CN103867282A - 一种主动式增压蒸汽压力系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸汽压力系统，包括高压进气管(8)、可调压空气单向减压阀(7)、低压进气管(6)、膨胀水箱(5)、高压蒸汽管(4)、可调压蒸汽单向阀(3)、低压蒸汽管(2)，其特征在于：高压进气管(8)一端与压后进气管(9)连接，另一端与可调压空气单向减压阀(7)连接；低压进气管(6)一端与可调压空气单向减压阀(7)连接，另一端连接在膨胀水箱(5)顶部；高压蒸汽管(4)一端与膨胀水箱(5)顶部连接，另一端与可调压蒸汽单向阀(3)连接；低压蒸汽管(2)可调压蒸汽单向阀(3)连接。本发明的主动式增压蒸汽压力系统可以维持膨胀水箱(5)压力始终大于冷却水饱和压力，防止发动机水泵入口出现过湿饱和蒸汽状态，引起水泵汽蚀和流量下降。

Description

一种主动式增压蒸汽压力系统

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种应用于发动机冷却系统上的蒸汽压力系统。

背景技术

蒸汽压力系统用来维持发动机冷却系统中膨胀水箱内一定的气压，当车辆在高原环境或在高温冷却状态下运行时，确保冷却水温度低于系统压力对应的饱和温度，防止水沸腾，导致发动机过热；确保水泵进口处压力高于该处的饱和压力，减少水泵进口气蚀，导致冷却液流量降低。

当前，提高发动机冷却系统压力的方式是在膨胀水箱上加装一个空气蒸汽阀。空气蒸汽阀是由空气阀和蒸汽阀两个部件组合而成，空气阀是外界大气进入膨胀水箱的单向阀；蒸汽阀是膨胀水箱内的蒸汽流向外界的单向阀。其工作原理是：先调节好空气阀和蒸汽阀的开启压力，空气阀设计开启压力一般为10～18kpa，当外界大气压力与膨胀水箱内压力之差小于空气阀开启压力时，空气阀开启，大气进入膨胀水箱，蒸汽阀设计开启压力一般为100～180kpa，当膨胀水箱内压力与外界大气压力之差大于100～180kpa后，蒸汽阀开启，蒸汽溢出。从而始终维持膨胀水箱内压力在空气阀开启压力与蒸汽阀开启压力之间。

空气蒸汽阀的缺点是：1)当膨胀水箱压力大于蒸汽阀开启压力后，在蒸汽阀开启及关闭后，如果发动机在更低负荷工况下运行时，将出现水泵入口汽蚀和水流量的降低。这是因为在高原环境或高温冷却工况下，需要预热蒸汽阀开启压力，从而保证最高冷却温度下的系统压力大于饱和压力。在蒸汽阀没有开启之前，膨胀水箱内的气体主要为预先进入水箱内的大气、升温过程中从水中溢出的气体和少量升温过程水箱液体表面挥发的水蒸汽，随着冷却水温度的升高，压力受温度的变化影响很大，蒸汽阀必须开启来降低系统压力，当蒸汽阀开启到膨胀水箱压力低于蒸汽阀开启压力后，蒸汽阀关闭，在蒸汽阀从开启到关闭这一过程中，预先进入水箱内的大气和升温过程中从水中溢出的气体大量溢出，系统降压过程导致大量挥发的水蒸汽蒸发并充满整个空间。当发动机在更低热负荷工况点运行时，随着冷却水温度降低，大量水蒸气的将重新冷凝为水，膨胀水箱内的压力急剧降低，分压力构成为饱和水蒸气压力和少量的气体压力，系统将在一个更低温度点达到平衡，膨胀水箱压力将略高于系统饱和压力，此时在水泵入口将出现过湿饱和蒸汽状态，从而导致水泵前汽蚀和水流量的降低；2)军用履带车辆基本行驶于多沙尘的起伏土路，车辆行驶过程中空气的含尘量较高，空气蒸汽阀工作时，随着蒸汽阀和空气阀的开启和关闭，将空气中的尘土随湿蒸汽带入阀体内，造成密封垫失效和弹簧的卡滞，致使空气蒸汽阀工作失效。

发明内容

本发明解决的技术问题是发动机冷却系统采用空气蒸汽阀在高原和高温冷却工况下出现水泵进口汽蚀和流量降低。

本发明所采用的技术方案是：一种蒸汽压力系统，包括高压进气管8、可调压空气单向减压阀7、低压进气管6、膨胀水箱5、高压蒸汽管4、可调压蒸汽单向阀3、低压蒸汽管2，其特征在于：高压进气管8一端与压后进气管9连接，另一端与可调压空气单向减压阀7连接；低压进气管6一端与可调压空气单向减压阀7连接，另一端连接在膨胀水箱5顶部；高压蒸汽管4一端与膨胀水箱5顶部连接，另一端与可调压蒸汽单向阀3连接；低压蒸汽管2可调压蒸汽单向阀3连接。

为解决空气中的尘土易带入阀体内，造成密封垫失效和弹簧的卡滞，致使空气蒸汽阀工作失效的技术问题，优选在低压蒸汽管2前设置微型空气滤1。

本发明的有益效果：

1)可以维持膨胀水箱5压力始终大于冷却水的饱和压力，克服空气蒸汽阀在发动机高温冷却和高原环境下，膨胀水箱5压力大于蒸汽阀开启后，蒸汽阀开启后的关闭状态下，发动机在低负荷工况下冷却水温度降低带来膨胀水箱5蒸汽压力降低，在水泵入口将出现过湿饱和蒸汽状态，引起水泵汽蚀和流量下降。

2)由于通过可调压空气单向减压阀7的气体为过滤后干净气体，通过可调压蒸汽单向阀3的蒸汽为只出不进，且低压蒸汽管2出口连接了微型空气滤1。克服了空气蒸汽阀由于空气道和蒸汽道相通，且频繁开启，尘土掉入阀体，造成密封垫失效和弹簧的卡滞，致使工作失效的缺陷。

附图说明

图1为主动式增压蒸汽压力系统示意图

1微型空气滤  2低压蒸汽管  3可调压蒸汽单向阀  4高压蒸汽管  5膨胀水箱6低压进气管  7可调压空气单向减压阀  8高压进气管  9压后进气管

具体实施方式

结合附图1对主动式增压蒸汽压力系统各部分的作用进行进一步说明：

微型空气滤1用于防止尘土通过低压蒸汽管2进入可调压蒸汽单向阀3，造成其密封垫失效和弹簧的卡滞。

低压蒸汽管2通过连接螺母或卡箍一端与微型空气滤1连接，另一端与可调压蒸汽单向阀3的出口连接。

可调压蒸汽单向阀3的进口通过高压蒸汽管4与膨胀水箱5的顶部相通。可调压蒸汽单向阀3用于当膨胀水箱5压力大于可调压蒸汽单向阀3的开启压力时，将膨胀水箱5内的水蒸汽排出，从而维持膨胀水箱5内压力至设计要求，同时防止当膨胀水箱5内的压力小于外界大气压力时，外界空气进入膨胀水箱5。

可调压蒸汽单向阀3的开启压力大于冷却系统要求的最大冷却水温度的饱和压力和可调压空气单向减压阀减压后的最大压力，同时小于冷却系统管路的安全压力。可调压蒸汽单向阀3作用为将高于阀体开启压力的膨胀水箱内蒸汽排出，保证冷却系统管路及设备压力在安全范围内，防止压气机压后气体通过可调压空气单向减压阀和可调压蒸汽单向阀与外界窜气。

低压进气管6通过连接螺母或卡箍一端与膨胀水箱5的顶部连接，另一端与可调压空气单向减压阀7的出口相连。

可调压空气单向减压阀7的进口通过高压进气管8与压后进气管9，即增压器出口的连接管相通。

可调压空气单向减压阀7用于将增压器压后的气体通过降低一定的压力后引入膨胀水箱5，从而实现在任何条件下，膨胀水箱5内的压力始终高于冷却水的饱和压力，同时避免当膨胀水箱5内的压力大于压后进气管9内压力时，膨胀水箱5内的蒸汽倒流进入压后进气管9。

可调压空气单向减压阀7作用为将压气机增压后的压力适当降低后引入膨胀水箱，同时避免膨胀水箱内的蒸汽流入进气道，连接方向为气体由高压进气管流向低压进气管，压降压力调节应保证水泵前压力大于对应饱和压力，具体需要根据压气机出口压力和最高冷却温度而定。

可调压空气单向减压阀7的减压压力的设计原则为保证膨胀水箱5内压力大于最高冷却温度的饱和压力，小于最大压气机出口压力，在冷却系统压力许可范围内，尽量保证膨胀水箱5内压力最大。

优选在高压进气管8与压后进气管9连接处、低压进气管6可调压空气单向减压阀7连接处、高压蒸汽管4与膨胀水箱5顶部连接处、低压蒸汽管2与可调压蒸汽单向阀3连接处通过连接螺母或卡箍进行连接。

Claims (5)

1.一种蒸汽压力系统，包括高压进气管(8)、可调压空气单向减压阀(7)、低压进气管(6)、膨胀水箱(5)、高压蒸汽管(4)、可调压蒸汽单向阀(3)、低压蒸汽管(2)，其特征在于：高压进气管(8)一端与压后进气管(9)连接，另一端与可调压空气单向减压阀(7)连接；低压进气管(6)一端与可调压空气单向减压阀(7)连接，另一端连接在膨胀水箱(5)顶部；高压蒸汽管(4)一端与膨胀水箱(5)顶部连接，另一端与可调压蒸汽单向阀(3)连接；低压蒸汽管(2)可调压蒸汽单向阀(3)连接。

2.根据权利要求1所述的蒸汽压力系统，其特征在于：在低压蒸汽管(2)前设置微型空气滤(1)。

3.根据权利要求1所述的蒸汽压力系统，其特征在于：在高压进气管(8)与压后进气管(9)连接处、低压进气管(6)可调压空气单向减压阀(7)连接处、高压蒸汽管(4)与膨胀水箱(5)顶部连接处、低压蒸汽管(2)与可调压蒸汽单向阀(3)连接处通过连接螺母或卡箍进行连接。

4.根据权利要求1所述的蒸汽压力系统，其特征在于：可调压蒸汽单向阀(3)的开启压力大于冷却系统要求的最大冷却水温度的饱和压力和可调压空气单向减压阀(7)减压后的最大压力，同时小于冷却系统管路的安全压力。

5.根据权利要求1所述的蒸汽压力系统，其特征在于：可调压空气单向减压阀(7)的减压压力的设计原则为保证膨胀水箱(5)内压力大于最高冷却温度的饱和压力，小于最大压气机出口压力。