CN111720597A - 一种船用柴油机缸盖的安全阀 - Google Patents

Abstract

一种船用柴油机缸盖的安全阀，包括阀座、转承件、轴管、轴管螺母、压块法兰、蝶形弹簧和气缸压力传感器；其中，压力传感器监测气缸内燃气的实时压力，实现安全阀的气缸内压力实时监控功能；上旋轴管螺母以减弱蝶形弹簧的压紧力，气缸内高压燃气的压力推动轴管和转承件上升，该转承件与阀座之间形成间隙，安全阀开启，若有燃气通过该间隙排出，则表明气缸内燃烧做功处于正常状态，反之反然，从而实现安全阀的气缸燃烧的示功功能；当气缸内压力过高时，轴管受到燃气压力上升，阀座与转承件之间形成间隙，安全阀开启，燃气通过该间隙排出，从而实现安全阀的气缸压力释放功能。本发明同时具备多种功能，具有结构紧凑、占用空间小、操作方便、易于维修等优点。

Description

一种船用柴油机缸盖的安全阀

技术领域

本发明涉及船用低速柴油机，特别涉及到一种船用柴油机缸盖的安全阀，属柴油机技术领域。

背景技术

现代船用低速柴油机气缸内的燃烧压力通常可高达200bar左右，温度可达三四百度，因此缸盖承受着高温高压燃气所施加的机械负荷和交变热负荷，同时缸盖受到缸盖螺柱的安装预紧力以及冷却水和燃气的腐蚀作用，所以缸盖的安全性对于低速柴油机主机的正常运行是尤为重要的。

在主机的正常运行阶段或者调试初期阶段，需要对每一气缸进行缸内燃烧是否属于正常的确认，以免发生某气缸熄火不工作等不正常的情况；另外，需要采取措施避免由于缸内爆发压力过高产生爆燃而导致活塞杆、连杆等运行部件的损坏；同时，从现代柴油机的电气智能化和实时控制的发展要求出发，希望能够实时监控缸内的燃烧情况并作出主机性能的正确调整。这就需要在缸盖上安装能够实现以上功能的装置，但在主机的缸盖上除了安装有排气阀外，还安装有多个燃油喷油器、燃气喷射阀、起动阀等，空间已经非常紧凑和有限了，因而要实现这一结构改进是一个十分困难的任务。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种船用柴油机缸盖的安全阀，能够尽量少地使用缸盖上的剩余利用空间，同时实现测试缸内燃烧是否正常的示功功能、及时避免缸内压力过高时的压力释放功能以及实时监控缸内燃烧情况的压力监控功能。

基于上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种船用柴油机缸盖的安全阀，安装于所述缸盖的深孔中，该深孔为通孔，下端连通所述缸盖的内腔，上端设有沉孔且与所述缸盖的上表面连通；其特征在于：所述安全阀包括阀座、转承件、轴管、轴管螺母、压块法兰、蝶形弹簧和气缸压力传感器；

所述压块法兰通过螺栓固定于所述深孔上部的沉孔内，该压块法兰设有中心孔，该中心孔的上方设有台阶孔，该台阶孔的内壁设有内螺纹；所述阀座封堵于所述深孔的底部，中央设有作为所述内腔中燃气导出通路的导流开孔；所述轴管为内部中空的薄壁管件，下部贯穿于所述深孔中且与该深孔的孔壁之间留有间隙，上部穿置于所述压块法兰的中心孔中且能够在该中心孔中沿轴向上下滑动，该轴管的上部设有台肩，底部的内壁上设有内螺纹；所述转承件安装于所述阀座之上，上部通过外螺纹与所述轴管底部的内螺纹连接固定，底部通过密封面与所述阀座紧密接触，该转承件的中央设有内螺纹通孔；所述压力传感器设置于所述轴管的内部，底端通过螺纹与所述转承件的内螺纹通孔连接；所述蝶形弹簧套置于所述轴管的上部且压置于所述轴管的台肩上；所述轴管螺母设有中心通孔，套置于所述轴管的顶部，并且该轴管能够在所述中心通孔中沿轴向上下滑动，该轴管螺母的下部通过外螺纹连接于所述压块法兰的台阶孔的内螺纹上，所述轴管螺母将所述蝶形弹簧的弹力通过所述轴管和转承件传递给所述阀座，并且将该阀座压紧于所述深孔的底部，以实现所述缸盖的内腔的封闭；

所述压力传感器通过所述阀座的导流开孔监测气缸内燃气的实时压力，实现所述安全阀的气缸内燃烧情况的实时压力监控功能；

上旋所述轴管螺母以减弱所述蝶形弹簧的压紧力，气缸内高压燃气的压力推动所述轴管和转承件上升，该转承件的密封面与所述阀座之间形成间隙，所述安全阀开启，若有燃气通过该间隙排出，则表明所述气缸内燃烧做功处于正常状态，反之反然，从而实现所述安全阀的测试气缸内燃烧做功是否正常的示功功能；

当气缸内压力过高时，所述轴管受到燃气压力的冲击向上抬升，所述阀座与所述转承件之间形成间隙，所述安全阀开启，燃气通过该间隙排出，从而实现所述安全阀的气缸内过高燃气压力的及时释放功能。

作为进一步改进，所述的安全阀还包括有限位螺钉，所述轴管的上部开设有沿轴向的限位沟槽，所述压块法兰的侧面上设有横向贯穿的螺纹孔，所述限位螺钉连接于该螺纹孔中且尾端伸入所述限位沟槽中，以对所述轴管进行限位，避免该安全阀开启过多导致压力释放过度和产生燃气损失。

作为进一步改进，所述的安全阀还包括有挡圈，所述轴管的顶端设有挡圈槽，所述挡圈安装于该挡圈槽内，用于对所述轴管螺母的运动限位。

作为进一步改进，所述的转承件的密封面为锥面。

作为进一步改进，所述的阀座采用耐高温、耐高压和耐腐蚀的合金钢材料制成。

作为进一步改进，所述的轴管的外周与所述压块法兰的中心孔形成滑动配合。

与传统的安全阀相比较，本发明达到了下列效果：

1、本发明一阀多用，集多功能于一体，其同时具备气缸燃烧的示功功能、气缸压力释放功能以及气缸内压力监控功能。

2、本发明具有结构紧凑、占用空间小、操作方便、易于维修等优点。

附图说明

图1是本发明的结构与安装示意图。

图2是本发明开启状态的局部示意图。

图3是本发明关闭状态的局部示意图。

图中，

1—阀座，2—转承件，3—轴管，31—限位沟槽，4—轴管螺母，5—压块法兰，6—螺栓，7—蝶形弹簧，8—限位螺钉，9—挡圈，10—压力传感器，A—缸盖，A1—深孔，A2—内腔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细的说明，但下述的实施例并非用来限定本发明的实施范围，凡依据本说明书的内容所做的等效变化及修改，都属于本发明专利申请要求保护的技术范围。

请参阅图1，所述安全阀安装于船用柴油机缸盖A的深孔A1中，该深孔A1为从所述缸盖A的上表面钻至所述缸盖A的内腔A2的通孔(非螺纹)，其下端连通所述缸盖A的内腔A2，上端设有沉孔且与所述缸盖A的外部连通。所述安全阀包括阀座1、转承件2、轴管3、轴管螺母4、压块法兰5、螺栓6、蝶形弹簧7、限位螺钉8、挡圈9和压力传感器10。

所述阀座1安装于所述缸盖A的深孔A1的底部，用于封堵该深孔A1的底孔，所述阀座1的中央设有导流开孔作为所述内腔A2中缸内燃气的导出通路，其材料选用耐高温耐高压和耐腐蚀的合金钢材料。

所述转承件2安装于所述阀座1之上，其底部的密封面为锥面，与所述阀座1密封接触，同样在所述转承件2的中央设有内螺纹通孔，用于连接所述的压力传感器10，该转承件2的上部设有外螺纹，用于连接所述轴管3。

所述轴管3为细长型薄壁轴管，内部为中空，有足够的空间布置所述的压力传感器10；该轴管3贯穿于整个所述深孔A1之内，并且与该深孔A1的孔壁不接触，留有一定的间隙。所述轴管3的上端高于并露出所述缸盖A的上表面，底部的轴管的内壁上设有内螺纹，与所述的转承件2进行刚性连接。请参阅图2，所述轴管3上部位置的两侧开设有沿轴向的限位沟槽31，该限位沟槽31的上方设有台肩，顶端设有挡圈槽。

所述压力传感器10设置于所述轴管3的内部，底部通过螺纹与所述转承件2的内螺纹通孔连接；该压力传感器10通过所述阀座1的导流开孔监测气缸内燃气的实时压力。

请参阅图1，所述压块法兰5安装于所述缸盖A的深孔A1上部的沉孔内，底端抵触于该沉孔的孔底，该压块法兰5通过两侧的螺栓6按照一定的拧紧扭矩固定于所述缸盖A上。请参阅图2，所述压块法兰5设有中心孔，套置于所述轴管3上部的外周，并且该轴管3能够在所述压块法兰5的中心孔中沿轴向上下滑动，形成滑动配合；该中心孔的上方设有台阶孔，该台阶孔的内壁设有与所述轴管螺母4连接的内螺纹。所述压块法兰5的前、后侧面上设有横向贯穿的螺纹孔，所述限位螺钉8连接于该螺纹孔中且尾端伸入所述轴管3上部的限位沟槽31中，以在安全阀开启时对所述轴管3的轴向位置进行限位，避免该安全阀开启过多导致压力释放过多和产生燃气损失。

请参阅图2，所述蝶形弹簧7套置于所述轴管3的上部，并且设置于所述轴管3的台肩上，该蝶形弹簧7为所述安全阀实现开启和关闭功能提供弹性压紧力和弹性释放力。

请结合参阅图2和图3，所述轴管螺母4形似螺母，内部为中心通孔，套置于所述轴管3顶部的外周，并且该轴管3能够在所述轴管螺母4的中心通孔中沿轴向上下滑动；该轴管螺母4外周的上部为四方形或正六边形，通过手动或扳手可进行拧紧，外周的下部为圆形，设有外螺纹，与所述压块法兰5的台阶孔的内螺纹进行连接。请结合参阅图1和图3，所述轴管螺母4旋紧向下，通过所述蝶形弹簧7的释放力推动所述轴管3，进而该轴管3通过所述转承件2将所述阀座1压紧于所述缸盖A的深孔A1的底部，从而实现所述缸盖A的内腔A2的封闭。

所述挡圈9安装于所述轴管3顶部的挡圈槽内，用于在所述安全阀上下运动时对所述轴管螺母4的物理限位，同时也作为所述安全阀在调试阶段时实现示功功能的操作手段和判断方法。

本发明所述的安全阀一阀多用，集成多功能于一体，同时具备测试气缸内燃烧是否工作正常的示功功能、避免气缸内压力过高时的压力及时释放功能以及实时监控气缸内燃烧情况的压力监控功能。本发明的工作原理和过程如下：

请参阅图2安全阀的开启状态示意图，此时所述安全阀具备测试缸内燃烧是否正常工作的示功功能。通过向上旋出所述轴管螺母4，所述蝶形弹簧7的弹性压紧力减弱，受到由底部所述阀座1的导流开孔进入的高压燃气的压力，所述的轴管3和转承件2向上抬升，该转承件2的锥形密封面与所述阀座1脱离接触，之间形成狭小间隙，所述安全阀开启，燃气通过该间隙经由安全阀内部的通路排出安全阀，从而可以判断该气缸内燃烧做功处于正常工作状态；若未有燃气排出，则表明该气缸未能正常发火。过程中所述轴管3的移动距离被所述限位螺钉8和限位沟槽31所限制。

请参阅图3所述安全阀的关闭状态示意图，此时该安全阀具备能够及时避免缸内压力过高的压力释放功能。当气缸内压力未高过预设压力时，所述限位螺钉8位于所述轴管3的限位沟槽31的中部，所述轴管螺母4的外螺纹啮合于所述压块法兰5内螺纹的下部位置，此时所述蝶形弹簧7处于被压紧状态，压紧力通过所述轴管3传递至所述转承件2，将其与所述阀座1压紧，该转承件2的密封面与所述阀座1密封接触，所述安全阀关闭，从而气缸内不会有高温高压燃气泄出，此时所述挡圈9的位置略高于所述压块法兰5的上表面。当气缸内压力变得过高时，所述轴管3受到气缸内燃气压力的冲击向上抬升，其移动距离由所述限位螺钉8和限位沟槽31进行限制，通过该轴管3的台肩的抬举，所述蝶形弹簧7被进一步压紧，所述轴管螺母4的位置依旧保持不变，但所述挡圈9随所述轴管3向上移动而与所述轴管螺母4的相对距离被拉大；此时所述阀座1与所述转承件2脱离接触，之间形成狭小间隙，所述安全阀开启，燃气通过该间隙经由安全阀内部的通路排出安全阀，从而实现释放气缸内过高燃气压力的功能。

请参阅图1，所述安全阀内部安装的压力传感器10通过所述阀座1的导流开孔监测气缸内燃气的实时压力，实现实时监控气缸内燃烧情况的压力监控功能。

上述仅为本发明的优选实施例，所属领域的技术人员凡依本发明申请内容所作的各种等效修改、变化与修正，都应成为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种船用柴油机缸盖的安全阀，安装于所述缸盖的深孔中，该深孔为通孔，下端连通所述缸盖的内腔，上端设有沉孔且与所述缸盖的上表面连通；其特征在于：所述安全阀包括阀座、转承件、轴管、轴管螺母、压块法兰、蝶形弹簧和气缸压力传感器；

所述压块法兰通过螺栓固定于所述深孔上部的沉孔内，该压块法兰设有中心孔，该中心孔的上方设有台阶孔，该台阶孔的内壁设有内螺纹；所述阀座封堵于所述深孔的底部，中央设有作为所述内腔中燃气导出通路的导流开孔；所述轴管为内部中空的薄壁管件，下部贯穿于所述深孔中且与该深孔的孔壁之间留有间隙，上部穿置于所述压块法兰的中心孔中且能够在该中心孔中沿轴向上下滑动，该轴管的上部设有台肩，底部的内壁上设有内螺纹；所述转承件安装于所述阀座之上，上部通过外螺纹与所述轴管底部的内螺纹连接固定，底部通过密封面与所述阀座紧密接触，该转承件的中央设有内螺纹通孔；所述压力传感器设置于所述轴管的内部，底端通过螺纹与所述转承件的内螺纹通孔连接；所述蝶形弹簧套置于所述轴管的上部且压置于所述轴管的台肩上；所述轴管螺母设有中心通孔，套置于所述轴管的顶部，并且该轴管能够在所述中心通孔中沿轴向上下滑动，该轴管螺母的下部通过外螺纹连接于所述压块法兰的台阶孔的内螺纹上，所述轴管螺母将所述蝶形弹簧的弹力通过所述轴管和转承件传递给所述阀座，并且将该阀座压紧于所述深孔的底部，以实现所述缸盖的内腔的封闭；

所述压力传感器通过所述阀座的导流开孔监测气缸内燃气的实时压力，实现所述安全阀的气缸内燃烧情况的实时压力监控功能；

上旋所述轴管螺母以减弱所述蝶形弹簧的压紧力，气缸内高压燃气的压力推动所述轴管和转承件上升，该转承件的密封面与所述阀座之间形成间隙，所述安全阀开启，若有燃气通过该间隙排出，则表明所述气缸内燃烧做功处于正常状态，反之反然，从而实现所述安全阀的测试气缸内燃烧做功是否正常的示功功能；

当气缸内压力过高时，所述轴管受到燃气压力的冲击向上抬升，所述阀座与所述转承件之间形成间隙，所述安全阀开启，燃气通过该间隙排出，从而实现所述安全阀的气缸内过高燃气压力的及时释放功能。

2.根据权利要求1所述的船用柴油机缸盖的安全阀，其特征在于：所述的安全阀还包括有限位螺钉，所述轴管的上部开设有沿轴向的限位沟槽，所述压块法兰的侧面上设有横向贯穿的螺纹孔，所述限位螺钉连接于该螺纹孔中且尾端伸入所述限位沟槽中，以对所述轴管进行限位，避免该安全阀开启过多导致压力释放过度和产生燃气损失。

3.根据权利要求1所述的船用柴油机缸盖的安全阀，其特征在于：所述的安全阀还包括有挡圈，所述轴管的顶端设有挡圈槽，所述挡圈安装于该挡圈槽内，用于对所述轴管螺母的运动限位。

4.根据权利要求1所述的船用柴油机缸盖的安全阀，其特征在于：所述的转承件的密封面为锥面。

5.根据权利要求1所述的船用柴油机缸盖的安全阀，其特征在于：所述的阀座采用耐高温、耐高压和耐腐蚀的合金钢材料制成。

6.根据权利要求1所述的船用柴油机缸盖的安全阀，其特征在于：所述的轴管的外周与所述压块法兰的中心孔形成滑动配合。

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