CN204328118U - 一种车用液化天然气供气系统减压稳压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车用液化天然气供气系统减压稳压器，包括阀体，在阀体两端固定设置的入气接头和出气接头，以及在阀体内部设置的活塞、高压腔、密封垫总成、低压腔、中间腔和弹簧，活塞为两端贯通的中空式结构且该中空式结构内形成中部通道，高压腔一端与入气接头相通另一端与活塞的中部通道一端相通，密封垫总成固定设置在高压腔内且把高压腔分隔成两部分，密封垫总成上设置有透气孔，低压腔一端与出气接头相通另一端与活塞的中部通道另一端相通，中间腔设置在高压腔和低压腔之间并邻近低压腔的一侧且活塞贯穿中间腔的内部，弹簧设置在中间腔内且弹簧套在活塞位于中间腔内的部分的外部。本实用新型结构简单、可靠性高并能够实现快速响应。

Description

一种车用液化天然气供气系统减压稳压器

技术领域

本实用新型涉及汽车发动机技术领域，尤其涉及一种用于汽车发动机的车用液化天然气供气系统减压稳压器。

背景技术

在液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)汽车供气系统中，液态燃料(即液化天然气)由液化天然气供气系统中的气化器转化为气态天然气，其压力一般高于汽车发动机使用要求；并且当液化天然气液体温度不同时，其饱和蒸汽压力也不相同；因此在气态天然气进入发动机前，需要调整压力，使其满足发动机的入口压力要求。减压稳压器即是设置于液化天然气供气系统中气化器与发动机之间的部件，用于将气化的液化天然气进行压力调节，最终提供压力稳定的天然气燃料给发动机。目前已有的减压稳压器的结构如图1所示，采用膜片式减压稳压器，包括高压腔101、阀芯组件102、进气孔103、膜片104、压簧105、低压腔106和调节孔107。当发动机正常工作情况下，高压气体通过如图所示进气方向A从进气口进入高压腔101，然后通过阀芯组件102与进气孔103间形成的空隙按照如图所示出气方向B流向出气口，在此过程中，通过节流和之后的扩散作用降低气体压力，低压腔106通过调节孔107与出气口连通，低压腔106对膜片104产生一个向上的压力F12(如图1所示)，其与压簧105对膜片104产生的向下的压力F11(如图1所示)相互平衡，使膜片104及与膜片104连接的阀芯组件102处于一个稳定位置。当发动机用气量增大时，出气口气压降低，通过调节孔107将压力变化传递给低压腔106，膜片104向下凸，带动阀芯组件102下移，进而增大进气通道使进气量加大，出气口和低压腔106内气压升高，达到再次平衡；同理，当发动机用气量减小时，出气口气压增加，通过调节孔107将压力变化传递给低压腔106，膜片104向上凸，带动阀芯组件102上移，进而减小进气通道使进气量减少，出气口和低压腔106内气压降低，达到再次平衡；当发动机不工作时，即当出气口无输出时，低压腔106压力达到设定的静态压力，阀芯组件102上移到固定位置，将进气孔103完全封闭。

膜片式减压稳压器是一种工业管路减压稳压器，适合于流量固定和压力变化不大的工况，其缺陷是：a)膜片(如图1所示膜片104)轻薄脆弱，在使用中由于内部气流冲击引起震动的情况下容易发生破裂，导致产品失效。另外膜片通常为一组膜片，与阀芯组件(如图1所示阀芯组件102)通过一些中间部件连接在一起，结构复杂，其连接处容易产生偏斜、松动等情况，也会影响正常使用。b)当气体输出流量突变时，膜片式减压稳压器通过调节孔(如图1所示调节孔107)平衡低压腔(如图1所示低压腔106)与出气口的压力，将输出压力的变化反馈给低压腔，而由于调节孔的孔径很小，此过程需要较长时间，即阀体的动态响应速度比较慢，如强行增大调节孔，气体流量突变时虽然减少了反馈时间，提高了响应速度，却容易使膜片发生急剧的变形或震动，造成膜片损坏。因此，其结构决定了膜片式减压稳压器无法获得较快的响应速度。发动机的用气特点是随发动机工况不同其瞬时用气量变化非常大，因此，当发动机需要大的用气量时(例如急加速、超车等情况)，这种膜片式减压稳压器的调压膜片开度不能及时变大，从而发生管路失压的情况，严重的会造成发动机熄火、发生交通事故的后果，故采用膜片式减压稳压器对发动机复杂工况适应性差，通常要在下游管路增加缓冲装置以补偿膜片式减压稳压器的这种不足，而对于大功率发动机，缓冲装置必须要有相当的容积才能起到平衡压力的作用，造成整个LNG供气系统体积庞大，布置复杂，成本提高。c)膜片式减压稳压器均采用侧面进出气形式，即阀体内部气体流向与进出口布置方向不同，造成体积较大，同时安装受限制。

实用新型内容

本实用新型针对传统膜片式减压稳压器结构复杂且易损坏，响应速度慢以及体积大安装受限等不足之处，提出一种新型的用于汽车发动机的车用液化天然气供气系统减压稳压器，该减压稳压器为活塞式减压稳压器，能够减少反馈时间提高响应速度，并具有结构简单、可靠性高、便于安装固定以及节省安装空间的优点。

本实用新型的技术方案如下：

一种车用液化天然气供气系统减压稳压器，其特征在于，包括阀体，在阀体两端固定设置的入气接头和出气接头，以及在阀体内部设置的活塞、高压腔、密封垫总成、低压腔、中间腔和弹簧，所述活塞为两端贯通的中空式结构且所述中空式结构内形成中部通道，所述高压腔一端与入气接头相通且高压腔的另一端与活塞的中部通道一端相通，所述密封垫总成固定设置在高压腔内且把高压腔分隔成两部分，所述密封垫总成上设置有用于使高压腔被分隔的两部分相通的透气孔，所述低压腔一端与出气接头相通且低压腔的另一端与活塞的中部通道另一端相通，所述中间腔设置在高压腔和低压腔之间并邻近低压腔的一侧且所述活塞贯穿中间腔的内部，所述弹簧设置在中间腔内且所述弹簧套在活塞位于中间腔内的部分的外部。

所述密封垫总成设置在高压腔的中间位置且密封垫总成与入气接头内的气体流动方向垂直设置。

所述入气接头、高压腔、活塞、低压腔和出气接头内的气体流动方向设置一致。

所述中间腔设置有螺纹连接处。

还包括用于连接发动机进气歧管的真空接头，所述真空接头通过螺纹连接处与中间腔相通。

所述螺纹连接处设置防尘透气膜，所述中间腔内的压力通过防尘透气膜与大气压力相同。

本实用新型的技术效果如下：

本实用新型涉及的一种车用液化天然气供气系统减压稳压器，包括阀体，在阀体两端固定设置的入气接头和出气接头，以及在阀体内部设置的活塞、高压腔、密封垫总成、低压腔、中间腔和弹簧，活塞为两端贯通的中空式结构，该中空式结构内形成中部通道，高压腔一端与入气接头相通另一端与活塞的中部通道一端相通，密封垫总成固定设置在高压腔内且把高压腔分隔成两部分，密封垫总成上设置有用于使高压腔被分隔的两部分相通的透气孔，低压腔一端与出气接头相通另一端与活塞的中部通道另一端相通，中间腔设置在高压腔和低压腔之间并邻近低压腔的一侧且活塞贯穿中间腔的内部，弹簧设置在中间腔内且弹簧套在活塞位于中间腔内的部分的外部。本实用新型取消膜片式结构，将减压稳压器的内部结构改为活塞式，这种活塞式结构的减压稳压器实现活塞及与活塞相连接的组件相互配合，代替传统技术应用的膜片和阀芯组件及中间连接机构，在克服传统膜片式减压稳压器结构复杂以及膜片易损坏，膜片连接处易偏斜松动等缺点的同时，简化了结构，大幅度降低了故障发生概率，提高了可靠性，安全性；并且本实用新型的结构设置低压腔与出气接头直接连通，无需设置调节孔，能够快速直接反馈出口压力变化，减少了反馈时间，实现了快速响应；活塞为两端贯通的中空式结构并形成中部通道，中部通道的两端分别连通高压腔和低压腔，大幅改善其动态响应能力，避免了用气量突然增大时造成的熄火现象，提高车辆运行稳定性，并且在使用中无需额外配置缓冲装置，从而简化系统，降低减压稳压器的造价。

本实用新型提出的减压稳压器优选将密封垫总成设置在高压腔的中间位置且密封垫总成与入气接头内的气体流动方向垂直设置，或进一步优选设置该减压稳压器的进气方向、出气方向与入气接头、高压腔、活塞、低压腔和出气接头内的气体流动方向一致，减少了气体流动距离从而进一步减少了反馈时间实现更快速的响应，同时能够间接大幅度减少减压稳压器体积，节省空间，并且便于安装固定。

本实用新型提出的减压稳压器的中间腔设置有螺纹连接处，在螺纹连接处可以设置防尘透气膜，避免污物进入中间腔并保持中间腔的压力与大气压力相同；或者可以设置一端与中间腔的螺纹连接处相通另一端与发动机进气歧管相通的真空接头，使中间腔的压力与发动机进气歧管内的压力相同，用以实时根据发动机进气歧管内的压力变化对出气口压力进行补偿，进一步提高了该减压稳压器的实时响应精度和可靠性。

附图说明

图1是传统的膜片式减压稳压器的结构示意图。

图2是根据本实用新型车用液化天然气供气系统减压稳压器的优选结构示意图。

图中各标号列示如下：

101－高压腔；102－阀芯组件；103－进气孔；104－膜片；105－压簧；106－低压腔；107－调节孔；

201－入气接头；202－高压腔；203－密封垫总成；204－活塞；205－弹簧；206－低压腔；207－出气接头；208－阀体；209－中间腔；210－真空接头；211－螺纹连接处；

A－进气方向；B－出气方向；

F11，F12，F21，F22－压力。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行说明。

本实用新型涉及一种车用液化天然气供气系统减压稳压器，其优选结构如图2所示，该减压稳压器为活塞式减压稳压器，具体包括阀体208，在阀体208两端固定设置的入气接头201和出气接头207，以及在阀体208内部设置的活塞204、高压腔202、密封垫总成203、低压腔206、中间腔209和弹簧205，活塞204为两端贯通的中空式结构且该中空式结构内形成中部通道，高压腔202一端与入气接头201相通，高压腔202的另一端与活塞204的中部通道一端相通，密封垫总成203固定设置在高压腔202内且把高压腔202分隔成两部分，密封垫总成203上设置有用于使高压腔202被分隔的两部分相通的透气孔，如图2所示，密封垫总成203优选设置在高压腔202的中间位置且密封垫总成203与入气接头201内的气体流动方向垂直设置(即如图所示的气体流动方向A呈水平，高压腔202竖直设置)；低压腔206一端与出气接头207相通，低压腔206的另一端与活塞204的中部通道另一端相通，中间腔209设置在高压腔202和低压腔206之间且邻近低压腔206的一侧，活塞204贯穿中间腔209的内部，即活塞204的一部分位于中间腔209内部，另一部分位于中间腔209的外部，弹簧205设置在中间腔209内且弹簧205套在活塞204位于中间腔209内的部分的外部。

本实用新型车用液化天然气供气系统减压稳压器的工作原理如下：车用液化天然气供气系统开始工作后，天然气气体通过如图2所示进气方向A从入气接头201流入，进入到高压腔202中，高压腔202被安装在其中间位置的密封垫总成203分为左右两部分，且密封垫总成203上设置有透气孔，因此高压腔202左右两部分气压相同。密封垫总成203与活塞204左端形成一狭小间隙，即节流通道，高压腔202的气体经过此节流通道流入到活塞204的中部通道并依次向低压腔206和出气接头207按照如图2所示出气方向B流动，低压腔206内的压力对活塞204右端面产生一个向左的推力F22(如图2所示)，弹簧205对活塞204产生一个向右的推力F21(如图2所示)。在发动机正常工作状态下，F21与F22互相平衡，活塞204停留在一个稳定位置。在车辆加速等情况下，发动机的用气量增大，低压腔206内的压力由于气体流速增加而减小，此时F22变小，活塞204在两侧压差的作用下沿阀体208向右移动，密封垫总成203与活塞204之间的间隙增大，从而增加节流通道的流通面积，进而使得进气量增大，补偿低压腔206内的压力损失。当低压腔206内压力升高到使F22与F21再次相同时，阀体208达到一个新的平衡状态，此时，阀体208的流量增大，而出口压力(或者说低压腔206的压力)基本保持不变；同理，当发动机的用气量减少，低压腔206内的压力由于气体流速减小而增加，此时F22变大，活塞204在两侧压差的作用下沿阀体208向左移动，密封垫总成203与活塞204之间的间隙减小，从而减小节流通道的流通面积，进而使得进气量降低，缓解低压腔206内的压力增加。当低压腔206内压力降低到使F22与F21再次相同时，阀体208达到一个新的平衡状态，此时，阀体208的流量减少，出口压力(或者说低压腔206的压力)减少到正常供气压力；当发动机无流量需求时，低压腔206的压力逐渐增大达到设定的静态压力，此时活塞204左移至活塞204左端面紧密贴合在密封垫总成203的密封环上，阀体208内不再有气体流动。这种活塞式结构的减压稳压器代替传统技术应用的膜片和阀芯组件及中间连接机构，并且低压腔与出气口(或者说出气接头)直接连通，在克服传统膜片式减压稳压器结构复杂以及膜片易损坏，膜片连接处易偏斜松动等缺点的同时，简化了结构，大幅度降低了故障发生概率，提高了可靠性，安全性；减少了反馈时间，实现了快速响应。

进一步，低压腔206与出气口(或者说出气接头207)直接连通，无需设置调节孔(如图1所示调节孔107)，能够快速直接反馈出口压力变化，具有很好的动态响应能力，使用中无需额外配用缓冲装置；并且进气方向(如图2所示进气方向A)、出气方向(如图2所示出气方向B)与入气接头201、阀体208内(如图2所示高压腔202、活塞204和低压腔206)和出气接头207内的气体流动方向一致，减少了气体流动距离从而进一步减少了反馈时间并实现更加快速的响应，同时能够间接大幅度减少减压稳压器体积，该减压稳压器可如图2所示横向布置，节省空间，并且便于安装固定。

本实用新型提出的减压稳压器的中间腔209还可以设置有螺纹连接处211，如图2中所示，优选地，在螺纹连接处211可以设置防尘透气膜，避免污物进入中间腔209并保持中间腔209的压力与大气压力相同；或者，更优选地，可以设置真空接头210，如图2所示，真空接头210一端通过螺纹连接处211与中间腔209相通，真空接头210另一端与发动机进气歧管相通(图2中未示出)，使中间腔209的压力与发动机进气歧管内的压力相同，用以实时根据发动机进气歧管内的压力变化对出气口(或者说出气接头207)压力进行压力补偿，进一步提高了该减压稳压器的实时响应精度和可靠性。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (6)

1.一种车用液化天然气供气系统减压稳压器，其特征在于，包括阀体，在阀体两端固定设置的入气接头和出气接头，以及在阀体内部设置的活塞、高压腔、密封垫总成、低压腔、中间腔和弹簧，所述活塞为两端贯通的中空式结构且所述中空式结构内形成中部通道，所述高压腔一端与入气接头相通且高压腔的另一端与活塞的中部通道一端相通，所述密封垫总成固定设置在高压腔内且把高压腔分隔成两部分，所述密封垫总成上设置有用于使高压腔被分隔的两部分相通的透气孔，所述低压腔一端与出气接头相通且低压腔的另一端与活塞的中部通道另一端相通，所述中间腔设置在高压腔和低压腔之间并邻近低压腔的一侧且所述活塞贯穿中间腔的内部，所述弹簧设置在中间腔内且所述弹簧套在活塞位于中间腔内的部分的外部。

2.根据权利要求1所述的车用液化天然气供气系统减压稳压器，其特征在于，所述密封垫总成设置在高压腔的中间位置且密封垫总成与入气接头内的气体流动方向垂直设置。

3.根据权利要求1或2所述的车用液化天然气供气系统减压稳压器，其特征在于，所述入气接头、高压腔、活塞、低压腔和出气接头内的气体流动方向设置一致。

4.根据权利要求1或2所述的车用液化天然气供气系统减压稳压器，其特征在于，所述中间腔设置有螺纹连接处。

5.根据权利要求4所述的车用液化天然气供气系统减压稳压器，其特征在于，还包括用于连接发动机进气歧管的真空接头，所述真空接头通过螺纹连接处与中间腔相通。

6.根据权利要求4所述的车用液化天然气供气系统减压稳压器，其特征在于，所述螺纹连接处设置防尘透气膜，所述中间腔内的压力通过防尘透气膜与大气压力相同。