CN114233434B - 一种空气阀及船用发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气阀及船用发动机，空气阀包括阀体、主阀芯和副阀芯；主阀芯可滑移安装在阀体内，且主阀芯的底端封堵阀体的底端出口，阀体的底端出口与气缸进气口连通；主阀芯上开设有容纳副阀芯的补气通道，副阀芯的底端封堵补气通道的底端开口；阀体的侧壁上沿着阀体的轴向分别开设有第一通道和第二通道，第一通道的第一端用于进气，第一通道的第二端与阀体的内腔连通，第二通道的第一端用于补气，第二通道的第二端与补气通道的顶端开口连通；当气缸进气时，主阀芯下移至主阀芯的底端露出阀体的底端出口；当气缸补气时，副阀芯下移至副阀芯的底端露出补气通道的底端开口，避免发动机黑烟的现象发生。

Description

一种空气阀及船用发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其是涉及一种空气阀及船用发动机。

背景技术

船用发动机一般采用压缩空气进行起动，大缸径的发动机由于现行的起动马达功率不足，故采用缸内起动的方式，即压缩空气直接进入各气缸中推动活塞运动，完成发动机起动。

目前，通常在发动机缸盖上安装空气阀，发动机缸体通过空气阀进气。然而，当发动机突加负荷，喷油量迅速增加，而进气量无法短时间增加，常常导致发动机黑烟现象。发动机缸盖上没有足够的空间来安装补气阀，无法实现补气，来解决发动机黑烟的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的是提供一种空气阀，旨在解决发动机黑烟的问题。

本发明的第二个目的是提供一种船用发动机。

为了实现上述第一个目的，本发明提供了如下方案：

一种空气阀，包括阀体、主阀芯和副阀芯；

所述主阀芯可滑移安装在所述阀体内，且所述主阀芯的底端封堵所述阀体的底端出口，所述阀体的底端出口与气缸进气口连通；

所述主阀芯上开设有容纳所述副阀芯的补气通道，所述副阀芯的底端封堵所述补气通道的底端开口；

所述阀体的侧壁上沿着所述阀体的轴向分别开设有第一通道和第二通道，所述第一通道的第一端用于进气，所述第一通道的第二端与所述阀体的内腔连通，所述第二通道的第一端用于补气，所述第二通道的第二端与所述补气通道的顶端开口连通；

当所述气缸进气时，所述主阀芯下移至所述主阀芯的底端露出所述阀体的底端出口；

当所述气缸补气时，所述副阀芯下移至所述副阀芯的底端露出所述补气通道的底端开口。

在一个具体的实施方案中，所述空气阀还包括处于压缩状态的主弹簧；

所述主弹簧套设在所述主阀芯外，且所述主弹簧的顶端与所述主阀芯上的第一凸起抵接或者连接，所述主弹簧的底端与所述阀体的内壁上设置的第一限位凸起抵接或者连接；

所述阀体的内壁上还设置有第二限位凸起和第三限位凸起，所述主阀芯上设置有第二凸起，所述第二凸起的顶端与所述第二限位凸起抵接，所述第三限位凸起用于限位所述第二凸起的底端。

在另一个具体的实施方案中，所述阀体的顶端连接有阀盖；

所述阀盖的底端为所述第二限位凸起；

所述阀盖上开设有与所述阀体内腔导通的通道，所述第二凸起与所述阀体的内壁密封滑动连接；

当向所述阀盖上的通道通入的空气压力大于第一预设压力值的压力时，所述第二凸起与所述第三限位凸起抵接，所述主阀芯下移至所述主阀芯的底端露出所述阀体的底端出口。

在另一个具体的实施方案中，所述主阀芯包括阀杆和活塞；

所述活塞密封固定在所述阀杆的顶端，且所述第一凸起和所述第二凸起均设置在所述活塞上。

在另一个具体的实施方案中，所述空气阀还包括副弹簧；

所述副弹簧套设在所述副阀芯外，且所述副弹簧的顶端与所述副阀芯上的第三凸起抵接或者连接，所述副弹簧的底端与所述补气通道的侧壁上的凸台抵接或者连接；

当向所述第二通道内通入的空气压力大于第二预设压力值时，所述副阀芯下移至所述副阀芯的底端露出所述补气通道的底端开口。

在另一个具体的实施方案中，所述补气通道包括第一导气通道和第二导气通道；

所述第一导气通道沿着所述主阀芯的径向开设，且与所述第二通道连通；

所述第二导气通道沿着所述主阀芯的轴向开设，且与所述第一导气通道垂直连通，所述副弹簧及所述副阀芯均安装在所述第二导气通道内。

在另一个具体的实施方案中，所述主阀芯上还开设有第三导气通道，所述第三导气通道的顶端与所述第一导气通道连通，所述第三导气通道的底端与所述第二导气通道连通，且所述第三导通通道的底端位于所述副弹簧的下方。

在另一个具体的实施方案中，所述主阀芯的底端设置有第一锥形部，所述第一锥形部密封抵接所述阀体的底端出口。

在另一个具体的实施方案中，所述副阀芯的底端设置有第二锥形部，所述第二锥形部密封抵接所述主阀芯的底端开口。

根据本发明的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本发明范围内，是本发明具体实施方式的一部分。

本发明提供的空气阀，使用时，将阀体安装到气缸缸盖上，并使得阀体的底端开口与气缸进气口连通。当气缸需要进气时，驱动主阀芯下移至主阀芯的底端露出阀体的底端出口，空气沿着第一通道进入阀体的内腔，从阀体的底端出口进入气缸内；当气缸需要补气时，主阀芯的底端封堵阀体的底端出口，副阀芯下移至副阀芯的底端露出补气通道的底端开口，空气沿着第二通道进入补气通道，从补气通道的底端开口进入气缸内完成补气，避免发动机黑烟的现象发生。本发明通过在空气阀上集成进气和补气的功能，实现了在有限的空间上安装空气阀，并避免发生发动机黑烟的现象。

为了实现上述第二个目的，本发明提供了如下方案：

一种船用发动机，包括如上述任意一项所述的空气阀。

由于本发明提供的船用发动机包括上述任意一项中的空气阀，因此，空气阀所具有的有益效果均是本发明提供的船用发动机所包含的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的空气阀的主视剖视结构示意图；

图2为本发明提供的空气阀处于进气状态时的主视剖视结构示意图；

图3为本发明提供的空气阀处于补气状态时的主视剖视结构示意图。

其中，图1-图3中：

空气阀1000、阀体100、主阀芯200、副阀芯300、补气通道201、第一通道101、第二通道102、主弹簧400、第一凸起202、第一限位凸起103、第二限位凸起104、第三限位凸起105、第二凸起203、阀盖106、阀杆204、活塞205、副弹簧500、第一导气通道201a、第二导气通道201b、第三导气通道206、第一锥形部207、第二锥形部301。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶面”、“底面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-图3所示，本发明第一方面提供了一种空气阀1000，能够解决发动机黑烟的问题。

具体地，空气阀1000包括阀体100、主阀芯200和副阀芯300，阀体100为中空结构，且阀体100的外壁上开设有盛放橡胶密封圈的环形密封槽，以实现与气缸缸盖的密封连接。

主阀芯200可滑移密封安装在阀体100的内腔内，且主阀芯200的底端封堵阀体100的底端出口，阀体100的底端出口与气缸进气口连通。

主阀芯200上开设有容纳副阀芯300的补气通道201，副阀芯300的底端封堵补气通道201的底端开口。

阀体100的侧壁上沿着阀体100的轴向分别开设有第一通道101和第二通道102，第一通道101的第一端用于进气，第一通道101的第二端与阀体100的内腔连通，第二通道102的第一端用于补气，第二通道102的第二端与补气通道201的顶端开口连通。

当气缸进气时，主阀芯200下移至主阀芯200的底端露出阀体100的底端出口；当气缸补气时，副阀芯300下移至副阀芯300的底端露出补气通道201的底端开口。

本发明提供的空气阀1000，使用时，将阀体100安装到气缸缸盖上，并使得阀体100的底端开口与气缸进气口连通。当气缸需要进气时，驱动主阀芯200下移至主阀芯200的底端露出阀体100的底端出口，空气沿着第一通道101进入阀体100的内腔，从阀体100的底端出口进入气缸内；当气缸需要补气时，主阀芯200的底端封堵阀体100的底端出口，副阀芯300下移至副阀芯300的底端露出补气通道201的底端开口，空气沿着第二通道102进入补气通道201，从补气通道201的底端开口进入气缸内完成补气，避免发动机黑烟的现象发生。本发明通过在空气阀1000上集成进气和补气的功能，实现了在有限的空间上安装空气阀1000，并避免发生发动机黑烟的现象。

在一些实施例中，空气阀1000还包括主弹簧400，具体地，主弹簧400处于压缩状态。

主弹簧400套设在主阀芯200外，且主弹簧400的顶端与主阀芯200上的第一凸起202抵接或者连接，主弹簧400的底端与阀体100的内壁上设置的第一限位凸起103抵接或者连接。

阀体100的内壁上还设置有第二限位凸起104和第三限位凸起105，第二限位凸起104位于第三限位凸起105的上方，第三限位凸起105位于第一限位凸起103的上方。

主阀芯200上设置有第二凸起203，第二凸起203的顶端与第二限位凸起104抵接，第三限位凸起105用于限位第二凸起203的底端。

常态下，在主弹簧400的弹性作用力下，主阀芯200上的第二凸起203与阀体100内的第二限位凸起104抵接，此时，主阀芯200的底端封堵阀体100的底端出口。

需要说明的是，也可以不设置主弹簧400，而通过驱动装置驱动主阀芯200移动来实现，例如，驱动装置为气缸、液压缸或者电动推杆等，驱动主阀芯200移动。

进一步地，本发明公开了阀体100的顶端连接有阀盖106，阀盖106与阀体100可拆卸密封连接，且阀盖106的底端与阀体100的顶端形成第二限位凸起104。

阀盖106上开设有与阀体100内腔导通的通道，第二凸起203与阀体100的内壁密封滑动连接。

当向阀盖106上的通道通入的空气压力大于第一预设压力值的压力时，空气克服主弹簧400的作用力，驱动主阀芯200下移，第二凸起203与第三限位凸起105抵接，主阀芯200下移至主阀芯200的底端露出阀体100的底端出口，如图2所示。即本发明通过在阀盖106的通道处连通空气，施加空气压力实现对主阀芯200的运动控制，进一步减小空气阀1000的占用空间。

具体地，本发明公开了第一预设压力值大于或者等于6bar，且小于或者等于10bar。

更进一步地，本发明公开了主阀芯200包括阀杆204和活塞205，活塞205密封固定在阀杆204的顶端，且第一凸起202和第二凸起203均设置在活塞205上。

在其它一些实施例中，空气阀1000还包括副弹簧500，副弹簧500套设在副阀芯300外，且副弹簧500的顶端与副阀芯300上的第三凸起抵接或者连接，副弹簧500的底端与补气通道201的侧壁上的凸台抵接或者连接。

当向第二通道102内通入的空气压力大于第二预设压力值时，副阀芯300下移至副阀芯300的底端露出补气通道201的底端开口，如图3所示。

具体地，本发明公开了第二预设压力值大于或者等于3bar，且小于或者等于4bar。

在一些实施例中，补气通道201包括第一导气通道201a和第二导气通道201b，第一导气通道201a沿着主阀芯200的径向开设，且与第二通道102连通。

第二导气通道201b沿着主阀芯200的轴向开设，且与第一导气通道201a垂直连通，副弹簧500及副阀芯300均安装在第二导气通道201b内。为了便于弹簧及副阀芯300的安装，本发明公开了主阀芯200为分体式安装结构，或者，第二导气通道201b为阶梯孔，且沿着顶端到底端的方向，孔径逐渐减小。

进一步地，本发明公开了主阀芯200上还开设有第三导气通道206，第三导气通道206的顶端与第一导气通道201a连通，第三导气通道206的底端与第二导气通道201b连通，且第三导通通道的底端位于副弹簧500的下方。第三通道的设置提高了补气的效率。

在一些实施例中，主阀芯200的底端设置有第一锥形部207，第一锥形部207密封抵接阀体100的底端出口。具体地，第一锥形部207的直径沿着顶端到底端的方向逐渐变大，提高了密封性。

在一些实施例中，副阀芯300的底端设置有第二锥形部301，第二锥形部301密封抵接主阀芯200的底端开口。具体地，第二锥形部301的直径沿着顶端到底端的方向逐渐变大，提高了密封性。

本发明公开的空气阀1000的体积与现有技术中的缸盖起动阀相当，利用起动和补气压力以及空气量不同，主阀芯200打开时无空气进入副阀芯300中，能够确保起动和补气功能互不干涉且保证空气阀1000体积较小，极大的降低了布置难度，集成度高。

本发明第二方面提供了一种船用发动机，包括如上述任意一项实施例中的空气阀1000。

由于本发明提供的船用发动机包括上述任意一项实施例中的空气阀1000，因此，空气阀1000所具有的有益效果均是本发明提供的船用发动机所包含的。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种空气阀，其特征在于，包括阀体、主阀芯和副阀芯；

所述主阀芯可滑移安装在所述阀体内，且所述主阀芯的底端封堵所述阀体的底端出口，所述阀体的底端出口与气缸进气口连通；

所述主阀芯上开设有容纳所述副阀芯的补气通道，所述副阀芯的底端封堵所述补气通道的底端开口；

所述阀体的侧壁上沿着所述阀体的轴向分别开设有第一通道和第二通道，所述第一通道的第一端用于进气，所述第一通道的第二端与所述阀体的内腔连通，所述第二通道的第一端用于补气，所述第二通道的第二端与所述补气通道的顶端开口连通；

当向阀盖上的通道通入的空气压力大于第一预设压力值的压力时，空气克服主弹簧的作用力，驱动主阀芯下移至所述主阀芯的底端露出所述阀体的底端出口，所述气缸开始进气起动；

当所述气缸补气时，所述主阀芯的底端封堵 所述阀体的底端出口，所述副阀芯下移至所述副阀芯的底端露出所述补气通道的底端开口；

所述气缸进气起动和补气压力以及空气量均不相同，所述主阀芯打开时无空气进入所述副阀芯。

2.根据权利要求1所述的空气阀，其特征在于，还包括处于压缩状态的主弹簧；

所述主弹簧套设在所述主阀芯外，且所述主弹簧的顶端与所述主阀芯上的第一凸起抵接或者连接，所述主弹簧的底端与所述阀体的内壁上设置的第一限位凸起抵接或者连接；

所述阀体的内壁上还设置有第二限位凸起和第三限位凸起，所述主阀芯上设置有第二凸起，所述第二凸起的顶端与所述第二限位凸起抵接，所述第三限位凸起用于限位所述第二凸起的底端。

3.根据权利要求2所述的空气阀，其特征在于，所述阀体的顶端连接有阀盖；

所述第二限位凸起设置在所述阀盖的底端；

所述阀盖上开设有与所述阀体内腔导通的通道，所述第二凸起与所述阀体的内壁密封滑动连接；

当向所述阀盖上的通道通入的空气压力大于第一预设压力值的压力时，所述第二凸起与所述第三限位凸起抵接，所述主阀芯下移至所述主阀芯的底端露出所述阀体的底端出口。

4.根据权利要求2所述的空气阀，其特征在于，所述主阀芯包括阀杆和活塞；

所述活塞密封固定在所述阀杆的顶端，且所述第一凸起和所述第二凸起均设置在所述活塞上。

5.根据权利要求2所述的空气阀，其特征在于，还包括副弹簧；

所述副弹簧套设在所述副阀芯外，且所述副弹簧的顶端与所述副阀芯上的第三凸起抵接或者连接，所述副弹簧的底端与所述补气通道的侧壁上的凸台抵接或者连接；

当向所述第二通道内通入的空气压力大于第二预设压力值时，所述副阀芯下移至所述副阀芯的底端露出所述补气通道的底端开口。

6.根据权利要求5所述的空气阀，其特征在于，所述补气通道包括第一导气通道和第二导气通道；

所述第一导气通道沿着所述主阀芯的径向开设，且与所述第二通道连通；

所述第二导气通道沿着所述主阀芯的轴向开设，且与所述第一导气通道垂直连通，所述副弹簧及所述副阀芯均安装在所述第二导气通道内。

7.根据权利要求6所述的空气阀，其特征在于，所述主阀芯上还开设有第三导气通道，所述第三导气通道的顶端与所述第一导气通道连通，所述第三导气通道的底端与所述第二导气通道连通，且所述第三导气通道的底端位于所述副弹簧的下方。

8.根据权利要求1所述的空气阀，其特征在于，所述主阀芯的底端设置有第一锥形部，所述第一锥形部密封抵接所述阀体的底端出口。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的空气阀，其特征在于，所述副阀芯的底端设置有第二锥形部，所述第二锥形部密封抵接所述主阀芯的底端开口。

10.一种船用发动机，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的空气阀。

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