[发明专利]超高压瓶阀

说明书

本发明公开了一种超高压瓶阀，包括阀体，阀体内设有减压阀、平衡阀、电磁阀、单向充气阀、过压安全阀、过热安全阀、放气阀、滤芯、温度传感器、瓶内气压及输出气压传感器接口等；各零部件按要求配置在阀体内，并由阀体内的相应通道连通，具有集成度高，安全性和监控性高的特点；供气压力可根据燃料电池的要求进行调节；输出流量和压力的波动大幅降低；采用具有先导阀的电磁阀，大幅降低了开阀时通过线圈的电流，延长了电磁阀的寿命；储氢瓶超压超温时，相应的安全阀动作，将瓶内高压氢气释放卸压，避免爆炸危险；随时对瓶内气压、温度及输出压力进行监控。

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，具体涉及一种超高压瓶阀。

背景技术

氢能源燃料电池汽车，由于完全没有污染、充气时间短及续驶里程长，所以得到世界各主要经济体的高度重视，我国政府也已将加氢设施建设写进了2019年的政府工作报告。为了进一步提高续驶里程和提高整车性能，世界各制造商正在将储氢瓶内的氢气压力提高到70MPa，这就对储氢瓶和瓶阀提出了更严格的要求，对瓶阀而言，要求安全性高、功能集成度高和监控性高。目前国内外采用的高压瓶阀，主要集成了流量限制器、电磁阀、过热安全阀、手动截止阀、放气阀、滤芯以及压力传感器和温度传感器，这类阀的不足之处是，无论是否供气，阀内始终处于与瓶内气压相当的高压状态，这不但增大了电磁阀的开阀电流，并容易造成泄漏和不安全；并且没有稳流装置，因此，输出的气体流量波动很大；此外，由于氢燃料电池只能承受较低的气压，因此，阀外必须再经减压阀减压，这增加了连接上的麻烦和泄漏点，并且输出压力波动也很大，而燃料电池希望能提供比较稳定的流量和压力；再次，大多采用直动式电磁阀，开阀电流大，由于散热条件差，影响电磁阀寿命。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的车载高压储氢瓶组合阀存在的上述问题，提供一种超高压瓶阀，具有输出气压可根据燃料电池的要求进行调节、减压阀后始终处于低压，并且采用具有先导阀的电磁阀，电磁铁只要以较小的力就能打开电磁阀，电磁铁寿命长，此外，输出流量及压力稳定等特点。

本发明为解决上述技术问题采用的具体技术方案是，一种超高压瓶阀，包括阀体，阀体内设有减压阀、平衡阀、电磁阀、单向充气阀、过压安全阀、过热安全阀、放气阀、滤芯、温度传感器、瓶内气压及输出气压传感器接口；充氢时，高压氢气经充气口滤芯打开单向充气阀，通过阀体内的相应通道向储氢瓶充气；供氢时，瓶内高压氢气经减压阀、平衡阀、电磁阀及出气口滤芯向燃料电池供气。

超高压瓶阀的工作原理是：向储氢瓶内充气时，高压氢气首先经充气口滤芯过滤，以免杂质进入储氢瓶和瓶阀内，然后经充气单向阀及阀体内的相应通道进入储氢瓶；充气单向阀的作用是，当停止供气时，阻止氢气逆向流出，实现保压；储氢瓶内的高压氢气，通过阀体内的相关通道与过压安全阀、过热安全阀、放气阀、瓶内气压传感器、输出压力传感器及温度传感器相通；过压安全阀的功能是，当充气压力超过70Mpa或由于外界温度上升引起瓶内气压超过70Mpa时，会自动放气释压，以免储氢瓶超压爆炸；过热安全阀的功能是，由环境升温（例如车辆燃烧）致使阀温上升至110℃±5℃时，为了防止储氢瓶过热超压爆炸，过热保护装置动作，将瓶内氢气向外排放；放气阀的功能是，当减压阀或电磁阀等发生故障，无法向燃料电池供气时，可打开放气阀，将瓶内氢气向外排出或排入其他容器；瓶内气压传感器用于观察瓶内氢气压力，当气压降低至最低工作压力（例如5Mpa左右）时应及时充气，当充气压力达到70Mpa时应停止充气；输出压力传感器用于观察输出压力是否符合燃料电池的要求；温度传感器用于观察瓶内氢气的温度，正常工作温度范围为-40℃—+85℃，超温时应及时检查有无事故或不适当操作发生。

当储氢瓶向燃料电池供气时，高压氢气首先进入减压阀，然后通过平衡阀、电磁阀和出气口滤芯向燃料电池供气。减压阀的功能是将阀前的高压减至燃料电池所需的低压；由于减压阀的输入压力相差很大（5Mpa—70Mpa），因此输出压力的波动很大，同时影响到输出流量的稳定性，平衡阀由节流阀和稳流稳压阀组成，其功能是控制输出流量和压力的大小及波动，必要时节流阀可用作截止阀；此外，当通过的流量过大时（例如下游管道破裂），能自动关闭气路，停止供气；出气口滤芯的功能是防止杂质进入燃料电池。