CN107916983B - 一种中冷器自动放水装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种中冷器自动放水装置，包括阀体和位于阀体阀腔内的中空阀芯，阀体和阀芯组成阀结构，控制进气管和出水孔之间的通断；出水孔连通大气；阀芯上设置有回位弹簧，阀芯空腔与进气管相连通；回位弹簧位于弹簧腔内，弹簧腔与所述阀芯空腔相隔离，与大气相连通。内燃机运行时，阀芯顶部的增压压力作用力克服回位弹簧的预紧力，使阀结构关闭排水通道到出水孔之间的通道；内燃机关闭停车后，进气管内压力降低到环境大气压，弹簧力将阀芯向上移动打开排水通道到出水孔之间的通道，将冷凝水排出进气系统外。该装置不需频繁的放水维护和操作，能够可靠地保证内燃机停机后或启动前进行放水，避免中冷器内部冷凝水淤积，保证了发动机的正常使用。

Description

一种中冷器自动放水装置
技术领域
本发明属于内燃机技术领域，具体来说是涉及一种中冷器自动放水装置。
背景技术
内燃机通过提高进气压力(又称增压压力)可增大进入气缸的空气密度，使气缸中的空气量增加。这样可以燃烧更多的燃料，从而大幅度地提高功率，而且还能改善内燃机经济性。内燃机使用增压技术后，在不损失内燃机动力性的前提下，使得将燃烧后的废气重新引入气缸减少排气中的有害成分成为可能。进气系统中的空气在被压缩过程中密度升高的同时也必然导致温度升高，从而影响气缸充气效率，还会导致内燃机燃烧温度过高，造成排气中NOx增加。
中冷器正是起到冷却增压空气的作用，高温增压空气经过中冷器的冷却，再进入发动机中。增压后的高温空气冷却后温度大幅降低，当环境湿度比较大时，增压后的空气中的水蒸气将因为中冷器的冷却作用冷凝成液态水，长时间会形成大量的冷凝水。当冷凝水集聚后会进入进气管和气缸，冷凝水会沿气缸套壁进到油底壳，破坏气缸套润滑和稀释机油，缩短机油使用周期，提高使用成本；若水量过大还会引起内燃机顶缸或拉缸等较大故障。
现有技术中，增压内燃机进气中冷后冷凝水由安装在进气管最底端的螺塞或放水旋塞( 阀门) 放出。当内燃机停止工作时，用扳手拧下螺塞或打开防水阀门将冷凝水放掉，在内燃机开启工作时，将螺塞旋紧或将防水旋塞关闭。
从上述操作过程可知，增压内燃机进气中冷后冷凝水用安装在进气管最底端的螺塞放水必须使用工具，操作比较麻烦，并且多次进行螺塞的松紧后，进气管的螺纹容易损坏。这种放水方式都受人为因素影响较大，很难保证内燃机停机后或起动前放水。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种中冷器自动放水装置，其能够可靠地保证内燃机停机后或启动前进行放水。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种中冷器自动放水装置，装入内燃机中冷器后进气管最低位置，包括阀体和位于阀体阀腔内的阀芯，所述阀体和阀芯组成阀结构，用于控制进气管和出水孔之间的通断；所述出水孔连通大气；所述阀芯上设置有回位弹簧；其特征在于：所述阀芯为中空结构，阀芯空腔与所述进气管相连通；所述回位弹簧位于弹簧腔内，所述弹簧腔与所述阀芯空腔相隔离，与大气相连通。
其进一步特征在于：所述阀体顶部外侧设有同内燃机进气管内螺纹相配合的阀体外螺纹，所述阀体的中部圆周上设有密封凸台，所述密封凸台和内燃机进气管外侧端面配合进行密封；所述阀体顶部外侧设有凹型环腔，所述凹型环腔位于所述密封凸台和阀体外螺纹之间；所述密封凸台内侧设有环型排水槽，所述环型排水槽连接凹型环腔；所述阀体外螺纹设有排水竖槽，所述排水竖槽连通凹型环腔和进气管最低位置；所述阀腔底部设有阀腔密封面，所述阀芯底部具有和阀腔密封面配合的阀芯密封面，所述阀芯密封面直径小于阀腔底部腔体直径，在所述阀芯底部同阀腔内壁之间形成了密封腔；所述阀体中设有排水通道，所述排水通道一端和所述环型排水槽连通，另一端和所述阀腔密封面上部所述密封腔相连；所述阀芯底部设有连接孔，所述连接孔位于阀腔密封面上部，连接所述阀芯空腔最低处和密封腔；所述阀腔密封面的下部设有出水孔，同自动放水装置外侧大气连通。
进一步的：所述阀芯具有阶梯型结构，所述阀体中的阀腔也具有阶梯型结构和所述阀芯外壁面配合；所述阀芯顶部设有顶部凸台，所述阀腔的顶部设有阀腔凹面，阀腔凹面和阀芯顶部凸台之间形成了弹簧腔，所述回位弹簧位于弹簧腔内，并在安装时施加一定的预紧压缩力，回位弹簧一端连接阀腔凹面，另一端连接阀芯顶部凸台；所述阀芯顶部凸台直径大于阀芯底部；弹簧腔设有弹簧腔通道，连接弹簧腔和自动放水装置外部环境大气；所述阀腔顶部内侧壁上部设有环槽，并装有环型卡环，构成限制所述阀芯滑出阀体的限位装置。
优选的：所述阀体出水孔的流通截面面积大于所述排水通道和连接孔流通截面面积的和。
所述阀芯顶部凸台和阀芯底部与阀芯接触的外圆周上设有多个凹型环槽。
所述排水竖槽为多个，在圆周上均匀或不均匀分布。
所述阀芯密封面为球型、锥形或平面结构；所述阀腔密封面为平面或锥形结构。
所述阀芯材质为易变形材料。
所述弹簧腔通道为多个，入口位于所述弹簧腔最低位置，出口位置低于入口。
本发明的积极效果是：
在内燃机运行过程中，发动机增压系统开始工作，作用在阀芯顶部增压压力产生的作用力将克服回位弹簧的预紧力，使阀芯底部阀芯密封面和阀腔密封面接触关闭排水通道到出水孔之间的通道；所述阀芯为中空结构，阀芯空腔的内壁面将受到增压空气气压力向外的作用，阀芯优选易变形材料，这个作用力使阀芯向外侧容易发生了变形，导致阀芯外侧壁面和阀体内腔壁面更紧密地贴合在一起，确保了阀芯外侧壁面和阀体内腔壁面间配合面对增压空气的密封。内燃机关闭停车后，进气管内压力将降低到环境大气压，弹簧力将阀芯向上移动打开排水通道到出水孔之间的通道，将冷凝水排出进气系统外。该自动放水装置不需频繁的放水维护和操作，能够可靠地保证内燃机停机后或启动前进行放水，避免中冷器内部冷凝水淤积的情况发生，保证了发动机的正常使用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2阀芯向下关闭放水装置时示意图。
图3阀体顶部局部示意图。
图中：1-阀芯；2-进气管；3-回位弹簧；4-弹簧腔；5-排水竖槽；6-环型排水槽；7-密封凸台；8-排水通道；9-弹簧腔通道；10-阀腔凹面；11-阀芯顶部凸台；12-空腔；13-连接孔；14-阀芯密封面；15-阀腔密封面；16-阀体外螺纹；17-进气管内螺纹；18-凹型环腔；19-进气管最低位置；20-出水孔；21-密封腔；22-环型卡环；23-凹型环槽；24-阀体； Pz-增压压力；Pa-环境大气压力。
具体实施方式
本发明一种中冷器自动放水装置可参考附图1、2、3描述。
一种中冷器自动放水装置，包括阀体24、阀芯1、回位弹簧3；阀体24中具有阀腔，阀芯1和回位弹簧3均位于阀腔内，阀芯1可上下滑动地设置于阀腔内。由于内燃机中冷器内产生的冷凝水均聚集于进气管最低位置，故自动放水装置装入内燃机中冷器后进气管最低位置19。当中冷器为最低位置时，自动放水装置装入中冷器的最低位置。所述自动放水装置顶部位于进气管2内，阀芯1的顶部和进气管2内增压后的空气接触，底部放于进气管2外部。阀体1顶部外侧设有同内燃机进气管内螺纹17相配合的阀体外螺纹16，阀体24的中部圆周上设有密封凸台7，所述密封凸台7和内燃机进气管2外侧端面配合，用于密封进气管2内的增压空气。阀体24顶部外侧设有凹型环腔18，所述凹型环腔18位于密封凸台7和阀体外螺纹16之间；密封凸台7内侧设有环型排水槽6，所述环型排水槽6连接凹型环腔18；阀体外螺纹16设有排水竖槽5，所述阀体24顶部外侧排水竖槽5可为多个，在圆周上呈均匀或不均匀分布，排水竖槽5连通了凹型环腔18和进气管最低位置19。
阀体24阀腔底部设有阀腔密封面15，所述阀腔密封面15为锥形或平面结构，阀芯1底部具有和阀腔密封面15配合的阀芯密封面14，且直径小于阀腔底部腔体直径，在阀芯1底部同阀腔内壁之间形成了密封腔21；阀体24中设有排水通道8，排水通道8一端和环型排水槽6连通，另一端和阀腔密封面15上部密封腔21相连。所述阀芯1底部设有连接孔13，所述连接孔13位于阀腔密封面15上部，连接阀芯1空腔最低处和密封腔21。阀腔密封面15的下部设有出水孔20，和自动放水装置外侧环境大气连通。阀芯1底部阀芯密封面14和阀腔密封面15配合，用于打开和关闭进气管最低位置19同出水孔20之间的通道。另一种实施方案所述阀芯底部为锥形或平面结构和阀腔密封面配合，用于打开和关闭进气管最低位置19同出水孔20之间的通道。
阀芯1具有阶梯型结构，阀体24中的阀腔也具有阶梯型结构和阀芯1外壁面配合；阀芯1顶部设有顶部凸台11，阀腔的顶部设有阀腔凹面10，阀腔凹面10和阀芯顶部凸台11之间形成了弹簧腔4，回位弹簧3位于弹簧腔4内，并在安装时施加一定的预紧压缩力，回位弹簧3一端连接阀腔凹面10，另一端连接阀芯顶部凸台11。阀芯顶部凸台11直径大于阀芯1底部；弹簧腔4设有弹簧腔通道9，连接弹簧腔4和自动放水装置外部环境大气。所述弹簧腔通道9入口位于弹簧腔4最低位置，弹簧腔通道9出口位置低于入口，连接弹簧腔4和自动放水装置外侧大气的弹簧腔通道9可为若干个。所述阀腔顶部内侧壁上部设有环槽，并装有环型卡环22，构成限制所述阀芯1滑出阀体24的限位装置。
在内燃机起动过程中，发动机增压系统给开始工作，作用在阀芯1顶部增压压力开始大于环境大气压力，密封腔21通过排水通道8、环型排水槽6、排水竖槽5及通过连接孔13、阀芯1的空腔和中冷器中的增压空气连通，而弹簧腔4设有弹簧腔通道9，连接弹簧腔4和环境大气。阀芯顶部凸台11直径大于阀芯1底部，作用在阀芯顶部凸台11上的增压空气作用力将大于弹簧腔4中大气压力产生向上作用力和密封腔21中空气对阀芯1底部产生向上作用力、弹簧预紧力的合力，这时阀芯将向下运动，阀芯1底部阀芯密封面14和阀腔密封面15接触关闭排水通道8、密封腔21到出水孔20之间的通道，确保内燃机运行过程中增压空气不会泄露到大气中。所述阀体24的出水孔20的流通截面面积大于排水通道8和连接孔13流通截面面积的和，密封腔21通过排水通道8及连接孔13同进气管2中增压空气连通时将发生节流作用，导致密封腔21中空气压力小于中冷器中的增压压力，可以加速阀芯1向下运动，减少阀芯1落座关闭过程中泄露增压空气量。所述阀芯1为中空结构，具有从阀芯1顶部到底部的空腔。阀芯1空腔的内壁面将受到增压空气气压力向外的作用，这个作用力使阀芯1向外侧发生了变形，导致阀芯1外侧壁面和阀体24内腔壁面更紧密地贴合在一起，确保了阀芯1外侧壁面和阀体24内腔壁面间配合面对增压空气的密封，防止其通过弹簧腔4泄露到大气中。阀芯1优选易变形材料，阀芯1容易发生变形，阀芯1外侧壁面和阀体24内腔壁面间配合面间密封压力将更大。阀芯顶部凸台11和阀芯1底部设有若干凹型环槽23，使阀芯1外侧圆周面和阀腔内壁面接触面积小，接触压强更大，密封效果更好。增压空气中的颗粒、杂质进入到阀芯1外侧壁面和阀体24内腔壁面间配合面后，在阀运动的推动下，会堆积到凹型环槽23中，避免在配合面处堆积，出现阀芯1卡滞，自动放水阀不能工作。
内燃机关闭停车后，发动机的增压系统将停止工作，进气管9内空气压力将降低到环境大气压，作用在阀芯顶部凸台11上的空气压力和密封腔21内的空气压力将同样会降低到环境大气压，阀芯1受到空气压力作用力将平衡。阀芯1内空气压力降低到环境空气压力不会对阀芯1内壁面产生向外的作用力，阀芯1向外侧变形恢复，导致阀芯1外侧壁面和阀体24内腔壁面接触压强消失。阀芯1在弹簧预紧力作用下将向上运动，阀芯1底部阀芯密封面14和阀腔密封面15分离打开进气管9内腔到出水孔20之间的通道，将冷凝水排出进气系统外。所述阀芯1底部的若干连接孔13，确保流入空腔中的冷凝水在阀芯1打开后可以流出，防止冷凝水留存。
该自动放水装置不需频繁的放水维护和操作，能够可靠地保证内燃机停机后或启动前进行放水，避免中冷器内部冷凝水淤积的情况发生，保证了发动机的正常使用。

Claims (8)

1.一种中冷器自动放水装置，装入内燃机中冷器后进气管最低位置，包括阀体和位于阀体阀腔内的阀芯，所述阀体和阀芯组成阀结构，用于控制进气管和出水孔之间的通断；所述出水孔连通大气；所述阀芯上设置有回位弹簧；其特征在于：所述阀芯为中空结构，阀芯空腔与所述进气管相连通；所述回位弹簧位于弹簧腔内，所述弹簧腔与所述阀芯空腔相密封隔离，与大气相连通；所述阀芯材质为易变形材料。
2.根据权利要求1 所述的中冷器自动放水装置，其特征在于：所述阀体顶部外侧设有同内燃机进气管内螺纹相配合的阀体外螺纹，所述阀体的中部圆周上设有密封凸台，所述密封凸台和内燃机进气管外侧端面配合进行密封；所述阀体顶部外侧设有凹型环腔，所述凹型环腔位于所述密封凸台和阀体外螺纹之间；所述密封凸台内侧设有环型排水槽，所述环型排水槽连接凹型环腔；所述阀体外螺纹设有排水竖槽，所述排水竖槽连通凹型环腔和进气管最低位置；所述阀腔底部设有阀腔密封面，所述阀芯底部具有和阀腔密封面配合的阀芯密封面，所述阀芯密封面直径小于阀腔底部腔体直径，在所述阀芯底部同阀腔内壁之间形成了密封腔；所述阀体中设有排水通道，所述排水通道一端和所述环型排水槽连通，另一端和所述阀腔密封面上部所述密封腔相连；所述阀芯底部设有连接孔，所述连接孔位于阀腔密封面上部，连接所述阀芯空腔最低处和密封腔；所述阀腔密封面的下部设有出水孔，同自动放水装置外侧大气连通。
3.根据权利要求2所述的中冷器自动放水装置，其特征在于：所述阀芯具有阶梯型结构，所述阀体中的阀腔也具有阶梯型结构和所述阀芯外壁面配合；所述阀芯顶部设有顶部凸台，所述阀腔的顶部设有阀腔凹面，阀腔凹面和阀芯顶部凸台之间形成了弹簧腔，所述回位弹簧位于弹簧腔内，并在安装时施加一定的预紧压缩力，回位弹簧一端连接阀腔凹面，另一端连接阀芯顶部凸台；所述阀芯顶部凸台直径大于阀芯底部；弹簧腔设有弹簧腔通道，连接弹簧腔和自动放水装置外部环境大气；所述阀腔顶部内侧壁上部设有环槽，并装有环型卡环，构成限制所述阀芯滑出阀体的限位装置。
4.根据权利要求2或3所述的中冷器自动放水装置，其特征在于：所述阀体出水孔的流通截面面积大于所述排水通道和连接孔流通截面面积的和。
5.根据权利要求2或3所述的中冷器自动放水装置，其特征在于：所述阀芯顶部凸台和阀芯底部与阀芯接触的外圆周上设有多个凹型环槽。
6.根据权利要求2或3所述的中冷器自动放水装置，其特征在于：所述排水竖槽为多个，在圆周上均匀或不均匀分布。
7.根据权利要求2或3所述的中冷器自动放水装置，其特征在于：所述阀芯密封面为球型、锥形或平面结构；所述阀腔密封面为平面或锥形结构。
8.根据权利要求3所述的中冷器自动放水装置，其特征在于：所述弹簧腔通道为多个，入口位于所述弹簧腔最低位置，出口位置低于入口。
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