CN102242820B - 高温燃气转换阀 - Google Patents

Abstract

一种高温燃气转换阀，它包括一个三通阀体，三通阀体上设有燃气腔、燃气进口、第一燃气出口和第二燃气出口。上阀盖和下阀盖通过耐热螺钉安装在三通阀体的上，带有深沟球轴承的上轴承座和上端盖通过螺栓与上阀盖连接，带有深沟球轴承的下轴承座和下端盖通过螺栓与下阀盖连接，上轴承座和下轴承座上分别设有压缩空气接头和消声器。转轴安装在三通阀体的燃气腔内，大齿轮安装转轴上，并与电机输出轴上的小齿轮啮合。转轴另一端套有一个隔套，隔套的止口依靠安装在转轴上的圆螺母压在深沟球轴承的内圈上。在三通阀体的燃气腔内设有一个阀芯组件，阀芯组件由轴套和横截面呈扇形的流量控制阀组成，阀芯组件上流量控制阀的圆弧面与三通阀体的燃气腔的内壁之间留有0.3～0.5mm的设计间隙。

Description

高温燃气转换阀

技术领域

本发明涉及燃气转换阀技术领域，特别是一种涡轮增压器低周疲劳试验台用高温燃气转换阀。

背景技术

涡轮增压器增压是一项将发动机排气中的剩余能量转化为发动机有效功率的技术。该技术不仅可以提高发动机的动力性、改善发动机的燃油经济性，还可以通过增压中冷技术来减少发动机排放废气中的有害成分、降低排气噪音，具有节能、环保功效。同时该项技术又是高原地区发动机功率恢复的重要手段，使发动机能适应不同海拔高度的运行要求。随着增压器的广泛应用，增压器的可靠性显得日益重要。作为涡轮增压器核心零件的压气机叶轮与涡轮，特别是高速、高压比叶轮，低周疲劳破坏是其主要失效模式。

涡轮增压器低周疲劳试验周期长，一般需1个月时间，燃油消耗量巨大，为有效利用燃气能量，常一次同时安装两台增压器进行试验，通过调节转换阀的开度，当其中一台增压器由于燃气进气量少暂处于低速状态时，其余的大部分高温燃气进入另一台增压器，而使该增压器处于高速状态，反之，当上一增压器进气较多处于高速时，与之相对的另一增压器则处于低速状态，如此往复。

增压器低周疲劳试验台是测试压气机叶轮与涡轮低周疲劳试验的检测仪器，而低周疲劳试验台的燃气转换阀则是低周疲劳试验台的瓶颈技术。低周疲劳试验台上的燃气转换阀是与燃气混合气直接接触的，燃气混合气温度高，最高可达700℃，对高温密封材料的要求高。此外，燃气转换阀需在高温环境下连续运行一个月时间之久，燃气转换阀阀芯转轴需一直处于周期性高频旋转热冲击状态，转轴在旋转的同时，还需通过调节阀芯位置对转换阀两个出口的高温燃气进行某一固定比例的分配，使单台增压器最低转速/最高转速≈40%，以满足车用增压器低周疲劳试验要求。

现有的转换阀大多只能用于常温环境，用于高温环境下的燃气转换阀只能通过手动来进行控制，且一般只有开、关两点控制，不能实现长时间、高频往复旋转。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种新型的涡轮增压器低周疲劳试验台用高温燃气转换阀。

本发明的技术方案是：一种高温燃气转换阀，它包括一个三通阀体，三通阀体上设有燃气腔、燃气进口、第一燃气出口和第二燃气出口，燃气进口、第一燃气出口和第二燃气出口与燃气腔相通，燃气进口、第一燃气出口和第二燃气出口的中心线在一个平面上，第一燃气出口和第二燃气出口的出气口以燃气进口的中心线为基准对称布置在三通阀体上，出气口采用弧形过渡。在燃气腔的两个端面上分别设有六个支撑凸台，每个支撑凸台上设有一个耐热螺钉孔。 

上阀盖通过耐热螺钉安装在三通阀体的上端，三通阀体的上端面与上阀盖内端面之间依次设有耐热钢板和隔热石棉板，隔热石棉板与上阀盖内端面接触，耐热钢板用来支撑隔热石棉板。上轴承座和上端盖通过螺栓与上阀盖连接，上轴承座与上阀盖之间的端面设有密封垫和支撑板，支撑板与上轴承座的内壁形成一个环形空腔，在上轴承座的外圆上设有一个压缩空气接头和一个消声器，压缩空气接头和消声器与环形空腔相通，上轴承座的轴承孔内设有一个深沟球轴承，上端盖的止口压在深沟球轴承的外圈上。

下阀盖通过耐热螺钉安装在三通阀体的下端，三通阀体的下端面与下阀盖内端面之间依次设有耐热钢板和隔热石棉板，隔热石棉板与下阀盖内端面接触，耐热钢板用来支撑隔热石棉板。下轴承座和下端盖通过螺栓与下阀盖连接，下轴承座与下阀盖之间的端面设有密封垫和支撑板，支撑板与下轴承座的内壁形成一个环形空腔，在下轴承座的外圆上设有一个压缩空气接头和一个消声器，压缩空气接头和消声器与环形空腔相通，下轴承座的轴承孔内设有一个深沟球轴承，下端盖的止口压在深沟球轴承的外圈上。

转轴安装在三通阀体的燃气腔内，转轴的轴心线与三通阀体燃气腔的中心线重合。转轴的外圆与上端盖的内壁之间设有毡封圈，与上阀盖的内壁之间设有密封环，与下阀盖的内壁之间设有密封环。大齿轮通过螺栓、挡圈安装转轴上，并与安装在电机输出轴上的小齿轮啮合。转轴另一端套有一个隔套，隔套的止口依靠安装在转轴上的圆螺母压在深沟球轴承的内圈上。

在三通阀体的燃气腔内设有一个阀芯组件，阀芯组件由轴套和横截面呈扇形的流量控制阀组成，流量控制阀焊接在轴套的外圆上，并用上、下两块筋板加强固定。在轴套上设有两个开口销孔，阀芯组件套装在转轴上，并通过安装在轴套和转轴上的开口销来定位，限制阀芯组件在转轴上转动。阀芯组件安装到三通阀体的燃气腔内后，阀芯组件上流量控制阀的圆弧面与三通阀体的燃气腔的内壁之间留有0.3～0.5mm的设计间隙。

工作时，电机输出轴上的小齿轮带动转轴上的大齿轮转动，大齿轮带动转轴转动，从而带动转轴上的阀芯组件转动。高温燃气转换阀出口燃气的分配通过调节阀芯组件上的流量控制阀关闭出口面积的多少来进行分配，阀芯组件上的流量控制阀周向位置可调幅度大，通过与控制电机正、反转交替运行相关联的行程开关来进行精确控制，最终保证高温燃气转换阀两个出口的流量分配实现单台增压器最低转速/最高转速≈40%。

上轴承座上的压缩空气接头外接冷却压缩空气，保护上轴承座中旋转的深沟球轴承免受密封环处外窜高温燃气的热冲击，使转轴旋转自如，压缩空气经上轴承座上的消声器排入大气。

下轴承座上的压缩空气接头外接冷却压缩空气，保护下轴承座中旋转的深沟球轴承免受密封环处外窜高温燃气的热冲击，使转轴旋转自如，压缩空气经下轴承座上的消声器排入大气。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

 1、本发明提供的高温燃气转换阀可在700℃高温环境下使用，高温燃气转换阀通过电机及行程开关控制，能长时间周期性往复旋转，进而对高温燃气转换阀两个出口的高温燃气进行合理分配，保证低周疲劳试验的高交变应力要求。

 2、转轴两端安装深沟球滚动轴承，转轴旋转与阀盖的接触部位采用独特的密封结构及燃气泄漏冷却装置，保护了滚动轴承免受高温燃气的冲击，从而保证了高温燃气转换阀在高温环境下运转的灵活性及可靠性。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

附图1为本发明提供的高温燃气转换阀结构示意图；

附图2为附图1中的A-A剖视图；

附图3为阀芯组件结构示意图；

附图4为附图3中的B-B剖视图；

附图5为上轴承座结构示意图；

附图6为附图5中的C-C剖视图。

具体实施方式

一种高温燃气转换阀，它包括一个三通阀体19，三通阀体19上设有燃气腔19-4、燃气进口19-3、第一燃气出口19-5和第二燃气出口19-6，燃气进口19-3、第一燃气出口19-5和第二燃气出口19-6与燃气腔19-4相通，燃气进口19-3、第一燃气出口19-5和第二燃气出口19-6的中心线在一个平面上，第一燃气出口19-5和第二燃气出口19-6的出气口以燃气进口19-3的中心线为基准对称布置在三通阀体19上，出气口采用弧形过渡。在燃气腔19-4的两个端面上分别设有六个支撑凸台19-1，每个支撑凸台19-1上设有一个耐热螺钉孔19-2。 

上阀盖15通过耐热螺钉38安装在三通阀体19的上端，三通阀体19的上端面与上阀盖15内端面之间依次设有耐热钢板17和隔热石棉板16，隔热石棉板16与上阀盖15内端面接触，耐热钢板17用来支撑隔热石棉板16。上轴承座10和上端盖7通过螺栓3与上阀盖15连接，上轴承座10与上阀盖15之间的端面设有密封垫14和支撑板11，支撑板11与上轴承座10的内壁形成一个环形空腔2，在上轴承座10的外圆上设有一个压缩空气接头13和一个消声器39，压缩空气接头13和消声器39与环形空腔2相通，上轴承座10的轴承孔内设有一个深沟球轴承10，上端盖7的止口压在深沟球轴承9的外圈上。

下阀盖23通过耐热螺钉30安装在三通阀体19的下端，三通阀体19的下端面与下阀盖23内端面之间依次设有耐热钢板37和隔热石棉板36，隔热石棉板36与下阀盖23内端面接触，耐热钢板37用来支撑隔热石棉板36。下轴承座25和下端盖27通过螺栓35与下阀盖23连接，下轴承座25与下阀盖23之间的端面设有密封垫22和支撑板24，支撑板24与下轴承座25的内壁形成一个环形空腔6，在下轴承座25的外圆上设有一个压缩空气接头34和一个消声器31，压缩空气接头34和消声器31与环形空腔6相通，下轴承座25的轴承孔内设有一个深沟球轴承26，下端盖27的止口压在深沟球轴承26的外圈上。

转轴21安装在三通阀体19的燃气腔19-4内，转轴21的轴心线与三通阀体19燃气腔19-4的中心线重合。转轴21的外圆与上端盖7的内壁之间设有毡封圈8，与上阀盖15的内壁之间设有密封环12，与下阀盖23的内壁之间设有密封环40。大齿轮1通过螺栓5、挡圈4安装转轴21上，并与安装在电机32输出轴上的小齿轮33啮合。转轴21另一端套有一个隔套28，隔套28的止口依靠安装在转轴21上的圆螺母29压在深沟球轴承26的内圈上。

在三通阀体19的燃气腔19-4内设有一个阀芯组件20，阀芯组件20由轴套20-1和横截面呈扇形的流量控制阀20-2组成，流量控制阀20-2焊接在轴套20-1的外圆上，并用上、下两块筋板20-3加强固定。在轴套20-1上设有两个开口销孔20-4，阀芯组件20套装在转轴21上，并通过安装在轴套20-1和转轴21上的开口销18 来定位，限制阀芯组件20在转轴21上转动。阀芯组件20安装到三通阀体19的燃气腔19-4内后，阀芯组件20上流量控制阀20-2的圆弧面与三通阀体19的燃气腔19-4的内壁之间留有0.3～0.5mm的设计间隙。

Claims (2)

1.一种高温燃气转换阀，其特征是：它包括一个三通阀体，三通阀体上设有燃气腔、燃气进口、第一燃气出口和第二燃气出口，燃气进口、第一燃气出口和第二燃气出口与燃气腔相通，燃气进口、第一燃气出口和第二燃气出口的中心线在一个平面上，第一燃气出口和第二燃气出口的出气口以燃气进口的中心线为基准对称布置在三通阀体上，出气口采用弧形过渡，在燃气腔的两个端面上分别设有六个支撑凸台，每个支撑凸台上设有一个耐热螺钉孔；

上阀盖通过耐热螺钉安装在三通阀体的上端，三通阀体的上端面与上阀盖内端面之间依次设有耐热钢板和隔热石棉板，隔热石棉板与上阀盖内端面接触，耐热钢板用来支撑隔热石棉板；上轴承座和上端盖通过螺栓与上阀盖连接，上轴承座与上阀盖之间的端面设有密封垫和支撑板，支撑板与上轴承座的内壁形成一个环形空腔，在上轴承座的外圆上设有一个压缩空气接头和一个消声器，压缩空气接头和消声器与环形空腔相通，上轴承座的轴承孔内设有一个深沟球轴承，上端盖的止口压在深沟球轴承的外圈上；

下阀盖通过耐热螺钉安装在三通阀体的下端，三通阀体的下端面与下阀盖内端面之间依次设有耐热钢板和隔热石棉板，隔热石棉板与下阀盖内端面接触，耐热钢板用来支撑隔热石棉板；下轴承座和下端盖通过螺栓与下阀盖连接，下轴承座与下阀盖之间的端面设有密封垫和支撑板，支撑板与下轴承座的内壁形成一个环形空腔，在下轴承座的外圆上设有一个压缩空气接头和一个消声器，压缩空气接头和消声器与环形空腔相通，下轴承座的轴承孔内设有一个深沟球轴承，下端盖的止口压在深沟球轴承的外圈上；

转轴安装在三通阀体的燃气腔内，转轴的轴心线与三通阀体燃气腔的中心线重合；转轴的外圆与上端盖的内壁之间设有毡封圈，与上阀盖的内壁之间设有密封环，与下阀盖的内壁之间设有密封环；大齿轮通过螺栓、挡圈安装转轴上，并与安装在电机输出轴上的小齿轮啮合；转轴另一端套有一个隔套，隔套的止口依靠安装在转轴上的圆螺母压在深沟球轴承的内圈上；

在三通阀体的燃气腔内设有一个阀芯组件，阀芯组件由轴套和横截面呈扇形的流量控制阀组成，流量控制阀焊接在轴套的外圆上，并用上、下两块筋板加强固定；在轴套上设有两个开口销孔，阀芯组件套装在转轴上，并通过安装在轴套和转轴上的开口销来定位，限制阀芯组件在转轴上转动。

2.根据权利要求1所述的一种高温燃气转换阀，其特征是：阀芯组件安装到三通阀体的燃气腔内后，阀芯组件上流量控制阀的圆弧面与三通阀体的燃气腔的内壁之间留有0.3～0.5mm的设计间隙。

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