一种氢燃料电池汽车加氢枪的制作方法

本技术属于氢燃料电池汽车，尤其涉及一种氢燃料电池汽车加氢枪。

背景技术：

1、近年来，通过燃烧传统的化石燃料提供能源的方式给全球造成了越来越严重的环境污染，且化石燃料也终将枯竭。所以开发新能源，减少对环境的污染也是当今世界的必然要求。

2、氢气是一种低分子气体，燃烧只生成水和大量热能，没有传统化石燃料燃烧所产生的碳化物、氮化物、硫化物等气体和粉尘等污染物。氢气爆炸极限范围广，极易发生爆炸，造成安全事故，这就要求储氢设备和加氢设备不仅要满足强度要求，同时也要满足零泄漏的气密封性要求，加氢枪还要求密封材料同时具备自润滑性。随着氢气在我国能源消耗中所占比重逐步上升，在氢气的转运、装车、加注过程中，需要使用大量的氢燃料电池汽车加氢枪。

3、现有技术的加氢枪，其存在的主要缺点是：

4、一是，加氢枪在给汽车进行氢气燃料加注过程中产生的剩余氢气被就地放散问题，由于氢气的爆炸极限范围是4％～75.6％的体积浓度，就地放散极易造成安全隐患。

5、二是，加氢枪本身结构复杂，加氢枪与加氢装置结合不可靠，易造成意外脱落；同时后期维修难度大，部分密封元件磨损或损坏后甚至不可维修。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种氢燃料电池汽车加氢枪，以解决现有技术中就地放散氢气造成安全隐患以及加氢枪和加氢装置结合不可靠的问题。

2、为了达到上述目的，本实用新型的技术方案为：一种氢燃料电池汽车加氢枪，包括枪头组件、本体组件和枪尾组件；

3、所述枪头组件用于与加氢设备和本体组件连接，所述枪头组件包括枪头壳体以及位于枪头壳体内的夹持单元、枪头阀芯、枪头内套筒、内套筒衬套和枪头阀芯复位弹簧；所述夹持单元用于夹持所述加氢设备；所述加氢设备的加氢口端面能够与枪头阀芯的端面相抵；所述枪头内套筒内设有内套筒安装槽，所述内套筒衬套安装在所述内套筒安装槽内并套设在所述枪头阀芯外部；所述枪头阀芯在所述内套筒衬套套设的位置处设有输氢孔；所述枪头阀芯的外侧设有第一锥面，所述内套筒衬套上设有与第一锥面配合的第二锥面，所述第一锥面和第二锥面配合时能够阻止枪头组件和本体组件的连通；所述枪头阀芯复位弹簧用于对枪头阀芯进行复位；

4、所述枪尾组件用于连通氢气储存容器和本体组件，所述枪尾组件包括枪尾壳体以及设于枪尾壳体内的进排气阀瓣、入口阀芯、入口阀芯密封盖、分流盘、入口阀芯复位弹簧、阀帽、进气接头和放散接头，进气接头和放散接头分别与枪尾壳体连接；所述进气接头用于连接氢气存储设备，所述放散接头用于连接氢气回收设备；所述入口阀芯安装在进排气阀瓣内，所述入口阀芯能够与所述本体组件连通；所述进排气阀瓣远离所述本体组件的一侧设有密封盖安装槽，所述入口阀芯密封盖安装在所述密封盖安装槽内；所述入口阀芯上设有阀芯通孔，所述入口阀芯密封盖上设有第三锥面，所述入口阀芯上设有与第三锥面配合的第四锥面，所述第三锥面和第四锥面配合时能够阻止分流盘与阀芯通孔的连通；阀帽与枪尾壳体之间设有进气通道，进气通道将进气接头和分流盘连通；所述阀帽安装在所述入口阀芯远离本体组件的一侧，所述入口阀芯复位弹簧位于所述阀帽内并用于对入口阀芯进行复位；所述枪尾壳体内设有用于连通进排气阀瓣和放散接头的放散通道，所述本体组件与所述入口阀芯连通时，所述本体组件能够阻止所述进排气阀瓣与本体组件的连通；所述放散通道与枪尾壳体内腔连通的拐点处采用圆弧加倒角的过渡结构；

5、所述本体组件用于连通枪头组件和枪尾组件并用于转换放散接头和进气接头与枪头组件的连通；所述本体组件包括驱动单元、阀体以及位于阀体内的换向阀芯、阀芯套和入口衬套，所述驱动单元用于带动所述换向阀芯直线往复运动，所述换向阀芯滑动连接在所述阀体内；所述阀芯套套设在所述换向阀芯靠近所述枪头组件的一侧，所述入口衬套套设在所述换向阀芯靠近所述枪尾组件的一侧；所述阀芯套与所述内套筒衬套相抵，所述枪头阀芯的一端位于所述阀芯套内；所述换向阀芯的靠近枪尾组件的一侧位于所述进排气阀瓣内并设有连接凹槽，所述连接凹槽能够将所述换向阀芯和入口阀芯的内腔连通；所述入口阀芯的一侧能够插入至所述连接凹槽内并阻止所述进排气阀瓣与本体组件的连通。

6、进一步，所述驱动单元能够带动枪头壳体往复直线运动；所述枪头壳体内设有用于复位的枪头壳体复位弹簧；所述枪头壳体的内部设有卡槽；所述夹持单元包括至少两组卡爪；所述枪头内套筒上设有卡爪安装槽，所述卡爪的一侧位于所述卡爪安装槽内，所述卡爪的另一侧倾斜设置且高于安装在卡爪安装槽的一侧；所述卡爪位于卡爪安装槽内的一侧设有弹簧沟槽，所述弹簧沟槽内设有径向弹簧；所述卡爪远离所述卡爪安装槽的一侧能够与加氢设备的加氢口上的梯形槽啮合，且卡爪的该侧位于所述卡槽内；所述枪头壳体能够通过卡槽带动所述卡爪收紧并与所述加氢口上的梯形槽啮合。

7、进一步，所述驱动单元包括凸轮指示器、驱动轴、偏心轴和轴承，所述凸轮指示器的底部设为凸轮结构，所述凸轮指示器的凸轮结构转动能够驱动所述枪头壳体直线运动；所述驱动轴的上侧与凸轮指示器连接，所述驱动轴的下侧位于所述阀体内并与所述偏心轴连接，所述驱动轴与所述阀体之间通过所述轴承转动连接；所述偏心轴偏心设置在驱动轴的底部；所述换向阀芯上设有驱动槽，所述偏心轴的下侧设于所述驱动槽内，所述偏心轴转动带动所述换向阀芯直线往复运动。

8、进一步，所述枪头内套筒远离本体组件的一侧与所述枪头阀芯之间设有枪头阀芯支撑环；所述换向阀芯与入口衬套之间设有入口支撑环，所述换向阀芯与阀体的出口端设有出口支撑环；所述枪头阀芯支撑环、入口支撑环和出口支撑环采用具有自润滑作用的耐磨高分子复合材料环。

9、进一步，所述枪头内套筒远离所述本体组件的内侧设有防尘沟槽，所述防尘沟槽内设有防尘密封圈。

10、进一步，所述阀体的上侧设有止口，所述驱动轴上设有与止口配合的止口挡圈，所述止口挡圈用于防止所述偏心轴脱离所述驱动槽。

11、进一步，所述阀芯套与所述枪头内套筒之间设有第一密封圈，所述枪头内套筒与内套筒衬套之间设有第二密封圈；所述枪头阀芯、枪头内套筒和内套筒衬套三者之间的区域设有第一同轴密封环和第三密封圈；所述阀芯套、阀体和换向阀芯三者之间的区域设有第二同轴密封环和第四密封圈；所述入口衬套与进排气阀瓣之间设有换向阀芯挡圈，所述入口衬套、换向阀芯和换向阀芯挡圈三者之间的区域设有第三同轴密封环和第五密封圈；所述入口衬套与阀体之间设有第六密封圈；所述阀体与驱动轴之间设有两组阀芯垫圈；所述阀体与枪尾壳体之间设有第四同轴密封环和第七密封圈；所述分流盘、入口阀芯和阀帽三者之间设有第五同轴密封环和第八密封圈；所述进气接头与枪尾壳体之间设有第九密封圈，所述放散接头与枪尾壳体之间设有第十密封圈。

12、进一步，所述进排气阀瓣包括阀瓣座和阀瓣盖，所述阀瓣座位于靠近所述换向阀芯的一侧，所述换向阀芯的端部和入口阀芯的端部位于所述阀瓣座内，所述阀瓣盖盖合在所述阀瓣座远离所述换向阀芯的一侧；所述阀瓣座和阀瓣盖之间设有第六同轴密封环和第十一密封圈，所述阀瓣座、入口阀芯和阀瓣盖三者之间的区域设有第七同轴密封环和第十二密封圈；所述阀瓣盖与枪尾壳体之间设有第八同轴密封环和第十三密封圈，所述阀瓣盖和入口阀芯密封盖之间设有第十四密封圈。

13、进一步，所述枪尾组件的外部设有枪尾护壳，所述枪尾护壳上设有防滑凹槽；枪头壳体的外部设有枪头护套。

14、进一步，所述连接凹槽设为喇叭状且大径端朝向入口阀芯，所述入口阀芯靠近所述换向阀芯的一侧设为与连接凹槽匹配的圆台形结构。

15、本技术方案的工作原理在于：

16、加氢枪未与加氢口连接，处于未加注状态时：入口阀芯上设置的第四锥面在入口阀芯复位弹簧的弹簧力作用下与入口阀芯密封盖上的第三锥面相抵密封，来自氢气存储设备的氢气不能与入口阀芯左端连通，与加氢枪内腔室处于隔离状态。枪头阀芯上的第一锥面在枪头阀芯复位弹簧的弹簧力作用下与内套筒衬套上的第二锥面形成锥面密封。加氢枪内腔室通过进排气阀瓣连通放散通道和放散接头。

17、加氢枪与加氢口连接，处于未加注状态时：当加氢枪与加氢设备的加氢口连接时，枪头阀芯的端面与加氢口端面相抵，加氢设备的加氢口端面推动枪头阀芯向本体组件的方向移动，克服枪头阀芯复位弹簧的弹簧力作用，分离第一锥面和第二锥面形成的锥面密封，使得枪头阀芯的输氢孔连通加氢枪内腔室。

18、加注状态时：转动凸轮指示器，一方面，凸轮指示器驱动枪头壳体克服枪头壳体复位弹簧的弹簧力，使得枪头壳体向远离本体组件的方向运动，迫使卡爪收紧并与加氢口梯形槽啮合，从而阻止加氢枪整体的轴向运动，确保加氢枪加注过程的安全。径向弹簧使卡爪有一直处于径向收缩的趋势。另一方面，转动凸轮指示器驱动换向阀芯朝向入口阀芯的方向移动，并通过锥形槽和锥形结构与入口阀芯进行锥面密封，阻断放散通道与进排气阀瓣的连通，并克服入口阀芯复位弹簧的弹簧力作用，分离入口阀芯上的第四锥面与入口阀芯密封盖上的第三锥面形成的锥形密封，进气接头与加氢枪内腔室连通，从而可以进行氢气加注。

19、加注结束后：关闭氢气存储设备，反向转动凸轮指示器，一方面，枪头壳体在枪头壳体复位弹簧的作用下复位，卡爪在径向弹簧的作用下与加氢口梯形槽脱离啮合，径向朝外复位于枪头壳体内，便可轻松拔下加氢枪。加氢枪取出后，在枪头阀芯复位弹簧的作用下，第一锥形面和第二锥形面形成锥形密封。另一方面，凸轮指示器带动换向阀芯反向运动，使得换向阀芯与入口阀芯分离，进排气阀瓣与放散通道连通，剩余的氢气通过放散通道、放散接头输送至氢气回收设备内；并且在入口阀芯复位弹簧的作用下，入口阀芯上的第四锥面与入口阀芯密封盖上的第三锥面形成的锥形密封。

20、本技术方案的有益效果在于：

21、①本技术方案通过设置卡爪，卡爪能够与加氢口梯形槽啮合，可有效防止加氢枪与加氢口连接的脱落，使得连接可靠。

22、②本技术方案通过设置放散通道和放散接头，可对加注产生的剩余氢气进行集中收集处理，避免就地放散氢气造成安全隐患。

23、③本技术方案通过设置各个同轴密封环和密封圈，能够实现密封。同时同轴密封环结构在确保密封可靠性的同时，大大降低了加氢枪装配、维修的难度，提高了生产效率。

24、④本技术方案通过设置防尘密封圈，能够防止外部灰尘、杂质等异物进入枪内密封面。

25、⑤本技术方案通过在枪尾护壳上设置防滑凹槽，便于操作人员单手把持。

26、⑥本技术方案中放散通道与枪尾壳体内腔连通的拐点处采用圆弧加倒角的过渡结构，能够有效避免在密封圈的安装过程中被划伤。