CN107201972B - 一种直通式轴向进气的外导向燃气喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种直通式轴向进气的外导向燃气喷射阀，通过电磁铁通电吸引衔铁的方式，使得阀芯组合体在外侧的导向块的外导向作用下离开阀座运动，实现燃气阀喷气的功能；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；本发明于衔铁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，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。

Description

一种直通式轴向进气的外导向燃气喷射阀

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

在节能减排的大背景下，面对化石能源的日益匮乏，排放法规要求的日益提高，寻找一种可替代的燃料已然成为内燃机行业发展的必然趋势，天然气因其自身来源广泛、热值高、排放污染少等优点，成为最具发展前景的能源。在内燃机实际工作中，应用天然气作为内燃机运行的主燃料，可大幅降低内燃机的排放污染情况，对优化能源结构、促进经济可持续发展有着极为重要的意义，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高的响应速度以满足其迅速开关的要求，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量，此外，燃气喷射阀工作时供给自身燃气量的多少、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直通式轴向进气的外导向燃气喷射阀。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种直通式轴向进气的外导向燃气喷射阀，其特征是：包括阀体、阀座、电磁铁、阀芯组合体，阀座固定在阀体下方并与阀体之间形成阀空间，电磁铁位于阀空间里并与阀体上端固定，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，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，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和导向块，导向块位于阀芯周围，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、电磁铁的上部与阀体之间形成进气口，电磁铁的中下部与阀体之间形成进气腔，阀芯组合体与阀体之间形成导流腔，进气口、进气腔、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进气腔，一部分燃气流入到内部空间以及阀座的中心稳压腔，其余燃气继续垂直流动，在导流腔的导流作用下，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，在电磁铁与衔铁之间的复位弹簧的预紧力作用下，衔铁向下运动，阀芯组合体在导向块的外导向作用下整体向下运动，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：本发明在工作过程中，通过电磁铁通电吸引衔铁的方式，使得阀芯组合体在外侧的导向块的外导向作用下离开阀座运动，实现燃气阀喷气的功能；本发明采用直通的供气方式，保证进入阀体内的燃气的充足供给；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；本发明于衔铁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为阀芯三维结构图；

图5为阀座三维结构图。

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为本发明一种直通式轴向进气的外导向燃气喷射阀的整体结构示意图，包括1阀体，2电磁铁，3线圈，4复位弹簧，5稳压腔，6阀芯组合体，7出气环带，9密封胶圈和10阀座。电磁铁2通过其上方的螺纹与阀体1连接在一起，使其固定在阀体1上方的中心位置，线圈3缠绕在电磁铁2内部的环槽内，在电磁铁2下方自上而下依次布置有阀芯组合体6、阀座10，阀座10上开有螺栓孔26，阀座10与阀体1之间通过螺栓固定连接在一起，二者之间的配合面通过密封胶圈9来实现密封，阀座10在中心位置以及靠近密封环带15处两端均开有稳压腔5，阀座10中心位置的稳压腔5与阀芯组合体6内部的燃气空间相连通，而阀座10两端的稳压腔5与阀体1内的导流腔相连通；阀座10上的稳压腔5能够有效地抑制燃气喷射阀在工作过程中引起的燃气压力的波动，保证了燃气喷射阀喷气压力的稳定性。

如图2所示，一种直通式轴向进气的外导向燃气喷射阀的阀芯组合体6由11衔铁，12弹簧座，13底板，14阀芯，17垫片和19紧固螺栓组成，衔铁11通过紧固螺栓19与底板13、阀芯14连接在一起，衔铁11与底板13之间布置有一层垫片17，衔铁11上开有压力平衡孔16，底板13上方开有四个压力平衡槽18，衔铁11中心处的压力平衡孔16配合底板13上的压力平衡槽18使得阀芯组合体6内部空间与外部空间连通，内外气路达到平衡，阀芯组合体6的内外燃气无压力差，避免自身在运动时受到额外的轴向力，弹簧座12安装在底板13的上方，其内部的侧表面与衔铁11的侧表面相接触，复位弹簧4的两端分别布置在电磁铁2与弹簧座12的环形槽内，阀芯14由阀芯主体、密封环带15组成，其周向固定在阀座10上的四个导向块8上，保证自身垂直度，阀芯14运动升程通过弹簧座12与电磁铁2之间的距离进行限位，阀芯组合体6整体布置在电磁铁2下方。

如图3所示，燃气在一种直通式轴向进气的外导向燃气喷射阀中，首先，燃气进入进气口20，由进气口20垂直流入阀体1内的进气腔21，由于衔铁11上的压力平衡孔16和底板13上的压力平衡槽18的存在，阀芯组合体6内部空间与阀体1内空间连通，一部分燃气会流入到阀芯组合体6内部空间，充满了阀芯组合体6内部空间以及阀座10中心处的稳压腔5，内外气路达到平衡，保证阀芯组合体6内外无压力差，避免其受到额外的轴向力；其余燃气继续垂直流动，在导流腔22的导流作用下，一部分燃气流经阀芯14上的轴向进气孔23，充满阀芯14上的进气环腔24，另一部分燃气流入阀座10两端的稳压腔5内，燃气的整个流通过程最终会使得燃气充满阀体1内整个空间。

燃气喷射阀工作过程中，在线圈3未通电时，在复位弹簧4的预紧力作用下，阀芯组合体6在初始位置维持不动，阀芯组合体6中的阀芯14上的密封环带15与阀座10的上表面紧密配合，此时出气环带7附近的环腔与阀体1内部空间尚未连通，燃气充满燃气喷射阀的阀体1内部的整个空间。线圈3通电后，电磁铁2、衔铁11之间形成闭合磁路，电磁铁2、衔铁11被磁化，衔铁11受到向上电磁力的作用，由于紧固螺栓19将阀芯组合体6中包括衔铁11在内的各个组件固定在一起，阀芯组合体6整体受到向上的作用力，在克服复位弹簧4的预紧力后向上运动，随之一同向上运动的阀芯14与阀座10表面分离，此时，燃气喷射阀开启，气路开启，燃气由阀芯14上的轴向进气孔23流入，通过多道密封环带15周围具有一定深度的进气环腔24，经由阀芯14与阀座10之间的空隙，最后经由出气口25导向后垂直流出，阀芯14和阀座10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10在靠近进气环腔24两端以及自身中心位置处设置的稳压腔5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3断电，衔铁11受到的电磁力消失，在电磁铁2与衔铁11之间的复位弹簧4的预紧力作用下，衔铁11向下运动，阀芯组合体6在导向块8的外导向作用下整体向下运动，阀芯14随之向下运动，直至阀芯14表面与阀座10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：本发明一种直通式轴向进气的外导向燃气喷射阀通过电磁铁2通电吸引衔铁11的方式，使得阀芯组合体6在外侧的导向块8的外导向作用下离开阀座10运动，实现燃气阀喷气的功能；本发明采用直通的供气方式，保证进入阀体1内的燃气的充足供给；阀芯14底端应用密封环带15进而形成进气环腔24，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10质量，提高了响应速度；本发明采用带有稳压腔5的阀座10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；本发明于衔铁11处设置了压力平衡孔16，于底板13处设置了压力平衡槽18，促使衔铁11内外气路达到平衡，保证了衔铁11上下无燃气压力差，避免了衔铁11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。

本发明一种直通式轴向进气的外导向燃气喷射阀，包括阀体、电磁铁、线圈、复位弹簧、阀芯组合体、密封胶圈和阀座，电磁铁通过其上方的螺纹与阀体连接在一起，使其固定在阀体上方的中心位置，线圈缠绕在电磁铁内部的环槽内，在电磁铁下方自上而下依次布置有阀芯组合体、阀座，阀座上开有螺栓孔，阀座与阀体之间通过螺栓固定连接在一起，二者之间的配合面通过密封胶圈来实现密封，阀座在中心位置以及靠近密封环带处两端均开有稳压腔，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导流腔相连通；前述的阀芯组合体由衔铁、弹簧座、底板、阀芯、垫片和紧固螺栓组成，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，衔铁上开有压力平衡孔，底板上方开有四个压力平衡槽，衔铁中心处的压力平衡孔配合底板上的压力平衡槽使得阀芯组合体内部空间与外部空间连通，内外气路达到平衡，阀芯组合体的内外燃气无压力差，避免自身在运动时受到额外的轴向力，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，复位弹簧的两端分别布置在电磁铁与弹簧座的环形槽内，阀芯由阀芯主体、密封环带组成，其周向固定在阀座上的四个导向块上，保证自身垂直度，阀芯运动升程通过弹簧座与电磁铁之间的距离进行限位，阀芯组合体整体布置在电磁铁下方；燃气从进气口进入，经由进气腔垂直流入阀体内，由于衔铁上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内部空间以及阀座中心处的稳压腔；其余燃气沿着导流腔继续流动充满阀体内部，一部分由轴向进气孔流入，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；线圈通电时，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 (3)

1.一种直通式轴向进气的外导向燃气喷射阀，其特征是：包括阀体、阀座、电磁铁、阀芯组合体，阀座固定在阀体下方并与阀体之间形成阀空间，电磁铁位于阀空间里并与阀体上端固定，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，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，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和导向块，导向块位于阀芯周围，出气环带位于进气环腔下方，出气环带下方设置出气口。

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

3.根据权利要求1或2所述的一种直通式轴向进气的外导向燃气喷射阀，其特征是：电磁铁的上部与阀体之间形成进气口，电磁铁的中下部与阀体之间形成进气腔，阀芯组合体与阀体之间形成导流腔，进气口、进气腔、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进气腔，一部分燃气流入到内部空间以及阀座的中心稳压腔，其余燃气继续垂直流动，在导流腔的导流作用下，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，在电磁铁与衔铁之间的复位弹簧的预紧力作用下，衔铁向下运动，阀芯组合体在导向块的外导向作用下整体向下运动，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。

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