一種帶浮動閥座可調流通截面積同軸式燃氣噴射閥的製作方法

2023-10-29 06:03:22 1

本發明涉及的是一種燃氣噴射閥，具體地說是天然氣發動機燃氣系統的燃氣噴射閥。

背景技術：

環境汙染問題日益嚴重，排放指標要求日趨嚴格，市場上對大功率氣體機的需求不斷增長。伴隨大規模的氣體發動機的使用，關鍵零部件的製造、維護和修理成為制約氣體發動機發展的重要因素，燃氣噴射閥就是這樣一種關鍵零部件。燃氣噴射閥是氣體燃料電控多點噴射氣體機含雙燃料機的核心零部件之一，可實現各缸定時定量分期供氣和進氣分層，其工作性能對氣體機或雙燃料發動機的動力性、排放性有著十分重要的影響。噴射閥需要在高溫高壓等惡劣工況下累計工作數千小時，而拆卸等維護工作會導致誤差逐步累積，最終致使噴射閥難以調試。

在發動機工況惡劣的情況下，噴射閥容易出現反向洩漏的情況。因此，需要設計一種具有防反向洩漏功能的噴射閥。同時，需要開發響應速度快、控制精度高、可靠性好、噴氣流量可調的大流量燃氣噴射閥，使其流通能力能滿足天然氣發動機在高負荷狀態下正常工作需求。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供響應速度快、燃氣噴射穩定、可靠性強、具有防反向洩漏功能且噴氣流量可調的一種帶浮動閥座可調流通截面積同軸式燃氣噴射閥。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種帶浮動閥座可調流通截面積同軸式燃氣噴射閥，其特徵是：包括閥體、主電磁鐵、次級電磁鐵、閥芯組合體、閥杆、t形銜鐵、小閥芯、浮動閥座，主電磁鐵包括鐵芯和主復位彈簧，鐵芯裡纏繞線圈並設置環形槽，次級電磁鐵包括次級鐵芯和次級復位彈簧，次級鐵芯裡纏繞次級線圈並設置環形槽，次級鐵芯與閥體的上端相固定，鐵芯位於次級鐵芯的下方，鐵芯與次級鐵芯之間設置t形銜鐵，t形銜鐵上表面設置環形槽，t形銜鐵的環形槽與次級鐵芯的環形槽之間設置次級復位彈簧，所述的閥芯組合體包括銜鐵、彈簧座、底板、閥芯，銜鐵、底板、閥芯自上而下布置同時通過緊固螺栓連接在一起，彈簧座位於銜鐵外部並與銜鐵之間形成環形槽，主復位彈簧的兩端分別布置在鐵芯的環形槽和彈簧座的環形槽內，底板上設置壓力平衡槽，閥芯上設置密封環帶和肋，密封環帶形成環腔，肋上開有周向補氣孔，並在補氣孔處設置導流錐角，閥芯上表面開設軸向主氣槽，所述浮動閥座包括導向基座、閥座，導向基座固定在閥體的下方，閥座位於閥芯下方，導向基座內圈設置有t形結構，閥座外圈通過設置與其配合的t形結構安裝在導向基座裡，閥座上設置出氣環帶，出氣環帶位於環腔下方，出氣環帶下方設置出氣口，閥杆的上端與t形銜鐵相固定，閥杆的下端依次穿過鐵芯、銜鐵、底板以及閥芯並與小閥芯相固定，小閥芯位於閥座上，小閥芯下方的閥座設置出氣孔。

本發明還可以包括：

1、小閥芯和閥杆均採用非金屬材料。

2、在閥座和導向基座之間設置兩重防漏氣結構，第一重防漏氣結構是在閥座和導向基座連接處上方安裝可變形密封圈，可變形密封圈內沿上方加裝壓緊墊圈，第二重防漏氣結構是在閥座和導向基座的t形結構連接處設置兩層密封膠圈，在閥座和導向基座之間的t形結構連接處設置彈性墊圈。

3、當需要小流量時，次級線圈通電，t形銜鐵受到電磁力的作用克服次級復位彈簧的預緊力後帶動閥杆向上運動，閥杆帶動小閥芯向上運動，出氣孔噴氣；當需要大流量時，線圈通電，銜鐵受到電磁力的作用克服主復位彈簧的預緊力後向上運動，銜鐵帶動整個閥芯組合體向上運動，出氣口噴氣；當需要關閉噴氣時，線圈和次級線圈斷電，銜鐵和t形銜鐵分別在主復位彈簧和次級復位彈簧的作用下向下運動，直到銜鐵和t形銜鐵重新回到初始位置，噴氣結束。

本發明的優勢在於：本發明通過在雙閥芯雙電磁鐵控制的結構，實現了可調噴氣流量。採用帶浮動閥座的結構，其能夠有效防止燃氣噴射閥出現反向洩漏的情況並具有減震的功能，保證了燃氣噴射閥工作的可靠性及安全性；本發明通過在銜鐵中心開內部導流腔並在底板上開有一定數量的壓力平衡槽，避免銜鐵受到軸向力，使銜鐵處內外氣路壓力更易達到平衡，提高銜鐵響應速度；本發明通過在閥芯的四個肋上開周向補氣孔，增加流通面積，減少閥芯質量，提高可靠性。在閥芯周向補氣孔處設置一定角度的出氣環帶，減少流動損失，增大流量係數。本發明採用軸向主氣槽直接進氣和周向補氣孔進氣的混合進氣方式，增加進氣流量係數，增加進氣量，同時可以避免氣流幹涉，使氣路達到平衡。有效地提高了發動機的供氣效率。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的閥芯組合體結構放大圖；

圖3為本發明的氣路走向示意圖；

圖4為浮動閥座結構放大圖；

圖5為浮動閥座受力圖；

圖6為閥芯結構三維結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述：

結合圖1-6，圖1為本發明帶浮動閥座可調流通截面積同軸式燃氣噴射閥的整體結構示意圖，包括閥體1、主電磁鐵、次級電磁鐵、閥杆7、小閥芯12、t形銜鐵6、閥芯組合體11、浮動閥座14四大部分。主電磁鐵2通過上方螺紋與閥體1連接在一起。主電磁鐵主要由鐵芯8、線圈9組成。鐵芯8兩側開有布置主復位彈簧10的環形槽，閥芯組合體11布置在鐵芯8下方。次級電磁鐵主要由次級鐵芯2、次級線圈3組成。其特徵是：次級鐵芯2兩側開有布置次級復位彈簧4的環形槽，t形銜鐵6布置在次級鐵芯2下方。閥杆7通過緊固螺絲5與t形銜鐵6上，小閥芯12通過閥杆7下方的螺紋固定在閥杆7上，保證閥杆7的垂直度。小閥芯12位於閥芯組合體11中央，小閥芯12和閥杆7均採用非金屬材料。小閥芯12的運動通過閥杆7與主電磁鐵進行定位，通過t形銜鐵6和次級電磁鐵之間的距離進行限位。

圖2所示的閥芯組合體11主要由銜鐵15、彈簧座16、緊固螺栓20、墊片17、底板19、閥芯21組成。其特徵是：銜鐵15、墊片17、底板19和閥芯21通過緊固螺栓20連結在一起，彈簧座16安裝在底板19上。銜鐵15上開有內部導流腔29，底板19上開有一定數量的壓力平衡槽18，避免銜鐵15受到軸向力，使銜鐵15處內外氣路壓力更易達到平衡，提高銜鐵15響應速度；主復位彈簧10位於鐵芯8與彈簧座16之間。

當需要較小流量時，次級線圈3通電，次級鐵芯2、t形銜鐵6被磁化，次級鐵芯2與t形銜鐵6之間形成磁迴路，t形銜鐵6受到電磁力的作用克服次級復位彈簧4的預緊力後帶動閥杆7向上運動。閥杆7帶動小閥芯向上運動，電磁閥小閥芯12開啟，實現較小流量噴氣。當需要較大流量時，線圈9通電，鐵芯8、銜鐵15被磁化，鐵芯8與銜鐵15之間形成磁迴路，銜鐵15受到電磁力的作用克服主復位彈簧10的預緊力後向上運動，銜鐵15帶動整個閥芯組合體11向上運動，電磁閥完全開啟，實現較大流量噴氣。整個運動過程中，銜鐵15的軸向運動與周向定位均由閥座35上的4個導向塊13與閥芯21之間的配合來控制實現，直到彈簧座16的上表面與鐵芯8的下表面相接觸。當需要電磁閥關閉時，線圈9和次級線圈3斷電，銜鐵15與t形銜鐵6受到的電磁力消失，銜鐵15和t形銜鐵6分別在主復位彈簧10和次級復位彈簧4的作用下向下運動，直到銜鐵15和t形銜鐵6重新回到初始位置，電磁閥關閉。在閥芯21的四個肋23上分別開2個周向補氣孔24，提高響應速度，增加流通面積，同時也可減少質量，提高可靠性。在周向補氣孔24處設置一定角度的出氣環帶30，減少流動損失，增大流量係數。採用軸向主氣槽39直接進氣和周向補氣孔24進氣的混合進氣方式，增加進氣流量係數，增加進氣量，同時可以避免氣流幹涉，使氣路達到平衡。閥芯21和閥座35間採用出氣環帶30，面密封，穩壓平衡，並且較寬的環帶面積可減少衝擊，提高可靠性。

如圖3所示，小流量噴氣時，氣體由進氣口26垂直流入閥體1內，沿著導流腔27流入充滿閥體1內部，次級線圈3通電後，小閥芯12上升，氣體沿內部導流腔29和壓力平衡槽18流入閥芯組合體11中部空間，然後由中央的出氣孔流出。大流量噴氣時，線圈9通電後，銜鐵15受到電磁力的作用克服主復位彈簧10的預緊力後向上運動，帶動閥芯21向上運動與閥座35表面分離，此時，氣路開啟，電磁閥開啟，氣體由軸向主氣槽39和周向補氣孔24的混合進氣方式流入，通過多道錯綜分布的環腔28，最後由出氣口31垂直流出；線圈9斷電，銜鐵15受到的電磁力消失，在鐵芯8與彈簧座16之間的復位彈簧的作用下，銜鐵15向下運動，帶動閥芯21向下運動，直至閥芯21表面與閥座35表面貼合，恢復到初始位置，氣路關閉，電磁閥關閉。

如圖4所示，為了防止燃氣反向洩漏，提高燃氣噴射閥的可靠性和安全性，本發明採用了浮動閥座14結構。浮動閥座14可以在電磁閥外部氣壓高與內部氣壓時將電磁閥鎖死，有效地防止了燃氣的反向洩漏。浮動閥座14由導向基座33、閥座35、、密封膠圈34、壓緊墊圈32、可變形密封圈37和彈性墊圈38組成。導向基座33通過螺栓固定在閥體1上，閥座35安裝在導向基座33上。導向基座33內圈帶有t形結構，與閥座35外圈的t形結構相配合。

為了防止閥座35和導向基座33之間漏氣，在閥座35和導向基座33之間加裝了兩重防漏氣結構，第一重防漏氣結構是在閥座35和導向基座33連接處上方安裝可變形密封圈37，可變形密封圈37外沿壓緊在導向基座33和閥體1上的安裝槽內，通過導向基座33和閥體1間的螺栓預緊力固定。可變形密封圈37內沿上方加裝壓緊墊圈32，通過螺絲36固定在閥座35上，壓緊墊圈32保證受力均勻，增強密封性。可變形密封圈37的材料採用可變形的軟塑料，保證其不影響閥座35的運動。第二重密封是在閥座35和導向基座33的t形連接處加裝了兩層密封膠圈34，進一步增強密封性。在閥座35和導向基座33之間的t形連接處加裝了一層彈性墊圈38，減少接觸時的振動衝擊力，起到了減震的作用。有效地增加了電磁閥的可靠性。

如圖5所示，閥座35受小閥芯12壓緊力f4、電磁閥外部氣體壓力f1和f2、電磁閥內部燃氣壓力f3和閥芯21壓緊力的作用。閥芯21受復位彈簧彈力作用。當電磁閥下方氣壓大於電磁閥內部氣壓，電磁閥外部氣體壓力f1、f2分別作用在閥座35下方及出氣環帶30處，閥座35下方接觸面積遠大於出氣環帶30，因此，f1遠大於f2，在外部氣體壓力擴大到導致閥芯21向上運動之前，外部氣體壓力f1、f2克服主復位彈簧10和次級彈簧的彈簧預緊力，閥座35連同閥芯21和小閥芯12一起向上運動。閥座35向上運動直到彈簧座14與電磁鐵相接觸，t形銜鐵6與次級鐵芯2相接觸。此時即使電磁鐵通電，閥芯21和小閥芯12也無法向上運動，電磁閥無法開啟。電磁閥鎖死。當電磁閥內外氣壓恢復正常時，閥座35與閥芯21一起在主復位彈簧10的作用下向下運動回到原位，電磁閥保持關閉。想要開啟電磁閥時，電磁鐵通電，閥芯21在銜鐵15帶動下向上運動，電磁閥正常開啟。

由上述工作過程可知，所發明的帶浮動閥座可調流通截面積同軸式燃氣噴射閥，通過在雙閥芯雙電磁鐵控制的結構，實現了可調噴氣流量。採用帶浮動閥座14的結構，其能夠在噴射閥內外氣壓異常的情況下有效防止燃氣噴射閥出現反向洩漏的情況並具有減震的功能，保證了燃氣噴射閥工作的可靠性及安全性；同時，本發明通過在銜鐵15中心開內部導流腔29並在底板19上開有一定數量的壓力平衡槽18，避免銜鐵15受到軸向力，使銜鐵15處內外氣路壓力更易達到平衡，提高銜鐵15響應速度；在閥芯21的四個肋23上開周向補氣孔24的結構，增加流通面積，減少閥芯21質量，提高可靠性。在閥芯21周向補氣孔24處設置一定角度的出氣環帶30，減少流動損失，增大流量係數。本發明採用軸向主氣槽39直接進氣和周向補氣孔24進氣的混合進氣方式，增加進氣流量係數，增加進氣量，同時可以避免氣流幹涉，使氣路達到平衡。有效地提高了發動機的供氣效率。

本發明的技術方案：一種帶浮動閥座可調流通截面積同軸式燃氣噴射閥，它由閥體、主電磁鐵、次級電磁鐵、閥芯組合體、閥杆、小閥芯、浮動閥座四大部分構成。主電磁鐵和次級電磁鐵均通過其上方螺紋與閥體連接在一起。主電磁鐵主要由鐵芯、線圈組成。鐵芯兩側開有布置主復位彈簧的環形槽，閥芯組合體布置在鐵芯下方。閥芯組合體主要由銜鐵、彈簧座、緊固螺栓、墊片、底板、閥芯組成。銜鐵、墊片、底板和閥芯通過緊固螺栓連結在一起，彈簧座安裝在底板上，底板上開有一定數量的壓力平衡槽，銜鐵上帶有內部導流腔。復位彈簧位於鐵芯與彈簧座之間。在閥芯的四個肋上分別開多個周向補氣孔。次級電磁鐵主要由次級鐵芯、次級線圈組成。次級鐵芯兩側開有布置次級復位彈簧的環形槽，t形銜鐵布置在次級鐵芯下方。閥杆通過固定螺絲與t形銜鐵上，小閥芯通過閥杆下方的螺紋固定在閥杆上，保證閥杆的垂直度。小閥芯位於閥芯組合體中央，小閥芯和閥杆均採用非金屬材料。小閥芯的運動通過閥杆與主電磁鐵進行定位，通過t形銜鐵和次級電磁鐵之間的距離進行限位。閥芯和閥座間採用三道出氣環帶，面密封，穩壓平衡，並且具有較寬的環帶面積。閥芯周向固定在閥座上的4個導向塊上，保證其垂直度，閥芯上下運動由彈簧座與鐵芯之間的距離進行限位。浮動閥座由導向基座、閥座、密封膠圈、壓緊墊圈、可變形密封圈、彈性墊圈組成。導向基座通過螺栓固定在閥體上，閥座安裝在導向基座上。導向基座內圈帶有t形結構，與閥座外圈的t形結構相配合。在閥座和導向基座之間加裝了兩重防漏氣結構，第一重防漏氣結構是在閥座和導向基座連接處上方安裝可變形密封圈，可變形密封圈外沿壓緊在導向基座和閥體上的安裝槽內，通過導向基座和閥體間的螺栓預緊力固定。可變形密封圈內沿上方加裝壓緊墊圈，通過螺絲固定在閥座上。可變形密封圈的材料採用可變形的軟塑料，保證其不影響閥座的運動。第二重密封是在閥座和導向基座的t形連接處加裝了兩層密封膠圈。