[发明专利]具有稳定输出流量和压力的先导式高压减压阀及其方法

说明书

本发明公开了一种具有稳定输出流量和压力的先导式高压减压阀及其方法，减压阀包括阀盖、主阀体和先导阀；其中，先导阀包括先导阀体、先导阀座、先导阀芯和先导弹簧；先导阀芯内部设有气流通道，当第二腔室和第三腔室连通时，从主进口进入先导阀的流体能通过气流通道从主出口流出；先导阀座的第二通孔通过第一先导管与主阀体的出气口连通，第三通孔通过第三先导管与积气腔连通；先导阀芯的侧壁周向开设环形凹槽，当主出口处于关闭状态时，环形凹槽与第二通孔和第三通孔分别连通。本发明利用四通先导阀的减压作用，实现阀芯上下端面的压力差，保证了进口压力降低时阀芯开度增加，从而保持减压阀出口流量和压力的稳定。

技术领域

本发明属于阀门装置领域，特别涉及一种具有稳定输出流量和压力的先导式高压减压阀及其方法。

背景技术

氢气作为一种清洁能源，燃烧时产生水蒸气 ，是一种安全无毒的可再生清洁能源，具有资源丰富、燃烧价值高、清洁、可再生等优点，被世界各国日益关注。在日常运输中，氢气常被压缩在高压储氢瓶中，尤其在氢燃料电池的汽车中应用十分广泛。在氢燃料电池的汽车中，氢气一般以高压气态氢气的形式存储在气瓶中，在供给燃料电池使用钱需要通过减压阀减压至指定的压力。减压阀作为车载高压储氢瓶的主要组成部分，负责将高压氢气减压为低压氢气。在减压过程，减压阀的安全、稳定和高效是整个供氢系统正常运转的必要条件，尤其是保持减压阀出口的压力和流量的稳定。

氢气燃料电池汽车在行驶过程中不断消耗氢气，储氢气瓶中的氢气压力也会因此而降低。传统减压阀的流量会随着入口压力的降低而降低，无法实现出口气体的流量和压力保持稳定，当通入氢气的压力变化时，出口处的气体压力和流量随之变化。这会影响燃料电池的燃料供应的稳定性、缩短寿命。因此，研究一种具有保持出口流量和压力稳定功能的先导式高压氢气瓶减压阀具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种具有稳定输出流量和压力的先导式高压减压阀及其方法。本发明借助先导阀结构实现主阀上下端面受力不同，从而实现气体进口压力降低时主阀阀芯开度增加，以保持主阀出口处气体压力和流量的稳定。本发明的先导式高压减压阀及其方法不仅可以应用于高压氢气瓶，还能够应用于其他的高压气体瓶，适用场景广泛。

本发明所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种具有稳定输出流量和压力的先导式高压减压阀，其特征在于，包括阀盖、主阀体和先导阀；所述阀盖和主阀体之间可拆卸式封闭连接，在主阀体内部形成封闭的第一腔室，第一腔室中设有初始状态下能封闭主阀体进气口的主阀芯；所述主阀芯顶部与阀盖底部之间设有始终处于压缩状态的主阀弹簧，主阀弹簧的作用方向与主阀芯的轴线方向相同；所述主阀芯能沿主阀体内壁上下滑动，且两者的连接处封闭；所述阀盖中心开设竖直的第一通孔；第一通孔的下端与第一腔室连通，上端通过第四先导管与先导阀的主出口连通；与主阀芯顶部连接的阀杆从下方伸入所述第一通孔中，且第一通孔上部始终留有部分空间并作为积气腔；

所述先导阀包括先导阀体、先导阀座、先导阀芯和先导弹簧；所述先导阀体和先导阀座同轴顺次可拆卸式连接，且在两者的中心沿轴线方向分别开设相互连通的第二腔室和第三腔室；第二腔室的进气端作为先导阀的主进口，主进口通过第二先导管与主阀体的进气口连通；第三腔室的出气端作为先导阀的主出口，主出口通过第四先导管与所述积气腔连通；第三腔室中设有初始状态下能通过封闭第二腔室和第三腔室连接处实现所述主出口关闭的先导阀芯，先导阀芯与主出口之间设有始终处于压缩状态的先导弹簧，先导弹簧的作用方向与先导阀芯的轴线方向相同；所述先导阀芯能在第三腔室中沿先导阀座内壁滑动，且两者的连接处封闭；所述先导阀芯内部设有气流通道，当第二腔室和第三腔室连通时，从主进口进入先导阀的流体能通过所述气流通道从主出口流出；所述先导阀座的侧壁分别开设与第三腔室连通的第二通孔和第三通孔，第二通孔通过第一先导管与主阀体的出气口连通，第三通孔通过第三先导管与所述积气腔连通；所述先导阀芯的侧壁周向开设环形凹槽，当所述主出口处于关闭状态时，环形凹槽与第二通孔和第三通孔分别连通。