斷油裝置和柴油機的製作方法

2023-08-01 10:44:12

本發明涉及柴油機技術領域，具體涉及一種斷油裝置和包含該斷油裝置的柴油機。

背景技術：

汽油機是火花塞點火，斷電就能停止工作。但柴油機是壓燃，必須切斷燃油供給才能停止工作，所以，無論是普通柴油機還是防爆柴油機，都必須設有斷油裝置。

目前，常見的一種電動斷油裝置是採用電磁鐵通電後產生動力，來拉動斷油裝置中的拉杆機構，使拉杆機構中的拉杆運動以關閉供油閥門，從而使柴油機停止工作。但是，防爆柴油機工作在易燃易爆的防爆區域，電控零部件必須符合防爆技術標準；所以，防爆柴油機用斷油裝置的隔爆外殼的結構、隔爆接合面寬度、隔爆接合面或火焰通道、隔爆接合面間隙、傳遞動作的運動部件(動鐵芯)結構、表面溫度等都有嚴格的規範與工藝要求。由於技術與工藝要求高，防爆柴油機用的斷油裝置的電磁鐵一直不能正式成為產品並取得生產許可證。

由於普通柴油機的斷油裝置的電磁鐵對表面溫度沒有限制，線圈繞組在設計時不需重點考慮熱容量和散熱的問題，也不必進行隔爆處理(如果既要防止繞圈繞組的內部溫度積累而過高，又要實現斷油裝置的隔離爆炸，就必須採取相應的防護措施，最終將導致斷油裝置的結構複雜、體積龐大而且可靠性下降)；所以，普通柴油機的斷油裝置多採用絕緣性能良好並且隔熱的樹脂類材料做電磁線圈的骨架；電磁鐵的動鐵芯與定鐵芯可直接裝進由樹脂材料製成的線圈繞組骨架內，此時，線圈繞組的骨架是動鐵芯活動的導向筒。但是，如果將此類斷油裝置應用在易燃易爆的場合，由於電磁線圈繞組與外界沒有設計隔爆的層面，當斷油電磁鐵的溫度過高或電氣部件發生意外時，將有可能導致爆炸等安全事故。

如果對普通柴油機的斷油裝置的斷油電磁錢進行改造，就必須加裝密封的隔爆防護罩；此外，為了降低電磁線圈的發熱量，需要採取加大電磁鐵芯及電磁線圈的線徑以降低銅損(減少電阻)；這樣必然會導致斷油裝置的體積龐大，結構複雜而可靠性下降，且製造成本大幅度上升。基於上述原因，傳統工藝製造的符合防爆要求的電動斷油裝置，其製造和/或維護成本高但可靠性差，所以一直未能得到普及。

由於電動斷油裝置存在上述技術問題，目前在防爆柴油機上應用廣泛的一種斷油裝置為氣動斷油裝置。由於沒有電氣部件，不必考慮電氣防爆的技術因素，所以，氣動斷油裝置解決了電動斷油裝置的溫升、隔爆、體積龐大及可靠性的技術問題。但是氣動斷油裝置必須加裝用以提供氣源的空壓機、儲氣罐和控制閥門等裝置；而且氣動斷油裝置不容易實現柴油機的自動化操作，這是因為如果要實現自動控制，還必須加裝防爆的電磁控制的氣體閥門；此外，氣動管道比電控線路更複雜，施工的工藝難度大得多，製造成本也遠遠高於電控系統。

技術實現要素：

為了克服現有技術中電動斷油裝置、氣動斷油裝置存在的缺點和不足，本發明提供一種新型的斷油裝置和包含該斷油裝置的柴油機，該斷油裝置結構簡單、成本低，且安全可靠、防爆性能高。

為實現上述目的，本發明所提供的一種斷油裝置，包括拉杆機構、防爆機構、電磁線圈機構和電纜機構；

所述電磁線圈機構包括動鐵芯、定鐵芯、線圈繞組、中空的銅線圈骨架；

所述動鐵芯、定鐵芯、銅線圈骨架均包括兩端，分為第一端和第二端；

所述動鐵芯的第一端與所述拉杆機構連接；所述動鐵芯的第二端插裝在所述銅線圈骨架的第一端的內部，且能相對所述銅線圈骨架伸縮運動；

所述定鐵芯的第一端插裝在所述銅線圈骨架的第二端的內部；所述線圈繞組卷繞在所述銅線圈骨架上；

所述定鐵芯、線圈繞組、銅線圈骨架均位於所述防爆機構的內部；所述電纜機構的電纜與所述線圈繞組電連接。

上述斷油裝置中，所述動鐵芯的第二端的端部設有呈圓臺形的第一連接部，所述第一連接部的徑向尺寸由所述動鐵芯的第一端向其第二端的方向逐漸減小；

所述定鐵芯的第一端的端部設有與所述第一連接部相配合的第二連接部，所述第二連接部向內凹陷也呈圓臺形。

上述斷油裝置中，所述電纜機構還包括用於採樣所述線圈繞組溫度的溫度保險絲，所述溫度保險絲與所述電纜和線圈繞組電氣串聯。

上述斷油裝置中，所述溫度保險絲緊密固定在所述定鐵芯的第二端上。

上述斷油裝置中，所述防爆機構包括第一隔爆套管和中空的前蓋；

所述第一隔爆套管套設在所述銅線圈骨架、線圈繞組和定鐵芯的外側；

所述前蓋包括兩端，分為第一端和第二端；所述前蓋的第二端套裝在所述銅線圈骨架的第一端上，且與所述第一隔爆套管抵靠；所述動鐵芯的第二端穿過所述前蓋並插裝在所述銅線圈骨架的第一端的內部。

上述斷油裝置中，所述防爆機構還包括第二隔爆套管，所述第二隔爆套管緊密套設在所述第一隔爆套管和所述電纜機構的外側；所述前蓋的第二端與所述第二隔爆套管抵靠。

上述斷油裝置中，所述拉杆機構包括拉杆、彈簧和彈簧座；

所述拉杆包括兩端，分為第一端和第二端；所述彈簧座插裝在所述拉杆的第二端上，所述拉杆的第二端固定插裝在所述動鐵芯的第一端上；所述彈簧套裝在所述動鐵芯上，且位於所述彈簧座與所述前蓋之間。

上述斷油裝置中，還包括防塵罩，所述防塵罩包裹所述彈簧、彈簧座和前蓋的第一端。

上述斷油裝置中，所述電纜機構還包括第一防護層，所述第一防護層包裹所述電纜與線圈繞組的電連接的部分。

為了解決相同技術問題，本發明還提供了一種柴油機，其包括上述任一技術方案中的斷油裝置。

上述技術方案所提供的一種斷油裝置和包含該斷油裝置的柴油機，該斷油裝置的電磁線圈機構由於採用傳熱性能良好、隔爆性能優異的銅材做線圈繞組的骨架，一方面，解決了傳統的線圈繞組的骨架由於採用隔熱的樹脂類材料製成，位於防爆機構內部的線圈繞組存在熱容量大、散熱難的技術問題，即，本發明的銅線圈骨架可以解決線圈繞組散熱不良而造成電磁線圈機構易損毀並可能發生電火花洩漏的技術問題；另一方面，該斷油裝置的銅線圈骨架因導熱性能良好而使電磁線圈機構不必採用加大鐵芯及線圈繞組的線徑的方法來減少發熱，這就使得斷油裝置體積小、結構簡單且可靠性高，降低了製造成本；另外，動鐵芯在銅線圈骨架內運動的過程中，銅線圈骨架既能保證磁場的傳遞，又能有效實現線圈繞組與外界的防爆隔離；

進一步地，該斷油裝置通過採用圓臺形的第一連接部與第二連接部相互配合的方式，一方面，設計既保證了斷油裝置的行程又縮短了動鐵芯與定鐵芯相互吸合的磁軌距離，這樣可以使驅動動鐵芯與定鐵芯進行吸合的電流變小；由於線圈繞組的電流變小，線圈繞組的發熱量會明顯降低，這樣動鐵芯與定鐵芯的工作溫度也會降低，而且減小電流、降低鐵芯的溫度非常有利於防爆；另一方面，圓臺形的第一連接部和第二連接部增大了動鐵芯與定鐵芯吸合時的接觸面積，這樣可以使動鐵芯與定鐵芯吸合得更加牢固，以防止斷油裝置由於受到衝擊或劇烈震動等狀況而出現鬆脫，即，有效地提高了斷油裝置的可靠性。

附圖說明

圖1是本發明的斷油裝置的結構示意圖；

圖2是本發明的斷油裝置的電磁線圈機構的分解示意圖；

圖3是本發明的斷油裝置與現有技術的一種斷油裝置的結構對比示意圖。

其中，1、電磁線圈機構；11、動鐵芯；111、動鐵芯的第一端；112、動鐵芯的第二端；113、第一連接部；12、定鐵芯；121、定鐵芯的第一端；122、定鐵芯的第二端；123、第二連接部；13、線圈繞組；14、銅線圈骨架；141、銅線圈骨架的第一端；142、銅線圈骨架的第二端；

2、電纜機構；21、電纜；22、溫度保險絲；23、第一防護層；

31、第一隔爆套管；32、前蓋；321、前蓋的第一端；322、前蓋的第二端；33、第二隔爆套管；

41、拉杆；411、拉杆的第一端；412、拉杆的第二端；42、彈簧；43、彈簧座；5、防塵罩。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。

結合圖1和圖2所示，本發明所提供的一種斷油裝置，包括拉杆機構、防爆機構、電磁線圈機構1和電纜機構2；

電磁線圈機構1包括動鐵芯11、定鐵芯12、線圈繞組13、中空的銅線圈骨架14；

動鐵芯11、定鐵芯12、銅線圈骨架14均包括兩端，分為第一端和第二端；

動鐵芯的第一端111與拉杆機構連接；動鐵芯的第二端112插裝在銅線圈骨架的第一端141的內部，且能相對銅線圈骨架14伸縮運動；

定鐵芯的第一端121插裝在銅線圈骨架的第一端142的內部；線圈繞組13卷繞在銅線圈骨架14上；

定鐵芯12、線圈繞組13、銅線圈骨架14均位於防爆機構的內部；電纜機構2的電纜21與線圈繞組13電連接；

該斷油裝置的電磁線圈機構1由於採用傳熱性能良好、隔爆性能優異的金屬銅材做線圈繞組13的骨架，一方面，解決了傳統的線圈繞組的骨架由於採用隔熱的樹脂類材料製成，位於防爆機構內部的線圈繞組存在熱容量大、散熱難的技術問題，即，本發明的金屬銅線圈骨架14可以解決線圈繞組13散熱不良而造成電磁線圈機構1易損毀並容易洩漏電火花的技術問題；另一方面，該斷油裝置的銅線圈骨架14因導熱性能良好而使電磁線圈機構1不必採用加大鐵芯及線圈繞組13的線徑的方法來減少發熱，這就使得斷油裝置體積小、結構簡單且可靠性高，降低了製造成本；另外，動鐵芯11在銅線圈骨架14內運動的過程中，銅線圈骨架14既能保證磁場的傳遞，又能有效實現線圈繞組13與外界的防爆隔離。

結合圖1和圖2所示，動鐵芯的第二端112的端部設有呈圓臺形的第一連接部113，第一連接部113的徑向尺寸由動鐵芯的第一端111向動鐵芯的第二端112的方向逐漸減小；

定鐵芯的第一端121的端部設有與第一連接部113相配合的第二連接部123，第二連接部123向內凹陷也呈圓臺形；

如圖3所示，現有技術中一種斷油裝置的動鐵芯的連接部與定鐵芯的連接部均是平頭型的，此種方式會造成動鐵芯與定鐵芯在吸合時的磁軌距離和通電行程相同，均為L；而本發明的斷油裝置通過採用圓臺形的第一連接部113與第二連接部123相互配合的方式，一方面，在保證通電行程a也為L的情況下，縮短了動鐵芯11與定鐵芯12相互吸合的磁軌距離b(磁軌距離小於L)，這樣可以使驅動動鐵芯11與定鐵芯12進行吸合的電流變小；由於線圈繞組13的電流變小，線圈繞組13的發熱量會明顯降低，這樣動鐵芯11與定鐵芯12的工作溫度也會降低，而且減小線圈繞組13的電流、降低鐵芯的溫度非常有利於防爆；另一方面，圓臺形的第一連接部113和第二連接部123增大了動鐵芯11與定鐵芯12吸合時的接觸面積，這樣可以使動鐵芯11與定鐵芯12吸合得更加牢固，以防止斷油裝置由於受到衝擊或劇烈震動等狀況而出現鬆脫，即，有效地提高了斷油裝置的可靠性。

結合圖1和圖2所示，電纜機構2還包括用於採樣所述線圈繞組13的溫度的溫度保險絲22，溫度保險絲22與電纜21和線圈繞組13串聯；當線圈繞組13的溫度超過基本一預設值時(如95℃)，溫度保險絲22熔斷，這樣可以有效預防意外發生時(如線圈短路或供電異常而導致溫升過高)斷油裝置的表面溫度過高而造成燃爆事故。

溫度保險絲22緊貼銅線圈骨架14；為了能夠更好地對線圈繞組13和銅線圈骨架14的溫度進行取樣，優選地，溫度保險絲22緊密固定在定鐵芯的第二端122上。

結合圖1和圖2所示，防爆機構包括第一隔爆套管31和中空的前蓋32；第一隔爆套管31套設在銅線圈骨架14、線圈繞組13和定鐵芯12的外側；

前蓋32包括兩端，分為第一端和第二端；前蓋的第二端322套裝在銅線圈骨架的第一端141上，且與第一隔爆套管31抵靠；動鐵芯的第二端112穿過前蓋32並插裝在銅線圈骨架的第一端141的內部；

結合圖1和圖2所示，銅線圈骨架14、前蓋32、第一隔爆套管31相互配合進行工作，不僅可以使斷油裝置有足夠寬度的隔爆接合面和緊密的隔爆接合面間隙；當第一隔爆套管31採用鐵材製成時，全金屬的防爆機構可以實現斷油裝置的密封隔爆處理；另外，由於銅線圈骨架14和第一隔爆套管31均為金屬，容易傳熱散熱。

結合圖1和圖2所示，防爆機構還包括第二隔爆套管33，第二隔爆套管33緊密套設在第一隔爆套管31和電纜機構2的外側；前蓋的第二端322與第二隔爆套管33抵靠；第二隔爆套管33使得斷油裝置的隔爆性能進一步增加；即，斷油裝置通過採用第一隔爆套管31、第二隔爆套管33、前蓋32與銅線圈骨架14相互配合的方式進行工作，可以使得斷油裝置的隔爆機構、隔爆接合面寬度、隔爆接合面或火焰通道、隔爆接合面間隙等都能達到隔爆的要求。

結合圖1和圖2所示，拉杆機構包括拉杆41、彈簧42和彈簧座43；拉杆41包括兩端，分為第一端和第二端；彈簧座43插裝在拉杆的第二端412上，拉杆的第二端412固定插裝在動鐵芯的第一端111上；彈簧42套裝在動鐵芯11上，且位於彈簧座43與前蓋32之間拉杆的第一端411與供油閥門連接；當斷油裝置通電後，電磁線圈機構1中的線圈繞組13產生電流，並使得動鐵芯11向定鐵芯12方向運動，實現動鐵芯11與定鐵芯12的吸合；當動鐵芯11向定鐵芯12運動的過程中，動鐵芯11帶動與其固定連接的拉杆41運動，而拉杆的第一端411則會使與其連接的供油閥門關閉，從而使得柴油機停止工作，即實現斷油操作；

當斷油裝置斷電後，線圈繞組13中的電流消失，動鐵芯11與定鐵芯12的吸合力也消失，動鐵芯11在彈簧42的作用下會與定鐵芯12分離，柴油機的供油閥門則會被再次打開。

結合圖1和圖2所示，斷油裝置還包括防塵罩5，防塵罩5包裹彈簧42、彈簧座43和前蓋的第一端321；優選地，防塵罩5為橡膠囊；防塵罩5防止灰塵進入機械動作機構的內部。

結合圖1和圖2所示，電纜機構2還包括第一防護層23，第一防護層23包裹電纜21與線圈繞組13的電連接的部分；第一防護層23不僅可以有效防止電纜21與線圈繞組13的電連接的部分在使用過程中出現斷裂或損壞的現象，而且還可以有效避免電纜21與線圈繞組13的電連接部出現短路或電火花，進而造成安全事故。

本發明的斷油裝置，電磁線圈機構1由於採用傳熱性能良好、隔爆性能優異的金屬材料銅做線圈繞組13的骨架，一方面，解決了傳統的線圈繞組的骨架由於採用隔熱的樹脂類材料製成，位於防爆機構內部的線圈繞組存在熱容量大、散熱難的技術問題，即，本發明的銅線圈骨架14可以解決線圈繞組13散熱不良而造成電磁線圈機構1易損毀並可能發生電火花洩漏的技術問題；另一方面，該斷油裝置導熱良好的銅線圈骨架14還可以使電磁線圈機構1不必採用加大鐵芯及線圈繞組13的線徑的方法來減少發熱，這就使得斷油裝置體積小、結構簡單且可靠性高，降低了製造成本；另外，動鐵芯11在銅線圈骨架14內運動的過程中，銅線圈骨架14既能保證磁場的傳遞，又能有效實現線圈繞組13與外界的防爆隔離；

進一步地，該斷油裝置通過採用圓臺形的第一連接部113與第二連接部123相互配合的方式，一方面，縮短了動鐵芯11與定鐵芯12相互吸合的磁軌距離，這樣可以使驅動動鐵芯11與定鐵芯12進行吸合的電流變小；由於線圈繞組13的電流變小，線圈繞組13的發熱量會明顯降低，這樣動鐵芯11與定鐵芯12的工作溫度也會降低，而減小電流、降低鐵芯的溫度非常有利於防爆；另一方面，圓臺形的第一連接部113和第二連接部123增大了動鐵芯11與定鐵芯12吸合時的接觸面積，這樣可以使動鐵芯11與定鐵芯12吸合的更加牢固，以防止斷油裝置由於受到衝擊或劇烈震動等狀況而出現鬆脫，即，提高了斷油裝置的可靠性。

綜上，本發明的斷油裝置相對於傳統電動斷油裝置和氣動斷油裝置，具有如下有效效果：

(1)、結構簡單、成本低，安全可靠、防爆性能高；

(2)、滿足成套設備自動化控制的要求；

(3)、工藝簡單，可以大批量生產。

本發明所提供的斷油裝置可應用到柴油機上，特別是防爆柴油機上，該斷油裝置不僅能夠滿足柴油機在常規條件使用時的斷油使用要求，還能滿足柴油機在易燃易爆的防爆區域使用時的防爆使用要求。

以上僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本發明的保護範圍。