CN107131076B - 一种直通式带浮动阀座的内导向燃气喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种直通式带浮动阀座的内导向燃气喷射阀，通过浮动阀座结构，实现避免由于燃气喷射阀内外压力不平衡导致的反向泄漏功能，保证了燃气喷射阀工作的可靠性；通过直通结构和导流腔结构实现进气和导流过程；通过执行器的控制实现阀芯的控制，气路的控制，实现喷气功能；通过内导向结构与压力平衡孔、压力平衡槽相配合，保证阀芯的垂直度，实现气流的稳定工作，可靠工作，实现高响应速度；通过轴向主气槽直接进气和周向补气孔进气的混合进气方式，实现大流量，有效地提高发动机的喷气效率，同时可以避免气流干涉，实现气路的稳定；通过阀芯和阀座间的多道环带结构，实现燃气喷射阀的面密封，高可靠性。

Description

一种直通式带浮动阀座的内导向燃气喷射阀

技术领域

本发明涉及的是一种燃气喷射阀，具体地说是天然气发动机燃气系统的燃气喷射阀。

背景技术

随着船舶排放法规的日益严格以及燃油价格的不断攀升，气体机及双燃料发动机在国际市场上的地位越来越重要。燃料喷射系统作为气体机、双燃料发动机的关键零部件，其性能直接影响发动机的动力性和排放性。燃气喷射阀是气体燃料电控多点喷射气体机含双燃料机的核心零部件之一，可实现各缸定时定量分期供气和进气分层，其工作性能对气体机或双燃料发动机的动力性、排放性有着十分重要的影响。在发动机工况恶劣的情况下，喷射阀容易出现反向泄漏的情况。因此，需要设计一种具有防反向泄漏功能的喷射阀。同时，需要开发响应速度快、控制精度高、可靠性好的大流量燃气喷射阀，使其流通能力能满足天然气发动机在高负荷状态下正常工作需求。

发明内容

本发明的目的在于提供响应速度快、燃气喷射稳定、可靠性强、具有防反向泄漏功能的一种直通式带浮动阀座的内导向燃气喷射阀。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种直通式带浮动阀座的内导向燃气喷射阀，其特征是：包括阀体、电磁铁、阀芯组合体、浮动阀座，所述电磁铁包括铁芯，铁芯固定在阀体上端，铁芯里缠绕线圈，铁芯里设置环形槽；所述阀芯组合体包括衔铁、弹簧座、底板、阀芯，衔铁、底板、阀芯自上而下布置同时通过紧固螺栓连接在一起，弹簧座位于衔铁外部并与衔铁之间形成环形槽，主复位弹簧的两端分别布置在铁芯的环形槽和弹簧座的环形槽内，衔铁中心处安装导向销，导向销通过卡簧和衔铁固定在一起，导向销伸入至铁芯里，铁芯里设置辅复位弹簧，辅复位弹簧的两端分别接触铁芯和导向销，导向销里设置压力平衡孔，底板上设置压力平衡槽，阀芯为中空结构，压力平衡孔、压力平衡槽、阀芯的中空部分相通，阀芯的中空部分里设置阀座复位弹簧，阀芯上设置密封环带和肋，密封环带形成环腔，阀芯上表面开设轴向主气槽，肋上开有周向补气孔；所述浮动阀座包括导向基座、阀座，导向基座固定在阀体的下方，阀座位于阀芯下方，导向基座内圈设置有T形结构，阀座外圈通过设置与其配合的T形结构安装在导向基座里，阀座复位弹簧的两端分别固定在阀座和阀芯上，阀座上设置出气环带，出气环带位于环腔下方，出气环带下方设置出气口。

本发明还可以包括：

1、在阀座和导向基座之间设置两重防漏气结构，第一重防漏气结构是在阀座和导向基座连接处上方安装可变形密封圈，可变形密封圈内沿上方加装压紧垫圈，第二重防漏气结构是在阀座和导向基座的T形结构连接处设置两层密封胶圈，在阀座和导向基座之间的T形结构连接处设置弹性垫圈。

2、铁芯的上部与阀体之间形成进气口，铁芯的中下部与阀体之间形成导流腔，进气口、导流腔相通；气体由进气口垂直流入阀体内，沿着导流腔流入充满阀体内部，线圈通电后，衔铁带动阀芯向上运动与阀座表面分离，气路开启，电磁阀开启，气体由轴向主气槽和周向补气孔的混合进气方式流入，通过环腔，由出气口垂直流出；线圈断电后，在铁芯与弹簧座之间的复位弹簧的作用下，衔铁带动阀芯向下运动，直至阀芯表面与阀座表面贴合，恢复到初始位置，气路关闭，电磁阀关闭。

本发明的优势在于：本发明采用带浮动阀座的结构，其能够有效防止燃气喷射阀出现反向泄漏的情况并具有减震的功能，保证了燃气喷射阀工作的可靠性及安全性；本发明通过在导向销中心开压力平衡孔并在底板上开有一定数量的压力平衡槽，避免衔铁受到轴向力，使衔铁处内外气路压力更易达到平衡，提高衔铁响应速度；本发明通过在阀芯的四个肋上开周向补气孔，增加流通面积，减少阀芯质量，提高可靠性。在阀芯周向补气孔处设置一定角度的导流锥角，减少流动损失，增大流量系数。本发明采用轴向主气槽直接进气和周向补气孔进气的混合进气方式，增加进气流量系数，增加进气量，同时可以避免气流干涉，使气路达到平衡。有效地提高了发动机的喷气效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的阀芯组合体结构放大图；

图3为本发明的浮动阀座结构放大图；

图4为气路走向示意图；

图5为阀芯结构俯视图；

图6为阀芯结构三维结构图；

图7为浮动阀座受力图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-7，图1为本发明直通式带浮动阀座的内导向燃气喷射阀的整体结构示意图，包括阀体1、电磁铁2、阀芯组合体3、浮动阀座4四大部分。电磁铁2通过上方螺纹与阀体1连接在一起。电磁铁2主要由铁芯5、线圈6组成。铁芯5两侧开有布置主复位弹簧7的环形槽，铁芯5中心开有一定深度的直槽，铁芯5与衔铁10之间的导向销9布置在直槽内部。

图2为阀芯组合体3主要由导向销9、衔铁10、弹簧座14、紧固螺栓19、垫片15、底板16、阀芯20组成。其特征是：衔铁10、垫片15、底板16和阀芯20通过紧固螺栓19链接在一起，弹簧座14安装在底板16上。导向销9中心开有压力平衡孔12，底板16上开有一定数量的压力平衡槽13，避免衔铁10受到轴向力，使衔铁10处内外气路压力更易达到平衡，提高衔铁10响应速度；利用卡簧11将导向销9与衔铁10固定在一起。主复位弹簧7位于铁芯5与弹簧座14之间，辅复位弹簧8位于导向销9和铁芯5之间。线圈6通电后，铁芯5、衔铁10被磁化，铁芯5与衔铁10之间形成磁回路，衔铁10受到电磁力的作用克服主复位弹簧7和辅复位弹簧8的预紧力后向上运动，整个运动过程中，衔铁10的轴向运动与周向定位均由导向销9与铁芯5之间的配合来控制实现，直到弹簧座14的上表面与铁芯5的下表面相接触，衔铁10在该位置维持一段时间后，线圈6断电，衔铁10受到的电磁力消失，在铁芯5与弹簧座14之间的主复位弹簧7和导向销9和铁芯5之间的辅复位弹簧8的作用下，衔铁10向下运动，直到衔铁10重新回到初始位置。

在阀芯20的四个肋21上分别开2个周向补气孔22，提高响应速度，增加流通面积，同时也可减少质量，提高可靠性。在周向补气孔22处设置一定角度的导流锥角，减少流动损失，增大流量系数。采用轴向主气槽35直接进气和周向补气孔22进气的混合进气方式，增加进气流量系数，增加进气量，同时可以避免气流干涉，使气路达到平衡。阀芯20和阀座31间采用出气环带18结构，面密封，稳压平衡，并且较宽的环带面积可减少冲击，提高可靠性。

气路如图4所示，气体由进气口32垂直流入阀体1内，沿着导流腔33流入充满阀体1内部，线圈6通电后，衔铁10受到电磁力的作用克服主复位弹簧7及辅复位弹簧8的预紧力后向上运动，带动阀芯20向上运动与阀座31表面分离，此时，气路开启，电磁阀开启，气体由轴向主气槽35和周向补气孔22的混合进气方式流入，通过环腔17，最后由出气口34垂直流出；线圈6断电，衔铁10受到的电磁力消失，在铁芯与弹簧座14之间的复位弹簧的作用下，衔铁10向下运动，带动阀芯20向下运动，直至阀芯20表面与阀座31表面贴合，恢复到初始位置，气路关闭，电磁阀关闭。

如图3所示，为了防止燃气反向泄漏，提高燃气喷射阀的可靠性和安全性，本发明采用了浮动阀座4结构。浮动阀座4可以在电磁阀外部气压高与内部气压时将电磁阀锁死，有效地防止了燃气的反向泄漏。浮动阀座4由7部分组成：导向基座30、阀座31、和阀座复位弹簧28、密封胶圈27、压紧垫圈24、可变形密封圈25、弹性垫圈26。导向基座30通过螺栓固定在阀体1上，阀座31安装在导向基座30上。导向基座30内圈带有T形结构，与阀座31外圈的T形结构相配合。阀座复位弹簧28两端分别固定在阀座31和阀芯20上，并保持一定的预紧力。

为了防止阀座31和导向基座30之间漏气，在阀座31和导向基座30之间加装了两重防漏气结构，第一重防漏气结构是在阀座31和导向基座30连接处上方安装可变形密封圈25，可变形密封圈25外沿压紧在导向基座30和阀体1上的安装槽内，通过导向基座30和阀体1间的螺栓预紧力固定。可变形密封圈25内沿上方加装压紧垫圈24，通过螺丝29固定在阀座31上，压紧垫圈24保证受力均匀，增强密封性。可变形密封圈25的材料采用可变形的软塑料，保证其不影响阀座31的运动。第二重密封是在阀座31和导向基座30的T形连接处加装了两层密封胶圈27，进一步增强密封性。在阀座31和导向基座30之间的T形连接处加装了一层弹性垫圈26，减少接触时的振动冲击力，起到了减震的作用。有效地增加了电磁阀的可靠性。

阀座31受阀座复位弹簧28弹力F4、电磁阀外部气体压力F1和F2、电磁阀内部燃气压力F3和阀芯20压紧力的作用。阀芯20受复位弹簧弹力作用。当电磁阀下方气压大于电磁阀内部气压，电磁阀外部气体压力F1、F2分别作用在阀座31下方及出气环带18处，阀座31下方接触面积远大于出气环带18，因此，F1远大于F2，在外部气体压力扩大到导致阀芯20向上运动之前，外部气体压力克服复位弹簧的弹簧预紧力，阀座31连同阀芯20一起向上运动。阀座31向上运动直到弹簧座14与电磁铁相接触。此时即使电磁铁通电，阀芯20也无法向上运动，电磁阀无法开启。电磁阀锁死。

当电磁阀内外气压恢复正常时，阀座31在阀座复位弹簧28的作用下向下运动回到原位。如果此时电磁铁通电，阀芯20仍保持不动，电磁阀正常开启。想要关闭电磁阀时电磁铁断电，阀芯20在复位弹簧的作用下向下运动，电磁阀关闭。如果此时电磁铁未通电，阀座31与阀芯20一起在复位弹簧的作用下向下运动回到原位，电磁阀保持关闭。想要开启电磁阀时，电磁铁通电，阀芯20在衔铁10带动下向上运动，电磁阀正常开启。

由上述工作过程可知，本发明直通式带浮动阀座4的内导向燃气喷射阀采用带浮动阀座4的结构，其能够在喷射阀内外气压异常的情况下有效防止燃气喷射阀出现反向泄漏的情况并具有减震的功能，保证了燃气喷射阀工作的可靠性及安全性；同时，本发明通过在导向销9中心开压力平衡孔12并在底板16上开有一定数量的压力平衡槽13，避免衔铁10受到轴向力，使衔铁10处内外气路压力更易达到平衡，提高衔铁10响应速度；在阀芯20的四个肋21上开周向补气孔22的结构，增加流通面积，减少阀芯20质量，提高可靠性。在阀芯20周向补气孔22处设置一定角度的导流锥角，减少流动损失，增大流量系数。本发明采用轴向主气槽35直接进气和周向补气孔22进气的混合进气方式，增加进气流量系数，增加进气量，同时可以避免气流干涉，使气路达到平衡。有效地提高了发动机的喷气效率。

本发明的技术方案：一种直通式带浮动阀座的内导向燃气喷射阀，它由阀体、电磁铁、阀芯组合体、浮动阀座四大部分构成。电磁铁通过其上方螺纹与阀体连接在一起。电磁铁主要由铁芯、线圈组成。铁芯两侧开有布置主复位弹簧的环形槽，铁芯中心开有一定深度的直槽，铁芯与衔铁之间的导向销布置在直槽内部。阀芯组合体主要由衔铁、弹簧座、紧固螺栓、垫片、底板、阀芯组成。其特征是：衔铁、垫片、底板和阀芯通过紧固螺栓链接在一起，弹簧座安装在底板上，底板上开有一定数量的压力平衡槽。主复位弹簧位于铁芯与弹簧座之间，导向销中心开有压力平衡孔，利用卡簧将导向销与衔铁固定在一起，辅复位弹簧位于导向销和铁芯之间。在阀芯的肋上分别有开多个周向补气孔。阀芯和阀座间采用三道出气环带结构，面密封，稳压平衡，并且具有较宽的环带面积。浮动阀座由导向基座、阀座、和阀座复位弹簧、密封胶圈、压紧垫圈、可变形密封圈、弹性垫圈组成。其特征是：导向基座通过螺栓固定在阀体上，阀座安装在导向基座上。导向基座内圈带有T形结构，与阀座外圈的T形结构相配合。阀座复位弹簧两端分别固定在阀座和阀芯上，并保持一定的预紧力。在阀座和导向基座之间加装了两重防漏气结构，第一重防漏气结构是在阀座和导向基座连接处上方安装可变形密封圈，可变形密封圈外沿压紧在导向基座和阀体上的安装槽内，通过导向基座和阀体间的螺栓预紧力固定。可变形密封圈内沿上方加装压紧垫圈，通过螺丝固定在阀座上。可变形密封圈的材料采用可变形的软塑料，保证其不影响阀座的运动。第二重密封是在阀座和导向基座的T形连接处加装了两层密封胶圈。

Claims (3)

1.一种直通式带浮动阀座的内导向燃气喷射阀，其特征是：包括阀体、电磁铁、阀芯组合体、浮动阀座，所述电磁铁包括铁芯，铁芯固定在阀体上端，铁芯里缠绕线圈，铁芯里设置环形槽；所述阀芯组合体包括衔铁、弹簧座、底板、阀芯，衔铁、底板、阀芯自上而下布置同时通过紧固螺栓连接在一起，弹簧座位于衔铁外部并与衔铁之间形成环形槽，主复位弹簧的两端分别布置在铁芯的环形槽和弹簧座的环形槽内，衔铁中心处安装导向销，导向销通过卡簧和衔铁固定在一起，导向销伸入至铁芯里，铁芯里设置辅复位弹簧，辅复位弹簧的两端分别接触铁芯和导向销，导向销里设置压力平衡孔，底板上设置压力平衡槽，阀芯为中空结构，压力平衡孔、压力平衡槽、阀芯的中空部分相通，阀芯的中空部分里设置阀座复位弹簧，阀芯上设置密封环带和肋，密封环带形成环腔，阀芯上表面开设轴向主气槽，肋上开有周向补气孔；所述浮动阀座包括导向基座、阀座，导向基座固定在阀体的下方，阀座位于阀芯下方，导向基座内圈设置有T形结构，阀座外圈通过设置与其配合的T形结构安装在导向基座里，阀座复位弹簧的两端分别固定在阀座和阀芯上，阀座上设置出气环带，出气环带位于环腔下方，出气环带下方设置出气口。

2.根据权利要求1所述的一种直通式带浮动阀座的内导向燃气喷射阀，其特征是：在阀座和导向基座之间设置两重防漏气结构，第一重防漏气结构是在阀座和导向基座连接处上方安装可变形密封圈，可变形密封圈内沿上方加装压紧垫圈，第二重防漏气结构是在阀座和导向基座的T形结构连接处设置两层密封胶圈，在阀座和导向基座之间的T形结构连接处设置弹性垫圈。

3.根据权利要求1或2所述的一种直通式带浮动阀座的内导向燃气喷射阀，其特征是：铁芯的上部与阀体之间形成进气口，铁芯的中下部与阀体之间形成导流腔，进气口、导流腔相通；气体由进气口垂直流入阀体内，沿着导流腔流入充满阀体内部，线圈通电后，衔铁带动阀芯向上运动与阀座表面分离，气路开启，电磁阀开启，气体由轴向主气槽和周向补气孔的混合进气方式流入，通过环腔，由出气口垂直流出；线圈断电后，在铁芯与弹簧座之间的复位弹簧的作用下，衔铁带动阀芯向下运动，直至阀芯表面与阀座表面贴合，恢复到初始位置，气路关闭，电磁阀关闭。