CN103511638A

CN103511638A - 发动机进气系统及其自动排水阀

Info

Publication number: CN103511638A
Application number: CN201310471940.4A
Authority: CN
Inventors: 张纪元; 王聪聪; 贾晓丽; 澹台金耒; 李德胜; 陈飞
Original assignee: Weichai Power Co Ltd
Current assignee: Weichai Power Co Ltd
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2033-10-10
Also published as: CN103511638B

Abstract

本发明公开一种发动机进气系统及其自动排水阀，自动排水阀安装于发动机进气系统中进气道和中冷器之间的管路，其包括具有阀腔的阀座和设于所述阀腔内的阀芯，还设有供进气道内冷凝水流入的进水流道；所述阀座设有排水流道，和连通所述排水流道、所述进水流道的阀口；所述阀芯和所述阀腔底部之间设有弹性部件，进气系统进气时，所述阀芯受进气压力压缩所述弹性部件移向并堵住所述阀口，所述弹性部件复位时，所述阀芯脱离所述阀口。该自动排水阀通过气体压力和弹性部件弹力的压差，能够在进气时关闭以保持进气系统密闭性，停机时打开以排出进气道内的冷凝水，从而在保持进气系统正常工作的同时，避免了进气道中零部件的锈蚀损坏。

Description

发动机进气系统及其自动排水阀

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种发动机进气系统及其自动排水阀。

背景技术

请参考图1，图1为一种典型的发动机进气系统的结构框图。

进气系统包括空滤器、增压器、中冷器，空滤器用于过滤空气、消除杂质，增压器用于增加空气的压力，中冷器用于冷却空气。过滤、增压、冷却后的空气经过进气管、进气道，最终进入发动机燃烧室参与燃烧。如图1所示，空气的流动路径为：空滤器-增压器-中冷器-进气管-进气道-燃烧室。

在发动机领域，尤其是船用发动机等使用环境空气湿度比较大的发动机，气体所含的水分较多。另外，空气从进入空滤器一直到参与燃烧，一直在密闭环境中。发动机在工作状态时，进气系统内温度、压力都比较高，进入的气体含有的水分会保持在气体状态。

然而，上述方案存在下述技术问题：

发动机处于停机状态时，进气道内的压力、温度均较低，进气道中佘留气体内的水分子会被冷却为冷凝水，此冷凝水容易造成进气道中零部件的锈蚀，从而损坏相关零部件。

有鉴于此，如何避免冷凝水损坏进气道中的相关零部件，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种发动机进气系统及其自动排水阀，进气道中的冷凝水可通过自动排水阀排出。

本发明提供的自动排水阀，安装于发动机进气系统中进气道和中冷器之间的管路，

所述自动排水阀包括具有阀腔的阀座和设于所述阀腔内的阀芯，还设有供进气道内冷凝水流入的进水流道；所述阀座设有排水流道，和连通所述排水流道、所述进水流道的阀口；

所述阀芯和所述阀腔底部之间设有弹性部件，进气系统进气时，所述阀芯受进气压力压缩所述弹性部件移向并堵住所述阀口，所述弹性部件复位时，所述阀芯脱离所述阀口。

进气系统中安装该自动排水阀后：

发动机工作时：进气系统进气，阀芯受到进气压力压缩弹性部件而移向并堵住阀口，断开进水流道和排水流道，从而使进气系统形成一个密闭的环境，保证进气系统内气体无外漏，此时系统内压力、温度较高，进气道内无冷凝水。

发动机停机时：进气系统内压力消失，弹性部件复位，阀芯脱离阀口，阀口打开，进水流道和排水流道连通。此时，系统内压力、温度较低，进气道形成的冷凝水可汇集到自动排水阀处，并经进水流道-阀口-排水流道排出发动机。

可见，该自动排水阀，通过气体压力和弹性部件弹力的压差，能够在进气时关闭以保持进气系统密闭性，停机时打开以排出进气道内的冷凝水，从而在保持进气系统正常工作的同时，避免了进气道中零部件的锈蚀损坏。

优选地，所述阀芯封堵所述阀口时，与所述阀口形成锥密封。

优选地，所述阀芯包括相接的大径段和小径段，所述大径段滑动配合于所述阀腔的内壁；所述小径段的端部用于封堵所述阀口；所述大径段设有贯通孔，所述贯通孔的两端分别连通所述阀腔，以及所述进气道和所述中冷器之间的管路；所述阀口连通所述阀腔；所述贯通孔为所述进水流道。

优选地，沿所述阀芯的周向均匀开设有若干所述贯通孔。

优选地，所述阀腔与所述排水流道同轴设置，所述进水流道与所述排水流道平行。

优选地，所述阀腔对应的所述阀座内壁设有卡槽，所述卡槽内设有限位垫片，所述阀芯位于所述限位垫片和所述弹性部件之间。

优选地，所述阀座的外壁形成有螺纹，以旋入进气道和中冷器之间的管路。

优选地，所述阀座的外壁形成有螺帽，所述螺帽形成的台阶面上设有密封圈。

优选地，所述排水流道的出水口为能够与外接管路连接的接口。

本发明还提供一种发动机进气系统，包括相连通的中冷器和进气道，所述中冷器和所述进气道之间的管路安装有如上述任一项所述的自动排水阀。

由于上述自动排水阀具有上述技术效果，安装有该自动排水阀的进气系统也具有相同的技术效果。

优选地，所述自动排水阀竖直安装于所述中冷器和所述进气道之间的管路，安装后的所述进水流道和所述排水流道均竖直设置。

优选地，还包括盛水容器，所述排水流道连通至所述盛水容器。

附图说明

图1为一种典型的发动机进气系统的结构框图；

图2为本发明所提供发动机进气系统一种具体实施例的结构框图；

图3为图2中自动排水阀的结构示意图；

图4为图3的轴向剖视图；

图5为图4的俯视图。

图3-5中：

11阀座、111排水流道、112阀口、113螺帽、114阀腔、115螺纹段、12阀芯、121贯通孔、13限位垫片、14弹簧、15密封圈

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2-5，图2为本发明所提供发动机进气系统一种具体实施例的结构框图；图3为图2中自动排水阀的结构示意图；图4为图3的轴向剖视图；图5为图4的俯视图。

本实施例中的自动排水阀，安装于发动机进气系统中进气道和中冷器之间的管路，如图2所述的进气管，进气管、进气道一般形成于发动机上，为铸件。

自动排水阀包括具有阀腔114的阀座11和设于阀腔114内的阀芯12，阀芯12可沿阀腔114轴向移动。自动排水阀还设有供进气道内冷凝水流入的进水流道，显然，自动排水阀安装于中冷器和进气道之间的管路后，进水流道连通该管路，而且自动排水阀应当置于该段管路的最低点，以保证进气道内的冷凝水能够流至该进水流道处，此时，进水流道的位置也应低于安装位置，则冷凝水可继续流入进水流道。

经上述描述可知，安装后的自动排水阀，主要是阀芯12朝向管路内部，其余部分可位于管路外部。则可以理解，优选的方案为将自动排水阀竖直安装于中冷器和进气道之间的管路，则进水流道的位置低于其安装位置，以便冷凝水流入进水流道。此时，进水流道和排水流道111最好呈竖直状态，则冷凝水可竖直流下。当然，自动排水阀倾斜一定角度安装也是可行的，只要保证冷凝水能够流入进水流道即可。

自动排水阀的阀座11设有排水流道111，以及连通排水流道111、进水流道的阀口112，即排水流道111和进水流道通过阀口112连通。当冷凝水流向进水流道后，能够经排水流道111排出，显然，安装后排水流道111的位置也应低于进水流道的位置。

另外，阀芯12和阀腔114底部之间设有弹性部件，图4中，弹性部件具体为弹簧14，弹簧14系数高，易于变形且能够提供足够的复位力，当然，弹性部件采用弹性系数高的弹性垫片等弹性材料制品也是可行的。自动排水阀安装至中冷器至进气道之间的管路时，需要保证阀芯12能够接触到该段管路内的气体，以保证进气系统进气时，阀芯12能够受到进气压力。如此设计：

发动机工作时：

进气系统进气，阀芯12受到进气压力压缩弹簧14而移向并堵住阀口112，断开进水流道和排水流道111，从而使进气系统形成一个密闭的环境，保证进气系统内气体无外漏，此时系统内压力、温度较高，进气道内无冷凝水。可见，弹簧14的伸缩方向与阀芯12沿阀腔114移动的方向相同，图4中，弹簧14和阀芯12、阀腔114均同轴设置。

发动机停机时：

进气系统内压力消失，弹簧14复位，阀芯12脱离阀口112，阀口112打开，进水流道和排水流道111连通。此时，系统内压力、温度较低，进气道形成的冷凝水可汇集到自动排水阀处，并经进水流道-阀口112-排水流道111排出发动机。

本实施例提供的自动排水阀，通过气体压力和弹性部件弹力的压差，能够在进气时关闭以保持进气系统密闭性，停机时打开以排出进气道内的冷凝水。可见，该自动排水阀可避免进气道中零部件的锈蚀损坏。

进一步地，阀芯12封堵阀口112时，可与阀口112形成锥密封。即阀芯12封堵阀口112的封堵部呈锥形设置，阀口112也呈锥形设置，二者的锥形封堵部配合，锥形具有导向作用，使得封堵更加严密，确保封堵效果。

阀芯12的具体结构可继续参考图4理解。阀芯12可包括相接的大径段和小径段，且大径段贴靠阀腔114的内壁，即阀芯12和阀腔114的内壁滑动配合，以便阀芯12沿轴向移动而不偏移，从而确保阀芯12能够按照预定轨迹封堵阀口112。阀芯12的小径段的端部则为其封堵部，用于封堵阀口112，弹簧14套装小径段，位于阀腔114底部和大径段底部之间，阀口112则设置于阀腔114的底部，图4中，小径段的端部呈锥形设置。

此时，阀芯12的大径段可设置贯通孔121，贯通孔121的两端分别连通阀腔114和自动排水阀的外部，安装后，贯通孔121即连通中冷器、进气道之间的管路，则阀腔114可通过贯通孔121连通中冷器、进气道之间的管路。另外，阀口112连通阀腔114和排水流道111，则阀口112通过阀腔114连通贯通孔121和排水流道111。此时，贯通孔121即为进水流道。

如此设计，既使阀芯12与阀座11能够较好地滑动配合，又充分运用了阀芯12，仅在阀座11上设置阀口112和排水流道111即可实现上述的自动放水功能，结构简单且可靠。

可以理解，直接将进水流道设置于阀座11上也是可行的，比如，以图4为例，在阀座11的侧壁开设流道，使其一端连通至阀口112处，另一端连通至自动排水阀的顶部，以便连通中冷器、进气道之间的管路，阀芯12加工为实体件，阀芯12在气压和弹簧14压力下的轴向移动同样可控制排水流道111和如此设置的进水流道的通断。当然，该种方式的加工简便性、阀座12的强度相较于上述实施例均次之。

进一步地，可沿阀芯12的周向均匀开设若干贯通孔121，如图3、5所示。设置若干贯通孔121可增加进水流道的面积，便于冷凝水的快速排出。而且，贯通孔121的均匀设置也便于加工。

此时，阀腔114与排水流道111可同轴设置。如图4所示，实际上，此时，阀口112、排水流道111、阀芯12、阀腔114均同轴，贯通孔121也与轴线平行。如此设计，进水流道和排水流道111之间的距离较短，便于冷凝水快速排出；而且，该结构的自动排水阀，其排水流道111和进水流道几乎呈直线，只要自动排水阀竖直设置，排水流道111和进水流道也竖直设置，冷凝水便可直接竖直流下，能够加快流速。另外，自动排水阀的加工也更为简单。可以理解，即使排水流道111相较于贯通孔121、阀腔114等倾斜一定角度设置也是可行的，只要冷凝水能够沿排水流道111排出即可。

针对上述实施例，阀腔114对应的阀座11内壁可设置卡槽，且卡槽内设有限位垫片13，阀芯12则位于限位垫片13和弹簧14之间，限位垫片13可限制阀芯12的位移。可继续参考图4理解，弹簧14复位时，阀芯12在弹簧14弹力作用下上移，上移至限位垫片13处即与限位垫片13抵触，不再继续上移。如此设计，可防止弹簧14弹力过大，复位时阀芯12在惯性作用下脱离阀腔114而失效；而且，限位垫片13将阀芯12限制于阀腔114内，则易于实现贯通孔121的位置低于自动排水阀的安装位置，确保冷凝水能够进入进水流道。

针对上述各实施例，阀座11的外壁可形成有螺纹，以旋入进气道和中冷器之间的管路。如图4所示，阀座11上形成有阀腔114的上段大致呈螺栓状，即具有螺纹段115，并可形成螺帽113。则安装该自动排水阀时，在进气道和中冷器之间的管路上加工出相应接口，自动排水阀可直接旋入，而无需借助其他安装工具，安装简便，螺帽113便于操作人员旋动自动排水阀。

图4中，为防止管路中冷凝水或是气体从安装自动排水阀的接口处泄漏，还在自动排水阀的外壁设有密封圈15，自动排水阀安装后，密封圈15抵紧在安装接口处，提高了密封性能。形成螺帽113时，密封圈15可设于螺帽113形成的环形台阶面以及螺纹段115之间，安装后，密封圈15即抵紧在接口处，有效防漏。

可以理解，除了上述的螺栓状设计，将自动排水阀设计为铆钉状，直接铆入，或是通过焊接、法兰连接等方式是可行的。当然，上述的螺栓设计具有较好的可拆卸性和密封性能，而且利用自身结构实现安装，能够降低成本。

针对上述各实施例，排水流道111的出水口可连接外接管路，此时，排水流道111的出水口可加工为便于与外接管路配合的接口。则发动机停机时，进气道内的冷凝水可经外接管路流出至指定位置，以防冷凝水对其他构件造成锈蚀。可以设置专门的盛水容器，外接管路连通至该盛水容器；或是将外接管路直接连接至发动机系统中的水箱等，以合理地收集冷凝水。

本发明还提供一种发动机进气系统，包括相连通的中冷器和进气道，中冷器和进气道之间的管路安装有如上述任一实施例所述的自动排水阀。由于上述自动排水阀具有上述技术效果，具有该自动排水阀的进气系统也具有相同的技术效果，此处不再赘述。

以上对本发明所提供的一种发动机进气系统及其自动排水阀均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种自动排水阀，安装于发动机进气系统中进气道和中冷器之间的管路，其特征在于，

所述自动排水阀包括具有阀腔(114)的阀座(11)和设于所述阀腔(114)内的阀芯(12)，还设有供所述进气道内冷凝水流入的进水流道；所述阀座(11)设有排水流道(111)，和连通所述排水流道(111)、所述进水流道的阀口(112)；

所述阀芯(12)和所述阀腔(114)底部之间设有弹性部件，进气系统进气时，所述阀芯(12)受进气压力压缩所述弹性部件移向并堵住所述阀口(112)，所述弹性部件复位时，所述阀芯(12)脱离所述阀口(112)。

2.如权利要求1所述的自动排水阀，其特征在于，所述阀芯(12)封堵所述阀口(112)时，与所述阀口(112)形成锥密封。

3.如权利要求1所述的自动排水阀，其特征在于，所述阀芯(12)包括相接的大径段和小径段，所述大径段滑动配合于所述阀腔(114)的内壁；所述小径段的端部用于封堵所述阀口(112)；所述大径段设有贯通孔(121)，所述贯通孔(121)的两端分别连通所述阀腔(114)，以及所述进气道和所述中冷器之间的管路；所述阀口(112)连通所述阀腔(114)；所述贯通孔(121)为所述进水流道。

4.如权利要求3所述的自动排水阀，其特征在于，沿所述阀芯(12)的周向均匀开设有若干所述贯通孔(121)。

5.如权利要求3所述的自动排水阀，其特征在于，所述阀腔(114)与所述排水流道(111)同轴设置，所述进水流道与所述排水流道平行。

6.如权利要求3所述的自动排水阀，其特征在于，所述阀腔(114)对应的所述阀座(11)内壁设有卡槽，所述卡槽内设有限位垫片(13)，所述阀芯(12)位于所述限位垫片(13)和所述弹性部件之间。

7.如权利要求1-6任一项所述的自动排水阀，其特征在于，所述阀座(11)的外壁形成有螺纹，以旋入所述进气道和所述中冷器之间的管路。

8.如权利要求7所述的自动排水阀，其特征在于，所述阀座(11)的外壁形成有螺帽(113)，所述螺帽(113)形成的台阶面上设有密封圈(15)。

9.如权利要求1-6任一项所述的自动排水阀，其特征在于，所述排水流道(111)出水口为能够与外接管路连接的接口。

10.一种发动机进气系统，包括相连通的中冷器和进气道，其特征在于，所述中冷器和所述进气道之间的管路安装有如权利要求1-9任一项所述的自动排水阀。

11.如权利要求10所述的发动机进气系统，其特征在于，所述自动排水阀竖直安装于所述中冷器和所述进气道之间的管路，安装后的所述进水流道和所述排水流道均竖直设置。

12.如权利要求10所述的发动机进气系统，其特征在于，还包括盛水容器，所述排水流道连通至所述盛水容器。