CN107420228B - 一种旁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旁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；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。

Description

一种旁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

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：

本发明一种旁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，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，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、阀体上设置伸出部分，伸出部分设置进气口，进气口下方的阀体里设置进气腔，进气口、进气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，其余燃气流入阀芯的上方，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为本发明阀芯结构示意图；

图5为本发明阀座结构示意图。

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外导向燃气喷射阀的整体结构示意图，包括电磁铁1、线圈2、复位弹簧3、阀体4、密封胶圈5、密封胶圈8、定位螺栓9、阀芯组合体10、密封胶圈12和阀座13；电磁铁1利用定位螺栓9将自身与阀体4固定连接在一起，在电磁铁1与阀体4的配合面上布置有密封胶圈8，进而保证二者之间的密封性；阀体4为一长方体，在靠近其中心一端开有燃气的进气口23及导流腔24，在靠近阀体4中心的另一端沿轴向开有一通孔，该通孔与导流腔24相连通，线圈2缠绕在电磁铁1内部的环槽内，在阀体4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10、阀座13，下方的阀座13开有螺栓孔28，下方的阀座13利用螺栓与其上方的阀体4固定连接在一起，阀座13的上表面与阀体4的下表面，即阀座13与阀体4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13在其中心位置以及靠近密封环带18的两端均开有稳压腔7，阀座13中心位置的稳压腔7与阀芯组合体10内部的燃气空间相连通，而阀座13两端的稳压腔7与阀体4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10由衔铁14、弹簧座15、底板16、阀芯17、垫片20和紧固螺栓22组成，衔铁14通过紧固螺栓22与底板16、阀芯17连接在一起，衔铁14与底板16之间布置有一层垫片20，衔铁14上开有压力平衡孔19，底板16上方开有四个压力平衡槽21，衔铁14中心处的压力平衡孔19配合底板16上的压力平衡槽21使得阀芯组合体10内部空间与外部空间连通，内外气路达到平衡，阀芯组合体10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15安装在底板16的上方，其内部的侧表面与衔铁14的侧表面相接触，复位弹簧3的两端分别布置在电磁铁1与弹簧座15的环形槽内，阀芯17由阀芯主体、密封环带18组成，其周向固定在阀座13上的四个导向块6上，保证自身垂直度，阀芯17运动升程通过弹簧座15与电磁铁1之间的距离进行限位，阀芯组合体10整体布置在电磁铁1下方；

如图3所示，燃气在一种旁通式轴向进气的外导向燃气喷射阀中，首先，燃气由阀体4上进气口23垂直进入，经导流腔24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10周围空间，由于衔铁14上压力平衡孔19和底板16上的压力平衡槽21的存在，阀芯组合体10内部空间与阀体4内空间连通，一部分燃气会流入到阀芯组合体10内部空间，随即充满了阀芯组合体10内部空间以及阀座13中心处的稳压腔7；其余燃气流入阀芯17的上方，一部分燃气由阀芯17上的轴向进气孔25流入，充满多道密封环带18周围的具有一定深度的进气环腔26，另一部分燃气充满了阀座13两端处的稳压腔7以及阀芯17的周围空间。线圈2未通电时，阀芯17表面与阀座13表面相贴合，阀芯17上的进气环腔26与阀座13上出气环带11周围的环腔不连通；线圈2通电时，阀芯17表面脱离阀座13表面，此时进气环腔26与出气环带11周围的环腔相连通，阀芯17的抬起与落座控制着进气环腔26与出气环带11周围的环腔之间的通断。

燃气喷射阀工作过程中，在线圈2未通电时，在复位弹簧3的预紧力作用下，阀芯组合体10在初始位置维持不动，阀芯组合体10中的阀芯17上的密封环带18与阀座13的上表面紧密配合，此时出气环带11附近的环腔与阀体4内部空间尚未连通，燃气充满燃气喷射阀的阀体4内部的整个空间。线圈2通电后，电磁铁1、衔铁14之间形成闭合磁路，电磁铁1、衔铁14被磁化，衔铁14受到向上电磁力的作用，由于紧固螺栓22将阀芯组合体10中包括衔铁14在内的各个组件固定在一起，阀芯组合体10整体受到向上的作用力，在克服复位弹簧3的预紧力后向上运动，随之一同向上运动的阀芯17与阀座13表面分离，此时，燃气喷射阀开启，气路开启，燃气由阀芯17上的轴向进气孔25流入，通过多道密封环带18周围具有一定深度的进气环腔26，经由阀芯17与阀座13之间的空隙，最后经由出气口27导向后垂直流出，阀芯17和阀座13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13在靠近密封环带18两端以及自身中心位置处设置的稳压腔7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14受到的电磁力消失，在电磁铁1与衔铁14之间的复位弹簧3的预紧力作用下，衔铁14向下运动，阀芯组合体10在导向块6的外导向作用下整体向下运动，阀芯17随之向下运动，直至阀芯17表面与阀座13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外导向燃气喷射阀，在工作过程中，通过电磁铁1通电吸引衔铁14的方式，使得阀芯组合体10在外侧的导向块6的外导向作用下离开阀座13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4内的流动进行了导向；阀芯17底端应用密封环带18进而形成进气环腔26，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13质量，提高了响应速度；本发明采用带有稳压腔7的阀座13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14处设置了压力平衡孔19，于底板16处设置了压力平衡槽21，促使衔铁14内外气路达到平衡，保证了衔铁14上下无燃气压力差，避免了衔铁14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外导向燃气喷射阀，包括电磁铁、线圈、复位弹簧、阀体、密封胶圈、定位螺栓、阀芯组合体和阀座，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，下方的阀座开有螺栓孔，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周围的环腔不连通；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周围的环腔相连通，阀芯的抬起与落座控制着进气环腔与出气环带周围的环腔之间的通断。

Claims (3)

1.一种旁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，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，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所述的一种旁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所述的一种旁通式轴向进气的外导向燃气喷射阀，其特征是：阀体上设置伸出部分，伸出部分设置进气口，进气口下方的阀体里设置进气腔，进气口、进气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，其余燃气流入阀芯的上方，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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