CN109812365B - 一种船用低速机电液控制进油比例阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船用低速机电液控制进油比例阀，包括伺服控制阀组件和燃油控制阀组件。伺服控制阀组件包括伺服油进油口、伺服油回油口、减压阀组件、比例电磁铁、比例减压阀组件和活塞组件。伺服控制阀组件用于调节伺服油压，伺服油可直接从低速机伺服系统高压油源流入，无需额外配置伺服油源。燃油从燃油控制阀组件引入，燃油与伺服油的油道不同，避免伺服油和燃油混合，以防止燃油被伺服油污染。通过采用电液伺服控制方式，可避免伺服控制阀的电磁元件直接与重油接触以防腐蚀。通过伺服控制阀组件控制燃油控制阀组件，实现对燃油流量比例计量及输出，同时起到调节共轨轨压的作用。

Description

一种船用低速机电液控制进油比例阀

技术领域

本发明涉及电液控制阀，具体涉及一种船用低速机电液控制进油比例阀。

背景技术

随着技术的发展，因具有高压力和灵活的喷射方式等优点，高压共轨燃油系统越来越多地应用于高功率密度的船用低速柴油机上。在该系统中喷油压力影响喷油速率、雾化特性、循环喷油量等指标，因此喷油压力的调节是关键技术。

进油比例阀是调节喷油压力的关键零件之一，连接在输油泵与高压油泵（又称喷油泵）之间即安装在高压油泵的进油位置，根据共轨压力的需求对进入高压油泵的进油量进行计量，使输送到共轨的燃油量与系统的需求量一致，并起到调节轨压的作用。

相比轻柴油，船用的重油因廉价成为远洋船舶中低速柴油机燃油的主要选择，但重油的高温腐蚀特性会对燃油系统元件性能稳定和寿命造成不利影响，尤其对电磁元件。因此，如何避免或降低重油的高温腐蚀特性对电磁元件性能稳定产生的不利影响的问题有待解决。

CN204628140U公开了组合阀，具体是一种由安全阀、单向阀和先导溢流阀组成的组合阀。组合阀中的安全阀设在阀体的左侧，单向阀设在阀体的中间，用来连接安全阀和先导溢流阀，先导溢流阀设在阀体的右侧。其阀体上设有导流孔A和导流孔B，导流孔A 连接先导溢流阀和单向阀，导流孔B 连接单向阀和安全阀，具有结构简单、维修方便、泄漏量低、响应快等优点。

CN102506217B公开了一种柴油发动机电控高压共轨喷油系统用比例电磁阀，电磁阀的固定铁芯及移动铁芯吸合处为锥形极面，再与包括导管、螺旋弹簧、电磁线圈、方形铁芯、外壳、阀体，共同组装成电磁阀。有驱动电流输入电磁线圈时，经阀内磁路产生磁场，对移动铁芯产生大小与驱动电流成比例的、与行程无关的电磁力，使其克服弹簧力移动，并在两个力的平衡点上停止移动，使移动铁芯保持在一个稳定的位置上，移动铁芯可以按驱动电流的大小成比例、连续地运动，控制阀的开度，根据驱动电流准确成比例地控制油路的流量。

上述专利文献未涉及针对燃油与伺服油不同油道的结构设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种船用低速机电液控制进油比例阀，可实现燃油流量比例计量，调节共轨轨压；采用液压伺服间接控制方式，对燃油与伺服油分流，避免高温腐蚀的燃油介质直接接触电磁元件，使该结构能够适用于高温腐蚀介质环境的要求。同时时可避免伺服油和燃油混合，以防止燃油被伺服油污染。

本发明所述的一种船用低速机电液控制进油比例阀，包括伺服控制阀组件和燃油控制阀组件；

所述伺服控制阀组件包括伺服油进油口、伺服油回油口、减压阀组件、比例电磁铁、比例减压阀组件和活塞组件；

所述活塞组件包括活塞腔、位于活塞腔内的活塞以及与所述活塞相连的活塞杆；

所述比例减压阀组件包括第一阀体、设置在第一阀体内的第一阀口、位于第一阀口上游的第一进油口、位于第一阀口下游的第一出油口以及设置在所述第一阀体内的第一阀芯，所述比例电磁铁用于驱动所述第一阀芯运动以调整所述第一阀口的开度；

所述减压阀组件的进油口与所述伺服油进油口相通，所述减压阀组件的出油口与所述第一进油口相通，所述第一出油口与所述活塞腔的进油口相通；

所述燃油控制阀组件包括第二阀体、设置在所述第二阀体内的第二阀口、设置在第二阀口上游的燃油进油口、设置在第二阀口下游的燃油出油口以及设置在所述第二阀体内的第二阀芯，所述活塞杆伸入所述第二阀体内，所述活塞杆用于驱动所述第二阀芯运动以控制所述第二阀口的开度。

进一步，所述第二阀体内设有滑杆腔，所述活塞杆和所述第二阀芯均伸入所述滑杆腔内，所述滑杆腔内设有滑孔以及与所述滑孔滑动配合的滑杆，所述滑杆的一端与所述活塞杆的端部相抵，所述滑杆的另一端与所述第二阀芯相抵，所述滑杆和所述滑孔之间设有密封带，所述密封带将所述滑杆腔分隔成第一腔和第二腔。

进一步，所述第二阀体内设有用于将所述第一腔内的伺服油引流到所述伺服油回油口的第一引流通道。

进一步，所述第二阀体内设有用于将所述第二腔内的燃油引流至所述第二阀体外的第二引流通道。

进一步，所述第二阀体内设有使所述第二阀芯具有朝滑杆方向运动趋势的燃油控制阀弹簧。

进一步，所述第一阀体通过螺纹件与所述第二阀体固定连接。

进一步，所述活塞腔设置在第一阀体内，所述第一出油口与所述活塞腔的进油口之间设有伺服油道。

进一步，所述燃油控制阀组件上连接有用于检测燃油油路油压的压力传感器。

本发明的有益效果是：

由于采用模块式设计结构，主要由伺服控制阀组件和燃油控制阀组件组成，方便安装、维修。

由于伺服控制阀组件的减压作用，伺服油可直接从低速机伺服系统高压油源流入，无需额外配置伺服油源。燃油与伺服油的油道不同，避免伺服油和燃油混合，以防止燃油被伺服油污染。燃油从燃油控制阀组件引入，并采用电液伺服控制方式，可避免伺服控制阀的电磁元件直接与重油接触以防腐蚀。

通过伺服控制阀组件控制燃油控制阀组件，实现对燃油流量比例计量及输出，同时起到调节共轨轨压的作用。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为图1中C-C所示的结构示意图；

图3为本发明中伺服控制阀组件的结构示意图。

图中：

1-伺服控制阀组件：

10-减压阀组件，100-减压阀阀座，101-减压阀弹簧，102-减压阀推杆，103-减压阀阀套，104-减压阀阀芯；

11-比例电磁铁；

12-比例减压阀组件，120-比例减压阀弹簧座，121-比例减压阀弹簧，122-第一阀芯，123-比例减压阀阀套；

13-第一阀体；

14-活塞组件，140-活塞导套，141-密封圈，142-活塞杆；

2-燃油控制阀组件：

20-第二阀体，21-燃油控制阀导套，22-滑杆，23-燃油控制阀阀套，24-第二阀芯，25-燃油控制阀弹簧座，26-燃油控制阀弹簧，27-螺塞；

3-传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本技术方案作进一步说明。

参见图1至图3，所示的一种船用低速机电液控制进油比例阀，采用插件和偶件配合的模块化设计以便于拆装，包括伺服控制阀组件1和燃油控制阀组件2。

所述伺服控制阀组件1包括伺服油进油口P1、伺服油回油口T、减压阀组件10、比例电磁铁11、比例减压阀组件12和活塞组件14。

所述活塞组件14包括活塞腔、位于活塞腔内的活塞以及与所述活塞相连的活塞杆142。

所述比例减压阀组件12包括第一阀体13、设置在所述第一阀体13内的第一阀口、位于第一阀口上游的第一进油口、位于第一阀口下游的第一出油口C3以及设置在所述第一阀体13内的第一阀芯122，所述比例电磁铁11用于驱动所述第一阀芯122运动以调整所述第一阀口的开度。

进一步，所述比例减压阀组件12还包括比例减压阀弹簧座120、比例减压阀弹簧121和比例减压阀阀套123。

所述第一阀芯122设置在比例减压阀阀套123内，比例减压阀阀套123与所述第一阀体13形成螺纹连接。比例减压阀弹簧座120与所述第一阀芯122的中孔形成过盈配合并使其右端面接触所述第一阀芯122的左端面。所述比例减压阀弹簧座120设有朝向所述第一阀芯122的比例减压阀弹簧121。所述比例减压阀弹簧121采用塔形结构以节约弹簧的安装空间，并采用隔磁材料以防止所述比例电磁铁11通电时推杆对重量较轻且惯性较小的所述第一阀芯122产生吸力从而改变所述第一阀芯122与所述比例减压阀阀套123相配合所形成的阀口的开度，推杆采用非导磁材料。

进一步，所述活塞腔设置在所述第一阀体13内。所述活塞组件14还包括活塞导套140和密封圈141，活塞导套140设置在所述活塞腔内。所述活塞杆142的一端设置在所述活塞导套140内，另一端伸入所述燃油控制阀组件2。所述活塞杆142与所述活塞导套140之间通过所述密封圈141实现密封，使所述活塞杆142移动产生的摩擦阻力较小且具有良好的自润滑特性。所述密封圈141采用格莱圈。

进一步，所述比例电磁铁11可采用湿式比例电磁铁，包括线圈、衔铁、推杆和外壳，并与所述第一阀体13固定连接。所述比例电磁铁11的工作过程是：当有电信号输入线圈时，线圈内磁场对衔铁产生作用力，衔铁在磁场中按信号电流的大小和方向成比例、连续地移动，再通过连接在一起的销钉带动推杆移动，推杆用于推动所述第一阀芯122。

进一步，所述比例减压阀组件12还包括与所述第一阀芯122相通的油腔C1和导油腔C2。所述导油腔C2设置在所述比例减压阀阀套123内，用于与所述第一进油口及所述第一出油口3相通。所述油腔C1还与所述伺服油回油口T相通。

所述减压阀组件10的进油口与所述伺服油进油口P1相通，所述减压阀组件10的出油口与所述第一进油口相通，所述第一出油口C3与所述活塞腔的进油口相通。

进一步，所述第一出油口C3与所述活塞腔的进油口之间设有伺服油道。

进一步，所述减压阀组件10包括减压阀阀座100、减压阀弹簧101、减压阀推杆102、减压阀阀套103和减压阀阀芯104。

所述减压阀阀座100以插件的方式从所述第一阀体13的上表面从上往下地装配到所述第一阀体13内以形成螺纹配合，所述减压阀阀座100的空槽内装配有向下的所述减压阀弹簧101，所述减压阀推杆102与所述减压阀弹簧101形成同轴移动配合，所述减压阀阀芯104设置在所述减压阀阀套103内。

所述减压阀推杆102与所述减压阀阀芯104的中孔形成过盈配合，在所述减压阀弹簧101的预紧力作用下，所述减压阀阀芯104的下底面与所述减压阀阀套103的底部平齐，以保证阀口初始开度。在所述减压阀弹簧101的弹力作用下通过所述减压阀推杆102推动所述减压阀阀芯104，以实现阀口开度调节。

进一步，所述减压阀组件10还包括与所述减压阀阀芯104分别相通的油腔B1、油腔B2、油腔B3和输出腔B4。所述油腔B2与所述减压阀组件10的进油口相通。所述输出腔B4一端与油腔B3、油腔B2依次相通，另一端与所述减压阀组件10的出油口相通。所述油腔B1与所述伺服油回油口T相通。

所述燃油控制阀组件2包括第二阀体20、设置在所述第二阀体20内的第二阀口、设置在第二阀口上游的燃油进油口P2、设置在第二阀口下游的燃油出油口A1以及设置在所述第二阀体20内的第二阀芯24，所述活塞杆142伸入所述第二阀体20内，所述活塞杆142用于驱动所述第二阀芯24运动以控制所述第二阀口的开度。

进一步，通过使所述燃油控制阀弹簧座25的端面和与其接触的所述第二阀芯24的台肩以及所述燃油控制阀阀套23的台阶孔底面对齐，以保证第二阀口的初始开度。

进一步，所述第二阀体20内与燃油控制阀导套21之间设有滑杆腔，所述滑杆腔内设有滑孔以及与所述滑孔滑动配合的滑杆22。所述活塞杆142和所述第二阀芯24均伸入所述滑杆腔内，所述第二阀芯24并设置在燃油控制阀阀套23内。所述滑杆22的一端与所述活塞杆142的端部相抵，所述滑杆22的另一端与所述第二阀芯24相抵。

所述滑杆22和所述滑孔之间设有密封带，所述密封带将所述滑杆腔分隔成第一腔和第二腔。所述第二阀体20内设有用于将所述第一腔内的伺服油引流到所述伺服油回油口T的第一引流通道。所述第二阀体20内通过轴向孔和径向孔，设有用于将所述第二腔内的燃油引流至所述第二阀体20外的第二引流通道。燃油与伺服油的油道不同，避免伺服油和燃油混合，以防止燃油被伺服油污染。

进一步，所述燃油控制阀组件2还包括固定结构，该固定结构从外到内地装配到所述第二阀体20内并与所述第二阀芯24形成封闭配合。

所述固定结构包括燃油控制阀弹簧座25、燃油控制阀弹簧26和螺塞27。所述燃油控制阀弹簧座25设置在所述第二阀芯24内背向所述滑杆22的一侧，所述燃油控制阀弹簧座25上连接有使所述第二阀芯24具有朝滑杆22方向运动趋势的燃油控制阀弹簧26，所述螺塞27从外到内地装配到所述第二阀体20内并与所述燃油控制阀弹簧26形成紧固配合，使所述燃油控制阀弹簧26对所述第二阀芯24起到回位作用。

进一步，所述第一阀体13通过螺纹件与所述第二阀体20固定连接。

进一步，传感器3设置在所述燃油控制阀组件2上以起到检测燃油油路油压的作用，可采用压力传感器。

进一步，所述燃油控制阀组件2上还设有高压油泵泄漏燃油回油出口R。

一种船用低速机电液控制进油比例阀的具体工作过程如下所述：

从低速机伺服系统高压油源（大约为200bar）引入伺服油，经所述伺服油进油口P1流到油腔B2，通过所述减压阀阀芯104的中孔流到油腔B3，经所述第一阀芯104下端的斜孔流到输出腔B4。伺服油过多时从油腔B1通过所述伺服油回油口T返流到伺服油箱。

当输出腔B4内的伺服油较多时，油压超过所述减压阀弹簧101的预紧力值时，油腔B3内的伺服油经阻尼缝隙流到所述减压阀阀芯104的下底面并推动所减压阀阀芯104向上移动，通过改变阀口的通流面积及溢流量，从而降低油腔B3内的油压，最终使输出腔B4的油压与所述减压阀弹簧101的预紧力达到平衡，此时油压大约为20bar，从而保持输出油压稳定。

初始状态，所述比例电磁铁11未通电，所述第一出油口C3经油腔C1与所述伺服油回油口T相通，并与所述输出腔B4处于阻断状态。在此状态下，所述第一出油口C3内的油压为零。当所述比例电磁铁11接收到输入电信号并输出对应电磁推力时，所述比例减压阀弹簧座120与所述第一阀芯122在电磁推力的作用下克服所述比例减压阀弹簧121的预紧力作用共同向右移动，使导油腔C2逐渐与所述第一进油口及所述第一出油口C3相通，使伺服油流到所述活塞腔的进油口推动所述活塞杆142。

所述活塞杆142伸入所述第二阀体20内，通过滑杆22使所述第二阀芯24移动以控制第二阀口的开度，通过改变第二阀芯与阀座之间的间隙以连通和断开燃油油路，实现燃油流量的调节控制及输出。

燃油从所述燃油控制阀组件2上的燃油进油口P2流入到所述第二阀芯24内，并通过所第二阀口流到燃油出油口 A1，通过燃油出油口 A1流到高压油泵，可起到调节共轨轨压的作用。

所述比例电磁铁11驱动所述比例减压阀组件12使之输出与输入电信号成比例的伺服压力，伺服油作用于所述活塞杆142，并通过所述滑杆22推动所述第二阀芯24运动，使输出的燃油流量与所述比例电磁铁11的输入电信号成比例关系，能够实现燃油流量的比例计量功能。

所述船用低速机电液控制进油比例阀采用液压伺服间接控制方式，避免重油直接接触比例电磁铁，从而较好解决因重油的高温腐蚀特性对电磁元件产生的性能不稳定的不利影响等难点问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种船用低速机电液控制进油比例阀，其特征在于：包括伺服控制阀组件（1）和燃油控制阀组件（2）；

所述伺服控制阀组件（1）包括伺服油进油口（P1）、伺服油回油口（T）、减压阀组件（10）、比例电磁铁（11）、比例减压阀组件（12）和活塞组件（14）；

所述活塞组件（14）包括活塞腔、位于活塞腔内的活塞以及与所述活塞相连的活塞杆（142）；

所述比例减压阀组件（12）包括第一阀体（13）、设置在所述第一阀体（13）内的第一阀口、位于第一阀口上游的第一进油口、位于第一阀口下游的第一出油口（C3）以及设置在所述第一阀体（13）内的第一阀芯（122），所述比例电磁铁（11）用于驱动所述第一阀芯（122）运动以调整所述第一阀口的开度；

所述减压阀组件（10）的进油口与所述伺服油进油口（P1）相通，所述减压阀组件（10）的出油口与所述第一进油口相通，所述第一出油口（C3）与所述活塞腔的进油口相通；

所述燃油控制阀组件（2）包括第二阀体（20）、设置在所述第二阀体（20）内的第二阀口、设置在第二阀口上游的燃油进油口（P2）、设置在第二阀口下游的燃油出油口（A1）以及设置在所述第二阀体（20）内的第二阀芯（24），所述活塞杆（142）伸入所述第二阀体（20）内，所述活塞杆（142）用于驱动所述第二阀芯（24）运动以控制所述第二阀口的开度；

所述第二阀体（20）内设有滑杆腔，所述活塞杆（142）和所述第二阀芯（24）均伸入所述滑杆腔内；所述滑杆腔内设有滑孔以及与所述滑孔滑动配合的滑杆（22），所述滑杆（22）的一端与所述活塞杆（142）的端部相抵，所述滑杆（22）的另一端与所述第二阀芯（24）相抵，所述滑杆（22）和所述滑孔之间设有密封带，所述密封带将所述滑杆腔分隔成第一腔和第二腔；

所述活塞腔设置在第一阀体（13）内，所述第一出油口（C3）与所述活塞腔的进油口之间设有伺服油道。

2.根据权利要求1所述的船用低速机电液控制进油比例阀，其特征在于，所述第二阀体（20）内设有用于将所述第一腔内的伺服油引流到所述伺服油回油口（T）的第一引流通道。

3.根据权利要求1所述的船用低速机电液控制进油比例阀，其特征在于，所述第二阀体（20）内设有用于将所述第二腔内的燃油引流至所述第二阀体（20）外的第二引流通道。

4.根据权利要求1所述的船用低速机电液控制进油比例阀，其特征在于，所述第二阀体（20）内设有使所述第二阀芯（24）具有朝滑杆（22）方向运动趋势的燃油控制阀弹簧（26）。

5.根据权利要求1所述的船用低速机电液控制进油比例阀，其特征在于，所述第一阀体（13）通过螺纹件与所述第二阀体（20）固定连接。

6.根据权利要求1所述的船用低速机电液控制进油比例阀，其特征在于，所述燃油控制阀组件（2）上连接有用于检测燃油油路油压的压力传感器。