一种旁通式带浮动阀座的外导向燃气喷射阀的制作方法

本发明涉及的是一种燃气喷射阀，具体地说是天然气发动机燃气喷射阀。

背景技术：

近年来，随着我国石油消耗的快速增长，石油严重依赖进口。天然气燃烧清洁并且在我国储量丰富，使其成为最有可能替代柴油的燃料。天然气发动机作为船舶动力，特别作为内河船的推进动力具有很好的应用前景。作为天然气发动机的燃料供给装置，燃气喷射阀的性能直接决定天然气发动机的经济性与排放性能。目前，天然气发动机在全工况状态下工作时常有燃气量供应不足的情况，导致发动机全工况运行时的转速不稳现象，在大功率发动机上会更加严重，这严重影响着发动机的正常使用和发动机的性能。在发动机工况恶劣的情况下，喷射阀容易出现反向泄漏的情况。因此，需要设计一种具有防反向泄漏功能的喷射阀。同时，需要开发响应速度快、控制精度高、可靠性好的大流量燃气喷射阀，使其流通能力能满足天然气发动机在高负荷状态下正常工作需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供响应速度快、控制精度高、可靠性高、气压稳定、高效密封、大流量、具有防反向泄漏功能的一种旁通式带浮动阀座的外导向燃气喷射阀。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种旁通式带浮动阀座的外导向燃气喷射阀，其特征是：包括阀体、电磁铁、阀芯组合体、浮动阀座，电磁铁安装在阀体上，浮动阀座安装在阀体里，电磁铁、阀体以及浮动阀座之间形成阀空间，电磁铁里缠绕线圈并设置环形槽；所述阀芯组合体包括衔铁、弹簧座、底板、阀芯，衔铁、底板、阀芯自上而下布置同时通过紧固螺栓连接在一起，弹簧座位于衔铁外部并与衔铁之间形成环形槽，复位弹簧的两端分别布置在电磁铁的环形槽和弹簧座的环形槽内，衔铁中心处设置压力平衡孔，底板上设置压力平衡槽，阀芯为中空结构，压力平衡孔、压力平衡槽、阀芯的中空部分相通，阀芯的中空部分里设置阀座复位弹簧，阀芯上设置密封环带和肋片，密封环带形成环腔，阀芯上表面开设轴向主气槽，肋片上开有周向补气孔，并在补气孔处设置导流锥角；所述浮动阀座包括导向基座、阀座，导向基座固定在阀体里，阀座位于阀芯下方，导向基座内圈设置有t形结构，阀座外圈通过设置与其配合的t形结构安装在导向基座里，阀座复位弹簧的两端分别固定在阀座和阀芯上，阀座上设置出气环带和导向块，导向块位于阀芯周围，出气环带位于环腔下方，出气环带下方设置出气口。

本发明还可以包括：

1、在阀座和导向基座之间设置两重防漏气结构，第一重防漏气结构是在阀座和导向基座连接处上方安装可变形密封圈，可变形密封圈内沿上方加装压紧垫圈，第二重防漏气结构是在阀座和导向基座的t形结构连接处设置两层密封胶圈，在阀座和导向基座之间的t形结构连接处设置弹性垫圈。

2、阀体上设置伸出部分，伸出部分设置进气口，进气口下方的阀体里设置导流腔，进气口、导流腔相通；气体由进气口垂直流入阀体内，沿着导流腔流入充满阀体内部，线圈通电后，衔铁带动阀芯向上运动与阀座表面分离，气路开启，电磁阀开启，气体由轴向主气槽和周向补气孔的混合进气方式流入，通过环腔，最后由出气口垂直流出；线圈断电后，在电磁铁与弹簧座之间的复位弹簧的作用下，衔铁向下运动，带动阀芯向下运动，直至阀芯表面与阀座表面贴合，恢复到初始位置，气路关闭，电磁阀关闭。

本发明的优势在于：本发明采用带浮动阀座的结构，其能够有效防止燃气喷射阀出现反向泄漏的情况并具有减震的功能，保证了燃气喷射阀工作的可靠性及安全性；通过旁通结构和导流腔结构实现进气和导流过程；通过执行器的控制实现阀芯的控制，气路的控制，实现燃气阀喷气的功能；通过外导向结构与压力平衡孔、压力平衡槽相配合，保证阀芯的垂直度，能够有效抑制燃气喷射阀内部燃气压力的波动，实现气流的稳定工作，可靠工作，实现高响应速度；通过轴向主气槽直接进气和周向补气孔进气的混合进气方式，实现大流量，有效地提高发动机的供气效率，同时可以避免气流干涉，实现气路的稳定；通过阀芯和阀座间的多道环带结构，实现燃气喷射阀的面密封，高可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的阀芯组合体结构示意图；

图3为本发明的气路走向示意图；

图4为浮动阀座结构放大图；

图5为阀芯结构俯视图；

图6为阀芯结构三维结构图；

图7为浮动阀座受力图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-7，图1为本发明旁通式带浮动阀座的外导向燃气喷射阀的整体结构示意图，主要由电磁铁1、线圈2、复位弹簧3、阀芯组合体5、阀体6和浮动阀座7组成。电磁铁1通过固定螺栓8固定在阀体6上，线圈2缠绕在电磁铁1内部的环槽内，在电磁铁1下方自上而下依次布置有阀芯组合体5、浮动阀座7。

如图2所示，一种旁通式带浮动阀座的外导向燃气喷射阀的阀芯组合体5主要由衔铁10、弹簧座11、紧固螺栓19、垫片17、底板12和阀芯13组成，衔铁10通过紧固螺栓19与底板12、阀芯13连接在一起，衔铁10与底板12之间布置有一层垫片17，弹簧座11安装在底板12的上方，其内部的侧表面与衔铁10的侧表面相接触，复位弹簧3的两端分别位于电磁铁1与弹簧座11的环形槽内，衔铁11中心开有压力平衡孔16，底板12上开有一定数量的压力平衡槽18，避免衔铁10受到轴向力，使衔铁10处内外气路压力更易达到平衡，提高衔铁10响应速度。衔铁11中心处的压力平衡孔16配合底板12上的压力平衡槽18使得阀芯组合体5内部空间与外部空间连通，内外气路达到平衡，阀芯组合体5的内外燃气无压力差，避免自身在运动时受到额外的轴向力，阀芯13由阀芯主体、肋片14和密封环带15组成。阀芯组合体5整体布置在电磁铁1下方。

如图3所示，首先，燃气由进气口22垂直流入阀体6内，沿着进气口25流入充满阀体6内部。燃气喷射阀工作过程中，在线圈2未通电时，在复位弹簧3的预紧力作用下，阀芯组合体5在初始位置维持不动，阀芯组合体5中的阀芯13的密封环带15的下表面与阀座31的出气环带26的上表面紧密贴合，此时出气环带26与阀体6内部空间尚未连通，燃气充满燃气喷射阀的阀体6内部的整个空间。线圈2通电后，电磁铁1、衔铁10被磁化，电磁铁1与衔铁10之间形成磁回路，衔铁10受到电磁力的作用克服复位弹簧3的预紧力后向上运动，带动阀芯13向上运动与阀座31表面分离，直到弹簧座11的上表面与电磁铁1的下表面相接触，整个运动过程中，衔铁8的轴向运动与周向定位均由阀座31上的4个导向块21与阀芯13之间的配合来控制实现。此时，气路开启，电磁阀开启，气体迅速由轴向主气槽36和周向补气孔25的混合进气方式流入，通过多道环腔24，最后由出气口27垂直流出；线圈2断电，衔铁10受到的电磁力消失，在电磁铁1与弹簧座11之间的复位弹簧7的作用下，衔铁10向下运动，带动阀芯13向下运动，直至阀芯13表面与阀座31表面贴合，衔铁10恢复到初始位置，气路关闭，电磁阀关闭。

如图6所示，为了防止燃气反向泄漏，提高燃气喷射阀的可靠性和安全性，本发明采用了浮动阀座7结构。浮动阀座7可以在电磁阀外部气压高与内部气压时将电磁阀锁死，有效地防止了燃气的反向泄漏。浮动阀座7由7部分组成：导向基座29、阀座31、阀座复位弹簧35、密封胶圈30、压紧垫圈28、可变形密封圈33、弹性垫圈34。导向基座29与阀体1是一体式结构，阀座31安装在导向基座29上。导向基座29内圈带有t形结构，与阀座31外圈的t形结构相配合。阀座复位弹簧35两端分别固定在阀座31和阀芯13上，并保持一定的预紧力。

为了防止阀座31和导向基座29之间漏气，在阀座31和导向基座29之间加装了两重防漏气结构，第一重防漏气结构是在阀座31和导向基座29连接处上方安装可变形密封圈33，可变形密封圈33内外沿上方均加装压紧垫圈28，通过螺丝32固定在阀座31上，压紧垫圈28保证受力均匀，增强密封性。可变形密封圈33的材料采用可变形的软塑料，保证其不影响阀座31的运动。第二重密封是在阀座31和导向基座29的t形连接处加装了两层密封胶圈30，进一步增强密封性。在阀座31和导向基座29之间的t形连接处加装了一层弹性垫圈34，减少接触时的振动冲击力，起到了减震的作用。有效地增加了电磁阀的可靠性。

阀座31受阀座复位弹簧35弹力f4、电磁阀外部气体压力f1和f2、电磁阀内部燃气压力f3和阀芯13压紧力的作用。阀芯13受复位弹簧弹力作用。当电磁阀下方气压大于电磁阀内部气压，电磁阀外部气体压力f1、f2分别作用在阀座31下方及出气环带26处，阀座31下方接触面积远大于出气环带26，因此，f1远大于f2，在外部气体压力扩大到导致阀芯13向上运动之前，外部气体压力f1、f2克服复位弹簧7的弹簧预紧力，阀座31连同阀芯13一起向上运动。阀座31向上运动直到弹簧座14与电磁铁相接触。此时即使电磁铁通电，阀芯13也无法向上运动，电磁阀无法开启。电磁阀锁死。

当电磁阀内外气压恢复正常时，阀座31在阀座复位弹簧35的作用下向下运动回到原位。如果此时电磁铁通电，阀芯13仍保持不动，电磁阀正常开启。想要关闭电磁阀时电磁铁断电，阀芯13在复位弹簧7的作用下向下运动，电磁阀关闭。如果此时电磁铁未通电，阀座31与阀芯13一起在复位弹簧7的作用下向下运动回到原位，电磁阀保持关闭。想要开启电磁阀时，电磁铁通电，阀芯13在衔铁带动下向上运动，电磁阀正常开启。

由上述工作过程可知，本发明旁通式带浮动阀座的外导向燃气喷射阀采用带浮动阀座7的结构，其能够在喷射阀内外气压异常的情况下有效防止燃气喷射阀出现反向泄漏的情况并具有减震的功能，保证了燃气喷射阀工作的可靠性及安全性；通过旁通结构和进气口25结构实现进气和导流过程；通过执行器的控制实现阀芯13的控制，气路的控制，实现喷气功能；通过外导向结构保证阀芯13的垂直度；通过在衔铁10中心开压力平衡孔16并在底板12上开有一定数量的压力平衡槽18，避免衔铁10受到轴向力，使衔铁10处内外气路压力更易达到平衡，提高衔铁10响应速度；在阀芯13的肋上开多个周向补气孔25的结构，阀芯13下表面和阀座31上表面开有多道环腔24，增加有效流通面积，减少阀芯13和阀座31的质量，提高可靠性；在阀芯13周向补气孔25处设置一定角度的导流锥角20，减少流动损失，增大流量系数；本发明采用轴向主气槽36直接进气和周向补气孔25进气的混合进气方式，增加进气流量系数，实现大流量，有效地提高了燃气喷射阀的供气效率，同时可以避免气流干涉，实现气路的平衡、稳定；阀芯13和阀座31间采用多道密封环带15和出气环带26结构，实现燃气喷射阀的面密封，稳压平衡，并且较宽的环带面积可减少冲击，提高可靠性。

本发明的技术方案：一种旁通式带浮动阀座的外导向燃气喷射阀，它主要由电磁铁、线圈、复位弹簧、阀芯组合体、阀体和浮动阀座组成。电磁铁通过固定螺栓固定在阀体上，线圈缠绕在电磁铁内部的环槽内，在电磁铁下方自上而下依次布置有阀芯组合体、浮动阀座；阀芯组合体由衔铁、弹簧座、垫片、底板、卡簧、紧固螺栓和阀芯组成，衔铁通过紧固螺栓与底板、阀芯连接在一起，衔铁与底板之间布置有一层垫片，弹簧座安装在底板的上方，其内部的侧表面与衔铁的侧表面相接触，复位弹簧的两端分别位于电磁铁与弹簧座的环形槽内，衔铁中心开有压力平衡孔，底板上开有一定数量的压力平衡槽。阀芯由阀芯主体、肋片、密封环带组成，阀芯组合体整体布置在电磁铁下方，在阀芯的肋片上开周向补气孔并在周向补气孔处设置导流锥角，阀芯和浮动阀座之间采用密封环带和出气环带，面密封，稳压平衡，并且具有较宽的环带面积。阀芯周向固定在阀座上的4个导向块上，保证其垂直度，阀芯上下运动由弹簧座与铁芯之间的距离进行限位。浮动阀座由导向基座、阀座、和阀座复位弹簧、密封胶圈、压紧垫圈、可变形密封圈、弹性垫圈组成。其特征是：导向基座与阀体是一体的，阀座安装在导向基座上。导向基座内圈带有t形结构，与阀座外圈的t形结构相配合。阀座复位弹簧两端分别固定在阀座和阀芯上，并保持一定的预紧力。在阀座和导向基座之间加装了两重防漏气结构，第一重防漏气结构是在阀座和导向基座连接处上方安装可变形密封圈，可变形密封圈内外沿上方加装压紧垫圈，通过螺丝固定在阀座上。可变形密封圈的材料采用可变形的软塑料，保证其不影响阀座的运动。第二重密封是在阀座和导向基座的t形连接处加装了两层密封胶圈。