐减小，当供应端压力明显降低时需再到加氢站加氢至高压，所以供应端的压力是动态变化的，且高低压差距很大；使用端燃料电池发动机端则希望获得压力相对较低且稳定的气体，因此，在高压储氢系统气源端与燃料电池端之间需要一个能将气源端压力较高且波动较大的气体转化为压力相对较低且稳定的气体的阀件。应指出的是，除氢气能源汽车外，在其他领域也有类似的需求。

减压阀主要应用于将压力波动较大的供应端的高压气体调整到应用端所需要的压力稳定的低压气体，起到降压和稳压的作用。

除了实现高压气体的稳定减压功能外，减压阀的结构小型化，性能稳定性以及阀件自身气密性也越来受到关注。现有的减压阀往往内部结构较复杂，零件较多，致使组装耗时较多，生产成本增加；同时由于结构的复杂性，往往不可避免需要更多的密封圈进行辅助密封(一般需要1～3个)，密封圈的过多使用易导致泄漏风险程度的增大，而且密封圈不易拆卸和更换，致使前期组装和后期保养不方便。

因此，需要一种减压阀来优化和改进上述问题。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高压气体用两级系统减压阀。

本申请的设计原理：一种高压气体用两级系统减压阀，该减压阀包括进气端口，阀体，两级减压系统，出气端口等；两级系统包括第一减压系统和第二减压系统，并分别设置在阀体两端的腔体内，阀体两端的腔体通过阀体中间的内部通道实现连通；进气端口设置在第一减压系统所在的阀体一端，并通过其法兰结构与阀体连接；出气端口设置在第二减压系统所在的阀体一端，并通过其法兰结构与阀体连接；外界高压气体通过进气端口进入第一减压系统后实现初次减压，减压后高压气体即变为初次减压气体；然后所述初次减压气体通过阀体的中间内部通道进入第二减压系统，并在第二减压系统进一步减压而成为目标压力气体，最终通过出气端口输出至减压阀后续系统中，以满足后续系统对气体压力和流量的需求。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种高压气体用两级系统减压阀，其包含第一减压系统以及第二减压系统，第一减压系统容纳在阀体一端的第一腔体中，第二减压系统容纳在阀体的另一端第二腔体中；第一腔体与第二腔体通过中间内部通道连通；其特征在于，

中间内部通道在远离第一腔体的方向上依次设有螺纹区段，压圈导向孔，中间过道以及二级小密封圈导向孔；

中间过道的径向尺寸均小于压圈导向孔和二级小密封圈导向孔的径向尺寸。

第二减压系统的二级减压垫底座通过螺纹嵌入中间内部通道的螺纹区段中；

第二减压系统的二级减压垫压圈的导向部与压圈导向孔小间隙配合并压紧在压圈导向孔底部；

第二减压系统的二级小密封圈设置在二级小密封圈导向孔中，其一端贴紧在导向孔底部。

进气端口设置在第一腔体所在的阀体一端，出气端口设置在第二腔体所在的阀体的另外一端。

进气端口通过其法兰与第一减压系统所在的阀体一端连接，并通过其导向柱与第一腔体的导向圆柱面小间隙配合，使进气端口中心轴线与第一腔体中心轴线同轴；法兰上设有凹槽，用于减少进气端口的重量；进气端口进气口末端有一节流通道，该节流通道用于减缓高压气体对第一减压系统的冲击力；节流通道末端设有一个凸起，该凸起与第一减压系统配合，用于对高压气体的初次减压；导向柱内部设有长圆环，长圆环底部设有一短圆环，短圆环外径大于长圆环外径，两者内径相同；节流通道，凸起，长圆环，短圆环均与导向柱同轴。

第一减压系统包括一级减压垫，一级活动元件，一级小密封圈，一级小导向环，一级大密封圈，一级大导向环，一级弹性元件；一级密封圈，一级小导向环设置在一级活动元件相应卡槽内，

其中一级密封圈相对一级小导向环更靠近一级减压垫所在的一端；一级密封圈，一级小导向环均设置在所述进气端口长圆环内腔内，并可随一级活动元件沿长圆环内壁密封性地滑动。

一级弹性元件外套在长圆环，短圆环外围，弹性元件内壁与短圆环外壁小间隙配合，以使弹性元件轴线与长圆环，短圆环轴线基本同轴；短圆环外径比长圆环外径大，从而避免弹性元件内壁与长圆环外壁接触。

长圆环，短圆环，一级减压垫，一级小密封圈，一级小导向环嵌套在一级弹性元件内部，从而有效减小了减压阀一级减压系统的尺寸。

第二减压系统包括二级减压垫，二级减压垫底座，二级减压垫压圈，二级小密封圈，二级小导向环，二级大导向环，二级大密封圈，导向套，二级活动元件，二级弹性元件；

第二减压系统的二级减压垫底座通过螺纹嵌入中间内部通道的螺纹区段中，二级减压垫底座一端设有具有传递扭矩功能的扭矩凸台，扭矩凸台沉入一级尾部小腔体中；二级减压垫底座另一端设有沉孔，沿沉孔周围设有周向分布的贯穿通道；二级减压垫设有大径部和小径部，大径部导向沉入在二级减压垫底座之沉孔中，二级减压垫大径部的轴向尺寸略大于沉孔的深度；二级减压垫压圈设有导向部和压紧部，压紧部外径小于导向部外径和压圈导向孔的孔径，其内径大于二级减压垫小径部的外径，两者之间形成间隙；二级减压垫压圈压紧部端面压在二级减压垫大径部上，使二级减压垫机械固定在二级减压垫底座和二级减压垫压圈之间，其导向部与压圈导向孔小间隙配合并压紧在压圈导向孔底部；二级减压垫压圈压紧部设有径向贯穿切口，所述二级减压垫压圈与二级减压垫小径部之间的间隙通过该径向贯穿切口与二级减压垫底座上的贯穿通道连通。

二级小密封圈设置在二级小密封圈导向孔中，其一端贴紧在导向孔底部；导向套的导向圆柱与第二腔体小间隙配合，使导向套与第二腔体中心同轴，其定位端面与第二腔体底面贴紧，其外侧凸起圆柱与二级小密封圈导向孔间隙配合，其外侧凸起圆柱的端面与二级小密封圈另一端贴紧或两者之间有小间隙；导向套中心设有一贯穿孔,在该贯穿孔上设有一同轴的环形槽，二级小导向环安装在环形槽中；导向套在远离外侧凸起圆柱方向上设有内侧凸起圆柱，内侧凸起圆柱外圆与二级弹性元件内侧小间隙配合，使二级弹性元件与导向套基本同轴，并避免二级弹性元件外侧与导向套内壁接触；导向套贯穿孔靠近内侧凸起圆柱一侧设有导向角，该导向角用于引导二级小导向环的安装；出气端口的定位圆环与第二腔体小间隙配合，出气端口法兰端面与第二腔体所在的阀体一端端面不接触，以确保其定位圆环端面能压紧在导向套大端面上。

出气端口与导向套围成第三腔体，二级弹性元件和二级活动元件容纳在第三腔体中；二级弹性元件位于导向套与二级活动元件之间，其内侧与导向套内侧凸起圆柱外圆小间隙配合；二级活动元件杆部依次贯穿二级小密封圈，导向套，二级小导向环，二级弹性元件等部件，杆部端面与二级减压垫相对；二级活动元件导向部设有两个卡槽，二级大导向环，二级大密封圈设置两卡槽中，且二级大密封圈更远离杆部。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

本申请通过独特的中间内部通道结构设计，最大程度上减少了密封圈的数量，主体结构只保留了两级减压系统阀芯密封所必需的四个密封圈，无其他任何辅助密封设计，也因此最大程度上减少了泄漏点，并延长了减压阀的使用寿命。

本申请提供了一种结构紧凑简单，组件数量少，组装方便，耐高压，输出压力稳定的减压阀。

【附图说明】

图1是本申请的高压气体用两级系统减压阀的整体结构示意图；

图2是本申请的减压阀一组件进气端口的结构示意图；

图3是本申请的减压阀一组件二级减压垫底座的结构示意图；

图4是本申请的减压阀一组件导向套的结构示意图；

【具体实施方式】

以下提供本实用新型一种高压气体用两级系统减压阀的具体实施方式。

实施例1

请参见附图，一种高压气体用两级系统减压阀，包括进气端口1，阀体2，出气端口3，第一减压系统5，第二减压系统6等；其中，第一减压系统5容纳在阀体2一端的第一腔体7中，第二减压系统6容纳在阀体2另一端第二腔体8中，进气端口1、阀体2、出气端口3以及两级减压系统处于同一轴线上；第一腔体7与第二腔体8通过中间内部通道4连通；进气端口1设置在第一腔体7所在的阀体2一端，出气端口设置在第二腔体8所在的阀体2一端；

所述进气端口1通过其法兰1.1与第一减压系统所在的阀体一端连接，并通过其导向柱1.2与第一腔体7的导向圆柱面7.1小间隙配合，使进气端口1中心轴线与第一腔体7中心轴线同轴；所述法兰1.1上设有凹槽1.6，用于减少进气端口1的重量；所述进气端口1进气口末端有一个节流通道1.4，该节流通道用于减缓高压气体对第一减压系统的冲击力；所述节流通道(1.4末端设有一个凸起1.5，该凸起与第一减压系统5配合，用于对高压气体的初次减压；所述导向柱1.2内部设有长圆环1.7，长圆环1.7底部设有一短圆环1.8，短圆环1.8外径大于长圆环1.7外径，两者内径相同；节流通道1.4、凸起1.5、长圆环1.7、短圆环1.8均与导向柱1.2同轴；

所述第一减压系统包括一级减压垫9、一级活动元件10、一级小密封圈11、一级小导向环12、一级大密封圈15、一级大导向环14、一级弹性元件13；所述一级活动元件10靠近所述进气端口凸起1.5的一端设有圆孔10.1，一级减压垫9镶嵌在圆孔10.1内，并与进气端口凸起1.5相对；所述一级小密封圈11、一级小导向环12、一级大密封圈15、一级大导向环14分别设置在一级活动元件相应环形槽内；所述一级小密封圈11，一级小导向环12均设置在所述进气端口长圆环1.7内腔内，并可沿长圆环1.7内壁密封性地滑动，其中一级小密封圈11相对一级小导向环12更靠近一级减压垫所在的一端，并与所述凸起1.5将长圆环内腔的一部分封闭成第一减压空间1.3；外界气体通过进气端口凸起1.5与一级减压垫9之间的狭小空间后，进入第一减压空间。

所述一级弹性元件13外套在长圆环1.7，短圆环1.8外围，弹性元件13内壁与短圆环1.8外壁小间隙配合，以使弹性元件13轴线与长圆环1.7，短圆环1.8轴线基本同轴；短圆环1.8外径比长圆环外径大，避免弹性元件13内壁与长圆环1.7外壁接触。长圆环1.7、短圆环1.8、一级减压垫9、一级小密封圈11、一级小导向环12嵌套在一级弹性元件13内部，使一级减压系统结构紧凑，从而有效减小了减压阀的整体尺寸和重量；

一级大密封圈15，一级大导向环14设置在一级活动元件10远离一级减压垫9的一端，且一级大密封圈15更远离一级减压垫9；一级大密封圈15将第一腔体7远离进气端口的一端封闭成第二减压空间10.4，并可沿第二减压空间10.4所在的第一腔体7内壁密封性地滑动；所述一级活动元件远离进气端口的一端设有一级尾部小腔体10.5和径向通道10.6，气体可依次通过一级活动元件13上的若干小横孔10.2，大竖孔10.3，一级尾部小腔体10.5和径向通道10.6从第一减压空间1.3进入到所述第二减压空间10.4；

阀体2的中间内部通道4在远离第一腔体7的方向上依次设有螺纹区段4.1，压圈导向孔4.2，中间过道4.3，二级小密封圈导向孔4.4等，中间过道4.3的径向尺寸均小于压圈导向孔4.2和二级小密封圈导向孔4.4的径向尺寸；

第二减压系统包括二级减压垫17，二级减压垫底座16，二级减压垫压圈18，二级小密封圈19，二级小导向环20，二级大导向环25，二级大密封圈26，导向套21，二级活动元件24，二级弹性元件22等，其中二级小密封圈19和二级大密封圈26为唇形密封件；

二级减压垫底座16通过螺纹嵌入中间内部通道4的螺纹区段4.1中，二级减压垫底座16一端设有具有传递扭矩功能的扭矩凸台16.1，该扭矩凸台为正多边形，扭矩凸台16.1嵌入一级尾部小腔体10.5中；二级减压垫底座16另一端设有沉孔16.3，沿沉孔16.3周围设有周向分布的贯穿通道16.2；二级减压垫17设有大径部和小径部，大径部沉入在二级减压垫底座之沉孔16.3中，并与其小间隙配合，二级减压垫17大径部的轴向尺寸比沉孔16.3的深度大；二级减压垫压圈18设有导向部和压紧部，压紧部外径小于导向部外径和压圈导向孔4.2的孔径，其内径大于二级减压垫17小径部的外径，两者之间形成间隙18.1；二级减压垫压圈18压紧部端面压在二级减压垫17大径部上，使二级减压垫17机械固定，导向部与压圈导向孔4.2小间隙配合并压紧在压圈导向孔4.2底部；二级减压垫压圈18压紧部设有径向贯穿切口，间隙18.1通过该贯穿切口及二级减压垫底座16上的贯穿通道16.2与第二减压空间10.4连通；

二级小密封圈19配置在二级小密封圈导向孔4.4中，其唇形端贴紧在导向孔4.4底部；导向套21的导向圆柱21.1与第二腔体8小间隙配合，使导向套21与第二腔体8中心同轴，其定位端面21.2与第二腔体8底面贴紧，其外侧凸起圆柱21.4与二级小密封圈导向孔4.4大间隙配合，外侧凸起圆柱21.4的端面21.3与二级小密封圈19非唇形端贴紧或有小间隙隔开；导向套21中心设有一贯穿孔21.5，在该贯穿孔上设有一同轴的环形槽21.6，二级小导向环20安装在环形槽21.6中；导向套21在远离外侧凸起圆柱21.4方向上设有内侧凸起圆柱21.7，内侧凸起圆柱21.7外圆与二级弹性元件22内侧小间隙配合，使二级弹性元件22与导向套21基本同轴，并避免二级弹性元件22外侧与导向套内壁接触；导向套21贯穿孔21.5靠近内侧凸起圆柱21.7一侧设有导向角21.8，该导向角用于引导二级小导向环20的安装；出气端口3的定位圆环3.1与第二腔体8小间隙配合，其法兰端面3.3与第二腔体8所在的阀体一端端面不接触，以确保其定位圆环3.1端面能压紧在导向套大端面21.9上；出气端口定位圆环3.1的内径与导向套内壁21.10直径相同，其内腔与导向套内腔围成第三腔体23，二级弹性元件22和二级活动元件24容纳在第三腔体23中；二级弹性元件22位于导向套21与二级活动元件24之间，其内侧与内侧凸起圆柱21.8外圆小间隙配合；二级活动元件24杆部依次贯穿二级小密封圈19，导向套21，二级小导向环20，二级弹性元件22等部件，杆部端面与二级减压垫17相对，二级活动元件24导向部设有两个卡槽，二级大导向环25，二级大密封圈26设置两卡槽中，且二级大密封圈26更远离杆部。

二级减压垫17、阀体的中间过道4.3、二级小密封圈19及二级活动元件24杆部端面围成一区域，称为第三减压空间4.5，第三减压空间4.5与所述间隙18.1连通；二级大密封圈26与第三腔体23靠近出气端口的一端围成第四减压空间24.4；所述的第三减压空间4.5与所述的第四减压空间24.4通过二级活动元件24的杆部通道24.1、导向部小腔体24.2、导向部端面横向切口24.3连通，所述的导向部小腔体24.2与减压阀出口3.2连通。第二减压空间10.4中的气体可通过上述连通的通道与第三减压空间4.5，第四减压空间24.4，减压阀出口3.2连通。减压阀减压工作时，在两级减压系统与气体的相互作用下，分别在一级减压垫9与进气端口凸起1.5之间的区域，二级减压垫17与二级活动元件24杆部端面之间的区域形成相应的节流区域，进入减压阀的高压气体通过一级减压垫9与进气端口凸起1.5之间的节流区域，变为初次减压气体，先后进入第一减压空间1.3，第二减压空间10.4，然后通过二级减压垫17与二级活动元件24杆部端面之间的节流区域，先后进入第三减压空间4.5，第四减压空间24.4，并通过出口3.2进入减压阀后续系统中。该减压阀通过两级减压结构确保了入口压力变化很大的情况下保持输出压力的稳定，同时在结构设计上充分压缩阀件尺寸以实现阀件小型化，主体结构只保留了两级减压系统阀芯密封所必需的四个密封环，无其他任何辅助密封设计，也因此最大程度上减少了泄漏点，并延长了减压阀的使用寿命；这也是本申请的结构设计区别于现有技术而取得的较佳技术效果的原因。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高压气体用两级系统减压阀，其包含第一减压系统（5）以及第二减压系统（6），第一减压系统（5）容纳在阀体（2）一端的第一腔体（7）中，第二减压系统容纳在阀体（2）的另一端第二腔体（8）中；第一腔体（7）与第二腔体（8）通过中间内部通道（4）连通；其特征在于，

中间内部通道（4）在远离第一腔体（7）的方向上依次设有螺纹区段（4.1），压圈导向孔（4.2），中间过道（4.3）以及二级小密封圈导向孔（4.4）；

中间过道（4.3）的径向尺寸均小于压圈导向孔（4.2）和二级小密封圈导向孔（4.4）的径向尺寸。

2.如权利要求1所述的一种高压气体用两级系统减压阀，其特征在于，

第二减压系统（6）的二级减压垫底座（16）通过螺纹嵌入中间内部通道（4）的螺纹区段（4.1）中；

第二减压系统（6）的二级减压垫压圈（18）的导向部与压圈导向孔（4.2）小间隙配合并压紧在压圈导向孔（4.2）底部；

第二减压系统（6）的二级小密封圈（19）设置在二级小密封圈导向孔（4.4）中，其一端贴紧在导向孔（4.4）底部。

3.如权利要求1所述的一种高压气体用两级系统减压阀，其特征在于，进气端口（1）设置在第一腔体（7）所在的阀体（2）一端，出气端口设置在第二腔体（8）所在的阀体（2）的另外一端。

4.如权利要求1或者3所述的一种高压气体用两级系统减压阀，其特征在于，进气端口（1）通过其法兰（1.1）与第一减压系统（5）所在的阀体一端连接，并通过其导向柱（1.2）与第一腔体（7）的导向圆柱面（7.1）小间隙配合，使进气端口（1）中心轴线与第一腔体（7）中心轴线同轴；法兰（1.1）上设有凹槽（1.6），用于减少进气端口（1）的重量；进气端口（1）进气口末端有一节流通道（1.4），该节流通道用于减缓高压气体对第一减压系统的冲击力；节流通道（1.4）末端设有一个凸起（1.5），该凸起与第一减压系统（5）配合，用于对高压气体的初次减压；所述导向柱（1.2）内部设有长圆环（1.7），长圆环（1.7）底部设有一短圆环（1.8），短圆环（1.8）外径大于长圆环（1.7）外径，两者内径相同；节流通道（1.4），凸起（1.5），长圆环（1.7），短圆环（1.8）均与导向柱（1.2）同轴。

5.如权利要求4所述的一种高压气体用两级系统减压阀，其特征在于，

第一减压系统包括一级减压垫（9），一级活动元件（10），一级小密封圈（11），一级小导向环（12），一级大密封圈（15），一级大导向环（14），一级弹性元件（13）；一级密封圈（11），一级小导向环（12）设置在一级活动元件（10）相应卡槽内，

其中一级密封圈（11）相对一级小导向环（12）更靠近一级减压垫所在的一端；一级密封圈（11），一级小导向环（12）均设置在进气端口长圆环（1.7）内腔内，并可随一级活动元件（10）沿长圆环（1.7）内壁密封性地滑动。

6.如权利要求5所述的一种高压气体用两级系统减压阀，其特征在于，

一级弹性元件（13）外套在长圆环（1.7），短圆环（1.8）外围，弹性元件（13）内壁与短圆环（1.8）外壁小间隙配合，以使弹性元件（13）轴线与长圆环（1.7），短圆环（1.8）轴线基本同轴；短圆环（1.8）外径比长圆环外径大，从而避免弹性元件（13）内壁与长圆环（1.7）外壁接触。

7.如权利要求5所述的一种高压气体用两级系统减压阀，其特征在于，长圆环（1.7），短圆环（1.8），一级减压垫（9），一级小密封圈（11），一级小导向环（12）嵌套在一级弹性元件（13）内部，从而有效减小了减压阀一级减压系统的尺寸。

8.如权利要求1所述的一种高压气体用两级系统减压阀，其特征在于，

第二减压系统包括二级减压垫（17），二级减压垫底座（16），二级减压垫压圈（18），二级小密封圈（19），二级小导向环（20），二级大导向环（25），二级大密封圈（26），导向套（21），二级活动元件（24），二级弹性元件（22）。

9.如权利要求1所述的一种高压气体用两级系统减压阀，其特征在于，第二减压系统的二级减压垫底座（16）通过螺纹嵌入中间内部通道（4）的螺纹区段（4.1）中，二级减压垫底座（16）一端设有具有传递扭矩功能的扭矩凸台（16.1），扭矩凸台（16.1）沉入一级尾部小腔体（10.5）中；二级减压垫底座（16）另一端设有沉孔（16.3），沿沉孔（16.3）周围设有周向分布的贯穿通道（16.2）。

10.如权利要求1所述的一种高压气体用两级系统减压阀，其特征在于，二级减压垫（17）设有大径部和小径部，大径部导向沉入在二级减压垫底座之沉孔（16.3）中，二级减压垫（17）大径部的轴向尺寸略大于沉孔（16.3）的深度。