一种带预冷功能的加氢口的制作方法

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1.本实用新型属于清洁能源技术领域，涉及一种加氢口，尤其是涉及一种带预冷功能的加氢口。

背景技术：

2.加氢口是氢燃料电池汽车加注燃料时，连接车辆与加氢的部件。在70mpa车载储氢系统加注氢气时，因加注速度快，前后压差大，会使得氢气产生剧烈的升温，使得车载气瓶内的温度急剧升高，超出气瓶的使用温度，从而产生危险。
3.针对上述问题，现有的解决方案是采用“氢气预冷加注”的方法。如图1所示，在给车辆加注前，先将高压氢气预冷至-40℃，以此来抵消加注过程中产生的剧烈升温，最终使气瓶内的氢气温度处于气瓶的使用温度范围内。
4.但这套“氢气预冷加注”装备十分复杂，在加注前，需要把常温氢气预冷至-40℃，且因加注时间短(一般为3-5分钟)，加注流量大，因此对于冷却系统的功率具有很高的要求，需要在极短的时间内冷却大量的氢气，这就造成了十分高昂的成本，且具有一定的安全隐患。

技术实现要素：

5.本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种带预冷功能的加氢口，在加注前无需将氢气预冷，结构小巧，制造成本低。
6.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.一种带预冷功能的加氢口，包括相连接的热端阀体和冷端阀体，所述热端阀体内依次设置有涡流发生器和冷热分离器，所述冷热分离器与涡流发生器的外层连通；
8.所述冷端阀体内设置有单向阀，该单向阀的可导通方向为涡流发生器的内层至冷端阀体的出口方向。
9.进一步地，所述涡流发生器为圆筒状结构，其表面开设有沿切线方向布置的孔洞，以使射入涡流发生器的氢气分子产生涡流。
10.进一步地，所述涡流发生器通过o型圈与热端阀体密封连接。
11.进一步地，所述单向阀包括单向阀阀座、单向阀阀瓣和单向阀弹簧，所述单向阀阀座与热端阀体端部连接，单向阀阀座开设有与所述涡流发生器的内层位置相应的通孔，所述单向阀阀瓣与冷端阀体间隙配合，所述单向阀弹簧设置于冷端阀体和单向阀阀瓣之间。
12.进一步地，所述单向阀阀座将所述涡流发生器顶设于热端阀体上。
13.进一步地，所述单向阀阀座通过螺纹与热端阀体相连接。
14.进一步地，所述冷热分离器上开设有c形孔，该c形孔与所述涡流发生器的外层连通。
15.进一步地，所述热端阀体的出口与加氢站的氢气储罐连接，以使被冷热分离器分离的热氢气通过热端阀体的出口进入所述氢气储罐。
16.进一步地，所述热端阀体和冷端阀体通过螺纹连接。
17.进一步地，所述热端阀体和冷端阀体通过金属硬密封的形式进行密封。
18.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
19.1、本实用新型的加氢口设置的涡流发生器，可对加注的氢气进行冷却，凭借自身的机械结构就可以使室温氢气降温至-40℃，无需在加氢站内建设氢气冷却装置，且不需要压缩机等大功率设备及电控设备，结构小巧，安全可靠，制造成本低，应用范围广。
20.2、本实用新型采用单向阀加注降温后的氢气，加注结束后高压氢气的介质力与单向阀弹簧的弹簧力共同形成密封力，使单向阀阀瓣与单向阀阀座密封，防止氢气从加氢口泄漏。
21.3、本实用新型设置有冷热分离器，可将经涡流后的热氢气导出回收到加氢站的氢气储罐内，提高氢气利用率。
22.4、本实用新型冷热分离器开设有c形孔，可通过改变c形孔的大小，控制热端的流量，以调节冷端氢气的温度，实现定制化设定出口的温度和流量，应用范围广
附图说明
23.图1为现有预冷氢气加注过程示意图；
24.图2为本实用新型的结构剖视图；
25.图3为涡流发生器截面图；
26.图4为涡流发生器和冷热分离器的示意图；
27.图5为本实用新型内部温度分布图；
28.图6为冷热分离器截面图；
29.图7为本实用新型冷端氢气注入示意图；
30.图8为本实用新型冷端的密封示意图；
31.图中：1——热端阀体；2——冷热分离器；3——涡流发生器；4——第一o型圈；5——单向阀阀座；6——单向阀阀瓣；7——单向阀弹簧；8——冷端阀体；9——第二o型圈；10——第三o型圈；201——c形孔。
具体实施方式
32.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
33.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖
直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
36.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
37.如图2所示，本实施例提供一种带预冷功能的加氢口，包括相连接的热端阀体1和冷端阀体8，热端阀体1内依次设置有涡流发生器3和冷热分离器2，冷热分离器2与涡流发生器3的外层连通；冷端阀体8内设置有单向阀，该单向阀的可导通方向为涡流发生器3的内层至冷端阀体8的出口方向。
38.在具体实施方式中，热端阀体1和冷端阀体8通过螺纹连接，并通过金属硬密封的形式进行密封。
39.如图2所示，单向阀包括单向阀阀座5、单向阀阀瓣6和单向阀弹簧7，单向阀阀座5与热端阀体1端部连接，单向阀阀座5开设有与涡流发生器3的内层位置相应的通孔，以对涡流发生器3的内层气体进行引流，单向阀阀瓣6与冷端阀体8间隙配合，单向阀弹簧7设置于冷端阀体8和单向阀阀瓣6之间。单向阀阀座5将涡流发生器3顶设于热端阀体1上，涡流发生器3、单向阀阀座5和热端阀体1之间通过第一o型圈4密封。
40.在具体实施方式中，单向阀阀座5通过螺纹与热端阀体1相连接。
41.如图3和图4所示，涡流发生器3为圆筒状结构，其表面开设有沿切线方向布置的孔洞，以使射入涡流发生器的氢气分子产生一定角速度，以产生涡流。涡流发生器内靠近内圈的氢气分子角速度大，靠近外圈的氢气分子角速度小，于是内外层氢气产生摩擦，内层速度高的氢气分子将能量传递给外层速度低的氢气分子，因此内层氢气失去能量，动能降低，速度降低，温度降低，外层氢气获得能量，温度上升。如图5所示，涡流发生器外层温度高于内层温度。
42.在具体实施方式中，涡流发生器3通过第一o型圈4与热端阀体1密封。
43.如图6所示，冷热分离器2上开设有c形孔201，该c形孔201与涡流发生器3的外层连通。外层的热氢气通过冷热分离器的c形孔201，从热端引出。在一个具体实施方式中，冷热分离器2通过热端阀体1的出口端与氢气储罐连接，外层的热氢气可回收至加氢站的氢气储罐中，待自然冷却后下次加氢时再使用。内层的冷氢气通过单向阀结构加注至燃料电池汽车的气瓶中，实现氢气预冷加注。只要调整冷热分离器的c形孔的大小，控制热端的流量，就可以调节冷端氢气的温度。
44.本实施例中，冷热分离器2和涡流发生器3端部嵌套设置，冷热分离器2呈锥形结构，锥形底部与涡流发生器3之间形成所述c形孔201。冷热分离器2可与涡流发生器3一体成形。
45.热端阀体1上还设有与加氢连接的快插接口，该快插接口处设有用于与加氢实现密封的第二o型圈9和第三o型圈10。
46.上述带预冷功能的加氢口中，射入涡流发生器3的氢气分子在内层和外层具有不同温度，内层温度低、外层温度高，由于涡流发生器3内层与单向阀阀座5上的通孔相连通，即冷端只有内层相对应的位置开孔，外层相对应的位置(即单向阀阀座)是实心的，外层与冷热分离器2的c形孔201相连通，即热端只有外层相对应的位置开孔，内层相对应的位置是实心的，从而使经预冷后的氢气顺利加注至气瓶中。
47.上述加氢口使用时，冷端氢气通过单向阀阀座，克服单向阀弹簧的弹簧力，顶开单向阀阀瓣，通过冷端阀体的出口加注至气瓶中，如图7所示。加注结束后高压氢气的介质力与单向阀弹簧的弹簧力共同形成密封力，使单向阀阀瓣与单向阀阀座密封，防止氢气从加氢口泄漏，如图8所示。
48.以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：

1.一种带预冷功能的加氢口，其特征在于，包括相连接的热端阀体(1)和冷端阀体(8)，所述热端阀体(1)内依次设置有涡流发生器(3)和冷热分离器(2)，所述冷热分离器(2)与涡流发生器(3)的外层连通；所述冷端阀体(8)内设置有单向阀，该单向阀的可导通方向为涡流发生器(3)的内层至冷端阀体(8)的出口方向。2.根据权利要求1所述的带预冷功能的加氢口，其特征在于，所述涡流发生器(3)为圆筒状结构，其表面开设有沿切线方向布置的孔洞，以使射入涡流发生器的氢气分子产生涡流。3.根据权利要求1所述的带预冷功能的加氢口，其特征在于，所述涡流发生器(3)通过o型圈与热端阀体(1)密封连接。4.根据权利要求1所述的带预冷功能的加氢口，其特征在于，所述单向阀包括单向阀阀座(5)、单向阀阀瓣(6)和单向阀弹簧(7)，所述单向阀阀座(5)与热端阀体(1)端部连接，单向阀阀座(5)开设有与所述涡流发生器(3)的内层位置相应的通孔，所述单向阀阀瓣(6)与冷端阀体(8)间隙配合，所述单向阀弹簧(7)设置于冷端阀体(8)和单向阀阀瓣(6)之间。5.根据权利要求4所述的带预冷功能的加氢口，其特征在于，所述单向阀阀座(5)将所述涡流发生器(3)顶设于热端阀体(1)上。6.根据权利要求4所述的带预冷功能的加氢口，其特征在于，所述单向阀阀座(5)通过螺纹与热端阀体(1)相连接。7.根据权利要求1所述的带预冷功能的加氢口，其特征在于，所述冷热分离器(2)上开设有c形孔(201)，该c形孔(201)与所述涡流发生器(3)的外层连通。8.根据权利要求1所述的带预冷功能的加氢口，其特征在于，所述热端阀体(1)的出口与加氢站的氢气储罐连接，以使被冷热分离器(2)分离的热氢气通过热端阀体的出口进入所述氢气储罐。9.根据权利要求1所述的带预冷功能的加氢口，其特征在于，所述热端阀体(1)和冷端阀体(8)通过螺纹连接。10.根据权利要求1所述的带预冷功能的加氢口，其特征在于，所述热端阀体(1)和冷端阀体(8)通过金属硬密封的形式进行密封。

技术总结

本实用新型涉及一种带预冷功能的加氢口，包括相连接的热端阀体(1)和冷端阀体(8)，所述热端阀体(1)内依次设置有涡流发生器(3)和冷热分离器(2)，所述冷热分离器(2)与涡流发生器(3)的外层连通；所述冷端阀体(8)内设置有单向阀，该单向阀的可导通方向为涡流发生器(3)的内层至冷端阀体(8)的出口方向。与现有技术相比，本实用新型具有结构小巧、制造成本低等优点。点。点。