CN209687623U - 一种燃气喷射阀 - Google Patents

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江超
马宁
顾辰辰
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Abstract

本实用新型公开了一种燃气喷射阀。所述燃气喷射阀包括阀体、电磁铁、静阀盘、弹簧座、动阀盘和衔铁,阀体设置有进气口,电磁铁设置在阀体内部的上方,静阀盘设置在阀体内部的下方,静阀盘上设置有多个第一通孔,弹簧座设置在静阀盘上并且能够支撑电磁铁,弹簧座设置有与进气口连通的第二通孔,动阀盘设置在静阀盘上,衔铁连接至动阀盘,当电磁铁未通电时,动阀盘与静阀盘紧密贴合并且动阀盘密封多个第一通孔,当电磁铁通电时,衔铁沿燃气喷射阀的高度方向带动动阀盘移动以开放多个第一通孔。根据本实用新型提供的燃气喷射阀,气体在阀体内部的流动空间大且流阻小,提高气体的喷射流量,还可以使气体与空气混合得更加均匀,有利于气体燃烧。

Description

一种燃气喷射阀
技术领域
本实用新型涉及一种燃气喷射阀。
背景技术
为了避免全球环境的日益恶化,船舶使用更为环保的气体发动机,气体发动机以液化天然气为动力。燃气喷射阀是气体发动机的关键部件,每秒钟需动作十余次,可累计工作数千小时。
目前燃气喷射阀实现气体的密封和流动主要靠在静阀盘和动阀盘上设置密封副和相应流道,密封副通常为圆形。燃气喷射阀的打开主要通过电磁铁吸引衔铁实现,衔铁的复位依靠弹簧实现。当阀盘尺寸和阀盘升程是固定尺寸时,在阀盘上可以加工多道同心圆环,以增加进气量。气体流动过程为:气体可以通过动阀盘的侧部流入,在从静阀盘的轴向方向流出。
燃气喷射阀的启闭时长一般很短,通常在几毫秒以内,所以阀盘升程设计的较小。但较小的阀盘升程会造成局部气体阻力增大,限制了一定尺寸的燃气喷射阀的喷射流量。动阀盘和静阀盘一般由金属材料制成,硬密封对加工精度要求很高,在小预紧力工况下密封效果不理想。在使用一段时间后,若喷射气体中含油量较少,导致润滑条件差,动阀盘和静阀盘容易被磨损,密封面泄漏量会进一步增大。由于阀体部件均由高硬度材料制成,加上频繁的开关动作,会对弹簧造成磨损,影响其正常工作。
因此,需要一种燃气喷射阀,以至少部分地解决现有技术中存在的问题。
实用新型内容
在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为了至少部分地解决上述问题,根据本实用新型的第一方面,提供了一种燃气喷射阀,所述燃气喷射阀包括:
阀体,所述阀体设置有进气口;
电磁铁,所述电磁铁设置在所述阀体内部的上方;
静阀盘,所述静阀盘设置在所述阀体内部的下方,所述静阀盘上设置有多个第一通孔;
弹簧座,所述弹簧座设置在所述静阀盘上并且能够支撑所述电磁铁,所述弹簧座设置有与所述进气口连通的第二通孔;
动阀盘,所述动阀盘设置在所述静阀盘上;以及
衔铁,所述衔铁连接至所述动阀盘,
当所述电磁铁未通电时,所述动阀盘与所述静阀盘紧密贴合并且所述动阀盘密封所述多个第一通孔,
当所述电磁铁通电时,所述衔铁沿所述燃气喷射阀的高度方向带动所述动阀盘移动以开放所述多个第一通孔。
根据本实用新型提供的燃气喷射阀,气体在阀体内部的流动空间大且流阻小,静阀盘上设置有多个第一通孔,使得气体的流通面积和通流能力增加,提高气体的喷射流量,还可以使气体与空气混合得更加均匀,有利于气体燃烧。
可选地,所述动阀盘设置有多个第三通孔,所述多个第三通孔与所述多个第一通孔完全错开。这样,可以增加气体的流通面积。
可选地,所述多个第一通孔和所述多个第三通孔均阵列布置。由此,可以使得气体能够更稳定地喷射出。
可选地,所述阵列为环形阵列或者矩形阵列。由此便于加工。
可选地,所述动阀盘还包括动阀盘本体部和与所述动阀盘本体部相连的多个动阀盘凸起部,所述多个动阀盘凸起部均朝向所述静阀盘的方向凸出,当所述电磁铁未通电时,所述多个动阀盘凸起部能够分别密封所述多个第一通孔。这样,可以使得动阀盘和静阀盘之间的密封性更好。
可选地,所述动阀盘凸起部的角部包括第一倾斜面,所述第一通孔的顶部边缘包括第二倾斜面,当所述电磁铁未通电时,所述第一倾斜面和所述第二倾斜面紧密贴合。这样,可以使得动阀盘凸起部更准确地密封第一通孔。
可选地,所述静阀盘设置有引导部,所述动阀盘设置有导向部,所述引导部与所述导向部能够相互配合,以引导所述动阀盘沿所述燃气喷射阀的高度方向移动。由此,可以防止衔铁和动阀盘在沿燃气喷射阀的高度方向上跑偏。
可选地,所述弹簧座包括弹簧座本体部和与所述弹簧座本体部相连的多个弹簧座凸起部,所述多个弹簧座凸起部均朝向所述阀体的中心轴线的方向延伸,所述弹簧座本体部设置有所述多个第二通孔,所述多个第二通孔沿所述弹簧座的周向方向间隔布置。这样,可以增加气体进入弹簧座的内部的进气量。
可选地,所述弹簧座凸起部设置有开口朝向所述动阀盘的凹槽,所述凹槽中设置有弹性件,所述弹性件能够沿所述高度方向发生弹性形变,以对所述动阀盘施加朝向所述静阀盘的作用力。由此,可以使得衔铁在电磁铁断电后能够更好地复位。
可选地,所述动阀盘由聚醚醚酮材料制成。这样,可以保证燃气喷射阀的密封性好,并且能够解决动阀盘和静阀盘在低油气体中润滑条件差以及磨损较快的问题。
附图说明
本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述,用来解释本实用新型的装置及原理。在附图中,
图1为根据本实用新型提供的燃气喷射阀的一个截面图,其中,电磁铁未通电;
图2为图1所示的燃气喷射阀的另一个截面图,其中,电磁铁通电;
图3为沿图2中的线A-A所截的截面图;
图4为图1所示的静阀盘的俯视示意图;
图5为图1所示的动阀盘的俯视示意图;
图6为图5所示的动阀盘与图4所示的静阀盘叠加的俯视示意图,其中,第一通孔以虚线示出,第三通孔以实线示出;
图7为图6所示的另一结构的动阀盘和静阀盘的主视截面图;
图8为图1所示的弹簧座的俯视示意图;以及
图9为沿图8中的线B-B所截的截面图。
附图标记说明:
100:燃气喷射阀 110:阀体
111:进气口 120:电磁铁
130:静阀盘 131:第一通孔
132:第二倾斜面 133:引导部
140:弹簧座 141:弹簧座本体部
142:弹簧座凸起部 143:凹槽
144:弹性件 145:保护垫
146:第二通孔 150:动阀盘
151:第三通孔 152:动阀盘本体部
153:动阀盘凸起部 154:第一倾斜面
155:导向部 160:衔铁
具体实施方式
在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本实用新型发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本实用新型,将在下列的描述中提出详细的结构,以便阐释本实用新型。显然,本实用新型的施行并不限定于该技术领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下,然而除了这些详细描述外,本实用新型还可以具有其他实施方式,不应当解释为局限于这里提出的实施例。
应当理解的是,在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件,但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。本实用新型中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并非限制。
本实用新型中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识,而不具有任何其他含义,例如特定的顺序等。而且,例如,术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在,术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。
以下,将参照附图对本实用新型的具体实施例进行更详细地说明,这些附图示出了本实用新型的代表实施例,并不是限定本实用新型。
本实用新型提供一种燃气喷射阀100,以能够提高气体(比如燃气)的喷射流量。如图1所示,燃气喷射阀100包括阀体110、电磁铁120、静阀盘130、弹簧座140、动阀盘150和衔铁160,阀体110设置有进气口111,气体可以通过进气口111进入到阀体110的内部。阀体110可以构造为大致的圆环形,进气口111可以设置在阀体110的侧部,以便于气体流入阀体110的内部。
阀体110内部的上方设置有电磁铁120,电磁铁120可以构造为大致的圆柱形。电磁铁120可以与阀体110紧密贴合并且连接在一起。为了保证电磁铁120与阀体110之间的密封性,电磁铁120与阀体110之间可以设置有密封环。阀体110内部的下方设置有静阀盘130,静阀盘130可以构造为大致的圆盘型。静阀盘130可以与阀体110紧密贴合并且连接在一起。为了保证静阀盘130与阀体110之间的密封性,静阀盘130与阀体110之间可以设置有密封环。弹簧座140设置在静阀盘130上并且能够支撑电磁铁120。电磁铁120、静阀盘130和弹簧座140可以同轴并且外表面均齐平,以保证电磁铁120、静阀盘130和弹簧座140之间的稳定性。
进一步地,阀体110中还设置有进气通道,进气通道可以环绕弹簧座140设置,以增强进气量。静阀盘130上设置有多个第一通孔131,第一通孔131可以为阶梯孔或圆锥孔,从而提高气体的流通面积。弹簧座140设置有与进气口111连通的第二通孔146。气体可以通过进气口111进入到进气通道中,再经由第二通孔146进入到弹簧座140的内部。
更具体地,如图1、图2、图3、图8和图9所示,弹簧座140可以包括弹簧座本体部141和多个弹簧座凸起部142,弹簧座本体部141可以构造为大致的圆环形,弹簧座本体部141设置有多个第二通孔146,多个第二通孔146可以沿弹簧座140的周向方向间隔布置,以增加气体进入弹簧座140的内部的进气量。可选地,多个第二通孔146可以位于弹簧座本体部141的下部,以便于气体进入第一通孔131中。
多个弹簧座凸起部142与弹簧座本体部141均相连并且均朝向阀体110的中心轴线的方向延伸。可选地,弹簧座凸起部142可以与第二通孔146交替布置,从而均匀分散气体对弹簧座140的冲击力。
静阀盘130上设置有动阀盘150,动阀盘150可以构造为大致的圆盘形。动阀盘150与衔铁160连接,衔铁在与燃气喷射阀的高度方向平行的平面上的截面形状为T字型。为了保证燃气喷射阀100的稳定性,动阀盘150、衔铁160和静阀盘130同轴。
当电磁铁120未通电时,如图1所示,动阀盘150可以与静阀盘130紧密贴合并且动阀盘150密封多个第一通孔131。当电磁铁120通电时,如图2所示,衔铁160沿燃气喷射阀100的高度方向带动动阀盘150移动以开放多个第一通孔131。这样,气体可以通过多个第一通孔131从燃气喷射阀100中喷出。
根据本实用新型提供的燃气喷射阀100,在与已知的燃气喷射阀的进气压力和尺寸相同的条件下,气体在阀体110内部的流动空间大且流阻小。静阀盘130上设置有多个第一通孔131,使得气体的流通面积和通流能力增加,提高气体的喷射流量,还可以使气体与空气混合得更加均匀,有利于气体燃烧。
为了进一步增加气体的流通面积,动阀盘150上还设置有多个第三通孔151,第三通孔151可以为阶梯孔或圆锥孔,从而提高气体的流通面积。多个第三通孔151与多个第一通孔131完全错开。在本实施方式中,第三通孔151与第一通孔131完全错开指的是:在燃气喷射阀100的高度方向上,第一通孔131的投影与第三通孔151的投影不重合。
当电磁铁120未通电时,气体通过进气口111进入到进气通道中,再通过弹簧座140的第二通孔146进入到弹簧座140的内部。这样,动阀盘150与静阀盘130紧密贴合并且动阀盘150密封多个第一通孔131,从而避免气体泄漏。可选地,动阀盘150和静阀盘130之间的密封可以为平面密封,以避免气体泄漏。
当电磁铁120通电时,衔铁160受到电磁铁120对衔铁160施加的吸力以朝向电磁铁120的方向移动。衔铁160带动动阀盘150朝向电磁铁120的方向移动,动阀盘150和静阀盘130之间具有间隙,以开放第一通孔131。
图2和图3示出了气体的流动方向,为了便于观察气体的流动方向,图2中省略了部分的弹簧座。气体可以通过进气口111进入到进气通道中,再通过弹簧座140的第二通孔146进入到弹簧座140的内部和动阀盘150的第三通孔151中。当电磁铁120通电时,静阀盘130的第一通孔131开放,气体可以通过多个第三通孔151进入到多个第一通孔131中,从而增大气体的流通面积。本实用新型的燃气喷射阀与已知的具有相同进气压力和尺寸的燃气喷射阀相比,本实用新型的燃气喷射阀100的气体流通能力增加。
为了使得气体能够更稳定地喷射出,如图4至图6所示,多个第一通孔131可以在静阀盘130上阵列布置,多个第三通孔151在动阀盘150上阵列布置。可选地,阵列可以为环形阵列或矩形阵列,以便于加工。参照图6可以看出,动阀盘150的直径可以小于静阀盘130的直径。静阀盘130的多个第一通孔131沿燃气喷射阀100的高度方向的投影均位于动阀盘150之内,从而保证气体不被泄漏。静阀盘130的多个第一通孔131以虚线示出,动阀盘150的多个第三通孔151以实线示出。在与动阀盘150的延伸方向平行的平面上,多个第一通孔131和多个第三通孔151可以在同一横列上依次交替布置,也可以在同一纵列上依次交替布置,从而使得气体能够均匀排出。
进一步地,为了使得动阀盘150和静阀盘130之间的密封性更好,如图7所示,动阀盘150还包括动阀盘本体部152和多个动阀盘凸起部153,多个动阀盘凸起部153均与动阀盘本体部152相连并且均朝向静阀盘130的方向突出。动阀盘凸起部153的数量可以与第一通孔131的数量相对应,当电磁铁120未通电时,多个动阀盘凸起部153能够分别密封多个第一通孔131。
为了便于动阀盘凸起部153密封第一通孔131,动阀盘凸起部153的角部可以包括第一倾斜面154,第一通孔131的顶部边缘可以包括第二倾斜面132。当电磁铁120未通电时,第一倾斜面154和第二倾斜面132紧密贴合。这样,第一倾斜面154和第二倾斜面132可以相互配合,使得动阀盘凸起部153能够更准确地密封第一通孔131。可选地,动阀盘凸起部153在与燃气喷射阀100的高度方向相平行的平面上的截面形状还可以为大致的弧形,这样可以减少动阀盘150和静阀盘130之间的摩擦面积。
更进一步地,为了防止衔铁160和动阀盘150在沿燃气喷射阀100的高度方向上跑偏,如图1和图2所示,静阀盘130设置有引导部133,动阀盘150设置有导向部155,引导部133与导向部155能够相互配合,以引导动阀盘150沿燃气喷射阀100的高度方向移动。
更具体地,动阀盘150和衔铁160可以通过紧固件连接在一起,导向部155可以为紧固件的头部,这样,紧固件的头部可以设置在动阀盘150的朝向静阀盘130的底面上。静阀盘130的朝向动阀盘150的顶面上可以设置有凹陷部,引导部133可以为凹陷部。凹陷部的开口可以朝向动阀盘150,且凹陷部可以容纳紧固件的头部。当衔铁160和动阀盘150沿燃气喷射阀100的高度方向移动时,凹陷部可以引导紧固件的头部在凹陷部中移动,以避免衔铁160和动阀盘150跑偏。
更进一步地,动阀盘150可以由聚醚醚酮材料制成,并可对动阀盘进行化学改性及物理改性以获得更好的综合机械性能。由于聚醚醚酮具有自润滑性的特性,当润滑条件较差的气体进入燃气喷射阀中,聚醚醚酮的耐磨性与金属材料相比能够明显得提高。由聚醚醚酮制成的动阀盘与已知的由金属制成的动阀盘相比,由聚醚醚酮制成的动阀盘的质量和运动惯性小,对静阀盘的冲击力较小,有利于燃气喷射阀的长期平稳工作。进一步地,聚醚醚酮材料的弹性模量比金属小并且更容易变形,因此,聚醚醚酮作为密封静阀盘的密封元件,对密封面的平面度和粗糙度要求不高,加工要求较低,密封性更好。
这样,由聚醚醚酮制成的动阀盘可以保证燃气喷射阀的密封性好,并且能够解决动阀盘和静阀盘在低油气体中润滑条件差以及磨损较快的问题。
为了使得衔铁160在电磁铁120断电后能够更好地复位,如图1所示,弹簧座凸起部142设置有凹槽143,凹槽143的开口朝向动阀盘150。凹槽143中设置有弹性件144,弹性件144能够沿高度方向发生弹性形变,以对动阀盘150施加朝向静阀盘130的作用力。
弹性件144可以为弹簧。当电磁阀通电时,动阀盘150朝向电磁铁120的方向移动以压缩弹簧。当电磁阀未通电时,弹簧对动阀盘150施加朝向静阀盘130的作用力,以促使动阀盘150复位。而动阀盘150受到弹簧施加的推力和动阀盘150的两侧(即阀体的内部和阀体的外部)的气体的压差,以对动阀盘产生朝向静阀盘的方向的压力,从而使得动阀盘150与静阀盘130紧密贴合,燃气喷射阀100停止喷射气体。
动阀盘150和/或凹槽143中还可以设置有保护垫,保护垫可以减小弹簧的磨损量,避免弹簧的过早失效,从而避免燃气喷射阀产生工作故障,增加了燃气喷射阀整体的可靠性。具体地,动阀盘150上可以设置保护垫145,保护垫145用于连接弹簧,以避免弹簧和动阀盘150之间磨损,从而延长动阀盘150和弹簧的使用寿命。当然,凹槽143中也可以设置有保护垫,以用于连接弹簧,避免弹簧和弹簧座之间磨损,从而延长弹簧座和弹簧的使用寿命。
保护垫145的材料可以由具备一定硬度和耐磨性的工程塑料制成。这样,工程塑料的表面润滑性较好,表面硬度比弹簧低,因此保护垫与弹簧之间的磨损量小,且不会对弹簧产生严重磨损。
更进一步地,由于动阀盘150在与燃气喷射阀100的高度方向平行的平面上的投影部分地位于弹簧座凸起部142之内,因此,图9所示的弹簧座凸起部142的下表面与弹簧座本体部141的下表面之间的距离H可以控制动阀盘150的升程。当电磁铁120通电时,衔铁160带动动阀盘150朝向电磁铁120的方向移动,弹簧座凸起部142的下表面可以与动阀盘150的上表面相抵,从而控制动阀盘150的升程,进而使得电磁铁120和衔铁160不发生碰撞。本实用新型提供的燃气喷射阀100的动阀盘150的升程小于已知的燃气喷射阀的动阀盘的升程,可以使得燃气喷射阀的开启和关闭时的时长减小,从而减少动阀盘对静阀盘的冲击力,延长动阀盘和静阀盘的使用寿命。
除非另有定义,本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的,不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“部”、“件”等术语既可以表示单个的零件,也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件,也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其他特征结合地应用于另一个实施方式,除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
本实用新型已经通过上述实施例进行了说明,但应当理解的是,上述实施例只是用于举例和说明的目的,而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是,本实用新型并不局限于上述实施例,根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改,这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种燃气喷射阀,其特征在于,所述燃气喷射阀包括:
阀体,所述阀体设置有进气口;
电磁铁,所述电磁铁设置在所述阀体内部的上方;
静阀盘,所述静阀盘设置在所述阀体内部的下方,所述静阀盘上设置有多个第一通孔;
弹簧座,所述弹簧座设置在所述静阀盘上并且能够支撑所述电磁铁,所述弹簧座设置有与所述进气口连通的第二通孔;
动阀盘,所述动阀盘设置在所述静阀盘上;以及
衔铁,所述衔铁连接至所述动阀盘,
当所述电磁铁未通电时,所述动阀盘与所述静阀盘紧密贴合并且所述动阀盘密封所述多个第一通孔,
当所述电磁铁通电时,所述衔铁沿所述燃气喷射阀的高度方向带动所述动阀盘移动以开放所述多个第一通孔。
2.根据权利要求1所述的燃气喷射阀,其特征在于,所述动阀盘设置有多个第三通孔,所述多个第三通孔与所述多个第一通孔完全错开。
3.根据权利要求2所述的燃气喷射阀,其特征在于,所述多个第一通孔和所述多个第三通孔均阵列布置。
4.根据权利要求3所述的燃气喷射阀,其特征在于,所述阵列为环形阵列或者矩形阵列。
5.根据权利要求1所述的燃气喷射阀,其特征在于,所述动阀盘还包括动阀盘本体部和与所述动阀盘本体部相连的多个动阀盘凸起部,所述多个动阀盘凸起部均朝向所述静阀盘的方向凸出,当所述电磁铁未通电时,所述多个动阀盘凸起部能够分别密封所述多个第一通孔。
6.根据权利要求5所述的燃气喷射阀,其特征在于,所述动阀盘凸起部的角部包括第一倾斜面,所述第一通孔的顶部边缘包括第二倾斜面,当所述电磁铁未通电时,所述第一倾斜面和所述第二倾斜面紧密贴合。
7.根据权利要求1所述的燃气喷射阀,其特征在于,所述静阀盘设置有引导部,所述动阀盘设置有导向部,所述引导部与所述导向部能够相互配合,以引导所述动阀盘沿所述燃气喷射阀的高度方向移动。
8.根据权利要求1所述的燃气喷射阀,其特征在于,所述弹簧座包括弹簧座本体部和与所述弹簧座本体部相连的多个弹簧座凸起部,所述多个弹簧座凸起部均朝向所述阀体的中心轴线的方向延伸,所述弹簧座本体部设置有所述多个第二通孔,所述多个第二通孔沿所述弹簧座的周向方向间隔布置。
9.根据权利要求8所述的燃气喷射阀,其特征在于,所述弹簧座凸起部设置有开口朝向所述动阀盘的凹槽,所述凹槽中设置有弹性件,所述弹性件能够沿所述高度方向发生弹性形变,以对所述动阀盘施加朝向所述静阀盘的作用力。
10.根据权利要求1所述的燃气喷射阀,其特征在于,所述动阀盘由聚醚醚酮材料制成。
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