CN109026387A - 一种柴油机出油阀的燃油泄漏预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种柴油机出油阀的燃油泄漏预警系统，包括：出油阀座；出油阀，其弹性活动设置在出油阀座上；出油阀紧座，其中，出油阀座底部外周设置有一集聚腔体，集聚腔体上端敞开，且集聚腔体的外径大于出油阀紧座的外径，集聚腔体外侧垂直设置有一与集聚腔体底部连通的第一通道，第一通道的顶部高度介于集聚腔体顶部与底部高度之间，第一通道的底部低于集聚腔体底部，第一通道底部设置有一与第一通道连通的进气机构，第一通道外侧设置有一信号发生装置和一信号探测器，信号发生装置发射端的出射路径经过第一通道且与信号探测器的接收面对准，本发明解决了对柴油机燃油泄漏的流速无法监测的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及柴油机故障预警技术领域，具体涉及一种柴油机出油阀的燃油泄漏预警系统。
背景技术
柴油机的基本结构：由气缸、活塞、气缸盖、进气门、排气门、活塞销、连杆、曲轴、轴承和飞轮等构件构成。柴油发电机的柴油机一般是单缸或多缸四行程的柴油机，下面我只说说单缸四行程柴油机的工作基本原理：柴油机起动是通过人力或其它动力转动柴油机曲轴使活塞在顶部密闭的气缸中作上下往复运动。活塞在运动中完成四个行程：进气行程、压缩行程、燃烧和作功(膨胀)行程及排气行程。当活塞由上向下运动时进气门打开，经空气滤清器过滤的新鲜空气进入气缸完成进气行程。活塞由下向上运动，进排气门都关闭，空气被压缩，温度和压力增高，完成压缩过程。活塞将要到达最顶点时，喷油器把经过滤的燃油以雾状喷入燃烧室中与高温高压的空气混合立即自行着火燃烧，形成的高压推动活塞向下作功，推动曲轴旋转，完成作功行程。作功行程完了后，活塞由下向上移动，排气门打开排气，完成排气行程。每个行程曲轴旋转半圈。经若干工作循环后，柴油机在飞轮的惯性下逐渐加速进入工作。
在柴油机运转过程中，通过出油泵将燃油加压后喷入到燃烧室内进行燃烧做功，其中，通过凸轮轴和柱塞来控制出油阀的开启或关闭，从而控制是否喷油。由于燃油需在出油阀中经过加压后才能喷出，出油阀本体必须承受油压而不泄露。而随着柴油机的长期运转，接合部件容易出现裂痕等缺陷或者密封圈老化等问题导致出油阀本体漏油，特别是在柴油发电机在高速运转时漏油情况可能更为严重，使得柴油发电机遭遇紧急情况或处于危险状态，因此，当出现燃油泄漏故障的时候，为保证柴油发电机及其配套装置和操作人员的安全，必须及时对燃油泄漏进行预警。
现有技术中有针对泄漏进行监测的相关专利，如公布号为：CN106052969，通过空气探测器对泄漏气体进行监测；公布号为：CN106033022，通过压力传感器对泄露源的压力进行监测。但未见现有技术中对燃油泄漏及其泄漏流量监测相关的自动化检测技术。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明的目的是提供一种柴油机出油阀的燃油泄漏预警系统，对整个出油阀是否有燃油泄漏进行实时监测，一旦检测出有燃油泄漏则作出预警，避免造成安全事故，本发明解决了对柴油机燃油泄漏的流速无法监测的技术问题。
为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种柴油机出油阀的燃油泄漏预警系统，包括：
出油阀座；
出油阀，其弹性活动设置在所述出油阀座上；
出油阀紧座，其内设置有容置空腔，所述出油阀紧座第一端套设在所述出油阀座上，所述出油阀被包络在所述容置空腔中，所述出油阀紧座第二端外接高压出油管；
其中，所述出油阀座底部外周设置有一集聚腔体，所述集聚腔体上端敞开，且所述集聚腔体的外径大于所述出油阀紧座的外径，所述集聚腔体外侧垂直设置有一与所述集聚腔体底部连通的第一通道，所述第一通道的顶部高度介于所述集聚腔体顶部与底部高度之间，所述第一通道的底部低于所述集聚腔体底部，所述第一通道底部设置有一与所述第一通道连通的进气机构，所述第一通道外侧设置有一信号发生装置和一信号探测器，信号发生装置发射端的出射路径经过所述第一通道且与所述信号探测器的接收面对准。
优选的，所述出油阀座外侧壁设置成倾斜结构，所述出油阀座侧壁的倾斜角度在0-10°之间，所述出油阀座的外径从上到下逐渐增加。
优选的，所述出油阀紧座第一端内侧壁对应设置成倾斜结构，所述出油阀紧座第一端内侧壁的倾斜角度在0-10°之间，所述出油阀紧座第一端的内径从上到下逐渐增加。
优选的，所述出油阀紧座第一端内侧壁套设在所述出油阀座外侧壁上，所述出油阀紧座第一端外侧壁垂直设置或者向外倾斜设置，所述集聚腔体的外径大于所述出油阀紧座的最大外径。
优选的，所述出油阀紧座与出油阀座连接处设置有密封衬垫，所述出油阀座底部设置有一凸台，所述密封衬垫套设在所述出油阀座外周，且所述密封衬垫位于所述出油阀紧座第一端底部与凸台顶部之间，所述密封衬垫的外径小于所述集聚腔体的外径。
优选的，所述集聚腔体设置在所述凸台底部，所述集聚腔体为一环形沟槽状结构，所述集聚腔体与所述出油阀座同心设置，且所述集聚腔体的内径不小于所述出油阀座的外径。
优选的，所述集聚腔体包括间隔设置的第一外侧壁和第二外侧壁，所述第一外侧壁和第二外侧壁之间通过一倾斜底部连接，所述倾斜底部外侧向下倾斜，所述第一外侧壁上贯穿开设有若干具有限位台的通孔，所述凸台下表面开设有若干与所述通孔对应的螺孔，所述集聚腔体第一外侧壁通过螺栓贯穿所述通孔连接在所述螺孔中。
优选的，所述集聚腔体外侧底部设置有一第二通道，所述第二通道与所述集聚腔体内部连通，所述第二通道底部通过第三通道与所述第一通道的第一节点连通，所述第三通道外侧向上倾斜设置，所述第一节点距离所述第一通道底部一定距离，且所述第一节点的高度介于所述集聚腔体底部和第二通道底部之间。
优选的，所述第一通道顶部高度介于所述集聚腔体底部高度与所述第二外侧壁顶部高度之间，所述信号发生装置和信号探测器分布在所述第一通道顶部两侧，其中，所述信号发生装置为超声波发生器，所述信号探测器为超声波换能器。
优选的，所述进气机构设置在所述第一通道底部，且所述进气机构的出气口与所述第一通道底部连通，所述进气机构的进气口连接一气泵，所述气泵的送气流量可调，所述进气口的管道上设置有一流量检测器，所述进气机构的出气口处设置有一布气板，空气通过所述布气板后均匀进入到所述第一通道中。
与现有技术相比，本发明包含的有益效果在于：
1、本发明可以有效监测出油阀上燃油泄漏的情况，一旦检测出有燃油泄漏即可作出预警，避免事态进一步恶化，同时可以有效降低燃油泄漏误报警几率；
2、可以有效检测出燃油泄漏的流速，根据泄漏流速来发出不同等级的预警，以便于技术员及时掌握泄漏情况信息。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是图1中的局部A的放大结构示意图；
图3是集聚腔体的结构示意图；
图4是布气板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明文字能够据以实施。
如图1-4所示，本发明提供了一种柴油机出油阀的燃油泄漏预警系统，包括：出油阀座10、出油阀20、出油阀紧座30、集聚腔体50和探测机构。
本发明中采用的出油阀结构与现有技术中出油阀的结构基本相似，出油阀20弹性活动设置在所述出油阀座10上；出油阀紧座30内设置有容置空腔，所述出油阀紧座30第一端套设在所述出油阀座10上，实现出油阀座10与出油阀紧座30的连接，所述出油阀20被包络在所述容置空腔中，所述出油阀紧座30第二端外接高压出油管，通过出油阀20的位移来控制出油阀是否出油及其出油量。
其中，所述出油阀座底部外周设置有一集聚腔体50，所述集聚腔体50上端敞开，且所述集聚腔体50的外径大于所述出油阀紧座的外径，所述集聚腔体50外侧垂直设置有一与所述集聚腔体50底部连通的第一通道58，所述第一通道58的顶部高度介于所述集聚腔体50顶部与底部高度之间，所述第一通道58的底部低于所述集聚腔体50底部，出油阀整体可以按照任何姿态安装，但第一通道58方向需要根据出油阀的安装姿态来进行调整，保证第一通道58能始终垂直向上安装；同时保证集聚腔体50能够收集到出油阀中泄漏的燃油。
所述第一通道58底部设置有一与所述第一通道58连通的进气机构55，所述第一通道58外侧设置有一信号发生装置71和一信号探测器72，信号发生装置71的发射端经过所述第一通道58且与所述信号探测器72的接收面对准，以接收经过第一通道58后的探测信号，信号探测器72根据接收到的探测信号来判断是否有燃油泄漏，泄漏的流速是多少。
具体的，所述出油阀座10外侧壁设置成倾斜结构，如图1所示，所述出油阀座10侧壁的倾斜角度在0-10°之间，本实施例中，出油阀座10侧壁的倾斜角度为5°，所述出油阀座10的外径从上到下逐渐增加。
与之对应的，所述出油阀紧座30第一端内侧壁对应设置成倾斜结构，所述出油阀紧座30第一端内侧壁的倾斜角度为5°，所述出油阀紧座30第一端的内径从上到下逐渐增加。
所述出油阀紧座30第一端内侧壁紧密套设在所述出油阀座10外侧壁上，通过斜面安装可以提高安装便捷性，同时提高接合处的密封性能，以实现两者的密封结合。所述出油阀紧座第一端外侧壁垂直设置或者向外倾斜设置，使得出油阀紧座30第一端内侧壁与出油阀座10外侧壁夹紧。所述集聚腔体50的外径大于所述出油阀紧座的最大外径，使得从出油阀中泄漏出来的燃油都能被收集到集聚腔体50中。
所述出油阀紧座与出油阀座连接处设置有密封衬垫40，以起到两者连接处的密封作用，所述出油阀座10底部外周设置有一凸台11，凸台11与出油阀紧座30第一端底部间隔一定距离，所述密封衬垫40套设在所述出油阀座10外周，且所述密封衬垫40位于所述出油阀紧座30第一端底部与凸台11顶部之间，其中，所述密封衬垫的外径小于所述集聚腔体50的外径，避免密封衬垫40横向凸出于集聚腔体50，从而保证泄漏的燃油都能落入到集聚腔体50中，被完全收集起来。
当出油阀紧座30与出油阀座10连接处出现松动或者密封衬垫40老化变形时，由于容置空腔内的油压较高，内部燃油会从出油阀紧座30与出油阀座10连接处外泄，此时，由于集聚腔体50设置在出油阀座10底部外周，外泄的燃油即可完全流入至集聚腔体50中，集聚腔体50将外泄的燃油引流至探测机构中进行探测，即可对是否有燃油泄漏及其泄漏流量进行探测，及时发出预警信息。
所述集聚腔体50设置在所述凸台底部，所述集聚腔体50为一环形沟槽状结构，泄漏燃油被集聚在沟槽中，所述集聚腔体50与所述出油阀座同心设置，且所述集聚腔体50的内径不小于所述出油阀座的外径，保证从出油阀座外侧壁渗漏出来的燃油完全落入到凸出来的集聚腔体50中。
所述集聚腔体50包括间隔设置的第一外侧壁52和第二外侧壁51，所述第一外侧壁52上贯穿开设有若干具有限位台的通孔53，所述凸台11下表面开设有若干与所述通孔53对应的螺孔，所述集聚腔体50第一外侧壁52通过螺栓60贯穿所述通孔53连接在所述螺孔中。
所述第一外侧壁52和第二外侧壁51之间通过一倾斜底部54连接，所述倾斜底部外侧向下倾斜，使得集聚腔体50内的燃油向外侧集聚，同时在所述集聚腔体50外侧底部设置有一第二通道56，所述第二通道56与所述集聚腔体50内部连通，所述第二通道56底部通过第三通道57与所述第一通道58的第一节点连通，从而使得在集聚腔体50外侧底部集聚的燃油可以通过第二通道56、第三通道57、第一节点进入到第一通道58中。
其中，所述第三通道57外侧向上倾斜设置，避免从进气机构55输出的空气进入到第三通道57中，所述第一节点距离所述第一通道58底部一定距离，且所述第一节点的高度介于所述集聚腔体50底部和第二通道56底部之间，保证燃油有足够的压力能够流经第三通道57进入到第一通道58中。
所述第一通道58顶部高度介于所述集聚腔体50底部高度与所述第二外侧壁51顶部高度之间，保证燃油有足够的压力通过第一通道58顶部向外溢出，实现燃油在第一通道58中的流动。所述信号发生装置和信号探测器分布在所述第一通道58顶部两侧，其中，所述信号发生装置71为超声波发生器，所述信号探测器72为超声波换能器，用于间接测量燃油的泄漏流量。超声波发生器和超声波换能器选用市场上通用器件即可，无特殊要求。由于燃油泄漏量及流量相对较小，不适用液体流量传感器直接测量，因此本发明用超声波间接测量。
所述进气机构55设置在所述第一通道58底部，且所述进气机构55的出气口与所述第一通道58底部连通，所述进气机构55的进气口连接一气泵，所述气泵的送气流量可调，所述进气口的管道上设置有一流量检测器，以监测进气流量，所述进气机构55的出气口处设置有一布气板551，起到均流作用。如图4所示，布气板551上均匀开设有若干布气孔552，空气通过所述布气板551后均匀进入到所述第一通道58中，从而使得泵入空气形成的气孔均匀分布在第一通道58中，以改变第一通道58中燃油的内含气孔率。可以在布气板551与进气机构55的出气口之间设置有一逆止阀，防止第一通道58底部燃油流入至进气机构55中。
出油阀本体结构有裂痕、破损而渗漏或连接处渗漏时，由于出油阀紧座30内部容置空腔中的燃油压力较大，特别是在出油之前，容置空腔内的高压燃油会通过缺陷所在的缝隙中向外渗漏出来，由于集聚腔体50位于整个出油阀本体的下方，且外径大于出油阀最大外径，从而使得泄漏出来的燃油被收集到集聚腔体中，通过第二通道56、第三通道57被送入到第一通道58中，通过检测第一通道58中的燃油情况，即可获知出油阀的燃油泄漏情况。
正常情况下，第一通道58中没有燃油，通过超声波换能器接收到稳定的能量波形，当有燃油泄漏发生时，燃油被导入到第一通道58直到顶部时，此时，超声波换能器接收到的能量波形强度增加，即可发出预警，提示有燃油泄漏发生。
而为了对燃油泄漏的流速作出预警，通过进气机构55向第一通道58中送入空气，此时，超声波换能器接收到的能量波形强度介于没有燃油泄漏采集到的能量波形强度和有燃油泄漏但不导入空气时采集到的能量波形强度之间。在进气机构55的进气速度不变的情况下，燃油泄漏的流速越大，则超声波换能器接收到的能量波形强度越大，以此来对燃油泄漏的流速进行有效预警。
具体的，事先对预警装置的预警信号进行标定：将信号发生装置71和信号探测器72位置固定，采用统一的采样频率分别采集未发生燃油泄漏时的声波信号频率曲线和发生燃油泄漏时燃油完全填充在第一槽道58中时的声波信号频率曲线，随后在燃油泄漏情况下，调整进气机构55的进气速度，标定泄漏在第一槽道58中燃油含气孔率与采集到的声波信号频率曲线的对应关系。当燃油泄漏流速不变时，增加进气机构55的进气速度，则第一槽道58中燃油含气孔率会增高，声波信号频率曲线峰值下降；当进气机构55的进气速度不变的情况下，燃油泄漏的流速越大，则第一槽道58中燃油含气孔率会下降，声波信号频率曲线峰值升高。根据此关系，事先标定在进气机构55以不同的进气速度下，不同燃油泄漏流速与声波信号频率曲线峰值的关系。当未发生燃油泄漏时，通过超声波换能器接收到稳定的声波信号频率曲线，当有燃油泄漏发生时，接收到的声波信号频率曲线峰值上升，即可发出预警，提示有燃油泄漏发生，随后根据初步采集到的声波信号频率曲线峰值大小，适应性调整进气机构55的进气速度，以将采集到的声波信号频率曲线的形态和峰值位置调整至稳定状态，以便于观察和分析，提高采集测量精度，避免声波信号频率曲线的峰值过高而失真。当得知进气机构进气速度和声波信号频率曲线峰值后，即可根据事先标定的进气机构进气速度-燃油泄漏流速-声波信号频率曲线峰值的三者对应关系，获知燃油泄漏流速。
由上所述，本发明可以有效监测出油阀上燃油泄漏的情况，一旦检测出有燃油泄漏即可作出预警，避免事态进一步恶化，同时可以有效降低燃油泄漏误报警几率；同时，可以有效检测出燃油泄漏的流速，根据泄漏流速来发出不同等级的预警，以便于技术员及时掌握泄漏情况信息，并作出及时有效的操作处理。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易的实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种柴油机出油阀的燃油泄漏预警系统，其特征在于，包括：
出油阀座；
出油阀，其弹性活动设置在所述出油阀座上；
出油阀紧座，其内设置有容置空腔，所述出油阀紧座第一端套设在所述出油阀座上，所述出油阀被包络在所述容置空腔中，所述出油阀紧座第二端外接高压出油管；
其中，所述出油阀座底部外周设置有一集聚腔体，所述集聚腔体上端敞开，且所述集聚腔体的外径大于所述出油阀紧座的外径，所述集聚腔体外侧垂直设置有一与所述集聚腔体底部连通的第一通道，所述第一通道的顶部高度介于所述集聚腔体顶部与底部高度之间，所述第一通道的底部低于所述集聚腔体底部，所述第一通道底部设置有一与所述第一通道连通的进气机构，所述第一通道外侧设置有一信号发生装置和一信号探测器，信号发生装置发射端的出射路径经过所述第一通道且与所述信号探测器的接收面对准。
2.如权利要求1所述的柴油机出油阀的燃油泄漏预警系统，其特征在于，所述出油阀座外侧壁设置成倾斜结构，所述出油阀座侧壁的倾斜角度在0-10°之间，所述出油阀座的外径从上到下逐渐增加。
3.如权利要求2所述的柴油机出油阀的燃油泄漏预警系统，其特征在于，所述出油阀紧座第一端内侧壁对应设置成倾斜结构，所述出油阀紧座第一端内侧壁的倾斜角度在0-10°之间，所述出油阀紧座第一端的内径从上到下逐渐增加。
4.如权利要求3所述的柴油机出油阀的燃油泄漏预警系统，其特征在于，所述出油阀紧座第一端内侧壁套设在所述出油阀座外侧壁上，所述出油阀紧座第一端外侧壁垂直设置或者向外倾斜设置，所述集聚腔体的外径大于所述出油阀紧座的最大外径。
5.如权利要求4所述的柴油机出油阀的燃油泄漏预警系统，其特征在于，所述出油阀紧座与出油阀座连接处设置有密封衬垫，所述出油阀座底部设置有一凸台，所述密封衬垫套设在所述出油阀座外周，且所述密封衬垫位于所述出油阀紧座第一端底部与凸台顶部之间，所述密封衬垫的外径小于所述集聚腔体的外径。
6.如权利要求5所述的柴油机出油阀的燃油泄漏预警系统，其特征在于，所述集聚腔体设置在所述凸台底部，所述集聚腔体为一环形沟槽状结构，所述集聚腔体与所述出油阀座同心设置，且所述集聚腔体的内径不小于所述出油阀座的外径。
7.如权利要求6所述的柴油机出油阀的燃油泄漏预警系统，其特征在于，所述集聚腔体包括间隔设置的第一外侧壁和第二外侧壁，所述第一外侧壁和第二外侧壁之间通过一倾斜底部连接，所述倾斜底部外侧向下倾斜，所述第一外侧壁上贯穿开设有若干具有限位台的通孔，所述凸台下表面开设有若干与所述通孔对应的螺孔，所述集聚腔体第一外侧壁通过螺栓贯穿所述通孔连接在所述螺孔中。
8.如权利要求7所述的柴油机出油阀的燃油泄漏预警系统，其特征在于，所述集聚腔体外侧底部设置有一第二通道，所述第二通道与所述集聚腔体内部连通，所述第二通道底部通过第三通道与所述第一通道的第一节点连通，所述第三通道外侧向上倾斜设置，所述第一节点距离所述第一通道底部一定距离，且所述第一节点的高度介于所述集聚腔体底部和第二通道底部之间。
9.如权利要求8所述的柴油机出油阀的燃油泄漏预警系统，其特征在于，所述第一通道顶部高度介于所述集聚腔体底部高度与所述第二外侧壁顶部高度之间，所述信号发生装置和信号探测器分布在所述第一通道顶部两侧，其中，所述信号发生装置为超声波发生器，所述信号探测器为超声波换能器。
10.如权利要求9所述的柴油机出油阀的燃油泄漏预警系统，其特征在于，所述进气机构设置在所述第一通道底部，且所述进气机构的出气口与所述第一通道底部连通，所述进气机构的进气口连接一气泵，所述气泵的送气流量可调，所述进气口的管道上设置有一流量检测器，所述进气机构的出气口处设置有一布气板，空气通过所述布气板后均匀进入到所述第一通道中。
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