一种新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀的制作方法

1.本发明属于新能源汽车零部件技术领域，更具体地说，是涉及一种新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀。


背景技术：

2.随着能源短缺和环境污染问题的日益严重，汽车行业正在向低排放和高效率的电池驱动或非化石能源驱动的新能源方向发展。此类新能源汽车技术对气体流量的控制和密封性能都有极高的要求。而目前市场上节气门的密封性能、耐久寿命和位置精度普遍不是很高，无法保证新能源汽车的行驶安全和满足低能耗的要求。现有技术中普遍是无偏心蝶阀或者单偏心蝶阀。无偏心蝶阀的阀板轴心线和旋转轴同轴，若在阀板或壳体上设置橡胶密封圈，那么阀杆所处的位置将破坏密封圈的密封性能，无法实现密封。单偏心蝶阀的阀板和旋转轴在喉口的轴向上有偏置，虽然避开了阀杆所处的位置，可实现增加橡胶密封圈结构。但在阀板脱离壳体所需的转动角度较大，橡胶密封圈会与金属壳体长时间摩擦，造成橡胶密封圈被不必要的刮擦、挤压，使橡胶密封圈发生磨损并产生碎屑，无法满足气密性并会污染反应堆。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，能够精确调节气体流量，确保燃料电池时刻在最佳工况下工作，降低能耗，并在断电后能完全切断气体流动，实现良好密封，满足寿命要求，且具有破冰能力，适应更恶劣环境，提升性能的新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀。
4.要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
5.本发明为一种新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀，所述的新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀包括壳体，壳体内安装电机和旋转轴，电机和旋转轴通过齿轮组连接，旋转轴位于壳体的气体通道内，气体通道内设置密封座，旋转轴上设置密封骨架，密封骨架上设置密封圈，密封骨架和密封座的结构为三偏心蝶阀，旋转轴轴心偏离密封骨架中心形成第一偏置；旋转轴轴心偏离壳体中心形成第二偏置；密封圈与密封座各自的密封面均为圆锥面结构，圆锥顶角β
°
为第三偏置。
6.所述的金属骨架、密封圈、密封座及旋转轴组成密封结构，密封圈为硫化在金属骨架上的橡胶圈，金属骨架、密封圈构成一体式的骨架密封圈。
7.所述的新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀还包括与壳体连接的上盖、控制器、复位弹簧，旋转轴通过轴承支撑插装在壳体内并通过气体通道，旋转轴靠近位置传感器一端装有磁铁，位置传感器焊接在控制器上。
8.所述的骨架密封圈关闭时，将气体通道分割成两部分，分别是有旋转轴侧和无旋转轴侧，当从有旋转轴侧通正气压或者从无旋转轴侧通负气压时，橡胶圈设置为能够与密封座的锥形结构的密封面贴合达到密封功能的结构。
9.所述的新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀断电时，复位弹簧的作用力设置为能够控制骨架密封圈关闭，和密封座贴合的结构。
10.所述的复位弹簧为疏身式扭簧，复位弹簧在控制器断电时能够带动旋转轴转动，使得骨架密封圈关闭，切断气体流动的结构；复位弹簧设置为被轴向压缩，始终给旋转轴施加反作用力的结构。
11.所述的磁铁正对焊接在控制器上的位置传感器，位置传感器时刻向控制器反馈骨架密封圈的位置，控制器设置为能够通过算法调节骨架密封圈的位置得结构。
12.所述的密封圈外圈的密封面部位设置凸起特征，骨架密封圈关闭时，该凸起特征压在密封座上在受力情况下设置为能够被挤压变形，从而密封座贴合时保证气密性的结构。
13.所述的电机通过电机法兰固定安装在壳体内部，齿轮组包括齿轮ⅰ、中间齿轮、齿轮ⅱ。
14.所述的密封座和壳体之间装有o形圈，o形圈设置为能够防止气体从密封座和壳体之间的缝隙泄露的结构。
15.采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：
16.本发明所述的新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀，针对现有技术中的不足，根据全新的设计思路提出全新的技术方案。通过骨架密封圈和密封座的独特的结构设计及密封时的配合，可以完全切断通路，实现良好密封且能满足耐久要求，即使阀片两侧存在压差的情况，也不会出现气体泄漏；通过磁铁和位置传感器的运用，加上控制器精确的算法，该电子节气门具有很高的响应速度和精度；通过选择合适的电机及齿轮组，既满足响应时间要求，又能输出适当的扭矩。而旋转轴轴心偏离骨架密封圈中心形成第一偏置；旋转轴轴心偏离壳体中心形成第二偏置；密封圈与密封座的密封面均为圆锥面，圆锥顶角为β
°
为第三偏置。当骨架密封圈关闭时，将通道分割成了两部分，分别是有旋转轴侧和无旋转轴侧。当从旋转轴侧通正气压或者从无旋转轴侧通负气压时，由于锥形的密封面，密封圈在气压的作用下进一步压紧在密封座上，进一步提高气密性能。本发明所述的新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀，结构简单，能够精确调节气体流量，确保燃料电池时刻在最佳工况下工作，降低能耗，并在断电后能完全切断气体流动，实现良好密封，满足寿命要求，且具有破冰能力，适应更恶劣环境，提升性能。
附图说明
17.下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：
18.图1为本发明所述的新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀的示意图；
19.图2为本发明所述的新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀的剖视结构示意图；
20.图3为本发明所述的新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀的齿轮组的结构示意图；
21.图4为本发明所述的新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀处于全开状态时的结构示意图；
22.图5为本发明所述的新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀处于全闭状态时的结构示意图；
23.附图中标记分别为：1、电机；2、中间齿轮；3、上盖；4、控制器；5、复位弹簧；6、壳体；
7、轴承(带密封轴承)；8、密封骨架；9、旋转轴；10、齿轮组；11、密封座；12、密封圈；13、密封结构；14、位置传感器；15、磁铁；16、电机法兰；17、o型圈；18、气体通道；19、齿轮ⅰ；20、齿轮ⅱ。
具体实施方式
24.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：
25.如附图1-附图5所示，本发明为一种新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀，所述的新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀包括壳体6，壳体6内安装电机1和旋转轴9，电机1和旋转轴9通过齿轮组10连接，旋转轴9位于壳体6的气体通道18内，气体通道18内设置密封座11，旋转轴9上设置密封骨架8，密封骨架8上设置密封圈12，密封骨架8和密封座11的结构为三偏心蝶阀，旋转轴9轴心偏离密封骨架8中心形成第一偏置；旋转轴9轴心偏离壳体6中心形成第二偏置；密封圈12与密封座11各自的密封面均为圆锥面结构，圆锥顶角β
°
为第三偏置。上述结构，针对现有技术中的不足，根据全新的设计思路提出全新的技术方案。通过骨架密封圈和密封座的独特的结构设计及密封时的配合，可以完全切断通路，实现良好密封且能满足耐久要求，即使阀片两侧存在压差的情况，也不会出现气体泄漏；通过磁铁和位置传感器的运用，加上控制器精确的算法，该电子节气门具有很高的响应速度和精度；通过选择合适的电机及齿轮组，既满足响应时间要求，又能输出适当的扭矩。而旋转轴9轴心偏离骨架密封圈中心形成第一偏置；旋转轴9轴心偏离壳体6中心形成第二偏置；密封圈12与密封座11的密封面均为圆锥面，圆锥顶角为β
°
为第三偏置。当骨架密封圈关闭时，将通道分割成了两部分，分别是有旋转轴9侧和无旋转轴9侧。当从旋转轴9侧通正气压或者从无旋转轴9侧通负气压时，由于锥形的密封面，密封圈12在气压的作用下进一步压紧在密封座11上，进一步提高气密性能。本发明所述的新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀，结构简单，能够精确调节气体流量，确保燃料电池时刻在最佳工况下工作，降低能耗，并在断电后能完全切断气体流动，实现良好密封，满足寿命要求，且具有破冰能力，适应更恶劣环境，提升性能。
26.所述的金属骨架8、密封圈12、密封座11及旋转轴9组成密封结构13，密封圈12为硫化在金属骨架8上的橡胶圈，金属骨架8、密封圈12构成一体式的骨架密封圈。上述结构，密封圈12为弹性材料，金属骨架8为钢性材料。且密封圈12外侧的密封面部位有凸起特征，骨架密封圈关闭时，该凸起特征压在密封座11上，在受力情况下更容易被挤压变形，和密封座11贴合时更易保证气密。本发明的结构中，也可以将橡胶圈硫化在密封座上，通过三者形成完整密封。
27.所述的新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀还包括与壳体6连接的上盖3、控制器4、复位弹簧5，旋转轴9通过轴承7支撑插装在壳体6内并通过气体通道18，旋转轴9靠近位置传感器14一端装有磁铁15，位置传感器14焊接在控制器4上。上述结构，通过位置传感器14与磁铁15的配合，能够实时向控制器4反馈旋转轴的旋转位置状态。
28.所述的骨架密封圈关闭时，将气体通道18分割成两部分，分别是有旋转轴9侧和无旋转轴9侧，当从有旋转轴9侧通正气压或者从无旋转轴9侧通负气压时，橡胶圈12设置为能够与密封座11的锥形结构的密封面贴合达到密封功能的结构。
29.所述的新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀断电时，复位弹簧5的作用力设置为能够控制骨架密封圈关闭，和密封座11贴合的结构。
30.所述的复位弹簧5为疏身式扭簧，复位弹簧5在控制器4断电时能够带动旋转轴9转动，使得骨架密封圈关闭，切断气体流动的结构；复位弹簧5设置为被轴向压缩，始终给旋转轴9施加反作用力的结构。上述结构，一方面，复位弹簧5在断电时带动旋转轴9转动，使骨架密封圈关闭，切断气体流动；另一方面，复位弹簧5被轴向压缩，始终给旋转轴9一反作用力，旋转轴9在该力的作用下也始终保持在同一位置，方便确定基准和提高骨架密封圈与密封座配合的位置精度。上述所述的反作用力。目的是在振动范围内防止旋转轴轴向窜动。
31.所述的磁铁15正对焊接在控制器4上的位置传感器14，位置传感器14时刻向控制器4反馈骨架密封圈的位置，控制器4设置为能够通过算法调节骨架密封圈的位置的结构。所述的密封圈12外圈的密封面部位有凸起特征，骨架密封圈关闭时，该凸起特征压在密封座11上在受力情况下设置为能够被挤压变形，从而密封座11贴合时保证气密性的结构。所述的电机1通过电机法兰16固定安装在壳体6内部，齿轮组10包括齿轮ⅰ19、中间齿轮2、齿轮ⅱ30。上述结构，通过齿轮组与电机配合，实现电机转动时可靠驱动旋转轴的目的。
32.所述的密封座11和壳体6之间装有o形圈17，o形圈17设置为能够防止气体从密封座11和壳体6之间的缝隙泄露的结构。上述结构，密封座11和壳体6之间有导向特征，当密封座11装入壳体6时，可以保证密封座11与壳体6之间的相对位置，有利于提高密封座11和骨架密封圈的装配精度。而o形圈17的设置，当有气压时，可以防止气体从密封座11和壳体6之间的缝隙泄露。同时，也可以支持其他形式实现密封座11与壳体6的直接配合密封，以实现密封目的。
33.本发明所述的新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀，针对现有技术中的不足，根据全新的设计思路提出全新的技术方案。通过骨架密封圈和密封座的独特的结构设计及密封时的配合，可以完全切断通路，实现良好密封且能满足耐久要求，即使阀片两侧存在压差的情况，也不会出现气体泄漏；通过磁铁和位置传感器的运用，加上控制器精确的算法，该电子节气门具有很高的响应速度和精度；通过选择合适的电机及齿轮组，既满足响应时间要求，又能输出适当的扭矩。而旋转轴轴心偏离骨架密封圈中心形成第一偏置；旋转轴轴心偏离壳体中心形成第二偏置；密封圈与密封座的密封面均为圆锥面，圆锥顶角为β
°
为第三偏置。当骨架密封圈关闭时，将通道分割成了两部分，分别是有旋转轴侧和无旋转轴侧。当从旋转轴侧通正气压或者从无旋转轴侧通负气压时，由于锥形的密封面，密封圈在气压的作用下进一步压紧在密封座上，进一步提高气密性能。本发明所述的新能源燃料电池汽车防泄漏蝶阀，结构简单，能够精确调节气体流量，确保燃料电池时刻在最佳工况下工作，降低能耗，并在断电后能完全切断气体流动，实现良好密封，满足寿命要求，且具有破冰能力，适应更恶劣环境，提升性能。
34.上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。