CN107131078B - 一种旁通式轴向进气的内导向燃气喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种旁通式轴向进气的内导向燃气喷射阀，通过电磁铁通电吸引衔铁的方式，使得阀芯组合体在导向销的内导向作用下离开阀座运动，实现燃气阀喷气的功能；采用旁通的供气方式，对燃气在阀体内的流动进行了导向；阀芯底端应用密封环带进而形成进气环腔，燃气沿轴向进入，一方面避免了燃气干涉，另一方面减轻了阀座质量；采用带有稳压腔的阀座结构，其能够有效抑制燃气喷射阀内部燃气压力的波动，保证了燃气喷射阀喷气压力的稳定性；于导向销处设置了压力平衡孔，于底板处设置了压力平衡槽，促使衔铁内外气路达到平衡，保证了衔铁上下无燃气压力差，避免了衔铁受到额外的轴向力，进一步地提高了燃气喷射阀的响应速度。

Description

一种旁通式轴向进气的内导向燃气喷射阀

技术领域

本发明涉及的是一种燃气喷射阀，具体地说是气体机和双燃料内燃机上的燃气喷射阀。

背景技术

随着社会的迅速发展，能源的需求日益增加，环境污染的问题也日益加剧，天然气因其自身储量丰富、价格低廉且具有良好的经济性与排放性，成为最具发展前景的能源，在内燃机行业，将天然气作为内燃机运行的主燃料，对于降低排放问题有着显著的效果，因此，应用天然气作为燃料的内燃机近年来已然成为了内燃机行业中的研究热点。燃气喷射阀作为气体燃料内燃机的供气系统中的重要执行元件，其性能的优劣直接影响着内燃机的特性。目前来看，在燃气喷射阀的实际工作过程中，依照内燃机转速的不同，燃气喷射阀的响应时间一般在几毫秒到几十毫秒之间，即燃气喷射阀需具备快速响应的特点以满足迅速开关的实际需求，与此同时，燃气喷射阀还需具备尽量大的出气横截面积，以保证内燃机获得充足的燃气供给，此外，燃气喷射阀工作时燃气自身的流动状态、所喷燃气压力的稳定性及控制精度等特性均会对内燃机性能造成影响。

发明内容

本发明的目的在于提供响应速度高、控制精度高、喷气压力稳定的一种旁通式轴向进气的内导向燃气喷射阀.

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种旁通式轴向进气的内导向燃气喷射阀，其特征是：包括阀体、阀座、电磁铁、阀芯组合体，电磁铁安装在阀体上，阀体安装在阀座上，电磁铁、阀体以及阀座之间形成阀空间，电磁铁里缠绕线圈，阀芯组合体位于阀空间里并设置在电磁铁下方，所述的阀芯组合体包括衔铁、弹簧座、底板、阀芯、导向销，衔铁、底板、阀芯自上而下布置同时通过紧固螺栓连接在一起，弹簧座位于衔铁外部并与衔铁之间形成环形槽，电磁铁内部设置环形槽，主复位弹簧的两端分别布置在电磁铁的环形槽和弹簧座的环形槽内，衔铁中心处安装导向销，导向销伸入至电磁铁里，电磁铁里设置辅复位弹簧，辅复位弹簧的两端分别接触电磁铁和导向销，导向销里设置压力平衡孔，底板上设置压力平衡槽，阀芯为中空结构，阀芯下方的阀座上设置中心稳压腔，压力平衡孔、压力平衡槽、阀芯的中空部分以及中心稳压腔相通并构成内部空间，阀芯上设置密封环带，密封环带形成进气环腔，阀座上设置出气环带，出气环带位于进气环腔下方，出气环带下方设置出气口。

本发明还可以包括：

1、阀座的外端设置端部稳压腔。

2、阀体设置伸出部分，伸出部分设置进气口，进气口下方的阀体里设置导流腔，进气口、导流腔相通并构成外部空间，外部空间与内部空间相通，阀芯上设置轴向进气孔；

燃气经进气口垂直流入导流腔，一部分燃气流入到内部空间以及阀座的中心稳压腔，其余燃气流入阀芯上方，一部分燃气流经轴向进气孔，充满阀芯上的进气环腔，另一部分燃气流入阀座外端的端部稳压腔内；

燃气喷射阀工作过程中，在线圈未通电时，在主复位弹簧和辅复位弹簧的预紧力作用下，阀芯上的密封环带与阀座的上表面紧密配合，燃气充满燃气喷射阀的阀体内部的外部空间和内部空间；线圈通电后，衔铁受到向上电磁力的作用，阀芯组合体在克服主复位弹簧、辅复位弹簧的预紧力后向上运动，阀芯与阀座表面分离，燃气喷射阀开启，气路开启，燃气由阀芯上的轴向进气孔流入，通过进气环腔，经由阀芯与阀座之间的空隙，最后经由出气口导向后垂直流出；线圈断电后，在主复位弹簧和辅复位弹簧的预紧力作用下，衔铁向下运动，阀芯组合体整体向下运动，直至阀芯表面与阀座表面贴合，重新回到初始位置，燃气喷射阀关闭，气路关闭。

本发明的优势在于：本发明的通过电磁铁通电吸引衔铁的方式，使得阀芯组合体在导向销的内导向作用下离开阀座运动，实现燃气阀喷气的功能；本发明采用旁通的供气方式，对燃气在阀体内的流动进行了导向；阀芯底端应用密封环带进而形成进气环腔，燃气沿轴向进入，一方面避免了燃气干涉，保证了气路平衡，另一方面减轻了阀座质量，提高了响应速度；本发明采用带有稳压腔的阀座结构，其能够有效抑制燃气喷射阀内部燃气压力的波动，保证了燃气喷射阀喷气压力的稳定性；本发明于导向销处设置了压力平衡孔，于底板处设置了压力平衡槽，促使衔铁内外气路达到平衡，保证了衔铁上下无燃气压力差，避免了衔铁受到额外的轴向力，进一步地提高了燃气喷射阀的响应速度，降低了燃气喷射阀工作的控制难度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的阀芯组合体结构示意图；

图3为本发明的气路走向图；

图4为阀芯三维结构放大图；

图5为阀座三维结构放大图。

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1-5，图1为本发明一种旁通式轴向进气的内导向燃气喷射阀的整体结构示意图，包括1电磁铁、2线圈、3主复位弹簧、4辅复位弹簧、5阀芯组合体、6密封胶圈、7阀体、8阀座、9定位螺栓、10密封胶圈和12密封胶圈。电磁铁1利用定位螺栓9将自身与阀体7固定连接在一起，在电磁铁1与阀体7的配合面上布置有密封胶圈10，进而保证二者之间的密封性；阀体7为一长方体，在靠近其中心一端开有燃气的进气口25及导流腔26，在靠近阀体7中心的另一端沿轴向开有一通孔，该通孔与导流腔26相连通，线圈2缠绕在电磁铁1内部的环槽内，在阀体7的通孔空间内，电磁铁1的下方自上而下依次布置有阀芯组合体5、阀座8，下方的阀座8开有螺栓孔30，下方的阀座8利用螺栓与其上方的阀体7固定连接在一起，阀座8的上表面与阀体7的下表面，即阀座8与阀体7之间的配合面布置有密封胶圈12以保证二者之间的密封性，阀座8在其中心位置以及靠近密封环带19的两端均开有稳压腔11，阀座8中心位置的稳压腔11与阀芯组合体5内部的燃气空间相连通，而阀座8两端的稳压腔11与阀体7内的通孔空间相连通。

如图2所示，一种旁通式轴向进气的内导向燃气喷射阀的阀芯组合体5由导向销14、衔铁15、弹簧座16、底板17、阀芯18、卡簧21、垫片22和紧固螺栓24组成，衔铁15通过紧固螺栓24与底板17、阀芯18连接在一起，衔铁15与底板17之间布置有一层垫片22，底板17上方开有四个压力平衡槽23，弹簧座16安装在底板17的上方，其内部的侧表面与衔铁15的侧表面相接触，主复位弹簧3的两端分别位于电磁铁1与弹簧座16的环形槽内，电磁铁1中心开有一定深度的直槽，电磁铁1与衔铁15之间的导向销14布置在直槽内部，导向销14上方与电磁铁1之间布置有辅复位弹簧4，导向销14中心开有压力平衡孔20，布置在衔铁15的中心位置，利用卡簧21将其与衔铁15固定起来，阀芯18由阀芯主体、密封环带19组成，阀芯组合体5整体布置在电磁铁1下方，初始时阀芯组合体5下表面即阀芯18下表面与阀座8上表面紧密贴合。

如图3所示，燃气在一种旁通式轴向进气的内导向燃气喷射阀中，首先，燃气由阀体7上进气口25垂直进入，经导流腔26导向后，燃气流动方向由垂直方向改为水平方向，流入阀芯组合体5周围空间，由于导向销14上的压力平衡孔20和底板17上的压力平衡槽23的存在，阀芯组合体5内部空间与阀体7内通孔空间连通，一部分燃气会流入到阀芯组合体5内部空间，随即充满了阀芯组合体5中导向销14与电磁铁1之间的直槽空间、阀芯组合体5内部空间以及阀座8中心处的稳压腔11；其余燃气流入阀芯18的上方，一部分燃气由阀芯18上的轴向进气孔27流入，充满多道密封环带19周围的具有一定深度的进气环腔28，另一部分燃气充满了阀座8两端处的稳压腔11以及阀芯18的周围空间。线圈2未通电时，阀芯18表面与阀座8表面相贴合，阀芯18上的进气环腔28与阀座8上出气环带13附近的环腔不连通；线圈2通电时，阀芯18表面脱离阀座8表面，此时进气环腔28与出气环带13附近的环腔相连通，阀芯18的抬起与落座控制着进气环腔28与出气环带13附近的环腔之间的通断。

燃气喷射阀工作过程中，在线圈2未通电时，在主复位弹簧3和辅复位弹簧4的预紧力作用下，阀芯组合体5在初始位置维持不动，阀芯组合体5中的阀芯18上的密封环带19与阀座8的上表面紧密配合，此时出气环带13与阀体7内部空间尚未连通，燃气充满燃气喷射阀的阀体7内部的整个空间。线圈2通电后，电磁铁1、衔铁15被磁化，在电磁铁1与衔铁15之间形成闭合的磁回路，衔铁15受到向上电磁力的作用，由于紧固螺栓24将阀芯组合体5中包括衔铁15在内的各个组件固定在一起，阀芯组合体5整体受到向上的作用力，在克服主复位弹簧3、辅复位弹簧4的预紧力的作用后向上运动，随之一同向上运动的阀芯18与阀座8表面分离，此时，燃气喷射阀开启，气路开启，燃气由阀芯18上的轴向进气孔27流入，通过多道密封环带19周围具有一定深度的进气环腔28，经由阀芯18与阀座8之间的空隙，最后经由出气口29导向后垂直流出，阀芯18和阀座8间采用多道环带，面密封，稳压平衡，并且较宽的环带面积可减少冲击，提高可靠性，阀座8在靠近进气环腔28两端以及自身中心位置处设置的稳压腔11使得周围的燃气在流动过程中通气均匀，气压平衡；燃气喷出一定量后，线圈2断电，衔铁15受到的电磁力消失，在电磁铁1与弹簧座16、导向销14之间的主复位弹簧3、辅复位弹簧4的预紧力作用下，衔铁15向下运动，阀芯组合体5向下运动，同时带动阀芯18向下运动，直至阀芯18表面与阀座8表面贴合，重新回到初始位置，燃气喷射阀关闭，气路关闭。

由上述的工作过程可知：本发明一种旁通式轴向进气的内导向燃气喷射阀通过电磁铁1通电吸引衔铁15的方式，使得阀芯组合体5在导向销14的内导向作用下离开阀座8运动，实现燃气阀喷气的功能；本发明采用旁通的供气方式，对燃气在阀体7内的流动进行了导向；阀芯18底端应用密封环带19进而形成进气环腔28，燃气沿轴向进入，一方面避免了燃气干涉，保证了气路平衡，另一方面减轻了阀座8质量，提高了响应速度；本发明采用带有稳压腔11的阀座8结构，其能够有效抑制燃气喷射阀内部燃气压力的波动，保证了燃气喷射阀喷气压力的稳定性；本发明于导向销14处设置了压力平衡孔20，于底板17处设置了压力平衡槽23，促使衔铁15内外气路达到平衡，保证了衔铁15上下无燃气压力差，避免了衔铁15受到额外的轴向力，进一步地提高了燃气喷射阀的响应速度，降低了燃气喷射阀工作的控制难度。

本发明一种旁通式轴向进气的内导向燃气喷射阀，包括阀体、电磁铁、定位螺栓、密封胶圈、线圈、主复位弹簧、辅复位弹簧、阀芯组合体、阀座，电磁铁利用定位螺栓将自身与阀体固定连接在一起，在电磁铁与阀体的配合面上布置有密封胶圈，进而保证二者之间的密封性；阀体为一长方体，在靠近其中心一端开有燃气的进气口及导流腔，在靠近阀体中心的另一端沿轴向开有一通孔，该通孔与导流腔相连通，线圈缠绕在电磁铁内部的环槽内，在阀体的通孔空间内，电磁铁的下方自上而下依次布置有阀芯组合体、阀座，下方的阀座利用螺栓与其上方的阀体固定连接在一起，阀座的上表面与阀体的下表面，即阀座与阀体之间的配合面布置有密封胶圈以保证二者之间的密封性，阀座在其中心位置以及靠近密封环带的两端均开有稳压腔，阀座中心位置的稳压腔与阀芯组合体内部的燃气空间相连通，而阀座两端的稳压腔与阀体内的通孔空间相连通；前述的阀芯组合体由导向销、衔铁、弹簧座、垫片、底板、卡簧、紧固螺栓和阀芯组成，衔铁通过紧固螺栓与底板、阀芯连接在一起，衔铁与底板之间布置有一层垫片，底板上方开有四个压力平衡槽，弹簧座安装在底板的上方，其内部的侧表面与衔铁的侧表面相接触，主复位弹簧的两端分别位于电磁铁与弹簧座的环形槽内，电磁铁中心开有一定深度的直槽，电磁铁与衔铁之间的导向销布置在直槽内部，导向销上方与电磁铁之间布置有辅复位弹簧，导向销中心开有压力平衡孔，布置在衔铁的中心位置，利用卡簧将其与衔铁固定起来，阀芯由阀芯主体、密封环带组成，阀芯组合体整体布置在电磁铁下方，初始时阀芯组合体下表面即阀芯下表面与阀座上表面紧密贴合；燃气由阀体上进气口垂直进入，经导流腔导向后，燃气流动方向由垂直方向改为水平方向，流入阀芯组合体周围空间，由于导向销上的压力平衡孔和底板上的压力平衡槽的存在，阀芯组合体内部空间与阀体内通孔空间连通，一部分燃气会流入到阀芯组合体内部空间，随即充满了阀芯组合体中导向销与电磁铁之间的直槽空间、阀芯组合体内部空间以及阀座中心处的稳压腔；其余燃气流入阀芯的上方，一部分燃气由阀芯上的轴向进气孔流入，充满多道密封环带周围的具有一定深度的进气环腔，另一部分燃气充满了阀座两端处的稳压腔以及阀芯的周围空间。线圈未通电时，阀芯表面与阀座表面相贴合，阀芯上的进气环腔与阀座上出气环带附近的环腔不连通；线圈通电后，阀芯表面脱离阀座表面，此时进气环腔与出气环带附近的环腔相连通，阀芯的抬起与落座控制着进气环腔与出气环带附近的环腔之间的通断。

Claims (2)

1.一种旁通式轴向进气的内导向燃气喷射阀，其特征是：包括阀体、阀座、电磁铁、阀芯组合体，电磁铁安装在阀体上，阀体安装在阀座上，电磁铁、阀体以及阀座之间形成阀空间，电磁铁里缠绕线圈，阀芯组合体位于阀空间里并设置在电磁铁下方，所述的阀芯组合体包括衔铁、弹簧座、底板、阀芯、导向销，衔铁、底板、阀芯自上而下布置同时通过紧固螺栓连接在一起，弹簧座位于衔铁外部并与衔铁之间形成环形槽，电磁铁内部设置环形槽，主复位弹簧的两端分别布置在电磁铁的环形槽和弹簧座的环形槽内，衔铁中心处安装导向销，导向销伸入至电磁铁里，电磁铁里设置辅复位弹簧，辅复位弹簧的两端分别接触电磁铁和导向销，导向销里设置压力平衡孔，底板上设置压力平衡槽，阀芯为中空结构，阀芯下方的阀座上设置中心稳压腔，压力平衡孔、压力平衡槽、阀芯的中空部分以及中心稳压腔相通并构成内部空间，阀芯上设置密封环带，密封环带形成进气环腔，阀座上设置出气环带，出气环带位于进气环腔下方，出气环带下方设置出气口；

阀体设置伸出部分，伸出部分设置进气口，进气口下方的阀体里设置导流腔，进气口、导流腔相通并构成外部空间，外部空间与内部空间相通，阀芯上设置轴向进气孔；

燃气经进气口垂直流入导流腔，一部分燃气流入到内部空间以及阀座的中心稳压腔，其余燃气流入阀芯上方，一部分燃气流经轴向进气孔，充满阀芯上的进气环腔，另一部分燃气流入阀座外端的端部稳压腔内；

燃气喷射阀工作过程中，在线圈未通电时，在主复位弹簧和辅复位弹簧的预紧力作用下，阀芯上的密封环带与阀座的上表面紧密配合，燃气充满燃气喷射阀的阀体内部的外部空间和内部空间；线圈通电后，衔铁受到向上电磁力的作用，阀芯组合体在克服主复位弹簧、辅复位弹簧的预紧力后向上运动，阀芯与阀座表面分离，燃气喷射阀开启，气路开启，燃气由阀芯上的轴向进气孔流入，通过进气环腔，经由阀芯与阀座之间的空隙，最后经由出气口导向后垂直流出；线圈断电后，在主复位弹簧和辅复位弹簧的预紧力作用下，衔铁向下运动，阀芯组合体整体向下运动，直至阀芯表面与阀座表面贴合，重新回到初始位置，燃气喷射阀关闭，气路关闭。

2.根据权利要求1所述的一种旁通式轴向进气的内导向燃气喷射阀，其特征是：阀座的外端设置端部稳压腔。

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