CN106939808A - 一种应用于低速柴油机的带液压旋阀器的排气阀装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种应用于低速柴油机的带液压旋阀器的排气阀装置，包括排气阀部分、排气阀控制部分；排气阀部分包括气缸盖体、阀座、排气阀阀盘、阀杆、旋阀器，排气阀控制部分包括泵体、开阀伺服油路、开阀回油油路、关阀伺服油路、关阀回油油路，通过旋转减少阀面与阀座上的积碳、使阀盘受热和散热更加均匀的应用于低速柴油机的液压排气阀装置。通过液压力实现气阀的开启与关闭，气阀开启时通过液压力驱动旋阀器内叶片实现气阀旋转，清除气阀阀面与阀座上的积碳；气阀关闭时，通过节流阀的节流作用实现排气阀柔性关闭，减少气阀撞击。

Description

一种应用于低速柴油机的带液压旋阀器的排气阀装置

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机，具体地说是柴油机的排气阀。

背景技术

排气阀及其系统是船用低速二冲程柴油机的重要组成部分，通过控制排气阀的打开和关闭来实现对柴油机进排气过程的控制。排气阀装置工作的好坏直接影响柴油机的换气质量，进而影响柴油机的做功能力。其中，液压排气阀装置因其尺寸小、噪声低、气阀不受侧推力、便于布置和拆装方便等诸多优点而被普遍应用于低速柴油机上。

液压排气阀开阀靠液压传动器产生的油压，关阀靠空气弹簧的气体力实现，虽然存在以上很多优点，但是存在着调试与密封困难的缺陷，经常出现空气弹簧气体泄漏导致气阀关不严的状况。

此外，气阀处会出现积碳现象，同样会导致气阀关闭不严。为解决上述问题，现在的低速柴油机大多装有转翼通过排气气流来实现旋转，简单方便。但是，这种依靠气流的转翼机构，低负荷效果不好，气阀机构质量大时，效果也不好。

发明内容

本发明的目的在于提供可以实现柔性关闭、并可以减少阀面与阀座上的积碳、使阀盘均匀接受热量和散热的一种应用于低速柴油机的带液压旋阀器的排气阀装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种应用于低速柴油机的带液压旋阀器的排气阀装置，其特征是：包括排气阀部分、排气阀控制部分；

排气阀部分包括气缸盖体、阀座、排气阀阀盘、阀杆、旋阀器，阀座设置在气缸盖体下端，阀杆连接排气阀阀盘并设置在气缸盖体里，气缸盖体上分别设置气缸盖体进油孔和气缸盖体出油孔，气缸盖体里自上而下依次安装上密封块、旋阀器、下密封块，上密封块和下密封块分别与气缸盖体过盈配合，阀杆依次穿过上密封块、旋阀器、下密封块，并与旋阀器固定相连，旋阀器与上密封块之间形成上密封腔，旋阀器与下密封块之间形成下密封腔，旋阀器包括旋阀器壳体、中心轴，中心轴位于旋阀器壳体里，中心轴装有叶片，旋阀器壳体上设置旋阀器进油孔和旋阀器出油孔，气缸盖体上开有油槽，油槽的位置与旋阀器出油孔的位置相对应，气缸盖体进油孔与旋阀器进油孔的位置相对应；

排气阀控制部分包括泵体、开阀伺服油路、开阀回油油路、关阀伺服油路、关阀回油油路，泵体里设置柱塞、推杆、滚轮，推杆上端连接柱塞，推杆下端连接滚轮，滚轮的下方设置凸轮，泵体侧面分别设置泵体第一进油孔、泵体第二进油孔、泵体第一出油孔，泵体上端设置泵体第二出油孔，开阀伺服油路分别连通泵体第一出油孔和气缸盖体进油孔，开阀回油油路分别连通关阀伺服油路和曲轴箱，关阀伺服油路连通泵体第二出油孔和气缸盖体出油孔，关阀回油油路分别连通曲轴箱和开阀伺服油路，开阀伺服油路上设置第一单向阀、第二单向阀，第一单向阀位于泵体出油孔处，第二单向阀位于开阀伺服油路与关阀回油油路连通处，开阀回油油路上设置第一两位两通换向阀，关阀伺服油路上设置第三单向阀、第四单向阀，第三单向阀位于泵体第二出油孔处，第四单向阀位于关阀伺服油路与开阀回油油路连通处，开阀回油油路通过第一两位两通换向阀与第三单向阀和第四单向阀之间的关阀伺服油路相通，关阀回油油路上设置第二两位两通换向阀和节流阀，关阀回油油路通过第二两位两通换向阀与第一单向阀和第二单向阀之间的开阀伺服油路相通。

本发明还可以包括：

1、所述的油槽连接旋阀器叶片的叶间腔和上密封腔，油槽的宽度为1mm。

2、叶片与旋阀器壳体之间的距离为0.05mm。

3、凸轮从基圆向顶点方向转动即上升行程时，柱塞关闭泵体第一进油孔，当泵体的腔内油压大于第一单向阀的弹簧预紧力时，油液经开阀伺服油路进入旋阀器叶片的叶间腔，叶片旋转同时带动阀杆旋转，叶片间的油液经旋阀器出油孔、油槽流向上密封腔，推动旋阀器和阀杆下行，气缸盖体进油孔与上密封腔相通，第一两位两通换向阀处于常开位，下密封腔的油液经第一两位两通换向阀常开位流向曲轴箱；随着凸轮继续上行，泵体第一出油孔关闭，柱塞与液压活塞中间的油液油压大于第三单向阀弹簧预紧力时，油液经关阀伺服油路进入下密封腔，推动旋阀器上行，第二两位两通换向阀处于常开位，上密封腔的油液经气缸盖体进油孔、第二两位两通换向阀常开位、节流阀流向曲轴箱，排气阀阀盘复位。

本发明的优势在于：本发明通过液压油路中的节流阀实现排气阀的柔性关闭，替代了空气弹簧，克服了空气弹簧经常由于空气泄露导致气阀关不严的弊端，避免了排气阀和阀座的刚性撞击，延长排气阀使用寿命，更加安全可靠。

本发明通过液压驱动，可以在排气阀开启前很短时间内实现排气阀旋转，可以减少阀面与阀座上的积碳，使磨损减小，贴合严密，还可以使阀盘均匀地接受热量和散热，以改善阀盘的热应力状态。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的旋阀器剖视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-2，本发明主要包括排气阀部分和排气阀控制部分；排气阀部分包括密上封块12、旋阀器13、下密封块14、排气阀阀盘16、排气阀阀杆17、排气阀阀座18、气缸盖体15；排气阀控制部分主要包括凸轮1、滚轮2、推杆3、柱塞4、泵体21、开阀伺服油路L、关阀伺服油路N、回油油路M、回油油路O、进油油路P。阀杆17上装有旋阀器13，旋阀器与阀杆紧固连接，与气缸盖体15过渡配合，开阀时通过旋阀器的旋转，清除气阀积碳，解决气阀积碳导致气阀关闭不严的问题。阀杆17上装有密封块12和密封块14，密封块12和密封块14与气缸盖体15过盈配合，与阀杆17活动连接，阀杆17可以在密封块12和密封块14的中间孔中上下移动。气缸盖体上开有油槽I，油槽I宽度为1mm，以尽可能不破坏气缸盖体结构，其主要作用是连接旋阀器13叶间腔和旋阀器13与密封块12间的密封空间。开阀伺服油路L中有两个单向阀5和10，单向阀5靠近出油孔C，单向阀10靠近开阀伺服油路L与回油路M交岔口；关阀伺服油路N上有两个单向阀6和7，单向阀6靠近出油孔D，单向阀7靠近关阀伺服油路N和回油路O交岔口。回油油路M通向曲轴箱8，回油油路M上依次有液控两位两通换向阀11和单向节流阀9，液控两位两通换向阀11的控制油液来自单向阀10的前端；回油油路O通向曲轴箱8，回油路O上有液控两位两通换向阀20，液控两位两通换向阀20控制油液来自单向阀7的前端。液压旋阀器13呈圆饼状，分为上下壳体，中间空心，沿中心轴装有四个叶片，叶片长度小于壳体内径0.05mm，安装后，叶片和壳体之间仅留有0.05mm间隙，在受到液压力时可以转动。液压旋阀器上有进油孔和出油孔，用于进、排油。另外，液压旋阀器下壳体上开有泄油油路Q，通往油槽I，使连通泄油油路Q的叶间腔为低压区。

凸轮轴带动凸轮1旋转，当凸轮1从顶点向基圆旋转时，滚轮2、顶杆3及柱塞4随凸轮1下行，来自十字头润滑系统的油液沿进油路P经进油孔A进入柱塞泵内。当凸轮1从基圆向顶点方向转动即上升行程时，自柱塞关闭进油孔A开始，油压上升，当泵腔内油压大于单向阀5的弹簧预紧力时，油液经出油孔C经单向阀5、单向阀10、进油孔E、旋阀器进油孔J进入旋阀器叶间腔，进油的叶间腔压力升高，而通过泄油油路Q与油槽I连接的叶间腔处于低压，从而推动叶片23旋转，带动气阀旋转。叶片间的油液待转到与出油孔K相通时，经出油孔K、油槽I流向旋阀器13和密封块12的密封空间，推动旋阀器13下行，同时阀杆17一起下行。进油孔E和旋阀器进油孔J不再连通，变成进油孔E与密封块12和旋阀器13的密封空间相通，液压油推动旋阀器13带动阀杆17下行，由于单向阀7前没有油液，所以此时液压两位两通换向阀20处于常开位，旋阀器13和密封块14密封空间的油液经液压两位两通换向阀20常开位流向曲轴箱8，此过程中排气阀打开。随着凸轮1继续上行，出油孔C关闭，柱塞与液压活塞中间的油液油压继续上升，当油压大于单向阀6弹簧预紧力时，油液经单向阀6、单向阀7、进油孔F进入旋阀器13与密封块14的密封空间，推动旋阀器13上行，由于单向阀10前没有油液，所以此时液压两位两通换向阀11处于常开位，密封块12和旋阀器13中间的油液经油孔E、液控两位两通换向阀11常开位、节流阀9流向曲轴箱8，由于节流阀的节流作用，此过程排气阀缓慢上行，减少气阀刚性撞击，待旋阀器13运动到油孔E和油孔J相通时，排气阀恰好关闭。接下来，凸轮1下行，进行下一次排气阀开启与关闭。

Claims (5)

1.一种应用于低速柴油机的带液压旋阀器的排气阀装置，其特征是：包括排气阀部分、排气阀控制部分；

排气阀部分包括气缸盖体、阀座、排气阀阀盘、阀杆、旋阀器，阀座设置在气缸盖体下端，阀杆连接排气阀阀盘并设置在气缸盖体里，气缸盖体上分别设置气缸盖体进油孔和气缸盖体出油孔，气缸盖体里自上而下依次安装上密封块、旋阀器、下密封块，上密封块和下密封块分别与气缸盖体过盈配合，阀杆依次穿过上密封块、旋阀器、下密封块，并与旋阀器固定相连，旋阀器与上密封块之间形成上密封腔，旋阀器与下密封块之间形成下密封腔，旋阀器包括旋阀器壳体、中心轴，中心轴位于旋阀器壳体里，中心轴装有叶片，旋阀器壳体上设置旋阀器进油孔和旋阀器出油孔，气缸盖体上开有油槽，油槽的位置与旋阀器出油孔的位置相对应，气缸盖体进油孔与旋阀器进油孔的位置相对应；

排气阀控制部分包括泵体、开阀伺服油路、开阀回油油路、关阀伺服油路、关阀回油油路，泵体里设置柱塞、推杆、滚轮，推杆上端连接柱塞，推杆下端连接滚轮，滚轮的下方设置凸轮，泵体侧面分别设置泵体第一进油孔、泵体第二进油孔、泵体第一出油孔，泵体上端设置泵体第二出油孔，开阀伺服油路分别连通泵体第一出油孔和气缸盖体进油孔，开阀回油油路分别连通关阀伺服油路和曲轴箱，关阀伺服油路连通泵体第二出油孔和气缸盖体出油孔，关阀回油油路分别连通曲轴箱和开阀伺服油路，开阀伺服油路上设置第一单向阀、第二单向阀，第一单向阀位于泵体出油孔处，第二单向阀位于开阀伺服油路与关阀回油油路连通处，开阀回油油路上设置第一两位两通换向阀，关阀伺服油路上设置第三单向阀、第四单向阀，第三单向阀位于泵体第二出油孔处，第四单向阀位于关阀伺服油路与开阀回油油路连通处，开阀回油油路通过第一两位两通换向阀与第三单向阀和第四单向阀之间的关阀伺服油路相通，关阀回油油路上设置第二两位两通换向阀和节流阀，关阀回油油路通过第二两位两通换向阀与第一单向阀和第二单向阀之间的开阀伺服油路相通。

2.根据权利要求1所述的一种应用于低速柴油机的带液压旋阀器的排气阀装置，其特征是：所述的油槽连接旋阀器叶片的叶间腔和上密封腔，油槽的宽度为1mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种应用于低速柴油机的带液压旋阀器的排气阀装置，其特征是：叶片与旋阀器壳体之间的距离为0.05mm。

4.根据权利要求1或2所述的一种应用于低速柴油机的带液压旋阀器的排气阀装置，其特征是：凸轮从基圆向顶点方向转动即上升行程时，柱塞关闭泵体第一进油孔，当泵体的腔内油压大于第一单向阀的弹簧预紧力时，油液经开阀伺服油路进入旋阀器叶片的叶间腔，叶片旋转同时带动阀杆旋转，叶片间的油液经旋阀器出油孔、油槽流向上密封腔，推动旋阀器和阀杆下行，气缸盖体进油孔与上密封腔相通，第一两位两通换向阀处于常开位，下密封腔的油液经第一两位两通换向阀常开位流向曲轴箱；随着凸轮继续上行，泵体第一出油孔关闭，柱塞与液压活塞中间的油液油压大于第三单向阀弹簧预紧力时，油液经关阀伺服油路进入下密封腔，推动旋阀器上行，第二两位两通换向阀处于常开位，上密封腔的油液经气缸盖体进油孔、第二两位两通换向阀常开位、节流阀流向曲轴箱，排气阀阀盘复位。

5.根据权利要求3所述的一种应用于低速柴油机的带液压旋阀器的排气阀装置，其特征是：凸轮从基圆向顶点方向转动即上升行程时，柱塞关闭泵体第一进油孔，当泵体的腔内油压大于第一单向阀的弹簧预紧力时，油液经开阀伺服油路进入旋阀器叶片的叶间腔，叶片旋转同时带动阀杆旋转，叶片间的油液经旋阀器出油孔、油槽流向上密封腔，推动旋阀器和阀杆下行，气缸盖体进油孔与上密封腔相通，第一两位两通换向阀处于常开位，下密封腔的油液经第一两位两通换向阀常开位流向曲轴箱；随着凸轮继续上行，泵体第一出油孔关闭，柱塞与液压活塞中间的油液油压大于第三单向阀弹簧预紧力时，油液经关阀伺服油路进入下密封腔，推动旋阀器上行，第二两位两通换向阀处于常开位，上密封腔的油液经气缸盖体进油孔、第二两位两通换向阀常开位、节流阀流向曲轴箱，排气阀阀盘复位。