CN106640228B - 一种节流损失小的空气流量调节阀 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种节流损失小的空气流量调节阀，包括调节阀本体，所述调节阀本体包括阀座，所述阀座一端连接涡轮增压器，所述涡轮增压器和所述阀座之间设置驱动轴，所述驱动轴的两端分别连接伺服电机和曲柄，所述曲柄的两端分别与连杆、导向轴铰接，所述导向轴的外侧固定连接至导流罩，另一端套接滑块，所述滑块的一侧与连杆铰接，并固定连接阀芯。本发明所述空气流量调节阀，调节流量特性好，流道没有方向的突变和局部截面剧烈的收缩，流通面积变化程度平缓，调节精度高；阀座、阀芯构成的流道截面面积逐渐收缩，有利于气流的加速，大大提高了下游涡轮的废气能量利用率。
Description
技术领域
本发明属于机电技术领域，尤其是涉及一种节流损失小的空气流量调节阀。
背景技术
船用柴油机与涡轮增压器匹配时，匹配点往往选择在大负荷的常用工况，由此导致柴油机在低负荷工况下工作时，涡轮前的排气压力较低，涡轮增压器转速低，且工作在低效率区，增压压力不足，柴油机性能不佳。
涡轮流通面积是影响柴油机与增压器匹配的一个重要参数，在柴油机大负荷时，需要较大的流通面积，这种工况下柴油机可以有较低的排气背压，泵气损失小，可以提供给涡轮足够的废气能量；在柴油机低负荷时，需要较小的流通面积，较小的流通面积可以使柴油机排气压力提高，涡轮膨胀比提高，增压器转速上升，增压压力上升，柴油机性能改善。
涡轮前安装普通的调节阀可以改变涡轮的流通面积，但柴油机废气经过阀门时，由于流通面积的突变，阀芯后存在低速区和漩涡，节流损失大，涡轮废气能量利用率低，柴油机性能反而恶化。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种节流损失小的空气流量调节阀，以提供一种流量调节特性好、流通面积变化平缓、调节精度高、能够提高下游涡轮废气能量利用率的空气流量调节阀。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种节流损失小的空气流量调节阀，包括调节阀本体，所述调节阀本体包括阀座、阀芯、曲柄、连杆、导向轴、滑块和导流罩，所述阀座、所述阀芯和所述导流罩从外到内依次套设，且同轴设置，所述导流罩外壁通过若干一号支撑筋与所述阀座固定连接；所述导向轴位于所述阀座的轴线上，且一端通过二号支撑筋与所述导流罩内壁固定连接，另一端外侧滑动套接所述滑块，所述滑块通过三号支撑筋与所述阀芯内壁固定连接；所述曲柄和所述连杆的一端铰接，所述连杆的另一端与所述滑块的一侧铰接，所述曲柄的另一端与所述导向轴上远离所述滑块的一端铰接；所述阀座用来连接涡轮增压器的一端外部设置伺服电机，所述伺服电机通过驱动轴驱动所述曲柄铰接所述导向轴的一端进行旋转，从而带动所述滑块在所述导向轴上滑动。
进一步的，所述导向轴上套接所述滑块的一端设置有限制所述滑块行程的环形凹槽，所述环形凹槽外部套接所述滑块。
进一步的，所述驱动轴设置在所述阀座内部的部分，位于一件所述一号支撑筋的内部。
进一步的，所述阀座右端内径大于其左端内径，且内壁呈流线型结构。
进一步的，所述导流罩为自左至右内径逐渐增大的筒状结构，且为流线型。
进一步的，所述阀芯为锥形阀芯。
进一步的，所述三号支撑筋为沿所述滑块径向的均布式结构。
相对于现有技术，本发明所述的空气流量调节阀具有以下优势：
(1)本发明所述的空气流量调节阀，当阀芯移动时，由阀座、阀芯和导流罩形成的流道没有方向的突变和局部截面剧烈的收缩，流通面积变化程度平缓，提高了调节精度。
(2)本发明所述的空气流量调节阀，设置的阀芯和导流罩都是流线型，气体沿压力面流过时气流更顺畅，形成的漩涡少，沿气流方向，阀座、阀芯构成的流道截面面积逐渐收缩，有利于气流的加速，大大提高了下游涡轮的废气能量利用率。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的调节阀主视图的示意图；
图2为本发明实施例所述的调节阀右视图的示意图；
图3为本发明实施例所述的调节阀流通面积最小时的工况示意图；
图4为本发明实施例所述的调节阀流通面积最大时的工况示意图；
图5为本发明实施例所述的阀座、导流罩和导向轴的主视图；
图6为本发明实施例所述的阀座、导流罩和导向轴的右视图；
图7为本发明实施例所述的阀芯、滑块和三号支撑筋的主视图；
图8为本发明实施例所述的阀芯、滑块和三号支撑筋的右视图。
附图标记说明：
1-阀座；2-阀芯；3-伺服电机；4-驱动轴；5-曲柄；6-连杆；7-导向轴；8-滑块；9-导流罩：10-一号支撑筋；11-二号支撑筋；12-三号支撑筋；13-涡轮增压器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种节流损失小的空气流量调节阀，如图1至图8所示，包括调节阀本体，所述调节阀本体包括阀座1、阀芯2、曲柄5、连杆6、导向轴7、滑块8和导流罩9，所述阀座1、所述阀芯2和所述导流罩9从外到内依次套设，且同轴设置，使气流的流通面积变化平缓，提高了调节精度；所述导流罩9外壁通过若干一号支撑筋10与所述阀座1固定连接；所述导向轴7位于所述阀座1的轴线上，且一端通过二号支撑筋11与所述导流罩9内壁固定连接，另一端外侧滑动套接所述滑块8，所述滑块8通过三号支撑筋12与所述阀芯2内壁固定连接；所述曲柄5和所述连杆6的一端铰接，所述连杆6的另一端与所述滑块8的一侧铰接，所述曲柄5的另一端与所述导向轴7上远离所述滑块8的一端铰接；
所述阀座1用来连接涡轮增压器13的一端外部设置伺服电机3，所述伺服电机3通过驱动轴4驱动所述曲柄5铰接所述导向轴7的一端进行旋转，从而带动所述滑块8在所述导向轴7上滑动，满足涡轮进气流量的调节。
所述导向轴7上套接所述滑块8的一端设置有限制所述滑块8行程的环形凹槽，所述环形凹槽外部套接所述滑块8，所述滑块8沿着所述导向轴7左右移动，可以实现所述阀芯2与所述阀座1相对位置的改变，从而能够调整所述调节阀的流通面积。
所述驱动轴4设置在所述阀座1内部的部分，位于一件所述一号支撑筋10的内部，减小了气流流通阻力。
所述阀座1右端内径大于其左端内径，且内壁呈流线型结构，避免流道局部截面剧烈收缩，其缓冲作用，同时减小阻力。
所述导流罩9为自左至右内径逐渐增大的筒状结构，且为流线型，避免了流道局部截面的剧烈收缩，使流通面积变化程度平缓，提高了调节精度。
所述阀芯2为锥形阀芯，减小气流阻力。
所述三号支撑筋12为沿所述滑块8径向的均布式结构，保证了阀芯2和滑块8结构的稳定。
一种节流损失小的空气流量调节阀的工作原理为：
伺服电机3带动驱动轴4旋转，驱动轴4带动曲柄5和连杆6运动，连杆6带动滑块8沿着导向轴7左右运动；
流通面积最小的工作状况：当阀芯2向左移动时，由阀座1与阀芯2形成的流通面积减小，但因为导流罩9的作用，所形成的流道并没有方向的突变和局部截面剧烈的收缩，流通面积变化程度平缓，因此调节精度高；由于阀芯2和导流罩9都是流线型，气体流过阀芯2时气流顺畅，形成的漩涡少，有利于提高下游涡轮的废气能量利用率。
流通面积最大的工作状况：当阀芯2向右移动时，最终导流罩9完全隐藏在阀芯2内部，阀座1、阀芯2沿气流方向构成的流道截面面积逐渐收缩，有利于气流的加速，避免了气流损失，大大提高下游涡轮的废气能量利用率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种节流损失小的空气流量调节阀，其特征在于：包括调节阀本体，所述调节阀本体包括阀座(1)、阀芯(2)、曲柄(5)、连杆(6)、导向轴(7)、滑块(8)和导流罩(9)，
所述阀座(1)、所述阀芯(2)和所述导流罩(9)从外到内依次套设，且同轴设置，所述导流罩(9)外壁通过若干一号支撑筋(10)与所述阀座(1)固定连接；所述导向轴(7)位于所述阀座(1)的轴线上，且一端通过二号支撑筋(11)与所述导流罩(9)内壁固定连接，另一端外侧滑动套接所述滑块(8)，所述滑块(8)通过三号支撑筋(12)与所述阀芯(2)内壁固定连接；
所述曲柄(5)和所述连杆(6)的一端铰接，所述连杆(6)的另一端与所述滑块(8)的一侧铰接，所述曲柄(5)的另一端与所述导向轴(7)上远离所述滑块(8)的一端铰接；
所述阀座(1)用来连接涡轮增压器(13)的一端外部设置伺服电机(3)，所述伺服电机(3)通过驱动轴(4)驱动所述曲柄(5)铰接所述导向轴(7)的一端进行旋转，从而带动所述滑块(8)在所述导向轴(7)上滑动。
2.根据权利要求1所述的一种节流损失小的空气流量调节阀，其特征在于：所述导向轴(7)上套接所述滑块(8)的一端设置有限制所述滑块(8)行程的环形凹槽，所述环形凹槽外部套接所述滑块(8)。
3.根据权利要求1所述的一种节流损失小的空气流量调节阀，其特征在于：所述驱动轴(4)设置在所述阀座(1)内部的部分，位于一件所述一号支撑筋(10)的内部。
4.根据权利要求1所述的一种节流损失小的空气流量调节阀，其特征在于：所述阀座(1)右端内径大于其左端内径，且内壁呈流线型结构。
5.根据权利要求1所述的一种节流损失小的空气流量调节阀，其特征在于：所述导流罩(9)为自左至右内径逐渐增大的筒状结构，且为流线型。
6.根据权利要求1所述的一种节流损失小的空气流量调节阀，其特征在于：所述阀芯(2)为锥形阀芯。
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