一种高压氢气减压阀的制作方法

1.本实用新型属于氢气阀门技术领域，涉及高压氢气减压阀。


背景技术：

2.氢燃料电池汽车是新能源汽车中的一种，它利用氢气和氧气发生电化学反应产生电能驱动汽车行驶，排出来的是无污染的水，能真正做到环保。减压阀是氢燃料电池供氢系统中的一个关键零，安装于瓶口阀与喷射器之间，将350bar高压氢气减压为10~20bar低压氢气供给喷射器，并在进口压力和流量变化时，输出压力的波动范围保持在
±
2bar内，即具有减压和稳压功能。减压原理为气体流经扩张-收缩-扩张通道，气体流速增加，压力下降。减压功能由主阀组件来完成。稳压原理为感应元件感应减压后的气体压力，并与负载元件保持平衡，并随出气压力变化，通过调整主阀位置，来调节阀后压力。稳压功能由感应元件和负载元件来完成。主阀有锥 阀、平面阀。感应元件有皮膜式、活塞式和波纹管式。负载有弹簧、空气。根据主阀是否受进气影响，分为平衡式和非平衡式。根据减压的次数可分为单级、两级、三级减压。然而高压氢气密封是一个难点，一旦泄漏则可能损坏喷射器等阀后组件，甚至有起火爆炸的危险。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种高压氢气减压阀，能能有效减少减压阀在使用过程中出现泄漏现象，确保燃料电池供氢系统的性能稳定，保证燃料电池车辆在线路上安全、平稳地运行。
4.按照本实用新型提供的技术方案：一种高压氢气减压阀，包括阀体，阀体中设有一级主阀和二级主阀，一级主阀包括一级阀腔，一级阀腔上方设有进气接头，一级阀腔底部安装一级堵头，进气接头与一级堵头之间设有依次连通的一级气道、一级阀芯腔、一级弹簧腔，一级气道连通进气接头输出端，一级活塞在一级阀腔中滑动，一级活塞顶部安装一级阀芯，一级阀芯在一级阀芯腔中滑动，一级弹簧腔中设有一级弹簧，一级弹簧上端抵住一级弹簧腔顶部，一级弹簧下端抵住一级活塞下部，一级活塞中轴向设有一级活塞轴向气道，一级活塞上部径向设有一级活塞径向气孔，一级活塞径向气孔连通一级阀芯腔与一级活塞轴向气道，一级活塞径向气孔另一端连通一级弹簧腔，一级堵头中开设一级堵头气道，一级堵头气道连通一级弹簧腔及一级阀腔底部；二级主阀包括二级阀腔，二级阀腔顶部安装通气阀，底部安装阀杆座，通气阀与阀杆座之间依次设有二级活塞腔、二级阀座、二级阀芯腔，二级活塞腔中竖直滑动二级活塞，二级活塞与通气阀之间安装二级主弹簧，二级活塞腔下部、二级阀座、阀杆座上部中竖直滑动设有二级阀芯，二级阀芯顶部伸出二级阀座抵住二级活塞底部，二级阀芯中部为二级阀芯凸台，二级阀芯凸台顶部与二级阀座底部设有适配的二级密封面，二级阀芯凸台底部与阀杆座顶部之间安装二级辅助弹簧；阀体一侧连接接头座，接头座中开设接头座气道，接头座上集成排气口，排气口连通接头座气道；二级活塞腔底部连通接头座气道，一级弹簧和二级主弹簧所在的腔室相连通，一级阀腔底部连通二级阀芯腔。
5.作为本实用新型的进一步改进，一级阀芯腔尺寸小于一级弹簧腔，阀体一侧螺纹连接接头座，一级阀腔底部通过阀体通道连通二级阀芯腔。
6.作为本实用新型的进一步改进，进气接头中竖直贯穿进气孔，进气孔内外端分别连通一级气道及氢气气源，进气孔中安装进气过滤器，进气接头与阀体之间设有密封圈。
7.作为本实用新型的进一步改进，接头座上集成有安全阀接口，安全阀接口连通接头座气道，安全阀接口螺纹连接安全阀。
8.作为本实用新型的进一步改进，接头座集成压力传感器接口，压力传感器接口连通接头座气道。
9.作为本实用新型的进一步改进，二级阀腔顶部螺纹安装通气阀，通气阀包括通气阀体和通气伞体，通气阀体中安装伞体座，伞体座上部安装顶盖，顶盖上竖直贯穿顶盖通气孔，伞体座中部设有伞体安装孔，伞体安装孔外周竖直贯穿伞体座通气孔，通气伞体中部安装在伞体安装孔内，通气伞体上部为弹性伞翼，弹性伞翼呈弧形并覆盖伞体座通气孔。
10.作为本实用新型的进一步改进，通气阀底部安装弹簧座，弹簧座下部设有弹簧导柱，二级主弹簧上部套设在弹簧导柱外周，二级主弹簧上下两端分别抵住弹簧座和二级活塞。
11.作为本实用新型的进一步改进，一级弹簧与一级弹簧腔之间、二级主弹簧与二级活塞之间、二级辅助弹簧与阀杆座之间安装第一调整垫片、第二调整垫片、第三调整垫片。
12.本技术的积极进步效果在于：
13.1、本实用新型结构简单，占用空间小；采用两级减压结构，减压并稳压效果好；一级主阀，无需高压动密封，避开技术难点的同时也能降低泄漏风险；一级阀芯顶部为平面结构，耐冲击，阀芯与阀座无需定位。
14.2、本实用新型集成安全阀、通气阀和压力传感器接口；通过更换弹簧和加减调整垫片的方式，实现不同压力的减压需求。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构示意图。
16.图2为本实用新型通气阀的结构示意图。
17.图1-图2中，包括1—阀体，2—一级阀芯，3—一级活塞，4—一级弹簧，5—阀杆座，6—二级阀芯，7—二级辅助弹簧，8—二级阀座，9—二级活塞，10—二级主弹簧，11—通气阀，12—接头座，13—安全阀等。
具体实施方式
18.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
19.为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型方案，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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
20.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，“包括”和“具有”等类似术语，是指除了已经在“包括”和“具有”中所罗列的那些内容以外，还可以“包括”和“具有”其它尚未罗列的内容；例如，可以包含一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，不必限于已经清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
21.以下具体实施方式的描述中，坐标参考图1，以图1中垂直纸面向里的方向为前，垂直纸面向外的方向为后，以图1中的左右方向为左右，图1中的上下方向为上下。
22.如图1所示，本实用新型是一种高压氢气减压阀,包括阀体1，阀体1中设有一级主阀和二级主阀，一级主阀包括一级阀腔，一级阀腔上方设有进气接头14，一级阀腔底部安装一级堵头15，进气接头14与一级堵头15之间设有依次连通的一级气道1-1、一级阀芯腔1-2、一级弹簧腔1-3，一级气道1-1连通进气接头14输出端， 一级阀芯腔1-2尺寸小于一级弹簧腔1-3，一级活塞3在一级阀腔中滑动，一级活塞3顶部安装一级阀芯2，一级阀芯2在一级阀芯腔1-2中滑动，一级弹簧腔1-3中设有一级弹簧4，一级弹簧4上端抵住一级弹簧腔1-3顶部，一级弹簧4下端抵住一级活塞3下部，一级活塞3中轴向设有一级活塞轴向气道3-1，一级活塞3上部径向设有一级活塞径向气孔3-2，一级活塞径向气孔3-2连通一级阀芯腔1-2与一级活塞轴向气道3-1，一级活塞径向气孔3-2另一端连通一级弹簧腔1-3，一级堵头15中开设一级堵头气道15-1，一级堵头气道15-1连通一级弹簧腔1-3及一级阀腔底部。二级主阀包括二级阀腔，二级阀腔顶部安装通气阀11，底部安装阀杆座5，通气阀11与阀杆座5之间依次设有二级活塞腔1-4、二级阀座8、二级阀芯腔1-5，二级活塞腔1-4中竖直滑动二级活塞9，二级活塞9与通气阀11之间安装二级主弹簧10，二级活塞腔1-4下部、二级阀座8、阀杆座5上部中竖直滑动设有二级阀芯6，二级阀芯6顶部伸出二级阀座8抵住二级活塞9底部，二级阀芯6中部为二级阀芯凸台，二级阀芯凸台顶部与二级阀座8底部设有适配的二级密封面，二级阀芯凸台底部与阀杆座5顶部之间安装二级辅助弹簧7。阀体1一侧螺纹连接接头座12，接头座12中开设接头座气道12-1，接头座12上集成排气口12-2，排气口12-2连通接头座气道12-1。二级活塞腔1-4底部连通接头座气道12-1，一级弹簧4和二级主弹簧10所在的腔室相连通，一级阀腔底部通过阀体通道1-6连通二级阀芯腔1-5。
23.进气接头14中竖直贯穿进气孔，进气孔内外端分别连通一级气道1-1及氢气气源，进气孔中安装进气过滤器14-1，可防止气路中的杂质进入减压阀。进气接头14与阀体1之间设有密封圈。
24.一级活塞3与一级阀芯腔1-2、一级弹簧腔1-3之间均设有密封圈，密封圈位于密封圈外周开设的密封槽中。一级阀腔与一级堵头15之间设有密封圈。
25.接头座12上集成有安全阀接口，安全阀接口连通接头座气道12-1，安全阀接口螺纹连接安全阀13，安全阀13采用弹簧安全阀，当减压阀出口压力超出设定值时，氢气顶起阀瓣使安全阀13打开泄压，对减压阀及阀后组件起保护作用。
26.接头座12集成压力传感器接口12-3，压力传感器接口12-3连通接头座气道12-1，用于安装压力传感器，以检测出口压力。
27.二级阀腔顶部螺纹安装通气阀11，用以保持一级弹簧4和二级主弹簧10所在的腔
室内压力与外界大气压平衡。如图2所示，通气阀11包括通气阀体11-1和通气伞体11-6，通气阀体11-1中安装伞体座11-2，伞体座11-2上部安装顶盖11-3，顶盖11-3上竖直贯穿顶盖通气孔11-4，伞体座11-2中部设有伞体安装孔，伞体安装孔外周竖直贯穿伞体座通气孔11-5，通气伞体11-6中部安装在伞体安装孔内，通气伞体11-6上部为弹性伞翼11-7，弹性伞翼11-7呈弧形并覆盖伞体座通气孔11-5。弹性伞翼11-7防止外来的灰尘或杂物进入阀体1内。
28.当一级弹簧4和二级主弹簧10所在的腔室内压力过高时，氢气气体向上穿过伞体座通气孔11-5并顶开弹性伞翼11-7后从顶盖通气孔11-4排至大气。
29.在使用前调整通气阀11在二级阀腔的位置，保证二级主弹簧10及二级辅助弹簧7处于适配的压缩状态。
30.为了防止二级主弹簧10发生折弯、倾斜，通气阀11底部安装弹簧座，弹簧座下部设有弹簧导柱，二级主弹簧10上部套设在弹簧导柱外周，二级主弹簧10上下两端分别抵住弹簧座和二级活塞9。
31.二级阀座8中竖直贯穿阀座通气孔，阀座通气孔大于二级阀芯6上部，在容纳二级阀芯6上部的同时还能通气。
32.为了便于实现不同压力的减压需求，一级弹簧4与一级弹簧腔1-3之间、二级主弹簧10与二级活塞9之间、二级辅助弹簧7与阀杆座5之间安装第一调整垫片、第二调整垫片、第三调整垫片。
33.根据不同压力的减压需求，采用相应厚度的第一调整垫片、第二调整垫片、第三调整垫片。
34.阀体1与安装在其中的部件之间均安装密封圈。
35.本实用新型的工作原理如下：
36.减压阀正常工作时，高压氢气气源从进气接头14进入阀体1，依次穿过一级气道1-1、一级阀芯腔1-2、一级活塞轴向气道3-1、一级活塞径向气孔3-2，一部分氢气位于一级活塞3与一级堵头15之间，剩余的氢气继续通过一级堵头气道15-1、一级阀腔底部、阀体通道1-6、二级阀芯腔1-5、阀座通气孔、二级活塞腔1-4底部、接头座气道12-1后从排气口12-2排出。
37.高压氢气从一级阀芯腔1-2进入一级活塞轴向气道3-1以及从二级阀芯腔1-5进入阀座通气孔时流通截面积减小，产生节流，使氢气压力下降。
38.当阀后氢气喷射器关闭时，排气口12-2无法排出氢气，二级活塞9下端气压力升高，推动二级活塞9向上运动至与二级阀芯6脱开，二级阀芯6在二级辅助弹簧10和气压力的作用下向上运动至与二级阀座8接触，二级密封面贴合，二级主阀锁止；一级活塞3下端所受气压力升高，推动一级阀芯2向上运动至与一级气道1-1底部接触，一级主阀锁止。
39.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。