用于燃料电池装置的球阀、燃料电池装置和车辆的制作方法

1.本技术涉及一种用于燃料电池装置的球阀、一种燃料电池装置和一种车辆。


背景技术：

2.应对于日益严峻的环境问题，人们越来越青睐更清洁的动力源来作为车辆动力源。与燃油车、燃气车以及储能电池相比，燃料电池装置、尤其是氢燃料电池发动机显然更符合未来的发展趋势。
3.对于燃料电池装置、尤其是氢燃料电池发动机，已知的是存在以下需求：在向客户交付燃料电池装置时，需要将冷却液密封在冷却系统内；而在运行燃料电池装置时，则需要将燃料电池装置的冷却系统与外部冷却液回路、例如整车冷却液回路接通。为此，可为燃料电池装置配备液压阀、尤其是球阀。在向客户交付燃料电池装置时，将球阀关闭，而在运行燃料电池装置时，则将球阀手动打开。
4.在燃料电池装置的反应过程中，冷却液将流入电堆，以对电堆进行冷却。流过电堆的冷却液会带电，由此对球阀还存在绝缘和防泄漏方面的极高要求。
5.现有的球阀要么是金属球阀，要么是塑料球阀。金属球阀不能满足上述的绝缘要求。而塑料球阀通常使用在家用领域，其防泄漏能力通常也不能满足要求。
6.此外，在现有的球阀中，主要通过阀芯和阀座的高的加工精度来确保阀芯和阀座之间的密封配合。在阀芯和阀座的配合面磨损之后就会丧失密封性。


技术实现要素：

7.本技术的目的在于提供一种改进的用于燃料电池装置的球阀，使得一方面尤其是通过采用绝缘材料来提供绝缘的球阀，以满足球阀的绝缘要求；另一方面通过设置弹性部，能实现阀座与阀芯的持久的紧密配合，以满足球阀的防泄漏要求。
8.根据本技术的第一方面，提供了一种用于燃料电池装置的球阀，所述球阀是电绝缘的，所述球阀包括：
9.阀壳体；
10.阀芯，所述阀芯用于通过旋转运动而选择性地使所述燃料电池装置的流体通路接通或关闭；
11.至少一个阀座，所述至少一个阀座独立于所述阀壳体并且用于与所述阀芯配合；
12.弹性部，所述弹性部被配置成适于在所述球阀组装好的状态下受所述阀壳体作用而将所述至少一个阀座朝所述阀芯预紧。
13.根据本技术的一个可选实施例，所述球阀包括设于所述阀壳体与所述至少一个阀座之间的单独的至少一个弹性元件，所述至少一个弹性元件形成所述弹性部。
14.根据本技术的一个可选实施例，所述球阀包括集成于所述阀壳体或所述至少一个阀座的至少一个弹簧结构，所述至少一个弹簧结构形成所述弹性部。
15.根据本技术的一个可选实施例，所述阀座呈环形。
16.根据本技术的一个可选实施例，所述至少一个阀座包括两个阀座，所述两个阀座分别设于所述阀芯的两侧。
17.根据本技术的一个可选实施例，所述至少一个弹性元件是橡胶弹性体或塑料弹簧。
18.根据本技术的一个可选实施例，所述至少一个弹性元件包括用于所述至少一个阀座中的一个阀座的一个弹性元件，所述一个弹性元件呈环形并且在所述球阀组装好的状态下与对应的阀座同轴，或，所述至少一个弹性元件包括用于所述至少一个阀座中的一个阀座的多个弹性元件，所述多个弹性元件在所述球阀组装好的状态下绕着对应的阀座的中轴线分布。
19.根据本技术的一个可选实施例，所述至少一个弹簧结构包括用于所述至少一个阀座中的一个阀座的一个弹簧结构，所述一个弹簧结构呈环形并且在所述球阀组装好的状态下与对应的阀座同轴，或，所述至少一个弹簧结构包括用于所述至少一个阀座中的一个阀座的多个弹簧结构，所述多个弹簧结构在所述球阀组装好的状态下绕着对应的阀座的中轴线分布。
20.根据本技术的一个可选实施例，所述阀壳体或所述至少一个阀座具有用于安装所述至少一个弹性元件的凹槽。
21.根据本技术的一个可选实施例，所述阀壳体、所述阀芯以及所述至少一个阀座是塑料件。
22.根据本技术的一个可选实施例，所述球阀包括单独的密封元件。
23.根据本技术的一个可选实施例，所述密封元件设于所述至少一个阀座的周面与所述阀壳体之间。
24.根据本技术的一个可选实施例，所述阀壳体包括主壳体和壳体盖。
25.根据本技术的第二方面，提供了一种燃料电池装置，所述燃料电池装置包括前述的用于燃料电池装置的球阀。
26.根据本技术的一个可选实施例，所述燃料电池装置是氢燃料电池发动机。
27.根据本技术的一个可选实施例，所述球阀构造成适于选择性地接通或关闭所述燃料电池装置的冷却液通路。
28.根据本技术的第三方面，提供了一种车辆，所述车辆包括前述的燃料电池装置。
29.本技术的积极效果在于：一方面尤其是通过采用绝缘材料来提供绝缘的球阀，以满足球阀的绝缘要求；另一方面通过设置弹性部，能实现阀座与阀芯的持久的紧密配合，以满足球阀的防泄漏要求。
附图说明
30.下面，通过参看附图更详细地描述本技术，可以更好地理解本技术的原理、特点和优点。附图包括：
31.图1以爆炸图示意性示出了本技术的用于燃料电池装置的球阀的一个示例。
32.图2示意性示出了图1的球阀在组装状态下的剖视图的一个示例。
33.图3以局部剖视图示意性示出了密封元件设置于阀座的外周面与阀壳体之间的一个示例。
34.图4以局部剖视图示意性示出了密封元件设置于阀座的内周面与阀壳体之间的一个示例。
具体实施方式
35.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本技术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于解释本技术，而不是用于限定本技术的保护范围。
36.对于燃料电池装置、尤其是氢燃料电池发动机，已知的是存在以下需求：在向客户交付燃料电池装置时，需要将冷却液密封在冷却系统内；而在运行燃料电池装置时，则需要将燃料电池装置的冷却系统与外部冷却液回路、例如整车冷却液回路接通。为此，可为燃料电池装置配备液压阀、尤其是球阀。在向客户交付燃料电池装置时，将球阀关闭，而在运行燃料电池装置时，则将球阀手动打开。
37.在燃料电池装置的反应过程中，冷却液将流入电堆，以对电堆进行冷却。流过电堆的冷却液会带电，由此对球阀存在绝缘和防泄漏方面的极高要求。
38.现有的球阀要么是金属球阀，要么是塑料球阀。金属球阀不能满足上述的绝缘要求。而塑料球阀通常使用在家用领域，其防泄漏能力通常也不能满足要求。
39.此外，在现有的球阀中，主要通过阀芯和阀座的高的加工精度来确保阀芯和阀座之间的密封配合。在阀芯和阀座的配合面磨损之后就会丧失密封性。
40.为此，本技术提供一种改进的用于燃料电池装置的球阀。
41.图1以爆炸图示意性示出了本技术的用于燃料电池装置的球阀的一个示例。
42.图2示意性示出了图1的球阀在组装状态下的剖视图的一个示例。
43.如图1和2所示，所述球阀包括：
44.阀壳体1，所述阀壳体1示例性地包括主壳体11和壳体盖12；
45.阀芯2，所述阀芯2用于通过旋转运动而选择性地使所述燃料电池装置的流体通路接通或关闭；
46.至少一个阀座3，所述至少一个阀座3独立于所述阀壳体1并且用于与所述阀芯2配合，所述阀座3例如是环形的阀座3；
47.弹性部，所述弹性部被配置成适于在所述球阀组装好的状态下受所述阀壳体1作用而将所述至少一个阀座3朝所述阀芯2预紧。
48.此外，所述球阀是电绝缘的，即，流体通路中的流体、尤其是冷却液所带的电不能经由所述球阀传导。为了实现电绝缘，所述弹性部例如由橡胶或塑料材料制成，尤其是由epdm制成，而阀壳体1、阀芯2以及所述至少一个阀座3例如由塑料制成。可设想，所述阀座3由特氟龙制成，由此能良好地支持阀芯2的转动，所述阀壳体1和阀芯2等则采用玻纤增强的塑料制成，由此具有良好的强度和耐磨损性。
49.在本技术中，一方面通过材料来实现球阀的绝缘性，另一方面通过弹性部来实现阀座3与阀芯2的持久的紧密配合。由此，本技术在总体上提供了一种绝缘性和防泄漏能力均能满足要求的用于燃料电池装置的球阀。
50.根据本技术的一种可选实施例，如图1和2所示，所述至少一个阀座3包括两个阀座3，所述两个阀座3分别设于所述阀芯2的两侧。在此可设想：两个阀座3均配有弹性部，或仅
其中一个阀座3配有弹性部，例如仅阀芯2的入口侧的阀座3配有弹性部，而另一个阀座3例如不配弹性部。
51.根据本技术的一种可选实施例，如图1和2所示，所述球阀包括设于所述阀壳体1与所述至少一个阀座3之间的单独的至少一个弹性元件4，所述至少一个弹性元件4形成所述弹性部。所述至少一个弹性元件4沿球阀的轴向方向或者说流体在球阀内的流动方向布置在所述阀壳体1与所述至少一个阀座3之间并从而将阀座3朝阀芯2预紧。所述至少一个弹性元件4例如是橡胶弹性体或塑料弹簧。
52.根据本技术的一种可选实施例，如图1和2所示，所述至少一个弹性元件4包括用于所述至少一个阀座3中的一个阀座3的一个弹性元件4，所述一个弹性元件4呈环形并且在所述球阀组装好的状态下与对应的阀座3同轴。所述一个弹性元件4例如是一个橡胶圈或是一个塑料碟簧。在所述一个弹性元件4是橡胶圈的情况下，所述一个弹性元件4同时也形成所述阀壳体1与对应的阀座3之间的密封件。
53.替代地，所述至少一个弹性元件4包括用于所述至少一个阀座3中的一个阀座3的多个弹性元件4，所述多个弹性元件4在所述球阀组装好的状态下绕着对应的阀座3的中轴线分布。所述多个弹性元件4例如是多个橡胶球、多个橡胶柱、多个塑料螺旋弹簧或多个塑料弹片。
54.根据本技术的一种可选实施例，如图2所示，所述阀壳体1或所述至少一个阀座3具有用于安装所述至少一个弹性元件4的凹槽。但替代地可设想：所述阀壳体1或所述阀座3并不具有凹槽，而弹性元件4以胶粘或焊接等方式装配于所述阀壳体1或对应的阀座3。
55.根据本技术的一种可选实施例，所述球阀包括集成于所述阀壳体1或所述至少一个阀座3的至少一个弹簧结构，所述至少一个弹簧结构形成所述弹性部。“集成”在此应理解为一体成型。
56.与弹性元件4类似地，所述至少一个弹簧结构可包括用于所述至少一个阀座3中的一个阀座3的一个弹簧结构，所述一个弹簧结构呈环形并且在所述球阀组装好的状态下与对应的阀座3同轴。所述一个弹簧结构例如是碟簧结构。或者，所述至少一个弹簧结构可包括用于所述至少一个阀座3中的一个阀座3的多个弹簧结构，所述多个弹簧结构在所述球阀组装好的状态下绕着对应的阀座3的中轴线分布。所述多个弹簧结构例如是多个塑料弹片结构。
57.除了所述一个弹性元件4的构造为橡胶圈的造型之外，弹性部的上述其他构型均不能形成阀壳体1与阀座3之间的密封。对此可设想：所述球阀包括单独的密封元件5，例如橡胶密封圈。所述密封元件5例如设于所述至少一个阀座3的周面与所述阀壳体1之间。所述周面可以是所述阀座3的外周面也可以是内周面。图3以局部剖视图示意性示出了密封元件5设置于阀座3的外周面与阀壳体1之间的一个示例。与图3类似地，图4以局部剖视图示意性示出了密封元件5设置于阀座3的内周面与阀壳体1之间的一个示例。在图3和4中，密封元件5示例性地设置于阀壳体1的凹槽内。但也可设想，密封元件5设于阀座3的对应周面的凹槽内。因为弹性部作用于或设置于阀座3的端面上，所以这样的密封元件5在提供密封作用的同时并不影响弹性元件4的功能。
58.所述球阀还可包括其他的构件，例如用于手动操作阀芯2的操作部、其他的密封圈、用于将主壳体11与壳体盖12固定的螺栓等。这些构件为现有技术充分已知，在此不一一
赘述。
59.要指出的是，球阀用于冷却液通路的应用仅是示例性的。也可设想，本技术的球阀是用于具有类似需求的其他流体通路。燃料电池装置也并不局限于氢燃料电池发动机，而是可以是包括燃料电池的其他装置。
60.尽管这里详细描述了本技术的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本技术的范围构成限制。在不脱离本技术精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。
61.附图标记列表
62.1-阀壳体
63.11-主壳体
64.12-壳体盖
65.2-阀芯
66.3-阀座
67.4-弹性元件
68.5-密封元件