編者按：

燃料電瓶車輛儲氫系統(tǒng)的密封功耗是決定整車安全的關鍵功耗，只是保障氫燃料電瓶車輛整車安全最為重要的技術功耗指標之一。

減壓閥作為車載儲氫系統(tǒng)中的關鍵零部件，不僅壓力-流量特征需滿足燃電系統(tǒng)要求外，亦是在大學壓氣體在調節(jié)過程會考驗密封功耗的重要部位。其密封功耗除了還要滿足在高低溫交變、高低壓、腐蝕等極端環(huán)境下指標要求，更須要在減壓閥的使用壽命周期內全程保證氣體的密封性。

然而，高功耗密封解決方案對于減壓閥的設計應用而言十分關鍵。

一緒論

氫用減壓閥因為結構簡略、安裝空間小，可增加氣體壓力等優(yōu)勢被廣泛應適于氫燃料電瓶車輛儲氫系統(tǒng)模塊?，F(xiàn)在，主流市場氫用減壓閥普遍選用閥門、閥座密封式，單級或多級減壓方式，主要密封部件包括有三處：啟閉件與噴嘴兩密封面間的接觸處，濾料與導輪和濾料函的配合處；閥門與閥蓋的連結處。市場大部份減壓閥產品均選用內部套件結構，通過“大件套大件”連接方式，容積和凈重都較大，且泄露點較差，容易發(fā)生部件故障與泄露隱患。未勢能源選用外殼直接連結結構，將汽缸及關鍵密封件“包裹”在外殼中，減少零部件數目及泄露點，大大增加了整閥門積和凈重以及泄露風險，增加了減壓閥整體安全功耗。

基于生物質能安全應用需求，未勢能源儲氫技術團隊依照氣體化學特征，以及減壓閥的設計準則及管件密封功耗的基本理論，從避免泄露視角出發(fā)，通過在室溫或密封力作用的變化下，對影響減壓閥密封的關鍵要素與密封副結構、密封比壓等，進行充分設計、性能估算與檢測驗證。

二設計準則

融合寬溫、寬壓、輸出壓力穩(wěn)定、集成化需求

因為整車應用載荷環(huán)境復雜，且氣體的化學介質特征，減壓閥的設計與制造面臨一系列的技術瓶頸，比如，材料的選擇、低溫密封、結構設計、固溶處理、深冷處理、絕熱、質量測試、維修、安全等。

在設計減壓閥時，不僅應遵守通常球閥的設計原則外，應按照使用的

條件，依照減壓閥以下特殊設計要求，包括：

①鑒于整車使用環(huán)境，球閥應滿足（-50~85）℃使用環(huán)境。

②根據不同顧客需求，球閥應滿足寬壓使用范圍，現(xiàn)在氫燃料電瓶車輛通用鋼瓶分為35MPa和70MPa兩種，在設計球閥時，應使球閥在（0.2~70）MPa范圍內巨有輸出穩(wěn)定壓力能力。

③根據整車需求，球閥應集成雙向閥、安全泄放閥、服務口等結構。

在減壓閥設計過程中，不僅考慮減壓閥流通能力等通常性要求外，還須要考慮一些其他指標，從而更好地對高溫球閥的技術水平進行評價。一般通過考量能量消耗是否合理對減壓閥的技術水平進行評價，包括考量：

①減壓閥的絕熱功耗

②減壓閥的冷卻功耗

③減壓閥啟閉密封件的工作功耗

④減壓閥耐延性

氫用減壓閥與其它通用管件的工作環(huán)境有巨大的差別，在減壓閥設計、制造和檢測等過程中不僅要遵循管件設計、制造和檢測的通常規(guī)則外，還必須留意對減壓閥所處的載荷環(huán)境，如低溫、高壓、腐蝕性等給予充分權衡。

三基本理論

真正做到避免泄露和保證密封

影響減壓閥密封的誘因主要有密封副結構、密封面比壓、介質的化學性質及密封副的品質等，只有在真正了解減壓閥密封原理的前提下，充分考慮各類影響其密封功耗的誘因，能夠真正做到避免泄露和保證密封。

密封副品質：23g

密封比壓：/cm2

流體的數學性質：極易泄露

未勢能源70MPa減壓閥密封原理：

在基于生物質能減壓閥以上密封要素特征基礎上，未勢能源70MPa減壓閥高壓端選用創(chuàng)新型SAE密封方式減壓閥，爆破壓力可達；減壓模塊密封副選用斜面、錐面密封方式，采用高硬度密封材料，既保證密封療效，又保證使用壽命。

四創(chuàng)新密封結構

獲得國家多項專利授權

傳統(tǒng)的減壓閥密封結構一般使用平面密封或線密封方式，未勢能源通過三種創(chuàng)新式密封結構，解決高壓氫閥中的內漏問題，并榮獲了專利認證。

1.徑向密封的密封結構：傳統(tǒng)方案選用硬密封方式，對密封活門和活塞兩個密封面的加工要求極高，而且在密封過程中，極易對密封面導致形變，進而造成氣密性遭到影響。未勢能源創(chuàng)新提出了一種徑向密封的密封結構，通過小倒角與工件接觸進行密封，保證減壓閥在鎖閉狀態(tài)下的密封功耗。相較傳統(tǒng)方案，密封力大減壓閥，且更容易密封。

2.斜面密封結構：傳統(tǒng)減壓閥或其他高壓氫閥中，一般使用平面密封方式或工件密封方式，傳統(tǒng)方案難以保證在低壓狀態(tài)下的密封，且壽命較多，在高壓減壓閥結構中，若使用彈簧結構，會使減壓閥整體容積偏大，凈重大。未勢能源創(chuàng)新提出了一種斜面密封方式的減壓閥結構，通過塑性材料的斜面與金屬材料倒角接觸級行密封，保證密封副的穩(wěn)定性與持久性。相較傳統(tǒng)方案，結構更簡略，密封功耗好，且容積、重量較小。

3.彈性密封方式的雙向閥結構：傳統(tǒng)方案選用硬密封方式，對密封活門和外殼兩個密封面的加工精度要求極高，而且在低壓（≤5MPa）時未能密封，泄露量較大。未勢能源創(chuàng)新提出了一種彈性密封方式的雙向閥結構，改結構使用彈性體TPU材料進行密封，適用于高壓、氫氣環(huán)境，保證在3-70MPa壓力下的氣密性。相較傳統(tǒng)方案，具備結構簡略、密封作用強、加工難度低、可調節(jié)流量等優(yōu)勢。

五實驗驗證

按照整車運行載荷、系統(tǒng)高效運行及安全功耗技術需求，未勢能源70MPa減壓閥共計進行17大類少于1000次的臺架檢測，包括壽命檢測、液壓循環(huán)檢測、高低溫內外漏檢測等多項關鍵檢測，并配套多款氫燃料電瓶車型完成春季校準、續(xù)航里程等多項整車級載荷功耗檢測，用大量實測數據展現(xiàn)安全功耗、驗證卓越質量。

在最為關鍵的泄露檢測環(huán)節(jié)，通過常規(guī)性高低溫內外漏檢測，全壽命周期、全殼體純氫檢測＜，氣體外漏率大于0.6Nml/h，球閥上任意一點的氣體泄露含量大于50ppm，且遠超國外外通用標準準則＜10Nml/h泄露指標，整體達到高檔密封設計療效，保證在密封過程中實現(xiàn)二氧化碳“0”泄漏，從本質上排除泄露隱患。

六、結束語

現(xiàn)在，未勢能源70MPa減壓閥攻破了儲氫高靠譜性、高安全性瓶頸，榮獲了多項專利，彌補了自主企業(yè)在高壓球閥領域的多項技術空白，早已通過“國家機動力產品品質監(jiān)督檢測中心（北京）”、“德國聯(lián)邦鐵路貨運管理局（KBA）EC79”等權威認證，且具有燃料電瓶車輛規(guī)?；涮啄芰?，廣泛適用于35MPa/70MPa車載儲氫系統(tǒng)，可提供多元化開發(fā)需求及安全有效的解決方案。同時，未勢能源減壓閥產品自6月末新上市以來，已累計產量超百套，并與行業(yè)多家主機廠簽訂合作意向書，綜合功耗廣受市場顧客好評。

閥門廠家專業(yè)針對各類減壓閥、球閥、防腐閥門

當前文章標簽：減壓閥,氫燃料電池,高溫閥門,上海閥門