高压瓶阀的电磁阀和高压瓶阀的制作方法

1.本技术涉及流体储存制造技术领域，尤其是涉及一种高压瓶阀的电磁阀和具有该电磁阀的高压瓶阀。


背景技术：

2.目前，国内外最常用且技术发展比较成熟的车用储氢方式为高压气态储氢，而高压储氢气瓶内氢气的安全和有效使用离不开瓶口组合阀(简称“瓶阀”)，其性能的优劣直接关系到燃料电池能否正常工作和供氢系统的安全使用效率。在瓶阀中集成有温度传感器、应急泄放阀、手动截止阀、电磁阀、tprd、过流阀、过滤器等部件，可实现多种功能。其中，电磁阀的性能、功耗和寿命直接影响到是否可以适时的持续稳定的向燃料电池系统提供氢气，保证车辆的正常工作。相关技术中，电磁阀安装于瓶阀外部，导致瓶阀整体的体积较大，占用的安装空间较大，且电磁阀的功能性较为单一，存在改进的空间。


技术实现要素：

3.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术的一个目的在于提出一种高压瓶阀的电磁阀，电磁阀的整体结构尺寸较小，占用的安装空间较小，功耗更低，且电磁阀能够实现单向导通和自动开关。
4.根据本技术实施例的高压瓶阀的电磁阀，包括：阀壳体，所述阀壳体具有沿轴向延伸的活动腔，且所述阀壳体的端部设有与所述活动腔连通的第一气口，所述阀壳体的周壁设有与所述活动腔连通的第二气口；密封活门，所述密封活门可活动地安装于所述活动腔内且用于选择性地连通所述第一气口和所述第二气口，所述密封活门具有与所述第一气口连通的过流通道；衔铁和弹性件，所述弹性件、所述衔铁和所述密封活门依次布置于所述活动腔内，且所述衔铁适于在所述弹性件的作用力下封闭所述过流通道，且所述密封活门背离所述衔铁的一端的端面与所述活动腔的第一端面之间具有与所述第二气口连通的驱动间隙；电磁驱动件，所述电磁驱动件用于驱动所述衔铁朝远离所述密封活门的方向运动。
5.根据本技术一些实施例的高压瓶阀的电磁阀，通过电磁驱动件、密封活门、衔铁、弹性件和阀壳体的配合使用，可使得气瓶能够实现氢气充注、氢气供给以及稳定储氢的功能，保证气瓶合理有效地使用。且电磁驱动件、密封活门、衔铁、弹性件和均位于阀壳体内，不需占用阀壳体外的安装空间，有效地降低了高压瓶阀的结构尺寸，降低安装难度，电磁驱动件的整体尺寸更小，衔铁驱动所需的功耗更低，利于降低运行成本。同时，本技术中的电磁阀可实现单向导通和自动开关的作用，功能性较强，利于实现不同的使用工况。
6.根据本技术一些实施例的高压瓶阀的电磁阀，还包括：挡铁，所述弹性件包括主阀弹簧和先导阀弹簧，所述挡铁位于所述衔铁背离所述密封活门的一端，所述主阀弹簧弹性连接于所述衔铁和所述挡铁之间，所述先导阀弹簧弹性连接于所述挡铁与所述活动腔的第二端面之间。
7.根据本技术一些实施例的高压瓶阀的电磁阀，所述电磁驱动件包括电磁线圈，所
述电磁线圈安装于所述阀壳体内，所述电磁线圈的至少部分套设于所述衔铁外且所述电磁线圈的其余部分套设于所述挡铁外。
8.根据本技术一些实施例的高压瓶阀的电磁阀，所述活动腔的内周壁设有沿径向向外凹陷的线圈安装槽，所述电磁线圈安装于所述线圈安装槽内，且所述电磁线圈的两端分别与所述线圈安装槽的两端密封配合。
9.根据本技术一些实施例的高压瓶阀的电磁阀，所述挡铁的两端具有设有沿轴向敞开的第一安装槽和第二安装槽，所述主阀弹簧安装于所述第一安装槽内且所述主阀弹簧的至少部分伸至所述第一安装槽外以抵压于所述活动腔的第二端面，所述先导阀弹簧安装于所述第二安装槽内且所述先导阀弹簧的至少部分伸至所述第二安装槽外以抵压于所述衔铁的端面。
10.根据本技术一些实施例的高压瓶阀的电磁阀，还包括：限位柱，所述限位柱安装于所述活动腔内，且所述限位柱位于所述密封活门与所述挡铁之间，且所述限位柱的轴向长度大于所述衔铁的轴向长度。
11.根据本技术一些实施例的高压瓶阀的电磁阀，还包括：密封件，所述密封件安装于所述密封活门的外周壁，所述密封件适于抵压所述活动腔的内周壁以使所述衔铁和所述挡铁之间的间隙与所述第二气口间隔开。
12.根据本技术一些实施例的高压瓶阀的电磁阀，所述密封活门朝向所述第一气口的一端具有第一台阶面和第二台阶面，所述第一台阶面环绕所述过流通道，所述第二台阶面环绕所述第一台阶面，所述第一台阶面在所述密封活门的轴向上凸出于所述第二台阶面，且所述第一台阶面抵压于所述活动腔的第一端面，所述第二台阶面与所述第一端面间隔开且限定出所述驱动间隙。
13.根据本技术一些实施例的高压瓶阀的电磁阀，所述第二气口为多个，多个所述第二气口沿周向间隔开布置于所述阀壳体的周壁。
14.本技术还提出了一种高压瓶阀。
15.根据本技术实施例的高压瓶阀，设置有上述任一种实施例的高压瓶阀的电磁阀。
16.所述高压瓶阀与上述的高压瓶阀的电磁阀相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
17.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
18.本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是根据本技术实施例的高压瓶阀的结构示意图；
20.图2是根据本技术实施例的高压瓶阀的电磁阀的结构示意图；
21.图3是根据本技术实施例的高压瓶阀的电磁阀的爆炸图；
22.图4是根据本技术实施例的高压瓶阀的电磁阀的截面图。
23.附图标记：
24.高压瓶阀1000，
25.电磁阀100，
26.阀壳体1，第一气口11，第二气口12，壳体密封圈13，
27.密封活门2，过流通道21，密封件23，
28.挡铁31，衔铁32，限位柱321，电磁线圈33，密封圈331，主阀弹簧34，先导阀弹簧35，
29.瓶阀外壳101。
具体实施方式
30.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
31.下面参考图1-图4描述根据本技术实施例的高压瓶阀1000的电磁阀100，该电磁阀100的结构简单，能够安装集成安装于高压瓶阀1000内，且利于减小高压瓶阀1000的结构尺寸，从而降低电磁阀100的功耗，减小高压瓶阀1000整体的安装空间，适于更小尺寸的气瓶，且电磁阀100能够实现单向导通以及自动开关，实用性较强，利于满足不同运行工况下的使用需求。
32.如图1-图4所示，根据本技术实施例的高压瓶阀1000的电磁阀100，包括：阀壳体1、密封活门2、衔铁32、弹性件和电磁驱动件。
33.其中，本技术中的电磁阀100安装于高压瓶阀1000的瓶阀外壳101内，即可将阀壳体1安装于瓶阀外壳101内，其中，如图2所示，阀壳体1的外周壁设有两个壳体密封圈13，以使壳体密封圈13能够在阀壳体1与瓶阀外壳101之间起到密封作用。且电磁阀100以用于对瓶阀外壳101的通断状态进行控制，进而对瓶口进行选择性地密封，起到高压氢气存储和释放的作用。
34.阀壳体1具有沿轴向延伸的活动腔，且阀壳体1的端部设有与活动腔连通的第一气口11，阀壳体1的周壁设有与活动腔连通的第二气口12，其中，第一气口11用于与气瓶的外部连通，第二气口12用于与气瓶的内腔连通。这样，在氢气加注的过程中，第一气口11可作为进气口，第二气口12可作为出气口，第一气口11与第二气口12通过活动腔连通，外部的气源可将高压氢气通过第一气口11充入，以使高压氢气依次通过第一气口11、活动腔、第二气口12进入到高压气瓶内；在进行气瓶内部氢气释放时，第一气口11可作为出气口，第二气口12可作为进气口，第一气口11与第二气口12通过活动腔连通，高压气瓶内的高压氢气可通过第二气口12流向活动腔内，进而使得高压氢气依次通过第二气口12、活动腔、第一气口11释放到下一管路中，实现高压氢气的供给。
35.密封活门2可活动地安装于活动腔内，且用于将第一气口11与第二气口12选择性地连通，也就是说，密封活门2用于对第一气口11与第二气口12之间的连通状态进行控制，如在密封活门2对第二气口12进行封闭时，第一气口11与第二气口12之间无氢气流通，而在密封活门2对第二气口12无封闭作用时，第一气口11与第二气口12之间存在氢气流通，且可根据两个位置处的压力差实现不同流向的气流流动。
36.如图1所示，密封活门2具有将第一气口11与活动腔连通的过流通道21，密封活门2的外周壁与活动腔的内周壁密封配合。弹性件、衔铁32和密封活门2依次布置于活动腔内，且衔铁32适于在弹性件的作用力下封闭过流通道21，以使第一气口11与过流通道21连通而
不与第二气口12连通。且密封活门2背离衔铁32的一端的端面与活动腔的第一端面之间具有与第二气口12连通的驱动间隙，电磁驱动件用于驱动衔铁32朝远离密封活门2的方向运动。其中，在电磁驱动件无电流导通时，驱动间隙与第二气口12连通且与第一气口11断开，且驱动间隙始终通过第二气口12与气瓶内的气压保持平衡，这样，在第一气口11通过过流通道21与密封活门2背离第一气口11的一端连通时，密封活门2适于在驱动间隙处压力的作用下打开，实现第一气口11与第二气口12的连通。
37.需要说明的是，在电磁驱动件无动力输出时，衔铁32在弹性件的作用下处于与密封活门2相抵的位置，密封活门2与活动腔的第一端面相抵，以使过流通道21处于封闭的状态，此时，第一气口11和第二气口12通过密封活门2实现断开，即气瓶的内部空间和外部空间处于封闭断开的状态，以使气瓶内具有稳定的气压和储气环境。
38.在需要向气瓶内冲入氢气时，将外部的高压气源与第一气口11对接，以使外部充入的高压氢气的压力直接作用于密封活门2，从而使得密封活门2抵压衔铁32克服弹性件的弹性力，且移动至将第一气口11与第二气口12连通的位置。需要说明的是，第一气口11贯通活动腔的第一端的端面，第二气口12设于活动腔的靠近第一端的位置处，且第二气口12与活动腔的第二端正对设置，以在密封活门2沿轴向初移动时，第一气口11和第二气口12即可快速连通，从而利于实现外部氢气的充入，由此，本技术的电磁阀100可实现单向导通的作用，利于在进行氢气补充的时候氢气单向流入。
39.同时，在需要通过气瓶向外部进行氢气供给时，电磁驱动件处于电流导通状态，电电磁驱动件驱动衔铁32朝远离密封活门2的方向运动，以使密封活门2的过流通道21处于两端连通的状态，这样，外部的低压气流通过过流通道21进入到活动腔内，使得密封活门2的一端的气压高于另一端的气压，即驱动间隙处的气压高于密封活门2背离第一气口11的一端的处的压力，致使密封活门2在两端气压差的作用下朝向远离第一气口11的方向运动，此时，第一气口11与第二气口12处于连通状态，使得气瓶内的气流能够通过第二气口12、驱动间隙和第一气口11逐渐地朝向外部排放，从而实现对外部设备的氢气供给，且在电磁驱动件无电流导通时，密封活门2又在弹性件的作用下自动断开第一气口11和第二气口12。由此，本技术的电磁阀100可实现自开关动的作用，利于在进行氢气供给时和供给后分别实现第一气口11和第二气口12的连通和断开。
40.由此，本技术中，通过电磁驱动件、密封活门2、衔铁32、弹性件和阀壳体1的配合使用，可使得气瓶能够实现氢气充注、氢气供给以及稳定储氢的功能，保证气瓶合理有效地使用。且电磁驱动件、密封活门2、衔铁32、弹性件和均位于阀壳体1内，不需占用阀壳体1外的安装空间，有效地降低了高压瓶阀1000的结构尺寸，降低安装难度，电磁驱动件的整体尺寸更小，衔铁32驱动所需的功耗更低，利于降低运行成本。同时，本技术中的电磁阀100可实现单向导通和自动开关的作用，功能性较强，利于实现不同的使用工况。
41.在一些实施例中，如图3和图4所示，电磁阀100还包括：挡铁31，弹性件包括主阀弹簧34和先导阀弹簧35，挡铁31位于衔铁32背离密封活门2的一端，主阀弹簧34弹性连接于衔铁32和挡铁31之间，先导阀弹簧35弹性连接于挡铁31与活动腔的第二端面之间。
42.其中，如图4所示，挡铁31、衔铁32和密封活门2沿轴向依次布置于活动腔内，其中，主阀弹簧34和先导阀弹簧35均处于常压缩状态，即先导阀弹簧35用于提供将衔铁32朝向密封活门2预紧的弹性力，以在衔铁32未受到驱动力时能够始终压紧衔铁32使得过流通道21
处于封闭状态，同时，主阀弹簧34用于提供将挡铁31朝向衔铁32预紧的弹性力。这样，可保证在车辆未运行时，电池阀始终处于封闭状态。
43.需要说明的是，在氢气供给过程，如图4所示，当电磁驱动件运行后，先导侧打开后，主密封再打开。衔铁32在电磁驱动件的向左的电磁力作用下，克服先导阀弹簧35的弹力向左移动，与挡铁31贴合，此时密封活门2的左端面与衔铁32脱离，导致衔铁32和密封活门2之间的高压氢气瞬间由密封活门2的过流通道21流出高压瓶阀1000，导致密封活门2左端的氢气压力急速下降；密封活门2右端的驱动间隙中的氢气压力远远大于气瓶内的压力，使密封活门2受到向左的高压压力，并克服主阀弹簧34的弹力迅速向左移动，使密封活门2的右端面与阀壳体1的间隙增大，电磁阀100完全开启。
44.在一些实施例中，如图3和图4所示，电磁驱动件包括电磁线圈33，电磁线圈33安装于阀壳体1内，电磁线圈33的至少部分套设于衔铁32外且电磁线圈33的其余部分套设于挡铁31外，也就是说，电磁线圈33套设于衔铁32，且在衔铁32朝远离第一气口11的方向运动的过程中，衔铁32始终位于电磁线圈33内，以保证电磁线圈33产生的磁场力能够对衔铁32进行有效地驱动，从而保证电磁阀100能够准确地开启。
45.在一些实施例中，如图4所示，活动腔的内周壁设有沿径向向外凹陷的线圈安装槽，电磁线圈33安装于线圈安装槽内，且电磁线圈33的两端分别与线圈安装槽的两端密封配合。如图4所示，电磁线圈33位于线圈安装槽内以与线圈安装槽的内壁固定相连，且电磁线圈33的内周壁与活动腔的内周壁平齐。这样，电磁线圈33不仅能够对衔铁32进行驱动，且电磁线圈33不会对衔铁32的运动造成阻碍。
46.其中，如图4所示，电磁线圈33的两端分别设有一个密封圈331，密封圈331安装于电磁线圈33端部的端部槽内，且密封圈331的至少部分从端部槽内伸出以抵压于线圈安装槽的内端面，从而保证电磁线圈33与阀壳体1密封配合。
47.在一些实施例中，挡铁31的两端具有设有沿轴向敞开的第一安装槽和第二安装槽，主阀弹簧34安装于第一安装槽内且主阀弹簧34的至少部分伸至第一安装槽外以抵压于活动腔的第二端面，先导阀弹簧35安装于第二安装槽内且先导阀弹簧35的至少部分伸至第二安装槽外以抵压于衔铁32的端面。
48.如图4所示，在挡铁31的左端设有第一安装槽，第一安装槽沿挡铁31的轴向朝左敞开，主阀弹簧34安装于第一安装槽内，其中，第一安装槽的内壁能够对主阀弹簧34起到径向限位的作用，以避免主阀弹簧34在沿轴向伸缩的过程中发生弯曲变形，保证主阀弹簧34能够对挡铁31起到有效预紧的作用，在挡铁31的右端设有第二安装槽，第二安装槽沿挡铁31的轴向朝右敞开，先导阀弹簧35安装于第二安装槽内，其中，第二安装槽的内壁能够对先导阀弹簧35起到径向限位的作用，以避免先导阀弹簧35在沿轴向伸缩的过程中发生弯曲变形，保证先导阀弹簧35能够对衔铁32起到有效预紧的作用。
49.在一些实施例中，高压瓶阀1000的电磁阀100，还包括：限位柱321，限位柱321安装于活动腔内，且限位柱321位于密封活门2与挡铁31之间，且限位柱321的轴向长度大于衔铁32的轴向长度。其中，限位柱321的两端可与密封活门2和挡铁31相抵，以使衔铁32能够在密封活门2和挡铁31之间的空间中沿轴向移动。如图4所示，在衔铁32朝左端向挡铁31移动后，密封活门2不会完全随着衔铁32移动至与衔铁32相抵的位置，而是在密封活门2与衔铁32之间形成低压间隙，如此可使得驱动间隙和抵压间隙在密封活门2的两端形成有效地压力差，
从而使得密封活门2在压力差的作用下朝左端移动，进而实现密封活门2的开启。
50.在一些实施例中，高压瓶阀1000的电磁阀100，还包括：密封件23，密封件23安装于密封活门2的外周壁，密封件23适于抵压活动腔的内周壁以使衔铁32和挡铁31之间的间隙与第二气口12间隔开。
51.密封件23套设于密封活门2的外周壁，密封件23抵压于活动腔的内周壁。如图4所示，密封件23位于密封活门2的外周壁的靠近左端位置处，可以理解的是，第二气口12位于密封活门2的右端位置处，这样，密封件23能够在密封活门2的外周壁间隔形成位于密封件23的两端且沿轴向间隔开的两处空间。由此，在进行气体供给时，在过流通道21的左端处于低压状态时，第二气口12以及密封件23右侧的气压处于高压状态，从而可在密封件23的轴向两端形成压力差，从而利于实现密封活门2的开启。
52.在一些实施例中，密封活门2的外周壁设有沿周向延伸的密封槽，密封件23的径向内圈部分安装于密封槽内，密封件23的径向外圈部分位于密封槽外且用于抵压活动腔的内周壁。
53.在一些实施例中，密封活门2朝向第一气口11的一端具有第一台阶面和第二台阶面，第一台阶面环绕过流通道21，第二台阶面环绕第一台阶面，第一台阶面在密封活门2的轴向上凸出于第二台阶面，且第一台阶面抵压于活动腔的第一端面，第二台阶面与第一端面间隔开且限定出驱动间隙。
54.也就是说，如图4所示，在将密封活门2安装于阀壳体1内时，衔铁32的端部与密封活门2相抵，此时，密封活门2的第一台阶面与活动腔的内端面相抵，且第二台阶面与活动腔的内端面间隔开以在两者之间形成驱动间隙，且如图4所示，该驱动间隙始终通过第二气口12与气瓶内的空间连通，即此处的气流处于高压状态。
55.这样，当衔铁32在电磁线圈33的驱动作用下与密封活门2分开时，密封活门2不受衔铁32的限位作用，且过流通道21的一端处于敞开状态，这样，外部的气流可从过流通道21进入到密封活门2的另一端，且外部的气流为低压气流，由此，可在密封活门2的两端分别形成低压区域和高压区域，从而使得密封活门2在气压差的作用下在活动腔内沿轴向运动，且在密封活门2运动的过程中，第一台阶面与活动腔的内端面之间的驱动间隙逐渐增大且将第一气口11与第二气口12连通，实现气瓶的内部空间和外部空间的连通作用。
56.在一些实施例中，第二气口12为多个，多个第二气口12沿周向间隔开布置于阀壳体1的周壁。也就是说，可在阀壳体1的周壁设置多个第二气口12以共同与第一气口11连通，从而使得气瓶内部和第一气口11通过多个第二气口12进行气流流通，提高气瓶充气和放气的效率，提升。
57.如在图2所示的实施例中，第二气口12可设置为四个，且四个第二气口12沿周向间隔开布置于阀壳体1的周壁，且四个第二气口12均匀间隔开，即四个第二气口12中两两沿径向正对设置，以使第一气口11处的气流能够通过四个第二气口12均匀地流向气瓶内部，利于提高气流流通的效率以及均衡性。
58.本技术还提出了一种高压瓶阀1000。
59.根据本技术实施例的高压瓶阀1000，设置有上述任一种实施例所述的高压瓶阀1000的电磁阀100。通过将电磁阀100的电磁驱动件、密封活门2、衔铁32、弹性件和均位于阀壳体1内，不需占用阀壳体1外的安装空间，有效地降低了高压瓶阀1000的结构尺寸，降低安
装难度，电磁驱动件的整体尺寸更小，衔铁32驱动所需的功耗更低，利于降低运行成本。同时，本技术中的电磁阀100可实现单向导通和自动开关的作用，功能性较强，利于实现不同的使用工况。
60.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
61.在本技术的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
62.在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
63.在本技术的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
64.在本技术的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
65.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
66.尽管已经示出和描述了本技术的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本技术的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由权利要求及其等同物限定。