智能型高压氢用阀门的制作方法

1.本发明涉及阀门技术领域，具体为智能型高压氢用阀门。


背景技术：

2.氢能作为一种清洁能源，具有高比例压缩、大规模储存、能量无衰减等特性，其来源广泛、应用广泛，可有效降低化石能源比重，提高清洁发展水平。目前氢能产业链中电堆、膜电极、双极板等核心部件已基本完成国产化，但是氢用阀门因其安全性要求高、技术难度大，仍然存在“卡脖子问题”，其中，现有技术中的氢用阀门主要存在的问题就是其在高压力工况下密封性较差，氢气容易通过阀芯从阀杆处泄漏；
3.中国专利公告号为：cn106402475b的发明专利提供了一种具有泄露氢气去除功能的氢气阀门，阀门包括：阀体、阀杆、填料、填料压盖，所述填料压盖外壁上沿周向对称开设有若干个第一凹槽，所述填料压盖内壁上沿周向对应开设有若干个第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽内设置有氢气吸收反应器，所述氢气吸收反应器上设置有pd/pt-al2o3的催化剂涂层，所述氢气吸收反应器位于所述填料上端的开口中，且所述催化剂涂层暴露在凹槽中。将疏水pd/pt-al2o3催化涂层涂敷在铁铬铝金属板上，该金属板安装在填料压盖内外壁面开有的凹槽内，常温下实现高效的氢气氧化消除。同时利用pd/pt－al2o3催化涂层的疏水特性实现反应产物水的有效排出，保证催化剂的稳定性。该发明的阀门具有结构简单、安全，高效去除泄露氢气的优点。
4.上述氢气阀门，其虽然能够高效去除泄露的氢气，然而在实际应用中我们发现，其仍然存在有一定的不足之处，比如：
5.上述氢气阀门中的吸收组件，通过催化剂涂层能够有效的氧化消除泄漏氢气，但是受限于其密封结构设计，仍然会有一部分氢气从阀杆处泄漏；
6.另外，催化剂涂层是消耗品，使用一段时间后要及时的进行更换，然而上述氢气阀门在更换氢气吸收反应器时，还需全部拆卸整个压座，不仅成本较高，同时也无法达到不停机更换的效果；
7.基于此，我们提出了一种智能型高压氢用阀门。


技术实现要素：

8.(1)解决的技术问题
9.针对现有技术的不足，本发明提供了智能型高压氢用阀门，具备密封效果好、能够有效去除泄漏氢气、能够不停机更换吸收环的优点。
10.(二)技术方案
11.为实现上述密封效果好、能够有效去除泄漏氢气、能够不停机更换吸收环的目的，本发明提供如下技术方案：智能型高压氢用阀门，包括阀体，所述阀体内形成有中心腔，所述阀体的左右两侧分别固定安装有与中心腔相连通的进气端和出气端，所述中心腔内转动设置有阀芯，所述阀芯上固定安装有阀杆，所述阀杆的末端穿过阀体上的阀套并延伸至阀
体的外部，所述阀套的内壁形成有凸台，所述凸台上设置有填料，所述填料被压座压设在凸台上，所述压座通过连接螺栓可拆卸连接在阀套上；
12.所述压座的顶部开设有环形槽，所述环形槽的内底壁上活动填设有吸收环，所述吸收环的内壁和外壁均涂覆有催化剂涂层，所述环形槽内周壁和外周壁在吸收环的填设位置上均均匀开设有若干个贯通压座的侧槽；
13.所述环形槽的外周壁上还螺纹连接有螺纹套，所述螺纹套的底部活动伸缩设置有压环。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述吸收环是不锈钢材质，所述催化剂涂层是pt催化剂。
15.作为本发明的一种优选技术方案，所述压环的顶部固定安装有顶环，所述顶环活动设置在内腔内，所述内腔开设在螺纹套内，所述顶环的顶部与内腔的内顶壁之间还固定设置有第一弹簧。
16.作为本发明的一种优选技术方案，所述环形槽的外周壁上还贯通开设有胶圈槽，所述胶圈槽内活动设置有密封胶圈；
17.所述螺纹套外壁的底部形成有弧形面。
18.作为本发明的一种优选技术方案，所述压座的内壁开设有内固定槽，所述内固定槽内设置有密封胶垫，所述密封胶垫的上下两端固定设置在内固定槽的内壁上；
19.所述环形槽的内周壁上均匀开设有若干个与内固定槽相连通的通槽，所述通槽内活动设置有钢珠；
20.所述螺纹套内壁的底部形成有用于推挤钢珠的斜坡面。
21.作为本发明的一种优选技术方案，所述吸收环顶部的外侧形成有外坡面，所述吸收环顶部的内侧形成有内坡面，所述吸收环顶部的中部开设有螺栓槽，所述螺栓槽内可拆卸的螺纹连接有取出螺杆。
22.作为本发明的一种优选技术方案，所述进气端与中心腔之间的连通处形成有密封槽，所述密封槽内活动设置有密封环，所述密封环朝向阀芯的一侧固定设置有与阀芯相贴合的密封垫；
23.所述密封环的外周壁上开设有边缘槽，所述边缘槽内卡设有橡胶圈；
24.所述密封环背向阀芯的一侧开设有安装槽，所述安装槽与密封槽的内侧壁之间固定设置有第二弹簧。
25.作为本发明的一种优选技术方案，所述第二弹簧套设在推杆上，所述推杆一端固定安装在安装槽的内壁上，另一端固定连接有气环，所述气环活动设置在移动腔内，所述移动腔开设在进气端的壁体内；
26.所述移动腔的一侧贯通连接有排气管，所述排气管上设置有排气阀，所述移动腔的另一侧通过进气管连接有供气机构，所述进气管上设置有通断阀。
27.作为本发明的一种优选技术方案，所述阀杆的顶端通过控制杆连接有执行机构；
28.所述控制杆的底端固定安装有转动柱，所述转动柱转动设置在转动槽内，所述转动槽开设在阀杆内；
29.所述转动柱的外壁固定安装有翼板，所述翼板活动设置在板槽内，所述板槽开设在转动槽的侧壁上；
30.所述板槽的内侧壁上还固定设置有压力传感器，所述压力传感器的输出端电性连接有控制器，所述控制器的输出端分别与通断阀和排气阀的输入端电性连接。
31.(三)有益效果
32.与现有技术相比，本发明提供了智能型高压氢用阀门，具备以下有益效果：
33.1、该智能型高压氢用阀门，通过连接螺栓把压座装载在阀套上，利用压座即能够压紧填料，压紧填料后，在环形槽内放入吸收环，然后拧上螺纹套即可，螺纹套被拧上通过压环能够压紧吸收环，从而稳定固定住吸收环的位置，吸收环通过环形槽内周壁上的侧槽能够有效吸收压座与阀杆之间泄漏的氢气，通过环形槽外周壁上的侧槽能够有效吸收阀套与压座之间泄漏的氢气，从而达到有效去除泄漏氢气的效果，保证阀门使用。
34.2、该智能型高压氢用阀门，螺纹套拧进环形槽中时，利用其外壁底部的弧形面能够挤压密封胶圈，密封胶圈被挤压向外扩张，从而能够紧密的贴附阀套的内壁，保证阀套与压座之间的密封效果，使得氢气无法从阀套与压座之间泄漏，能够全部被吸收环上的催化剂涂层吸收。
35.3、该智能型高压氢用阀门，螺纹套拧进环形槽中时，利用其内壁下方的斜坡面会挤压钢珠，钢珠被挤压撑起密封胶垫，从而使密封胶垫的中部紧贴阀杆的外壁，以保证压座与阀杆之间的密封效果，使得氢气无法从压座与阀杆之间泄漏，能够全部被吸收环上的催化剂涂层吸收。
36.4、该智能型高压氢用阀门，螺纹套拧进环形槽中使密封胶圈和密封胶垫被撑起，被撑起的密封胶圈和密封胶垫不仅能够有效的保证密封性，同时通过调节撑起的幅度，也能够对阀杆的转动阻力进行调整，当执行机构是手轮时，通过调整转动阻力，能够有效避免阀门被误开。
37.5、该智能型高压氢用阀门，需要更换吸收环时，先拧下螺纹套，然后通过取出螺杆连接吸收环，连接好之后，提起取出螺杆便能够把吸收环从环形槽内取出，更换十分的方便，无需拆卸整个压座，也无需停机，整个更换过程均不会对填料产生影响，大大提高了工作效率。
38.6、该智能型高压氢用阀门，密封环在第二弹簧的弹力作用下通过密封垫紧贴阀芯，从而能够有效的保证密封效果；
39.阀芯处于截断状态时，高压氢气的压力还会推动密封环，使密封环有朝向阀芯移动的趋势，从而能够进一步的提高密封性。
40.7、该智能型高压氢用阀门，阀芯未产生动作的状态下，供气机构通过进气管向移动腔内充入气体，充入的气体推动气环移动，气环移动通过推杆推动密封环，此时密封环同时受到推杆的推力和高压氢气的压力，能够有效的对阀芯进行密封，避免高压氢气从阀芯处泄漏；
41.阀芯产生动作时，即执行机构通过控制杆和阀杆带动阀芯旋转时，控制杆也会通过转动柱和翼板对压力传感器造成压力，压力传感器感受到压力把信号传递至控制器，控制器接收到信号使通断阀关闭、排气阀打开，排气阀打开泄出移动腔内的气体，从而取消推杆对密封环的推力，此时阀芯与密封环之间的接触不再那么紧密，以便于阀芯的转动，防止磨损；
42.阀芯停止动作时，通断阀打开、排气阀关闭，此时阀芯又同时受到推杆的推力和高
压氢气的压力，有效的保证密封性，周而复始，达到了既不阻碍阀芯转动，又能够有效对阀芯处进行密封的效果。
附图说明
43.图1为本发明整体结构的正视剖面图；
44.图2为本发明图1中a处的放大示意图；
45.图3为本发明压座部分的剖视图；
46.图4为本发明图3中b处的放大示意图；
47.图5为本发明螺纹套部分的剖视图；
48.图6为本发明吸收环部分的立体示意图；
49.图7为本发明图1中c处的放大示意图；
50.图8为本发明密封环部分的立体示意图；
51.图9为本发明密封环部分的剖视图；
52.图10为本发明移动腔部分的剖视图；
53.图11为本发明阀杆与控制杆连接处的剖视图；
54.图12为本发明转动柱部分的俯视剖面图。
55.图中：1、阀体；2、中心腔；3、阀芯；4、进气端；5、出气端；6、阀杆；7、控制杆；8、阀套；9、填料；10、压座；11、连接螺栓；12、环形槽；13、吸收环；14、催化剂涂层；15、侧槽；16、外坡面；17、内坡面；18、螺栓槽；19、螺纹套；20、内腔；21、顶环；22、第一弹簧；23、压环；24、胶圈槽；25、密封胶圈；26、弧形面；27、内固定槽；28、密封胶垫；29、通槽；30、钢珠；31、斜坡面；32、密封槽；33、密封环；34、密封垫；35、边缘槽；36、橡胶圈；37、安装槽；38、第二弹簧；39、推杆；40、气环；41、移动腔；42、挡环；43、排气管；44、排气阀；45、进气管；46、转动柱；47、转动槽；48、翼板；49、压力传感器。
具体实施方式
56.实施例一：
57.请参阅图1-58.图6，智能型高压氢用阀门，包括阀体1，阀体1内形成有中心腔2，阀体1的左右两侧分别固定安装有与中心腔2相连通的进气端4和出气端5，中心腔2内转动设置有阀芯3，高压氢气通过进气端4进入，经由中心腔2后从出气端5排出，其中通过阀芯3能够控制中心腔2通路的通断；
59.阀芯3上固定安装有阀杆6，阀杆6的末端穿过阀体1上的阀套8并延伸至阀体1的外部，阀套8的内壁形成有凸台，凸台上设置有填料9，填料9被压座10压设在凸台上，压座10通过连接螺栓11可拆卸连接在阀套8上，通过阀杆6可控制阀芯3的旋转，进而控制中心腔2内通路的通断，通过填料9能够保证阀杆6与阀套8之间的密封性；
60.需要更换填料9时，拧下连接螺栓11并卸下压座10即可，更换完成后再通过连接螺栓11把压座10固定安装到阀套8上；
61.如图2所示，压座10的顶部开设有环形槽12，环形槽12的内底壁上活动填设有吸收环13，吸收环13的内壁和外壁均涂覆有催化剂涂层14，在本实施例中，吸收环13是不锈钢材
质，催化剂涂层14是pt催化剂；
62.环形槽12内周壁和外周壁在吸收环13的填设位置上均均匀开设有若干个贯通压座10的侧槽15，压座10与阀杆6之间泄漏的氢气、阀套8与压座10之间泄漏的氢气均能够通过侧槽15与带有催化剂涂层14的吸收环13相接触，从而通过催化剂涂层14能够有效的吸收泄漏的氢气；
63.在本实施例中，环形槽12的外周壁上还螺纹连接有螺纹套19，通过连接螺栓11把压座10装载在阀套8上，利用压座10即能够压紧填料9，压紧填料9后，在环形槽12内放入吸收环13，然后拧上螺纹套19即可，螺纹套19被拧上能够压紧吸收环13，稳定固定住吸收环13的位置，吸收环13通过环形槽12内周壁上的侧槽15能够有效吸收压座10与阀杆6之间泄漏的氢气，通过环形槽12外周壁上的侧槽15能够有效吸收阀套8与压座10之间泄漏的氢气，从而达到有效去除泄漏氢气的效果，保证阀门的使用；
64.如图5所示，螺纹套19的底部活动伸缩设置有压环23，压环23的顶部固定安装有顶环21，顶环21活动设置在内腔20内，内腔20开设在螺纹套19内，顶环21的顶部与内腔20的内顶壁之间还固定设置有第一弹簧22；
65.螺纹套19被拧上时，通过压环23，能够进一步的压紧吸收环13，通过压环23对吸收环13进行压紧时，第一弹簧22会根据压紧幅度自适应回缩。
66.如图4所示，环形槽12的外周壁上还贯通开设有胶圈槽24，胶圈槽24内活动设置有密封胶圈25，螺纹套19外壁的底部形成有弧形面26；
67.螺纹套19拧进环形槽12中时，利用其外壁底部的弧形面26能够挤压密封胶圈25，密封胶圈25被挤压向外扩张，从而能够紧密的贴附阀套8的内壁，保证阀套8与压座10之间的密封效果，使得氢气无法从阀套8与压座10之间泄漏，能够全部被吸收环13上的催化剂涂层14吸收；
68.压座10的内壁开设有内固定槽27，内固定槽27内设置有密封胶垫28，密封胶垫28的上下两端固定设置在内固定槽27的内壁上，环形槽12的内周壁上均匀开设有若干个与内固定槽27相连通的通槽29，通槽29内活动设置有钢珠30，螺纹套19内壁的底部形成有用于推挤钢珠30的斜坡面31；
69.螺纹套19拧进环形槽12中时，利用其内壁下方的斜坡面31会挤压钢珠30，钢珠30被挤压撑起密封胶垫28，从而使密封胶垫28的中部紧贴阀杆6的外壁，以保证压座10与阀杆6之间的密封效果，使得氢气无法从压座10与阀杆6之间泄漏，能够全部被吸收环13上的催化剂涂层14吸收；
70.螺纹套19拧进环形槽12中使密封胶圈25和密封胶垫28被撑起，被撑起的密封胶圈25和密封胶垫28不仅能够有效的保证密封性，同时通过调节撑起的幅度，也能够对阀杆6的转动阻力进行调整，当执行机构是手轮时，通过调整转动阻力，能够有效避免阀门被误开；
71.如图6所示，吸收环13顶部的外侧形成有外坡面16，吸收环13顶部的内侧形成有内坡面17，吸收环13顶部的中部开设有螺栓槽18，螺栓槽18内可拆卸的螺纹连接有取出螺杆；
72.需要更换吸收环13时，先拧下螺纹套19，然后通过取出螺杆连接吸收环13，连接好之后，提起取出螺杆便能够把吸收环13从环形槽12内取出，更换十分的方便，无需拆卸整个压座10，也无需停机，整个更换过程均不会对填料9产生影响，大大提高了工作效率；
73.通过外坡面16的设置，使得在提起吸收环13时，吸收环13能够利用外坡面16挤压
钢珠30，通过内坡面17的设置，使得在提起吸收环13时，吸收环13能够利用内坡面17撑起密封胶圈25。
74.实施例二：
75.请参阅图7-76.图12，在实施例一的基础上，进气端4与中心腔2之间的连通处形成有密封槽32，密封槽32内活动设置有密封环33，密封环33朝向阀芯3的一侧固定设置有与阀芯3相贴合的密封垫34；
77.密封环33背向阀芯3的一侧开设有安装槽37，安装槽37与密封槽32的内侧壁之间固定设置有第二弹簧38，密封环33在第二弹簧38的弹力作用下通过密封垫34紧贴阀芯3，从而能够有效的保证密封效果；
78.阀芯3处于截断状态时，高压氢气的压力还会推动密封环33，使密封环33有朝向阀芯3移动的趋势，从而能够进一步的提高密封性；
79.本实施例中，密封环33的外周壁上开设有边缘槽35，边缘槽35内卡设有橡胶圈36，通过橡胶圈36在边缘槽35内的卡设，能够有效保证密封环33与密封槽32之间的密封性，防止气体渗漏；
80.如图7和图8所示，第二弹簧38套设在推杆39上，推杆39一端固定安装在安装槽37的内壁上，另一端固定连接有气环40，气环40活动设置在移动腔41内，移动腔41开设在进气端4的壁体内；
81.移动腔41的一侧贯通连接有排气管43，排气管43上设置有排气阀44，移动腔41的另一侧通过进气管45连接有供气机构，进气管45上设置有通断阀，在本实施例中，供气机构既可以直接是气泵等装置，也可以是车辆气刹系统中的储气瓶，当供气机构是车辆气刹系统中的储气瓶时，能够直接利用储气瓶中的高压气体对气环40进行推动，以满足车载系统复杂工况，无需额外安装气泵等外设供气机构；
82.在本实施例中，移动腔41的内壁固定安装有挡环42，通过挡环42能够限制气环40的移动位置，防止其遮挡排气管43或进气管45；
83.如图11和图12所示，阀杆6的顶端通过控制杆7连接有执行机构，控制杆7的底端固定安装有转动柱46，转动柱46转动设置在转动槽47内，转动槽47开设在阀杆6内，转动柱46的外壁固定安装有翼板48，翼板48活动设置在板槽内，板槽开设在转动槽47的侧壁上，板槽的内侧壁上还固定设置有压力传感器49，压力传感器49的输出端电性连接有控制器，控制器的输出端分别与通断阀和排气阀44的输入端电性连接；
84.在本实施例中，执行机构可以是常规的气动执行器，也可以是手轮等其他常见的用于控制阀杆6转动的装置；
85.阀芯3未产生动作的状态下，供气机构通过进气管45向移动腔41内充入气体，充入的气体推动气环40移动，气环40移动通过推杆39推动密封环33，此时密封环33同时受到推杆39的推力和高压氢气的压力，能够有效的对阀芯3进行密封，避免高压氢气从阀芯3处泄漏；
86.阀芯3产生动作时，即执行机构通过控制杆7和阀杆6带动阀芯3旋转时，控制杆7也会通过转动柱46和翼板48对压力传感器49造成压力，压力传感器49感受到压力把信号传递至控制器，控制器接收到信号使通断阀关闭、排气阀44打开，排气阀44打开泄出移动腔41内
的气体，从而取消推杆39对密封环33的推力，此时阀芯3与密封环33之间的接触不再那么紧密，以便于阀芯3的转动，防止磨损；
87.阀芯3停止动作时，通断阀打开、排气阀44关闭，此时阀芯3又同时受到推杆39的推力和高压氢气的压力，有效的保证密封性，周而复始，达到了既不阻碍阀芯3转动，又能够有效对阀芯3处进行密封的效果。
88.本发明的工作原理及使用流程：
89.通过连接螺栓11把压座10装载在阀套8上，利用压座10即能够压紧填料9，压紧填料9后，在环形槽12内放入吸收环13，然后拧上螺纹套19即可，螺纹套19被拧上通过压环23能够压紧吸收环13，从而稳定固定住吸收环13的位置，吸收环13通过环形槽12内周壁上的侧槽15能够有效吸收压座10与阀杆6之间泄漏的氢气，通过环形槽12外周壁上的侧槽15能够有效吸收阀套8与压座10之间泄漏的氢气，从而达到有效去除泄漏氢气的效果，保证阀门的使用；
90.螺纹套19拧进环形槽12中时，利用其外壁底部的弧形面26能够挤压密封胶圈25，密封胶圈25被挤压向外扩张，从而能够紧密的贴附阀套8的内壁，保证阀套8与压座10之间的密封效果，使得氢气无法从阀套8与压座10之间泄漏，能够全部被吸收环13上的催化剂涂层14吸收；
91.螺纹套19拧进环形槽12中时，利用其内壁下方的斜坡面31会挤压钢珠30，钢珠30被挤压撑起密封胶垫28，从而使密封胶垫28的中部紧贴阀杆6的外壁，以保证压座10与阀杆6之间的密封效果，使得氢气无法从压座10与阀杆6之间泄漏，能够全部被吸收环13上的催化剂涂层14吸收；
92.螺纹套19拧进环形槽12中使密封胶圈25和密封胶垫28被撑起，被撑起的密封胶圈25和密封胶垫28不仅能够有效的保证密封性，同时通过调节撑起的幅度，也能够对阀杆6的转动阻力进行调整，当执行机构是手轮时，通过调整转动阻力，能够有效避免阀门被误开；
93.需要更换吸收环13时，先拧下螺纹套19，然后通过取出螺杆连接吸收环13，连接好之后，提起取出螺杆便能够把吸收环13从环形槽12内取出，更换十分的方便，无需拆卸整个压座10，也无需停机，整个更换过程均不会对填料9产生影响，大大提高了工作效率；
94.密封环33在第二弹簧38的弹力作用下通过密封垫34紧贴阀芯3，从而能够有效的保证密封效果；
95.阀芯3处于截断状态时，高压氢气的压力还会推动密封环33，使密封环33有朝向阀芯3移动的趋势，从而能够进一步的提高密封性；
96.阀芯3未产生动作的状态下，供气机构通过进气管45向移动腔41内充入气体，充入的气体推动气环40移动，气环40移动通过推杆39推动密封环33，此时密封环33同时受到推杆39的推力和高压氢气的压力，能够有效的对阀芯3进行密封，避免高压氢气从阀芯3处泄漏；
97.阀芯3产生动作时，即执行机构通过控制杆7和阀杆6带动阀芯3旋转时，控制杆7也会通过转动柱46和翼板48对压力传感器49造成压力，压力传感器49感受到压力把信号传递至控制器，控制器接收到信号使通断阀关闭、排气阀44打开，排气阀44打开泄出移动腔41内的气体，从而取消推杆39对密封环33的推力，此时阀芯3与密封环33之间的接触不再那么紧密，以便于阀芯3的转动，防止磨损；
98.阀芯3停止动作时，通断阀打开、排气阀44关闭，此时阀芯3又同时受到推杆39的推力和高压氢气的压力，有效的保证密封性，周而复始，达到了既不阻碍阀芯3转动，又能够有效对阀芯3处进行密封的效果。