一种车用高压气瓶阀的制作方法

1.本发明涉及阀门领域，尤其涉及一种车用高压气瓶阀。


背景技术：

2.为了更好的实现节能减排，传统能源逐渐向绿色能源转变。作为一种发展趋势，氢燃料电池的研究与推广得到越来越多的关注，尤其是氢燃料电池在车辆领域的应用。氢燃料电池在应用于车辆上时，氢的存储和供应也是较为关键的技术分支。目前大多的供氢系统往往包括氢气瓶以及连接燃料电池的供氢管路，氢气瓶的瓶口安装有车用高压气瓶阀，车用高压气瓶阀一方面实现向气瓶内加氢，同时还起到向供氢管路放氢。由于车辆往往具有轻量化、长续航、可靠的安全性等要求，这就对车用高压气瓶阀的结构设计提出了多方面的要求。
3.目前申请公布号为cn109416152a的中国发明专利就公开了一种储罐阀，主要应用场景是额定工作压力为70mpa的氢气，其同样安装于储气瓶的瓶口使用，且用于控制气体的进出。但是这种储罐阀在车辆加气时，瞬时气压高达90mpa的高速气流进入电磁阀内部，使其内部的运动铁芯、阀口、套筒之间相互高速撞击，损伤电磁阀内部结构、破坏阀口，导致电磁阀不能正常工作，进而严重影响车用高压气瓶阀的整体寿命。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种车用高压气瓶阀，以解决对车辆高压气瓶加气时对电磁阀冲击造成损坏，提高车用高压气瓶阀的寿命、安全性。
5.本发明的车用高压气瓶阀包括：阀座，阀座内设有充气流道、供气流道；充气流道上串接有单向阀，供气流道上在气流方向上串接电磁阀；供气流道处于电磁阀下游的部分汇接于充气流道的靠近进气端的部分，而在供气流道供气时通过充气流道的进气口向外供气；阀座上还设有用于外接电磁阀的线束接头；车用高压气瓶阀还包括阻流缓冲结构，阻流缓冲结构串接于供气流道上，且处于电磁阀的下游及供气流道与充气流道的交汇位置的上游。
6.经过大量的实验研究和实际应用发现，现有的车用高压气瓶阀在充气时，高压气体从充气流道向瓶内流动时，供气流道内也会有高压气体进入，而且这些高压气体对电磁阀的阀芯、阀口和套筒等部位产生较大的冲击作用，这样就容易损坏电磁阀，而本发明的车用高压气瓶阀在供气流道上串接有阻流缓冲结构，这样在通过充气流道向气瓶内补充气体时，流入供气流道内的高压气体被阻流缓冲结构所挡能够避免电磁阀受到高压气体的冲击，进而避免电磁阀因此而损坏，从而保证了车用高压气瓶阀工作的可靠性和安全性。
7.进一步的，所述阻流缓冲结构为限流阀，限流阀结构简单、响应快，能够在高压气体流过时快速响应，关闭气路，能够很好的对电磁阀提供保护；限流阀是常开结构，只有在
加气过程中产生高速气流时瞬时关闭，加气结束后自动复位，因此在氢气通过电磁阀向外供气时，处于最大开度位置，不增加供气阻力。
8.进一步的，所述供气流道上于电磁阀的上游还串接有限流阀，该限流阀的设置能够在车辆发生碰撞等导致管路流量远大于正常工作流量的情况下瞬间切断供气流道，防止氢气持续泄露产生的安全隐患。
9.进一步的，所述供气流道在气流方向的上游最前端设有过滤器，过滤器裸露于阀座外。过滤器用于过滤进入车用高压气瓶阀的气体，防止氢气瓶内的杂质影响或破坏车用高压气瓶阀或车用高压气瓶阀下游的阀门或管路。
10.作为一种优化的方案，所述阀座内还设有泄放流道，泄放流道上串接有温度安全阀，泄放流道上于温度安全阀的上游引出有泄放支路，泄放支路汇接于供气流道的处于阻流缓冲结构的下游位置，或泄放支路汇接于充气流道的处于单向阀的上游位置，或泄放支路短接于温度安全阀，泄放支路上串接有手动泄放阀，温度安全阀的外接线引至线束接头。通过设置泄放流道，能够在气瓶温度超出规定的温度范围外时，通过温度安全阀的开启实现对气瓶内部气体的安全泄放，而且通过设置与泄放流道相通的泄放支路能够实现手动泄放，泄放支路的不同设置形式也能够满足不同的使用需求。
11.进一步的，所述充气流道上在气流方向上依次串接有过滤器和手动截止阀，单向阀处于手动截止阀的下游，泄放支路汇接于充气流道的处于手动截止阀和单向阀之间的位置。氢气泄放时，经过过滤器和手动截止阀流出车用高压气瓶阀，对泄放的氢气进行二次过滤，防止杂质影响或破坏车用高压气瓶阀下游的阀门或管路；通过手动截止阀对氢气进行第二次控制，提升安全性，氢气泄放和进入车用高压气瓶阀使用同一接口，减少气体管路和接口数量，降低成本，可提升安全性，满足不同汽车制造商的定制化需求。
12.进一步的，所述阀座包括块状阀体以及垂直于块状阀体的厚度方向延伸的柱状阀体，柱状阀体用于伸入气瓶内，且其根部具有用于与气瓶的瓶口密封连接的密封连接结构，块状阀体处于气瓶的瓶口外，充气流道、供气流道以及泄放流道均包括处于柱状阀体内沿柱状阀体的长度方向延伸的横向流道以及处于块状阀体内沿块状阀体的延展方向延伸的纵向流道，充气流道的进气口、供气流道的出气口以及泄放流道的出气口分别由对应的纵向流道的外端口构成，供气流道在块状阀体内与充气流道汇接，泄放支路处于块状阀体内。这样的结构设计使得充气流道、供气流道以及泄放流道能够以瓶口为中心向的四周分散延伸，其上配置的阀等结构件也能够四周分散布置，能够使阀座以较小的体积配置较多的阀结构，阀座的集成度较高。
13.进一步的，所述手动截止阀和手动泄放阀均沿块状阀体的延展方向安装于块状阀体的侧边位置，手动截止阀与手动泄放阀的延伸方向具有夹角。如此便于对手动截止阀和手动泄放阀进行区分，避免误操作。
14.进一步的，所述温度安全阀和电磁阀均沿块状阀体的延展方向安装于块状阀体的侧边位置，温度安全阀、电磁阀、手动截止阀以及手动泄放阀围绕柱状阀体间隔布置，且四个阀中手动截止阀和手动泄放阀相间隔。这样的布局形式更加便于手动截止阀与手动泄放阀的区分，避免误操作。
15.更具体的，所述块状阀体为垂直于柱状阀体的截面为多边形的棱柱结构，充气流道的进气口延伸至棱柱结构的第一侧面，手动截止阀以及泄放流道的出气口处于棱柱结构
的第二侧面，第一侧面与第二侧面相邻且垂直，手动泄放阀处于棱柱结构的第三侧面，第二侧面处于第一侧面和第三侧面之间，且第一侧面和第三侧面平行相对，电磁阀处于棱柱结构的第四侧面，第四侧面处于第一侧面和第三侧面之间，且与第二侧面相对。这样的结构布局，在车用高压气瓶阀安装于气瓶上使用时，能够使充气流道的进气口朝向水平方向，便于与外界气源连接对气瓶充气，泄放流道的出气口竖向朝下，便于满足汽车制造商和国家标准的安全使用要求，手动泄放阀以及手动截止阀所处方位差别较大，也便于人工操作，并防止误操作。
16.此外，所述充气流道上在气流方向上依次串接有过滤器和手动截止阀，单向阀处于手动截止阀的下游，供气流道汇接于充气流道的处于手动截止阀和单向阀之间的位置。氢气供给时，经过过滤器和手动截止阀流出车用高压气瓶阀，对供给到气瓶发下游的氢气进行二次过滤，防止杂质影响或破坏车用高压气瓶阀下游的阀门或管路；通过手动截止阀对氢气进行第二次控制，提升安全性，氢气供给和进入车用高压气瓶阀使用同一接口，减少气体管路和接口数量，降低成本，提升安全性，满足不同汽车制造商的定制化需求。
附图说明
17.图1为本发明的车用高压气瓶阀的实施例一的立体结构图；图2为本发明的车用高压气瓶阀的实施例一另一视角的立体图；图3为本发明的车用高压气瓶阀的实施例一的内部结构示意图；图4为本发明的车用高压气瓶阀的实施例一在安装于气瓶上时的原理示意图；图5为本发明的车用高压气瓶阀的实施例二的内部结构示意图；图6为本发明的车用高压气瓶阀的实施例二在安装于气瓶上时的原理示意图。
18.图中：1、流道一；2、流道二；3、流道三；4、流道四；5、流道五；6、流道六；7、流道七；8、通道八；9、线束；10、流道十；11、流道十一；12、流道十二；13、流道十三；14、泄放口；15、连通通道；18、螺纹连接段；19、密封组件；100、进气接头；101、手动截止阀；109、块状阀体；301、手动泄放阀；401、单向阀一；501、限流阀二；601、电磁阀；701、过滤器二；801、温度传感器；900、线束接头；901、温度安全阀；1001、限流阀一；21、出气管；20、流道二十；201、过滤器一；111、第一侧面；222、第二侧面；333、第三侧面；444、第四侧面；555、第五侧面；999、气瓶。
具体实施方式
19.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。
20.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。
21.需要说明的是，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，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，由语句“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。
22.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
23.本发明的车用高压气瓶阀的具体实施例一：本发明的车用高压气瓶阀主要用于安装于储气瓶的瓶口位置，以实现对气瓶内充气、气瓶向用气设备供气的控制，且能够在一定的情况下进行安全泄放。而本实施例中，主要以车用高压气瓶阀用于氢能源车辆的氢气瓶上为例展开说明。
24.具体的，本实施例如图1
‑
4所示，车用高压气瓶阀包括阀座，阀座包括块状阀体109以及从块状阀体109的一侧延展面（厚度方向的侧面）垂直延伸的柱状阀体。其中柱状阀体的根部具有螺纹连接段18，用于与氢气瓶的瓶口旋拧配合，柱状阀体上在螺纹连接段18的背向块状阀体109的一侧还设有密封组件19。车用高压气瓶阀在使用时，柱状阀体从瓶口向内伸入且与瓶口密封连接，块状阀体109处于瓶口外侧。
25.阀座内开设有多条流道，这些流道主要包括充气流道、供气流道以及泄放流道，而且这些流道均包括处于柱状阀体内、沿柱状阀体的长度方向延伸的横向流道，以及处于块状阀体109内、沿块状阀体109的延展方向延伸的纵向流道，通过这样的流道能够实现气瓶999内外的连通。当然，这些不同的流道上串接有不同的阀结构，以实现所需的控制。
26.更详细的，块状阀座整体为垂直于柱状阀体的、截面为多边形的棱柱结构。棱柱结构的侧面大致可分为五个侧面，五个侧面在圆周方向上依次为第一侧面111、第二侧面222、第三侧面333、第四侧面444和第五侧面555。其中，第一侧面111与第二侧面222相邻且垂直，第二侧面222与第三侧面333相邻且垂直，第一侧面111与第三侧面333平行相对，第四侧面444与第三侧面333相邻，且形成外凸角，第四侧面444与第五侧面555相邻且形成外凸角，第五侧面555与第一侧面111相邻且形成外凸角。
27.充气流道的纵向流道包括在气流方向上依次串接的流道一1、流道二2和流道四4，流道一1垂直延伸至第一侧面111，流道二2与第二侧面222相垂直，流道四4与第四侧面444相垂直。流道一1的外端口构成进气口，棱柱结构的第一侧面111上在对应于进气口的位置安装有进气接头100，进气接头100内安装有过滤器一201。在与第一侧面111垂直且相邻的第二侧面222上，安装有手动截止阀101，手动截止阀101的操作端露出于第二侧面222，手动截止阀101串接于流道一1和流道二2的交汇位置，且能够对纵向流道进行截断和导通。充气流道的横向流道包括流道五5，延伸至柱状阀体的内端，流道五5垂直连通于流道四4的中段，且与流道四4成t形布置。柱状阀体的内端连接有单向阀一401，单向阀一401对应连接于流道五5，且在下游连接有出气管21，出气管21的管口构成瓶内出气口。如此，在向气瓶999内充气时，将进气接头100连接于外部的充气气源，充气气源的氢气通过输气管路、进气接头100，在经过过滤器一201过滤后，沿流道一1经过手动截止阀101、流道二2，然后经过流道五5、单向阀一401以及出气管21进入气瓶999内。
28.供气流道的横向流道包括流道七7，流道七7向内延伸至柱状阀体的内端端面，且柱状阀体的内端端面上连接有过滤器701和限流阀一1001，过滤器701和限流阀一1001串接且与流道七7相通。过滤器701处于柱状阀体的内端，且通过螺纹旋装于柱状阀体的端面，直
接裸露于气瓶内。流道七7在块状阀体109内与流道四4连通，并汇接于供气流道。第四侧面444上垂直安装有电磁阀601，电磁阀601串接于流道七7和流道四4的汇接段，电磁阀601的阀芯正对第四流道，电磁阀601阀芯的动作能够实现流道七7和流道四4的通断。在气瓶999通过供气流道向氢燃料电池系统供气时，气瓶999内的氢气依次通过过滤器701、限流阀一1001流入流道七7，然后经过电磁阀601后从充气流道的纵向流道并经进气接头100向外排出。电磁阀在其中起到控制供气时机和流量的作用。也就是说，在供气时，供气流道借用部分充气流道以及进气接头100向外供气，进气接头100即用于连接向气瓶999内充气的氢气气源，又用于连接用气设备。
29.块状阀座内，在流道四4的处于流道五5和电磁阀601之间的部分上还串接有阻流缓冲结构，阻流缓冲结构主要避免在充气时，高压气源充入的高压气体对电磁阀造成瞬时冲击，进而对电磁阀进行保护。本实施例中，阻流缓冲结构为限流阀二501，限流阀二501用于在充气时限制充气流道内的高压气体从流道四4直接冲击到电磁阀601的阀芯，进而造成电磁阀601的故障或损坏。
30.泄放流道的横向流道包括流道三3，流道三3延伸至柱状阀体的内端端面，泄放流道的纵向流道包括沿气体流向顺次连通的流道十10、流道十一11以及流道十二12，流道十10与流道十一11延伸方向一致，且与第二侧面222呈一定夹角背向第一侧面111倾斜延伸，流道十二12垂直于流道十一11的延伸方向，块状阀座上与第二侧面222上通过螺钉固定连接有泄放接头，泄放接头具有泄放口14和与泄放口14连通的流道十三13，泄放口14可连接泄放管路，泄放口14的朝向垂直于第二侧面222，流道十三13与流道十二12对应且密封连通。第二侧面222上正对流道十一11安装有温度安全阀901，温度安全阀901处于流道十一11和流道十二12的汇接位置，温度安全阀901能够在气瓶999处于安全温度范围之外时，自动打开导通流道十一11和流道十二12，进而导通泄放流道，以供气瓶999内的氢气迅速排出。
31.而且，块状阀体109内还设置有泄放支路，泄放支路包括流道六6，流道六6一端连通于流道十10和流道十一11汇接的位置，另一端连通于泄放接头，泄放接头内通过设置的连通通道15接通流道六6和泄放口14，即通过泄放支路将温度安全阀901短接。块状阀体109的第三侧面333上安装有手动泄放阀301，手动泄放阀301垂直于第三侧面333，且处于流道六6和泄放流道的交汇处，操作手动泄放阀301能够导通和切断流道六6与泄放流道。如此在检修维护过程中需要泄放气瓶999内的氢气时，能够通过手动打开手动泄放阀301，将气瓶999内的气体通过泄放口14排出。需要说明的是，手动泄放阀301的通断与否并不影响泄放流道的通断。
32.柱状阀体内还设有通道八8，通道八8延伸至块状阀体109内，柱状阀体的内端设置有温度传感器801，温度传感器801连接的线路通过通道八8引至块状阀体109内。块状阀体109内装有线束9，线束9从块状阀体109的第三侧面333引出，第三侧面333上安装有与线束9电连接的线束接头900，用于外接其他电控部件。温度传感器801连接的线路以及电磁阀601的供电线路和控制线路均连接于线束9。
33.通过以上对一种车用高压气瓶阀的实施例的介绍可知，本发明的车用高压气瓶阀布局合理、结构紧凑、集成度高，在供气流道的与充气流道连通的部分设置用于对电磁阀进行保护的限流阀，能够避免在向气瓶内充气时，高压气流对电磁阀造成瞬时冲击而导致电磁阀损坏，对整个车用高压气瓶阀中最易发生故障的阀结构起到保护作用，进而降低了车
用高压气瓶阀故障的几率，延长了车用高压气瓶阀的使用寿命。
34.此外，以上介绍的这种车用高压气瓶阀在使用上，一般安装于平置的氢气瓶的瓶口，进气接头水平朝向车体的一侧，便于与外部氢气气源相接，手动截止阀以及泄放口朝向地面，在氢气瓶进行安全泄放时，能够将氢气朝向地面排放，提高了安全性，满足国家标准要求；手动泄放阀与进气接头相背设置，且与手动截止阀呈90
°
夹角布置，手动泄放阀与手动截止阀之间由泄放口和温度安全阀隔开，便于操作人员进行区分，避免误操作，进一步提高了车用高压气瓶阀使用的安全性。
35.当然，本发明的车用高压气瓶阀并不仅限于上文介绍的实施例。以下还提供有基于本发明的设计构思的其他变形实施例。
36.如图5
‑
6所示的车用高压气瓶阀的实施例二，本实施例与上文介绍的实施例一的不同之处在于，泄放支路连通至充气流道的纵向流道上，具体如图所示，泄放支路包括流道二十20，流道二十20一端汇接于流道十10和流道十一11的连通段处，另一端连通至流道二2上，即汇接于充气流道的处于单向阀一401的上游位置，在进行手动泄放时，气瓶内的气体通过泄放流道、泄放支路流入充气流道的上游端，然后经过手动截止阀、过滤器以及进气接头排出。
37.类似的，在其他实施例中，与上文介绍的实施例一的不同之处在于，泄放支路汇接至供气流道的纵向流道上，且汇接位置处于限流阀二的下游，即汇接位置处于流道四的限位阀二和流道五之间的位置。
38.或者，在其他实施例中，与上文介绍的实施例一的不同之处在于，用于对电磁阀提供保护的阻流缓冲结构可以为减压阀，进而在充气时，降低高压气体作用于电磁阀上的压力，缓冲高压气体的冲击。
39.再或者，在其他实施例中，与上文介绍的实施例一不同之处在于，手动截止阀和手动泄放阀均设于第二侧面上，手动截止阀和手动泄放阀具有一定夹角，而使两阀结构的手动操作端朝向不同，以便于操作人员区分，当然，阀结构位置的变化自然导致内部流道发生适应性变化，流道走向的变化对于所述领域技术人员来讲均是常规设置，本文中不再详细描述。
40.可变形的，在其他实施例中，与上文介绍的实施例一的不同之处在于，供气流道还可以汇接于充气流道上处于手动截止阀和进气接头之间的位置。
41.再或者，在其他实施例中，与上文介绍的实施例一不同的是，块状阀体可以为圆饼状结构或者其他规则的正多棱柱结构或者其他不规则的多棱柱结构，手动泄放阀、手动截止阀以及温度安全阀中的部分或者全部布置在块状阀体的背向柱状阀体的侧面上。
42.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。