断油装置和柴油机的制作方法

本发明涉及柴油机技术领域，具体涉及一种断油装置和包含该断油装置的柴油机。

背景技术：

汽油机是火花塞点火，断电就能停止工作。但柴油机是压燃，必须切断燃油供给才能停止工作，所以，无论是普通柴油机还是防爆柴油机，都必须设有断油装置。

目前，常见的一种电动断油装置是采用电磁铁通电后产生动力，来拉动断油装置中的拉杆机构，使拉杆机构中的拉杆运动以关闭供油阀门，从而使柴油机停止工作。但是，防爆柴油机工作在易燃易爆的防爆区域，电控零部件必须符合防爆技术标准；所以，防爆柴油机用断油装置的隔爆外壳的结构、隔爆接合面宽度、隔爆接合面或火焰通道、隔爆接合面间隙、传递动作的运动部件(动铁芯)结构、表面温度等都有严格的规范与工艺要求。由于技术与工艺要求高，防爆柴油机用的断油装置的电磁铁一直不能正式成为产品并取得生产许可证。

由于普通柴油机的断油装置的电磁铁对表面温度没有限制，线圈绕组在设计时不需重点考虑热容量和散热的问题，也不必进行隔爆处理(如果既要防止绕圈绕组的内部温度积累而过高，又要实现断油装置的隔离爆炸，就必须采取相应的防护措施，最终将导致断油装置的结构复杂、体积庞大而且可靠性下降)；所以，普通柴油机的断油装置多采用绝缘性能良好并且隔热的树脂类材料做电磁线圈的骨架；电磁铁的动铁芯与定铁芯可直接装进由树脂材料制成的线圈绕组骨架内，此时，线圈绕组的骨架是动铁芯活动的导向筒。但是，如果将此类断油装置应用在易燃易爆的场合，由于电磁线圈绕组与外界没有设计隔爆的层面，当断油电磁铁的温度过高或电气部件发生意外时，将有可能导致爆炸等安全事故。

如果对普通柴油机的断油装置的断油电磁钱进行改造，就必须加装密封的隔爆防护罩；此外，为了降低电磁线圈的发热量，需要采取加大电磁铁芯及电磁线圈的线径以降低铜损(减少电阻)；这样必然会导致断油装置的体积庞大，结构复杂而可靠性下降，且制造成本大幅度上升。基于上述原因，传统工艺制造的符合防爆要求的电动断油装置，其制造和/或维护成本高但可靠性差，所以一直未能得到普及。

由于电动断油装置存在上述技术问题，目前在防爆柴油机上应用广泛的一种断油装置为气动断油装置。由于没有电气部件，不必考虑电气防爆的技术因素，所以，气动断油装置解决了电动断油装置的温升、隔爆、体积庞大及可靠性的技术问题。但是气动断油装置必须加装用以提供气源的空压机、储气罐和控制阀门等装置；而且气动断油装置不容易实现柴油机的自动化操作，这是因为如果要实现自动控制，还必须加装防爆的电磁控制的气体阀门；此外，气动管道比电控线路更复杂，施工的工艺难度大得多，制造成本也远远高于电控系统。

技术实现要素：

为了克服现有技术中电动断油装置、气动断油装置存在的缺点和不足，本发明提供一种新型的断油装置和包含该断油装置的柴油机，该断油装置结构简单、成本低，且安全可靠、防爆性能高。

为实现上述目的，本发明所提供的一种断油装置，包括拉杆机构、防爆机构、电磁线圈机构和电缆机构；

所述电磁线圈机构包括动铁芯、定铁芯、线圈绕组、中空的铜线圈骨架；

所述动铁芯、定铁芯、铜线圈骨架均包括两端，分为第一端和第二端；

所述动铁芯的第一端与所述拉杆机构连接；所述动铁芯的第二端插装在所述铜线圈骨架的第一端的内部，且能相对所述铜线圈骨架伸缩运动；

所述定铁芯的第一端插装在所述铜线圈骨架的第二端的内部；所述线圈绕组卷绕在所述铜线圈骨架上；

所述定铁芯、线圈绕组、铜线圈骨架均位于所述防爆机构的内部；所述电缆机构的电缆与所述线圈绕组电连接。

上述断油装置中，所述动铁芯的第二端的端部设有呈圆台形的第一连接部，所述第一连接部的径向尺寸由所述动铁芯的第一端向其第二端的方向逐渐减小；

所述定铁芯的第一端的端部设有与所述第一连接部相配合的第二连接部，所述第二连接部向内凹陷也呈圆台形。

上述断油装置中，所述电缆机构还包括用于采样所述线圈绕组温度的温度保险丝，所述温度保险丝与所述电缆和线圈绕组电气串联。

上述断油装置中，所述温度保险丝紧密固定在所述定铁芯的第二端上。

上述断油装置中，所述防爆机构包括第一隔爆套管和中空的前盖；

所述第一隔爆套管套设在所述铜线圈骨架、线圈绕组和定铁芯的外侧；

所述前盖包括两端，分为第一端和第二端；所述前盖的第二端套装在所述铜线圈骨架的第一端上，且与所述第一隔爆套管抵靠；所述动铁芯的第二端穿过所述前盖并插装在所述铜线圈骨架的第一端的内部。

上述断油装置中，所述防爆机构还包括第二隔爆套管，所述第二隔爆套管紧密套设在所述第一隔爆套管和所述电缆机构的外侧；所述前盖的第二端与所述第二隔爆套管抵靠。

上述断油装置中，所述拉杆机构包括拉杆、弹簧和弹簧座；

所述拉杆包括两端，分为第一端和第二端；所述弹簧座插装在所述拉杆的第二端上，所述拉杆的第二端固定插装在所述动铁芯的第一端上；所述弹簧套装在所述动铁芯上，且位于所述弹簧座与所述前盖之间。

上述断油装置中，还包括防尘罩，所述防尘罩包裹所述弹簧、弹簧座和前盖的第一端。

上述断油装置中，所述电缆机构还包括第一防护层，所述第一防护层包裹所述电缆与线圈绕组的电连接的部分。

为了解决相同技术问题，本发明还提供了一种柴油机，其包括上述任一技术方案中的断油装置。

上述技术方案所提供的一种断油装置和包含该断油装置的柴油机，该断油装置的电磁线圈机构由于采用传热性能良好、隔爆性能优异的铜材做线圈绕组的骨架，一方面，解决了传统的线圈绕组的骨架由于采用隔热的树脂类材料制成，位于防爆机构内部的线圈绕组存在热容量大、散热难的技术问题，即，本发明的铜线圈骨架可以解决线圈绕组散热不良而造成电磁线圈机构易损毁并可能发生电火花泄漏的技术问题；另一方面，该断油装置的铜线圈骨架因导热性能良好而使电磁线圈机构不必采用加大铁芯及线圈绕组的线径的方法来减少发热，这就使得断油装置体积小、结构简单且可靠性高，降低了制造成本；另外，动铁芯在铜线圈骨架内运动的过程中，铜线圈骨架既能保证磁场的传递，又能有效实现线圈绕组与外界的防爆隔离；

进一步地，该断油装置通过采用圆台形的第一连接部与第二连接部相互配合的方式，一方面，设计既保证了断油装置的行程又缩短了动铁芯与定铁芯相互吸合的磁道距离，这样可以使驱动动铁芯与定铁芯进行吸合的电流变小；由于线圈绕组的电流变小，线圈绕组的发热量会明显降低，这样动铁芯与定铁芯的工作温度也会降低，而且减小电流、降低铁芯的温度非常有利于防爆；另一方面，圆台形的第一连接部和第二连接部增大了动铁芯与定铁芯吸合时的接触面积，这样可以使动铁芯与定铁芯吸合得更加牢固，以防止断油装置由于受到冲击或剧烈震动等状况而出现松脱，即，有效地提高了断油装置的可靠性。

附图说明

图1是本发明的断油装置的结构示意图；

图2是本发明的断油装置的电磁线圈机构的分解示意图；

图3是本发明的断油装置与现有技术的一种断油装置的结构对比示意图。

其中，1、电磁线圈机构；11、动铁芯；111、动铁芯的第一端；112、动铁芯的第二端；113、第一连接部；12、定铁芯；121、定铁芯的第一端；122、定铁芯的第二端；123、第二连接部；13、线圈绕组；14、铜线圈骨架；141、铜线圈骨架的第一端；142、铜线圈骨架的第二端；

2、电缆机构；21、电缆；22、温度保险丝；23、第一防护层；

31、第一隔爆套管；32、前盖；321、前盖的第一端；322、前盖的第二端；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、弹簧；43、弹簧座；5、防尘罩。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

结合图1和图2所示，本发明所提供的一种断油装置，包括拉杆机构、防爆机构、电磁线圈机构1和电缆机构2；

电磁线圈机构1包括动铁芯11、定铁芯12、线圈绕组13、中空的铜线圈骨架14；

动铁芯11、定铁芯12、铜线圈骨架14均包括两端，分为第一端和第二端；

动铁芯的第一端111与拉杆机构连接；动铁芯的第二端112插装在铜线圈骨架的第一端141的内部，且能相对铜线圈骨架14伸缩运动；

定铁芯的第一端121插装在铜线圈骨架的第一端142的内部；线圈绕组13卷绕在铜线圈骨架14上；

定铁芯12、线圈绕组13、铜线圈骨架14均位于防爆机构的内部；电缆机构2的电缆21与线圈绕组13电连接；

该断油装置的电磁线圈机构1由于采用传热性能良好、隔爆性能优异的金属铜材做线圈绕组13的骨架，一方面，解决了传统的线圈绕组的骨架由于采用隔热的树脂类材料制成，位于防爆机构内部的线圈绕组存在热容量大、散热难的技术问题，即，本发明的金属铜线圈骨架14可以解决线圈绕组13散热不良而造成电磁线圈机构1易损毁并容易泄漏电火花的技术问题；另一方面，该断油装置的铜线圈骨架14因导热性能良好而使电磁线圈机构1不必采用加大铁芯及线圈绕组13的线径的方法来减少发热，这就使得断油装置体积小、结构简单且可靠性高，降低了制造成本；另外，动铁芯11在铜线圈骨架14内运动的过程中，铜线圈骨架14既能保证磁场的传递，又能有效实现线圈绕组13与外界的防爆隔离。

结合图1和图2所示，动铁芯的第二端112的端部设有呈圆台形的第一连接部113，第一连接部113的径向尺寸由动铁芯的第一端111向动铁芯的第二端112的方向逐渐减小；

定铁芯的第一端121的端部设有与第一连接部113相配合的第二连接部123，第二连接部123向内凹陷也呈圆台形；

如图3所示，现有技术中一种断油装置的动铁芯的连接部与定铁芯的连接部均是平头型的，此种方式会造成动铁芯与定铁芯在吸合时的磁道距离和通电行程相同，均为L；而本发明的断油装置通过采用圆台形的第一连接部113与第二连接部123相互配合的方式，一方面，在保证通电行程a也为L的情况下，缩短了动铁芯11与定铁芯12相互吸合的磁道距离b(磁道距离小于L)，这样可以使驱动动铁芯11与定铁芯12进行吸合的电流变小；由于线圈绕组13的电流变小，线圈绕组13的发热量会明显降低，这样动铁芯11与定铁芯12的工作温度也会降低，而且减小线圈绕组13的电流、降低铁芯的温度非常有利于防爆；另一方面，圆台形的第一连接部113和第二连接部123增大了动铁芯11与定铁芯12吸合时的接触面积，这样可以使动铁芯11与定铁芯12吸合得更加牢固，以防止断油装置由于受到冲击或剧烈震动等状况而出现松脱，即，有效地提高了断油装置的可靠性。

结合图1和图2所示，电缆机构2还包括用于采样所述线圈绕组13的温度的温度保险丝22，温度保险丝22与电缆21和线圈绕组13串联；当线圈绕组13的温度超过基本一预设值时(如95℃)，温度保险丝22熔断，这样可以有效预防意外发生时(如线圈短路或供电异常而导致温升过高)断油装置的表面温度过高而造成燃爆事故。

温度保险丝22紧贴铜线圈骨架14；为了能够更好地对线圈绕组13和铜线圈骨架14的温度进行取样，优选地，温度保险丝22紧密固定在定铁芯的第二端122上。

结合图1和图2所示，防爆机构包括第一隔爆套管31和中空的前盖32；第一隔爆套管31套设在铜线圈骨架14、线圈绕组13和定铁芯12的外侧；

前盖32包括两端，分为第一端和第二端；前盖的第二端322套装在铜线圈骨架的第一端141上，且与第一隔爆套管31抵靠；动铁芯的第二端112穿过前盖32并插装在铜线圈骨架的第一端141的内部；

结合图1和图2所示，铜线圈骨架14、前盖32、第一隔爆套管31相互配合进行工作，不仅可以使断油装置有足够宽度的隔爆接合面和紧密的隔爆接合面间隙；当第一隔爆套管31采用铁材制成时，全金属的防爆机构可以实现断油装置的密封隔爆处理；另外，由于铜线圈骨架14和第一隔爆套管31均为金属，容易传热散热。

结合图1和图2所示，防爆机构还包括第二隔爆套管33，第二隔爆套管33紧密套设在第一隔爆套管31和电缆机构2的外侧；前盖的第二端322与第二隔爆套管33抵靠；第二隔爆套管33使得断油装置的隔爆性能进一步增加；即，断油装置通过采用第一隔爆套管31、第二隔爆套管33、前盖32与铜线圈骨架14相互配合的方式进行工作，可以使得断油装置的隔爆机构、隔爆接合面宽度、隔爆接合面或火焰通道、隔爆接合面间隙等都能达到隔爆的要求。

结合图1和图2所示，拉杆机构包括拉杆41、弹簧42和弹簧座43；拉杆41包括两端，分为第一端和第二端；弹簧座43插装在拉杆的第二端412上，拉杆的第二端412固定插装在动铁芯的第一端111上；弹簧42套装在动铁芯11上，且位于弹簧座43与前盖32之间拉杆的第一端411与供油阀门连接；当断油装置通电后，电磁线圈机构1中的线圈绕组13产生电流，并使得动铁芯11向定铁芯12方向运动，实现动铁芯11与定铁芯12的吸合；当动铁芯11向定铁芯12运动的过程中，动铁芯11带动与其固定连接的拉杆41运动，而拉杆的第一端411则会使与其连接的供油阀门关闭，从而使得柴油机停止工作，即实现断油操作；

当断油装置断电后，线圈绕组13中的电流消失，动铁芯11与定铁芯12的吸合力也消失，动铁芯11在弹簧42的作用下会与定铁芯12分离，柴油机的供油阀门则会被再次打开。

结合图1和图2所示，断油装置还包括防尘罩5，防尘罩5包裹弹簧42、弹簧座43和前盖的第一端321；优选地，防尘罩5为橡胶囊；防尘罩5防止灰尘进入机械动作机构的内部。

结合图1和图2所示，电缆机构2还包括第一防护层23，第一防护层23包裹电缆21与线圈绕组13的电连接的部分；第一防护层23不仅可以有效防止电缆21与线圈绕组13的电连接的部分在使用过程中出现断裂或损坏的现象，而且还可以有效避免电缆21与线圈绕组13的电连接部出现短路或电火花，进而造成安全事故。

本发明的断油装置，电磁线圈机构1由于采用传热性能良好、隔爆性能优异的金属材料铜做线圈绕组13的骨架，一方面，解决了传统的线圈绕组的骨架由于采用隔热的树脂类材料制成，位于防爆机构内部的线圈绕组存在热容量大、散热难的技术问题，即，本发明的铜线圈骨架14可以解决线圈绕组13散热不良而造成电磁线圈机构1易损毁并可能发生电火花泄漏的技术问题；另一方面，该断油装置导热良好的铜线圈骨架14还可以使电磁线圈机构1不必采用加大铁芯及线圈绕组13的线径的方法来减少发热，这就使得断油装置体积小、结构简单且可靠性高，降低了制造成本；另外，动铁芯11在铜线圈骨架14内运动的过程中，铜线圈骨架14既能保证磁场的传递，又能有效实现线圈绕组13与外界的防爆隔离；

进一步地，该断油装置通过采用圆台形的第一连接部113与第二连接部123相互配合的方式，一方面，缩短了动铁芯11与定铁芯12相互吸合的磁道距离，这样可以使驱动动铁芯11与定铁芯12进行吸合的电流变小；由于线圈绕组13的电流变小，线圈绕组13的发热量会明显降低，这样动铁芯11与定铁芯12的工作温度也会降低，而减小电流、降低铁芯的温度非常有利于防爆；另一方面，圆台形的第一连接部113和第二连接部123增大了动铁芯11与定铁芯12吸合时的接触面积，这样可以使动铁芯11与定铁芯12吸合的更加牢固，以防止断油装置由于受到冲击或剧烈震动等状况而出现松脱，即，提高了断油装置的可靠性。

综上，本发明的断油装置相对于传统电动断油装置和气动断油装置，具有如下有效效果：

(1)、结构简单、成本低，安全可靠、防爆性能高；

(2)、满足成套设备自动化控制的要求；

(3)、工艺简单，可以大批量生产。

本发明所提供的断油装置可应用到柴油机上，特别是防爆柴油机上，该断油装置不仅能够满足柴油机在常规条件使用时的断油使用要求，还能满足柴油机在易燃易爆的防爆区域使用时的防爆使用要求。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。