CN109555620B - 带有自动保护装置的燃气喷射阀及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明技术方案公开了带有自动保护装置的燃气喷射阀及其工作方法，包括阀壳、固定于所述阀壳中的顶杆、与所述顶杆连接的针阀、套设于所述顶杆上并位于所述顶杆与所述针阀之间同时通过弹力将所述针阀撑开固定于所述阀壳内的弹簧、套设于所述针阀上且可来回移动的保护衬套；其中，所述阀壳的侧壁上开设有驱动油入口，所述驱动油入口外安装电磁阀，所述电磁阀通过管路连接至外部高压油源。本发明的燃气喷射阀，通过采用在针阀和阀壳之间安装保护衬套的方式，实现了燃气喷射量的控制，避免了由于整机控制系统、燃气喷射阀或弹簧失效时过量燃气喷入缸内而引起的安全问题。

Description

带有自动保护装置的燃气喷射阀及其工作方法

技术领域

本发明涉及燃气喷射液压缸技术领域，尤其是涉及一种带有自动保护装置的燃气喷射阀及其工作方法。

背景技术

随着全球经济的持续发展，人们对能源需求仍在不断地增加，而目前世界范围内的石油短缺和全球环境污染问题的日益突出使得各国纷纷将目光转向以气体作为燃料的气体机和双燃料机。而燃气喷射阀作为气体燃料喷射的直接控制和执行元件便毋庸置疑的成为气体机和双燃料机最核心的零件之一。目前市场上广泛使用的燃气喷射阀只具备单一喷射功能，另安装其他部件起一定的安全保护作用，即：燃气喷射阀前安装有窗口阀和双电磁阀，气体喷射前，窗口阀、窗口阀前电磁阀及燃气喷射阀前电磁阀均处于关闭状态，当燃气喷射阀开启前窗口阀需要打开，控制单元发送指令控制窗口阀前电磁阀上电，高压伺服油一路进入窗口阀，驱动窗口阀打开，窗口阀内燃气进入燃气喷射阀进气口等待喷射，高压伺服油另一路进入燃气喷射阀前电磁阀，在进油口处等待驱动；当燃气喷射阀需要打开时，控制单元发送指令控制燃气喷射阀前电磁阀上电，等待在燃气喷射阀前电磁阀进油口处的高压伺服油进入燃气喷射阀，驱动阀内针阀克服燃气喷射阀的弹簧阻力向上运动，燃气喷射阀开启并喷气；当燃气喷射阀需要关闭时，控制单元发送指令控制燃气喷射阀前电磁阀断电，高压伺服油切断，在弹簧力和针阀重力作用下针阀向下运动直至落座，燃气喷射阀关闭；燃气喷射阀关闭后，根据设定时间，窗口阀关闭，控制单元发送指令控制窗口阀前电磁阀断电，高压伺服油切断，在弹簧力作用下窗口阀关闭，燃气喷射阀的燃气通路切断。由于控制系统、窗口阀、电磁阀、及各部分零件的偶发状况，在缺少燃气自动过量保护装置时上述系统会导致过量燃气喷入缸内而引起爆缸等安全问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种更为简单和安全的燃气喷射阀，在实现燃气喷射控制的同时，避免控制系统、电磁阀或弹簧失效时过量燃气喷入缸内而引起爆缸等安全问题。

为解决上述的技术问题，本发明技术方案提供一种带有自动保护装置的燃气喷射阀，其中，包括阀壳、固定于所述阀壳中的顶杆、与所述顶杆连接的针阀、套设于所述顶杆上并位于所述顶杆与所述针阀之间同时通过弹力将所述针阀撑开固定于所述阀壳内的弹簧、套设于所述针阀上且可来回移动的保护衬套；其中，所述阀壳的侧壁上开设有驱动油入口，所述驱动油入口外安装电磁阀，所述电磁阀通过管路连接至外部高压油源。

可选地，所述弹簧、所述针阀、所述保护衬套均安装于所述阀壳内。

可选地，所述针阀、所述保护衬套和所述阀壳之间形成驱动油腔，所述驱动油腔与所述驱动油入口联通。

可选地，所述针阀、所述保护衬套和所述阀壳之间还形成燃气喷射腔，所述燃气喷射腔的位置与所述驱动油腔相对。

可选地，所述阀壳靠近所述保护衬套的侧壁位置处贯通地开设有燃气进气孔，所述燃气进气孔与所述燃气喷射腔联通，所述燃气进气孔连接至外部燃气源。

可选地，所述针阀相对于与所述顶杆连接的一端与所述阀壳之间具有间隙并形成燃气喷射道，所述阀壳相对于与所述顶杆连接的一端的头部开口并形成燃气喷射口，所述燃气进气孔、所述燃气喷射腔、所述燃气喷射道、所述燃气喷射口依次联通。

可选地，所述针阀相对于与所述顶杆连接的一端通过所述弹簧的弹力与所述阀壳之间接触或分离，所述燃气喷射道呈常闭状态。

可选地，所述阀壳内形成有用于安装所述针阀的台阶，所述针阀可伸缩地与所述顶杆安装，所述针阀与所述顶杆紧密接触时，所述针阀与所述台阶之间形成有间隙。

可选地，所述阀壳的侧壁上还贯穿的开设有回油口，所述回油口靠近所述弹簧；所述顶杆、所述针阀与所述保护衬套中设置有彼此贯通的密封油道，所述顶杆中的密封油道通过管路连接至外部密封油源。

为解决上述的技术问题，本发明技术方案还提供一种带有自动保护装置的燃气喷射阀的工作方法，其中，所述工作方法如下：

燃气通过所述燃气进气孔进入所述燃气喷射腔，同时；

所述电磁阀启动，高压油通过所述驱动油入口进入到驱动油腔中，并驱动所述针阀与所述阀壳分离而露出所述燃气喷射道，所述燃气喷射腔内的定量的燃气通过所述燃气喷射道通向所述燃气喷射口而向外喷射；

所述保护衬套由于高压油的压力朝向所述燃气喷射道移动，直至所述保护衬套将所述燃气喷射道密封，燃气停止向外喷射。

本发明技术方案的有益效果是：

本发明的燃气喷射阀，通过采用在针阀和阀壳之间安装保护衬套的方式，实现了燃气喷射量的控制，避免了由于整机控制系统、燃气喷射阀或弹簧失效时过量燃气喷入缸内而引起的安全问题。同时通过保护衬套在起到安全保护作用的同时，可有效抑制燃气喷射过程当中的压力波动。本发明将燃气喷射和安全保护功能集成在一起，大幅度降低了燃气喷射系统和主机控制系统的设计难度。本发明的燃气喷射阀加工和装配难度低，可有效节约燃气喷射系统的加工和制造成本。

附图说明

图1为本发明实施例中燃气喷射阀工作状态一的结构示意图；

图2为本发明实施例中燃气喷射阀工作状态二的结构示意图；

图3为本发明实施例中燃气喷射阀工作状态三的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1所示，示出了一种实施例的带有自动保护装置的燃气喷射阀，其中，包括阀壳6、固定于阀壳6中的顶杆1、与顶杆1连接的针阀4、套设于顶杆1上并位于顶杆1与针阀4之间同时通过弹力将针阀4撑开固定于阀壳6内的弹簧2、套设于针阀4上且可来回移动的保护衬套5；其中，阀壳6的侧壁上开设有驱动油入口15，驱动油入口15外安装电磁阀3，电磁阀 3通过管路连接至外部高压油源，电磁阀3为二位二通阀或二位三通阀。

本实施例中，弹簧2、针阀4、保护衬套5均安装于阀壳6内。

本实施例中，针阀4、保护衬套5和阀壳6之间形成驱动油腔8，驱动油腔8与驱动油入口15联通，针阀4、保护衬套5和阀壳6之间还形成燃气喷射腔9，燃气喷射腔9的位置与驱动油腔8相对。

本实施例中，阀壳6靠近保护衬套5的侧壁位置处贯通地开设有燃气进气孔11，燃气进气孔11与燃气喷射腔9联通，燃气进气孔11连接至外部燃气源。

本实施例中，针阀4相对于与顶杆1连接的一端与阀壳6之间具有间隙并形成燃气喷射道14，阀壳6相对于与顶杆1连接的一端的头部开口并形成燃气喷射口10，燃气进气孔11、燃气喷射腔9、燃气喷射道14、燃气喷射口 10依次联通。

本实施例中，针阀4相对于与顶杆1连接的一端通过弹簧2的弹力与阀壳6之间接触或分离，燃气喷射道14呈常闭状态。

本实施例中，阀壳6内形成有用于安装针阀4的台阶16，针阀4可伸缩地与顶杆1安装，针阀4与顶杆1紧密接触时，针阀4与台阶16之间形成有间隙7。

本实施例中，阀壳6的侧壁上还贯穿的开设有回油口13，回油口13靠近弹簧2；顶杆1、针阀4与保护衬套5中设置有彼此贯通的密封油道12，顶杆1中的密封油道12通过管路连接至外部密封油源。

通过以下说明进一步的认识本发明的特性及功能，本实施例的带有自动保护装置的燃气喷射阀的工作方法如下：

当燃气喷射阀处于非喷射区间时，如图1所示，电磁阀3断电，由针阀4、保护衬套5和阀壳6组成的液压油腔与回油油路联通，腔内压力为零(或很低)，针阀4在弹簧2的作用力下保持关闭状态(即针阀4与台阶16紧密接触的状态)，保护衬套5在燃气压力的作用下位于燃气腔的最顶部(即保护衬套5与针阀4紧密接触的状态)，高于燃气压力20bar 左右的高压液压油经顶杆1通过密封油道12传递到针阀4和保护衬套5 的间隙处，起到密封燃气的作用。

当燃气喷射阀处于喷射区间时，如图2所示：电磁阀3通电，高压液压油从驱动油入口15通入由针阀4、保护衬套5和阀壳6组成的驱动油腔8内，针阀4在高压驱动油的作用下克服弹簧2和高压密封油的作用力而打开(即针阀4与顶杆1接触)；同时，针阀4打开后，保护衬套5在同一路高压驱动油的作用下向下运动，并将保护衬套5运行行程所对应的燃气量(即燃气喷射腔9中的高压液压油)通过燃气喷射道14、燃气喷射口10向外喷入气缸内，完成一个循环的燃气喷射。同时，由于保护衬套5向下运行后，原有保护衬套5上的密封油道12被切断，保护衬套5 与阀壳6之间的燃气可由高压驱动油进行密封。

当燃气喷射阀的燃气喷射量到达上限时，如图3所示，保护衬套5运行至阀壳6的内腔底部机械限位，燃气进气孔11和燃气喷射腔9被切断，燃气喷射停止，实现安全保护作用。

综上所述，本发明的燃气喷射阀，通过采用在针阀和阀壳之间安装保护衬套的方式，实现了燃气喷射量的控制，避免了由于整机控制系统、燃气喷射阀或弹簧失效时过量燃气喷入缸内而引起的安全问题。

同时通过保护衬套在起到安全保护作用的同时，可有效抑制燃气喷射过程当中的压力波动。本发明将燃气喷射和安全保护功能集成在一起，大幅度降低了燃气喷射系统和主机控制系统的设计难度。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种带有自动保护装置的燃气喷射阀，其特征在于，包括阀壳、固定于所述阀壳中的顶杆、与所述顶杆连接的针阀、套设于所述顶杆上并位于所述顶杆与所述针阀之间同时通过弹力将所述针阀撑开固定于所述阀壳内的弹簧、套设于所述针阀上且可来回移动的保护衬套；其中，所述阀壳的侧壁上开设有驱动油入口，所述驱动油入口外安装电磁阀，所述电磁阀通过管路连接至外部高压油源。

2.根据权利要求1所述的带有自动保护装置的燃气喷射阀，其特征在于，所述弹簧、所述针阀、所述保护衬套均安装于所述阀壳内。

3.根据权利要求1所述的带有自动保护装置的燃气喷射阀，其特征在于，所述针阀、所述保护衬套和所述阀壳之间形成驱动油腔，所述驱动油腔与所述驱动油入口联通。

4.根据权利要求3所述的带有自动保护装置的燃气喷射阀，其特征在于，所述针阀、所述保护衬套和所述阀壳之间还形成燃气喷射腔，所述燃气喷射腔的位置与所述驱动油腔相对。

5.根据权利要求4所述的带有自动保护装置的燃气喷射阀，其特征在于，所述阀壳靠近所述保护衬套的侧壁位置处贯通地开设有燃气进气孔，所述燃气进气孔与所述燃气喷射腔联通，所述燃气进气孔连接至外部燃气源。

6.根据权利要求5所述的带有自动保护装置的燃气喷射阀，其特征在于，所述针阀相对于与所述顶杆连接的一端与所述阀壳之间具有间隙并形成燃气喷射道，所述阀壳相对于与所述顶杆连接的一端的头部开口并形成燃气喷射口，所述燃气进气孔、所述燃气喷射腔、所述燃气喷射道、所述燃气喷射口依次联通。

7.根据权利要求6所述的带有自动保护装置的燃气喷射阀，其特征在于，所述针阀相对于与所述顶杆连接的一端通过所述弹簧的弹力与所述阀壳之间接触或分离，所述燃气喷射道呈常闭状态。

8.根据权利要求1所述的带有自动保护装置的燃气喷射阀，其特征在于，所述阀壳内形成有用于安装所述针阀的台阶，所述针阀可伸缩地与所述顶杆安装，所述针阀与所述顶杆紧密接触时，所述针阀与所述台阶之间形成有间隙。

9.根据权利要求1所述的带有自动保护装置的燃气喷射阀，其特征在于，所述阀壳的侧壁上还贯穿的开设有回油口，所述回油口靠近所述弹簧；所述顶杆、所述针阀与所述保护衬套中设置有彼此贯通的密封油道，所述顶杆中的密封油道通过管路连接至外部密封油源。

10.一种如权利要求1-9 任一项所述的带有自动保护装置的燃气喷射阀的工作方法，其特征在于，所述工作方法如下：

燃气通过所述燃气进气孔进入所述燃气喷射腔，同时；

所述电磁阀启动，高压油通过所述驱动油入口进入到驱动油腔中，并驱动所述针阀与所述阀壳分离而露出所述燃气喷射道，所述燃气喷射腔内的定量的燃气通过所述燃气喷射道通向所述燃气喷射口而向外喷射；

所述保护衬套由于高压油的压力朝向所述燃气喷射道移动，直至所述保护衬套将所述燃气喷射道密封，燃气停止向外喷射。