一种船用低速机的燃气喷气阀
技术领域
本发明涉及用于大型船用双燃料柴油机燃烧的零部件，特别涉及一种船用低速机的燃气喷气阀，属于 船用柴油机技术领域。
背景技术
随着科学技术的发展以及国际社会对环境保护的政策越来越严格，对于轮船的排放要求也就越来越高， 随之便诞生了双燃料柴油机。双燃料柴油机具有废气排放低、颗粒物排放少、经济性好等特点，是未来柴 油机的主要发展趋势之一。目前双燃料柴油机使用的双燃料主要有：液化石油气+柴油，液化甲醇+柴油， 天然气+柴油，乙烷+柴油。欲将这些燃料喷入燃烧室去燃烧，则需要通过喷气阀进行。
喷气阀的作用就是将燃料以气体的形式在一定的压力下喷入燃烧室。由于不同的燃料其物理、化学性 质不同，因此采用不同燃料的双燃料柴油机就需采用不同的喷气阀。目前尚未有适用于液化石油气和柴油 双燃料的燃气喷气阀。
发明内容
本发明的目的在于，填补现有技术的空白，提供一种船用低速机的燃气喷气阀，用于燃烧液化石油气 和柴油双燃料的船用柴油机，满足多种缸径大小、不同气缸数量的双燃料柴油机的需要，达到通用性强、 便于控制、安全性高、雾化效果好等效果。
基于上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种船用低速机的燃气喷气阀，安装于使用液化石油气的双燃料柴油机上，所述的燃气喷气阀包括阀 盖、阀壳、中间体、针阀体、连接螺母、喷嘴、液压活塞、止推块组件、止回阀组件、柱塞组件、弹簧组 件和针阀；
所述阀壳为中空的圆柱形构件，内腔的上部设有液压油腔，下部设有燃气腔，该阀壳的外部设有燃气 入口，内部设有上燃气孔、阀壳燃气孔和控制油孔，所述上燃气孔连通所述燃气入口，所述阀壳燃气孔上 端连通所述燃气腔；
所述阀盖固定于所述阀壳的上部，内部设有液压油孔，该液压油孔的顶端的开口为液压油入口，下端 与所述阀壳的液压油腔连通，所述阀盖上还设有与所述阀壳的控制油孔连通的控制油入口；
所述中间体为内部中空的圆柱体，固定安装于所述阀壳的下方，该中间体内部设置有中间体第一燃气 孔和中间体控制油孔，所述中间体第一燃气孔的上端与所述阀壳的阀壳燃气孔连通，所述中间体控制油孔 的上端与所述阀壳的控制油孔连通；
所述针阀体为凸台形状的中空结构，固定连接于所述中间体的下方，该针阀体的内部设有控制油腔、 针阀体燃气腔、针阀体第一燃气孔和针阀体控制油孔，该针阀体第一燃气孔的上端与所述中间体的中间体 第一燃气孔连通，下端连通所述针阀体燃气腔，所述针阀体控制油孔的上端与所述中间体的中间体控制油 孔连通，下端连通所述控制油腔；
所述喷嘴通过所述连接螺母拧紧固定于所述针阀体的下部且与所述针阀体燃气腔连通，该喷嘴的下端 设有喷气孔；
所述液压活塞呈圆柱状，安装于所述阀壳的内腔中且能够上下运动，其头部设置于所述液压油腔内， 该头部的环槽内设有活塞环且与该液压油腔的内壁密封接触，所述液压活塞的下部设有横向贯通的活塞燃 气腔和活塞燃气孔，该活塞燃气孔上端连通所述活塞燃气腔，下端与所述阀壳的燃气腔连通；
所述止回阀组件安装于所述液压活塞下部的活塞燃气孔中，以控制燃气的单向通过；所述止推块组件 的上端通过螺纹连接于所述阀壳的下部，下端穿入所述中间体，所述柱塞组件安装于所述阀壳内的下部且 位于所述止推块组件的上方；所述弹簧组件安装于所述中间体内且位于所述止推块组件的下方；
所述针阀安装于所述针阀体内且能够上下移动，该针阀位于所述弹簧组件的下方且受该弹簧组件向下 的压力，所述针阀下部的锥面与所述针阀体的内锥面形成密封面；
燃气从所述燃气入口通过所述上燃气孔进入所述液压活塞的活塞燃气腔，然后通过所述活塞燃气孔推 动所述止回阀组件向下开启，燃气进入并充满所述燃气腔；液压油经过所述液压油入口通入所述液压油孔， 推动所述液压活塞向下移动，压缩所述燃气腔内的燃气导致压力增大达到一定值，推动所述柱塞组件向下 开启，燃气依次经过所述阀壳燃气孔、中间体第一燃气孔和针阀体第一燃气孔进入所述针阀体燃气腔；控 制油从所述控制油入口依次经过控制油孔、中间体控制油孔和针阀体控制油孔进入所述控制油腔，压力大 于燃气的控制油推动所述针阀向上开启，所述针阀体燃气腔内的燃气进入所述喷嘴，从所述喷气孔向外喷 射。
作为进一步改进，所述的阀盖的上部还设有个密封油入口，所述阀壳的内部还设有上密封油孔、下密 封油孔和密封油环槽，所述中间体的内部设有密封油腔；所述上密封油孔的上端连通所述密封油入口，所 述下密封油孔和密封油环槽分别与所述上密封油孔连通，该密封油环槽设置于所述阀壳的内腔壁上且环绕 所述液压活塞的外周，所述密封油腔与所述下密封油孔连通；
密封油从所述密封油入口进入所述燃气喷气阀后分成两路：一路经过所述上密封油孔和密封油环槽到 达所述阀壳与液压活塞的接触面，起到润滑和密封作用；另一路经过所述上密封油孔和下密封油孔到达所 述密封油腔，对所述针阀起到润滑作用。
作为进一步改进，所述的阀壳的外部设有燃气检漏口和燃气回气口，内部还设有检测燃气孔和下燃气 孔，所述中间体的内部还设置有中间体第二燃气孔，所述针阀体的内部还设有泄露燃气腔和针阀体第二燃 气孔；
所述下燃气孔上端连接所述燃气入口，下端依次与所述中间体第二燃气孔、针阀体第二燃气孔和泄露 燃气腔连通，用以回收由所述针阀与针阀体之间间隙泄露的燃气；所述检测燃气孔一端连接所述燃气检漏 口，另一端开口于所述阀壳的下端面，用以排出该阀壳与中间体连接面之间的泄漏燃气；所述燃气回气口 与所述燃气腔连通，用以在所述燃气喷气阀停止使用时吹出阀中的燃气。
作为进一步改进，所述的壳体的外部还设有液压油泄放口，该液压油泄放口与所述液压油腔连通，用 以排出从所述活塞环处泄漏的液压油。
作为进一步改进，所述的阀壳的外周分布有若干环槽，该环槽内设有阀壳耐磨环和密封圈，所述中间 体的外部设有环槽，该环槽内设有中间体耐磨环，所述针阀体的外部设有密封槽，该环槽内设有密封圈； 该密封圈形成密封结构，所述阀壳耐磨环和中间体耐磨环起到承磨作用。
作为进一步改进，所述的针阀的行程距离由该针阀与所述止推块组件之间的间距决定。
与现有技术相比，本发明取得了以下效果：
1)所述的燃气喷气阀专用于液化石油气的喷射，填补了该领域的空白。
2)本发明通用性强，能够满足不同缸径大小和多种气缸数量的双燃料柴油机的需要。
3)所述燃气喷气阀喷射压力高，雾化效果好。
4)本发明采用多道密封圈，能有效杜绝燃气(液化石油气)、液压油的串气和泄漏，确保了运行安全。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的H-H剖视图。
图3是阀盖的结构示意图。
图4是阀盖的剖视图。
图5是阀壳的结构示意图之一。
图6是阀壳的结构示意图之二。
图7是中间体的结构示意图。
图8是针阀体的结构示意图。
图9是喷嘴的结构示意图。
图10是连接螺母的结构示意图。
图11是液压活塞的结构示意图。
图12是图11的K-K剖视图。
图13是止回阀组件的结构示意图。
图14是止推块组件的结构示意图。
图15是柱塞组件的结构示意图。
图16是弹簧组件的结构示意图。
图17是针阀的结构示意图。
图18是阀壳耐磨环的结构示意图。
图19是中间体耐磨环的结构示意图。
图20是燃气通道和液压油通道的示意图。
图21是图20的M-M剖视图。
图22是控制油通道和密封油通道的示意图。
图23是图22的N-N剖视图。
图中：
1—阀盖，2—阀壳，3—中间体，4—针阀体，5—喷嘴，6—连接螺母，7—螺塞，8—阀盖紧固螺栓， 9—固定螺栓，10—定位销，11—止推块组件，12—液压活塞，13—止回阀组件，14—柱塞组件，15—弹簧 组件，16—针阀，17—阀壳耐磨环，18—中间体耐磨环，19—密封圈，20—活塞环；
101—液压油孔，102—上燃气孔，103—活塞燃气孔，104—阀壳燃气孔，105—中间体第一燃气孔，106— 针阀体第一燃气孔，107—检测燃气孔，108—下燃气孔，109—中间体第二燃气孔，110—针阀体第二燃气 孔，111—上密封油孔，112—密封油环槽，113—下密封油孔，114—控制油孔，115—中间体控制油孔，116— 针阀体控制油孔；
a—液压油入口，b—控制油入口，c—密封油入口，d—液压油泄放口，e—燃气入口，f—燃气检漏口， g—燃气回气口，j—喷气口，A—液压油腔，B—活塞燃气腔，C—燃气腔，D—针阀体燃气腔，E—泄露燃 气腔，F—密封油腔，G—控制油腔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的阐述，但下述的实施例并非用来限定本发明所要求保 护的范围。
本发明提供了一种用于大型低速双燃料柴油机的燃气喷气阀，该双燃料柴油机燃烧液化石油气和柴油。 所述燃气喷气阀主要由如下三大部分组成：固定结构部件、运动部件和密封件。所述固定结构部件是本发 明的基础构件，并且与所述运动部件之间形成多个内部腔体。所述运动部件安装于该固定结构部件内部， 该运动部件能够相互配合，在一定条件下喷射出一定压力、一定量的燃气。所述密封件安装于各固定结构 部件之间，以及运动部件与固定结构部件之间，确保各个腔体间的相对封闭。
所述固定结构部件构成了本发明所述燃气喷气阀的总体框架，是结构的基础，内部设有多条燃气通道、 液压油通道、控制油通道和密封油通道，请结合参阅图1和图2，该固定结构部件包括阀盖1、阀壳2、中 间体3、针阀体4、连接螺母6、喷嘴5、止推块组件11、螺塞7、阀盖紧固螺栓8、固定螺栓9和定位销 10。
请结合参阅图1和图2，所述的运动部件包括液压活塞12、止回阀组件13、柱塞组件14、弹簧组件15 和针阀16。所述密封件包括一个活塞环20、十三件密封圈19、阀壳耐磨环17和中间体耐磨环18。
请参阅图2、图3和图4，所述阀盖1安装于所述燃气喷气阀的顶部，上面除了设有2个起吊孔(螺纹 孔)、2个螺栓安装通孔和9个阀盖固定螺栓孔之外，内部还设有一个液压油孔101，该液压油孔101的顶 端开口为液压油入口a，所述阀盖1的上部还设有一个控制油入口b和一个密封油入口c，侧边设有两个泄 放孔和一个工艺孔，该泄放孔用于拆卸时泄放液压油，该工艺孔用所述螺塞7闷死(见图1)。
所述阀壳2为所述燃气喷气阀的基本构件，请结合参阅图2、图5和图6，该阀壳2上端面设有9个螺 纹孔，通过九个阀盖紧固螺栓8将所述阀盖1与阀壳2紧固在一起；所述阀壳2的下端面设有10个螺纹孔， 外部设有液压油泄放口d、燃气入口e、燃气检漏口f和燃气回气口g。
请结合参阅图2、图20和图21，所述的阀壳2为内部中空的圆柱形构件，内腔的上部设有液压油腔A， 下部设有燃气腔C，该液压油腔A与所述液压油泄放口d连通，该燃气腔C与所述燃气回气口g连通。所 述阀壳2壳体中错综布置有上燃气孔102、阀壳燃气孔104、检测燃气孔107和下燃气孔108；该上燃气孔 102连通所述燃气入口e，所述阀壳燃气孔104上端连通所述燃气腔C，下端开口于所述阀壳2的下端面， 所述检测燃气孔107一端连接所述燃气检漏口f，另一端开口于所述阀壳2的下端面，所述下燃气孔108一 端连接所述燃气入口e，另一端开口于所述阀壳2的下端面。
结合参阅图2、图22和图23，所述阀壳2内部还设有上密封油孔111、下密封油孔113和密封油环槽 112；该下密封油孔113和密封油环槽112分别与所述上密封油孔111连通，所述上密封油孔111的上端开 口于所述阀壳2的上端面，进而连通所述阀盖1的密封油入口c，所述下密封油孔113的下端开口于所述阀 壳2的下端面，所述密封油环槽112设置于所述阀壳2的内腔壁上且环绕所述液压活塞12的外周。所述阀 壳2的内部还设有控制油孔114，该控制油孔114一端开口于所述阀壳2的上端面，并进而连通所述阀盖1 的控制油入口b，另一端开口于所述阀壳2的下端面。
请参阅图1，所述阀壳2的外周分布有6道环槽，所述阀壳耐磨环17，结构见图18，设置于其中一道 环槽内，起到承磨和密封作用，其余环槽内安装有密封圈19，形成密封结构。
请结合参阅图1、图2和图7，所述中间体3通过定位销10和固定螺栓9安装于所述阀壳2的下方， 为内部中空的圆柱体。请结合参阅图22和图23，所述中间体3的内部设有密封油腔F，与所述阀壳2的下 密封油孔113连通；该中间体3的外部设有1道环槽，该环槽中安装有中间体耐磨环18，请参阅图19，在 所述燃气喷气阀的安装与拆卸过程中起到承磨作用，以避免所述中间体3遭到磨损。
所述的中间体3的内部设置有中间体第一燃气孔105、中间体第二燃气孔109和中间体控制油孔115。 请结合参阅图20和图21，所述中间体第一燃气孔105和中间体第二燃气孔109的一端开口于所述中间体3 的上端面，另一端开口于所述中间体3的下端面；该中间体第一燃气孔105的上端与所述阀壳2的阀壳燃 气孔104连通，所述中间体第二燃气孔109的上端与所述阀壳2的下燃气孔108连通。请结合参阅图22和 图23，所述中间体控制油孔115的一端开口于所述中间体3的上端面且与所述阀壳2的控制油孔114连通， 另一端开口于所述中间体3的下端面。所述中间体3沿圆周布置有10个螺栓通孔。
请结合参阅图8和图2，所述的针阀体4为呈凸台形状的中空结构，凸台处沿圆周布置有10个螺栓孔， 该针阀体4通过定位销10定位于所述中间体3的下方，并且通过10颗所述固定螺栓9依次与所述中间体3 和阀壳2紧固起来。请结合参阅图21和图22，所述针阀体4内部的上部设有控制油腔G，中部设有泄露燃 气腔E，下部设有针阀体燃气腔D，该针阀体燃气腔D与所述喷嘴5连通。所述针阀体4的外部设有一道 密封槽，安装有密封圈19。
请结合参阅图20、图21和图23，所述针阀体4的内部错综布置有针阀体第一燃气孔106、针阀体第二 燃气孔110和针阀体控制油孔116；该针阀体第一燃气孔106的上端开口于所述针阀体4的上端面且与所述 中间体3的中间体第一燃气孔105连通，下端连通所述针阀体燃气腔D；所述针阀体第二燃气孔110的上 端开口于所述针阀体4的上端面且与所述中间体3的中间体第二燃气孔109连通，下端连通所述泄露燃气 腔E；所述针阀体控制油孔116的上端开口于所述针阀体4的上端面且与所述中间体3的中间体控制油孔 115连通，下端连通所述控制油腔G。
请结合参阅图9、图10和图2，所述喷嘴5通过所述连接螺母6拧紧固定于所述针阀体4的下部，该 喷嘴5的下端通常设有3～5个细小的喷气孔j，燃气由此喷入燃烧室。
请结合参阅图11和图12，所述液压活塞12呈圆柱状，顶部设有一起吊螺纹，上部活塞头外周设有环 槽，下部设有横向贯通的活塞燃气腔B和活塞燃气孔103，该活塞燃气孔103上端连通所述活塞燃气腔B， 下端开口于所述液压活塞12的底端。
所述活塞环20安装于所述液压活塞12头部的环槽内，主要起到密封和承磨的作用。
请结合参阅图2和图20，所述液压活塞12安装于所述阀壳2的内腔中且能够上下运动，其头部设置于 该阀壳2上部的液压油腔A内，所述活塞环20的外侧与该液压油腔A的内壁密封接触；所述活塞燃气孔 103将所述活塞燃气腔B与所述阀壳2下部的燃气腔C连通。
请结合参阅图2和图20，所述止回阀组件13安装于所述液压活塞12下部的活塞燃气孔103中，其主 要作用是控制燃气的单向通过。请参阅图13，所述止回阀组件13由小弹簧、阀杆和阀座组成。
请结合参阅图14和图2，所述的止推块组件11的上端通过螺纹与所述阀壳2的下部连接，下端穿入所 述中间体3，主要作用在于支撑和固定所述柱塞组件14和弹簧组件15。
请结合参阅图15和图2，所述柱塞组件14由一弹簧和柱塞组成，安装于所述阀壳2内的下部且位于所 述止推块组件11的上方。当所述柱塞组件14处于自由状态下时，其柱塞在弹簧的支撑下挡住了燃气通道， 因而该弹簧的弹力大小决定了燃气被压缩后的压力大小。
请结合参阅图2和图16，所述弹簧组件15安装于所述中间体3内的密封油腔F中且位于所述止推块组 件11的下方，该弹簧组件15主要由大弹簧和弹簧座组成，对所述针阀16施加向下的推力。
请结合参阅图2和图17，所述针阀16安装于所述针阀体4之内，位于所述弹簧组件15的下方，上端 顶住所述大弹簧，下部的锥面与所述针阀体4的内锥面形成密封面，所述控制油腔G、泄露燃气腔E和针 阀体燃气腔D位于所述针阀体4与该针阀16之间；所述针阀16的上部受所述弹簧组件15向下的压力，使 其下部的锥面与所述针阀体4的内锥面紧密贴合。所述针阀16能够在所述针阀体4内上下移动，该针阀16 与止推块组件11之间的间距，决定了所述针阀16的行程距离。
本发明内部结构中主要通道有燃气通道、液压油通道、控制油通道和密封油通道。
请参阅图20和图21，所述燃气通道路径为：燃气从燃气入口e进入燃气喷气阀后分成两路：一路经上 燃气孔102至所述液压活塞12的活塞燃气腔B，然后通过活塞燃气孔103推动止回阀组件13向下开启， 燃气进入燃气腔C，当液压活塞12被液压油推动下行时，随着燃气腔C中的压力增大，止回阀组件13向 上关闭，同时柱塞组件14向下开启，燃气从燃气腔C经阀壳燃气孔104→中间体第一燃气孔105→针阀体 第一燃气孔106→针阀体燃气腔D，当针阀16开启后，燃气从针阀体燃气腔D经喷嘴5喷出；另一路经下 燃气孔108→中间体第二燃气孔109→针阀体第二燃气孔110→泄露燃气腔E，此燃气通路的主要作用是接 收由针阀16与针阀体4之间间隙泄露的高压燃气，以防止高压燃气泄漏至控制油系统中。当阀壳2与中间 体3连接面之间存在燃气泄漏时，燃气可通过检测燃气孔107至燃气检漏口f。另外，当所述燃气喷气阀停 止使用时，可通过通风系统将阀中的燃气经燃气回气口g吹出。
所述液压油通道路径为：液压油经液压油入口a进入燃气喷气阀之后，经过液压油孔101下压液压活 塞12；若有从活塞环20处泄漏的液压油，则经液压油腔A从液压油泄放口d流出。
请参阅图22和图23，所述密封油通道路径为：密封油从密封油入口c进入燃气喷气阀后分成两路：一 路经上密封油孔111→密封油环槽112至阀壳2与液压活塞12的接触面，起到润滑和密封作用；另一路经 上密封油孔111→下密封油孔113→密封油腔F，主要起到润滑针阀16的作用。
所述控制油通道路径为：控制油从控制油入口b进入燃气喷气阀后，经控制油孔114→中间体控制油孔115→针阀体控制油孔116→控制油腔G，其压力远大于弹簧组件15作用在针阀16上的压力，从而使针阀 16向上移动，随之下方的针阀体燃气腔D与喷嘴5连通，燃气发生喷射。控制油的主要作用就是在控制系 统的作用下，在某一时刻开启针阀16，控制燃气的喷射。
请结合参阅图20、图23和图21，本发明的工作原理为：
当液压活塞12处于上止点时，燃气从燃气入口e通过上燃气孔102进入所述液压活塞12的活塞燃气 腔B，然后通过活塞燃气孔103推动止回阀组件13向下开启，燃气进入并充满燃气腔C；当液压油经过液 压油入口a通入液压油孔101时，推动液压活塞12向下移动而压缩燃气，使燃气腔C内的燃气压力增大； 当压力达到一定值时，推动柱塞组件14向下开启，燃气依次经过阀壳燃气孔104、中间体第一燃气孔105、 针阀体第一燃气孔106，进入针阀体燃气腔D；在控制系统的作用下，控制油从控制油入口b依次经过控制 油孔114、中间体控制油孔115、针阀体控制油孔116，进入控制油腔G，压力大于燃气的控制油推动针阀 16向上开启，针阀体燃气腔D内的燃气进入喷嘴5，从喷气孔j向外喷射。
本发明具有使用安全、操作方便、易于控制，喷射效果好等特点，可广泛应用于大型船用液化石油气 双燃料柴油机。
上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请的内容所作 的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。
