CN109340207B - 一种液控切断阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液控切断阀，以解决现有技术中切断阀不能用于高压燃油系统的燃油切断的问题。该液控切断阀包括：阀体，阀体上设有依次连通的第一腔体、容积腔和第二腔体，回油道；阀芯，阀芯和第一腔体之间形成轴向通道；活塞；螺塞，螺塞内设有连通轴向通道的进油道；弹性结构；通过向第二腔体内输入控制油，使活塞相对于阀芯滑动；在活塞滑动至与阀芯接触的位置时，阀芯在活塞的推动下正向移动，以与第一腔体的出口处形成第一间隙，高压燃油依次通过进油道、轴向通道和第一间隙流向至容积腔，再通过回油道向外排出，弹性结构被压缩；在活塞滑动与阀芯分离的位置时，弹性结构发生反弹，使阀芯对第一腔体的出口密封，切断高压燃油的进一步流通。

Description

一种液控切断阀

技术领域

本发明涉及柴油机技术领域，具体是一种液控切断阀。

背景技术

切断阀是柴油机燃油系统中的一种安全保护装置。在柴油机发生紧急情况或燃油系统压力失控时，需要通过切断阀快速卸载燃油系统的高压燃油，保护系统安全，广泛应用于柴油机燃油系统。一般柴油机的切断阀其工作压力不高，使用在压力100MPa左右，而柴油机燃油系统的压力不断升高已成为一种趋势。现有的切断阀普遍采用弹簧力进行压紧密封，为了满足不断提高的密封压力，需要更大的弹簧压紧力和更高的密封面加工要求，给弹簧设计、密封面加工等带来困难，影响切断阀的可靠性；弹簧力提高的同时，对切断阀的驱动力也提出了更高的要求，给切断阀的快速响应能带来了问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液控切断阀，以解决现有技术中切断阀不能用于高压燃油系统的燃油切断的问题。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种液控切断阀，包括：

阀体，所述阀体上设有依次连通的第一腔体、容积腔和第二腔体，以及与所述容积腔连通的回油道；

阀芯，其可滑动地安装在所述第一腔体内，所述阀芯和所述第一腔体之间形成供高压燃油通过的轴向通道；

活塞，其可滑动地安装在所述第二腔体内；

螺塞，其固定在所述第一腔体内，所述螺塞内设有连通所述轴向通道的进油道；

弹性结构，其安装在所述螺塞和所述阀芯之间；

通过向所述第二腔体内输入不同油压的控制油，使所述活塞相对于所述阀芯滑动；在所述活塞滑动至与所述阀芯接触的位置处时，所述阀芯在所述活塞的推动下正向移动，以与所述第一腔体的出口处形成第一间隙，高压燃油依次通过所述进油道、所述轴向通道和所述第一间隙流向至所述容积腔，再通过所述回油道向外排出，所述弹性结构处于压缩状态；

在所述活塞滑动与所述阀芯分离的位置处时，所述阀芯在处于压缩状态的所述弹性结构的反弹力作用下反向移动，以对所述第一腔体的出口进行密封，切断进入至所述轴向通道中的高压燃油的进一步流通。

优选地，所述第一腔体包括：依次连接的第一规则腔体、锥形腔体和第二规则腔体，所述第二规则腔体连通所述容积腔，所述阀芯包括可滑动地安装在所述第一规则腔体和所述锥形腔体内的阀芯本体，以及与所述锥形腔体的腔壁之间密封贴合或与所述锥形腔体的腔壁间形成所述第一间隙的锥形部；

所述第二腔体包括：依次连接的第三规则腔体和第四规则腔体，所述第四规则腔体连通所述容积腔，所述活塞具有可滑动地安装在所述第三规则腔体内的活塞本体和穿过所述第四规则腔体和所述容积腔部分插入至所述第二规则腔体中的推杆，且所述推杆与所述第二规则腔体中形成有第二间隙；

在所述推杆在控制油的油压作用下对部分位于所述第二规则腔体中的所述锥形部进行推动时，所述锥形部位于所述第二规则腔体中的部分被推动至所述锥形腔体中，以与所述锥形腔体的腔壁之间形成所述第一间隙；

在所述弹性结构产生的反弹力对部分位于所述第一规则腔中的所述阀芯本体进行推动时，位于所述锥形腔体中的所述锥形部部分被推动至所述第二规则腔体中，以与所述锥形腔体的腔壁之间形成密封，切断进入至所述轴向通道中的高压燃油的进一步流通。

优选地，所述螺塞朝向所述阀芯本体的端面上开设有对所述弹性结构进行限位的限位槽，所述阀芯本体朝向所述螺塞的端面上突出设置有用于供所述弹性结构套设的定位柱。

优选地，所述第二腔体为在所述阀体的外表面开口形成的开放腔体，所述液控切断阀还包括：压板，其螺接于所述阀体上，并对所述第二腔体在所述阀体外表面上的开口进行封闭。

优选地，所述阀体和所述压板之间第一密封圈。

优选地，所述液控切断阀还包括：

换向阀，其通过控制油进回油道连通所述第二腔体；

控制油回油接头，其通过在所述阀体上设置的第一油道连通所述换向阀；

控制油进油接头，其通过在所述阀体上设置的第二油道连通所述换向阀；

其中，所述控制油进油接头将用于促使活塞进行滑动的控制油通过所述第二油道传输至所述换向阀，通过控制所述换向阀，使得控制油通过所述控制油进回油道进入至所述第二腔体中，或，使得控制油通过所述第一油道传输至所述控制油回油接头以向外排出。

优选地，所述活塞和所述第二腔体之间设有第二密封圈。

优选地，所述阀体的外围套设有第三密封圈。

本发明的有益效果为：

本申请的上述液控切断阀，通过控制换向阀向切断阀内输入控制油，实现高压燃油的流通或阻断。具体来说，本申请具有如下效果：

1、通过弹簧下置加阀芯顶部密封设计，可实现超高压密封可靠性使用要求，且燃油系统压力越高密封性能越好，可满足切断阀的高压密封性能和密封可靠性。

2、上述设计还可确保在燃油系统压力升高的同时不对切断阀密封面加工提出更高要求，同时降低对弹簧设计要求，便于控制切断阀的生产成本。

3、通过优化匹配活塞直径、换向阀的参数、阀芯密封直径，可实现油压大于100Mpa的工作压力范围和灵活快速的开启特性，满足不同柴油机使用要求。

附图说明

图1为本发明的液控切断阀的结构示意图；

图2为本发明的液控切断阀的剖面结构示意图；

图3为本发明的阀体、阀芯、螺塞、弹簧和活塞的结构配合示意图；

图4为本发明的阀体的结构示意图；

图5为本发明的阀芯的结构示意图；

图6为本发明的阀体和各个燃油接头配合的结构示意图；

图7为本发明的阀芯的轴向切槽示意图；

附图标记说明：1、阀体；2、阀芯；3、活塞；4、螺塞；5、弹性结构；6、压板；7、第一密封圈；8、换向阀；9、第二密封圈；10、第三密封圈；11、第一腔体；12、容积腔；13、第二腔体；14、回油道；15、控制油进回油道；16、控制油回油接头；18、控制油进油接头；19、回油接头；21、轴向通道；22、阀芯本体；23、锥形部；31、活塞本体；32、推杆；33、第二间隙；41、进油道；42、限位槽；111、第一规则腔体；112、锥形腔体；113、第二规则腔体；131、第三规则腔体；132、第四规则腔体；221、定位柱；161、第一油道；181、第二油道；61、螺栓。

具体实施方式

参照图1至图6，本发明提供了一种液控切断阀，包括：阀体1，所述阀体1上设有依次连通的第一腔体11、容积腔12和第二腔体13，以及与所述容积腔12连通的回油道14；阀芯2，其可滑动地安装在所述第一腔体11内，所述阀芯2和所述第一腔体11之间形成供高压燃油通过的轴向通道21；活塞3，其可滑动地安装在所述第二腔体13内；螺塞4，其固定在所述第一腔体11内，所述螺塞4内设有连通所述轴向通道21的进油道41；弹性结构5，其安装在所述螺塞4和所述阀芯2之间；通过向所述第二腔体13内输入不同油压的控制油，使所述活塞3相对于所述阀芯2滑动；在所述活塞3滑动至与所述阀芯2接触的位置处时，所述阀芯2在所述活塞3的推动下正向移动，以与所述第一腔体11的出口处形成第一间隙，高压燃油依次通过所述进油道41、所述轴向通道21和所述第一间隙流向至所述容积腔12，再通过所述回油道14和与所述回油道14连接的回油接头19向外排出，所述弹性结构5处于压缩状态；在所述活塞3滑动与所述阀芯2分离的位置处时，所述阀芯2在处于压缩状态的所述弹性结构5的反弹力作用下反向移动，以对所述第一腔体11的出口进行密封，切断进入至所述轴向通道21中的高压燃油的进一步流通。

具体来说，如图3和4所示，第一腔体11和第二腔体13是在阀体1的相对两侧端面分别开槽形成的。在通过螺塞4的进油道41向轴向通道21中通入高压燃油后，在弹性结构5和高压燃油的油压作用下，使阀芯2对第一腔体11的出口进行压紧，实现密封效果，此时，高压燃油无法进一步流通。在通过向第二腔体13内输入控制油后，控制油推动活塞3朝向靠近阀芯2的方向移动，当活塞3滑动至与阀芯2接触的状态时，阀芯2在活塞3的作用下，随着活塞3一起滑动，进而使得第一腔体11的出口处形成第一间隙，此时，在轴向通道21中的高压燃油则可以通过该第一间隙流入至容积腔12中，进一步通过回油道14和回油接头19向外流出，实现对柴油机燃油系统中的高压燃油压力快速下降，实现液控切断阀的切断功能。

其中，上述的弹性结构5为弹簧，由于其设置在螺塞4和阀芯2之间，在阀芯2随活塞3一起滑动时，弹簧在阀芯2的压紧下发生压缩；当柴油机停机以后，在第二腔体13内的控制油被卸载，驱动阀芯2对弹簧进行压紧的驱动力消除，此时，处于压缩状态的弹簧则发生反弹，并且，在弹簧的反弹力的作用下，推动阀芯2对第一腔体11的出口处进行重新密封。在本申请中，为了对弹簧的移动方向进行限位，如图2和3所示，在所述螺塞4朝向所述阀芯本体22的端面上开设有对所述弹性结构5进行限位的限位槽42，该限位槽42为沉槽，所述阀芯本体22朝向所述螺塞4的端面上突出设置有用于供所述弹性结构5套设的定位柱221。这样，弹簧在限位槽42和定位柱221的共同配合下，能够保证弹簧仅能够在阀芯2的轴向方向上发生变形。

同时，本申请中，为了使得弹簧能够在腔体内固定，该螺塞4通过内六角和螺纹螺接的方式固定在第一腔体11中，弹簧可以通过焊接等方式固定在螺塞4的限位槽42槽底上，这样，可以防止弹簧发生窜动。

其中，如图7所示，轴向通道21是通过阀芯2的外表面上沿阀芯2的轴向方向开槽形成，切槽沿活塞3外圆的轴向均匀布置，以便于高压燃油流通和活塞3的运动。

另外，高压燃油进入至容积腔12中后，通过回油道14，以及和回油道14连通的回油接头19将高压燃油回流至油箱中。

在本申请中，为了使得活塞3、阀芯2的配合作用下，能够实现对第一腔体11的出口进行密封以及使得阀芯2和第一腔体11的出口处形成第一间隙，如图2、3、4和5所示，所述第一腔体11包括：依次连接的第一规则腔体111、锥形腔体112和第二规则腔体113，所述第二规则腔体113连通所述容积腔12，所述阀芯2包括可滑动地安装在所述第一规则腔体111和所述锥形腔体112内的阀芯本体22，以及与所述锥形腔体112的腔壁之间密封贴合或与所述锥形腔体112的腔壁间形成所述第一间隙的锥形部23；所述第二腔体13包括：依次连接的第三规则腔体131和第四规则腔体132，所述第四规则腔体132连通所述容积腔12，所述活塞3具有可滑动地安装在所述第三规则腔体131内的活塞本体31和穿过所述第四规则腔体132和所述容积腔12部分插入至所述第二规则腔体113中的推杆32，且所述推杆32与所述第二规则腔体中形成有第二间隙33；在所述推杆32在控制油的油压作用下对部分位于所述第二规则腔体113中的所述锥形部23进行推动时，所述锥形部23位于所述第二规则腔体113中的部分被推动至所述锥形腔体112中，以与所述锥形腔体112的腔壁之间形成所述第一间隙；在所述弹性结构5产生的反弹力对部分位于所述第一规则腔中的所述阀芯本体22进行推动时，位于所述锥形腔体112中的所述锥形部23部分被推动至所述第二规则腔体113中，以与所述锥形腔体112的腔壁之间形成密封，切断进入至所述轴向通道21中的高压燃油的进一步流通。

结合图3至5所示，通过阀芯2上的锥形部23的锥面和锥形腔的锥面间密封实现阀芯2对第一腔体11的出口密封，在阀芯2被活塞3推动过程中，阀芯2的锥面相对于锥形腔的锥面发生移动，并逐渐形成上述的第一间隙。

优选地，如图1和2所示，所述第二腔体13为在所述阀体1的外表面开口形成的开放腔体，所述液控切断阀还包括：压板6，其螺接于所述阀体1上，并对所述第二腔体13在所述阀体1外表面上的开口进行封闭。具体来说，如图1和2所示，在压板6上均布有多个用于和阀体1进行螺接的螺栓61。

优选地，所述阀体1和所述压板6之间套设有用于防止第二腔体13内的控制油向外泄漏的第一密封圈7，所述活塞3和所述第二腔体13之间设有第二密封圈9，所述阀体1的外围套设有第三密封圈10。在活塞3和第二腔体13之间设置的第二密封圈9为格莱密封圈，其用于对控制油进行密封，防止进入至第二腔体13中的控制油泄漏至容积腔12中，对高压燃油造成污染。

在本申请中，为了实现对控制油的输入，如图1、2和6所示，所述液控切断阀还包括：换向阀8，其通过控制油进回油道15连通所述第二腔体13；控制油进油接头18，其通过在所述阀体1上设置的第二油道181连通所述换向阀8；控制油回油接头16，其通过在所述阀体1上设置的第一油道161连通所述换向阀8；其中，所述控制油进油接头18将用于促使活塞3进行滑动的控制油通过所述第二油道181传输至所述换向阀8，通过控制所述换向阀8，使得控制油通过所述控制油进回油道15进入至所述第二腔体13中，或，使得控制油通过所述第一油道161传输至所述控制油回油接头16以向外排出。

当柴油机的高压燃油系统出现紧急故障时，控制器向换向阀8输入指令，或者用户手动操作换向阀8，使得控制油进油接头18通过第二油道181输入的控制油从控制油进回油道15流入至第二腔体13中，以形成推动活塞3和阀芯2滑动的驱动力，进而使得阀芯2和第一腔体11的出口之间形成上述的第一间隙，高压燃油通过第一间隙进一步回流至系统油箱中，实现对高压燃油的油压卸载，确保整个燃油系统的安全；而当柴油机停机时，控制器向换向阀8输入另外的指令，或者用户再次手动操作换向阀8，使得控制油进油接头18通过第二油道181输入的控制油从第一油道161和控制油回油接头16向外排出，此时，第二腔体13内不再进入控制油，使阀芯2在高压燃油的油压和弹簧的反弹力的作用下对第一腔体11的出口进行密封。

本申请的上述液控切断阀，通过控制换向阀8向切断阀内输入控制油，实现高压燃油的流通或阻断。具体来说，本申请具有如下效果：

1、通过弹簧下置加阀芯2顶部密封设计，可实现超高压密封可靠性使用要求，且燃油系统压力越高密封性能越好，可满足切断阀的高压密封性能和密封可靠性。

2、上述设计还可确保在燃油系统压力升高的同时不对切断阀密封面加工提出更高要求，同时降低对弹簧设计要求，便于控制切断阀的生产成本。

3、通过优化匹配活塞3直径、换向阀8的参数、阀芯2密封直径，可实现油压大于100Mpa的工作压力范围和灵活快速的开启特性，满足不同柴油机使用要求。

Claims (6)

1.一种液控切断阀，其特征在于，包括：

阀体（1），所述阀体（1）上设有依次连通的第一腔体（11）、容积腔（12）和第二腔体（13），以及与所述容积腔（12）连通的回油道（14）；

阀芯（2），其可滑动地安装在所述第一腔体（11）内，所述阀芯（2）和所述第一腔体（11）之间形成供高压燃油通过的轴向通道（21）；

活塞（3），其可滑动地安装在所述第二腔体（13）内；

螺塞（4），其固定在所述第一腔体（11）内，所述螺塞（4）内设有连通所述轴向通道（21）的进油道（41）；

弹性结构（5），其安装在所述螺塞（4）和所述阀芯（2）之间；

通过向所述第二腔体（13）内输入不同油压的控制油，使所述活塞（3）相对于所述阀芯（2）滑动；在所述活塞（3）滑动至与所述阀芯（2）接触的位置处时，所述阀芯（2）在所述活塞（3）的推动下正向移动，以与所述第一腔体（11）的出口处形成第一间隙，高压燃油依次通过所述进油道（41）、所述轴向通道（21）和所述第一间隙流向至所述容积腔（12），再通过所述回油道（14）和与所述回油道（14）连接的回油接头（19）向外排出，所述弹性结构（5）处于压缩状态；

在所述活塞（3）滑动与所述阀芯（2）分离的位置处时，所述阀芯（2）在处于压缩状态的所述弹性结构（5）的反弹力作用下反向移动，以对所述第一腔体（11）的出口进行密封，切断进入至所述轴向通道（21）中的高压燃油的进一步流通；

所述第一腔体（11）包括：依次连接的第一规则腔体（111）、锥形腔体（112）和第二规则腔体（113），所述第二规则腔体（113）连通所述容积腔（12），所述阀芯（2）包括可滑动地安装在所述第一规则腔体（111）和所述锥形腔体（112）内的阀芯本体（22），以及与所述锥形腔体（112）的腔壁之间密封贴合或与所述锥形腔体（112）的腔壁间形成所述第一间隙的锥形部（23）；

所述第二腔体（13）包括：依次连接的第三规则腔体（131）和第四规则腔体（132），所述第四规则腔体（132）连通所述容积腔（12），所述活塞（3）具有可滑动地安装在所述第三规则腔体（131）内的活塞本体（31）和穿过所述第四规则腔体（132）和所述容积腔（12）部分插入至所述第二规则腔体（113）中的推杆（32），且所述推杆（32）与所述第二规则腔体（113）中形成有第二间隙（33）；

在所述推杆（32）在控制油的油压作用下对部分位于所述第二规则腔体（113）中的所述锥形部（23）进行推动时，所述锥形部（23）位于所述第二规则腔体（113）中的部分被推动至所述锥形腔体（112）中，以与所述锥形腔体（112）的腔壁之间形成所述第一间隙；

在所述弹性结构（5）产生的反弹力对部分位于所述第一规则腔中的所述阀芯本体（22）进行推动时，位于所述锥形腔体（112）中的所述锥形部（23）部分被推动至所述第二规则腔体（113）中，以与所述锥形腔体（112）的腔壁之间形成密封，切断进入至所述轴向通道（21）中的高压燃油的进一步流通；

所述液控切断阀还包括：

换向阀（8），其通过控制油进回油道（15）连通所述第二腔体（13）；

控制油回油接头（16），其通过在所述阀体（1）上设置的第一油道（161）连通所述换向阀（8）；

控制油进油接头（18），其通过在所述阀体（1）上设置的第二油道（181）连通所述换向阀（8）；

其中，所述控制油进油接头（18）将用于促使活塞（3）进行滑动的控制油通过所述第二油道（181）传输至所述换向阀（8），通过控制所述换向阀（8），使得控制油通过所述控制油进回油道（15）进入至所述第二腔体（13）中，或，使得控制油通过所述第一油道（161）传输至所述控制油回油接头（16）以向外排。

2.根据权利要求1所述的液控切断阀，其特征在于，所述螺塞（4）朝向所述阀芯本体（22）的端面上开设有对所述弹性结构（5）进行限位的限位槽（42），所述阀芯本体（22）朝向所述螺塞（4）的端面上突出设置有用于供所述弹性结构（5）套设的定位柱（221）。

3.根据权利要求1所述的液控切断阀，其特征在于，所述第二腔体（13）为在所述阀体（1）的外表面开口形成的开放腔体，所述液控切断阀还包括：压板（6），其螺接于所述阀体（1）上，并对所述第二腔体（13）在所述阀体（1）外表面上的开口进行封闭。

4.根据权利要求3所述的液控切断阀，其特征在于，所述阀体（1）和所述压板（6）之间第一密封圈（7）。

5.根据权利要求1所述的液控切断阀，其特征在于，所述活塞（3）和所述第二腔体（13）之间设有第二密封圈（9）。

6.根据权利要求1所述的液控切断阀，其特征在于，所述阀体（1）的外围套设有第三密封圈（10）。