一种集成式低压补油排气阀驱动装置
技术领域
本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及一种集成式低压补油排气阀驱动装置。
背景技术
随着世界范围内的石油短缺和全球环境污染问题的日益突出，为了应对越来越严峻的能源形势，高效、节能、环保的船舶发动力产品逐渐成为了各国关注的重点。而排气阀驱动系统作为气缸内气体组织过程和燃烧质量的影响者，其产品的优劣及技术的发展直接制约了船舶发动机的发展方向。
电液控制式排气阀驱动系统以其智能化、柔性、精确控制等优点而逐渐被应用并推广到船用智能船舶发动机产品上。但是，目前市场上广泛使用的电液控制排气阀驱动系统大多是基于两套结构实现的，即一套单独的控制单元和一套单独的驱动单元相配合，其结构复杂且笨重，无法提高排气阀的驱动效率及驱动质量，严重制约着船用低速柴油机向着更智能化的方向发展。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种集成式低压补油排气阀驱动装置，结构简单，集成化程度高，能够满足快速、高效排气的需求。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种集成式低压补油排气阀驱动装置，包括：
第一壳体，所述第一壳体轴向贯穿设有安装孔，所述安装孔包括连通的第一孔和第二孔，且所述第一孔的直径大于所述第二孔的直径，所述第一壳体的侧壁设有与所述第一孔连通的低压补油进油孔；
单向阀，设置于连通所述低压补油进油孔的油路上，用于限制所述低压补油进油孔内的油液向外流出；
外活塞，滑动置于所述安装孔内，所述外活塞与所述第一孔之间形成有外腔；
内活塞，滑动置于所述外活塞内，且所述内活塞和所述外活塞之间形成有内腔，所述内腔能连通于所述外腔；
阀杆，连接于所述内活塞的一端；
液压转接块，固定安装于所述第一壳体，所述液压转接块开设有第一通孔，所述第一通孔的一端连通于所述第一孔；
电磁阀，安装于所述液压转接块，且与所述第一通孔的另一端连通。
作为优选，所述外活塞的侧部设有连通所述外腔和所述内腔的节流小孔。
作为优选，所述外活塞的侧部设有连通所述外腔和所述内腔的第二通孔，所述第二通孔沿所述轴向设于所述节流小孔的下方，且所述第二通孔的直径大于所述节流小孔。
作为优选，所述外活塞上开设有环形槽，所述第二通孔的一端连通于所述环形槽内。
作为优选，所述节流小孔水平设置，所述环形槽的上端面与所述节流小孔的顶壁之间形成有第一间距L1。
作为优选，所述内活塞未连接所述阀杆的一端周向开设有环形开口，所述外腔通过所述节流小孔和/或所述第二通孔连通于所述内腔。
作为优选，所述低压补油进油孔水平设置，且所述低压补油进油孔的底壁与所述第一孔和所述第二孔连接处的台阶面之间形成有第二间距L2。
作为优选，所述第一壳体的侧壁开设有阻尼孔，所述阻尼孔连通于所述第一孔。
作为优选，所述液压转接块的一端设有凸台，所述凸台密封安装于所述第一通孔的一端内。
作为优选，所述外活塞内开设有通道，所述内活塞滑动置于所述通道内，且一端能伸出所述通道的底部，所述内活塞与所述通道之间形成有内腔。
本实用新型的有益效果：本实用新型的上述结构，实现了驱动装置的集成化，且结构简单，能够满足船用柴油机、双燃料机乃至多燃料机对于快速、高效排气的需求。
附图说明
图1是本实用新型所述的集成式低压补油排气阀驱动装置的剖视图；
图2是本实用新型图1的A处放大示意图；
图3是本实用新型所述的集成式低压补油排气阀驱动装置处于低压补油时的状态示意图；
图4是本实用新型所述的集成式低压补油排气阀驱动装置的阀杆开启过程中的状态示意图；
图5是本实用新型所述的集成式低压补油排气阀驱动装置的阀杆完全开启时的状态示意图。
图中：
1、第一壳体；11、第一孔；12、第二孔；13、低压补油进油孔；14、阻尼孔；15、第三孔；2、单向阀；3、外活塞；31、节流小孔；32、第二通孔；33、环形槽；34、通道；4、内活塞；41、环形开口；5、阀杆；6、液压转接块；61、第一通孔；62、凸台；7、电磁阀；8、阀壳；9、阀座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型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本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
本实用新型提供一种集成式低压补油排气阀驱动装置，其能够满足船用柴油机、双燃料机乃至多燃料机对于快速、高效排气的需求。如图1所示，该集成式低压补油排气阀驱动装置包括第一壳体1、单向阀2、外活塞3、内活塞4、阀杆5、液压转接块6、电磁阀7、阀壳8和阀座9，其中上述液压转接块6、第一壳体1、阀壳8和阀座9由上至下依次连接(图1所示)，上述外活塞3设置于第一壳体1内，内活塞4滑动置于外活塞3内，阀杆5一端置于第一壳体1，另一端依次穿过阀壳8和阀座9，用于实现对排气阀的启闭。
本实施例中，如图1所示，上述第一壳体1沿轴向贯穿设有一安装孔，该安装孔呈阶梯孔结构，其包括依次连通的第一孔11、第二孔12和第三孔15，其中第一孔11的直径大于第二孔12的直径，第三孔15的直径大于第一孔11的直径。上述液压转接块6能够连接于第一孔11的顶部，上述外活塞3能在第一孔11内滑动且第一孔11与外活塞3之间能够形成外腔。上述阀杆5的一端能置于第二孔12内且另一端依次穿过第三孔15、阀壳8和阀座9设置。
在第一壳体1的侧壁上开设有与第一孔11连通的低压补油进油孔13，该低压补油进油孔13用于向外腔内补充低压油液。可选地的，在连通该低压补油进油孔13的管路上设置上述单向阀2，该单向阀2的导通反向为由第一壳体1外侧指向外腔的方向，也就是说，连通低压补油进油孔13的管路内的低压油液能够经单向阀2流入低压补油进油孔13，进而流入外腔，而低压补油进油孔13内的油液则无法经单向阀2流出。
在第一壳体1的侧壁上还设置有阻尼孔14，该阻尼孔14能够连通于第一孔11，上述外腔内的油液能够经该阻尼孔14少量的流出。
上述外活塞3呈阶梯柱状结构，如图1所示，该外活塞3可以包括第一段和第二段，其中第一段可滑动的置于第一孔11内且能够与第一孔11之间形成外腔，第二段置于第二孔12内，且其未连接第一段的端部能够在外活塞3向下滑动时置于第三孔15内。
上述内活塞4滑动置于外活塞3内，示例性地，可以在外活塞3的中心位置开设通道34，该通道34贯穿外活塞3靠近阀杆5的一端设置，上述内活塞4能够滑动置于该通道34内，且该内活塞4与该通道34之间形成有内腔。上述内腔能连通于外腔，外腔内的油液能够流入内腔，以驱动内活塞4带动阀杆5向下滑动。内腔内的油液也可以被内活塞4压出，并流入到外腔内。
如图2所示，在上述内活塞4的未连接阀杆5的一端周向开设有环形开口41，该环形开口41能够便于外腔内的油液流入至内腔。
优选地，在上述外活塞3的侧部设有连通外腔和内腔的节流小孔31，外腔内的油液能够通过该节流小孔31流入到内腔内。
在外活塞3的侧部还设有连通外腔和内腔的第二通孔32，该第二通孔32沿轴向设于节流小孔31的下方，且该第二通孔32的直径大于节流小孔31的直径。通过该第二通孔32，能够使得外腔内的油液快速进出于内腔，进而也就使得内活塞4被驱动快速推动阀杆5打开，或者由阀杆5驱动内活塞4快速将内腔的油液排出，以实现对阀杆5的快速关闭。
本实施例中，需要指出的是，在内活塞4未滑动时，上述内活塞4上的环形开口41连通节流小孔31以及小部分第二通孔32(也可以不连通第二通孔32)，此时在低压补油时，低压补油进油孔13内的油液主要是经外腔、节流小孔31进入内腔，少部分可以通过第二通孔32进入内腔(环形开口41连通小部分第二通孔32时)。
作为优选的技术方案，上述低压补油进油孔13水平设置，且低压补油进油孔13的底壁与第一孔11和第二孔12连接处的台阶面之间形成有第二间距L2。该第二间距L2的设置，能够在外活塞3和内活塞4带动阀杆5移动至开启末端(具体指阀杆5即将开启到最大程度)时，该第二间距L2所对应的空间内油液的存在，使得外活塞3的第一段与第二段连接处形成的台阶面不会直接碰撞在第一孔11和第二孔12连接处的台阶面上，即能够对外活塞3与第一壳体1之间形成缓冲，避免外活塞3和第一壳体1受到损伤。而且通过该结构的设置，也能够避免外活塞3与第一壳体1之间碰撞产生的噪音。
如图2所示，在外活塞3上开设有环形槽33，具体的是在第二段上开设有上述环形槽33，上述第二通孔32的一端连通于环形槽33内，外腔内的油液能够通过该环形槽33进入第二通孔32，进而由第二通孔32进入内腔。
可选地，上述节流小孔31水平设置，且节流小孔31的顶壁与上述环形槽33的上端面(即第一段与第二段连接处形成的台阶面)之间形成有第一间距L1(图2所示)。通过该第一间距L1的设置，当外活塞3和内活塞4带动阀杆5移动至开启末端(具体指阀杆5即将开启到最大程度)时，此时第二通孔32被第二孔12的孔壁封闭，第一段与第二段连接处形成的台阶面与第一孔11和第二孔12连接处形成的台阶面之间的空间内的油液会被压入节流小孔31，并经节流小孔31进入内腔，使得阀杆5移动至开启末端时，内腔内留有油液，该油液能够避免外活塞3与内活塞4之间出现刚性碰撞，也就是能够对内活塞4和外活塞3之间形成缓冲，避免内活塞4和外活塞3受损。此外，通过该结构的设置，也能够避免外活塞3与内活塞4碰撞产生的噪音。
本实施例中，可在阀杆5上设置复位组件(图中未示出)，该复位组件用于能够对阀杆5进行复位。优选地，本实施例中，上述复位组件可以是空气弹簧，该空气弹簧滑动贴合于第三孔15的内壁上，且在空气弹簧和第三孔15的内壁之间设置密封件，该密封件能够在空气弹簧相对于第三孔15滑动时，对空气弹簧和第三孔15进行滑动密封。
上述液压转接块6固定安装于第一壳体1，且在液压转接块6上开设有第一通孔61，该第一通孔61的一端连通于第一孔11。本实施例中，可以在液压转接块6的一端设置凸台62，该凸台62伸入第一孔11的一端，且与第一孔11之间通过密封件密封。本实施例中，上述第一通孔61可以是L形通孔，且该第一通孔61贯穿凸台62设置。
在上述液压转接块6的一侧安装有上述电磁阀7，该电磁阀7与第一通孔61的另一端连通，用于控制油液进入第一通孔61的通断。也就是说，当打开电磁阀7时，油液能够进入第一通孔61，并经第一通孔61进入外腔内，进而实现对外活塞3的驱动。此外，本实施例将电磁阀7集成安装在液压转接块6上，其提高了整个驱动装置的集成度。
本实施例的上述集成式低压补油排气阀驱动装置的运行原理如下：
在初始低压补油时，如图3所示，外活塞3和内活塞4均处于初始位置，阀杆5此时处于关闭状态。通过外界设备泵入低压油液，低压油液通过单向阀2进入低压补油进油孔13，并经低压补油进油孔13补入外腔内，当外腔油液到达高位时，再经由外活塞3上的节流小孔31进入内腔内(如果内活塞4上的环形开口41连通小部分第二通孔32，则一部分油液也会经第二通孔32进入内腔)，直到内腔、外腔全部充满低压油液，补油完成，等待整机动作指令。
当整机需要进排气时，电磁阀7通电打开，高压油液经电磁阀7进入液压转接块6的第一通孔61，并经第一通孔61进入外腔的上腔室(即液压转接块6的凸台孔62与外活塞3以及第一孔11之间的空间)，同时由于外腔的上腔室的油液作用面积大于外腔的下腔室(即第一段和第二段连接处的台阶面与第一孔11和第二孔12连接处的台阶面之间的空间)以及内腔作用面积之和，因此外腔的下腔室以及内腔内的油液将得到增压，当增压后的高压油液作用在内活塞4上的作用力大于阀杆5的阻力时，阀杆5开始下行。
由于外腔的环形面积大于内腔，在下行过程中外腔的油液将通过外活塞3上的节流小孔31和部分第二通孔32进入内腔，且同时间内内活塞4移动的距离大于外活塞3移动的距离(两者的移动距离之比为内腔油液与外腔油液作用面积之比)，当第二通孔32完全连通内腔时(如图4所示)，阀杆5下行加速。当阀杆5运行至行程末端时，外活塞3上的第二通孔32被第一壳体1阻挡，外腔内的油液通过外活塞3上的节流小孔31和外活塞3与第一壳体1之间的间隙进入内腔，内腔充油流量减小，阀杆5运行速度减慢，实现阀杆5行程末端的缓冲。最终，外活塞3上的节流小孔31被第一壳体1阻挡，内腔和外腔隔断，内活塞4以及外活塞3停止运行且两者之间通过内腔内剩余的油液缓冲，阀杆5达到设计行程(如图5所示)，电磁阀7断电关闭，且此时外活塞3与第一壳体1之间仍有一小段距离，达到缓冲外活塞3与第一壳体1之间撞击的目的。
当整机完成进排气后，控制系统控制电磁阀7通电打开，阀杆5在复位组件的作用下推动内活塞4向上运动，由于此时第二通孔32和节流小孔31仍被第二孔12封闭，内腔和外腔不连通，在复位力及低压补油进油孔13内低压油液的驱使下，内活塞4、外活塞3将同步上行，外腔的上腔室内的油液经第一通孔61流出。随着内活塞4和外活塞3的同步上行，第二通孔32打开，内腔和外腔之间通过第二通孔32实现连通，内腔、外腔间压力升高，低压补油关闭，阀杆5上行加速。
当阀杆5上行至行程末端(即即将关闭)时，外活塞3回复至原位，由于在阀杆5关闭的初始时刻，有一部分低压油液补入外腔，在外活塞3回复原位的过程中，此部分多余的油液经由阻尼孔14排出，进而实现阀杆5的落座缓冲。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
