一种适用于储氢瓶阀的电磁阀装置及其运行方法与流程

本发明属于氢能源储氢瓶阀，具体涉及一种适用于储氢瓶阀的电磁阀装置及其运行方法。

背景技术：

1、氢能作为一种清洁、可持续的新能源，被人们逐渐重视并得到快速发展。电磁阀作为储氢瓶阀的关键零部件，直接决定着供气的可靠性。现阶段，储氢瓶阀的工作压力分为35mpa和70mpa两个等级，其内部的电磁阀开启压力较高，直动式电磁阀无法满足需求，目前多采用先导式电磁阀。但是，传统的先导式电磁阀又过于复杂和单一，其通常将控制先导孔的先导阀和控制主流道的主阀设计成一体，结构复杂，体积较大，响应迟缓。通过现阶段应用情况来看，这种传统的先导式电磁阀在储氢瓶阀的应用上并不是唯一可靠的选择。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供了一种结构简单、设计合理且分体模块维护方便的适用于储氢瓶阀的电磁阀装置及其运行方法。

2、本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种适用于储氢瓶阀的电磁阀装置，其特征在于包括阀体及设置于阀体内的先导阀和梭阀，其中先导阀通过支路通道一和支路通道二并联连接于梭阀的阀瓣两侧，梭阀中阀瓣顶部密封球头顶紧密封相对侧的阀腔通过设置于阀体内的主路通道一与设置于阀体上的加注端口连通，梭阀中阀瓣顶部密封球头顶紧密封环形侧的阀腔通过设置于阀体内的主路通道二与设置于阀体上的供气端口连通，梭阀中阀瓣底部设有阀塞且该阀塞与阀瓣之间设有用于顶紧阀瓣实现梭阀闭合的弹簧二，阀瓣下部的导流阀槽通过设置于阀塞内部的导流流道及单向阀组件与调压端口连通，调压端口与供气端口连通。

3、进一步地，所述先导阀包括阀套、先导头、封盖和线圈，其中阀套依次螺接于阀体先导阀安装槽内，阀套的内部设有轴向安装孔，该轴向安装孔的顶端密封连接有阀套堵头，轴向安装孔的内部活动安装有导磁材质的阀芯，阀芯的内部设有轴向通孔，该轴向通孔的底端固定安装有堵头且堵头一侧的阀芯上设有贯通堵头外侧腔室与阀芯内部轴向通孔的导流孔，用于实现阀芯顶紧侧与密封侧的压力平衡，阀芯内部的轴向通孔内安装有用于实现阀芯与阀套堵头顶紧配合的弹簧一，通过弹簧一实现在线圈断电情况下堵头与先导头的压紧密封；阀套的外侧中上部缠绕有筒状结构的线圈，该线圈由导磁材质的壳体包裹，壳体通过封盖及固定螺栓压紧固定于阀套堵头上，壳体由上壳、围壳和下壳拼接而成，封盖顶部一侧设有线束接口，用于将线圈的引线转换成针脚；先导头设置于阀套的底部且该先导头螺接于阀体先导阀安装槽底部，先导头的顶部设有与堵头密封配合的先导孔，先导头的内部设有与先导孔贯通的轴向导流孔，该轴向导流孔的底端与支路通道二密封连通，阀套与先导头之间设有先导腔，该先导腔与支路通道一密封连通。

4、进一步地，所述先导头下部外侧壁上设有环形凹槽，该环形凹槽内设有实现先导头与阀体先导阀安装槽密封配合的上下分布的挡圈和密封圈，用于实现支路通道二与支路通道一在先导头处的密封；所述阀套下部外侧壁上设有环形凹槽，该环形凹槽内设有实现阀套与阀体先导阀安装槽密封配合的上下分布的挡圈和密封圈，用于实现支路通道一与阀体先导阀安装槽在阀套下部的密封；所述封盖与壳体压紧处的封盖底部设有环形凹槽，该环形凹槽内设有用于实现封盖与壳体密封配合的密封圈，用于实现阀芯内腔与阀体先导阀安装槽在封盖与壳体压紧处的密封。

5、进一步地，所述封盖一侧底部设有限位销，与封盖限位销相对的阀体上设有限位销孔，用于在装配先导阀封盖过程中将限位销插接于阀体上的限位销孔内实现封盖定位以防止封盖旋转。

6、进一步地，所述梭阀包括依次安装于阀体梭阀安装槽内的阀座、阀瓣和阀塞，其中阀座螺接于阀体梭阀安装槽底部，该阀座内部设有轴向导孔，阀座轴向导孔顶端与主路通道一连通，阀座轴向导孔底端设有倒角结构的圆形开口；阀瓣顶端设有与阀座轴向导孔底端圆形开口密封配合的密封球头，阀瓣中部外壁上设有环形凹槽，该环形凹槽内设有上下依次分布的挡圈、密封圈和挡圈，用于实现阀瓣与阀体梭阀安装槽内壁滑动密封配合，阀瓣下部外侧壁与阀体梭阀安装槽之间形成导流阀槽，该导流阀槽与支路通道二连通；阀塞与阀瓣之间通过内嵌于阀塞与阀瓣内部的弹簧二顶紧配合，阀塞内部设有与导流阀槽连通的导流流道，该导流流道底端通过单向阀组件与调压端口连通。

7、进一步地，所述阀座上部外侧壁上设有环形凹槽，该环形凹槽内设有实现阀座与阀体梭阀安装槽密封安装的上下依次分布的挡圈、密封圈和挡圈；阀塞上部外侧壁上设有环形凹槽，该环形凹槽内设有实现阀塞与阀体梭阀安装槽密封安装的上下依次分布的挡圈、密封圈和挡圈。

8、进一步地，所述单向阀组件包括钢球、导气头和弹簧三，其中导气头通过孔用挡圈固定于调压端口内侧底部的限位台阶上，导气头内部设有上粗下细的流体通道，钢球设置于导气头上侧流体通道内且该钢球通过设置于流体通道中部止推台阶上的弹簧三压紧密封阀塞内部导流流道底端，上侧流体通道侧壁上沿圆周方向均布有多个通孔，导气头下侧流体通道与调压端口连通。

9、一种适用于储氢瓶阀的电磁阀装置的运行方法，其特征在于具体过程为：

10、在正常情况下，先导阀的线圈不通电，先导阀内部阀芯在弹簧一作用下通过堵头向下顶紧密封先导孔，支路通道一与支路通道二断开，梭阀内部阀瓣在弹簧二作用下通过密封球头顶紧密封阀座底部圆形开口，主路通道一与主路通道二断开，该电磁阀装置的加注端口和供气端口处于隔断状态；

11、在加注情况下，先导阀的线圈不通电，先导阀内部阀芯在弹簧一作用下通过堵头向下顶紧密封先导孔，支路通道一与支路通道二断开，高压气体从加注端口进入，通过主路通道一进入梭阀并作用于阀瓣的密封球头上，高压气体克服弹簧二的作用力并通过单向阀组件泄压以顶开阀瓣，再通过阀座及主路通道二向供气端口输出气体，从而实现高压气体由加注端口向供气端口输送，完成加注过程；

12、在供气情况下，先导阀的线圈通电，先导阀内部阀芯在电磁力作用下克服弹簧一作用向上拉起堵头，先导阀打开，支路通道一与支路通道二导通，主路通道一依次通过支路通道一、支路通道二与阀瓣的导流阀槽导通，由于主路通道一和加注端口在阀外连接的是用气低压侧，压力存在降幅，则加注端口、主路通道一、支路通道一、支路通道二和导流阀槽全部处在低压状态，此时阀瓣的密封球头的侧面连接的主路通道二和供气端口在阀内连接的是储气高压侧，则供气端口、主路通道二、密封球头全部处在高压状态，在阀瓣的密封球头面和导流阀槽面存在压差，该压差在阀瓣上形成的作用力克服弹簧二的作用推动阀瓣向阀塞位移，梭阀被打开即主路通道一和主路通道二导通，从而实现高压气体由供气端口向加注端口输出，完成供气过程。

13、本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：本发明采用了分体式先导电磁阀的设计，结构简单，体积较小，分体模块维护方便，该电磁阀装置通过瞬时压差控制阀门的开启，响应速度相对于传统先导式电磁阀具有一定的优势，使得储氢瓶阀的开发扩展了思路，为整车氢系统提供有力保障。本发明设计的适用于储氢瓶阀的电磁阀装置特别适合应用于储氢瓶阀这种高压场景，为目前储氢瓶阀单一的电磁阀提供了另一种开关方案，该电磁阀装置可以搭配其它功能阀件，快速实现高压储氢瓶阀的集成开发。