单向阀、燃气发动机预燃室和燃气发动机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种单向阀、燃气发动机预燃室和燃气发动机，单向阀包括阀体、阀座和钢球，钢球设置在阀体的下端与阀座之间，阀座包括具有贯通孔的钢球支撑部和具有气流通道的气流引导部，贯通孔与气流通道相连通，并且贯通孔的纵轴线与气流通道的纵轴线成一夹角。本实用新型还提供了包括上述单向阀的燃气发动机预燃室以及包括该预燃室的燃气发动机。本实用新型提供的单向阀能够使钢球在上升过程中产生周向旋转运动，减小钢球、阀座以及阀体的磨损，延长单向阀的使用寿命；在单向阀阀体的上端设置碟簧以压紧单向阀与预燃室的密封锥面，显著提高燃气发动机预燃室以及包括该预燃室的燃气发动机的性能。
【专利说明】
单向阀、燃气发动机预燃室和燃气发动机
技术领域
[0001]本实用新型涉及燃气发动机机械设备领域，尤其涉及一种适用于燃气发动机燃气系统的单向阀。此外，本实用新型还涉及一种设置有该单向阀的燃气发动机预燃室、以及具有该燃气发动机预燃室的燃气发动机。
【背景技术】
[0002]天然气是化石能源中最清洁的能源，其主要成分是甲烷，被赋予大自然的“绿色能源”。天然气发动机可以比柴油发动机减少90%的氮氧化物以及20%的二氧化碳排放，并能消除硫氧化物及颗粒物的排放。
[0003]天然气发动机(俗称:多点气体机)一般采用预燃室点火方式。其中，单向阀的作用就是向天然气发动机的预燃室内提供适量的天然气，天然气经火花塞点火，在预燃室内快速燃烧，火焰通过预燃室喷嘴喷入主燃室，点燃主燃室的天然气。当预燃管路燃气压力大于预燃室压力时，单向阀开启，天然气经单向阀进入预燃室。由于预燃室内的天然气点火燃烧，当预燃室内压力高于预燃管路天然气压力时，单向阀关闭，火焰不会向预燃管路传播。
[0004]参照图1，现有单向阀主要零部件由阀体9’、钢球11’、球座12’、锁紧螺母13’组成。单向阀作为一个独立的组件安装在预燃室内。当天然气发动机处于吸气冲程时，天然气压力大于缸内压力，钢球处于下部，单向阀开启；当发动机处于压缩、燃烧和排气冲程时，缸内压力大于天然气进气压力，钢球处于上部，单向阀关闭。
[0005]由于单向阀钢球运动频率和发动机的工作频率直接相关，高频的往复运动产生的冲击力造成钢球和阀座异常磨损，且钢球的一侧与低温天然气接触，温度约40°C;另一侧与高温高压燃气接触，温度最高达2100°C。机械冲击力和热应力的叠加，密封部位容易压成深浅不一的坑，这会造成了密封失效，单向阀的寿命大大缩减。一旦单向阀密封失效，高温高压的燃气将窜入天然气管路，后果不堪设想。
[0006]此外，单向阀的密封锥面是非常重要的部分，一旦密封失效，高温高压的燃气将进入单向阀和预燃室的间隙，点燃间隙中的天然气，后果不堪设想。加工过程中，单向阀密封锥面和预燃室的密封锥面采用研配的加工方式，非常精密。参照图1，现有单向阀的安装是通过螺纹8’拧入预燃室的，在安装过程中，单向阀密封锥面会与预燃室的密封锥面产生扭转挤压撕裂，多次拆装极容易造成密封锥面失效。
【实用新型内容】
[0007]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本实用新型提供一种单向阀、燃气发动机预燃室和预燃发动机。
[0008]本实用新型提供了一种单向阀，包括:阀体、阀座和钢球，所述钢球设置在所述阀体的下端与所述阀座之间，所述阀座包括具有贯通孔的钢球支撑部和具有气流通道的气流引导部，所述贯通孔与所述气流通道相连通，并且所述贯通孔的纵轴线与所述气流通道的纵轴线成一夹角。
[0009]基于上述单向阀，本实用新型还提供了一种燃气发动机预燃室，包括:预燃室体以及与所述预燃室体的下端连接的预燃室喷嘴，所述预燃室喷嘴内设置有预燃腔，所述预燃室体内安装有上述单向阀，所述单向阀的气流通道与所述预燃腔相连通。
[0010]此外，本实用新型还提供一种燃气发动机，该燃气发动机包括上述燃气发动机预燃室。
[0011]通过上述技术方案，本实用新型提供的单向阀的气流通道的纵轴线与阀座的贯通孔的纵轴线之间具有一夹角的设计，能够使钢球在上升过程中产生周向旋转运动，故钢球在高频上下往复运动中，可减小钢球、阀座以及阀体的磨损，避免钢球表面砸出坑的情况，延长单向阀的使用寿命;并且改变单向阀在预燃室体内的安装方式，通过在单向阀阀体的上端设置碟簧以压紧单向阀与预燃室体的密封锥面，避免多次拆装造成密封锥面的损坏，有效延长单向阀的使用寿命，显著提高包括该单向阀的燃气发动机预燃室以及包括该预燃室的燃气发动机的性能。
【附图说明】
[0012]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0013]图1为现有技术的单向阀的结构示意图；
[0014]图2为本实用新型提供的单向阀的结构示意图；
[0015]图3为图2中单向阀阀座部分的局部放大图；
[0016]图4为本实用新型提供的燃气发动机预燃室的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。
[0018]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0019]参照图2和图3，本实用新型提供的单向阀的主要结构与现有技术的单向阀的结构是类似地，具体的，本实用新型提供的单向阀包括:阀体9、阀座12和钢球11，钢球11设置在阀体9的下端与阀座12之间，阀座12包括具有贯通孔的钢球支撑部和具有气流通道121的气流引导部，贯通孔与气流通道121相连通，并且贯通孔的纵轴线与气流通道的纵轴线成一夹角。参照图2和图3，钢球11和阀座12从上至下设置在锁紧螺母13内，阀体9的下端的螺纹旋入锁紧螺母13内，实现单向阀的安装。
[0020]进一步地，阀体9与阀座12的贯通孔位于同一轴线上。
[0021]进一步地，气流通道121的截面直径小于贯通孔与气流通道连通处的直径。
[0022]进一步地，阀体9内设有腔室，腔室的下部设有开口，钢球11能够部分进入开口以关闭所述单向阀，阀体9的中部、上部或中上部设有进气口 1，进气口 1与腔室相连通。
[0023]与现有的单向阀不同的是，如图3所示，本实用新型的单向阀的气流通道的纵轴线和贯通孔的纵轴线成一夹角。显然地，单向阀的作用在于通过与阀座的贯通孔成一夹角的气流通道，使得燃气通过具有该气流通道的气流引导部作用于钢球时，钢球在上升过程中产生周向旋转运动，钢球在上升过程中其与单向阀的阀体开口的密封部位逐步变化，钢球在高频上下的往复运动中，钢球与阀座、钢球与阀体之间的磨损减小且磨损均匀，避免了钢球表面砸出坑的情况，可靠性增加，从而延长单向阀的使用寿命，单向阀的使用寿命从几百小时提升到上千小时。
[0024]参照图4，本实用新型还提供了一种燃气发动机预燃室，包括:预燃室体3以及与预燃室体3的下端连接的预燃室喷嘴1，预燃室喷嘴I内设置有预燃腔2，预燃室体3内安装有上述单向阀，单向阀的气流通道与预燃腔2相连通。
[0025]进一步地，结合图2和图3，预燃室体3还设有火花塞安装孔4，与预燃腔2相连通;预燃室体3的上端连接一个火花塞套管5，火花塞套管5对应上述单向阀的部位设置一个盲孔；单向阀的阀体9的上端伸出预燃室体3，插入上述盲孔中，单向阀的底端与预燃室体之间形成密封锥面14，通过火花塞套管5压紧单向阀与预燃室体3之间的密封锥面。其中，火花塞套管通过4个螺栓和预燃室体连接。
[0026]进一步地，插入盲孔中的阀体的上端为安装六角6，安装六角的外表面具备六个均等的铣面，与盲孔相配合，方便火花塞套管压紧单向阀与预燃室体之间的密封锥面。
[0027]在一种可选的实施方式中，阀体9的上端与盲孔之间还设置有压紧部件，用于压紧所述单向阀与所述预燃室体的密封锥面。
[0028]可选的，上述压紧部件优选为碟簧15，主要利用其不同于传统弹簧的特性，负荷大，行程短，所需空间小，组合使用方便，维修换装容易，非常适用于通过火花塞套管压紧单向阀与预燃室体的密封锥面的情况，起到进一步的压紧作用，改善单向阀与预燃室体的之间的密封性能。
[0029]可选的，单向阀的上部，且在安装六角6的下部设置有O型圈7。当向单向阀内输送天然气时会有少许的天然气进入单向阀和预燃室体的间隙内，设置O型圈以防天然气向上流窜，形成进一步的密封。
[0030]此外，本实用新型还提供了一种燃气发动机，包括上述燃气发动机预燃室，密封性能好、使用寿命长，稳定性能好，使得该燃气发动机的性能得到提高。
[0031]以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
【主权项】
1.一种单向阀，包括:阀体、阀座和钢球，所述钢球设置在所述阀体的下端与所述阀座之间，其特征在于: 所述阀座包括具有贯通孔的钢球支撑部和具有气流通道的气流引导部，所述贯通孔与所述气流通道相连通，并且所述贯通孔的纵轴线与所述气流通道的纵轴线成一夹角。2.根据权利要求1所述的单向阀，其特征在于:所述阀体与所述阀座的贯通孔位于同一纵轴线上。3.根据权利要求2所述的单向阀，其特征在于:所述气流通道的截面直径小于所述贯通孔与所述气流通道连通处的直径。4.根据权利要求1所述的单向阀，其特征在于: 所述阀体内设有腔室，所述腔室的下部设有开口，所述钢球能够部分进入所述开口以关闭所述单向阀， 所述阀体的中部、上部或中上部设有进气口，所述进气口与所述腔室相连通。5.一种燃气发动机预燃室，包括:预燃室体以及与所述预燃室体的下端连接的预燃室喷嘴，所述预燃室喷嘴内设置有预燃腔，其特征在于:所述预燃室体内安装有权利要求1-4任一项所述的单向阀，所述单向阀的气流通道与所述预燃腔相连通。6.根据权利要求5所述的燃气发动机预燃室，其特征在于: 所述预燃室体还设有火花塞安装孔，与所述预燃腔相连通;所述预燃室体的上端连接一个火花塞套管，所述火花塞套管对应所述单向阀的部位设置一个盲孔； 所述单向阀的阀体的上端伸出所述预燃室体，插入所述盲孔中，所述单向阀的底端与所述预燃室体之间形成密封锥面，通过所述火花塞套管压紧所述单向阀与所述预燃室体之间的密封锥面。7.根据权利要求6所述的燃气发动机预燃室，其特征在于: 所述阀体的上端与所述盲孔之间还设置有压紧部件，用于压紧所述单向阀与所述预燃室体的密封锥面。8.根据权利要求7所述的燃气发动机预燃室，其特征在于:所述压紧部件为碟簧。9.根据权利要求6-8任一项所述的燃气发动机预燃室，其特征在于:插入所述盲孔中的所述阀体的上端为安装六角，所述安装六角的外表面具备六个均等的铣面，与所述盲孔相配合。10.一种燃气发动机，其特征在于，包括权利要求5-9任一项所述的燃气发动机预燃室。
【文档编号】F02B19/18GK205446824SQ201520922563
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年11月18日
【发明人】浦卫华, 平涛, 李翔, 郭立君
【申请人】中国船舶重工集团公司第七研究所, 中国船舶重工集团公司第七一一研究所