[發明專利]適用于高壓氣瓶的快速充氣鋼瓶閥

有效

• 申請號: 202110453427.7
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113090941B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 馮巧蓮;李雁飛;蘇永生;屈鐸;梁翛;魏同勝;楊睿
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: F17C13/04
• 分類號: F17C13/04
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 周敏云

本發明屬于鋼瓶充氣閥及充放氣測試設備技術領域，尤其涉及一種適用于高壓氣瓶的快速充氣鋼瓶閥，其流道結構為具有高充氣速度的超聲速縮放結構，所述超聲速縮放結構包括由流道尺寸先縮小后擴大后形成的收縮段、喉部段、擴張段；收縮段、擴張段壁面型線為光滑特征線；各段之間通過圓角或倒角平滑連接。本文提出設計一種超聲速縮放射流鋼瓶充氣閥，該鋼瓶充氣閥可以在充氣中后期背壓大于空氣臨界壓力時，維持充氣流量在最大流量更長的時間，以提高整個充氣過程的平均質量流量，從而有效縮短充氣時間，在針對高壓氣瓶的快速充氣過程中，能夠縮短現有充氣時間的10％～25％。

技術領域

本發明屬于鋼瓶充氣閥及充放氣測試設備技術領域，尤其涉及一種適用于高壓氣瓶的快速充氣鋼瓶閥。

背景技術

影響高壓空氣瓶充氣速度的主要因素是壓縮機的排量和壓力、進氣管及閥組件阻力等。一方面，普通進氣機構內部通道的截面積有限，限制了充氣流量。另一方面，普通無縫氣瓶進氣機構的結構類似于漸縮鋼瓶充氣閥或形狀不規則的閥內部流道，根據氣體動力學基本原理，常規結構的氣體流道在大壓差工況下充氣時會產生“聲堵”現象，導致充氣流量無法進一步提高，當背壓大于空氣的臨界壓力時，流量將開始減小。同時，在高壓空氣瓶使用過程中，由于反復的充放氣過程，導致瓶內積液多且排除不暢，使得氣瓶壽命和充氣效率下降。

發明內容

本申請的目的在于，提供一種適用于高壓氣瓶的快速充氣鋼瓶閥，通過優化鋼瓶充氣閥的流道結構，在更大范圍內維持氣瓶充氣的最大流量，以提高整個充氣過程的平均質量流量，從而有效縮短充氣時間。

為實現上述目的，本申請采用如下技術方案。

一種適用于高壓氣瓶的快速充氣鋼瓶閥，用于高壓氣瓶的快速充氣，其特征在于，其流道結構為具有高充氣速度的超聲速縮放結構，所述超聲速縮放結構包括由流道尺寸先縮小后擴大后形成的收縮段1、喉部段2、擴張段3；收縮段1、擴張段3壁面型線為光滑特征線；各段之間通過圓角或倒角平滑連接。

對前述適用于高壓氣瓶的快速充氣鋼瓶閥的進一步改進還包括，所述光滑特征線是指二次曲線、分段樣條曲線。

對前述適用于高壓氣瓶的快速充氣鋼瓶閥的進一步改進還包括，所述喉部段2為圓管；所述收縮段1為圓管，所述收縮段1的后端依次通過第一圓角段、第二圓角段與喉部段2的前端連接，收縮段1與第一圓角段圓滑過渡連接，第一圓角段與第二圓角段圓滑過渡連接；所述擴張段3為圓管，所述擴張段3的前端通過第三圓角段連接至喉部段2的后端，第三圓角段與擴張段3前端圓滑過渡連接；

對前述適用于高壓氣瓶的快速充氣鋼瓶閥的進一步改進還包括，所述收縮段1與喉部通過兩段圓弧過渡連接，喉部段2的后端通過二次曲線與擴張段3連接。

對前述適用于高壓氣瓶的快速充氣鋼瓶閥的進一步改進還包括，所述擴張段3的后端還設置有延長擴張段4；所述延長擴張段4為喇叭狀，所述擴張段3的后端與延長擴張段4的前端通過二次曲線過渡連接；

對前述適用于高壓氣瓶的快速充氣鋼瓶閥的進一步改進還包括，所述擴張段3的后端還設置有延長擴張段4；所述擴張段3的前端通過二次曲線連接至喉部段2的后端，所述擴張段3和延長擴張段4為連續順滑連接的喇叭狀結構，所述擴張段3和延長擴張段4的壁面型線構成為完整的二次曲線。

對前述適用于高壓氣瓶的快速充氣鋼瓶閥的進一步改進還包括，所述收縮段的軸線和擴張段的軸線呈夾角，喉部段2為彎管結構。

本申請的有益效果在于：

本文提出設計一種超聲速縮放射流鋼瓶充氣閥，該鋼瓶充氣閥可以在充氣中后期背壓大于空氣臨界壓力時，維持充氣流量在最大流量更長的時間，以提高整個充氣過程的平均質量流量，從而有效縮短充氣時間，在針對高壓氣瓶的快速充氣過程中，能夠縮短現有充氣時間的10％～25％。

附圖說明

圖1是方案一中鋼瓶充氣閥采用的結構化網格劃分結果；