CN113898498B - 一种轴流式本质安全型燃气喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴流式本质安全型燃气喷射阀，包括端盖、壳体、电磁阀、衔铁、限位块、阀片和阀座。壳体上开设的第三圆环通气槽、多个第二轴向通气孔、第二圆环通气槽与端盖上开设的多个第一轴向通气孔、第一圆环通气槽连通形成燃气安全通道，燃气安全通道通过第一圆环通气槽与发动机双层扫气夹层接通，代替双壁管壳体，简化了工艺，提高了可靠性；采用第一双密封结构、第二双密封结构、第三双密封结构和第四双密封结构，提高了气密性，可有效防止燃气泄漏到燃气喷射阀之外的外界环境，从而实现本质安全的目的。

Description

一种轴流式本质安全型燃气喷射阀

技术领域

本发明涉及气体机和双燃料发动机部件，具体涉及一种轴流式本质安全型燃气喷射阀。

背景技术

近年来，传统的柴油机动力系统已经很难满足排放要求，而基于柴油-燃气的双燃料混合动力系统凭借其良好的排放性能和低油耗得到了飞速发展。其中，燃气喷射阀是燃料喷射系统的核心零部件之一，其性能直接影响了发动机的动力性和经济性。

在气体发动机和双燃料发动机的燃气供应管道内，燃气的压力高达2～6个大气压。为避免燃气泄漏到机舱引起燃烧和爆炸的风险，最新的船检要求，气体燃料发动机需要设计成本质安全型，即需要检测气体燃料是否有泄漏，如果有泄漏需要立即发出报警或停机。燃气喷射阀是气体机和双燃料发动机燃气供应的核心零部件，也是燃气泄漏的重要隐患点之一。因此，有必要研发一种轴流式燃气喷射阀，以使燃气喷射阀出现燃气密封泄漏时，泄漏的燃气能被传感器探测到。

发明内容

本发明的目的是提供一种能提高气体机和双燃料发动机的动力性和安全性的轴流式本质安全型燃气喷射阀。

本发明所述的轴流式本质安全型燃气喷射阀，包括端盖、壳体、电磁阀、衔铁、限位块、阀片和阀座；壳体的中心贯穿形成阶梯通孔，且下端为出气口；阀座、阀片、限位块和电磁阀至下而上依次安装在所述阶梯通孔内，端盖固定安装在壳体的上端，端盖沿周向均匀开设有多个轴向进气孔，电磁阀的侧壁沿周向均匀开设有与多个轴向进气孔一一对应连通且沿轴向贯穿的多个进气槽，电磁阀、限位块与壳体固定连接，限位块的中心开设有衔铁安装孔，限位块的侧壁沿周向开设有与多个进气槽一一对应连通且沿轴向贯穿的多个连接槽，衔铁位于电磁阀下方且位于衔铁安装孔内，阀片固定连接在衔铁的下端。当电磁阀通电时，衔铁带动阀片上移，阀片抬起，燃气喷射阀开启；当电磁阀断电时，衔铁在复位弹簧的弹力下带动阀片快速落座，燃气喷射阀关闭。

端盖的上端面靠近边缘处开设有能与发动机双层扫气夹层接通的第一圆环通气槽，并设计有第一双密封结构。端盖沿周向均匀开设有与第一圆环通气槽连通的多个第一轴向通气孔；壳体的上端面开设有第二圆环通气槽，第二圆环通气槽与第一圆环通气槽正对且与多个第一轴向通气孔连通，端盖与壳体的配合处设计有第二双密封结构。壳体沿周向均匀开设有与第二圆环通气槽连通的多个第二轴向通气孔，壳体的下端面靠近边缘处开设有第三圆环通气槽，并设计有第三双密封结构，第三圆环通气槽与第二圆环通气槽正对且与多个第二轴向通气孔连通。电磁阀的接线座穿过某个第二轴向通气孔而伸出壳体外，在接线座靠近该第二轴向通气孔的部位设计有第四双密封结构。

优选的，所述第一双密封结构包括第一O型密封圈、第二O型密封圈以及开设在端盖的上端面的第一内圆环密封圈槽和第一外圆环密封圈槽，第一内圆环密封圈槽位于第一圆环通气槽的内侧，第一外圆环密封圈槽位于第一圆环通气槽的外侧，第一O型密封圈安装在第一内圆环密封圈槽内，第二O型密封圈安装在第一外圆环密封圈槽内。所述第三双密封结构包括第三O型密封圈、第四O型密封圈以及开设在壳体的下端面的第二内圆环密封圈槽和第二外圆环密封圈槽，第二内圆环密封圈槽位于第三圆环通气槽的内侧，第二外圆环密封圈槽位于第三圆环通气槽的外侧，第三O型密封圈安装在第二内圆环密封圈槽内，第四O型密封圈安装在第二外圆环密封圈槽内。

优选的，所述第二双密封结构包括第五O型密封圈、第六O型密封圈、第三外圆环密封圈槽和第三内圆环密封圈槽，第三外圆环密封圈槽开设在壳体的上端面，且位于第二圆环通气槽的外侧，第三内圆环密封圈槽开设在端盖的与壳体配合处的侧壁上，第五O型密封圈安装在第三外圆环密封圈槽内，第六O型密封圈安装在第三内圆环密封圈槽内。

优选的，所述第四双密封结构包括三个圆柱形密封块以及开设在壳体内的第一密封块装配槽和第二密封块装配槽，第一密封块装配槽位于一个第二轴向通气孔的外侧，第二密封块装配槽位于该第二轴向通气孔的内侧，其中一个圆柱形密封块安装在第一密封块装配槽内，另外两个圆柱形密封块安装在第二密封块装配槽内，接线座依次穿过两个圆柱形密封块、一个第二轴向通气孔、一个圆柱形密封块而伸出壳体外。

优选的，所述端盖的下端面中心开设有第一弹簧安装槽，所述电磁阀的上端面中心开设有第二弹簧安装槽，一压紧弹簧的上端部安装在第一弹簧安装槽内与第一弹簧安装槽的底面抵靠，该压紧弹簧的下端部安装在第二弹簧安装槽内与第二弹簧安装槽的底面抵靠。所述限位块的下端面沿周向均匀开设有多个第一弹簧座孔，所述阀片的上端面开设有与多个第一弹簧座孔一一对应的多个第二弹簧座孔，多个复位弹簧的上端部分别安装在多个第一弹簧座孔内与第一弹簧座孔的底面抵靠，多个复位弹簧的下端部分别安装在多个第二弹簧座孔内与第二弹簧座孔的底面抵靠。

优选的，所述衔铁的上端面均匀开设有多条弧形导流槽，多条弧形导流槽排列形成旋涡状；所述衔铁沿周向均匀开设有与多条弧形导流槽一一对应连通且沿轴向贯穿的多个导流孔。

优选的，所述端盖的边缘开设有多个第一法兰连接孔，所述壳体的上端面边缘和下端面边缘都开设有多个第二法兰连接孔。

本发明与现有技术相比，具有如下效果：

（1）壳体上的第三圆环通气槽、多个第二轴向通气孔、第二圆环通气槽与端盖上的多个第一轴向通气孔、第一圆环通气槽连通形成燃气安全通道，燃气安全通道通过第一圆环通气槽与发动机双层扫气夹层接通，代替双壁管壳体，简化了工艺，提高了可靠性；并且如果端盖与壳体的配合处出现泄漏，泄漏的燃气会进入第二圆环通气槽内，如果电磁阀的接线座处出现泄漏，泄漏的燃气会进入第二轴向通气孔，如果壳体下端与其他部件连接处出现泄漏，泄漏的燃气会进入第三圆环通气槽，最终这些泄漏的燃气会全部通过第一圆环通气槽进入发动机双层扫气夹层，被传感器检测到，从而提高了采用该燃气喷射阀的气体发动机或双燃料发动机的使用安全性。

（2）采用第一双密封结构、第二双密封结构、第三双密封结构和第四双密封结构，提高了气密性，可有效防止燃气泄漏到燃气喷射阀之外的外界环境，从而实现了本质安全的目的。

（3）衔铁上端面的多条弧形导流槽，减少了衔铁上行时工作介质（燃气）被压缩产生的阻力，并且多条弧形导流槽排列形成旋涡状，衔铁上行时，工作介质将通过弧形导流槽呈旋涡状喷出，产生的力矩有助于拧紧衔铁，起到防松作用。

（4）轴向进气孔、进气槽、连接槽连通，并能通过阀片、阀座与出气口连通，形成轴向燃气流道，提高了流量系数，减少了燃气节流，提高了采用该燃气喷射阀的气体机和双燃料发动机的动力性。

（5）端盖上的第一法兰连接孔和壳体上的第二法兰连接孔使燃气喷射阀两端与其他部件连接时更简单、便捷。

附图说明

图1为本实施例中轴流式本质安全型燃气喷射阀的旋转剖面图。

图2为本实施例中轴流式本质安全型燃气喷射阀的局部剖视图（未安装各个O型密封圈）。

图3为本实施例中轴流式本质安全型燃气喷射阀的整体结构示意图。

图4为本实施例中的衔铁的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图4所示的轴流式本质安全型燃气喷射阀，包括端盖1、壳体2、电磁阀3、衔铁4、限位块5、阀片7、阀座8、压紧弹簧9和八个复位弹簧10。

壳体2的中心贯穿形成阶梯通孔，且下端为出气口21，壳体2的上端面边缘和下端面边缘都开设有四个第二法兰连接孔28。阀座8、阀片7、限位块5和电磁阀3至下而上依次安装在阶梯通孔内，阀座8与壳体2之间还设有保证安装密封性的第七O型密封圈68。端盖1固定安装在壳体2的上端，端盖1的下端面中心开设有第一弹簧安装槽，电磁阀3的上端面中心开设有第二弹簧安装槽，压紧弹簧9的上端部安装在第一弹簧安装槽内与第一弹簧安装槽的底面抵靠，压紧弹簧9的下端部安装在第二弹簧安装槽内与第二弹簧安装槽的底面抵靠，压紧弹簧9安装前预紧，可以减轻撞击，增加寿命。端盖1的边缘开设有四个第一法兰连接孔17，端盖1沿周向均匀开设有八个轴向进气孔11，电磁阀3的侧壁沿周向均匀开设有与八个轴向进气孔11一一对应连通且沿轴向贯穿的八个进气槽31，电磁阀3、限位块5通过两个圆柱销50与壳体2固定连接，限位块5的中心开设有衔铁安装孔，限位块5的侧壁沿周向开设有与八个进气槽31一一对应连通且沿轴向贯穿的八个连接槽51，衔铁4位于电磁阀3下方且位于衔铁安装孔内，阀片7通过连接螺钉70固定连接在衔铁4的下端。八个轴向进气孔11、八个进气槽31、八个连接槽51连通，并能通过阀片7、阀座8与出气口21连通，形成轴向燃气流道。

衔铁4的上端面均匀开设有三条弧形导流槽41，三条弧形导流槽41排列形成旋涡状，衔铁4沿周向均匀开设有与三条弧形导流槽41一一对应连通且沿轴向贯穿的三个导流孔42，三条弧形导流槽41可以减少衔铁4上行时工作介质被压缩产生的阻力，工作介质通过三条弧形导流槽41呈旋涡旋状喷出，产生的力矩将有助于拧紧衔铁4，起到防松作用。限位块5的下端面沿周向均匀开设有八个第一弹簧座孔，阀片7的上端面开设有与八个第一弹簧座孔一一对应的八个第二弹簧座孔，八个复位弹簧10的上端部分别安装在八个第一弹簧座孔内与第一弹簧座孔的底面抵靠，八个复位弹簧10的下端部分别安装在八个第二弹簧座孔内与第二弹簧座孔的底面抵靠，八个复位弹簧10可以提供足够的复位弹力，保证电磁阀3断电后衔铁4与阀片7快速复位。

端盖1的上端面靠近边缘处开设有能与发动机双层扫气夹层接通的第一圆环通气槽12，并设计有第一双密封结构。第一双密封结构包括第一O型密封圈61、第二O型密封圈62以及开设在端盖1的上端面的第一内圆环密封圈槽14和第一外圆环密封圈槽15；第一内圆环密封圈槽14位于第一圆环通气槽12的内侧，且位于八个轴向进气孔11围成的圆的外侧，第一外圆环密封圈槽15位于第一圆环通气槽12的外侧，即第一内圆环密封圈槽14、第一圆环通气槽12、第一外圆环密封圈槽15在端盖1的上端面靠近边缘处由内向外依次间隔排列。第一O型密封圈61安装在第一内圆环密封圈槽14内，第二O型密封圈62安装在第一外圆环密封圈槽15内。第一O型密封圈61形成第一层密封，第二O型密封圈62形成第二层密封。

端盖1沿周向均匀开设有与第一圆环通气槽12连通的四个第一轴向通气孔13，壳体2的上端面开设有第二圆环通气槽22，第二圆环通气槽22与第一圆环通气槽12正对且与四个第一轴向通气孔13连通，端盖1与壳体2的配合处设计有第二双密封结构。第二双密封结构包括第五O型密封圈65、第六O型密封圈66、第三外圆环密封圈槽27和第三内圆环密封圈槽16，第三外圆环密封圈槽27开设在壳体2的上端面，且位于第二圆环通气槽22的外侧，第三内圆环密封圈槽16开设在端盖1的与壳体配合处的侧壁上，第五O型密封圈65安装在第三外圆环密封圈槽27内，第六O型密封圈66安装在第三内圆环密封圈槽16内。第六O型密封圈66形成第一层密封，第五O型密封圈65形成第二层密封。

壳体2沿周向均匀开设有与第二圆环通气槽22连通的四个第二轴向通气孔23，壳体2的下端面靠近边缘处开设有第三圆环通气槽24，并设计有第三双密封结构，第三圆环通气槽24与第二圆环通气槽22正对且与四个第二轴向通气孔23连通。第三双密封结构包括第三O型密封圈63、第四O型密封圈64以及开设在壳体2的下端面的第二内圆环密封圈槽25和第二外圆环密封圈槽26，第二内圆环密封圈槽25位于第三圆环通气槽24的内侧，第二外圆环密封圈槽26位于第三圆环通气槽24的外侧，即第二内圆环密封圈槽25、第三圆环通气槽24、第二外圆环密封圈槽26在壳体2的下端面靠近边缘处由内向外依次间隔排列。第三O型密封圈63安装在第二内圆环密封圈槽25内，第四O型密封圈64安装在第二外圆环密封圈槽26内。第三O型密封圈63形成第一层密封，第四O型密封圈64形成第二层密封。

电磁阀3的接线座32穿过一个第二轴向通气孔23而伸出壳体2外，在接线座32靠近该第二轴向通气孔23的部位设计有第四双密封结构。第四双密封结构包括三个圆柱形密封块67以及开设在壳体2内的第一密封块装配槽和第二密封块装配槽，第一密封块装配槽位于该第二轴向通气孔23的外侧，第二密封块装配槽位于该第二轴向通气孔23的内侧，其中一个圆柱形密封块67安装在第一密封块装配槽内，另外两个圆柱形密封块67安装在第二密封块装配槽内，接线座32依次穿过两个圆柱形密封块67、一个第二轴向通气孔23、一个圆柱形密封块67而伸出壳体2外。两个圆柱形密封块67形成第一层密封，一个圆柱形密封块67形成第二层密封。

第三圆环通气槽24、四个第二轴向通气孔23、第二圆环通气槽22、四个第一轴向通气孔13、第一圆环通气槽12连通形成燃气安全通道，燃气安全通道通过第一圆环通气槽12与发动机双层扫气夹层接通。如果端盖1与壳体2的配合处出现泄漏，泄漏的燃气会进入第二圆环通气槽22内，如果电磁阀3的接线座32处出现泄漏，泄漏的燃气会进入第二轴向通气孔23，如果壳体2下端与其他部件连接处出现泄漏，泄漏的燃气会进入第三圆环通气槽24，最终这些泄漏的燃气会全部通过第一圆环通气槽12进入发动机双层扫气夹层，被传感器检测到。

当电磁阀3通电时，衔铁4受到电磁阀3的电磁力作用带动阀片7快速抬起，燃气喷射阀开启，八个轴向进气孔11、八个进气槽31、八个连接槽51通过阀片7、阀座8与出气口21连通，形成轴向燃气流道，开始供气。当电磁阀3断电时，衔铁4在八个复位弹簧10的复位弹力下带动阀片7快速落座，轴向燃气流道被阀片7与阀座8的配合截断，燃气喷射阀关闭，结束供气。

Claims (7)

1.一种轴流式本质安全型燃气喷射阀，包括端盖（1）、壳体（2）、电磁阀（3）、衔铁（4）、限位块（5）、阀片（7）和阀座（8）；壳体（2）的中心贯穿形成阶梯通孔，且下端为出气口（21）；阀座（8）、阀片（7）、限位块（5）和电磁阀（3）至下而上依次安装在所述阶梯通孔内，端盖（1）固定安装在壳体（2）的上端，端盖（1）沿周向均匀开设有多个轴向进气孔（11），电磁阀（3）的侧壁沿周向均匀开设有与多个轴向进气孔（11）一一对应连通且沿轴向贯穿的多个进气槽（31），电磁阀（3）、限位块（5）与壳体（2）固定连接，限位块（5）的中心开设有衔铁安装孔，限位块（5）的侧壁沿周向开设有与多个进气槽（31）一一对应连通且沿轴向贯穿的多个连接槽（51），衔铁（4）位于电磁阀（3）下方且位于衔铁安装孔内，阀片（7）固定连接在衔铁（4）的下端；其特征在于：

端盖（1）的上端面靠近边缘处开设有能与发动机双层扫气夹层接通的第一圆环通气槽（12），并设计有第一双密封结构；端盖（1）沿周向均匀开设有与第一圆环通气槽（12）连通的多个第一轴向通气孔（13）；壳体（2）的上端面开设有第二圆环通气槽（22），第二圆环通气槽（22）与第一圆环通气槽（12）正对且与多个第一轴向通气孔（13）连通，端盖（1）与壳体（2）的配合处设计有第二双密封结构；壳体（2）沿周向均匀开设有与第二圆环通气槽（22）连通的多个第二轴向通气孔（23），壳体（2）的下端面靠近边缘处开设有第三圆环通气槽（24），并设计有第三双密封结构，第三圆环通气槽（24）与第二圆环通气槽（22）正对且与多个第二轴向通气孔（23）连通；电磁阀（3）的接线座（32）穿过某个第二轴向通气孔（23）而伸出壳体（2）外，在接线座（32）靠近该第二轴向通气孔（23）的部位设计有第四双密封结构。

2.根据权利要求1所述的轴流式本质安全型燃气喷射阀，其特征在于：

所述第一双密封结构包括第一O型密封圈（61）、第二O型密封圈（62）以及开设在端盖（1）的上端面的第一内圆环密封圈槽（14）和第一外圆环密封圈槽（15），第一内圆环密封圈槽（14）位于第一圆环通气槽（12）的内侧，第一外圆环密封圈槽（15）位于第一圆环通气槽（12）的外侧，第一O型密封圈（61）、第二O型密封圈（62）分别安装在第一内圆环密封圈槽（14）、第一外圆环密封圈槽（15）内；

所述第三双密封结构包括第三O型密封圈（63）、第四O型密封圈（64）以及开设在壳体（2）的下端面的第二内圆环密封圈槽（25）和第二外圆环密封圈槽（26），第二内圆环密封圈槽（25）位于第三圆环通气槽（24）的内侧，第二外圆环密封圈槽（26）位于第三圆环通气槽（24）的外侧，第三O型密封圈（63）、第四O型密封圈（64）分别安装在第二内圆环密封圈槽（25）、第二外圆环密封圈槽（26）内。

3.根据权利要求2所述的轴流式本质安全型燃气喷射阀，其特征在于：所述第二双密封结构包括第五O型密封圈（65）、第六O型密封圈（66）、第三外圆环密封圈槽（27）和第三内圆环密封圈槽（16），第三外圆环密封圈槽（27）开设在壳体（2）的上端面，且位于第二圆环通气槽（22）的外侧，第三内圆环密封圈槽（16）开设在端盖（1）的与壳体配合处的侧壁上，第五O型密封圈（65）、第六O型密封圈（66）分别安装在第三外圆环密封圈槽（27）、第三内圆环密封圈槽（16）内。

4.根据权利要求3所述的轴流式本质安全型燃气喷射阀，其特征在于：所述第四双密封结构包括三个圆柱形密封块（67）以及开设在壳体（2）内的第一密封块装配槽和第二密封块装配槽，第一密封块装配槽位于一个第二轴向通气孔（23）的外侧，第二密封块装配槽位于该第二轴向通气孔（23）的内侧，其中一个圆柱形密封块（67）安装在第一密封块装配槽内，另外两个圆柱形密封块（67）安装在第二密封块装配槽内，接线座（32）依次穿过两个圆柱形密封块（67）、一个第二轴向通气孔（23）、一个圆柱形密封块（67）而伸出壳体（2）外。

5.根据权利要求1至4任一项所述的轴流式本质安全型燃气喷射阀，其特征在于：

所述端盖（1）的下端面中心开设有第一弹簧安装槽，所述电磁阀（3）的上端面中心开设有第二弹簧安装槽，一压紧弹簧（9）的上端部安装在第一弹簧安装槽内与第一弹簧安装槽的底面抵靠，该压紧弹簧（9）的下端部安装在第二弹簧安装槽内与第二弹簧安装槽的底面抵靠；所述限位块（5）的下端面沿周向均匀开设有多个第一弹簧座孔，所述阀片（7）的上端面开设有与多个第一弹簧座孔一一对应的多个第二弹簧座孔，多个复位弹簧（10）的上端部分别安装在多个第一弹簧座孔内与第一弹簧座孔的底面抵靠，多个复位弹簧（10）的下端部分别安装在多个第二弹簧座孔内与第二弹簧座孔的底面抵靠。

6.根据权利要求5所述的轴流式安全型燃气喷射阀，其特征在于：所述衔铁（4）的上端面均匀开设有多条弧形导流槽（41），多条弧形导流槽（41）排列形成旋涡状；所述衔铁（4）沿周向均匀开设有与多条弧形导流槽（41）一一对应连通且沿轴向贯穿的多个导流孔（42）。

7.根据权利要求6所述的轴流式本质安全型燃气喷射阀，其特征在于：所述端盖（1）的边缘开设有多个第一法兰连接孔（17），所述壳体（2）的上端面边缘和下端面边缘都开设有多个第二法兰连接孔（28）。