CN209743724U - 电磁调节式减压阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电磁调节式减压阀，它包括阀体，阀体上设有进气口和排气口，在阀体内位于进气口和排气口之间设有缓冲腔，在进气口设有电磁阀，在排气口设有比例平衡阀，所述的比例平衡阀中设有由电磁铁驱动的比例阀阀芯和固定不动的阀座，比例阀阀芯与阀座之间构成随着比例阀阀芯的轴向位移相应的线性变化的阀口截面。通过增设的比例平衡阀，能够利用电磁力确保CNG输出压力稳定，并能够通过调节电流的大小实现流量的自动化调节。大幅提高发动机的燃烧效率。本实用新型不仅能够用于汽车、船舶的CNG气体减压装置，也能够用于其他领域中，例如作为液化石油气或液化天然气的电磁调节式减压阀。

Description

电磁调节式减压阀

技术领域

本实用新型涉及气体系统的电磁调节式减压阀领域，特别是一种电磁调节式减压阀。

背景技术

CNG( 压缩天然气 ) 作为一种气体然料，与空气混合更均匀，燃烧更加充分，排放的CO、HC 等有害物质更少；天然气燃烧后没有积炭，可减少发动机磨损，维护保养费用低 ；天然气发动机改装简单，特别是用汽油机改装的双燃料发动机，因性价比极高，使用广泛；因此目前新能源汽车使用压缩天然气 CNG 作为燃料适合当前环保要求。

随着天然气汽车的迅猛发展，市场上天然气汽车保有量逐年增长。而采用CNG（压缩天然气）的系统也相应增长。在CNG燃气控制系统中，减压阀属于核心部件，钢瓶压缩20MPa的天然气CNG气体在进入汽车发动机汽缸燃烧之前，需要在减压阀中实施气化及减压。现有的减压阀存在自动化程度不高、压力不稳定、通气流量不大、流量不易调节和加工较为困难的问题。例如在中国专利文献CN205938033U中，记载了一种减压阀，在它的减压室中通过设置弹簧和弹性膜片实现减压，如图9中所示。在该结构中即存在流量调节不易的问题，且膜片和弹簧的弹性容易受到温度变化的影响，而CNG燃气在减压过程中会吸收大量的热量使温度下降，从而使减压阀的流量不易稳定。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电磁调节式减压阀，能够确保输出压力稳定，并能够实现流量的自动化调节。优选的方案中，能够获得线性的流量调节曲线。大幅提高发动机的燃烧效率。通过优化结构，能够降低阀体的加工难度。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种电磁调节式减压阀，它包括阀体，阀体上设有进气口和排气口，在阀体内位于进气口和排气口之间设有缓冲腔，在进气口设有电磁阀，在排气口设有比例平衡阀，所述的比例平衡阀中设有由电磁铁驱动的比例阀阀芯和固定不动的阀座，比例阀阀芯与阀座之间构成随着比例阀阀芯的轴向位移相应的线性变化的阀口截面。

优选的方案中，所述的比例平衡阀中，阀座板设置在比例阀壳体中部的位置，将比例阀壳体内的腔体分为进气部和排气部，阀座板上设有通孔，在通孔排气部的周围设有与阀座板大致垂直的阀座竖板，阀座竖板上设有多个大致竖向的比例阀口；

比例阀阀芯的结构为：阀芯板与大致垂直的与阀芯杆固定连接，阀芯板与阀座板构成密封结构，在阀芯板上设有与比例阀口相对应的阀口芯板；

阀芯杆穿过通孔，阀口芯板滑动安装在比例阀口内；

在阀芯杆上固设有比例阀衔铁，比例阀衔铁靠近阀芯板的一侧设有比例阀线圈，比例阀线圈与比例阀壳体固定连接。

优选的方案中，所述的阀口芯板与比例阀口的侧壁构成滑动密封结构，阀芯板与阀座竖板的内壁之间设有间隙。

优选的方案中，所述的阀口芯板与阀座竖板的内壁之间构成滑动密封结构。

优选的方案中，在阀座板或者阀芯板设有密封圈。

优选的方案中，在阀芯杆远离阀芯板的端头设有缓冲头，在比例阀壳体相应位置设有缓冲腔，缓冲头与缓冲腔之间构成气密缓冲结构。

优选的方案中，比例平衡阀的进气部与缓冲腔连通，比例平衡阀的排气部与排气口连通。

优选的方案中，在缓冲腔的外壁设有换热腔，缓冲腔上设有用于与发动机冷却液管路连接的第一换热介质接口和第二换热介质接口。

优选的方案中，在缓冲腔的一侧设有第二堵头，缓冲腔为中空无阻挡的腔体，缓冲腔的内径大于进气口的内径。

优选的方案中，在换热腔的一侧还设有便于加工换热腔的第一堵头；

在比例平衡阀与缓冲腔之间连接位置的一侧设有第三堵头。

优选的方案中，所述的比例阀口沿圆周布置为2-12个，阀口芯板为相应的2-12个，至少两个比例阀口在圆周上相距为90°。

本实用新型提供的一种电磁调节式减压阀，通过增设的比例平衡阀，能够利用电磁力确保CNG输出压力稳定，并能够通过调节电流的大小实现流量的自动化调节。优选的方案中，设置的大致为矩形的比例阀口，能够获得线性的流量调节曲线。大幅提高发动机的燃烧效率。通过优化结构，去除了现有技术中的弹性膜和弹簧的结构，结合电磁阀和侧部堵头的结构，能够进一步降低阀体的加工难度。本实用新型不仅能够用于汽车、船舶的CNG气体减压装置，也能够用于其他领域中，例如作为液化石油气或液化天然气的电磁调节式减压阀。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的主视图。

图2为本实用新型的俯视图。

图3为本实用新型中电磁阀的结构示意图。

图4为本实用新型的整体内部结构的示意图。

图5为本实用新型中比例平衡阀的结构示意图。

图6为本实用新型中比例阀阀芯的立体图。

图7为本实用新型中阀座的立体图。

图8为本实用新型电流和流量关系的拟合曲线图。

图9为现有技术中减压阀的结构示意图。

图中：比例平衡阀1，比例阀接线口101，比例阀阀芯102，缓冲头103，比例阀衔铁104，阀芯杆105，密封圈106，缓冲腔107，阀芯板108，阀口芯板109，阀座板110，阀座竖板111，比例阀口112，通孔113，比例阀壳体114，比例阀线圈115，电磁阀2，电磁阀接线口21，弹簧22，电磁阀线圈23，电磁阀衔铁24，电磁阀阀芯25，电磁阀阀套26，减压室3，进气口4，第一换热介质接口5，排气口6，第一堵头7，第二换热介质接口8，第二堵头9，第三堵头10。

具体实施方式

如图1~7中，一种电磁调节式减压阀，它包括阀体，阀体上设有进气口4和排气口6，优选的，进气口4采用内螺纹，排气口6采用外螺纹，以避免接错。在阀体内位于进气口4和排气口6之间设有缓冲腔107，缓冲腔107的容积远大于进气口4管路的容积，在缓冲腔107内，CNG 气体二次减压，在进气口4设有电磁阀2，电磁阀2的结构如图3中所示，电磁阀阀芯25活动套接在电磁阀阀套26内，在电磁阀阀芯25上设有电磁阀衔铁24，电磁阀衔铁24的上方设有电磁阀线圈23，在电磁阀阀芯25与电磁铁壳体之间设有弹簧22，在电磁阀阀套26的侧壁设有较小直径的进气孔，进气孔与进气口4连通。在电磁阀阀套26的底部设有排气孔，排气孔与减压室3连通，电磁阀阀套26通过螺纹与阀体固定连接，当电磁阀线圈23得电，电磁阀阀芯25上行，克服弹簧的压力使通路开启，采用弯曲气路的方案，实现CNG 气体的一次减压。

如图1~2、4~7中，在排气口6设有比例平衡阀1，所述的比例平衡阀1中设有由电磁铁驱动的比例阀阀芯102和固定不动的阀座，比例阀阀芯102与阀座之间构成随着比例阀阀芯102的轴向位移相应的线性变化的阀口截面。由此方案，通过调节比例阀阀芯102的轴向位移即可精确调节阀口截面的大小，从而线性的调节流量。需要说明的，现有技术中的阀口多为圆形，这种方案下，圆形连通的横截面与阀芯的转角之间为非线性的对应关系，从而难以精确调节流量的大小。或者如图9中所示，阀芯与阀座之间的开口截面变化也是非线性的，从而也导致精确调节流量非常困难。

优选的方案如图4~7中，所述的比例平衡阀1中，阀座板110设置在比例阀壳体114中部的位置，将比例阀壳体114内的腔体分为进气部和排气部，本例图5中，以阀座板110为界，上方为排气部，下方为进气部。阀座板110上设有通孔113，在通孔113排气部的周围设有与阀座板110大致垂直的阀座竖板111，阀座竖板111上设有多个大致竖向的比例阀口112；

比例阀阀芯102的结构为：阀芯板108与大致垂直的与阀芯杆105固定连接，阀芯板108与阀座板110构成密封结构，在阀芯板108上设有与比例阀口112相对应的阀口芯板109；

阀芯杆105穿过通孔113，优选的，通孔113与阀芯杆105之间的间隙的面积大于所有比例阀口112的面积之和，阀口芯板109滑动安装在比例阀口112内；

在阀芯杆105上固设有比例阀衔铁104，比例阀衔铁104靠近阀芯板108的一侧设有比例阀线圈115，比例阀线圈115与比例阀壳体114固定连接。本例中的阀座和比例阀阀芯102优选采用PVC或聚四氟乙烯材质，比例阀衔铁104和比例阀线圈115均包覆在PVC或聚四氟乙烯材质内。在初始状态下，比例阀阀芯102与阀座之间处于开启状态，当电磁阀2开启，在CNG气体压力作用下，阀芯板108与阀座板110形成密封，CNG气体不能通过。当比例阀线圈115得电，比例阀衔铁104衔铁带动阀芯杆105下行，阀芯板108与阀座板110之间开启，阀口芯板109与比例阀口112之间的矩形缝隙构成阀口截面，即阀芯板108越靠近阀座板110，则阀口开口越小；反之则阀口开口越大，由于比例阀口112的横截面接近矩形，因此阀口的变化能够呈线性变化。图8为本实用新型中电流变化与流量变化的曲线拟合图，纵轴为电流-流量，横轴为时间，其中电流以图8中虚线的图形结构能够获得几乎平直的流量变化曲线。优选的在本例中，需要设置一个启动比例阀阀芯102的最大电流，通常为实际需要电流的120~130%。即先将阀口开启至最大，然后再进行比例调节。

优选的方案中，所述的阀口芯板109与比例阀口112的侧壁构成滑动密封结构，阀芯板108与阀座竖板111的内壁之间设有间隙。该方案是指阀口开口大小是由阀口芯板109在比例阀口112的位置所决定的，由单个阀口的可通流横截面×比例阀口112的数量得到。同时阀口芯板109与比例阀口112之间还构成导轨滑块结构。

另一个可选的方案中，所述的阀口芯板109与阀座竖板111的内壁之间构成滑动密封结构。即本例中阀口开口大小是由阀口芯板109在阀座竖板111的内壁的位置决定。

优选的方案如图6中，在阀座板110或者阀芯板108设有密封圈106。由此方案提高密封效果。

优选的方案如图5中，在阀芯杆105远离阀芯板108的端头设有缓冲头103，在比例阀壳体114相应位置设有缓冲腔107，缓冲头103与缓冲腔107之间构成气密缓冲结构。由此结构，能够减少比例平衡阀1动作时，产生的噪音，也能减少阀芯板108与阀座板110之间的机械撞击。

优选的方案中，比例平衡阀1的进气部与缓冲腔107连通，比例平衡阀1的排气部与排气口6连通。

优选的方案中，在缓冲腔107的外壁设有换热腔，缓冲腔107上设有用于与发动机冷却液管路连接的第一换热介质接口5和第二换热介质接口8。本例中的换热介质是指发动机冷却液，利用发动机冷却的温度，避免阀体结霜。

优选的方案中，在缓冲腔107的一侧设有第二堵头9，缓冲腔107为中空无阻挡的腔体，缓冲腔107的内径大于进气口4的内径。

优选的方案如图1、2中，在换热腔的一侧还设有便于加工换热腔的第一堵头7；

在比例平衡阀1与缓冲腔107之间连接位置的一侧设有第三堵头10。设置的堵头结构，便于阀体结构加工和装配，大幅降低生产和装配难度。进一步优选的，在缓冲腔107内还设有带压进气单向阀，该处结构与现有技术中相同。1是构成一个减压结构，2是能够防止CNG燃气逆行。

优选的方案中，所述的比例阀口112沿圆周布置为2-12个，阀口芯板109为相应的2-12个，至少两个比例阀口112在圆周上相距为90°。优选的，比例阀口112的数量为3个、4个、5个或6个。阀口芯板109的数量相应的为3个、4个、5个或6个。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。上述实施例中的技术特征在互不冲突的前提下，能够互相组合。

Claims (10)

1.一种电磁调节式减压阀，它包括阀体，阀体上设有进气口（4）和排气口（6），在阀体内位于进气口（4）和排气口（6）之间设有缓冲腔（107），在进气口（4）设有电磁阀（2），其特征是：在排气口（6）设有比例平衡阀（1），所述的比例平衡阀（1）中设有由电磁铁驱动的比例阀阀芯（102）和固定不动的阀座，比例阀阀芯（102）与阀座之间构成随着比例阀阀芯（102）的轴向位移相应的线性变化的阀口截面。

2.根据权利要求1所述的一种电磁调节式减压阀，其特征是：所述的比例平衡阀（1）中，阀座板（110）设置在比例阀壳体（114）中部的位置，将比例阀壳体（114）内的腔体分为进气部和排气部，阀座板（110）上设有通孔（113），在通孔（113）排气部的周围设有与阀座板（110）大致垂直的阀座竖板（111），阀座竖板（111）上设有多个大致竖向的比例阀口（112）；

比例阀阀芯（102）的结构为：阀芯板（108）与大致垂直的与阀芯杆（105）固定连接，阀芯板（108）与阀座板（110）构成密封结构，在阀芯板（108）上设有与比例阀口（112）相对应的阀口芯板（109）；

阀芯杆（105）穿过通孔（113），阀口芯板（109）滑动安装在比例阀口（112）内；

在阀芯杆（105）上固设有比例阀衔铁（104），比例阀衔铁（104）靠近阀芯板（108）的一侧设有比例阀线圈（115），比例阀线圈（115）与比例阀壳体（114）固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种电磁调节式减压阀，其特征是：所述的阀口芯板（109）与比例阀口（112）的侧壁构成滑动密封结构，阀芯板（108）与阀座竖板（111）的内壁之间设有间隙。

4.根据权利要求2所述的一种电磁调节式减压阀，其特征是：所述的阀口芯板（109）与阀座竖板（111）的内壁之间构成滑动密封结构。

5.根据权利要求2所述的一种电磁调节式减压阀，其特征是：在阀座板（110）或者阀芯板（108）设有密封圈（106）。

6.根据权利要求2所述的一种电磁调节式减压阀，其特征是：在阀芯杆（105）远离阀芯板（108）的端头设有缓冲头（103），在比例阀壳体（114）相应位置设有缓冲腔（107），缓冲头（103）与缓冲腔（107）之间构成气密缓冲结构。

7.根据权利要求2所述的一种电磁调节式减压阀，其特征是：比例平衡阀（1）的进气部与缓冲腔（107）连通，比例平衡阀（1）的排气部与排气口（6）连通。

8.根据权利要求1所述的一种电磁调节式减压阀，其特征是：在缓冲腔（107）的外壁设有换热腔，缓冲腔（107）上设有用于与发动机冷却液管路连接的第一换热介质接口（5）和第二换热介质接口（8）。

9.根据权利要求1所述的一种电磁调节式减压阀，其特征是：在缓冲腔（107）的一侧设有第二堵头（9），缓冲腔（107）为中空无阻挡的腔体，缓冲腔（107）的内径大于进气口（4）的内径；

在换热腔的一侧还设有便于加工换热腔的第一堵头（7）；

在比例平衡阀（1）与缓冲腔（107）之间连接位置的一侧设有第三堵头（10）。

10.根据权利要求2所述的一种电磁调节式减压阀，其特征是：所述的比例阀口（112）沿圆周布置为2-12个，阀口芯板（109）为相应的2-12个，至少两个比例阀口（112）在圆周上相距为90°。