一种泄放装置和具有该装置的高压氢气集成瓶阀和泄放方法与流程

1.本发明涉及集成瓶阀技术领域，特别涉及一种泄放装置。


背景技术：

2.氢燃料电池既可作为民用燃料，也可作为工业用燃料或者车用发动机等燃料的动力源。氢燃料电池行业的快速发展，也使得整个产业链尚在成熟完善过程中，而集成瓶阀则是这整个产业链上的关键产品之一。
3.集成瓶阀用来控制气体的启闭和输出流量，但是作为易燃的气体，当外界的温度过高或者发生较大的碰撞时，气体就会发生膨胀，如果车用氢气阀门不及时泄压，就会发生爆瓶的现象，为此，现有的一些车用氢气阀门上安装有压力安全泄放装置，对阀门的安全使用起到了重要的作用。
4.现有的安全泄放装置如图1所示，主要包括泄放装置本体1a以及设置在泄放装置本体1a上的凸缘2a，泄放装置本体1a内设有泄压通道3a，凸缘2a上设有若干泄压孔4a，泄压通道3a和泄压孔4a相互连通，在泄压通道3a和泄压孔4a内浇注满易熔合金，在泄压通道3a的开口处为泄压爆破口，并设有安全爆破箔，爆破口的孔径直接影响泄压的稳定性，为了使安全爆破箔不被爆破口孔径的锐口切破以及泄压的稳定性，在泄压通道3a的开口处设有弧形倒角5a,该安全泄放装置内设置的易熔合金主要是在高压气瓶处于稳定的情况下，起到封闭泄压通道、泄压孔以及支撑安全爆破箔的作用，当高压气瓶内车用氢气由于受温度升高的影响而急剧膨胀，温度和压力同时升高并达到预设的温度和压力极限值时，易熔合金立即熔化，高压气瓶内的高压气体冲破安全爆破箔从泄压通道3a以及泄压孔4a泄放。
5.现有的安全泄放装置的易熔合金在进行浇注时是将易熔合金熔化后直接将泄压通道3a和泄压孔4a灌注充满，这种方式会使得高压气瓶内车用氢气受温度升高的影响而急剧膨胀时，会导致易熔合金在接近临界温度时发生蠕变，造成易熔合金周围结构不稳定，以及可能的促使阀门在未到安全温度时出现泄漏或过早泄压的现象。


技术实现要素：

6.本发明目的之一是解决现有技术中的车用氢气受温度升高的影响而急剧膨胀时，会导致易熔合金在接近临界温度时发生蠕变，造成易熔合金周围结构不稳定，以及阀门可能在未到安全温度时出现泄漏或过早泄压现象的问题。
7.本发明目的之二是提供一种具有泄放装置的高压氢气集成瓶阀。
8.本发明目的之三是提供一种泄放方法。
9.为达到上述目的之一，本发明采用以下技术方案：一种泄放装置，其中，包括：阀体、阀瓣、易熔合金组件、横杆、压力弹簧、密封圈。
10.所述阀体内具有：气流通道、泄压腔、泄放孔。所述泄压腔与所述气流通道连通，所述泄放孔与所述泄压腔连通。
11.所述阀瓣滑动连接在所述泄压腔中，封堵住所述泄压腔与所述气流通道的连通，
所述阀瓣沿所述泄压腔上下滑动以控制打开或关闭所述泄压腔与所述气流通道的连通。
12.所述易熔合金组件安装在所述泄压腔侧的开放通道中，所述易熔合金组件具有易熔合金块。所述横杆的一端与所述易熔合金块相抵，所述横杆的另一端活动嵌入至所述阀瓣的凹槽内。
13.所述压力弹簧与所述横杆相连。所述密封圈安装在所述横杆上，在所述泄放孔排放时对所述开放通道起密封作用。
14.在上述技术方案中，本发明实施例在常温状态工作时，阀瓣封堵气流通道，横杆和密封圈处于密封无泄漏状态，但阀体下的气流通道始终与容器(高压气瓶)内的高压气体相通，而邻接于阀瓣设置的横杆和易熔合金块确保阀瓣不被高压气体顶出。
15.当外界的温度过高时，高压气瓶内的气体会因温度升高而膨胀，易熔合金块随着温度升高而进行受热熔化，易熔合金块在熔化过程中进行蠕变时，压力弹簧推动横杆右移，此时横杆左端仍然卡在阀瓣的凹槽中(即横杆沿阀瓣凹槽移动的距离有限，无法使横杆脱离阀瓣凹槽)，因此阀瓣处于稳定状态。
16.当温度达到或超过预值(安全温度)，此时的易熔合金块熔化完成，促使压力弹簧推动横杆右移脱离阀瓣的凹槽，阀瓣受气流通道的高压气体推动沿泄压腔滑动，打开气流通道，使得高压气体从泄放孔排出。
17.进一步地，在本发明实施例中，所述阀瓣上设有凸块，所述凸块密封所述泄压腔与所述气流通道的连通，所述泄放孔位于所述凸块的侧端。
18.更进一步地，在本发明实施例中，所述凸块为圆柱形或多边形，所述凸块密封所述气流通道与所述泄压腔的连通。
19.更进一步地，在本发明实施例中，所述凸块与所述阀瓣一体成型或所述凸块通过焊接连接在所述阀瓣外表面。
20.更进一步地，在本发明实施例中，所述阀瓣的下端伸入所述气流通道中，所述阀瓣的下端设有o型圈，所述o型圈起密封作用。
21.进一步地，在本发明实施例中，所述阀体上的泄压腔中安装有螺塞，所述阀瓣与所述螺塞的内孔滑动连接，所述螺塞对所述阀瓣起导向作用。
22.更进一步地，在本发明实施例中，所述螺塞周向设有封闭圈，所述封闭圈与所述泄压腔壁面紧密接触，对所述泄压腔进行密封。
23.更进一步地，在本发明实施例中，所述螺塞与所述泄压腔螺纹连接。
24.更进一步地，在本发明实施例中，所述易熔合金组件中还具有过滤块，所述过滤块邻接于所述易熔合金块。
25.过滤块例如可以采用在市场上买得到的包含金属颗粒的烧结块，并根据需要选用具有不同过滤尺寸的产品。
26.外界的温度达到100
‑
150℃时，易熔合金块才进行熔化，即易熔合金块的动作温度分为100度、105度、110度、113度、120度、130度、140度、150度中任意一种。
27.而易熔合金块熔化完成后，在横杆的推动下，熔化的液态易熔合金块经过过滤块而排出，这样，当外界的温度接近易熔合金块熔化温度，使易熔合金块变软的情况下，软态的易熔合金块不会轻易的被压力弹簧作用力挤出，而只有当外界温度达到或超过易熔合金块熔化温度时，易熔合金块才能被排出，以确保安全。
28.本发明的有益效果是：
29.本发明通过采用侧置式的泄放装置，即横杆以横置的方式使得自身一端活动嵌入阀瓣的凹槽中，在高压气体的泄放受力方向向上抵住阀瓣时，高压气体无法对横杆施加横向作用力，在此基础上，横杆的另一端邻接易熔合金块，因此使得易熔合金块受热蠕变的方向不在泄放密封受力方向，避免了易熔合金块蠕变造成阀瓣的不稳定现象，从而避免了阀门可能在未到安全温度时出现泄漏或过早泄压现象的问题。
30.为达到上述目的之二，本发明采用以下技术方案：一种高压氢气集成瓶阀，其中，具有上述发明目的之一中所述的泄放装置。
31.为达到上述目的之三，本发明采用以下技术方案：一种泄放方法，应用于上述发明目的之一中所述的泄放装置或上述发明目的之二中所述的高压氢气集成瓶阀，其中，所述方法包括以下步骤：
32.在常温状态工作时，阀瓣封堵气流通道，横杆和密封圈处于密封无泄漏状态，但阀体下的气流通道始终与容器内的高压气体相通，邻接于阀瓣设置的横杆和易熔合金确保阀瓣不被高压气体顶出；
33.当外界的温度过高时，高压气瓶内的气体会因温度升高而膨胀，易熔合金块随着温度升高而进行受热熔化，在易熔合金块熔化过程中进行蠕变时，压力弹簧推动横杆右移，此时横杆左端仍然卡在阀瓣的凹槽中，阀瓣处于稳定状态；
34.当温度达到或超过预值，此时的易熔合金块熔化完成，促使压力弹簧推动横杆右移脱离阀瓣的凹槽，阀瓣受气流通道的高压气体推动沿泄压腔滑动，打开气流通道，使得高压气体从泄放孔排出。
35.进一步地，在本发明实施例中，上述步骤中，外界的温度达到100
‑
150℃时，易熔合金块才进行熔化，而易熔合金块熔化完成后，在横杆的推动下，熔化的液态易熔合金块经过过滤块而排出，这样，当外界的温度接近易熔合金块熔化温度，使易熔合金块变软的情况下，软态的易熔合金块不会轻易的被压力弹簧作用力挤出，而只有当外界温度达到或超过易熔合金块熔化温度时，易熔合金块才能被排出，以确保安全。
附图说明
36.图1为现有技术中安全泄放装置的结构示意图。
37.图2为本发明实施例泄放装置的结构示意图。
38.图3为本发明实施例泄放装置的立体示意图。
39.图4为本发明实施例泄放装置的运动效果示意图。
40.附图中
41.1a、泄放装置本体
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2a、凸缘
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3a、泄压通道
42.4a、泄压孔
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5a、弧形倒角
43.1、阀体
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1.1、气流通道
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1.2、泄压腔
44.1.3、泄放孔
45.2、易熔合金组件
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2.1、易熔合金块
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2.2、过滤块
46.3、横杆
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4、压力弹簧
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5、密封圈
47.6、螺塞
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7、封闭圈
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8、阀瓣
48.8.1凸块
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9、o型圈
具体实施方式
49.为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
51.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
52.出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是。对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知泄放方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。
53.实施例一：
54.一种泄放装置，其中，如图2、3所示，包括：阀体1、阀瓣8、易熔合金组件2、横杆3、压力弹簧4、密封圈5。
55.阀体1内具有：气流通道1.1、泄压腔1.2、泄放孔1.3。泄压腔1.2与气流通道1.1连通，泄放孔1.3与泄压腔1.2连通。
56.阀瓣8滑动连接在泄压腔1.2中，封堵住泄压腔1.2与气流通道1.1的连通，阀瓣8沿泄压腔1.2上下滑动以控制打开或关闭泄压腔1.2与气流通道1.1的连通。
57.易熔合金组件2以螺丝连接的方式安装在泄压腔1.2侧的开放通道中，同时还可以在在易熔合金组件2本体与阀体1之间用销钉固定，以防止易熔合金组件2本体松动及人为的拆卸。应该理解的是，易熔合金组件2本体及其连接结构都不是非此不可的。例如，易熔合金组件2本体可以由阀体1本身的一部分来形成，而连接结构也可以采用焊接、铆接其它方式。
58.易熔合金组件2具有易熔合金块2.1。横杆3的一端与易熔合金块2.1相抵，横杆3的另一端活动嵌入至阀瓣8的凹槽内。
59.压力弹簧4在阀体1的开放通道，且与横杆3相连。密封圈5安装在横杆3上，在泄放
孔1.3排放时对开放通道起密封作用。
60.实施步骤:
61.在常温状态工作时，阀瓣8封堵气流通道1.1，横杆3和密封圈5处于密封无泄漏状态，但阀体1下的气流通道1.1始终与容器(高压气瓶)内的高压气体相通，而邻接于阀瓣8设置的横杆3和易熔合金块2.1确保阀瓣8不被高压气体顶出。
62.当外界的温度过高时，高压气瓶内的气体会因温度升高而膨胀，易熔合金块2.1随着温度升高而进行受热熔化，易熔合金块2.1在熔化过程中进行蠕变时，压力弹簧4推动横杆3右移，此时横杆3左端仍然卡在阀瓣8的凹槽中(即横杆3沿阀瓣8凹槽移动的距离有限，无法使横杆3脱离阀瓣8凹槽)，因此阀瓣8处于稳定状态。
63.当温度达到或超过预值(安全温度)，如图4所示，此时的易熔合金块2.1熔化完成，促使压力弹簧4推动横杆3右移脱离阀瓣8的凹槽，阀瓣8受气流通道1.1的高压气体推动沿泄压腔1.2滑动，打开气流通道1.1，使得高压气体从泄放孔1.3排出。
64.本发明通过采用侧置式的泄放装置，即横杆3以横置的方式使得自身一端活动嵌入阀瓣8的凹槽中，在高压气体的泄放受力方向向上抵住阀瓣8时，高压气体无法对横杆3施加横向作用力，在此基础上，横杆3的另一端邻接易熔合金块2.1，因此使得易熔合金块2.1受热蠕变的方向不在泄放密封受力方向，避免了易熔合金块2.1蠕变造成阀瓣8的不稳定现象，从而避免了阀门可能在未到安全温度时出现泄漏或过早泄压现象的问题。
65.如图2、3所示，阀瓣8上设有凸块8.1，凸块8.1密封泄压腔1.2与气流通道1.1的连通，泄放孔1.3位于凸块8.1的侧端。凸块8.1为圆柱形或多边形，凸块8.1与泄压腔1.2底部紧密接触，密封气流通道1.1与泄压腔1.2的连通。
66.凸块8.1与阀瓣8一体成型或凸块8.1通过焊接连接在阀瓣8外表面。
67.阀瓣8的下端伸入气流通道1.1中，阀瓣8的下端设有o型圈9，o型圈9起密封作用。
68.阀体1上的泄压腔1.2中安装有螺塞6，螺塞6与泄压腔1.2螺纹连接。阀瓣8与螺塞6的内孔滑动连接，螺塞6对阀瓣8起导向作用。
69.螺塞6周向设有封闭圈7，封闭圈7与泄压腔1.2壁面紧密接触，对泄压腔1.2进行密封。
70.密封圈5、封闭圈7、o型圈9均采用橡胶材质制成。
71.易熔合金组件2中还具有过滤块2.2，过滤块2.2邻接于易熔合金块2.1。过滤块2.2例如可以采用在市场上买得到的包含金属颗粒的烧结块，并根据需要选用具有不同过滤尺寸的产品。
72.外界的温度达到100
‑
150℃时，易熔合金块2.1才进行熔化，即易熔合金块2.1的动作温度分为100度、105度、110度、113度、120度、130度、140度、150度中任意一种。
73.而易熔合金块2.1熔化完成后，在横杆3的推动下，熔化的液态易熔合金块2.1经过过滤块2.2而排出，这样，当外界的温度接近易熔合金块2.1熔化温度，使易熔合金块2.1变软的情况下，软态的易熔合金块2.1不会轻易的被压力弹簧4作用力挤出，而只有当外界温度达到或超过易熔合金块2.1熔化温度时，易熔合金块2.1才能被排出，以确保安全。
74.实施例二：
75.一种高压氢气集成瓶阀，其中，具有实施例一中的泄放装置。
76.实施例三：
77.一种泄放方法，应用于实施例一中的泄放装置或实施例二中的高压氢气集成瓶阀，其中，方法包括以下步骤：
78.在常温状态工作时，阀瓣8封堵气流通道1.1，横杆3和密封圈5处于密封无泄漏状态，但阀体1下的气流通道1.1始终与容器内的高压气体相通，邻接于阀瓣8设置的横杆3和易熔合金确保阀瓣8不被高压气体顶出；
79.当外界的温度过高时，高压气瓶内的气体会因温度升高而膨胀，易熔合金块2.1随着温度升高而进行受热熔化，在易熔合金块2.1熔化过程中进行蠕变时，压力弹簧4推动横杆3右移，此时横杆3左端仍然卡在阀瓣8的凹槽中，阀瓣8处于稳定状态；
80.当温度达到或超过预值，此时的易熔合金块2.1熔化完成，促使压力弹簧4推动横杆3右移脱离阀瓣8的凹槽，阀瓣8受气流通道1.1的高压气体推动沿泄压腔1.2滑动，打开气流通道1.1，使得高压气体从泄放孔1.3排出。
81.上述步骤中，外界的温度达到100
‑
150℃时，易熔合金块2.1才进行熔化，而易熔合金块2.1熔化完成后，在横杆3的推动下，熔化的液态易熔合金块2.1经过过滤块2.2而排出，这样，当外界的温度接近易熔合金块2.1熔化温度，使易熔合金块2.1变软的情况下，软态的易熔合金块2.1不会轻易的被压力弹簧4作用力挤出，而只有当外界温度达到或超过易熔合金块2.1熔化温度时，易熔合金块2.1才能被排出，以确保安全。
82.尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。