CN103306875A - 用于开启燃气管路的流通截面的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于开启燃气管路的流通截面的装置，具体而言涉及一种用于受控地开启与燃气发动机(21)的燃烧室(22)相连接的燃气管路(28)的流通截面的装置(4)。该装置(4)具有止回阀(1)和弹性器件(2)，其中，该弹性器件(2)设置成用于吸收由于止回阀(1)的热膨胀而出现的力。

Description

用于开启燃气管路的流通截面的装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于受控地开启与燃气发动机(Gasmotor)的燃烧室相连接的燃气管路(Gasleitung)的流通截面的装置。此外本发明还涉及一种根据权利要求9的前序部分的燃气发动机。
背景技术
通常在引导至燃气发动机的预燃室的燃气管路中装配有压力控制的止回阀。如果在止回阀的背对预燃室的侧边上的压力大于在面向预燃室的侧边上的压力(该压力基本上相当于在预燃室中的压力)，那么由于压差而存在的推压力保持止回阀打开(在大多数情况下克服弹力的作用)。因此开启燃气管路的流通截面并将燃气输送到预燃室中。
如果加载于止回阀的力(即由弹力和通过在预燃室中的压力施加的推压力形成的合力)升高超过通过被供给的燃气所施加的压力，止回阀闭合且阻止流体回流到燃气管路中。这种情况出现在燃气发动机的压缩行程中，在主燃烧室中产生的压缩压力前进到预燃室中且止回阀通过所产生的推压力闭合，到燃气管路中的回流被阻止。
对于带有预燃室的燃气发动机，在相应的气缸的预燃室中引入气体混合物的点燃，且蔓延的火焰前锋还引燃在气缸的主燃烧室中的气体混合物。
例如从出版物文件GB 2 172 652 A中已知一种为喷射设备的一部分的止回阀。
在实践上，球阀经常被作为止回阀使用，对于这些球阀，由推压力克服弹簧的作用来移动布置在孔内部的球体。球阀构造相对简单且可成本有利地来生产。但球阀具有这样的缺点，即在孔内部的面处出现很高的磨损，球体由于力作用而碰撞这些面。从出版物文件US2003/0127140 A1中已知考虑到该缺点而经过改进的球阀。在所提及的出版物中描述的球阀的球体在孔中如此被引导，即更少地出现由于在孔内部的运动间隙而引起的不希望的运动，并且由此不会快速磨耗球体和在孔内部的面。
但是，不仅在所提及的出版物中公开的球阀而且其它已知的止回阀示出了显著的磨损问题。这尤其适用于使用在燃气发动机中的止回阀，因为该止回阀在大多数情况下布置成直接邻近于燃烧室并且因此经受非常高的热负载。在燃气发动机运行时构件(例如止回阀的承载体)由于在燃烧室附近存在的非常高的温度而膨胀。为了平衡热膨胀，常用的止回阀经常装备有软铁密封圈，其设置成用于吸收由于热膨胀而产生的力。
软铁密封圈由于起作用的力而塑性地变形且因此不可逆地变形。因此它们具有非常快地发生的磨损且必须被经常更换。这意味着燃气发动机的由此决定的维护间隔期也相应很短。因为在大多数情况下软铁密封圈较深地布置在燃气发动机的预燃室中。因此为了更换这样的软铁密封圈需要拆卸整个预燃室并且紧接着重新装配预燃室。这使得更换止回阀或者甚至仅仅更换软铁密封圈极其昂贵。
此外，常用的止回阀的另一缺点在于它们非常快地变得不密封、尤其非常快地在软铁密封圈处出现磨损。这继而导致在引导至预燃室的燃气管路内部出现污染和积炭。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种用于开启与燃气发动机的预燃室相连接的燃气管路的流通截面的装置，该装置比已知的装置更少地易受磨损影响，该装置更少地必须被经常维护或者更换，且对于这种装置来说可容易地接近待更换的构件。
本发明利用根据权利要求1的特征来解决该目的。在其它的权利要求中描述了有利的设计方案。在独立权利要求9中描述了装备有根据本发明的装置的燃气发动机。
根据本发明的用于受控地开启与燃气发动机的燃烧室相连接的燃气管路的流通截面的装置具有止回阀以及弹性器件，其中，弹性器件设置成用于吸收由于止回阀的热膨胀而出现的力。利用该装置开启用于将燃气供给到燃烧室尤其供给到燃气发动机的预燃室中的流通截面，并且利用该装置在燃烧剩余物或者燃气可从预燃室回流到燃气供给管路中之前阻塞该流通截面。
如果止回阀被强烈加热且出现热膨胀，则弹性器件通过发生弹性变形来吸收所出现的力。因此该弹性器件如此不同于常用的用于吸收由于止回阀的热膨胀而出现的力的器件(即例如不同于软铁密封圈)，即不是塑性地发生变形，而是弹性地发生变形。因此弹性器件的变形是可逆的，且弹性器件少得多地易受磨损影响。因此根据本发明的装置比根据现有技术的装置少得多地必须被经常维护或者更换。
按照根据本发明的装置的一种改进方案，弹性器件构造为盘形弹簧器件。该盘形弹簧器件具有一个或多个盘形弹簧。如果该盘形弹簧器件具有多个盘形弹簧，则该多个盘形弹簧此外例如可布置成同向(gleichsinnig)的弹簧组(Federpaket)。该一个或多个盘形弹簧布置成使得其在止回阀热膨胀时屈服(nachgeben)，即克服弹力被压缩。
盘形弹簧器件的预紧力可特定地针对在燃烧时产生的推压力被调整，此外最大的预紧力可匹配于在燃烧室中燃烧时最大地存在的点燃压力(Zünddruck)和/或最大的峰值压力。优点在于盘形弹簧弹性地变形、显示出很少地磨损，并且利用盘形弹簧可使弹簧刚性精确地匹配于相应的燃气发动机。
优选地，弹性器件关于止回阀布置在背对燃烧室的侧边上。因此该弹性器件比已知的软铁环装配成离燃烧室更远。
因为止回阀布置在弹性器件与燃烧室之间，因此遮蔽弹性器件免于受到燃烧热的影响且因此还使弹性器件比已知的软铁密封圈在热方面受到更小的负荷。
根据本发明的一种改进方案，装置具有带有用于燃气的穿透而设置的孔的阀套筒，并且止回阀和弹性器件布置在该孔中。不同于根据现有技术的装置的情况，止回阀和弹性器件布置在阀套筒内部。对作为完整组(尤其包括止回阀和弹性器件)的阀套筒进行更换对于维护来说显示了显著的简化。
此外，根据优选的一种实施形式在阀套筒中布置有锁紧螺栓，利用该锁紧螺栓可将止回阀可松开地固定在阀套筒中，其中，弹性器件布置在锁紧螺栓与止回阀之间。为了维护，允许锁紧螺栓松开，并且允许从阀套筒中拉出弹性器件和/或止回阀，在需要时例如更换弹性器件和/或止回阀，接着通过拧紧锁紧螺栓允许所提及的构件再次固定在阀套筒中。此外因为弹性器件布置在锁紧螺栓与止回阀之间，因此在不必将止回阀从阀套筒中拉出的情况下，也可够到弹性器件。相对于对已知的带有软铁密封圈的装置进行的维护相应地简化了所提及的构件的维护。
根据一种优选的实施形式，通过压力螺栓(Druckschraube)邻近于燃气发动机的燃烧室可松开地固定阀套筒。压力螺栓布置在阀套筒之外并且用于克服在燃烧室中建立的压力来固定阀套筒。对于常规的装置来说构件(如软铁密封圈和止回阀)集成在压力螺栓中，而现在所提及的构件集成在阀套筒中且可更简单地接近。
根据一种优选的实施形式，在弹性器件与止回阀之间布置有间隔套筒。该间隔套筒满足在止回阀与弹性器件之间的间隔保持件的功能并且因此负责降低弹性器件的热负荷。
此外优选地在间隔套筒与弹性器件之间布置有孔板(Blende)，该孔板的穿透孔可具有不同的直径，从而通过使用带有相应于被供给燃气的气缸的要求特征(Anforderungsprofil)的通道的孔板可轻易地改变在每单位时间穿过的燃气质量流量。以这种方式可使根据本发明的装置适合于不同的燃气发动机。
例如可根据排量放大或缩小孔板的开口截面，由此可在每单位时间使更多或更少的燃气到达到燃烧室中。优点在于可以标准尺寸来生产大件数的根据本发明的装置且然后可使用其与不同的发动机共同作用。因此可成本有利地来生产根据本发明的装置。
本发明同样包括带有至少一个预燃室的燃气发动机，其中，根据本发明的装置布置在与预燃室相连接的燃气管路中。此外不言而喻，在带有多个预燃室的燃气发动机的情况中，根据本发明的装置还可布置在与相应的预燃室相连接的多个燃气管路中。
附图说明
下面根据附图来示例性地进一步解释本发明。其中：
图1显示了根据本发明的装置的一种实施形式的截面图示；
图2显示了根据现有技术的装置的在拆分的状态中的截面图示的分解示图；以及
图3显示了带有已装配的根据本发明的装置的燃气发动机的示意性的图示。
参考标号列表
1 止回阀
2 弹性器件，盘形弹簧
3 阀套筒
4 根据本发明的装置
5 锁紧螺栓
6 压力螺栓
7 间隔套筒
8 孔板
9 根据现有技术的装置
10 止回阀
11 软铁密封圈
12 锁紧螺栓
13 压力螺栓的内部空间
14 球阀
15 阀弹簧
16 套筒
17 带有孔的阀体
18 间隔保持件
19 密封插塞
20 压力螺栓
21 燃气发动机的局部示图
22 预燃室
23 预燃室支架
24 主燃烧室
25 火花塞
26 活塞
27 阀
28 燃气管路
29 孔。
具体实施方式
图1显示了根据本发明的用于开启在图3中描绘的燃气管路28的流通截面的装置4的一种实施形式的截面图示。此外为了对比，在图2中描绘了根据现有技术的装置9的分解示图。首先应解释根据本发明的装置4。
在图1中显示的装置4具有止回阀1，该止回阀1布置在阀套筒3的前面的部分中－在图1中即在右侧上。通过整个阀套筒3贯穿有孔29，燃气可流动穿过该孔29。止回阀允许在一个方向上(在该图中从左向右、即在朝向在图3中示出的燃烧室24和预燃室22的方向上)的穿流，但不允许在另一个方向上(在该图中从右向左)的穿流。
由于止回阀1如可在图3中辨认的那样直接邻近于在燃气发动机21运行时被强烈加热的预燃室22，因此止回阀1经受很高的热负荷。止回阀1由于热作用而膨胀。根据本发明的装置4具有盘形弹簧2，其通过压缩克服弹力而吸收起因于止回阀1的纵向膨胀(L?ngenausdehnung)而在该图中向左作用的力。布置成同向的弹簧组的盘形弹簧2的弹力特定地针对由于止回阀1的纵向膨胀而产生的力来设计。
在盘形弹簧2和止回阀1之间布置有间隔套筒7和孔板8。利用间隔套筒7来扩大预燃室与弹簧组之间的距离且因此减小盘形弹簧2的热负荷。
利用孔板8可调整燃气供给压力和燃气质量流量。孔板8的开口截面特定地匹配于有关的在图3中部分地示出的燃气发动机21。开口截面设计成允许相应于燃气发动机21的被供给的气缸的排量的量的燃气流过。
止回阀1、盘形弹簧2、间隔套筒7以及同样孔板8通过锁紧螺栓5可松开地固定在阀套筒3中。如果松开锁紧螺栓5，可最先拉出盘形弹簧2并且在需要时更换盘形弹簧2。这使得装置4的维护相应地变得简单。
整个阀套筒3利用压力螺栓6可松开地固定成邻近于在图3中示出的预燃室22。压力螺栓6设计成，即使预燃室22的高的压力作用于阀套筒3，也将阀套筒3保持在其位置中。有利的是上述所提及的与止回阀1共同作用的功能部件布置在同一阀套筒3中，但布置在压力螺栓6之外。如果松开压力螺栓6，阀套筒3便可作为整体被拉出且可在需要时同样作为整体被更换。
根据本发明的装置4在大部分的上述所提及的要点中不同于根据现有技术的装置9。为了能够进行比较，在图2中以截面图示的分解示图显示了后者。
装置9的止回阀10和与止回阀10共同作用的其它构件在装配的状态中全都构建在压力螺栓20中。对于已知的装置9，压力螺栓20的内部空间13用来容纳在分解示图中示出的构件。这些构件在图中在内部空间13右边以构件装配时的相应的顺序以截面图示出。
在已装配的状态中在压力螺栓20中处于最低的部位处的构件为软铁密封圈11。该软铁密封圈11用于吸收由于止回阀10的与热有关的纵向膨胀而作用的力且允许长度补偿。然而软铁密封圈11由于此处存在的力作用不是弹性地变形，而是塑性地变形，并因此与根据本发明的装置4的盘形弹簧2相比经受非常多地更高的磨损。
对于所示出的装置9，止回阀10详细地包括球阀14、阀弹簧15、套筒16以及带有用于燃气的穿透的孔的阀体17。如果燃气在朝未更详细地示出的燃烧室的方向上流动，那么球体由于克服阀弹簧15的弹力的燃气推压力而移动，且球阀14的开口为了燃气的穿流而开启。如果在未更详细地示出的预燃室中的燃气压力相应地升高，并且燃气开始回流(在该图中在从右向左的方向上)，作用于球体上的推压力可能不再平衡被压缩的阀弹簧15的反作用的弹力，且球体被推回经过球阀14的开口。因此无燃烧产物且无被压缩的可燃气体可从燃烧室回流到燃气供给管路中。
邻近于止回阀10在压力螺栓20的内部空间13中装配有间隔保持件18和密封插塞19。所提及的构件利用锁紧螺栓12固定在压力螺栓20内部。那么与根据本发明的装置4的构造相比，在根据现有技术的装置9中将所有的构件(除了压力螺栓20本身以外)装配在压力螺栓中。
因为软铁密封圈11具有非常高的磨损，因此其必须被非常经常地更换。就此而言对于维护带有根据现有技术的装置9的燃气发动机来说已表明不利的是，软铁密封圈11位于最低处，并且因此在压力螺栓20中位于最后可接近的部位处。
对于根据本发明的装置，代替软铁密封圈11装配有盘形弹簧2。盘形弹簧2不仅更少地易受磨损影响，而且还装配在可很快地接近的部位处，即在阀套筒3中装配在前部。因此可明显更简单地执行装备有根据本发明的装置4的燃气发动机的21的维护。
在图3中显示了装备有根据本发明的装置4的燃气发动机21的部分区域。该装置4位于引导至预燃室22的燃气管路28中。邻近于预燃室22布置有主燃烧室24和活塞26。此外在预燃室22上方示出了火花塞25以及预燃室支架23，并且燃气发动机21的阀27位于预燃室22的两侧上。止回阀1负责无燃烧产物以及没有在活塞26的压缩行程中被压缩的可燃气体可离开预燃室回流到燃气管路28中。
此外，关于上述在细节方面未更详细地解释的本发明的特征明确参考权利要求和附图。

Claims (9)

1. 一种用于受控地开启与燃气发动机(21)的燃烧室(22)相连接的燃气管路(28)的流通截面的装置，其中，所述装置(4)具有止回阀(1)，其特征在于，所述装置(4)具有弹性器件(2)，该弹性器件设置成用于吸收由于所述止回阀(1)的热膨胀而出现的力。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹性器件(2)构造为盘形弹簧器件。
3. 根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述弹性器件(2)关于所述止回阀(1)布置在背对所述燃烧室(22)的侧边上。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置(4)具有带有孔(29)的阀套筒(3)，其中，所述止回阀(1)和所述弹性器件(2)布置在所述孔(29)中。
5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置(4)具有布置在所述阀套筒(3)中的锁紧螺栓(5)，可利用该锁紧螺栓(5)将所述止回阀(1)可松开地固定在所述阀套筒(3)中，其中，所述弹性器件(2)布置在所述锁紧螺栓(5)与所述止回阀(1)之间。
6. 根据权利要求4或5中任一项所述的装置，其特征在于用于将所述阀套筒(3)可松开地固定成邻近于所述燃烧室(22)的压力螺栓(6)。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于布置在所述弹性器件(2)与所述止回阀(1)之间的间隔套筒(7)。
8. 根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于布置在所述弹性器件(2)与所述间隔套筒(7)之间的孔板(8)。
9. 一种带有至少一个预燃室(22)的燃气发动机，其特征在于根据上述权利要求中任一项所述的装置(4)，该装置布置在与所述预燃室(22)相连接的燃气管路(28)中。
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