一种具有高压力调节精度的高压氢气减压阀组及其方法技术

本发明专利技术公开了一种具有高压力调节精度的高压氢气减压阀组及其方法，属于减压阀装置领域。高压氢气减压阀组主要包括在进口压力过大时导通的超压导通阀，上下同轴分布的一对一级减压阀和二级减压阀。在高进口压力区间内，上部高压区间减压阀保持导通减压，下部低压区间减压阀在高压作用下自动闭合；在低进口压力区间内，下部低压区间减压阀保持导通减压，上部高压区间减压阀在弹簧作用下自动闭合。一级减压后的气体进入二级减压阀，实现二级减压，以保证出口压力稳定。高压区间减压阀与低压区间减压阀配合，实现分区段减压，进口压力区间得到扩大，保证了减压阀组减压后的氢气压力稳定，以适配高压储氢瓶释放气体前端压力下降的过程。过程。过程。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高压力调节精度的高压氢气减压阀组及其方法


[0001]本专利技术涉及减压阀装置领域，尤其是用于燃料电池的供氢系统中的集成二级减压阀组。

技术介绍

[0002]随着氢能产业的发展，氢气燃料电池汽车领域逐渐成为一个主要的技术发展和市场发展方向，更高压强规格的储氢瓶意味着更高的能量密度，为提升燃料电池汽车的里程，高压氢气的存储压力由35MPa提升至70MPa。
[0003]氢燃料电池汽车的供氢系统连接高压储氢瓶和燃料电池电堆系统，实现氢气的减压和保持供给压力稳定的功能，供氢系统后氢气压力过大、过小均会很大程度影响燃料电池的工作效率及寿命，供氢系统的核心部件为减压阀组，其实现储氢瓶的高压氢气(2～70MPa)减压至燃料电池适合压力区间(如0.16MPa左右)，因此，氢燃料电池汽车的性能很大程度上依赖于供氢系统中减压阀组的性能。
[0004]目前，车载70MPa规格的高压储氢瓶的进口压力变化区间大，过大的进口压力区间会使得减压性能下降，甚至失效，单个减压阀无法实现全区间的稳定减压，因此，减压阀组往往通过集成两级减压阀实现稳定减压。集成两级减压阀的减压阀组通常是通过一级减压阀承担主要的减压能力，一级减压阀的大进口压力变化区间会造成一级减压阀阀后的压力变化区间较大，最终影响二级减压阀阀后氢气压力控制精度，影响氢燃料电池的工作效率。
[0005]综上，有必要进一步设计减压阀组结构，达到提升二级减压阀后氢气压力控制精度的效果，进而提升氢燃料电池的工作效率和使用寿命。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种具有高压力调节精度的高压氢气减压阀组及其方法。本专利技术通过分区间一级减压和二级减压，提高减压阀组后的压力调节精度，并能够保持出口流量和压力的稳定，另外，其应具有超压保护效果。
[0007]本专利技术所采用的具体技术方案如下：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种具有高压力调节精度的高压氢气减压阀组，包括安装于阀体上的超压导通阀、高压区间减压阀、低压区间减压阀和第二级减压阀；阀体的一侧开设进口，另一侧开设出口；所述超压导通阀的底部进气口与进口连通，两个出气口分别与高压区间减压阀的两个独立内腔相连，用于根据气压高低控制高压区间减压阀底部进气口的启闭；所述高压区间减压阀用于高压时开启进行一级减压，其底部进气口与进口连通，出气口通过第二级减压阀与出口相连；所述低压区间减压阀用于低压时开启进行一级减压，其两个独立内腔分别与进口相连，能根据气压高低控制启闭，出气口通过第二级减压阀与出口相连。
[0009]作为优选，所述超压导通阀包括超压导通阀杆、超压导通阀座、超压导通支座和超压导通阀盖；
[0010]所述超压导通阀盖位于顶部且与阀体密封连接；超压导通阀座位于底部，并通过上方压设的超压导通支座与阀体密封连接；超压导通阀盖、阀体和超压导通阀座之间形成第二腔室，第二腔室与调节腔通道连通；所述超压导通阀杆由上至下依次贯穿超压导通支座和超压导通阀座，顶部位于超压导通阀盖底部开设的第一凹槽中，底部设有第一挡肩且位于阀体上开设的第二凹槽中，第二凹槽通过第三进口通道与进口连通；所述超压导通阀杆能上下移动，杆体上开设有能将第二腔室与第三进口通道连通的第一T型通孔流道；阀体、超压导通阀座和所述第一挡肩之间形成第一腔室，第一腔室与超压导通通道连通；位于所述第一腔室中的超压导通阀杆上套设有始终具有竖向弹力的超压导通调节弹簧；通过超压导通阀杆的上下移动，能使第三进口通道与第一腔室或第二腔室连通。
[0011]进一步的，所述高压区间减压阀包括高压区间阀座、高压区间阀芯、高压区间顶杆套筒、高压区间顶杆和高压区间阀盖；
[0012]所述高压区间阀盖位于顶部且与阀体密封连接，内顶部固定始终具有竖向弹力的高压区间调节弹簧，下方设有与阀体密封连接的高压区间顶杆套筒；所述高压区间顶杆顶部的第二挡肩与高压区间调节弹簧的下端固定，且能在高压区间阀盖内密封上下滑动；高压区间顶杆的第二挡肩、高压区间阀盖和高压区间顶杆套筒之间构成第三腔室，第三腔室通过调节腔通道与第二腔室连通；所述高压区间顶杆的下部贯穿高压区间顶杆套筒且两者之间滑动密封连接，底部固定有始终位于高压区间顶杆套筒下方的高压区间隔板；高压区间隔板与阀体密封滑动连接，下端具有第一推杆结构；所述高压区间顶杆、高压区间顶杆套筒、阀体和高压区间隔板之间构成第四腔室，第四腔室通过超压导通通道与第一腔室连通；所述高压区间隔板下方设有与阀体密封滑动连接的高压区间阀芯，高压区间阀芯与高压区间隔板之间压设有始终具有竖向弹力的高压区间隔板调节弹簧，高压区间隔板、高压区间阀芯和阀体之间共同构成第五腔室，第五腔室与第一出口通道连通；所述高压区间阀芯顶部能与所述第一推杆结构相接触，下部贯穿高压区间阀座且两者之间密封滑动连接；所述高压区间阀座与阀体密封连接，其内腔能通过第一进口通道与进口连通；所述高压区间阀芯的杆体上开设有用于将高压区间阀座内腔与第五腔室连通的第二T型通孔流道，底部设有能控制高压区间阀座内腔是否与第一进口通道连通的第一锥头。
[0013]更进一步的，所述低压区间减压阀包括低压区间阀座、低压区间阀芯、低压区间顶杆和低压区间阀盖；
[0014]所述低压区间阀盖位于底部且与阀体密封连接，内部固定有始终具有竖向弹力的低压区间调节弹簧；所述低压区间调节弹簧的顶部固定有与阀体密封滑动连接的低压区间顶杆，低压区间顶杆、低压区间阀盖和阀体之间构成第六腔室，第六腔室通过第二进口通道与进口连通；所述低压区间顶杆上方设有与阀体密封滑动连接的低压区间隔板，低压区间顶杆能与低压区间隔板接触并提供向上的作用力；所述低压区间隔板的上端具有第二推杆结构，上方设有与阀体密封滑动连接的低压区间阀芯，低压区间阀芯与低压区间隔板之间压设有始终具有竖向弹力的低压区间隔板调节弹簧，低压区间阀芯、低压区间隔板和阀体之间共同构成第七腔室，第七腔室与第二出口通道连通；所述低压区间阀芯底部能与所述第二推杆结构相接触，上部贯穿低压区间阀座且两者之间密封滑动连接；所述低压区间阀座与阀体密封连接，其内腔能通过第一进口通道与进口连通；所述低压区间阀芯的杆体上开设有用于将低压区间阀座内腔与第七腔室连通的第三T型通孔流道，顶部设有能控制低
压区间阀座内腔是否与第一进口通道连通的第二锥头。
[0015]再进一步的，所述第二级减压阀包括第二级阀盖、第二级阀壳、第二级阀芯和第二级阀座；
[0016]所述第二级阀壳的一端与阀体密封固定连接，另一端与第二级阀盖相连；第二级阀壳内部固定有第二级阀座，第二级阀芯贯穿第二级阀座且能沿水平方向左右移动；所述第二级阀芯中部具有能与第二级阀座锥型开口相匹配的锥面阶梯结构，通过左右移动能调节与所述锥型开口之间流通面积大小，第二级阀芯的左端套设有始终具有水平弹力的第二级复位弹簧；所述第二级复位弹簧的一端压设于阀体上，另一端压设于锥面阶梯结构上；所述第二级阀盖与第二级阀壳的连接处压设有具有弹性的第二级膜片，第二级膜片将第二级减压阀内部分隔为互不连通的两个腔室本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高压力调节精度的高压氢气减压阀组，其特征在于，包括安装于阀体(1)上的超压导通阀(2)、高压区间减压阀(3)、低压区间减压阀(4)和第二级减压阀(5)；阀体(1)的一侧开设进口(6)，另一侧开设出口(7)；所述超压导通阀(2)的底部进气口与进口(6)连通，两个出气口分别与高压区间减压阀(3)的两个独立内腔相连，用于根据气压高低控制高压区间减压阀(3)底部进气口的启闭；所述高压区间减压阀(3)用于高压时开启进行一级减压，其底部进气口与进口(6)连通，出气口通过第二级减压阀(5)与出口(7)相连；所述低压区间减压阀(4)用于低压时开启进行一级减压，其两个独立内腔分别与进口(6)相连，能根据气压高低控制启闭，出气口通过第二级减压阀(5)与出口(7)相连。2.根据权利要求1所述的一种具有高压力调节精度的高压氢气减压阀组，其特征在于，所述超压导通阀(2)包括超压导通阀杆(2
‑
1)、超压导通阀座(2
‑
2)、超压导通支座(2
‑
4)和超压导通阀盖(2
‑
5)；所述超压导通阀盖(2
‑
5)位于顶部且与阀体(1)密封连接；超压导通阀座(2
‑
2)位于底部，并通过上方压设的超压导通支座(2
‑
4)与阀体(1)密封连接；超压导通阀盖(2
‑
5)、阀体(1)和超压导通阀座(2
‑
2)之间形成第二腔室，第二腔室与调节腔通道(b1)连通；所述超压导通阀杆(2
‑
1)由上至下依次贯穿超压导通支座(2
‑
4)和超压导通阀座(2
‑
2)，顶部位于超压导通阀盖(2
‑
5)底部开设的第一凹槽中，底部设有第一挡肩且位于阀体(1)上开设的第二凹槽中，第二凹槽通过第三进口通道(a3)与进口(6)连通；所述超压导通阀杆(2
‑
1)能上下移动，杆体上开设有能将第二腔室与第三进口通道(a3)连通的第一T型通孔流道；阀体(1)、超压导通阀座(2
‑
2)和所述第一挡肩之间形成第一腔室，第一腔室与超压导通通道(b2)连通；位于所述第一腔室中的超压导通阀杆(2
‑
1)上套设有始终具有竖向弹力的超压导通调节弹簧(2
‑
3)；通过超压导通阀杆(2
‑
1)的上下移动，能使第三进口通道(a3)与第一腔室或第二腔室连通。3.根据权利要求2所述的一种具有高压力调节精度的高压氢气减压阀组，其特征在于，所述高压区间减压阀(3)包括高压区间阀座(3
‑
1)、高压区间阀芯(3
‑
2)、高压区间顶杆套筒(3
‑
5)、高压区间顶杆(3
‑
6)和高压区间阀盖(3
‑
8)；所述高压区间阀盖(3
‑
8)位于顶部且与阀体(1)密封连接，内顶部固定始终具有竖向弹力的高压区间调节弹簧(3
‑
7)，下方设有与阀体(1)密封连接的高压区间顶杆套筒(3
‑
5)；所述高压区间顶杆(3
‑
6)顶部的第二挡肩与高压区间调节弹簧(3
‑
7)的下端固定，且能在高压区间阀盖(3
‑
8)内密封上下滑动；高压区间顶杆(3
‑
6)的第二挡肩、高压区间阀盖(3
‑
8)和高压区间顶杆套筒(3
‑
5)之间构成第三腔室，第三腔室通过调节腔通道(b1)与第二腔室连通；所述高压区间顶杆(3
‑
6)的下部贯穿高压区间顶杆套筒(3
‑
5)且两者之间滑动密封连接，底部固定有始终位于高压区间顶杆套筒(3
‑
5)下方的高压区间隔板(3
‑
3)；高压区间隔板(3
‑
3)与阀体(1)密封滑动连接，下端具有第一推杆结构；所述高压区间顶杆(3
‑
6)、高压区间顶杆套筒(3
‑
5)、阀体(1)和高压区间隔板(3
‑
3)之间构成第四腔室，第四腔室通过超压导通通道(b2)与第一腔室连通；所述高压区间隔板(3
‑
3)下方设有与阀体(1)密封滑动连接的高压区间阀芯(3
‑
2)，高压区间阀芯(3
‑
2)与高压区间隔板(3
‑
3)之间压设有始终具有竖向弹力的高压区间隔板调节弹簧(3
‑
4)，高压区间隔板(3
‑
3)、高压区间阀芯(3
‑
2)和阀体(1)之间共同构成第五腔室，第五腔室与第一出口通道(c1)连通；所述高压区间阀芯(3
‑
2)顶部能与所述第一推杆结构相接触，下部贯穿高压区间阀座(3
‑
1)且两者之间密封滑动连接；所述高
压区间阀座(3
‑
1)与阀体(1)密封连接，其内腔能通过第一进口通道(a1)与进口(6)连通；所述高压区间阀芯(3
‑
2)的杆体上开设有用于将高压区间阀座(3
‑
1)内腔与第五腔室连通的第二T型通孔流道，底部设有能控制高压区间阀座(3
‑
1)内腔是否与第一进口通道(a1)连通的第一锥头。4.根据权利要求3所述的一种具有高压力调节精度的高压氢气减压阀组，其特征在于，所述低压区间减压阀(4)包括低压区间阀座(4
‑
1)、低压区间阀芯(4
‑
2)、低压区间顶杆(4
‑
7)和低压区间阀盖(4
‑
9)；所述低压区间阀盖(4
‑
9)位于底部且与阀体(1)密封连接，内部固定有始终具有竖向弹力的低压区间调节弹簧(4
‑
8)；所述低压区间调节弹簧(4
‑
8)的顶部固定有与阀体(1)密封滑动连接的低压区间顶杆(4
‑
7)，低压区间顶杆(4
‑
7)、低压区间阀盖(4
‑
9)和阀体(1)之间构成第六腔室，第六腔室通过第二进口通道(a2)与进口(6)连通；所述低压区间顶杆(4
‑
7)上方设有与阀体(1)密封滑动连接的低压区间隔板(4
‑
4)，低压区间顶杆(4
‑
7)能与低压区间隔板(4
‑
4)接触并提供向上的作用力；所述低压区间隔板(4
‑
4)的上端具有第二推杆结构，上方设有与阀体(1)密封滑动连接的低压区间阀芯(4
‑
2)，低压区间阀芯(4
‑
2)与低压区间隔板(4
‑
4)之间压设有始终具有竖向弹力的低压区间隔板调节弹簧(4
‑
3)，低压区间阀芯(4
‑
2)、低压区间隔板(4
‑
4)和阀体(1)之间共同构成第七腔室，第七腔室与第二出口通道(c2)连通；所述低压区间阀芯(4
‑
2)底部能与所述第二推杆结构相接触，上部贯穿低压区间阀座(4
‑
1)且两者之间密封滑动连接；所述低压区间阀座(4
‑
1)与阀体(1)密封连接，其内腔能通过第一进口通道(a1)与进口(6)连通；所述低压区间阀芯(4
‑
2)的杆体上开设有用于将低压区间阀座(4
‑
1)内腔与第七腔室连通的第三T型通孔流道，顶部设有能控制低压区间阀座(4
‑
1)内腔是否与第一进口通道(a1)连通的第二锥头。5.根据权利要求4所述的一种具有高压力调节精度的高压氢气减压阀组，其特征在于，所述第二级减压阀(5)包括第二级阀盖(5
‑
1)、第二级阀壳(5
‑
2)、第二级阀芯(5
‑
4)和第二级阀座(5
‑
5)；所述第二级阀壳(5
‑
2)的一端与阀体(1)密封固定连接，另一端与第二级阀盖(5
‑
1)相连；第二级阀壳(5
‑
2)内部固定有第二级阀座(5
‑
5)，第二级阀芯(5
‑
4)贯穿第二级阀座(5
‑
5)且能沿水平方向左右移动；所述第二级阀芯(5
‑
4)中部具有能与第二级阀座(5
‑
5)锥型开口相匹配的锥面阶梯结构，通过左右移动能调节与所述锥型开口之间流通面积大小，第二级阀芯(5
‑
4)的左端套设有始终具有水平弹力的第二级复位弹簧(5
‑
3)；所述第二级复位弹簧(5
‑
3)的一端压设于阀体(1)上，另一端压设于锥面阶梯结构上；所述第二级阀盖(5
‑
1)与第二级阀壳(5
‑
2)的连接处压设有具有弹性的第二级膜片(5
‑
6)，第二级膜片(5
‑
6)将第二级减压阀(5)内部分隔为互不连通的两个腔室；所述第二级膜片(5
‑
6)的一侧与第二级阀盖(5
‑
1)之间固定有始终具有水平弹力的第二级调节弹簧(5
‑
7)，另一侧与第二级阀芯(5
‑
4)的右端侧相抵，第二级调节弹簧(5
‑
7)与第二级阀芯(5
‑
4)同轴设置；位于第二级阀座(5
‑
5)左侧的第二级阀壳(5
‑
2)上开设有分别与第一出口通道(c1)和第二出口通道(c2)连通的开口，位于第二级阀座(5
‑
5)右侧的第二级阀壳(5
‑
2)上开设有与外界连通的出口(7)。6.根据权利要求1所述的一种具有高压力调节精度的高压氢气减压阀组，其特征在于，所述进口(6)与出口(7)同轴设置，高压区间减压阀(3)和低压区间减压阀(4)同轴设置；所述超压导通阀(2)、高压区间减压阀(3)、低压区间减压阀(4)和第二级减压阀(5)均分别通
过圆柱状阶梯凹槽设置于阀体(1)中，以构成整体。7.根据权利要求2所述的一种具有高压力调节精度的高压氢气减压阀组，其特征在于，所述超压导通阀盖(2
‑
5)通过螺纹和密封圈与阀体(1)密封固定连接，超压导通支座(2
‑
4)通过密封圈与阀体(1)固定密封连接，超压导通阀座(2
‑
2)通过密封圈与阀体(1)密封连接，超压导通阀杆(2
‑
1)的第一挡肩通过密封圈与阀体(1)密封滑动连接，超压导通阀杆(2
‑
1)通过密封圈与超压导通阀座(2
‑
2)密封滑动连接；所述超压导通调节弹簧(2
‑
3)的一端固定于超压导通阀座(2
‑
2)上，另一端固定于超压导通阀杆(2
‑
1)的第一挡肩上；所述超压导通阀杆(2
‑
1)、超压导通阀座(2
‑
2)、超压导通调节弹簧(2
‑
3)、超压导通支座(2
‑
4)和超压导通阀盖(2
‑
5)均同轴设置；所述超压导通阀杆(2
‑
1)的第一挡肩尺寸小于超压导通阀座(2
‑
2)内腔的尺寸，使超压导通阀杆(2
‑
1)上移至完全进入超压导通阀座(2
‑
2)内腔时，第三进口通道(a3)与第一腔室连通。8.根据权利要求3所述的一种具有高压力调节精度的高压氢气减压阀组，其特征在于，所述高压区间阀盖(3
‑
8)通过密封圈与阀体(1)密封固定连接，高压区间顶杆套筒(3
‑
5)通过密封圈与阀体(1)密封固定连接，高压区间顶杆(3
‑
6)通过密封圈实现与高压区间阀盖(3
‑
8)和高压区间顶杆套筒(3
‑
5)的密封滑动连接，高压区间隔板(3
‑
3)通过密封圈与阀体(1)密封滑动连接，高压区间阀芯(3
‑
2)通过密封圈实现与阀体(1)和高压区间阀座(3
‑
1)的密封滑动连接，高压区间阀座(3
‑
1)通过密封圈与阀体(1)密封固定连接；所述高压区间调节弹簧(3
‑
7)的顶端通过螺栓固定于高压区间阀盖(3
‑
8)上；所述第一推...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱锦远，孙卓成，杨雪华，于龙杰，吴小康，
申请(专利权)人：中核苏阀科技实业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：