一种新型泛塞封密封的加氢枪的制作方法

1.本发明涉及新能源氢燃料电池车技术领域，尤其涉及一种新型泛塞封密封的加氢枪。


背景技术：

2.新能源产业是当今社会发展的趋势，在能源问题日益凸显和政府的大力支持下，氢能技术产业得到快速的发展，随之带动氢燃料电池动力系统及整车的关键技术突破，氢燃料电池车逐渐进入市场，特别是在发达城市越来越多的市民接受并使用氢燃料电池汽车。
3.加氢枪是将生产的氢能加注到氢燃料电池汽车最后一个重要环节的核心设备。为实现氢能快速安全的加入到氢燃料汽车中，氢气的加注压力标准逐步提升，国外已研制出25mpa、35mpa以及70mpa加氢枪，国内已研制出35mpa加氢枪。加氢过程中，加氢口与密封件之间是相对运动的，加氢口会不断与密封面进行摩擦，由于密封技术的限制，国内研发的加氢枪密封性达不到70mpa压强要求，其次如选材料耐磨性差则导致使用寿命低，关键密封部位磨损后存在发生气体泄露安全隐患，远不能满足实际使用需求；加氢枪是加氢站工作人员经常接触的部件，为保证加氢枪的使用安全，其关键部件耐压不低于90mpa，特别是对于密封部件。
4.因此，如何在零压到超高压的全部工作区间，保持良好的密封性，成为本方案重点解决的技术难题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种新型泛塞封密封的加氢枪，解决了如何在零压到超高压的全部工作区间，保持良好密封性的技术难题，采用橡胶材料的部件代替金属弹簧作为中间张力的提供件，使其能够在零压到超高压整个工作压力区间保持良好密封性的同时，在低温高压长期与高纯度氢气接触的工作环境下仍然具有良好的工作性能与寿命。
6.一种新型泛塞封密封的加氢枪，包括枪体、枪座和握把，所述枪体内设置有加氢机构，所述握把位置设置有泄压机构，所述枪体内还设置有双重机械锁紧机构，所述加氢机构上设置有密封结构。
7.所述密封结构包括第一橡胶结构件与第二橡胶结构件，所述第一橡胶结构件呈u型结构，所述u型结构内设有第二橡胶结构件，第二橡胶结构件与所述u型结构呈过盈配合连接；所述第二橡胶结构件还与所述双重机械锁紧机构连接。
8.当进行加氢时枪体内产生高压氢气，高压气体压缩第二橡胶结构件产生径向变形膨胀，第二橡胶结构件膨胀挤压外部第一结构件的两个密封面扩张，从而紧紧与枪体密封面贴合实现密封作用，当加氢枪内部压力越大时，密封性就越高。
9.所述加氢机构包括加氢口、可轴向滑动的阀芯、设置在所述阀芯外侧的密封件，所述枪体内设置有加氢通道，所述阀芯与所述加氢通道连通，所述加氢口设置在所述阀芯进
口位置，所述阀芯壁面还开设有气孔，所述气孔与所述密封件接触；所述密封结构设置在所述阀芯外侧并抵靠在所述密封件上，所述密封结构还与所述衬套接触连接。
10.所述双重机械锁紧结构包括轴套二、靠近所述轴套二内壁设置的卡爪、分别设置在所述卡爪两端的紧箍弹簧一和紧箍弹簧二，所述轴套二内设置有衬套，所述衬套还与所述卡爪连接，所述轴套二的外端连接有轴套一，所述衬套通过若干复位弹簧连接在所述轴套的内壁上；所述轴套二的外端还设置有保护套。
11.在加气时，加气口插入将卡爪向四周顶开，卡爪上的凸起嵌入加气口上的凹槽，同时在紧箍弹簧的作用下持续不断的压紧,形成第一重锁定。加气口插入完成后，保护套在压缩弹簧的作用下向前移动，通过其前端的斜面接触将卡爪向中间挤压，形成第二重锁紧。
12.在进气端接通的情况下，气道内存在高压气体，气体压力直接作用于气腔的内壁，推动保护套前移，产生锁紧力。这个锁紧力叠加在压缩弹簧产生的锁紧力上，协同发挥作用，且通入的气压越高，锁紧力就越大。
13.所述泄压机构包括泄压管道、泄压管接头，所述泄压管道和所述泄压接头设置在所述握把位置。
14.所述泄压机构与扳机连接。
15.本发明达成以下显著效果：（1）采用了新型橡胶材料，具有能在低温条件下长期工作、对高压高纯氢气环境下氢的侵入溶解导致的溶胀有较强的抵抗作用、低摩擦、耐高压和长寿命等特点，且具有自密封能力，能够在零压到超高压的全部工作区间都保持良好的密封性，且安装简便；（2）当进行加氢时枪体内产生高压氢气，高压气体压缩第二橡胶结构件产生径向变形膨胀，第二橡胶结构件膨胀挤压外部第一结构件的两个密封面扩张，从而紧紧与枪体密封面贴合实现密封作用，当加氢枪内部压力越大时，密封性就越高。
附图说明
16.图1为本发明实施例中加氢枪的局部剖视图。
17.图2为本发明实施例中橡胶结构件的结构图一。
18.图3为本发明实施例中橡胶结构件的结构图二。
19.其中，附图标记为：11、保护套；12、枪体；13、加氢口；21、紧箍弹簧一；22、卡爪；23、紧箍弹簧二；24、衬套；25、轴套一；26、轴套二；27、复位弹簧；28、气道；41、阀芯；42、加氢通道；44、气孔；45、密封件；51、扳机；61、第一橡胶结构件；62、第二橡胶结构件。
具体实施方式
20.为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
21.如图1、图2所示，加氢时接口采用双重机械锁紧机构，将保证接口安全连接，双重机械锁紧结构包括轴套二26、靠近轴套二26内壁设置的卡爪22、分别设置在卡爪22两端的紧箍弹簧一21和紧箍弹簧二23，轴套二26内设置有衬套24，衬套24还与卡爪22连接，轴套二26的外端连接有轴套一25，衬套24通过若干复位弹簧连接在轴套的内壁上；轴套二的外端
还设置有保护套11。
22.加氢枪内设置有泄压机构，泄压结构通过操控扳机来控制开通与关闭，当加氢时按下扳机，泄压管道关闭；当加氢结束后扳机复原，泄压管道打开，加氢枪内的遗留高压气体能够通过加氢管道进入泄压管道，泄压管道通过泄压管接头连接到泄压管，进而由泄压管排出枪体12，能够有效地对枪体12腔内的遗留高压气体进行泄压排放，防止高压气体不及时排除泄压，影响加气设备的再次使用；泄压机构实质为现有技术，在此不再详述。
23.如图3所示，加氢时阀芯41与加氢管道联通，其内部存在高压气体，阀芯41与衬套24之间需要进行密封防止氢气泄露，阀芯41与衬套24之间密封位置采用新型泛塞封式密封结构，阀芯41加氢过程中是需要轴向滑动的，阀芯41与密封结构之间存在相对运动，这对此处密封件的密封性及材料耐磨性提出极高的要求；现采用橡胶材料的部件代替金属弹簧作为中间张力的提供件。新型泛塞封式密封结构由第一橡胶结构件61与第二橡胶结构件62组成，第一橡胶结构件61呈u型结构，选用超耐磨材料，u型结构内设有第二橡胶结构件62，第二橡胶结构件62与u型结构呈过盈配合；进一步地，第一橡胶结构件61与枪体12内相连接的两个面接触并起到密封的作用，当进行加氢时，枪体12内产生高压氢气压强达到70mpa，高压气体作用在第二橡胶结构件62上，第二橡胶结构件62受压力产生径向变形膨胀，第二橡胶结构件62膨胀挤压外部第一结构件的两个密封面扩张，从而紧紧与枪体12的密封面贴合并实现密封作用，当加氢枪内部压力越大时，密封性就越高；当加氢枪工作时，密封结构保证密封性的同时，也承受巨大的压力，在密封部位工作条件对比恶劣，热变形大，常常受振动、冲击，装置不紧，紧箍力过大，重复屡次使用，紧缩变形，内应力会集，超越疲劳强度而损坏，材料老化、蜕变等均会形成损坏泄漏。分析仿真密封圈材料采用ptef，压力施加70mpa，初期仿真结果疲劳寿命为90000min（约1500小时）以上，充分证明所用密封圈结构和材料的安全可靠性。
24.在未加气的状态下，紧箍弹簧一21处于放松状态，紧箍弹簧二23对卡爪22起限位作用；在加气时，加氢口13所插入车端的接口，将卡爪22向四周顶开。在紧箍弹簧一21的作用下，卡爪22存在一个径向的收紧力，使得加氢口13插入一定距离后，卡爪22上的凸起嵌入车辆端加气口上的凹槽，，同时在紧箍弹簧一21的作用下持续不断的压紧,形成第一重锁定。
25.此外，加氢口13插入完成后，轴套一25在复位弹簧27的作用下向前移动，通过其前端的斜面接触将卡爪22向中间挤压，这是第二重锁紧。这两重锁紧系统可以提供一个上限固定的锁紧力，防止加氢枪从加氢口13脱出。
26.进一步的，阀芯41与衬套24连接处密封设计，采用自封闭气道28设计，为了防止在没有加氢口13插入时，因为误操作打开加氢按钮导致氢气释放，出氢口附近的气道28设计为自封闭的形式。
27.出氢通道阀芯41壁面开有气孔44，将管道内外联通，在没有加氢口13插入时，气孔44在阀芯41管道外壁的一端收入壳体中并与壳体外壁配合，被密封件45密封，此时如果打开加氢按钮，氢气到达通道后方的腔室中没有出口，无法泄露；加氢时，加氢口13插入，将阀芯41往后顶，阀芯41后端的气孔44从密封件45中移出，与加氢通道42所在的腔室联通，气体由腔室经气孔进入阀芯41，开始氢气加注；加注完
成后，加氢口13抽出，阀芯41在复位弹簧27的作用下复位，阀芯41后端的气孔进入密封件45中，切断氢气通路，再次形成保护作用。
28.采用自封闭气道28设计，为了防止在没有加氢口13插入时，因为误操作打开加氢按钮导致氢气释放，出氢口附近的气道28设计为自封闭的形式。出氢通道壁面开有气孔，将管道内外联通。在没有加氢口13插入时，气孔在管道外壁的一端收入壳体中与壳体外壁配合，被壳体密封，此时如果打开加氢按钮，氢气到达通道后方的腔室中没有出口，无法泄露。
29.注：加氢枪与车端连接后，加氢通道才会打开，加氢枪从车端移除后，加氢通道关闭。
30.以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。