无磨擦间隙式流体流量控制器的制作方法

1.本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种无磨擦间隙式流体流量控制器。


背景技术：

2.目前氢燃料电池冷却系统和电动汽车基本采用电机控制的球阀对冷却液进行流量和开关的控制，其基本原理和普通家用球阀大同小异，通常部件会采用pa66，pps ，ppa高级别的工程材料，对温度适应性更强的ptfe材料进行动密封，更加严格的公差配合控制以达到要求；球阀有流阻小，结构简单的特点，但是冷却系统中对球阀的密封性，开启扭矩，寿命要求远高于其它行业，特别是在氢燃料电池中，由于其控制方式需要频繁的转动以调整流量导致磨损严重。
3.其关键技术在于动密封，在转动的过程中如何密封以及不可能避免的磨损如何进行补偿，市面上现有的产品，采用ptfe密封，不锈钢圈架增加强度避免ptfe密封件变形，钛合金板形弹簧进行ptfe密封圈磨损后的补偿。由于空间限制，不锈钢的弹性不够，但是在如此进行材料和零件堆积的情况下，其寿命只能保证3年60000公里，更换时费时费力，并且需要重新补充冷却液，成本高；现有的产品不同厂家工作原理和密封方案基本相同，采用ptfe材料的硬质密封材料以仿形的方式用一个面包住球体进行密封，板形弹簧进行密封件的磨损补偿，其它可能发生泄露的部位采用一个或者多个o形密封圈。其中球体与ptfe材料密封的部位为一个面； 电机驱动轴转动，球体转动对流体进行流量和开关的控制。
4.目前的技术存在密封面较大，如果用于汽车冷却系统中，如有异物进入此密封面，可能导致泄漏，卡滞，密封件数量多，结构复杂，开启力扭矩大小无法精准控制，在汽车中进行高频开闭后导致磨损；弹簧力值过小无法起到密封和磨损后补偿的作力，力值过大会导致开启扭矩过大；左右磨损无法保证是一致的，进一步导到阀杆产生偏磨导致外漏。
5.总之其最大的问题就是采用的压缩产生密封，磨擦值大小由表面的粗糙度和两者接触的力值决定，压缩产生密封是其最大的问题，这个设计必须保证一个压缩值，对密封面就是一个力值，无法进一步优化，力值减少会导致泄漏；其在实际工作中，由于ptfe和球体之间存在转动，也无法实现真正的密封，目前市面上产品最多只能保证泄漏量低于3l/分钟；且无法用于气路下对气体的控制，因为干密封会加速其磨损。
6.目前的产品完全是一个在传统阀门基础上进行改良的产品，其整个设计过程基于发现问题，解决问题，再发现，再解决，从其产品零件的堆积可以体现这一点，发现磨损后泄漏，用弹簧进行补偿，不锈钢弹簧力值不够，换用钛合金，由于采用了弹簧导致ptfe密封件受力不均匀，特别是在高温工作环境下容易变形，进一步给ptfe件加上不锈钢圈架，不锈钢圈架会碰到边上的壳体，导致异响，于是再给不锈钢圈架加一圈橡胶环；然而这种思路下的产品对于氢燃料电池来说，完全已经无法达到要求。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供无磨擦间隙式流体流量控制器，以克服现有技术中的不足。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本技术公开了无磨擦间隙式流体流量控制器，包括壳体和流量控制组件，所述壳体的侧面和底面设有若干个流体出口，所述壳体的内部设有流量控制组件；所述流量控制组件包括中心轴、上端面、下端面、侧挡板，所述中心轴的上下两端分别设有上端面和下端面，所述上端面和下端面之间设有侧挡板，所述侧挡板的宽度大于流体出口的宽度，所述中心轴的上下两端与壳体之间转动连接，所述侧挡板与壳体的内壁之间存在间隙。
9.作为优选，所述上端面与下端面为圆形或扇形结构，所述下端面上设有若干个流量缺口；所述侧挡板呈圆弧结构。
10.作为优选，所述侧挡板呈圆环结构，所述侧挡板上设有若干个流体开口。
11.作为优选，所述壳体的顶部设有顶盖，所述顶盖的中心处设有通孔，所述中心轴的上端穿过所述通孔，所述通孔与中心轴的上端之间设有油封；所述顶盖与壳体之间设有密封圈，所述顶盖与壳体之间采用可拆卸连接。
12.作为优选，所述中心轴的上下两端与壳体之间采用轴承连接。
13.作为优选，所述壳体的侧面设有三个流体出口，所述壳体的底面设有一个流体出口；相邻的流体出口的开口朝向相差90度。
14.作为优选，所述流体出口上设有出水组件，所述流体出口的结构尺寸均相同。
15.作为优选，所述壳体的侧面设有用于安装的安装面板。
16.本发明的有益效果：1、无摩擦；设计了流量控制组件，其侧挡板与壳体内壁之间存在间隙，不会产生摩擦，大大提高了使用寿命；且由于存在间隙，冷却系统的异物可直接通过，不会卡滞；2、通用性；流体出口的结构尺寸均相同，其配套的出水组件规格均可一致；3、顶盖可以更换，以适应不同品牌型号的执行器；4、零件少，相对于现有技术，省略了弹簧，密封件等高价值的零件；5、结构简单，安装结构，生产模具结构更简单；本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
附图说明
17.图1是本发明无磨擦间隙式流体流量控制器的结构示意图；图2是本发明无磨擦间隙式流体流量控制器的结构爆炸示意图；图3是本发明无磨擦间隙式流体流量控制器的半剖立体示意图；图4是图3中a处的结构放大示意图；图5是本发明的流量控制组件的实施例一的结构示意图；图6是本发明的流量控制组件的实施例二的结构示意图；图7是本发明的流量控制组件的实施例三的结构示意图；图8是本发明的流量控制组件的实施例四的结构示意图；图9是本发明的流量控制组件的实施例五的结构示意图；
其中，1-壳体、11-流体出口、2-流量控制组件、21-中心轴、22-上端面、23-下端面、231-流量缺口、24-侧挡板、25-轴承、26-油封、3-顶盖、31-通孔、4-出水组件、5-间隙。
具体实施方式
18.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
19.本发明无磨擦间隙式流体流量控制器，如图1-3所示，包括壳体1和流量控制组件2，所述壳体1的侧面和底面设有若干个流体出口11，所述壳体1的内部设有流量控制组件2；如图5所示，所述流量控制组件2包括中心轴21、上端面22、下端面23、侧挡板24，所述中心轴21的上下两端分别设有上端面22和下端面23，所述上端面22和下端面23之间设有侧挡板24，所述侧挡板24的宽度大于流体出口11的宽度，所述中心轴21的上下两端与壳体1之间转动连接，所述侧挡板24与壳体1的内壁之间存在间隙5，如图4所示，利用流量控制组件2和壳体1的尺寸配合进行泄漏量的控制，这个产品不再是一个密封阀，而是一个泄漏是可以接受的产品；最大泄漏量为1.5l/分钟，完全满足要求，用在氢燃料电池冷却系统中，对性能没有任何影响。
20.如图5、图6和图9所示，在可行的实施例，所述上端面22与下端面23为圆形或扇形结构，所述下端面23上设有若干个流量缺口231；所述侧挡板24呈圆弧结构。可以改变侧挡板24的圆弧度数，实现多种开启和流量控制模式如图7和图8所示，在可行的实施例，所述侧挡板24呈圆环结构，所述侧挡板24上设有若干个流体开口241。
21.在一种可行的实施例，所述壳体1的顶部设有顶盖3，所述顶盖3的中心处设有通孔31，所述中心轴21的上端穿过所述通孔31，所述通孔与中心轴21的上端之间设有油封26；所述顶盖3与壳体1之间设有密封圈，所述顶盖与壳体1之间采用可拆卸连接。
22.在一种可行的实施例，所述中心轴21的上下两端与壳体1之间采用轴承25连接。
23.在一种可行的实施例，所述壳体1的侧面设有三个流体出口11，所述壳体1的底面设有一个流体出口11；相邻的流体出口11的开口朝向相差90度。
24.在一种可行的实施例，所述流体出口11上设有出水组件，所述流体出口11的结构尺寸均相同。
25.在一种可行的实施例，所述壳体1的侧面设有用于安装的安装面板12。
26.实施例一：如图1所示，本实施例无磨擦间隙式流体流量控制器，包括壳体1和流量控制组件2，所述壳体1的侧面设有三个流体出口11，所述壳体1的底面设有一个流体出口11；相邻的流体出口11的开口朝向相差90度；如图2所示，所述壳体1的内部设有流量控制组件2；所述流量控制组件2包括中心轴21、上端面22、下端面23、侧挡板24，所述中心轴21的上下两端分别设有上端面22和下端面23，所述上端面22和下端面23之间设有侧挡板24，所述侧挡板24的宽度大于流体出口11的宽度，所述中心轴21的上下两端与壳体1之间转动连接，如图4所示，所述侧挡板24与壳体1的内壁之间存在间隙5；
如图5所示，所述上端面22与下端面23为圆形结构，所述下端面23上设有若干个流量缺口231；所述侧挡板24呈圆弧结构，圆弧的度数为180，通过转动侧挡板24，最多可以同时调节两个流体出口11；并且开闭之间的角度可以实现对流量的控制。
27.实施例二：如图6所示，本实施例与实施例一的区别特征在于：侧挡板24圆弧的度数为90度，通过转动侧挡板24，只能用于单个流体出口11的开关调节；实施例三：如图7所示，本实施例与实施例一的区别特征在于：所述侧挡板24呈圆环结构，所述侧挡板24上设有2个流体开口241，通过转动这2个流体开口241，可以同时对两个流体出口11的流量进行调节；实施例四：如图8所示，本实施例与实施例一的区别特征在于：所述侧挡板24呈圆环结构，所述侧挡板24上设有3个流体开口241，通过转动流体开口241，可以调节流体出口11；实施例五：如图9所示，本实施例与实施例一的区别特征在于：所述上端面22与下端面23为扇形结构，所述侧挡板24的圆弧度数为90度，其工作原理与实施例二相同，在实施例二的基础上减少了端面处的材料成本。
28.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。