[实用新型]一种用于燃料电池系统的快速响应电磁阀

说明书

本实用新型涉及一种用于燃料电池系统的快速响应电磁阀，包括电磁阀内的滑套、设置于滑套内且沿滑套轴向滑动的衔铁、设置于滑套开口处用于限制衔铁滑动行程的挡块，衔铁与滑套之间设有连通衔铁两端与滑套端部空隙的变截面流道结构，变截面流道结构在衔铁滑动至行程终点过程中变截面流道结构的流道截面先变大再逐渐减小。本实用新型利用电磁阀内的变截面流道结构使得衔铁在运行过程中流通面积随着阀行程变化而变化的阻尼系统。流体流通面积的变化带来流体流动阻尼的变化，最终达到控制阀体与衔铁运动阻尼的目的，从而同时解决在提高响应性和改善泄漏的同时，改善阀体与阀座，衔铁与滑套的碰撞，提高系统的可靠性。

技术领域

本实用新型涉及电磁阀技术领域，特别涉及一种用于燃料电池系统的快速响应电磁阀。

背景技术

随着世界经济的发展，能源与环境问题正成为各国关注的焦点，也逐渐成为动力系统领域技术研究的热点。世界范围内各主要经济提都提出碳达峰与碳中和的时间表，也为能源与动力系统低碳化的发展提出了更为迫切的需求。

燃料电池技术作为清洁高效的动力装置，是通过氢气与氧气的化学反应产生电能，用于生产生活的各个领域，其副产物只有水，是一种清洁的技术。

但是目前，燃料电池技术应用还不够广泛，主要原因是受制于燃料电池技术还存在诸多的技术难点未能完全突破，生产制造成本较高。氢气与空气循环系统的控制便是其中之一。目前主要是利用电磁阀对管路的通断及流量大小进行控制。燃料电池系统的高效运行需要电磁阀快速准确的响应，因此提高电磁阀的响应速度对整个燃料电池系统性能的提高至关重要。

开关型电磁阀作为最常用的电磁执行器之一，其响应性与内部的衔铁滑套组件结构关系紧密。

目前电磁阀存在的缺点：

目前的大多数开关电磁阀，如果要降低泄漏量，除了改善阀体与阀座的配合关系外，最重要的手段就是增加阀关闭的电磁力驱动力。但是增加电磁驱动力，会导致阀关闭时，阀体与阀座的冲击碰撞加剧。阀体与阀座长期的碰撞会造成阀体与阀座磨损甚至开裂，最终导致泄漏量增加，甚至阀体与阀座无法完全密封，最终失效。

另一方面，为了提高阀关闭的响应性能，同样需要提高电磁驱动力，这同样会对阀可靠性带来不利影响。

此外，为了提高阀开启的响应性能，需要提高回位弹簧力，增加回位弹簧的预紧力或刚度。回位弹簧力的增加会导致阀完全开启时，衔铁与滑套后端的碰撞加剧，长期的碰撞会造成衔铁与滑套磨损甚至开裂失效。而且回位弹簧力增加后，为保证足够的电磁驱动力，还需要提高电流，造成阀能耗过高。

由此可见，一般情况下，提高阀的响应性和密封性（降低泄漏），需要提高回位弹簧力和电磁驱动力。但回位弹簧力和电磁驱动力的提高又会导致阀的运动速度提高，从而导致零件碰撞加剧，可靠性降低，能耗过高。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种用于燃料电池系统的快速响应电磁阀。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于燃料电池系统的快速响应电磁阀，包括电磁阀内的滑套、设置于所述滑套外的线圈、设置于所述滑套内且沿所述滑套轴向滑动的衔铁、设置于所述滑套开口处用于限制所述衔铁滑动行程的挡块、设置于所述滑套开口处的阀块、设置于所述阀块内的阀体、连接所述阀体和所述衔铁的推杆、设置于所述阀块头部用于所述阀体复位的回位弹簧，所述阀块前端设有进液孔，所述进液孔后端的所述阀块内设有环形阀座，所述进液孔与所述阀座同轴，所述阀座内孔与所述进液孔连通，所述阀块侧面设有贯穿所述阀块侧壁的出气孔，所述出气孔正对所述阀体侧面，所述阀体外径小于所述阀块内孔的内径，所述阀体前端外径大于所述阀座内孔孔径，即所述阀体位于前限位状态，所述阀体前端抵止所述阀座内孔后端开口，所述阀体阻断所述阀座内孔与出气孔；所述衔铁与所述滑套之间设有连通所述衔铁两端与滑套端部空隙的变截面流道结构，所述变截面流道结构在所述衔铁滑动至行程终点过程中所述变截面流道结构的流道截面逐渐减小。