气体减压装置的二级阀座装配结构的制作方法

1.本发明涉及气体减压装置的二级阀座装配结构。


背景技术：

2.氢燃料电池汽车车载氢能系统控制技术中，气体减压装置是关键部件。目前，随着新能源汽车市场的快速发展，氢燃料电池汽车逐渐成为解决能源资源危机和环境危机的重要探索方向。但是，对于氢燃料电池汽车来说，储氢系统的压力决定了储氢量，目前的一种较高压力储氢系统的储氢压力能够达到70mpa，而电堆需要的氢气输入压力仅为1mpa-2mpa，因此储氢系统与电堆之间需要设置气体减压装置进行减压，目前的气体减压装置往往包括两级减压结构。
3.现有技术中的气体减压装置例如公开号为cn211423455u的专利文献公开的用于储气系统的阀组件，包括阀体、依次连接在阀体上的一级减压阀、二级减压阀。一级减压阀包括一级阀壳，内部设有一级阀腔，一级阀腔内设有一级阀芯；二级阀壳可拆连接在一级阀壳上，与一级阀壳围成二级阀腔，二级阀腔内设有二级阀芯。对于二级减压阀来说，其二级阀座设置在一级阀腔内，因此，装配二级减压阀时，或者仅需要对二级减压阀进行维护时，需要将一级减压阀拆开，拆装维护不便。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种气体减压装置的二级阀座装配结构，能够方便地对二级阀座进行拆装维护。
5.本发明中采用如下技术方案：气体减压装置的二级阀座装配结构，包括：一级阀壳，内部设有一级阀腔，一级阀腔内设有一级阀芯；二级阀壳，可拆连接在一级阀壳上，与一级阀壳共同围成二级阀腔，二级阀腔内设有二级阀芯；二级阀座装配结构还包括：阀芯插装座，所述阀芯插装座为单独部件，可拆固定在一级阀壳上，能够从二级阀腔中进行拆装；阀芯插装座上设有贯通孔，贯通孔靠近一级阀芯的一端朝向一级阀腔，远离一级阀芯的一端供二级阀芯的对应端导向插装；贯通孔内设有二级阀座，二级阀座用于与二级阀芯适配以在二级阀芯沿轴向移动时实现开度调节。
6.有益效果：采用上述技术方案，阀芯插装座可拆固定在一级阀壳上，能够从二级阀腔中进行拆装，同时，二级阀座设置在阀芯插装座上的贯通孔内，能够与二级阀芯适配，满足二级减压需求，当需要拆装维护二级阀座时，直接打开二级阀腔，对阀芯插装座进行操作即可，与现有技术相比，能够更容易底实现对二级阀座的拆装维护。
7.作为一种优选的技术方案：所述贯通孔的孔壁上设有阀座支撑台，阀座支撑台形成朝向所述一级阀芯的支撑面，所述二级阀座支撑在阀座支撑台上；所述贯通孔内还设有阀座压接件，阀座压接件上设有外螺纹，通过外螺纹固定在贯通孔内，将二级阀座压紧固定在阀座支撑台上；阀座压接件上设有连通孔，使得阀座压接件轴向两侧的空间连通。
8.有益效果：采用上述技术方案，二级阀座采用阀座压接件压接固定，安装方便，固定可靠。
9.作为一种优选的技术方案：所述二级阀座包括：支撑环，其背向一级阀芯的一端支撑在阀座支撑台上；密封块，位于支撑环靠近一级阀芯的一侧，用于封堵二级阀芯的对应端开孔；支撑环的位于密封块径向外侧的部分上设有连通通道，连通通道将密封块的轴向两侧连通。
10.有益效果：采用上述技术方案，支撑环能够将密封块支撑起一定高度，从而便于设置连通通道将密封块的轴向两侧连通，方便地保证气体通过，并且制造方便。
11.作为一种优选的技术方案：所述支撑环靠近一级阀芯的一端设有内翻部分，支撑环的内孔包括位于内翻部分背向一级阀芯的一侧的大孔径段，大孔径段的孔径大于内翻部分的内径；内翻部分上设有轴向通孔，轴向通孔与所述大孔径段连通，与大孔径段共同形成所述连通通道。
12.有益效果：采用上述技术方案，大孔径段能够保证气体流通面积，加工方便。
13.作为一种优选的技术方案：所述密封块与支撑环分体布置，所述内翻部分的中心开孔处设有内环台，所述密封块支撑在内环台上。
14.有益效果：采用上述技术方案能够通过内环台对密封块实现径向定位，并且有利于减小二级阀芯的轴向尺寸，从而更好地实现气体减压装置的小型化和轻量化。
15.作为一种优选的技术方案：所述贯通孔远离一级阀芯的一端设有阀芯密封圈；贯通孔具有环形密封段，环形密封段位于阀座支撑台背向一级阀芯的一侧；所述支撑环背向一级阀芯的一端的内径小于环形密封段的内径，支撑环的该端端面与环形密封段共同围成密封圈槽，供阀芯密封圈安装。
16.有益效果：采用上述技术方案，安装阀芯密封圈时，能够直接将阀芯密封圈从阀芯插装座的下端装入环形密封段，再安装二级阀座和阀座压接件，相比于通过将阀芯密封圈弯曲变形后装入环形密封槽内，不需使阀芯密封圈产生变形，安装方便，能够避免阀芯密封圈受损。
17.作为一种优选的技术方案：所述支撑环的外周面上设有外螺纹，通过外螺纹连接在阀芯插装座的贯通孔内。
18.有益效果：采用上述技术方案能够实现支撑环的位置调节，从而实现二级减压压力的调节。
19.作为一种优选的技术方案：所述阀芯插装座的外周面上设有外螺纹，通过外螺纹固定在一级阀壳上。
20.有益效果：采用上述技术方案能够方便地阀芯插装座的安装。
21.作为一种优选的技术方案：所述一级阀芯在一级调压弹簧的作用下顶压在阀芯插装座上。
22.有益效果：采用上述技术方案，阀芯插装座能够通过外螺纹调节自身位置，从而调节一级调压弹簧的压缩量，实现一级减压压力的调节。
23.作为一种优选的技术方案：所述一级阀芯靠近二级阀芯的一端具有密封插接段，密封插接段插接在所述贯通孔靠近一级阀芯的一端，并与贯通孔之间通过密封圈密封。
24.有益效果：采用上述技术方案，一级阀芯、二级阀芯均能够通过阀芯插装座上的贯通孔密封，不需考虑阀芯插装座外部的密封问题，有利于减少密封圈数量、提高密封可靠性、降低成本。
25.作为一种优选的技术方案：所述阀芯插装座的外周面上设有外螺纹，通过外螺纹固定在一级阀壳上设置的螺纹孔内；阀芯插装座的外周面上和/或所述螺纹孔的内壁上设有连通槽，连通槽沿螺纹孔的轴向延伸，一端与二级阀腔连通，另一端与一级阀腔连通；一级阀芯上或者一级阀芯与一级阀腔的内壁之间设有气体通道，使得连通槽与一级阀壳或二级阀壳上的呼吸通道连通。
26.有益效果：采用上述技术方案能够方便地实现阀芯插装座的安装，并且能够方便地设置连通槽，实现一级阀腔和二级阀腔同时与一级阀壳或二级阀壳上的呼吸通道连通，有利于节省呼吸通道上的呼吸阀，并且方便加工。
附图说明
27.图1是本发明中气体减压装置的二级阀座装配结构的实施例1的示意图；图2图1中二级阀座部位的局部放大图。
28.图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：11、进气接头；12、进气口；21、一级阀壳；22、固定孔；23、一级阀座；24、滤芯；25、一级阀腔；26、阀口；27、轴向通道；28、径向通道；29、一级调压弹簧；210、筒状支撑部；211、密封插接段；212、环形挡止台阶；213、呼吸通道；214、一级阀芯；31、二级阀壳；32、出气口；33、二级阀腔；34、二级阀芯；35、轴向贯通通道；36、二级阀座；37、支撑环；38、密封块；39、内翻部分；310、内环台；311、大孔径段；312、环形支撑台阶；313、二级调压弹簧；314、轴向通孔；41、阀芯插装座；42、贯通孔；43、阀座支撑台；44、阀座压接件；45、环形密封段；46、阀芯密封圈；47、连通孔；48、连通槽；51、压接套。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.需要说明的是，本发明的具体实施方式中可能出现的术语“第一”和“第二”等之类
的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
32.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
35.本发明中气体减压装置的二级阀座装配结构的实施例1：本实施例中的气体减压装置为一种车用高压氢气减压阀，用于氢能源汽车。如图1，车用减压装置包括进气接头11、一级阀壳21、二级阀壳31和压接套51。进气接头11上设有进气口12，用于与储氢系统连接，供压力较高的氢气进入；二级阀壳31形成出气接头，其上设有出气口32，供减压至设定压力的氢气排出。气体减压装置的进气口12和出气口32位于一条直线上，形成直通型结构，便于加工，气体流阻小。
36.为了便于清楚地描述本发明的实施例，下文中，以气体减压装置设有进气接头11的一端为下端，设有二级阀壳31的一端为上端，与图1中显示的方位一致。当然，上述“上”“下”并不用于限制气体减压装置的实际放置状态或使用状态，气体减压装置可以水平布置、倾斜布置或竖直布置，竖直布置时，进气接头11的一端也可以朝上。
37.一级阀壳21构成气体减压装置的阀主体，其上设有固定孔22，用于实现气体减压装置的固定。一级阀壳21上压接固定有一级阀座23，一级阀座23通过进气接头11之间设有滤芯24，滤芯24为中空筒状结构，纵剖面为u形；进气接头11通过螺钉固定在一级阀壳21上。一级阀壳21内设有轴向开孔，轴向开孔与一级阀座23共同围成一级阀腔25，一级阀腔25内设有一级阀芯214，一级阀芯214的下端设有插装段，插装段导向插装在一级阀座23上的阀芯插孔内，通过一级阀芯密封圈与一级阀座23形成密封配合。阀芯插孔的孔底设有阀口26，一级阀芯214的下端端面上嵌装有密封块，密封块用于与阀口26配合，形成一定开度，起到减压作用。一级阀芯214的内部设有流道，用于通往二级减压总成。流道包括轴向通道27和径向通道28，径向通道28设置在一级阀芯密封圈下方的小径段上，外端与一级阀芯214和阀芯插孔孔壁之间的环隙连通，内端与轴向通道27连通。一级阀芯214与一级阀座23之间设有一级调压弹簧29，用于实现一级减压。
38.一级阀壳21的顶部设有筒状支撑部210，二级阀壳31扣接在一级阀壳21上的筒状
支撑部210上。一级阀壳21的外周套设有压接套51，压接套51上设有内螺纹，通过内螺纹固定在筒状支撑部210上，实现对二级阀壳31的固定，二级阀壳31与一级阀壳21共同围成二级阀腔33。二级阀腔33内设置有二级阀芯34，二级阀芯34的下端也设有插装段，上端为盘状结构，盘状结构与二级阀壳31的内壁导向配合，盘状结构的外周面上设有密封圈，用于实现与二级阀壳31的密封。二级阀芯34的轴心处设有轴向贯通通道35，轴向贯通通道35的下端开口用于与二级阀座36适配以在二级阀芯34沿轴向移动时实现开度调节。
39.如图2，二级阀座36设置在阀芯插装座41上，阀芯插装座41为单独部件，是套体结构，其下端外周面上设有外螺纹，通过外螺纹固定在一级阀壳21上，能够从二级阀腔33中进行安装和拆卸。为了提高阀芯插装座41的固定可靠性，所述一级阀壳21上设有筒状凸出部，筒状凸出部的内壁上设有外螺纹，能够加长阀芯插装座41与一级阀壳21的螺纹连接长度。阀芯插装座41的内孔形成贯通孔42，贯通孔42的下端与一级阀腔25连通，上端供二级阀芯34的对应端导向插装。
40.阀芯插装座41的贯通孔42内设有阀座支撑台43，阀座支撑台43形成朝下的支撑面，所述二级阀座36支撑在阀座支撑台43上。贯通孔42内还设有阀座压接件44，阀座压接件44上设有外螺纹，通过外螺纹固定在贯通孔42内，将二级阀座36压紧固定在阀座支撑台43上。
41.二级阀座36为组合件，包括支撑环37和密封块38。支撑环37的上端支撑在阀座支撑台43上，支撑环37的下端设有内翻部分39，内翻部分39的中心开孔处设有内环台310。支撑环37的内孔包括位于内翻部分39上侧的大孔径段311，大孔径段311设置在支撑环37的轴向中部，其孔径大于内翻部分39的内径。支撑环37下端的内翻部分39上设有轴向通孔314，轴向通孔314与大孔径段311连通，与大孔径段311共同形成连通通道，连通通道将密封块38的上下两侧连通。支撑环37的外周面上设有外螺纹，通过外螺纹连接在阀芯插装座41的贯通孔42内，使用时能够通过螺纹实现支撑环37的位置调节，从而实现二级减压压力的调节。
42.密封块38用于封堵二级阀芯34的下端开孔，密封块38上设有环形支撑台阶312，通过环形支撑台阶312支撑在内环台310上，支撑环37能够使密封块38相对于阀座支撑台43被抬升，使得其上侧面位于支撑环37的上端面下方，为待减压气体提供通过空间。通过支撑环37上的内环台310对密封块38进行支撑能够对密封块38形成径向定位，并且有利于减小二级阀座36的轴向尺寸，从而减小整个气体减压装置的轴向尺寸和重量。
43.密封块38通过阀座压接件44压装固定，与现有技术中通过从密封块38中心穿过的螺钉将密封块38固定在密封块38安装座上相比，能够避免螺钉制作和安装不便等问题。
44.阀芯插装座41的贯通孔42具有环形密封段45，环形密封段45位于阀座支撑台43的上端。支撑环37的上端设有内凸缘，使得上端的内径小于环形密封段45的内径，支撑环37的上端端面与环形密封段45共同围成密封圈槽，相应的阀芯密封圈46安装在该密封圈槽内，用于与二级阀芯34形成密封配合。优选地，支撑环37上端的内凸缘处的内径略大于一级阀芯214的插装段的外径，能够避免影响一级阀芯214的插装。安装阀芯密封圈46时，直接将阀芯密封圈46从阀芯插装座41的下端装入环形密封段45，再安装二级阀座36和阀座压接件44，相比于通过将阀芯密封圈46弯曲变形后装入环形密封槽内，不需使阀芯密封圈46产生变形，安装方便，能够避免阀芯密封圈46受损。当然，为了保证气体通过，阀座压接件44上设有连通孔47，连通孔47沿周向均布，使得阀座压接件44轴向两侧的空间连通，并且阀座压接
件44上端的中心部位设有凸台，凸台的外周空间形成气流缓冲空间，有利于减小气流阻力，保证气流顺利通过。通过螺纹对支撑环37的上下位置进行调节时，为了保证密封圈槽的完整，可以在支撑环37的上端设置调节垫片。
45.一级阀芯214的上端具有密封插接段211，密封插接段211插接在阀芯插装座41的贯通孔42的下端，并与贯通孔42之间通过密封圈密封。一级阀芯214采用插接在阀芯插装座41中的方案，使得一级阀芯214、二级阀芯34均能够通过阀芯插装座41上的贯通孔42密封，不需考虑阀芯插装座41外部的密封问题，有利于减少密封圈数量、提高密封可靠性、降低成本。同时，一级阀壳21上供阀芯插装座41安装的开孔的直径大于一级阀芯214和一级调压弹簧29的外径，使得一级阀芯214和一级调压弹簧29也能够从气体减压装置的上侧进行安装，安装更便利。另外，一级阀芯214上设有环形挡止台阶212，环形挡止台阶212位于密封插接段211的下方，用于在一级调压弹簧29的作用下顶压在阀芯插装座41上。通过调节阀芯插装座41在一级阀壳21上的螺纹连接位置能够实现一级调压弹簧29的压缩量调节，从而实现一级减压结构的手动压力调节。
46.为了避免一级阀芯214活动时一级阀腔25中的气压发生变化而对一级阀芯214的活动产生影响，一级阀壳21的侧壁上设有呼吸通道213。阀芯插装座41的外周面上设有外螺纹，通过外螺纹固定在一级阀壳21上设置的螺纹孔内； 阀芯插装座41的外周面上设有连通槽48，连通槽48沿螺纹孔的轴向延伸，一端与二级阀腔33连通，另一端与一级阀腔25连通，能够使一级阀腔25和二级阀腔33共用一处呼吸通道213，有利于减少零件数量、降低成本。优选地，连通槽48设有多处，沿圆周均布，本实施例中设有三处。当然，一级阀芯214上或者一级阀芯214与一级阀腔25的内壁之间应当设置气体通道，使得呼吸通道213与连通槽48连通，本实施例中，一级阀芯214的外径小于一级阀腔25的内径，与一级阀壳21之间形成环形间隔，环形间隔形成了气体通道。在其他实施例中，连通槽48也可以设置在一级阀壳21上设置的螺纹孔内壁上。另外，在其他实施例中，也可以在一级阀芯214的环形挡止台阶212上设置通孔，依靠通孔形成气体通道。
47.装配上述气体减压装置时，可以从上方依次安装一级调压弹簧29、一级阀芯214、安装有二级阀座36的阀芯插装座41、二级调压弹簧313、二级阀芯34、二级阀壳31和压接套51。拆卸维护二级减压总成时，可以按照相反的顺序进行操作，与现有技术相比，能够方便地对二级阀座36进行拆装维护。
48.使用时，高压氢气通过进气接头11和滤芯24进入一级减压阀的阀口26，然后经过阀芯上的径向通道28和轴向通道27从一级阀芯214通过，作用在一级阀芯214的上端面，推动一级阀芯214下移，使一级阀芯214在上下端的气体压力和一级调压弹簧29的共同作用下保持平衡，实现一级减压，一级减压主要是为了承受加气冲击，进行初步减压，保护二级减压总成。经过一级减压后的氢气从二级阀座36上的连通孔47进入二级阀芯34，通过二级阀芯34上的轴向贯通通道35排向出气接头，并作用在二级阀芯34的上端面，推动二级阀芯34下移，使二级阀芯34在上下端的气体压力和二级调压弹簧313的共同作用下保持平衡，实现二级减压，满足气体减压装置的关键性能指标，最终从出气接头上的出气通道排出。
49.本发明中气体减压装置的二级阀座装配结构的实施例2：本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，二级阀座36通过阀座压接件44压接在阀芯插装座41中，而本实施例中，二级阀座36焊接固定在阀芯插装座41中。
50.本发明中气体减压装置的二级阀座装配结构的实施例3：本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，二级阀座36为组合件，包括支撑环37和密封块38，而本实施例中，二级阀座36为一体式结构。
51.本发明中气体减压装置的二级阀座装配结构的实施例4：本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，阀芯插装座41上供阀芯密封圈46安装的密封圈槽由支撑环37和阀座插装座围成，而本实施例中，密封圈槽为设置在阀座插装座的贯通孔42内壁上的环形槽，支撑环37仅起到支撑密封块38的作用。
52.本发明中气体减压装置的二级阀座装配结构的实施例5：本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，支撑环37上设有外螺纹，螺纹连接在阀座插装座上的贯通孔42内，而本实施例中，支撑环37的外周面为光面，依靠阀座压接件44压接固定在阀座插装座中。
53.本发明中气体减压装置的二级阀座装配结构的实施例6：本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，一级阀芯214上端的插装段导向插装在阀芯插装座41内并与阀芯插装座41密封配合，而本实施例中，一级阀芯214的上端也可以与阀芯插装座41相互分离，并与一级阀腔25的内壁面形成导向密封配合。
54.本发明中气体减压装置的二级阀座装配结构的实施例7：本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，阀芯插装座41能够对一级阀芯214形成挡止，而本实施例中，阀芯插装座41被设计成与一级阀芯214保持相互分离，一级阀腔25上设有朝下的支撑台阶面，支撑台阶面对一级阀芯214形成挡止。
55.本发明中气体减压装置的二级阀座装配结构的实施例8：本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，阀芯插装座41上设有外螺纹，通过螺纹连接可拆固定在一级阀壳21上，而本实施例中，阀芯插装座41的下端设有连接法兰，通过法兰和螺钉固定在一级阀壳21上。
56.本发明中气体减压装置的二级阀座装配结构的实施例9：本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，二级阀芯34上设有轴向贯通通道35，二级阀座36包括密封块38，密封块38与轴向贯通通道35的下端开口适配，而本实施例中，二级阀芯34上的插装段的结构与一级阀芯214的插装段相同，其上的流道包括轴向通道27和径向通道28，并且底面上设有密封块38，而二级阀座36的结构与一级阀座23的结构相同，轴心设有上下贯通的流通通道，相应的阀座压接件44的轴心设有避让孔，供气体通过。当然，在其他实施例中，本实施例中的二级阀座36也可以通过其他方式固定在阀芯插装座41上，例如焊接固定，或者采用一体式结构。
57.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。