高壓氣瓶及其充氣密封結(jié)構(gòu)和充氣方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓氣瓶技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種高壓氣瓶及其充氣密封結(jié)構(gòu)和充氣方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著高壓氣瓶制造和使用在工程技術(shù)領(lǐng)域的不斷拓展，高壓氣瓶的充放氣及密封結(jié)構(gòu)也層出不窮。其中使用閥門控制的充氣占大部分，主要有手動(dòng)控制閥、氣動(dòng)控制閥、電動(dòng)控制閥等。這類結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，可重復(fù)使用，但存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、密封性較差、無(wú)法保證氣體品質(zhì)等缺點(diǎn)，不適用于對(duì)密封性、體積、重量要求高的氣瓶。
[0003]典型結(jié)構(gòu)如圖1所示，在氣瓶15 —端軸線上設(shè)計(jì)有內(nèi)小外大的臺(tái)階型進(jìn)氣通道，在內(nèi)孔處裝有金屬密封墊片16，通道大孔端有可通過(guò)旋緊擠壓密封墊片的內(nèi)螺紋，并配有與該螺紋配合的堵塞18，在進(jìn)氣通道側(cè)壁上加工有與充氣設(shè)備相連的充氣接口 17。工作時(shí)，旋松堵塞18，充氣設(shè)備與進(jìn)氣通道17相通，氣體通過(guò)進(jìn)氣通道進(jìn)入氣瓶15，當(dāng)達(dá)到要求的充氣壓力后，擰緊堵塞18，壓緊密封墊片16，實(shí)現(xiàn)高壓密封。該結(jié)構(gòu)需要較大的力才能壓緊密封墊片，且要求墊片與瓶體緊密貼合，導(dǎo)致一次性密封成功率低，氣瓶難以達(dá)到長(zhǎng)期貯存的氣密要求。
[0004]專利號(hào)為ZL200720175094.1的說(shuō)明書(shū)公開(kāi)了一種氣瓶充氣密封結(jié)構(gòu)，如圖2所示。其與典型結(jié)構(gòu)不同，充氣接口 28、連接孔26和進(jìn)氣孔24都在氣瓶19軸線方向，連接孔內(nèi)螺旋安裝有螺旋壓緊密封機(jī)構(gòu)，其包括螺旋推進(jìn)體23和錐形密封體21，密封體的錐尖可插入進(jìn)氣孔24，密封體21上套裝有校正彈簧20，螺旋推進(jìn)體23與連接孔26之間裝有密封圈22，螺旋推進(jìn)體23上設(shè)有氣道27，錐形密封體上設(shè)有通氣孔25，螺旋推進(jìn)體旋松狀態(tài)下，氣體沿密封體與瓶體間隙充入氣瓶?jī)?nèi)，螺旋推進(jìn)體旋緊狀態(tài)下，密封體錐尖與瓶體壓接形成密封配合，其外側(cè)設(shè)有圓周密封。該結(jié)構(gòu)雖然解決了充氣后密封操作困難和密封效果差的問(wèn)題，但仍存在隱患。由于氣瓶?jī)?nèi)充裝氣體壓力高，其壓力作用在密封錐面上，需要外界施加很大的旋緊力與之平衡，因此需要足夠大的旋緊力，一旦堵塞松動(dòng)，密封體與瓶體間的密封配合很容易失效，導(dǎo)致氣體泄漏。
[0005]因此，以上結(jié)構(gòu)都不能滿足高壓氣瓶充氣和長(zhǎng)期密封的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供了一種高壓氣瓶及其充氣密封結(jié)構(gòu)和充氣方法，通過(guò)高壓氣體施加在閥芯上的作用力，實(shí)現(xiàn)氣瓶自密封，密封可靠性高，解決了密封體密封位置受外部堵塞控制的問(wèn)題；閥芯與瓶體之間無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，密封面無(wú)磨損，保證了長(zhǎng)時(shí)間可靠貯存，解決了堵塞旋轉(zhuǎn)擠壓密封體造成密封體與進(jìn)氣孔相對(duì)運(yùn)動(dòng)磨損，影響密封可靠性的問(wèn)題；只在閥芯與瓶體之間存在一個(gè)可能漏點(diǎn)，通過(guò)安裝堵塞封焊的方式對(duì)氣瓶進(jìn)行密封，能夠保證長(zhǎng)時(shí)間貯存不泄漏，解決了氣瓶漏點(diǎn)多，長(zhǎng)時(shí)間貯存易泄漏的問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種高壓氣瓶的充氣密封結(jié)構(gòu)，包括頂桿、連接接頭、閥芯、彈簧以及閥座；其中，所述閥座的一端開(kāi)有通氣孔，閥座的另一端設(shè)有與通氣孔相連通的柱形空腔；所述閥座的柱形空腔內(nèi)裝有彈簧和閥芯，所述閥芯的一端為圓錐形端，自然狀態(tài)下閥芯圓錐形端的尖端插入通氣孔中，所述閥芯的另一端為直徑小于柱形空腔的圓柱形端；所述彈簧安裝在閥芯的圓柱形端與閥座之間，并套裝在圓柱形端上；所述連接接頭軸線上開(kāi)有通孔，所述頂桿裝在通孔內(nèi)；所述頂桿的中部與通孔間隙配合，頂桿的一端通過(guò)閥芯的圓錐形端過(guò)渡到閥芯的圓柱形端，所述閥芯的圓柱形端插入閥座通氣孔內(nèi)，所述頂桿的外圓周上沿軸向開(kāi)有氣路。
[0009]優(yōu)選地，所述連接接頭和頂桿均采用不銹鋼材料。
[0010]優(yōu)選地，所述閥芯采用聚砜材料。
[0011]優(yōu)選地，所述閥座采用鈦材料。
[0012]優(yōu)選地，所述閥芯的圓錐形端的尖端為半徑0.5mm的球面結(jié)構(gòu)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種具有充氣密封結(jié)構(gòu)的高壓氣瓶，包括瓶體、上述的充氣密封結(jié)構(gòu)以及堵塞，其中，所述瓶體的瓶頸內(nèi)沿瓶頸軸線方向由內(nèi)向外開(kāi)設(shè)進(jìn)氣孔、定位孔和連接孔，所述定位孔和連接孔相互連通形成外大里小的臺(tái)階形通孔；所述進(jìn)氣孔與瓶體的內(nèi)腔相通；所述閥座通過(guò)螺紋與定位孔連接，閥座上的通氣孔朝向瓶體外側(cè)，閥座上的柱形空腔朝向瓶體內(nèi)側(cè)；所述閥座與定位孔間裝有擋圈和O形圈，所述擋圈朝向瓶體外側(cè)，所述O形圈與閥座螺紋相貼；所述連接接頭通過(guò)螺紋與連接孔螺接，連接接頭與連接孔之間設(shè)有密封環(huán)，所述堵塞與連接孔螺紋連接。
[0014]優(yōu)選地，所述堵塞與連接孔之間設(shè)有墊片。
[0015]優(yōu)選地，所述進(jìn)氣孔包括第一進(jìn)氣孔、第二進(jìn)氣孔和第三進(jìn)氣孔，其中，所述第一進(jìn)氣孔和第二進(jìn)氣孔均小于第三進(jìn)氣孔。
[0016]優(yōu)選地，所述堵塞上設(shè)有用于與連接孔螺接的螺紋，堵塞的外端部設(shè)有一字槽，所述堵塞旋緊狀態(tài)下與瓶體的瓶頸口齊平。
[0017]優(yōu)選地，所述瓶體和堵塞均采用不銹鋼材料。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了一種上述的具有充氣密封結(jié)構(gòu)的高壓氣瓶的充氣方法，包括如下步驟:
[0019]充氣時(shí)，推動(dòng)頂桿，頂桿朝向瓶體一端與閥芯的圓錐形端接觸，頂開(kāi)閥芯，閥芯與通氣孔分離，高壓氣體通過(guò)頂桿外圓周上的氣路、頂桿與通孔之間的間隙、閥芯與通氣孔之間的間隙以及閥座柱形空腔和進(jìn)氣孔之間形成的氣道充入瓶體，閥芯在頂桿與內(nèi)外壓差的共同作用下保持開(kāi)啟狀態(tài)，當(dāng)內(nèi)外壓力平衡時(shí)，充氣結(jié)束；
[0020]充氣完成后，將頂桿退回，旋松連接接頭并取下連接接頭和頂桿；閥芯在內(nèi)部壓力和彈簧作用下將圓錐形端的尖端插入通氣孔，閥芯與閥座接觸密封；旋緊堵塞。
[0021]優(yōu)選地，所述閥芯與閥座之間的密封處圓錐度為80°。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0023]I)通過(guò)頂桿推動(dòng)閥芯，外界高壓氣體依靠?jī)?nèi)外壓差自動(dòng)充入氣瓶?jī)?nèi)，直到內(nèi)外壓力平衡，與閥芯相接觸的彈簧保證了閥芯在充氣過(guò)程中不移動(dòng)；
[0024]2)充氣完成后，反向旋轉(zhuǎn)使頂桿退出，閥芯與氣瓶接觸密封，撤除氣源后閥芯依靠氣瓶?jī)?nèi)高壓氣體實(shí)現(xiàn)自密封；
[0025]3)閥芯在使用過(guò)程中不存在轉(zhuǎn)動(dòng)，降低了密封面磨損概率，提高了密封可靠性；
[0026]4)利用堵塞對(duì)氣瓶進(jìn)行封堵，并焊接，保證了長(zhǎng)期貯存的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0027]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0028]圖1為典型氣瓶充氣密封結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為現(xiàn)有的一種改進(jìn)充氣密封結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明充氣密封結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4為本發(fā)明密封結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖5為閥芯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖中:1為氣瓶，2為定位孔，3為O形圈，4為擋圈，5為連接孔，6為連接接頭，7為密封環(huán)，8為頂桿，9為氣道，10為通氣孔，11為閥芯，12為彈簧，13為閥座，14為進(jìn)氣孔，29為墊片，30為堵塞。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0035]請(qǐng)同時(shí)參閱圖3至圖5。
[0036]實(shí)施例1
[0037]本實(shí)施例提供了一種高壓氣瓶的充氣密封結(jié)構(gòu)，包括頂桿、連接接頭、閥芯、彈簧以及閥座；其中，所述閥座的一端開(kāi)有通氣孔，閥座的另一端設(shè)有與通氣孔相連通的柱形空腔；所述閥座的柱形空腔內(nèi)裝有彈簧和閥芯，所述閥芯的一端為圓錐形端，自然狀態(tài)下閥芯圓錐形端的尖端插入通氣孔中，所述閥芯的另一端為直徑小于柱形空腔的圓柱形端；所述彈簧安裝在閥芯的圓柱形端與閥座之間，并套裝在圓柱形端上；所述連接接頭軸線上開(kāi)有通孔，所述頂桿裝在通孔內(nèi)；所述頂桿的中部與通孔間隙配合，頂桿的一端與閥芯的圓錐形端相接觸，所述閥芯的圓柱形端插入閥座通氣孔內(nèi)，所述頂桿的外圓周上沿軸向開(kāi)有氣路。
[0038]進(jìn)一步地，所述連接接頭和頂桿均采用不銹鋼材料。
[0039]進(jìn)一步地，所述閥芯采用聚砜材料。
[0040]進(jìn)一步地，所述閥座采用鈦材料。
[0041]進(jìn)一步地，所述閥芯的圓錐形端的尖端為半徑0.5mm的球面結(jié)構(gòu)。
[0042]實(shí)施例2
[0043]本實(shí)施例提供了一種具有充氣密封結(jié)構(gòu)的高壓氣瓶，包括瓶體、實(shí)施例1提供的充氣密封機(jī)構(gòu)以及堵塞；其中，所述瓶體上設(shè)有沿瓶體瓶頸軸線方向由內(nèi)向外依次設(shè)有進(jìn)氣孔、定位孔和連接孔，所述定位孔和連接孔相互連通形成外大里小的臺(tái)階形通孔；所述進(jìn)氣孔與瓶體內(nèi)腔相通；所述閥座通過(guò)螺紋與定位孔連接，閥座上朝瓶體外側(cè)開(kāi)有通氣孔，閥座上朝瓶體內(nèi)側(cè)設(shè)