CN114542971A - 高压瓶阀和气瓶 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种高压瓶阀和气瓶，所述高压瓶阀包括：阀本体，所述阀本体具有第一流路、第二流路和第三流路，所述第一流路、所述第二流路和所述第三流路均用于与将所述阀本体的内端和外端连通，所述第一流路中设有串联布置的电磁截止阀和手动截止阀，所述第二流路中设有应急泄放阀，所述第三流路中设有温感压力泄放阀，所述阀本体设有温度传感器。本申请的高压瓶阀，阀本体的结构简单，整体体积较小、重量轻，且集成有多种不同的功能，能够满足不同运行工况下的使用需求，具有集成度高的优点，且阀本体的强度高、疲劳寿命长，具有可靠的安全性和密封性。

Description

高压瓶阀和气瓶
技术领域
本申请涉及氢气储存制造技术领域，尤其是涉及一种高压瓶阀和具有该高压瓶阀的气瓶。
背景技术
氢能以其高能、可再生、环保等优点成为了21世纪最具发展潜力的新型绿色能源，但是滞后的氢气存储技术、无法保障的安全性能严重阻碍了其大规模的应用。目前高压储氢是最普遍的储存方式，在高压储氢***中，高压储氢瓶和瓶阀为关键零部件。相关技术中，高压瓶阀的功能简单、集成度低，且如需增加不同的功能，需要设置单独的结构件，成本较高，存在改进的空间。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请的一个目的在于提出高压瓶阀，该高压瓶阀的结构简单，不需设置单独的功能件即可达到相应功能，安装成本较低，且集成有多种不同的功能，实用性较强。
根据本申请实施例的高压瓶阀，包括：阀本体，所述阀本体具有第一流路、第二流路和第三流路，所述第一流路、所述第二流路和所述第三流路均用于与将所述阀本体的内端和外端连通，所述第一流路中设有串联布置的电磁截止阀和手动截止阀，所述第二流路中设有应急泄放阀，所述第三流路中设有温感压力泄放阀，所述阀本体设有温度传感器。
根据本申请实施例的高压瓶阀，阀本体的结构简单，整体体积较小、重量轻，不需设置单独的功能件即可达到相应功能，且集成有多种不同的功能，能够满足不同运行工况下的使用需求，具有集成度高的优点，且阀本体的强度高、疲劳寿命长，具有可靠的安全性和密封性。
根据本申请实施例的高压瓶阀，所述阀本体设有间隔开布置的第一内部开口和第二内部开口，所述第一流路的内端和所述第三流路的内端均与所述第一内部开口连通，所述第二流路的内端与所述第二内部开口连通。
根据本申请实施例的高压瓶阀，所述阀本体还设有进出口、第一排放口、第二排放口，所述进出口、所述第一排放口和所述第二排放口在所述阀本体的周向上间隔开布置，所述第一流路的外端与所述进出口连通，所述第二流路的外端与所述第一排放口连通，所述第三流路的外端与所述第二排放口连通。
根据本申请实施例的高压瓶阀，所述温度传感器设于所述阀本体的第一端，所述进出口、所述第一排放口和所述第二排放口设于所述阀本体的第二端的外周壁。
根据本申请实施例的高压瓶阀，所述手动截止阀与所述进出口在所述阀本体的径向上正对设置。
根据本申请实施例的高压瓶阀，还包括：电连接器，所述温度传感器和所述电磁截止阀均与所述电连接器电连接，且所述电连接器在所述阀本体的外周壁上凸出设置。
根据本申请实施例的高压瓶阀，所述电连接器和所述温度传感器分别位于所述阀本体的不同端。
根据本申请实施例的高压瓶阀，所述第一流路中还设有过流阀，所述过流阀位于所述手动截止阀与所述电磁截止阀之间。
根据本申请实施例的高压瓶阀，所述第一流路中还设有第一过滤器和第二过滤器，所述第一过滤器位于所述电磁截止阀与所述第一流路的内端之间，所述第二过滤器位于所述电磁截止阀和所述过流阀之间。
本申请还提出了一种气瓶。
根据本申请实施例的气瓶，设置有上述任一种实施例所述的高压瓶阀。
所述气瓶和上述的高压瓶阀相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本申请实施例的高压瓶阀的内部流路示意图；
图2是根据本申请实施例的高压瓶阀的结构示意图；
图3是根据本申请实施例的高压瓶阀的截面图；
图4是根据本申请实施例的气瓶的结构示意图。
附图标记：
气瓶1000，
高压瓶阀100，
阀本体10，第一流路11，电磁截止阀111，手动截止阀112，第一过滤器113，第二过滤器114，过流阀115，第二流路12，应急泄放阀121，第三流路13，温感压力泄放阀131，第一内部开口141，第二内部开口142，进出口143，第一排放口151，第二排放口152，电连接器16，温度传感器17，
瓶本体200，尾阀300。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考图1-图3描述根据本申请实施例的高压瓶阀100，该高压瓶阀100集成有多种功能，能够适用于不同的应用环境，尤其能够适用于70Mpa的气瓶1000中，具有很好的密封性和安全性，模块化程度高，方便维修和部件更换，体积小、成本低。
如图1-图3所示，根据本申请实施例的高压瓶阀100，高压瓶阀100包括阀本体10。其中，阀本体10可通过螺纹连接的方式安装于气瓶1000的瓶口处。阀本体10可采用氢气兼容性好的材料制成，以使阀本体10能够对氢气进行有效安全的储存，防止阀本体10与氢气产生化学反应，如阀本体10采用金属材料为铝合金6061T6和不锈钢316L的制成，或者采用非金属材料PEEK、POM、PU等制成，材料灵活可选。
其中，阀本体10具有第一流路11、第二流路12和第三流路13，第一流路11、第二流路12和第三流路13均用于与将阀本体10的内端和外端连通，也就是说，在将本申请中的阀本体10安装于气瓶1000时，可分别通过三条不同的流通路径进行氢气的流通。如图1所示，第一流路11中设有串联布置的电磁截止阀111和手动截止阀112，电磁截止阀111通过电源信号控制高压瓶阀100的导通与截止，手动截止阀112用于截止高压瓶阀100，断开气瓶1000内与外界的连同，第二流路12中设有应急泄放阀121，应急泄放阀121用于泄放气瓶1000内高压气体，第三流路13中设有温感压力泄放阀131，温感压力泄放阀131用于在火烧时泄放气瓶1000内气体。
由此可知，可通过电磁截止阀111和手动截止阀112分别对第一流路11的通断状态进行控制，或者通过应急泄放阀121对第二流路12中的通断状态进行控制，再或者通过溢流阀对第三流路13的通断状态进行控制。这样，本申请中的高压瓶阀100可通过不同的阀功能进行气瓶1000内气流的排放或充注，即通过上述的设置可使得高压瓶阀100具有自动导通/截止功能、手动截止功能、应急泄放功能和过滤功能。
且阀本体10设有温度传感器17，温度传感器17能够对阀本体10处的温度进行检测，如将阀本体10安装于气瓶1000处时，温度传感器17能够对气瓶1000的瓶口处的温度进行检测，这样，可使得高压瓶阀100具有瓶内温度检测功能。且温度检测器检测到的温度信息可输出至外部的控制设备或显示设备，以使控制端能够根据温度传感器17对电磁截止阀111的通断状态进行控制，从而在气瓶1000内的温度过高时，通过电磁截止阀111实现气瓶1000内气体的泄放，实现温度驱动泄放功能，提升高压瓶阀100的功能性。
由此，本申请中的高压瓶阀100的结构简单，且集成功能丰富，申请人需要说明的是，在本领域现有技术中，为满足不同的功能需求，多采用额外增设截止阀等功能件，导致了成本增加，且导致高压瓶阀的整体结构尺寸增大，而本申请中正是通过将多个阀结构集成设置与阀本体的内部流路中，即集成了多种运行功能，又不需增设单独的功能件，降低了设置成本，减小整体体积。
需要说明的是，本申请中的高压瓶阀100的耐压能力在200MPa以上，加注循环寿命在15000次以上，氢气泄露率小于10Ncc/h，其具有体积小(水容积小于500cm3)、重量轻(小于500g)、安全性高、密封性好、使用寿命长、成本低等优点。
根据本申请实施例的高压瓶阀100，阀本体10的结构简单，整体体积较小、重量轻，，不需设置单独的功能件即可达到相应功能，且集成有多种不同的功能，能够满足不同运行工况下的使用需求，具有集成度高的优点，且阀本体10的强度高、疲劳寿命长，具有可靠的安全性和密封性。
在一些实施例中，如图1和图2所示，阀本体10设有间隔开布置的第一内部开口141和第二内部开口142，第一流路11的内端和第三流路13的内端均与第一内部开口141连通，第二流路12的内端与第二内部开口142连通。也就是说，本申请中的阀本体10在气瓶1000的内部具有两个开口，以使气流可分别通过哦两个开口进行排放，如图1所示，第一流路11和第三流路13在第一内部开口141处实现汇流，且第二流路12能够通过第二内部开口142实现气流的流通。
在一些实施例中，阀本体10还设有进出口143、第一排放口151、第二排放口152，进出口143、第一排放口151和第二排放口152在阀本体10的周向上间隔开布置，第一流路11的外端与进出口143连通，第二流路12的外端与第一排放口151连通，第三流路13的外端与第二排放口152连通，即第一流路11连通进出口143和第一内部开口141，第二流路12连通第二内部开口142和第一排放口151，第三流路13连通第二排放口152与第一内部开口141。进出口143既可用于与外部气源连通，也可用于与外部下游管路连通。
也就是说，本申请中的阀本体10在通过第一流路11进行气流流通时，外部的气流可从进出口143处进行气流充入，且通过第一流路11在第一内部开口141处流向气瓶1000内，或者气瓶1000内部的气流可从第一内部开口141处流向第一流路11内，并从进出口143处排出；在通过第二流路12进行气流流通时，气瓶1000内的气流可通过第二内部开口142流向第二流路12中，且从第二流路12流向第一排放口151排出；在通过第三流路13进行气流流通时，气瓶1000内的气流可通过第一内部开口141流向第三流路13中，且从第三流路13流向第二排放口152排出，由此，可实现不同路径的气流流通。由此，通过不同的功能阀分别对各自的流路进行控制时，可实现高压瓶阀100的不同运行功能。
在一些实施例中，温度传感器17设于阀本体10的第一端，进出口143、第一排放口151和第二排放口152设于阀本体10的第二端的外周壁。如图2所示，温度传感器17设于阀本体10的右端，进出口143、第一排放口151和第二排放口152沿阀本体10的右端间隔开设置。其中，需要说明的是，在将阀本体10安装于气瓶1000后，阀本体10的第一端位于气瓶1000内，即如图2所示的阀本体10的右端位于气瓶1000内，阀本体10的第二端位于气瓶1000外，即如图2所示的阀本体10的左端位于气瓶1000外，这样，温度传感器17能够对气瓶1000内的温度进行准确、有效地检测，便于通过温度检测值对电磁截止阀111进行更加准确、可靠地控制，利于实现气瓶1000气压的自动调节。
且第一内部开口141和第二内部开口142均与温度传感器17设于阀本体10的同一端，这样，既便于第一流路11和第三流路13通过第一内部开口141与气瓶1000的内部连通，第二流路12通过第二内部开口142与气瓶1000的内部连通，又利于实现第一流路11通过进出口143与气瓶1000外部连通、第二流路12通过对第一排放口151与气瓶1000外部连通以及第三流路13通过第二排放口152与气瓶1000外部连通，实现高压瓶阀100的不同流道的通断。
其中，如图3所示，手动截止阀112与进出口143在阀本体10的径向上正对设置。这样，在手动截止阀112进行通断的控制时，进出口143处的气流能够更加准确地得到控制，提高手动截止阀112控制的准确性和灵敏度。
在一些实施例中，如图2所示，高压瓶阀100还包括电连接器16，温度传感器17和电磁截止阀111均与电连接器16电连接，且电连接器16在阀本体10的外周壁上凸出设置，以便于电连接器16与外部的控制设备进行电连接。
由此，温度传感器17检测的温度信息能够通过电连接器16输出给外部的控制设备，且外部控制设备在接收到温度传感器17的检测信息后也能够通过电连接器16将控制指令发送给电磁截止阀111，实现电磁截止阀111的响应和动作。
在一些实施例中，电连接器16和温度传感器17分别位于阀本体10的不同端。如图2所示，电连接器16设于阀本体10的左端，温度传感器17设于阀本体10的右端，也就是说，电连接器16设于阀本体10位于气瓶1000外的一端，温度传感器17设于阀本体10位于气瓶1000内的一端，由此，利于用户将外部的控制设备与电连接器16进行电连接。
其中，如图2所示，电连接器16在阀本体10的第一端的外周壁上与进出口143、第一排放口151和第二排放口152间隔开设置，以使阀本体10在气瓶1000阀的一端可同时实现电连接、气流排放以及气流充注的作用，阀本体10的结构简单，集成度较高。
在一些实施例中，第一流路11汇还设有过流阀115，过流阀115用于在流量异常增大是自动截止瓶阀防止瓶内气流持续泄放，过流阀115位于手动截止阀112和电磁截止阀111之间，这样，本申请中的高压瓶阀100通过第一流路11不仅能够实现手动截止功能和温度驱动泄放功能，且能够在气流排放过大时实现过流保护功能。
在一些实施例中，在第一流路11中还设有第一过滤器113和第二过滤器114，第一过滤器113位于电磁截止阀111与第一流路11的内端之间，第二过滤器114位于电磁截止阀111和过流阀115之间。这样，通过在第一流路11中设置第一过滤器113和第二过滤器114能够对第一流路11中的气流进行过滤。
下面描述本申请实施例的高压瓶阀100在具体执行中的使用：
在高压瓶阀100控制过程中，进出口143与手动截止阀112、过流阀115、第一过滤器113、第二过滤器114、电磁阀截止阀(常闭)串联形成第一流路11，用于气体加注和供应，其中手动截止阀112为常开，可旋转关闭手动截止阀112关闭该通路，电磁截止阀111在加注时为常开，在供气时为常闭，过流阀115只在供气时起作用；第一排放口151和温感压力泄放阀131形成第三流路13，用于气体泄放，温感压力泄放阀131为常闭；第二排放口152和应急泄放阀121形成第三流路13，用于气体泄放，应急泄放阀121为常闭；温度传感器17、电磁截止阀111、线缆和电连接器16形成电连接通路，电连接器16为温度传感器17和电磁截止阀111提供电源，该通路不存在高压气体。其中，第一流路11与第三流路13并联，第二流路12单独存在，电连接通路单独存在。
当储氢***加气时，气体从进出口143进入，经过手动截止阀112、过流阀115、第一过滤器113、电磁截止阀111、第二过滤器114加注到气瓶1000内；当向燃料电池供气时，电磁截止阀111需通电后打开，气体从气瓶1000经第二过滤器114、电磁截止阀111、第一过滤器113、过流阀115、手动截止阀112、进出口143，流入到下游管路，进而流入燃料电池。当遇到紧急情况或者维修气瓶1000及瓶阀时，将应急泄放阀121手动打开，气体从气瓶1000快速泄放到外界大气中。当遇到火烧使温度达到温感压力泄放阀131激活温度后，温感压力泄放阀131自动打开，迅速泄放高压气瓶1000内气体到外界大气，防止气瓶1000***。
由此，本申请实施例中的高压瓶阀100具有以下优点：模块化设计方便维修和部件更换，PID结构简单，体积小、重量轻、成本低、集成度高的优点，阀体强度高、疲劳寿命长，集成多种安全功能，具有可靠的安全性和密封性。
本申请还提出了一种气瓶1000。
本申请实施例的气瓶1000，设置有上述任一种实施例的高压瓶阀100，高压瓶阀100的结构简单，整体体积较小、重量轻，且集成有多种不同的功能，能够满足不同运行工况下的使用需求，具有集成度高的优点，且阀本体10的强度高、疲劳寿命长，该气瓶1000可为70Mpa的高压气瓶1000，可使得气瓶1000具有可靠的安全性和密封性，其中，如图4所示，气瓶1000包括瓶本体200、高压瓶阀100和尾阀300，高压瓶阀100和尾阀300分别设于瓶本体200的两端，高压瓶阀100设于瓶本体200的瓶口，尾阀300设于瓶本体200的尾端。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。
在本申请的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种高压瓶阀(100)，其特征在于，包括：阀本体(10)，所述阀本体(10)具有第一流路(11)、第二流路(12)和第三流路(13)，所述第一流路(11)、所述第二流路(12)和所述第三流路(13)均用于与将所述阀本体(10)的内端和外端连通，所述第一流路(11)中设有串联布置的电磁截止阀(111)和手动截止阀(112)，所述第二流路(12)中设有应急泄放阀(121)，所述第三流路(13)中设有温感压力泄放阀(131)，所述阀本体(10)设有温度传感器(17)。
2.根据权利要求1所述的高压瓶阀(100)，其特征在于，所述阀本体(10)设有间隔开布置的第一内部开口(141)和第二内部开口(142)，所述第一流路(11)的内端和所述第三流路(13)的内端均与所述第一内部开口(141)连通，所述第二流路(12)的内端与所述第二内部开口(142)连通。
3.根据权利要求2所述的高压瓶阀(100)，其特征在于，所述阀本体(10)还设有进出口(143)、第一排放口(151)、第二排放口(152)，所述进出口(143)、所述第一排放口(151)和所述第二排放口(152)在所述阀本体(10)的周向上间隔开布置，所述第一流路(11)的外端与所述进出口(143)连通，所述第二流路(12)的外端与所述第一排放口(151)连通，所述第三流路(13)的外端与所述第二排放口(152)连通。
4.根据权利要求2所述的高压瓶阀(100)，其特征在于，所述温度传感器(17)设于所述阀本体(10)的第一端，所述进出口(143)、所述第一排放口(151)和所述第二排放口(152)设于所述阀本体(10)的第二端的外周壁。
5.根据权利要求2所述的高压瓶阀(100)，其特征在于，所述手动截止阀(112)与所述进出口(143)在所述阀本体(10)的径向上正对设置。
6.根据权利要求1所述的高压瓶阀(100)，其特征在于，还包括：电连接器(16)，所述温度传感器(17)和所述电磁截止阀(111)均与所述电连接器(16)电连接，且所述电连接器(16)在所述阀本体(10)的外周壁上凸出设置。
7.根据权利要求6所述的高压瓶阀(100)，其特征在于，所述电连接器(16)和所述温度传感器(17)分别位于所述阀本体(10)的不同端。
8.根据权利要求1所述的高压瓶阀(100)，其特征在于，所述第一流路(11)中还设有过流阀(115)，所述过流阀(115)位于所述手动截止阀(112)与所述电磁截止阀(111)之间。
9.根据权利要求8所述的高压瓶阀(100)，其特征在于，所述第一流路(11)中还设有第一过滤器(113)和第二过滤器(114)，所述第一过滤器(113)位于所述电磁截止阀(111)与所述第一流路(11)的内端之间，所述第二过滤器(114)位于所述电磁截止阀(111)和所述过流阀(115)之间。
10.一种气瓶(1000)，其特征在于，设置有权利要求1-9中任一项所述的高压瓶阀(100)。
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