一种单向阀的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池领域，具体为一种单向阀。


背景技术：

2.随着燃料电池系统技术日益成熟，能量合理利用及分配的问题越来越突出，为了降低燃料电池系统阳极循环功耗，主流方案采用了引射器，依靠其机械结构原理对电堆出口的氢、氮、水混合气体进行回流升压，提升了燃料电池系统性能，同时节省了循环泵功率。
3.然而，当燃料电池系统运行在低功率时，引射器回流性能较弱，甚至无法形成引射而出现循环回路内气体倒流的情况，在引射器循环回路设置单向阀，能够有效防止循环回路内气体倒流，提升燃料电池系统输出性能。即燃料电池系统低功率运行时，单向阀关闭，阻止了循环回路的倒流；当中高功率运行时，引射器循环回路的单向阀自动开启，实现了引射器回流的功能。
4.但是，由于现有单向阀均采用弹簧复位，使得单向阀开启时所需压力大，且开启后流阻偏大，故而不能实现因此，急需一种开启压力小、开启后流阻小的单向阀。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种单向阀，以解决现有单向阀采用弹簧复位所带来的开启压力大，开启后流阻偏大的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：
7.一种单向阀，单向阀安装于在流道内，流道形成上流道和下流道；
8.单向阀包括：密封件、阀座和阀芯；
9.阀座包括：筒体和阀杆；
10.阀杆竖直设置于筒体内；
11.阀杆的底部通过连接件与筒体的底部相连；
12.密封件设置于阀芯，阀芯的轴向开设有与阀杆配合的通孔；
13.阀芯套设于阀杆；
14.阀芯处于密封位置时，阀芯可通过密封件与阀座配合使流道处于截流状态；阀芯可在气流的压力大于预设值时，气流推动阀芯沿阀杆向上运动，以使上流道与下流道导通。
15.优选的，阀杆设置于筒体的轴心。
16.优选的，阀杆通过多个连接件与筒体相连。
17.优选的，阀芯与阀杆采用间隙配合。
18.优选的，密封件为沿阀芯周向一体硫化的密封垫。
19.优选的，阀芯包括：第一环圈、第二环圈和圆筒；
20.第一环圈位于圆筒的下端，第二环圈套设在圆筒的上部。
21.优选的，在筒体的顶部，沿筒体的径向开设有导水槽；
22.导水槽可在阀芯处于密封位置时，导水槽用于将上流道的冷凝水导流至下流道。
23.优选的，沿筒体的周向开设有多个导水槽。
24.优选的，还包括：设置于阀杆顶部的限位件。
25.优选的，阀杆涂有dlc类金刚石涂层。
26.本实用新型提供了一种单向阀，将单向阀设置在流道内，将流道分成上流道和下流道，而通过在阀芯上设置密封件，并将套设在阀座的阀杆上，阀芯会在自身重力作用下向下落，并在阀芯下落到密封位置时，即阀芯向下落至与筒体接触的最低点时，阀芯能够通过密封件与阀座配合使流道处于关闭状态，而在下流道有气流进入时，当下流道内的气压大于阀芯的重力时，气流能够推动阀芯沿阀杆向上运动，进而使上流道与下流道导通，本技术相较于现有技术的弹簧复位方式，由于阀芯的重力远小于弹簧的阻力，且在单向阀开启后，阀芯的重力维持不变，使得本技术的单向阀开启压力更小，且单向阀开启后流阻保持最小，进而能够有效提升气体的流通面积。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
28.图1为本实用新型实施例提供的一种单向阀的结构示意图；
29.图2为本实用新型实施例提供的底座的结构示意图；
30.图3为本实用新型实施例提供的阀芯的结构示意图；
31.图4为本实用新型实施例提供的设有密封件的阀芯的结构示意图；
32.图5为本实用新型实施例提供的单向阀安装在流道的结构示意图。
33.其中，阀座1、连接件1.1、导水槽1.2、阀杆1.3，阀芯2、第一环圈2.1、第二环圈2.2、圆筒2.3，密封件3，限位件4，流道5。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.本实用新型实施例提供一种单向阀，参见图1至图5，该单向阀安装于在流道5内，形成上流道和下流道，单向阀包括：密封件3、阀座1和阀芯2；
36.阀座1包括：筒体和阀杆1.3；
37.阀杆1.3竖直设置于筒体内；
38.阀杆1.3的底部通过连接杆与筒体的底部相连；
39.密封件3设置于阀芯2，阀芯2的轴向开设有与阀杆1.3配合的通孔；
40.阀芯2套设于阀杆1.3；
41.阀芯2处于密封位置时，阀芯2可通过密封件3与阀座1配合使流道5处于关闭状态；阀芯2可在气流的压力大于预设值时，气流推动阀芯2沿阀杆1.3向上运动，以使上流道与下
流道导通。
42.需要说明的是，将单向阀设置在流道5内，将流道5分成上流道和下流道，而通过在阀芯2上设置密封件3，并将套设在阀座1的阀杆1.3上，阀芯2会在自身重力作用下向下落，并在阀芯2下落到密封位置时，即阀芯2向下落至与筒体接触的最低点时，阀芯2能够通过密封件3与阀座1配合使流道5处于截流状态，即上流道与下流道不导通，而在下流道有气流进入时，当下流道内的气压大于阀芯2的重力时，气流能够推动阀芯2沿阀杆1.3向上运动，进而使上流道与下流道导通，本技术相较于现有技术的弹簧复位方式，由于阀芯2的重力远小于弹簧的阻力，且在单向阀开启后，阀芯2的重力维持不变，使得本技术的单向阀开启压力更小，且单向阀开启后流阻保持最小，进而能够有效提升气体的流通面积。
43.具体的，阀杆1.3设置于筒体的轴心。
44.需要说明的是，将阀杆1.3设置在筒体的轴心，方便工作人员对阀杆1.3和筒体进行装配，进而在将阀芯2套设在阀杆1.3时，阀杆1.3也处于阀芯2的轴心位置，进而在对阀芯2安装时，只需要将阀杆1.3对准阀芯2的通孔即可，方便阀芯2的安装。
45.进一步，阀杆1.3通过多个连接件1.1与筒体相连。
46.需要说明的是，有效保证了阀杆1.3与筒体的连接强度，避免阀杆1.3在使用过程中出现倾斜。
47.还需要说明的是，连接件1.1为连接杆，连接杆的数量优选为3个，阀杆1.3通过3个连接杆与筒体相连，形成三幅条的稳定结构，在保证底座的结构强度时，还能保证较大的流通面积。
48.具体的，阀芯2与阀杆1.3采用间隙配合。
49.需要说明的是，将阀芯2与阀杆1.3的配合方式设置为间隙配合，能够保证阀芯2沿阀杆1.3的轴向移动同时，还能够有效减少气体从阀芯2与阀杆1.3之间的间隙通过。
50.进一步，密封件3为沿阀芯2周向一体硫化的密封垫。
51.需要说明的是，将密封件3设置成沿阀芯2周向一体硫化的密封垫，能够提升阀芯2与阀座1之间的密封效果。
52.优选的，密封垫的外部涂有聚四氟乙烯。
53.需要说明的是，聚四氟乙烯是一种以四氟乙烯作为单体聚合制得的高分子聚合物。白色蜡状、半透明、耐热、耐寒性优良，可在-180～260℃长期使用。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，因此，通过在密封垫的外部涂有聚四氟乙烯，能够有效减少密封垫与其他部件的摩擦力，且能避免冷凝水结冰导致阀芯2无法开启问题出现。
54.优选的，密封垫的底部为圆弧结构，密封垫与阀座1接触的位置设有倒圆角结构，能够保证密封垫与阀座1接触形成线密封，还能避免密封垫与阀座1频繁接触磨损。
55.具体的，阀芯2包括：第一环圈2.1、第二环圈2.2和圆筒2.3；
56.第一环圈2.1位于圆筒2.3的下端，第二环圈2.2套设在圆筒2.3的上部。
57.需要说明的是，将阀芯2设置成第一环圈2.1、第二环圈2.2和圆筒2.3，并将第一环圈2.1位于圆筒2.3的下端，第二环圈2.2套设在圆筒2.3的上部，形成具有工字形结构的阀芯2，通过在阀芯2的周向一体硫化密封垫，工字结构的阀芯2能够避免密封垫在工作过程中脱落。
58.进一步，如图2所示，在筒体的顶部，沿筒体的径向开设有导水槽1.2；
59.导水槽1.2可在阀芯2处于密封位置时，导水槽1.2用于将上流道的冷凝水导流至下流道。
60.需要说明的是，由于燃料电池系统的流道5流量大、介质为高温高湿气体，在阀芯2处于密封位置时，如果当前环境为低温环境，流道5中的高温高湿气体容易产生冷凝水，而处于单向上方的上流道的冷凝水不及时排出，会聚集在单向阀结冰，进而容易导致阀芯2无法开启，然而，燃料电池系统对单向阀反向泄漏量不是太敏感，因此，本技术通过在筒体的顶部，沿筒体的径向开设有导水槽1.2，并使导水槽1.2在阀芯2处于密封位置时，上流道的冷凝水能够通过导水槽1.2流入下流道，防止阀芯2与筒体接触位置由于低温导致冷凝水结冰影响阀芯2开启。
61.具体的，沿筒体的周向开设有多个导水槽1.2。
62.需要说明的是，沿筒体的周向开设有多个导水槽1.2，多个导水槽1.2能够及时将上流道中的冷凝水导入至下流道，避免冷凝水出现结冰。
63.优选的，多个导水槽1.2按预设间距分布。
64.进一步，单向阀，还包括：设置于阀杆1.3顶部的限位件4。
65.需要说明的是，通过在阀杆1.3顶部设置可拆卸的限位件4，能够有效防止由于下流道内气流压力过大导致阀芯2向上移动时脱出阀杆1.3。
66.优选的，限位件4为螺帽，阀杆1.3的顶部开设有与螺帽配合的外螺纹。
67.需要说明的是，限位件4并不仅限于螺帽，还可以为其他具有限制阀芯2脱出的其他部件。
68.进一步，阀杆1.3涂有dlc类金刚石涂层。
69.需要说明的是，dlc类金刚石涂层是在电离和分解的碳或烃类物质以通常为10-300ev的能量降落在基底表面时形成的。dlc膜具有优异的机械(高硬度)、光学(高光学带隙)、电学(高电阻率)、化学(惰性)和摩擦学(低摩擦和磨损系数)性能，并可在低衬底温度(～200℃)下沉积，因此，通过在阀杆1.3上涂dlc类金刚石涂层，能够有效减少阀杆1.3与阀芯2的摩擦力，并能延长阀杆1.3的使用寿命，进而延长单向阀的使用寿命。
70.为了便于理解上述方案，结合图1至图5，下面对本方案作进一步介绍。
71.一种燃料电池系统单向阀，包含阀座、阀杆、阀芯、密封垫。
72.单向阀安装在引射器回流入口，单向阀的阀芯与阀杆为间隙配合并可以沿阀杆滑动，当阀芯与阀座接触时，单向阀关闭，相反当阀芯在气流推动下离开阀座时，单向阀打开。所以，当介质正向流通动能较大时时，可以推动单向阀的阀芯滑动打开流道，相反，当正向介质流通动能较小时，单向阀的阀芯自动落座后关闭流道，阻止了介质通过回流入口的反流。
73.阀座底部为三向辐条结构设计，既可以保证阀座的结构强度，又可以保证较大的流通面积；
74.阀座中心设置一体式阀杆，阀杆上设置有涂层材料，该涂层具有耐磨、润滑效果，防止使用过程阀芯卡滞，提高单向阀寿命及可靠性。阀杆的顶部设置有限位件，防止阀芯脱出阀杆，限位件的高度需同时保证阀芯的开度满足流量、流阻需求。
75.阀座周边的上边缘设置了导水槽，保证阀芯落座后产生的冷凝水可以沿导水槽流
出，防止在单向阀密封结构处聚集低温结冻影响开启。
76.阀芯与阀杆为间隙配合，阀芯的中心设置有通孔，通孔内侧壁设置有涂层材料，该涂层可以防止与阀杆接触部位磨损，同时避免水粘连导致低温冻结无法开启。
77.阀芯具有工字形结构，沿周边一体硫化了密封垫，工字形结构提高了密封垫的强度，可以避免橡胶在工作过程中脱落。
78.密封垫底部为倒圆角结构，阀座与密封垫接触部位同样倒圆角结构，可以既保证密封垫与阀座接触形成线密封，又避免密封垫与阀座频繁接触磨损；密封垫外层涂布了涂层材料，该涂层具有润滑、耐磨、疏水作用，避免低温冻结粘连无法开启。
79.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。