专利名称：一种自动调节高精度步进电机驱动式减压阀的制作方法
—种自动调节高精度步进电机驱动式减压阀技术领域
本发明属于燃料电池发电系统减压阀技术领域，具体涉及一种自动调节高精度步 进电机驱动式减压阀。
背景技术：
在燃料电池发电系统中，燃料电池内部的压力稳定调节，对于电池的性能及使用 寿命具有重要的意义。压力稳定、电池启动过程受冲击小，电池的寿命长；反之，压力波动 大，电池寿命短，甚至造成质子交换膜的破裂，损坏极大。
混合式直线步进电机是将电脉冲信号转变为直线位移的控制元件。当步进驱动器 接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机的转子按设定的方向转动一个固定的角度，在转 子内部，有一个带螺纹的精密螺母与螺杆配合，这样旋转运动在电机内部就可以转化为直 线运动，从而使整个结构小巧、可靠，具有高分辨率高精度的特点，在精确定位领域具有广 泛的应用。
现在燃料电池发电系统中，减压阀一般采用传统的结构形式，系统启动之前将减 压阀调节至系统所需压力。系统启动瞬间，电磁阀打开，气体经过减压阀，压力存在瞬时尖 锋，对电池造成一定的冲击，影响电池的使用寿命，同时，由于在系统运行过程中，随着气体 流量、气源压力的变化，电池内部的压力也会相应受到影响，如果不及时进行调节，会严重 影响电池的性能指标，降低燃料电池发电系统的安全性和可靠性。发明内容
本发明的目的在于提供一种自动调节高精度步进电机驱动式减压阀，能够精确自 动调节减压阀的开度，实现精确控制阀后压力的问题。
本发明的技术方案如下一种自动调节高精度步进电机驱动式减压阀，包括步进 电动、上壳体、阀芯以及下壳体，其中，上壳体上端固定有步进电机，且步进电机上的步进电 机轴伸入到上壳体中，并与上壳体内的弹簧装置连接，下壳体两侧开有出气通孔和进气通 孔，且下壳体中心依次设有阀芯和阀芯下端的副弹簧，阀芯上端边沿为环形凸缘结构，中心 为细长圆柱棒结构，阀芯上端的细长圆柱棒伸出安装在下壳体中的环形密封垫和环形密封 座外，并与柔性的膜片贴合，阀芯上的环形凸缘结构与密封垫贴合，密封隔离下壳体的进气 通孔和出气通孔，且阀芯向下移动与密封垫离开时，连通进气通孔和出气通孔，上壳体将膜 片压紧固定在下壳体上，且保证上壳体上的弹簧装置通过膜片可以推动阀芯上下移动。
所述的下壳体上端垂直开有第一阶梯圆柱体槽，下壳体下端垂直开有第二阶梯圆 柱体槽，且下壳体下端一侧水平开有与第二阶梯圆柱体槽相连通的进气通孔，并固定连接 有气体进口 ；下壳体下端另一侧开有与第一阶梯圆柱体槽相连通的出气通孔，并固定连接 有气体出口。
所述的密封垫圆环结构，其放置于下壳体第二阶梯圆柱体槽中的阶梯楞上，并通 过圆环结构的密封座压紧固定。
所述的上壳体内的弹簧装置包括上弹簧座、主弹簧和下弹簧座，其中下弹簧座置 于膜片上，上弹簧座为帽状结构，其中心的凹槽与步进电机轴相匹配，并在步进电机轴对上 弹簧座的推动下，压缩主弹簧。
所述的上壳体为中心开有圆柱体通孔的阶梯圆柱筒结构。
本发明的显著效果在于本发明所述的一种自动调节高精度步进电机驱动式减压 阀通过步进电机对减压阀压力的自动调节控制，能够保持压力的稳定，且功耗低，工作可靠 性高；同时，可以避免电磁阀打开，气体经过减压阀时所产生的瞬时尖锋对电池的冲击，提 高了燃料电池发电系统的安全性和可靠性。
图1为本发明所示的一种自动调节高精度步进电机驱动式减压阀结构示意图中1、步进电机；2、步进电机轴；3、上弹黃座；4、王弹黃；5、|旲片；6、阀芯；7气 体出口 ；8、副弹簧；9、下壳体；10、气体进口 ；11、上壳体；12、密封座；13、密封垫；14、下弹簧座。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种自动调节高精度步进电机驱动式减压阀，包括步进电机1、上壳 体11、阀芯6以及下壳体9，其中，上壳体11为中心开有圆柱体通孔的阶梯圆柱筒结构，步 进电机I固定在上壳体11上，且步进电机I上的步进电机轴2伸入到上壳体11的圆柱体 通孔中，下壳体9上端垂直开有第一阶梯圆柱体槽，下壳体9下端垂直开有第二阶梯圆柱体 槽，且下壳体9下端一侧水平开有与第二阶梯圆柱体槽相连通的进气通孔，并固定连接有 气体进口 10 ;下壳体9下端另一侧开有与第一阶梯圆柱体槽相连通的出气通孔，并固定连 接有气体出口 7 ;在下壳体9的第二阶梯圆柱体槽中依次安装有副弹簧8、阀芯6、密封垫13 以及密封座12，其中，圆环状密封垫13放置在下壳体9第二阶梯圆柱体槽中的阶梯楞上，并 通过圆环状密封座12压紧固定，阀芯6整体为棒状结构，其上端为边沿环形凸缘，中心伸出 密封垫13及密封座12外的细长圆柱棒结构，阀芯6下端在压缩的副弹簧8的推动下，将阀 芯6上端的凸缘紧密地贴合在密封垫13上；在下壳体9第一阶梯圆柱体槽的阶梯楞上放置 有膜片5，上壳体11与下壳体9固定连接，将膜片5压紧固定，且膜片5的下端与阀芯6上 端的细长圆柱棒相接触，在膜片5和上壳体11中心圆柱通孔所形成的圆柱体腔中依次安装 有上弹簧座3、主弹簧4以及下弹簧座14，且下弹簧座14放置于膜片5上，上弹簧座3为帽 状结构，其中心的凹槽与步进电机轴2相匹配，并在步进电机轴2对上弹簧座3的推动下， 压缩主弹簧4。
本发明所述的一种自动自动调节高精度步进电机驱动式减压阀的具体工作过程 为系统启动后，步进电机I接收控制信号，带动步进电机轴2上下移动或者向上移动，当步 进电机轴2向下移动时，推动上弹簧座3向下移动并压缩主弹簧4，主弹簧4通过下弹簧座 14作用于膜片5上，并推动膜片5下面的阀芯6向下运动，使阀芯6的环形凸缘逐渐与密封 垫13脱离开，阀门开度增加，气体出口 7压力逐渐升高；当步进电机轴2向上运动时，主弹 簧4压缩量较小，通过下弹簧座14以及膜片5对阀芯6施加的压力减小，阀芯6在下端副弹簧8的作用下向上运动，并逐渐与密封垫接触，阀门开度较少，气体出口 7压力逐渐降低。
权利要求
1.一种自动调节高精度步进电机驱动式减压阀，其特征在于包括步进电动(I)、上壳体(11)、阀芯(6)以及下壳体(9)，其中，上壳体(11)上端固定有步进电机(I)，且步进电机(I)上的步进电机轴⑵伸入到上壳体(11)中，并与上壳体(11)内的弹簧装置连接，下壳体(9)两侧开有出气通孔和进气通孔，且下壳体(9)中心依次设有阀芯(6)和阀芯(6)下端的副弹簧(8)，阀芯(6)上端边沿为环形凸缘结构，中心为细长圆柱棒结构，阀芯(6)上端的细长圆柱棒伸出安装在下壳体(9)中的环形密封垫(12)和环形密封座(12)外，并与柔性的膜片(5)贴合，阀芯(6)上的环形凸缘结构与密封垫(13)贴合，密封隔离下壳体(9)的进气通孔和出气通孔，且阀芯(6)向下移动与密封垫(12)离开时，连通进气通孔和出气通孔，上壳体(11)将膜片(5)压紧固定在下壳体(9)上，且保证上壳体(11)上的弹簧装置通过膜片(5)可以推动阀芯(6)上下移动。
2.根据权利要求1所述的一种自动调节高精度步进电机驱动式减压阀，其特征在于所述的下壳体(9)上端垂直开有第一阶梯圆柱体槽，下壳体(9)下端垂直开有第二阶梯圆柱体槽，且下壳体(9)下端一侧水平开有与第二阶梯圆柱体槽相连通的进气通孔，并固定连接有气体进口(10);下壳体(9)下端另一侧开有与第一阶梯圆柱体槽相连通的出气通孔，并固定连接有气体出口(7)。
3.根据权利要求1所述的一种自动调节高精度步进电机驱动式减压阀，其特征在于所述的密封垫(13)圆环结构，其放置于下壳体(9)第二阶梯圆柱体槽中的阶梯楞上，并通过圆环结构的密封座(12)压紧固定。
4.根据权利要求1所述的一种自动调节高精度步进电机驱动式减压阀，其特征在于所述的上壳体(11)内的弹簧装置包括上弹簧座(3)、主弹簧(4)和下弹簧座(14)，其中下弹簧座(14)置于膜片(5)上，上弹簧座(3)为帽状结构，其中心的凹槽与步进电机轴(2)相匹配，并在步进电机轴(2)对上弹簧座(3)的推动下，压缩主弹簧(4)。
5.根据权利要求1所述的一种自动调节高精度步进电机驱动式减压阀，其特征在于所述的上壳体(11)为中心开有圆柱体通孔的阶梯圆柱筒结构。
全文摘要
本发明涉及燃料电池发电系统减压阀技术领域，具体公开了一种自动调节高精度步进电机驱动式减压阀。该装置中上壳体上端固定有步进电机，且步进电机上的步进电机轴伸入到上壳体中，并与上壳体内的弹簧装置连接，下壳体开有出气通孔和进气通孔，且下壳体中心依次设有阀芯和阀芯下端的副弹簧，并利用密封垫和阀芯将出气通孔和进气通孔隔开，上壳体将膜片压紧固定在下壳体上，且保证上壳体上的弹簧装置通过膜片可以推动阀芯上下移动。通过步进电机对减压阀压力的自动调节控制，能够保持压力的稳定，且功耗低，工作可靠性高；同时，可以避免电磁阀打开，气体经过减压阀时所产生的瞬时尖锋对电池的冲击，提高了燃料电池发电系统的安全性和可靠性。
文档编号H01M8/04GK102996873SQ201110265510
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月8日 优先权日2011年9月8日
发明者周连刚, 任志彬, 李白娥 申请人:北京航天动力研究所