[发明专利]适用于高压气瓶的快速充气钢瓶阀

说明书

本发明属于钢瓶充气阀及充放气测试设备技术领域，尤其涉及一种适用于高压气瓶的快速充气钢瓶阀，其流道结构为具有高充气速度的超声速缩放结构，所述超声速缩放结构包括由流道尺寸先缩小后扩大后形成的收缩段、喉部段、扩张段；收缩段、扩张段壁面型线为光滑特征线；各段之间通过圆角或倒角平滑连接。本文提出设计一种超声速缩放射流钢瓶充气阀，该钢瓶充气阀可以在充气中后期背压大于空气临界压力时，维持充气流量在最大流量更长的时间，以提高整个充气过程的平均质量流量，从而有效缩短充气时间，在针对高压气瓶的快速充气过程中，能够缩短现有充气时间的10％～25％。

技术领域

本发明属于钢瓶充气阀及充放气测试设备技术领域，尤其涉及一种适用于高压气瓶的快速充气钢瓶阀。

背景技术

影响高压空气瓶充气速度的主要因素是压缩机的排量和压力、进气管及阀组件阻力等。一方面，普通进气机构内部通道的截面积有限，限制了充气流量。另一方面，普通无缝气瓶进气机构的结构类似于渐缩钢瓶充气阀或形状不规则的阀内部流道，根据气体动力学基本原理，常规结构的气体流道在大压差工况下充气时会产生“声堵”现象，导致充气流量无法进一步提高，当背压大于空气的临界压力时，流量将开始减小。同时，在高压空气瓶使用过程中，由于反复的充放气过程，导致瓶内积液多且排除不畅，使得气瓶寿命和充气效率下降。

发明内容

本申请的目的在于，提供一种适用于高压气瓶的快速充气钢瓶阀，通过优化钢瓶充气阀的流道结构，在更大范围内维持气瓶充气的最大流量，以提高整个充气过程的平均质量流量，从而有效缩短充气时间。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案。

一种适用于高压气瓶的快速充气钢瓶阀，用于高压气瓶的快速充气，其特征在于，其流道结构为具有高充气速度的超声速缩放结构，所述超声速缩放结构包括由流道尺寸先缩小后扩大后形成的收缩段1、喉部段2、扩张段3；收缩段1、扩张段3壁面型线为光滑特征线；各段之间通过圆角或倒角平滑连接。

对前述适用于高压气瓶的快速充气钢瓶阀的进一步改进还包括，所述光滑特征线是指二次曲线、分段样条曲线。

对前述适用于高压气瓶的快速充气钢瓶阀的进一步改进还包括，所述喉部段2为圆管；所述收缩段1为圆管，所述收缩段1的后端依次通过第一圆角段、第二圆角段与喉部段2的前端连接，收缩段1与第一圆角段圆滑过渡连接，第一圆角段与第二圆角段圆滑过渡连接；所述扩张段3为圆管，所述扩张段3的前端通过第三圆角段连接至喉部段2的后端，第三圆角段与扩张段3前端圆滑过渡连接；

对前述适用于高压气瓶的快速充气钢瓶阀的进一步改进还包括，所述收缩段1与喉部通过两段圆弧过渡连接，喉部段2的后端通过二次曲线与扩张段3连接。

对前述适用于高压气瓶的快速充气钢瓶阀的进一步改进还包括，所述扩张段3的后端还设置有延长扩张段4；所述延长扩张段4为喇叭状，所述扩张段3的后端与延长扩张段4的前端通过二次曲线过渡连接；

对前述适用于高压气瓶的快速充气钢瓶阀的进一步改进还包括，所述扩张段3的后端还设置有延长扩张段4；所述扩张段3的前端通过二次曲线连接至喉部段2的后端，所述扩张段3和延长扩张段4为连续顺滑连接的喇叭状结构，所述扩张段3和延长扩张段4的壁面型线构成为完整的二次曲线。

对前述适用于高压气瓶的快速充气钢瓶阀的进一步改进还包括，所述收缩段的轴线和扩张段的轴线呈夹角，喉部段2为弯管结构。

本申请的有益效果在于：

本文提出设计一种超声速缩放射流钢瓶充气阀，该钢瓶充气阀可以在充气中后期背压大于空气临界压力时，维持充气流量在最大流量更长的时间，以提高整个充气过程的平均质量流量，从而有效缩短充气时间，在针对高压气瓶的快速充气过程中，能够缩短现有充气时间的10％～25％。

附图说明

图1是方案一中钢瓶充气阀采用的结构化网格划分结果；