一种氢燃料电池减压组合阀的制作方法

1.本实用新型涉及阀门技术领域，具体涉及一种氢燃料电池减压组合阀。


背景技术：

2.目前现有的氢燃料电池无人机用减压组合阀均具备减压阀、截止阀、单向阀等多种功能，这些多种单一功能的阀门安装分散，各单一功能阀门之间大多采用管道进行连接，大大增加了氢燃料电池的自重，降低了无人机的续航时间及工作载重，同时由于管路接头的存在，它们之间的连接不可避免的会增加泄露风险，对无人机的使用存在隐患。
3.现有的阀门同时还存在阀体必要功能部件不足、重量重、出口压力和流量达不到使用需要等问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种氢燃料电池减压组合阀，它能够解决现有阀门管路接头多、重量重、出口压力和流量达不到使用要求等问题。
5.本实用新型的技术方案如下：一种氢燃料电池减压组合阀，包括壳体，所述的壳体内设置有单向阀，单向阀与温度压力泄放装置连通，单向阀与截止阀相通，截止阀连接有减压阀，所述的单向阀、温度压力泄放装置、截止阀和减压阀均设置在壳体内。
6.所述的壳体内开有第一通道，所述的第一通道内设有单向阀，所述的单向阀包括充气口及单向阀阀座、单向阀阀芯组件和单向阀弹簧，所述的充气口及单向阀阀座连接在第一通道的一端，充气口及单向阀阀座内开有通孔，充气口及单向阀阀座的下端面与单向阀阀芯组件形成密封，充气口堵盖连接在充气口及单向阀阀座的内，充气口堵盖的下方设有充气口过滤器，位于充气口及单向阀阀座下部的壳体的第一通道内设置有单向阀阀芯组件，单向阀阀芯组件靠近充气口及单向阀阀座的一端内套装有堵头，单向阀阀芯组件的另一端开有盲孔，所述的盲孔内套装有单向阀弹簧。
7.所述的第一通道内位于单向阀的下方设置有温度压力泄放装置，所述的温度压力泄放装置包括柱塞，玻璃泡和盖帽，柱塞设置在位于单向阀阀芯组件的壳体的下部第一通道内，柱塞的下部开有与玻璃泡外形相配合的盲孔，玻璃泡的上部插入到所述的盲孔内，玻璃泡的下方为盖帽，盖帽上开有一个喇叭口状通孔，盖帽将玻璃泡固定在盖帽与柱塞之间，盖帽与壳体连接。
8.所述的壳体开有第二通道，所述的第二通道的一端内安装有截止阀，所述的截止阀包括连接在第二通道内的止动螺母，止动螺母内安装有螺母，螺母连接有阀杆，阀杆为杆状结构，阀杆的头部为圆台状，阀杆的杆状部与壳体的第二通道紧密接触，其圆台状的头部与壳体的通道之间形成空隙，阀杆的下方设置有阀座，阀座中间位置具有一个与阀杆头部相配合的圆孔。
9.所述的减压阀包括第一级高压减压阀和第二级低压减压阀。
10.所述的第一级高压减压阀包括高压阀座，高压阀芯套，高压阀芯和高压封头，所述
的高压阀座设置在截止阀的阀座的下方，高压阀座内开有斜向孔，高压阀座的下方设有高压阀芯套，高压阀芯套一端的顶部具有圆槽，所述的圆槽与高压阀座的斜向孔相通，高压阀芯套的中间具有空腔结构，其内设有高压阀芯，高压阀芯套的下方为高压封头，高压封头与第二通道连接，将高压阀芯套和高压阀芯限定在壳体的高压封头与高压阀座之间的第二通道内。
11.所述的第二级减压阀包括低压端盖，低压阀杆组件，低压弹簧，低压阀套和低压阀座，低压端盖与壳体的第一凸起部内盲孔连接，低压端盖的中间为通孔，低压端盖的下部套装在低压阀套内，低压端盖的底部与低压阀套之间的空腔内设有低压阀杆组件，低压阀杆组件的杆状部套装在低压阀套的向内凸出的凸缘内，低压阀杆组件的中间开有通孔，低压阀杆组件的杆状部上还开有与其内部通孔垂直相通的通孔，低压阀杆组件的杆状部的下部开有空腔，所述的空腔内设置有与其形状相匹配的端头，低压阀套的底部开有圆槽，圆槽内安装有低压阀座，低压阀座中间开有阶梯状通孔。
12.所述的壳体具有第一凸起部和第二凸起部，在第一凸起部和第二凸起部中间的壳体的一个侧面设有第三凸起部。
13.所述的第二凸起部内开有盲孔，所述的盲孔内安装有入口过滤器。
14.所述的第三凸起部做为压力传感器接口，与气瓶内部直接相连。
15.本实用新型的有益效果在于：本实用新型集成了单向阀、tprd温度压力泄放，当环境温度达到110℃
±
5℃时，内部玻璃泡破碎，气体挤压柱塞，打开通道，气瓶内部气体从打开的通道流出。其中的压力传感器接口直通气瓶内部，可时时监测气瓶内部气体压力，而现有的减压阀只能将截止阀打开后才能监测压力，同时整体结构进行优化，与同类产品相比重量减轻了25％以上。
附图说明
16.图1为本实用新型所提供的一种氢燃料电池减压组合阀一个角度的示意图；
17.图2为本实用新型所提供的一种氢燃料电池减压组合阀一个角度的示意图；
18.图3为本实用新型所提供的一种氢燃料电池减压组合阀剖视图；
19.图4为本实用新型所提供的一种氢燃料电池减压组合阀剖视图。
20.图中：1低压端盖，2低压阀杆组件，3低压弹簧，4低压阀套，5低压阀座，6高压阀座，7高压阀芯套，8高压阀芯，9高压弹簧，10高压封头，11螺母，12止动螺母，13阀杆，14阀座，15柱塞，16玻璃泡，17盖帽，18充气口堵盖，19充气口过滤器，20充气口及单向阀阀座，21单向阀阀芯组件，22单向阀弹簧，23壳体，231第一凸起部，232第二凸起部，233第三凸起部，234第一通道，235第二通道，236第三通道，24带垫螺钉，25入口过滤器，26第一密封圈，27第二密封圈，28第三密封圈，29第四密封圈，30第五密封圈，31第六密封圈，32第七密封圈，33第八密封圈，34第九密封圈，35第十密封圈，36第十一密封圈，37第十二密封圈，38第十三密封圈，39第十四密封圈，40第十五密封圈，41堵头，42斜向孔，43端头。
具体实施方式
21.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释
本实用新型，并不用于限定本实用新型。
22.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
23.本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，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相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.本实用新型所提供的一种氢燃料电池减压组合阀将充气口、单向阀、截止阀、减压阀、温度压力泄放装置(tprd)、压力传感器接口、过滤器全部集成在一个阀体上。
25.如图1和2所示，一种氢燃料电池减压组合阀，包括壳体23，所述的壳体23的主体结构为长方体，在壳体23面积最大的两侧分别为第一凸起部231(如图1所示的左侧)和第二凸起部232(如图1所示的右侧)，在第一凸起部231和第二凸起部232中间的壳体23的一个侧面开有第三凸起部233(如图1所示的前部)，所述的第三凸起部233为六角的突起，里面是内螺纹，内螺纹是压力传感器接口，用于接压力传感器，六角形是在拧压力传感器时用来施加反向力矩的，壳体23的一端(如图1所示的上端)连接有止动螺母12、充气口堵盖18和带垫螺钉24，壳体23的另一端(如图2所示的前端)连接有高压封头10、盖帽17和带垫螺钉24。
26.如图3所示，壳体23内开有多个贯穿的通道，包括第一通道234和第二通道235，单向阀设置在第一通道234内，所述的单向阀包括充气口及单向阀阀座20、单向阀阀芯组件21和单向阀弹簧22，其中，充气口及单向阀阀座20通过螺纹结构连接在壳体23的第一通道234的一端，所述的充气口及单向阀阀座20为柱状结构，充气口及单向阀阀座20内开有具有不同直径的阶梯状的通孔，下端的小孔的下端面的功能是充气口及单向阀阀座20与单向阀阀芯组件21形成密封，充气口堵盖18通过螺纹结构连接在充气口及单向阀阀座20的内，充气口堵盖18的作用是如果单向阀失效后，还能形成密封，同时能够将充气口堵盖18换成专用的充气工装来充气。如图3所示，充气口堵盖18为杆状结构，充气口堵盖18中间为阶梯状盲孔，通过充气口为氢燃料电池无人机储氢系统充气，充气口堵盖18通过螺纹结构连接在充气口及单向阀阀座20的内，充气口堵盖18的上部开有六角形孔，充气口堵盖18的下方设置有充气口过滤器19，所述的充气口过滤器19位于充气口堵盖18的底部与充气口及单向阀阀座20之间，所述的充气口过滤器19为金属烧结过滤器，用于充气时气体的洁净；位于充气口及单向阀阀座20下部的壳体23的第一通道234内设置有柱状的单向阀阀芯组件21，单向阀阀芯组件21靠近充气口及单向阀阀座20的一端内套装有截面为t型的堵头41，单向阀阀芯组件21的另一端开有盲孔，所述的盲孔内套装有单向阀弹簧22，盲孔的侧壁面还开有两个贯穿盲孔的通孔。
27.本实用新型的一种氢燃料电池减压组合阀充气过程如下：充气之前将充气口堵盖
18换成专门的充气工装(充气工装用来连接充气设备的管路)，打开充气设备的充气开关，气体从充气设备经管路，经充气工装，经充气口过滤器19，作用到堵头41上，作用到堵头41上之后会产生向下的力(这个力的产生是上下游压差不一样，充气设备的压力高，储氢系统的压力底)，这个力会克服单向阀弹簧22的弹簧力，顶开单向阀阀芯组件21，经下面的通道进入储氢系统。充气完成时，上述那个克服弹簧力的力就消失了，单向阀阀芯组件21在单向阀弹簧22的弹簧力的作用下，就把单向阀阀芯组件21顶上去，使堵头41和充气口及单向阀阀座20产生单向阀的密封效果。然后关掉充气设备的开关，打开管道的气体泄放开关，将管道的压力泄放，此时在上述密封的作用下，储氢系统里面的气体就不会出来，管道的压力泄放完之后，取下充气工装，将充气口堵盖18装上，充气过程完成。充气结束时通过单向阀的反向截止功能单向阀阀芯组件21下部设有单向阀弹簧22，将气体储存在储氢系统的气瓶中。
28.如图3所示，壳体23的第一通道234内位于单向阀的下方设置有温度压力泄放装置，所述的温度压力泄放装置包括柱塞15，玻璃泡16和盖帽17，柱塞15设置在位于单向阀阀芯组件21的壳体23的下部第一通道234内，柱塞15的一端(如图3所示的上端)与第一通道234的接触处设置有第八密封圈33，柱塞15的下部开有与玻璃泡16外形相配合的盲孔，玻璃泡16的上部插入到所述的盲孔内，玻璃泡16的下方为盖帽17，盖帽17上开有一个喇叭口状通孔，盖帽17将玻璃泡16固定在盖帽17与柱塞15之间，盖帽17通过螺纹结构与壳体23连接。
29.当发生火灾时，温度压力泄放装置在温度达到110℃
±
5℃时，玻璃泡16破碎，储氢系统气体推动柱塞15向下运动，直到第八密封圈33密封副失效，开始泄放气瓶内部高压气体，防止发生二次灾害。
30.如图3所示，壳体23的第二通道235的一端(如图3所示的上端)内安装有截止阀，所述的截止阀包括通过螺纹连接在第二通道235内的止动螺母12，止动螺母12内安装有螺母11，螺母11连接有阀杆13，阀杆13为杆状结构其中间开有两道环槽，环槽内安装有密封结构，所述的密封结构包括两道第九密封圈34，阀杆13的头部为圆台状，阀杆13的杆状部与壳体23的第二通道235紧密接触，其圆台状的头部与壳体23的第二通道235之间形成空隙，壳体23上第二通道235与第一通道234之间开有第三通道236，所述的第三通道236的一端位于充气口及单向阀阀座20下部的第一通道234上，所述的第三通道236的一端位于阀杆13下部的第二通道235上，第三通道236将充气口及单向阀阀座20与第一通道之间的空腔和阀杆13与第二通道235之间的空腔相连通，阀杆13的下方设置有阀座14，阀座14中间位置具有一个与阀杆13头部相配合的圆孔，阀座14的外侧开有环槽，所述的环槽内设置有第十密封圈35。
31.本实用新型中的减压阀包括第一级高压减压阀和第二级低压减压阀，其中，第一级高压减压阀采用全卸荷式形式；对高压阀芯8进行受力分析，减压之前的高压气体对高压阀芯8的作用力是相互抵消的，在高压阀芯8上、下活动方向不产生力的作用。该减压阀结构，使得活动的阀芯不受上游高压气产生的力影响，出口压力更稳定，同时此结构可提高阀门流量。
32.如图3所示，第一级高压减压阀设置在截止阀的阀座14的下方，第一级高压减压阀包括高压阀座6，高压阀芯套7，高压阀芯8和高压封头10，柱状的高压阀座6设置在截止阀的阀座14的下方，高压阀座6内开有六个圆周方向上均布的斜向孔42，所述的斜向孔42与高压阀座6的轴线之间形成一定的夹角，本实用新型实施例中该角度为30度，高压阀座6的下方
设置有筒状的高压阀芯套7，高压阀芯套7与第二通道235接触的侧壁面上开有两道环槽，所述的环槽内安装有第十二密封圈37，高压阀芯套7一端的顶部具有圆槽，所述的圆槽与高压阀座6的斜向孔42相通，高压阀芯套7的中间具有空腔结构，其内安装有螺栓状结构的高压阀芯8，高压阀芯8的杆状部开有两道环槽，所述的环槽内安装有第十一密封圈36，高压阀芯8的中间具有贯穿的通孔，其通孔的顶部为漏斗形，其下部的通孔为阶梯状，中间的通孔直径最小，高压阀芯8的头部开有环槽，所述的环槽内安装有十三密封圈38，高压阀芯套7的下方为高压封头10，高压封头10通过螺纹结构与壳体23的第二通道235连接，将高压阀芯套7和高压阀芯8限定在壳体23的高压封头10与高压阀座6之间的第二通道235内。
33.壳体23的第一凸起部231内开有盲孔，所述的盲孔内安装有第二级减压阀，如图4所示，第二级减压阀包括低压端盖1，低压阀杆组件2，低压弹簧3，低压阀套4和低压阀座5，低压端盖1与壳体23第一凸起部231内盲孔的通过螺纹连接，低压端盖1的中间为阶梯状通孔，低压端盖1的下部套装在筒状的低压阀套4内，低压端盖1的下部与低压阀套4接触其上开有环槽，所述的环槽内安装有密封圈，低压端盖1的底部与低压阀套4之间的空腔内设置有截面为t型的低压阀杆组件2，低压阀杆组件2的头部与低压阀套4接触其上开有环槽，环槽内安装有密封圈，低压阀杆组件2的杆状部套装在低压阀套4的向内凸出的凸缘内，低压阀杆组件2的中间开有通孔，低压阀杆组件2的杆状部与低压阀套4凸缘相接触其上开有环槽，所述的环槽内安装有密封圈，低压阀杆组件2的杆状部上还开有与其内部通孔垂直相通的通孔，低压阀杆组件2的杆状部的下部开有截面为t型的空腔，所述的空腔内设置有与其形状相匹配的端头43，低压阀套4的底部开有圆槽，圆槽内安装有低压阀座5，低压阀座5中间开有阶梯状通孔，低压阀座5侧壁面与低压阀套4的底部开有圆槽相接处其上开有环槽，所述的环槽内安装有密封圈。
34.本实用新型的截止阀在第一减压阀上游，所述的截止阀采用减磨卸荷式形式，即，螺母11和止动螺母12通过螺纹连接，螺纹部分喷涂建模材料，在承受35mpa工作压力时，依然可轻松进行开、关操作。
35.如图1和4所示，壳体23的第二凸起部232柱状结构，其内开有盲孔，所述的盲孔内安装有入口过滤器25，所述的入口过滤器25为金属烧结过滤器，用气时气体的洁净，第二凸起部232的端部外侧开有两道环槽，所述的环槽内安装有第十五密封圈40，第三凸起部233做为压力传感器接口，与气瓶内部直接相连，可时时监测气瓶内部气体。
36.本实用新型的特点如下：
37.本实用新型一种氢燃料电池减压组合阀通过将各单功能部件进行结构优化，将所必须的各单功能阀门高度集成在一个阀体的结构中，使得各单功能阀门小巧紧凑，通过合理的整体结构布置，将重量控制在215g以内，相较同类产品重量降低25％以上，有效的提高无人机的续航时间及工作载重；其中，截止阀的减磨卸荷式结构，减磨卸荷式结构能达到的效果是，在拧动螺母11(螺母11带动阀杆13进行上下移动)进行开、关时，所需要的力矩减小。第一级减压阀采用全卸荷式结构，使得减压阀能提供的出口压力和流量更大，满足无人机向更大功率氢燃料电池堆发展的需求，以提高续航时间及工作载重，tprd的结构形式，插装式结构安装在壳体上，此结构简单，可充分利用壳体空间，将壳体内部掏空，减轻整体重量。压力传感器与气瓶内部采用直接连通的结构，市面上的相关阀门此接口在截止阀下游，只有在截止阀打开后，压力传感器才能监测气瓶内部压力，此结构通道在截止阀上游，直通
气瓶内部，可检测内部压力。