一种高压瓶阀的制作方法

本发明属于高压气瓶阀门技术领域，具体涉及一种高压瓶阀。

背景技术：

目前，氢能源在交通运输方面的发展前景十分可观。在气瓶中存储高压状态的氢气是氢燃料汽车目前应用最为广泛的车载储氢方式，高压气瓶配套瓶阀，用于控制高压气瓶的充放气。高压气瓶及瓶阀主流工作压力已达到70mpa，要求实现大压差范围内动作和密封，并可以实现手动和电动控制阀门启闭，满足车辆行驶和检修过程中不同工作模式的需求。

通常情况下，瓶阀是一种集成了电磁阀、温度安全阀、手动开关、过滤器等功能模块的集成阀，其工作特点包括：极大的密封压差范围、较宽的工作温度范围、很长的连续工作时间和使用寿命。

专利us00552117a公开了一种cng燃料汽车用瓶阀，工作压力可达3600psi，约24.8mpa，该方案采用内置式电磁铁结构，零件加工尺寸决定了电磁铁初始气隙，主阀与壳体之间密封为结构线对面金属硬密封，主阀与卸荷阀之间为销钉连接，主阀和卸荷阀均依靠卸荷阀与电磁铁之间的滑动配合面导向。该产品工作压力较低，密封压差范围较小，无法满足高压工作要求，不能调节初始气隙，且手动控制放气时，需要先拆除原手动切断开关，不利于产品质量保证和多余物防控，电磁铁长时间通电过程中积聚热量较大，不利于延长产品寿命。

技术实现要素：

为解决对现有技术存在的问题，本发明公开了一种高压瓶阀，安装于高压气瓶瓶口，用于控制高压气瓶内气体的充放，可以方便的实现电动和手动控制阀门启闭，具有密封压差范围宽、重复定位精度高、手动操作方便等特点，最高工作压力可达70mpa，适用于氢气、氮气、空气等介质的充放，兼具超温泄压功能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种高压瓶阀，包括壳体、放气手阀、电连接器、主阀、销轴、卸荷组件、电磁铁组件、主弹簧、隔磁环、内过滤器、外过滤器、压帽、切断手阀、切断手柄、放气手柄和安全阀组件，卸荷阀包括卸荷组件和电磁铁组件且二者之间为滑动配合，放气手阀在壳体内沿轴线滑动，外部供电电路通过电连接器与电磁铁组件连接并导通，主阀安装于壳体的导向孔内并在导向孔内轴向滑动，主阀与卸荷组件通过销轴活动连接，主阀与卸荷组件之间的滑动配合面为间隙配合，可沿轴向相对滑动，销轴与卸荷组件之间为过盈配合，主弹簧安装于卸荷组件和电磁铁组件之间并提供初始压缩力，卸荷组件的金属基体为磁性材料，切断手柄与切断手阀活动连接并发生轴向的相对转动，用于控制瓶阀主通道的启闭，实现高压气瓶的充、放气，放气手柄通过与放气手阀活动连接并发生轴向的相对转动，用于控制放气通道的启闭，实现高压气瓶的充、放气，达到指定温度后，安全阀组件开启并排出高压气瓶内的高压气体。

进一步的，所述壳体包括一个进气口、一个出气口、一个安全阀排气口和一个气瓶接口，气瓶接口通过螺纹与高压气瓶瓶口螺纹连接固定，依靠壳体与高压气瓶之间的瓶口密封圈和瓶颈密封圈实现两者之间的密封，进气口、出气口、安全阀排气口均与气瓶接口相通，进气口、出气口与气瓶接口之间并列设置有瓶阀主通道和放气通道，安全阀排气口与气瓶接口之间为安全阀进气通道，瓶阀主通道用于充放气，其上设置有卸荷阀、主阀和切断手阀，通过电磁铁组件的通断电控制其启闭，放气通道连接出气口和气瓶内腔，其上设置有放气手阀，可手动控制放气，安全阀进气通道连接安全阀排气口和气瓶内腔，其上设置安全阀组件，达到指定温度会自动开启，并通过安全阀排气口放空气瓶内气体。

进一步的，所述电连接器分为外端和内端，外端和内端均有正极接线柱和负极接线柱，相同极性的接线柱保持导通，相反极性的接线柱保持绝缘，电连接器固定安装于壳体上呈阶梯形的电缆孔内，电连接器侧面与壳体之间依靠第一挡圈和第一密封圈实现密封，电连接器内端的正极、负极接线柱两个接线柱分别与电磁铁组件的两根引出线连接固定、保持导通，电连接器外端的正极、负极接线柱两个接线柱为保留接口，使用过程中与外部供电电路连接。

进一步的，所述壳体的瓶阀主通道上，垂直于轴线，设置有环形的主密封止口，同轴于瓶阀主通道设置有导向孔，用于安装主阀，同轴于瓶阀主通道设置有电磁铁安装孔，用于安装电磁铁组件。

进一步的，所述壳体上设置有主密封止口，主阀上设置有密封环和密封止口，卸荷组件顶部设置有密封片，高压瓶阀处于关闭状态时，密封环与主密封止口接触并保持压紧状态，密封片与密封止口接触并保持压紧状态，进行密封，主密封止口顶部截面为圆弧形，内侧为与中轴线平行的直线，外侧为与中轴线成一定角度的斜线，所述直线和斜线均与顶部圆弧相切，自顶部至底部，截面积逐渐增加。较佳的，斜线与中轴线夹角为20°左右。

进一步的，所述主阀安装于壳体的导向孔内，可以在导向孔内沿轴向滑动，二者的单边径向间隙为0.02～0.03mm，主阀包括第一、第二两个端面、一个外圆和一个卸荷孔，主阀的第一端面为密封面，通常地，该密封面可以采用强度较高的非金属，第二端面为卸荷止口，卸荷孔直径远小于主密封止口直径，通常为0.3～0.4mm，外圆上锪有一平面，用于气体流通，卸荷孔与卸荷止口均处于主阀中心轴线，卸荷止口端面与主阀中心轴线垂直。

进一步的，所述卸荷组件拥有两个端面和一个外圆，卸荷组件的金属基体采用磁性材料制成，卸荷组件的第一端面为密封面，通常的，密封面采用非金属材料，采用复合加工工艺固定于卸荷组件金属基体上，第二端面为环形平面，卸荷组件有中心通孔，从第二端面延伸至第一端面附近，第一端面附近出口在外圆圆柱侧面。

进一步的，所述主阀上位于第二端面有一垂直于主轴线的第一销轴孔，所述卸荷组件位于第一端面有一垂直于主轴线的第二销轴孔，主阀与卸荷组件通过销轴连接，销轴同时穿过主阀上的第一销轴孔、卸荷组件上的第二销轴孔，销轴与第二销轴孔之间为过盈配合，第一销轴孔直径大于销轴外径，主阀与卸荷组件之间为间隙配合，可以发生沿轴向相对滑动，最大相对位移量大于卸荷孔直径的一半。

进一步的，第一销轴孔直径较销轴外径大0.3～0.4mm，应确保卸荷组件第一端面与主阀第二端面接触后销轴与第一销轴孔不发生接触和相互作用力，主阀与所述卸荷组件之间单边径向间隙约0.05～0.1mm，卸荷阀与主阀之间可发生绕径向和切向小范围转动。

进一步的，所述电磁铁组件包括电磁铁、端盖、电磁铁壳体、导向筒、线圈(含线圈骨架)、锁紧螺母、挡块、引出线，安装于壳体的电磁铁安装孔内，电磁铁壳体、端盖、挡块均为磁性材料，线圈固定安装于电磁铁壳体内腔，端盖固定安装于电磁铁壳体第一端面，电磁铁壳体第二端面设有内螺纹孔，螺纹轴线与电磁铁壳体同轴，挡块为空心圆柱式结构，挡块的第一端面为平面，第二端面外侧有螺纹结构，中心孔流通面积应不小于主通道最小等效流通面积，挡块安装于电磁铁组件中心并通过第二端面的螺纹与电磁铁壳体第二端面的内螺纹孔连接固定，通过转动挡块可以调节挡块与电磁铁壳体之间的相对位置，可以调节挡块与卸荷组件之间的初始间隙，锁紧螺母与挡块第二端面的螺母连接，其一个端面与电磁铁壳体第二端面接触并压紧，电磁铁组件通电时主阀开启，气体通过位于电磁铁组件中心的第六通道流向壳体上的出气口，用于吸收电磁铁组件通电过程中产生的热量。

进一步的，所述导向筒为薄壁式结构，其外径与线圈内径相同，内径与卸荷组件外径相同，与卸荷组件外径保持径向间隙约0.05～0.1mm，导向筒为非磁性材料所制，可以选用减磨性好、易于加工的铝青铜或锡青铜，所述导向筒与挡块连接固定，可以随挡块进行转动和轴向移动。

进一步的，所述隔磁坏为非磁性材料所制，固定安装于挡块第一端面，所述隔磁环厚度为0.1mm，用于解决电磁铁组件断电后的剩磁。

进一步的，所述挡块和卸荷组件上均开有中心孔，卸荷组件的中心孔直径与挡块中心孔径相同。

进一步的，所述主阀和电磁铁组件安装完成后，卸荷组件与导向筒之间形成滑动配合，卸荷组件第二端面和挡块第一端面均设置有安装主弹簧的弹簧座，主弹簧两端分别与前述弹簧座接触并保持压缩状态，提供轴向预紧力，将卸荷组件第一端面压紧在主阀第二端面的卸荷止口上，主弹簧预紧力大于主阀与壳体、卸荷组件与导向筒之间的摩擦力之和，卸荷组件与挡块之间的初始安装间隙大于卸荷孔直径，主弹簧安装于卸荷组件和挡块之间并通过主弹簧对卸荷组件产生向上的轴向力，通电的线圈对卸荷组件产生向下的电磁吸力，大于主弹簧的轴向力，驱动卸荷组件向下运动，主阀随卸荷组件向下运动。

进一步的，所述外过滤器为管状过滤器，固定安装于壳体一光孔内，外过滤器两端与光孔之间采用第一密封圈和第二密封圈保证密封，外过滤器的过滤精度应不低于10μm，光孔内径应大于外过滤器外径，由光孔内壁、外过滤器外壁、第一密封圈和第二密封圈共同组成一个环形腔，环形腔通过瓶阀主通道、放气通道与气瓶接口连通，进气口和出气口经过外过滤器的侧壁滤网与气瓶内腔连通，与环形腔通过外过滤器侧壁过滤后连通，内过滤器固定于所述壳体气瓶接口端部，通过轴用弹性挡圈固定于压帽上，气瓶接口通过内过滤器过滤后与气瓶内腔连通，内过滤器的过滤精度应不低于10μm。

进一步的，所述切断手阀有两端，第一端面为密封面，第二端面为t形槽，与切断手柄的t形头配合，切断手阀安装于壳体内，可以沿轴线滑动，两者滑动配合面采用适配的密封圈实现密封，对应的，在所述壳体瓶阀主通道上设置有密封座，与切断手阀第一端面配合，可实现启闭密封，切断手柄通过螺纹与壳体连接，第一端面为操作端，朝向壳体外侧，第二端面为t形头，与切断手阀第二端面的t形槽活动连接，切断手阀与切断手柄之间活动连接且两者可以发生绕轴向的相对转动，但是不能发生轴向的相对滑动，顺时针转动切断手柄，将连接螺纹的转动转化为切断手柄和切断手阀的轴向移动，使得切断手阀第一端面与壳体主断通道上的密封座分离，瓶阀主通道开启，出气口与高压气瓶内部连通，反之，逆时针转动切断手柄，切断手阀第一端面与壳体瓶阀主通道上的密封座接触、压紧并实现密封，瓶阀主通道关闭，壳体切断口与高压气瓶内部隔断，无法通过瓶阀主通道实现高压气瓶充放气动作。

进一步的，所述放气手阀有两端，第一端面为密封面，第二端面为t形槽，放气手阀安装于壳体内，可以沿轴线滑动，两者滑动配合面采用密封圈实现密封，对应的，在所述壳体放气通道上有密封座，与所述放气手阀第一端面配合，可实现启闭密封，放气手柄通过螺纹与壳体连接，第一端面为操作端，朝向壳体外侧，第二端面为t形头，与放气手阀第二端面的t形槽活动连接，放气手阀与放气手柄之间活动连接，两者可以发生绕轴向的相对转动，但是不能发生轴向的相对滑动，顺时针转动放气手柄，将连接螺纹的转动转化为放气手柄和放气手阀的轴向移动，使得放气手阀第一端面与壳体放气通道上的密封座分离，放气通道开启，所述壳体出气口与高压气瓶内部连通，反之，逆时针转动所述放气手柄，放气手阀第一端面与壳体放气通道上的密封座接触、压紧并实现密封，放气通道关闭，所述壳体放气口与高压气瓶内部隔断，高压气瓶内气体不会流出。

进一步的，所述安全阀进气通道上设置有安全阀组件，安全阀组件为常闭状态，达到设定温度时开启，安全阀组件包括安全阀壳体、活塞、弹簧、感温器件、调节塞、多孔挡块，通过安全阀壳体外端的螺纹与壳体固定安装，安全阀壳体内端与安全阀进气通道孔配合，通过密封圈密封，防止气体泄漏，安全阀壳体内端设置有进气孔，侧壁设置有出气孔，排气孔与安全阀排气口直接相通，活塞安装于安全阀壳体内，可沿轴向滑动，其第一端面柱端与所述进气孔配合，径向依靠密封圈实现密封，其第二端面与感温器件接触，在活塞与安全阀壳体之间设置有弹簧，弹簧紧力有将活塞向安全阀壳体外端推动的趋势，调节塞与多孔挡块、感温器件接触，通过螺纹与安全阀壳体连接固定，承受弹簧预紧力。通常的，感温器件可以是易熔合金、玻璃泡等器件，到达指定温度后，感温器件轴向尺寸会显著变小，活塞发生轴向移动，活塞第一端面脱离安全阀壳体进气孔。

与现有技术相比，本发明实现的有益效果为：

本发明公开了一种高压瓶阀，包括壳体、放气手阀、电连接器、主阀、销轴、卸荷组件、电磁铁组件、主弹簧、隔磁环、内过滤器、外过滤器、压帽、切断手阀、切断手柄、放气手柄和安全阀组件，卸荷阀包括卸荷组件和电磁铁组件且二者之间为滑动配合，外部供电电路通过电连接器与电磁铁组件连接并导通，主阀安装于壳体的导向孔内并在导向孔内轴向滑动，主阀与卸荷组件通过销轴活动连接，主阀与卸荷组件之间的滑动配合面为间隙配合，可沿轴向相对滑动，销轴与卸荷组件之间为过盈配合，主弹簧安装于卸荷组件和电磁铁组件之间并提供初始压缩力，卸荷组件的金属基体为磁性材料，切断手柄与切断手阀活动连接并发生轴向的相对转动，放气手柄通过与放气手阀活动连接，放气手阀在壳体沿轴线滑动。本发明提供的高压瓶阀，主密封止口为变截面积结构，可有效适应大压差范围内的密封；主密封止口和导向孔处于同一零件-壳体上，加工容易保证形位公差精度，加工工艺性好；主阀与卸荷组件之间采用销轴活动连接，避免与导向筒、电磁铁安装孔之间的多重导向，自定位性能好、重复定位精度高，密封可靠性好；放气过程中，高压气体通过电磁铁组件中心带走部分热量，减轻电磁铁通电发热的影响；在挡块与卸荷组件之间增加了隔磁环，减少断电后剩磁对阀门关闭性能的影响；挡块与电磁铁壳体之间通过螺纹连接，通过拧动螺纹，可以调节挡块与卸荷组件之间的初始气隙，并在调节好之后通过锁紧螺母固定位置，增加了阀门调节性能，取得了密封性能好、动作可靠、调节性好等有益效果。

附图说明

图1是本发明图2的a-a剖面结构图；

图2是本发明图1的b-b剖面结构图；

图3是本发明在关闭状态下瓶阀主通道密封结构图；

图4为本发明的主密封止口截面结构图；

图5为本发明的电磁铁组件的结构图；

图6为本发明充气时卸荷阀状态及气体流动示意图；

图7为本发明的卸荷阀开启状态及气体流动示意图；

图8为本发明的主阀开启状态及气体流动示意图；

图9为本发明的切断手阀关闭示意图；

图10为本发明的放气手阀开启示意图；

图11为本发明的安全阀结构及气体流动示意图；

图12为本发明的安全阀开启状态及气体流动示意图；

其中，1-壳体；1a-主密封止口；1b-第一密封止口；1c-第二密封止口；1d-导向孔；2-放气手阀；2a-第一锥形密封面；3-电连接器；4-第一挡圈；5-第一密封圈；6-瓶口密封圈；7-主阀；7a-密封环；7b-密封止口；7c-卸荷孔；7d-限位孔；8-销轴；9-卸荷组件；9a-密封片；9b-卸荷组件下端面；10-电磁铁组件；10a-端盖；10b-电磁铁壳体；10c-导向筒；10d-线圈骨架；10e-线圈；10g-挡块；10h-锁紧螺母；10f-隔磁环上端面；11-第二挡圈；12-瓶颈密封圈；13-主弹簧；14-隔磁环；15-内过滤器；16-轴用弹性挡圈；17-第一孔用弹性挡圈；18-第二孔用弹性挡圈；19-外过滤器；20-第二密封圈；21-第三挡圈；22-放气手柄；23-压帽；24-切断手柄；25-切断手阀；25a-第二锥形密封面；26-第四挡圈；27-第三密封圈；28-安全阀组件；100-高压气瓶；101-气瓶内腔；102-进气口；103-出气口；104-气瓶接口；105-瓶阀主通道；105a-第一通道；105b-第一通道；105d-第三通道；105e-第四通道；105f-第五通道；105g-第六通道；105h-通道ⅰ；106-通道；106a-第一通道ⅰ；106b-第二通道ⅱ；107-安全阀排气口；108-安全阀进气通道；281-安全阀壳体；282-调节塞；283-多孔挡块；284-易熔块；285-密封圈ⅳ；286-活塞；287-弹簧；288-密封圈ⅰ；289-密封圈ⅱ；30-密封圈ⅲ；281a-安全阀壳体的螺纹；281b-小孔。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1-12所示，一种高压瓶阀，包括壳体1、高压气瓶100、瓶阀主通道105、放气手阀2、电连接器3、第一挡圈4、第一密封圈5、瓶口密封圈6、主阀7、销轴8、卸荷组件9、电磁铁组件10、第二挡圈11、瓶颈密封圈12、主弹簧13、隔磁环14、内过滤器15、轴用弹性挡圈16、第一孔用弹性挡圈17、第二孔用弹性挡圈18、外过滤器19、第二密封圈20、第三挡圈21、放气手柄22、压帽23、切断手柄24、切断手阀25、第四挡圈26、第三密封圈27和安全阀组件28，高压瓶阀通过壳体1上的螺纹与高压气瓶100连接固定，用于控制高压气瓶100的充放气，高压瓶阀上并联设置有瓶阀主通道105、放气通道和安全阀进气通道108，瓶阀主通道105用于充放气，其上设置有卸荷阀、主阀7和切断手阀25，通过电磁铁组件10的通断电控制其启闭，放气通道连接出气口103和气瓶内腔101，其上设置有放气手阀2，可手动控制放气，安全阀进气通道108连接安全阀排气口107和气瓶内腔101，其上设置有安全阀组件28，达到指定温度会自动开启，并通过安全阀排气口107排出高压气瓶100内的气体，本发明的高压瓶阀安装于一个系统中使用，其上游与气瓶充气管路和充气阀连接，下游通过放气管路与锁闭式减压阀和低压电磁阀等连接，这些内容不在本次发明范围内，且不影响本发明实施方式的说明，因此不在图1中体现。

图1和图2为高压瓶阀的结构示意图，主视图图1为图2的a-a剖视图，俯视图图2为图1的b-b剖视图，图中所示为高压瓶阀安装于高压气瓶瓶口的状态图。具体的，壳体1包括一个进气口102、一个出气口103、一个气瓶接口104和一个安全阀排气口107，进气口102、出气口103、安全阀排气口107均与气瓶接口104相通，高压瓶阀通过壳体1上的气瓶接口104与高压气瓶100的瓶口螺纹连接固定，通过设置于高压气瓶100瓶口处的瓶口密封圈6和高压气瓶100瓶颈处的瓶颈密封圈12保证瓶阀与高压气瓶100之间的良好密封性，进气口102、出气口103、与气瓶接口104之间并列设置有瓶阀主通道105和放气通道，安全阀排气107与气瓶接口104之间为安全阀进气通道108，进气口102与上游供气管路连接，出气口103与下游管路连接，安全阀排气口107与安全阀排气管路相连，在安全阀启动过程中，通过安全阀排气口107、安全阀进气通道108、安全阀排气管路迅速排空高压气瓶100内的高压气体。

瓶阀主通道105为双向通道，高压气瓶100在充、放气过程中工作介质均从瓶阀主通道105通过，瓶阀主通道105通过进气口102、出气口103通过外过滤器19、主阀7、卸荷组件9、电磁铁组件10、内过滤器15一直延伸到气瓶内腔101，瓶阀主通道105上串联设置有两个截止阀：主阀7和切断手阀25，其中主阀7为常闭状态，通过电磁铁组件10的通断电控制其启闭状态，切断手阀25为常开状态，直接可手动控制其启闭状态。

电连接器3分为外端和内端，外端和内端均有正极接线柱和负极接线柱，相同极性的接线柱保持导通，相反极性的接线柱保持绝缘，电连接器3固定安装于壳体1上呈阶梯形的电缆孔内，内侧受到高压气体作用力，电连接器3侧面与壳体1之间依靠第一挡圈4和第一密封圈5实现密封，电连接器3内端的正极、负极接线柱两个接线柱分别与电磁铁组件10的两根引出线连接固定、保持导通，电连接器3外端的正极、负极接线柱两个接线柱为保留接口，使用过程中与外部供电电路连接。优选的，本发明还有一个备用电连接器，电连接器3和备用电连接器互为备份且二者结构相同，备用电连接器内端的正极、负极接线柱两个接线柱分别与电磁铁组件10的两根引出线连接固定、保持导通。

图3为在关闭状态下瓶阀主通道105的密封结构图，存在两处并联关系的密封结构为：壳体1与主阀7之间的密封、卸荷组件9与主阀7之间的密封，具有良好的密封性能。同时，为进一步提高密封效果，壳体1上设置有主密封止口1a，主阀7上对应位置设置有两处密封结构，分别为密封环7a和密封止口7b，卸荷组件9顶部设置有密封片9a，在高压瓶阀处于关闭状态下，主阀7在高压气瓶100内高压气体的作用下，受到向上的轴向力，在该轴向力和向上的弹簧预紧力的共同作用下，密封环7a与主密封止口1a接触并保持压紧状态，形成一定的密封比压，防止高压气体向瓶阀主通道105发生泄漏；同理，卸荷组件9在高压气瓶100内高压气体作用下，受到向上的轴向力，在该轴向力和向上的弹簧预紧力的共同作用下，密封片9a与密封止口7b接触并保持压紧状态，形成一定的密封比压，防止高压气体流向瓶阀主通道105发生泄漏。

优选的，密封环7a可以采用压缩强度达到150mpa的聚酰亚胺等强度较高的非金属材料制成，密封片9a可以采用强度稍低的聚三氟氯乙烯或聚全氟乙丙烯等非金属材料制成，非金属零件与金属基体之间采用热压成型工艺，防止串气。

壳体1的瓶阀主通道105上，垂直于轴线，设置有环形主密封止口1a，同轴于瓶阀主通道105设置有导向孔1d，其内安装主阀7，主密封止口1a和导向孔1d均位于壳体1上，同轴于瓶阀主通道105设置有电磁铁安装孔，用于安装电磁铁组件10，如图4所示，从截面看，主密封止口1a顶部截面为圆弧形，内侧为与中轴线平行的直线，外侧为与中轴线成一定角度的斜线，直线和斜线均与顶部圆弧相切，自顶部至底部，截面积逐渐增加，在密封过程中，随着高压气瓶100内气体压力升高，密封环7a与主密封止口1a之间的轴向压力越来越大，采用该结构后，随着轴向压力升高、密封环7a变形量增加及密封环7a受力面积增加，可以有效减小压力升高过程中密封环7a的压应力增加量，保证在高压下密封环7a不易被压坏，满足大压差范围内的密封要求。优选的，主密封止口1a顶部圆弧半径为0.25mm，外侧与中轴线夹角为20°，止口总高度为0.5mm，止口表面粗糙度为ra0.4。

主阀7上位于第二端面有一垂直于主轴线的第一销轴孔，卸荷组件9位于第一端面有一垂直于主轴线的第二销轴孔，主阀7与卸荷组件9通过销轴8连接，销轴8同时穿过主阀7上的第一销轴孔和卸荷组件9上的第二销轴孔，主阀7上设置限位孔7d，销轴8与第二销轴孔之间为过盈配合，第一销轴孔直径大于销轴8外径，初始状态下，卸荷组件9在弹簧预紧力和气体压力作用下，与主阀7保持压紧状态，销轴8与主阀7上限位孔7d的上、下间隙分别为h10和h20，卸荷组件9的下端面9d与隔磁环14上端面10f之间的间隙为h30，为了确保卸荷组件9与主阀7之间保持一定的正压力实现密封，间隙h10必须大于0。

主阀7与卸荷组件9之间为间隙配合，销轴8与卸荷组件9之间为过盈配合，可以发生沿轴向相对滑动，最大相对位移量大于卸荷孔7c直径的一半，用于提高主阀7导向精度和密封性能；在初始状态下，销轴8不与限位孔7d的侧壁接触，主阀7与卸荷组件9之间的滑动配合面为间隙配合，主阀7与卸荷组件9之间滑动配合面单边径向间隙为0.05～0.1mm，销轴8与主阀7的限位孔7d之间径向间隙之和为0.3～0.4mm，主阀7在轴向运动过程中，导向由壳体1上与之配合的导向孔1d提供，机加工过程中确保主密封止口1a的端面与导向孔1d的轴线垂直度，主阀7关闭过程中，通过这种活动连接，可以减少多重配合关系带给主阀7的重复约束，提高主阀7导向精度和密封性能，同时可简化工艺，减小加工难度。

优选的，第一销轴孔直径较销轴外径大0.3～0.4mm，应确保卸荷组件9第一端面与主阀7第二端面接触后销轴8与第一销轴孔不发生接触和相互作用力，卸荷阀与主阀7之间可发生绕径向和切向小范围转动。

卸荷组件9和电磁铁组件10共同组成了卸荷阀，相当于现有技术中的一种直动式高压电磁阀，卸荷组件9包括两个端面、一个外圆柱结构、卸荷组件9的下端面9b，卸荷组件9的下端面9b用于与隔磁环14相接触，卸荷组件9的外圆柱金属基体为磁性材料，卸荷组件9顶部的第一端面为密封面，密封面采用非金属材料，固定于卸荷组件9的金属基体上，底部的第二端面为环形平面，卸荷组件9上开有与挡块10g相同孔径的中心孔，从第二端面延伸至第一端面附近，第一端面出口在外圆柱侧面，电磁铁组件10安装于壳体1上并通过压帽23与壳体1之间的螺纹连接压紧固定，卸荷组件9与电磁铁组件10之间为滑动配合，主弹簧13安装于卸荷组件9与电磁铁组件10上的挡块10g之间，处于预压缩状态，提供初始压缩力，主阀7安装于导向孔1d内，可以在导向孔1d内沿轴向滑动，两者单边径向间隙为0.02～0.03mm，主阀7拥有两个端面、一个外圆、一个卸荷孔，主阀7第一端面为密封面，通常地，该密封面可以采用强度较高的非金属，第二端面为卸荷止口，卸荷孔7c直径远小于主密封止口1a直径，通常为0.3～0.4mm，外圆上锪有一平面，用于气体流通，主阀7中心开有卸荷孔7c，为卸荷阀的出口，连通气瓶高压区与外侧低压区，卸荷孔7c靠近卸荷组件9一端有卸荷止口，主阀的卸荷止口与卸荷组件9形成启闭密封副，卸荷孔7c与卸荷止口均处于主阀7中心轴线，卸荷止口端面与主阀7中心轴线垂直。

电磁铁组件10包括端盖10a、电磁铁壳体10b、电磁铁、导向筒10c、线圈骨架10d、线圈10e、挡块10g和锁紧螺母10h，线圈10e通电状态下，在卸荷组件9上产生向下的电磁吸力，该电磁吸力大于主弹簧13产生的轴向预紧力，克服弹簧力带动卸荷组件9向下运动至限位位置，间隙h30变为0，线圈10e断电后，电磁吸力消失，在主弹簧13向上的轴向力作用下，推动卸荷组件9向上运动复位，导向筒10c采用选择减磨性好、易于加工的铝青铜或锡青铜制成，卸荷组件9与挡块10g之间设置有厚度0.1mm的隔磁环14，隔磁环14固定安装在挡块10g上且与卸荷组件9的下端面9b相接触，隔磁环14为非磁性材料，可有效解决线圈10e断电后剩磁的影响，提高产品关闭复位可靠性。

如图6所示，电磁铁组件10在通电状态和不通电状态均可通过瓶阀给高压气瓶100充气。具体的，电磁铁组件10在通电状态下，主阀7处于开启状态，进气口102与气瓶内腔101之间形成通路，可以实现气瓶充气；电磁铁组件10在不通电状态下，气体首先经过进气口102、外过滤器19、第一通道105a到达瓶阀主通道105，此时主阀7外侧压力高于内侧压力(等于气瓶内腔101压力)，在向下的气体不平衡力作用下，推动主阀7、卸荷组件9向下运动，继而压缩主弹簧13至限位位置，主阀7与壳体1上的阀座分离，瓶阀主通道105与第四通道105e接通，气体继续通过第四通道105e、第五通道105f、第六通道105g、和内过滤器15进入气瓶内腔101，实现充气。待充气结束后，由外部切断进气口102的气源，主阀7内、外两侧压力平衡，向下的气体不平衡力消失，主阀7和卸荷组件9在主弹簧13的轴向力作用下向上运动至限位位置，瓶阀主通道105密封，防止气体向外流动。

如图7所示的卸荷阀开启状态及气体流动方向图，电磁铁组件10通电工作状态下，电磁铁产生的电磁场给卸荷组件9施加向下的电磁吸力，克服向上的弹簧预紧力，带动卸荷组件9向下运动，直至间隙h21由h20变为0，达到限位位置，密封片9a与密封止口7b分离，卸荷阀开启，高压气体经过内过滤器15、通道105g、通道105f和卸荷孔7c，到达出气口103，此时，出气口103至下游管路内腔压力不断升高，主阀7在气体不平衡力作用下，同时受到向下的电磁吸力和向上的气体不平衡力，电磁吸力不足以带动主阀7向下运动，主阀7始终保持与主密封止口1a紧密接触，间隙h31＝h30-h20，卸荷阀开启时开度h41≈h20，流通通径为卸荷孔7c的直径d1，为了保证气体流通顺畅，应确保开度h41>d1*0.25。

卸荷阀开启状态下，下游管路内腔压力不断升高，主阀7受到的向上的气体不平衡力逐渐减小，直至该不平衡力小于向下的电磁吸力，此时下游管路压力与高压气瓶100的内腔压力基本达到平衡，在电磁吸力的作用下，克服弹簧轴向力，主阀7随卸荷组件9和销轴8一起向下运动，直至卸荷组件9的下端面9b与隔磁环14接触，主阀7完全开启，主阀7开启状态及气体流动如图8所示，高压气体通过第六通道105g、第五通道105f、第四通道105e、第三通道105d和瓶阀主通道105进入出气口103和下游管路，为避免在电磁铁长时间通电过程中因产生大量热量和温升而影响产品寿命和可靠性，本发明将电磁铁组件10内置式布局在高压气瓶100内部，电磁铁组件10在通电情况下，主阀7会开启，气体通过电磁铁组件10中心轴线的第六通道105g流向出气口103，在高压气瓶100内压力下降和气体流通过程中，会充分吸收电磁铁组件10通电过程中产生的热量，可以有效改善电磁铁组件10发热情况，延长产品寿命，提高可靠性。

在主阀7开启过程中，卸荷组件9与主阀7之间的相对位置不变，即二者之间的间隙h12＝h11＝h10+h20，h42＝h41≈h20，主阀开度h52≈h31＝h30-h20。初始状态下的间隙h30，直接影响到产品的主阀开度和电磁铁吸力大小，间隙h30增大，主阀开度增大，但是电磁吸力显著减小，存在高压状态下无法完全克服气体压力和弹簧预紧力从而开启卸荷阀的风险，间隙h30减小，电磁吸力增大，但是主阀开度随之减小，可能无法满足流通面积要求。为解决上述技术问题，本发明将间隙h30设计为可调整项，如图5所示，挡块10g通过螺纹与电磁铁壳体10b连接，顺时针转动挡块10g时，间隙h30减小，逆时针转动挡块10g时，间隙h30增大，调整到合适位置时，顺时针转动锁紧螺母10h至与电磁铁壳体10b接触并压紧，锁定挡块10g与电磁铁壳体10b的相对位置，确保间隙h30在瓶阀工作过程中不发生变化。

内过滤器15固定于壳体气瓶接口104端部，气瓶接口104通过内过滤器15过滤后与气瓶内腔101连通，内过滤器15的过滤精度应不低于10μm。外过滤器19为管状结构，外过滤器19的两端均为实体法兰且其中间段为管状的过滤网，外过滤器19通过两端实体法兰上的通孔及分别与两端通孔相配合的第一孔用弹性挡圈17和第二孔用弹性挡圈18安装固定于壳体1一光孔内，进气口102和出气口103通过外过滤器19的内侧直接连通，进气口102和出气口103经过外过滤器19的侧壁滤网与气瓶内腔101连通，内过滤器15通过轴用弹性挡圈16固定于压帽23上，光孔内径应大于外过滤器19外径，由光孔内壁、外过滤器19外壁、第一孔用弹性挡圈17和第二孔用弹性挡圈18共同组成一个环形腔，环形腔通过瓶阀主通道105、放气通道与气瓶接口104连通，壳体进气口102、出气口103与外过滤器19内孔直接相通，与环形腔通过外过滤器19侧壁过滤后连通。

切断手柄24通过螺纹与壳体1固定连接，切断手阀25为常开式手阀，该手阀开启和关闭状态分别如图2和图9所示，切断手阀25有两端，第一端面为密封面，第二端面为t形槽，切断手阀25安装于壳体1内，可以沿轴线滑动，两者滑动配合面采用密封圈实现密封，切断手柄24通过t形头与切断手阀25的t形槽连接，在壳体1上有密封座并与切断手阀25第一端面配合，实现密封，切断手柄24的第一端面为操作端，朝向壳体1外侧，第二端面为t形头，与切断手阀25的第二端面活动连接，两者可以发生绕轴向的相对转动，但是不能发生轴向的相对滑动，切断手阀25的锥形密封面25a进行表面渗氮处理，用于提高表面硬度；顺时针转动切断手柄24，将连接螺纹的转动转化为切断手柄24和切断手阀25的轴向移动，使得切断手阀25第一端面与壳体1的瓶阀主通道105上的密封座分离，瓶阀主通道105开启，切断手阀25的锥形密封面25a与壳体1上的第一密封止口1b接触并压紧，出气口103与高压气瓶100内部连通，反之，逆时针转动所述切断手柄24，切断手阀25第一端面与壳体1瓶阀主通道105上的密封座接触、压紧并实现密封，瓶阀主通道105关闭，壳体切断与高压气瓶内部的连通，无法通过瓶阀主通道105实现高压气瓶100的充、放气动作。

壳体1上有放气通道，连接高压区和低压区，放气通道上设置有放气手阀2、放气手柄22和适配的密封座，用于安装放气手阀2，放气手阀2属于常闭式手阀，放气手阀2一端为密封面，另一端为t形槽，放气手阀2的密封面与密封座之间组成启闭密封副，可手动控制放气，放气手柄22通过螺纹与壳体1连接，放气手柄22通过t形头与放气手阀2的t形槽连接，放气手阀2在壳体1内沿轴线滑动，放气手柄22的旋转运动可以转化为放气手柄22和放气手阀2的轴向移动，放气手阀2的关闭和开启状态分别如图2和图10所示，放气手阀2的安装情况与切断手阀25类似，放气手柄22通过螺纹与壳体1连接，放气手柄22通过t形头与放气手阀2连接，锥形密封面2a进行表面渗氮处理，用于提高表面硬度；初始状态下，通道106与高压气瓶100内高压气体连通，第一通道ⅰ106a与出气口103及下游管路连通，通过顺时针拧紧放气手柄22，使其锥形密封面2a与壳体1上的第二密封止口1c接触并压紧，切断通道106与第一通道106a，防止高压气体外漏；当需要开启放气手阀2时，沿逆时针方向转动放气手柄22，进而拉动放气手阀2沿轴向移动，使锥形密封面2a与第二密封止口1c分离，高压气体通过通道106、第一通道ⅰ106a和出气口103到达下游管路，可以在电磁铁组件10不通电状态下实现高压气瓶100内高压气体与下游管路连通，可根据实际需求将放气手柄22与切断手柄24的操作工作接口设置为不一样的结构，防止误操作，提高操作安全性。

壳体1上有安全阀进气通道108，连接高压区和低压区，安全阀进气通道108上设置安全阀组件28，安全阀组件28的结构如图11所示，安全阀组件包括安全阀壳体281、调节塞282、多孔挡块283、易熔块284、密封圈ⅳ285、活塞286、弹簧287、感温器件、密封圈ⅰ288、密封圈ⅱ289、密封圈ⅲ30，安全阀组件28是一个独立、可更换的组件，通过其上安全阀壳体281上的螺纹281a与壳体1实现螺纹方式的安装固定，安全阀壳体281内端与安全阀进气通道108配合并进行密封，安全阀壳体281内端设置有进气孔，侧壁设置有出气孔，排气孔与安全阀排气口107、安全阀进气通道108直接相通，活塞286安装于安全阀壳体281内，可沿轴向滑动，其第一端面柱端与进气孔配合并通过适配的密封圈密封，其第二端面与感温器件接触，在活塞286与安全阀壳体281之间设置有弹簧287，通过弹簧紧力将活塞286向安全阀壳体281外端推动，调节塞282与多孔挡块283、感温器件接触，通过螺纹与安全阀壳体281连接固定，承受弹簧预紧力，活塞286发生轴向移动时，活塞286第一端面脱离安全阀壳体281进气孔，达到指定温度后，安全阀组件28开启，迅速排出高压气瓶100内的高压气体，高压气体经过第六通道105g、第五通道105f到达安全阀进气通道108，通过安全阀组件28内侧的密封圈ⅰ288和密封圈ⅱ289保证高压气体在安全阀进气通道108内的密封性；在初始状态下，弹簧287处于压紧状态，调节塞282与安全阀壳体281采用螺纹固定连接，承受弹簧287的轴向预紧力。

感温器件选用易熔块284，易熔块284的主要材质为易熔合金，根据指定温度的不同，可以选择不同组份的易熔合金，易熔块284通常较软，到达指定温度后，感温器件轴向尺寸会显著变小，活塞286发生轴向移动，活塞286第一端面脱离安全阀壳体281进气孔，为了防止在弹簧预紧力作用下发生严重变形影响产品性能，在易熔块284与调节塞282之间设置了多孔挡块283，多孔挡块283通常选择由带有许多小孔的金属板或烧结式金属块，增加易熔块284的受力面积，当瓶阀温度达到指定温度后，易熔块284立即融化，并且从多孔挡块283的小孔排出，活塞286在弹簧预紧力及气体作用力的共同作用下，向左移动，安全阀组件28开启，如图12所示，高压气瓶100内气体通过安全阀进气通道108、多孔挡块283上的小孔281b到达安全阀排气口107，迅速排出高压气体，安全阀组件28开启后，密封圈ⅲ30和密封圈ⅳ285保证高压气体不会从安全阀壳体281和调节塞282的螺纹缝隙泄漏。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。