本發(fā)明涉及的是一種燃料噴射混合裝置，具體地說是天然氣發(fā)動機燃氣系統(tǒng)的燃料噴射混合裝置。

背景技術(shù)：

環(huán)境污染問題日益嚴重，排放指標要求日趨嚴格，市場上對大功率氣體機的需求不斷增長。伴隨大規(guī)模的氣體發(fā)動機的使用，一整套進氣系統(tǒng)，包括從燃氣噴射閥到進氣歧管再到氣閥氣缸等諸多部分，這之中燃料和空氣的流過的每個部分都對氣體發(fā)動機的性能有著重要的意義，在發(fā)動機工況惡劣的情況下，噴射閥容易出現(xiàn)反向泄漏的情況，與此同時還需要噴射混合裝置能夠具有噴射流量大、噴射效率高并且穩(wěn)定且兼具良好的響應(yīng)特性。因此，需要設(shè)計一種具有防反向泄漏功能的集成式燃氣噴射混合裝置，使其流通能力能滿足天然氣發(fā)動機在高負荷狀態(tài)下正常工作需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供響應(yīng)速度快、燃氣噴射穩(wěn)定、可靠性強、具有防反向泄漏功能的一種防反向的集成式環(huán)歧管壁面氣體燃料噴射混合裝置。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明一種防反向的集成式環(huán)歧管壁面氣體燃料噴射混合裝置，其特征是：包括燃氣噴射閥、連接氣罩、燃料擴散管；

所述燃氣噴射閥包括閥體、電磁執(zhí)行器、閥芯組合體、浮動閥座，所述電磁執(zhí)行器包括鐵芯，鐵芯固定在閥體上端，鐵芯里纏繞線圈，鐵芯里設(shè)置環(huán)形槽；所述閥芯組合體包括銜鐵、彈簧座、底板、閥芯，銜鐵、底板、閥芯自上而下布置同時通過緊固螺栓連接在一起，彈簧座位于銜鐵外部并與銜鐵之間形成環(huán)形槽，復位彈簧的兩端分別布置在鐵芯的環(huán)形槽和彈簧座的環(huán)形槽內(nèi)，銜鐵中心處設(shè)置壓力平衡孔，底板上設(shè)置壓力平衡槽，閥芯為中空結(jié)構(gòu)，壓力平衡孔、壓力平衡槽、閥芯的中空部分相通，閥芯的中空部分里設(shè)置閥座復位彈簧，閥芯上設(shè)置密封環(huán)帶和肋，密封環(huán)帶形成環(huán)腔，閥芯上表面開設(shè)軸向主氣槽，肋上開有周向補氣孔，并在補氣孔處設(shè)置導流錐角；所述浮動閥座包括導向基座、閥座，導向基座固定在閥體的下方，閥座位于閥芯下方，導向基座內(nèi)圈設(shè)置有t形結(jié)構(gòu)，閥座外圈通過設(shè)置與其配合的t形結(jié)構(gòu)安裝在導向基座里，閥座復位彈簧的兩端分別固定在閥座和銜鐵上，閥座上設(shè)置出氣環(huán)帶和導向塊，導向塊位于閥芯周圍，出氣環(huán)帶位于環(huán)腔下方，出氣環(huán)帶下方設(shè)置出氣口；

所述燃料擴散管包括氣管主體，氣管主體包括主管和支管，主管為空腔的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，圓環(huán)結(jié)構(gòu)上設(shè)置主管連通孔，圓環(huán)中部為主管中心孔，支管的前端與主管的圓環(huán)結(jié)構(gòu)相通，主管與連接氣罩相連并相通，主管中心孔連通空氣進氣道，主管中心孔后方的支管區(qū)域構(gòu)成燃氣混合區(qū)，所有支管貼于進氣歧管管壁四周分布，支管的內(nèi)側(cè)開設(shè)斜槽；

出氣口連通連接氣罩。

本發(fā)明還可以包括：

1、在閥座和導向基座之間設(shè)置兩重防漏氣結(jié)構(gòu)，第一重防漏氣結(jié)構(gòu)是在閥座和導向基座連接處上方安裝可變形密封圈，可變形密封圈內(nèi)沿上方加裝壓緊墊圈，第二重防漏氣結(jié)構(gòu)是在閥座和導向基座的t形結(jié)構(gòu)連接處設(shè)置兩層密封膠圈，在閥座和導向基座之間的t形結(jié)構(gòu)連接處設(shè)置彈性墊圈。

2、支管的末端設(shè)置半圓開孔，每個支管上的斜槽為四個，其與進氣歧管軸線的夾角分別為30°、30°、45°、60°。

3、鐵芯的上部與閥體之間形成進氣口，鐵芯的中下部與閥體之間形成導流腔，進氣口、導流腔相通；氣體由進氣口垂直流入閥體內(nèi)，沿著導流腔流入充滿閥體內(nèi)部，線圈通電后，銜鐵帶動閥芯向上運動與閥座表面分離，氣路開啟，電磁閥開啟，氣體由軸向主氣槽和周向補氣孔的混合進氣方式流入，通過環(huán)腔，由出氣口垂直流出并進入連接氣罩，之后進入燃料擴散管，燃氣在主管的圓環(huán)結(jié)構(gòu)內(nèi)擴散，再流入到各個支管中，流入到支管的燃氣通過各個斜槽噴入到燃氣混合區(qū)，與此同時空氣從空氣進氣道經(jīng)過主管中心孔進入到燃氣混合區(qū)，在渦流的作用下，燃氣與空氣混合流入到進氣歧管中；線圈斷電后，在鐵芯與彈簧座之間的復位彈簧的作用下，銜鐵向下運動，帶動閥芯向下運動，直至閥芯表面與閥座表面貼合，恢復到初始位置，氣路關(guān)閉，電磁閥關(guān)閉。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：本發(fā)明采用帶浮動閥座的結(jié)構(gòu)，其能夠有效防止燃氣噴射閥出現(xiàn)反向泄漏的情況并具有減震的功能，保證了燃氣噴射閥工作的可靠性及安全性；本發(fā)明通過在銜鐵中心開壓力平衡孔并在底板上開有一定數(shù)量的壓力平衡槽，避免銜鐵受到軸向力，使銜鐵處內(nèi)外氣路壓力更易達到平衡，提高銜鐵響應(yīng)速度；本發(fā)明通過在閥芯的四個肋上開周向補氣孔，增加流通面積，減少閥芯質(zhì)量，提高可靠性。在閥芯周向補氣孔處設(shè)置一定角度的出氣環(huán)帶，減少流動損失，增大流量系數(shù)。本發(fā)明采用軸向主氣槽直接進氣和周向補氣孔進氣的混合進氣方式，氣體燃料由燃氣噴射閥出口經(jīng)連接氣罩進入燃料擴散管噴射入進氣歧管，從而實現(xiàn)燃氣混合的功能。在連接氣罩處采用較大曲率半徑的結(jié)構(gòu)，減少尖銳棱角結(jié)構(gòu)引起的氣流流動總壓損失，進一步增加進氣流量系數(shù)，增加進氣量，同時燃料擴散管緊貼進氣歧管壁布置，在燃氣噴射時破壞了空氣流動的壁面邊界層，增強了空氣流動的湍動能，有效地提高了發(fā)動機的供氣效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為燃氣噴射閥總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為閥芯組合體示意圖；

圖4為浮動閥座結(jié)構(gòu)放大圖；

圖5為浮動閥座受力圖；

圖6為燃料擴散管正視圖；

圖7為本發(fā)明的氣流走向圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述：

結(jié)合圖1-7，圖1為本發(fā)明一種防反向的集成式環(huán)歧管壁面氣體燃料噴射混合裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖，包括燃氣噴射閥1、連接氣罩2、燃料擴散管3三個部分。

圖2所示的為一種防反向的集成式環(huán)歧管壁面氣體燃料噴射混合裝置的燃氣噴射閥結(jié)構(gòu)示意圖，包括閥體4、電磁鐵5、閥芯組合體6、浮動閥座7四大部分。電磁鐵5通過上方螺紋與閥體4連接在一起。電磁鐵5主要由鐵芯8、線圈9組成。鐵芯8兩側(cè)開有布置復位彈簧10的環(huán)形槽。

圖3所示的閥芯組合體6主要由銜鐵11、彈簧座13、緊固螺栓17、墊片15、底板16、閥芯18組成。其特征是：銜鐵11、墊片15、底板16和閥芯18通過緊固螺栓17鏈接在一起，彈簧座13安裝在底板16上。銜鐵11上開有壓力平衡孔12，底板16上開有一定數(shù)量的壓力平衡槽14，避免銜鐵11受到軸向力，使銜鐵11處內(nèi)外氣路壓力更易達到平衡，提高銜鐵11響應(yīng)速度；復位彈簧10位于鐵芯8與彈簧座13之間。線圈9通電后，鐵芯8、銜鐵11被磁化，鐵芯8與銜鐵11之間形成磁回路，銜鐵11受到電磁力的作用克服復位彈簧10的預緊力后向上運動，整個運動過程中，銜鐵11的軸向運動與周向定位均由閥座27上的4個導向塊25與閥芯18之間的配合來控制實現(xiàn)，直到彈簧座13的上表面與鐵芯8的下表面相接觸，銜鐵11在該位置維持一段時間后，線圈9斷電，銜鐵11受到的電磁力消失，在鐵芯8與彈簧座13之間的復位彈簧10的作用下，銜鐵11向下運動，直到銜鐵11重新回到初始位置。在閥芯18的四個肋19上分別開2個周向補氣孔20，提高響應(yīng)速度，增加流通面積，同時也可減少質(zhì)量，提高可靠性。在周向補氣孔20處設(shè)置一定角度的出氣環(huán)帶24，減少流動損失，增大流量系數(shù)。采用軸向主氣槽直接進氣和周向補氣孔20進氣的混合進氣方式，增加進氣流量系數(shù)，增加進氣量，同時可以避免氣流干涉，使氣路達到平衡。閥芯18和閥座27間采用出氣環(huán)帶24，面密封，穩(wěn)壓平衡，并且較寬的環(huán)帶面積可減少沖擊，提高可靠性。

如圖6所示，一種防反向的集成式環(huán)歧管壁面氣體燃料噴射裝置的燃料擴散管由主管部分、支管部分和出氣斜槽組成。主管部分34與連接氣罩2緊密相連，另一邊與支管部分35連通，支管部分35緊貼在進氣歧管壁上程周向布置，在支管部分35向歧管中心一側(cè)的管壁上，開有一系列出氣斜槽36，在本實施例中，出氣斜槽與歧管軸向夾角分別為30°、30°、45°、60°。

如圖7所示，氣體由進氣口37垂直流入閥體4內(nèi)，沿著導流腔38流入充滿閥體4內(nèi)部，線圈9通電后，銜鐵11受到電磁力的作用克服復位彈簧10的預緊力后向上運動，帶動閥芯18向上運動與閥座27表面分離，此時，氣路開啟，電磁閥開啟，氣體由軸向主氣槽和周向補氣孔20的混合進氣方式流入，通過多道錯綜分布的環(huán)腔22，最后由出氣口39垂直流出，流出的燃氣經(jīng)由連接氣罩2，流入燃料擴散管3中，氣體燃料在主管34的圓環(huán)結(jié)構(gòu)內(nèi)擴散，再流入到各個支管中35，流入到支管35的氣體燃料通過各個斜槽36噴入到燃氣混合區(qū)，與此同時新鮮空氣從空氣進氣道經(jīng)過主管中心孔進入到燃氣混合區(qū)，由于支管分布在貼近進氣歧管的位置，破壞了歧管壁形成的空氣邊界層，增加空氣流動的湍動能，此外由于支管上的斜槽36采取漸變的角度設(shè)計，因此氣體燃料在噴入到混合區(qū)時會產(chǎn)生渦流，在渦流的作用下，燃料與空氣可以進行充分的混合再流入到氣缸中；線圈9斷電，銜鐵11受到的電磁力消失，在鐵芯與彈簧座13之間的復位彈簧的作用下，銜鐵11向下運動，帶動閥芯18向下運動，直至閥芯18表面與閥座27表面貼合，恢復到初始位置，氣路關(guān)閉，電磁閥關(guān)閉。

如圖4所示，為了防止燃氣反向泄漏，提高燃氣噴射閥的可靠性和安全性，本發(fā)明采用了浮動閥座7結(jié)構(gòu)。浮動閥座7可以在電磁閥外部氣壓高與內(nèi)部氣壓時將電磁閥鎖死，有效地防止了燃氣的反向泄漏。浮動閥座7由7部分組成：導向基座26、閥座27、和閥座復位彈簧33、密封膠圈29、壓緊墊圈31、可變形密封圈32、彈性墊圈28。導向基座26通過螺栓固定在閥體4上，閥座27安裝在導向基座26上。導向基座26內(nèi)圈帶有t形結(jié)構(gòu)，與閥座27外圈的t形結(jié)構(gòu)相配合。閥座復位彈簧33兩端分別固定在閥座27和閥芯18上，并保持一定的預緊力。

為了防止閥座27和導向基座26之間漏氣，在閥座27和導向基座26之間加裝了兩重防漏氣結(jié)構(gòu)，第一重防漏氣結(jié)構(gòu)是在閥座27和導向基座26連接處上方安裝可變形密封圈32，可變形密封圈32外沿壓緊在導向基座26和閥體4上的安裝槽內(nèi)，通過導向基座26和閥體4間的螺栓預緊力固定?？勺冃蚊芊馊?2內(nèi)沿上方加裝壓緊墊圈34，通過螺絲30固定在閥座27上，壓緊墊圈31保證受力均勻，增強密封性?？勺冃蚊芊馊?2的材料采用可變形的軟塑料，保證其不影響閥座27的運動。第二重密封是在閥座27和導向基座26的t形連接處加裝了兩層密封膠圈29，進一步增強密封性。在閥座27和導向基座26之間的t形連接處加裝了一層彈性墊圈28，減少接觸時的振動沖擊力，起到了減震的作用。有效地增加了電磁閥的可靠性。

閥座27受閥座復位彈簧33彈力f4、電磁閥外部氣體壓力f1和f2、電磁閥內(nèi)部燃氣壓力f3和閥芯18壓緊力的作用。閥芯18受復位彈簧彈力作用。當電磁閥下方氣壓大于電磁閥內(nèi)部氣壓，電磁閥外部氣體壓力f1、f2分別作用在閥座27下方及出氣環(huán)帶24處，閥座27下方接觸面積遠大于出氣環(huán)帶24，因此，f1遠大于f2，在外部氣體壓力擴大到導致閥芯18向上運動之前，外部氣體壓力f1、f2克服復位彈簧10的彈簧預緊力，閥座27連同閥芯18一起向上運動。閥座27向上運動直到彈簧座17與電磁鐵相接觸。此時即使電磁鐵通電，閥芯15也無法向上運動，電磁閥無法開啟。電磁閥鎖死。

當電磁閥內(nèi)外氣壓恢復正常時，閥座27在閥座復位彈簧33的作用下向下運動回到原位。如果此時電磁鐵通電，閥芯18仍保持不動，電磁閥正常開啟。想要關(guān)閉電磁閥時電磁鐵斷電，閥芯18在復位彈簧的作用下向下運動，電磁閥關(guān)閉。如果此時電磁鐵未通電，閥座27與閥芯18一起在復位彈簧10的作用下向下運動回到原位，電磁閥保持關(guān)閉。想要開啟電磁閥時，電磁鐵通電，閥芯18在銜鐵帶動下向上運動，電磁閥正常開啟。

由上述工作過程可知，本發(fā)明直通式帶浮動閥座7的外導向燃氣噴射閥采用帶浮動閥座7的結(jié)構(gòu)，其能夠在噴射閥內(nèi)外氣壓異常的情況下有效防止燃氣噴射閥出現(xiàn)反向泄漏的情況并具有減震的功能，保證了燃氣噴射閥工作的可靠性及安全性；同時，本發(fā)明當燃料噴射停止時，燃料在燃料擴散管3內(nèi)的流動也就基本停止，燃料就被儲存在氣罩2、主管34和各個支管35內(nèi)。待到下次進氣沖程時，燃氣噴射閥1和氣缸氣閥打開，儲存在氣罩2、主管34、支管35內(nèi)的燃料會被后續(xù)的燃料推送到燃氣混合區(qū)，在與空氣混合后進入氣缸，由此提高了整個進氣裝置供氣的響應(yīng)性。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種防反向的集成式環(huán)歧管壁面氣體燃料噴射混合裝置，裝置分為燃氣噴射閥、連接氣罩和燃料擴散管。其中燃氣噴射閥由閥體、電磁鐵、閥芯組合體、浮動閥座四大部分構(gòu)成。電磁鐵通過其上方螺紋與閥體連接在一起。電磁鐵主要由鐵芯、線圈組成。鐵芯兩側(cè)開有布置復位彈簧的環(huán)形槽。閥芯組合體主要由銜鐵、彈簧座、緊固螺栓、墊片、底板、閥芯組成。其特征是：銜鐵、墊片、底板和閥芯通過緊固螺栓鏈接在一起，彈簧座安裝在底板上，底板上開有一定數(shù)量的壓力平衡槽，銜鐵上帶有壓力平衡孔。復位彈簧位于鐵芯與彈簧座之間。在閥芯的四個肋上分別開個周向補氣孔。閥芯和閥座間采用三道出氣環(huán)帶，面密封，穩(wěn)壓平衡，并且具有較寬的環(huán)帶面積。閥芯周向固定在閥座上的4個導向塊上，保證其垂直度，閥芯上下運動由彈簧座與鐵芯之間的距離進行限位。浮動閥座由導向基座、閥座、和閥座復位彈簧、密封膠圈、壓緊墊圈、可變形密封圈、彈性墊圈組成。導向基座通過螺栓固定在閥體上，閥座安裝在導向基座上。導向基座內(nèi)圈帶有t形結(jié)構(gòu)，與閥座外圈的t形結(jié)構(gòu)相配合。閥座復位彈簧兩端分別固定在閥座和閥芯上，并保持一定的預緊力。在閥座和導向基座之間加裝了兩重防漏氣結(jié)構(gòu)，第一重防漏氣結(jié)構(gòu)是在閥座和導向基座連接處上方安裝可變形密封圈，可變形密封圈外沿壓緊在導向基座和閥體上的安裝槽內(nèi)，通過導向基座和閥體間的螺栓預緊力固定?？勺冃蚊芊馊?nèi)沿上方加裝壓緊墊圈，通過螺絲固定在閥座上?？勺冃蚊芊馊Φ牟牧喜捎每勺冃蔚能浰芰?，保證其不影響閥座的運動。第二重密封是在閥座和導向基座的t形連接處加裝了兩層密封膠圈。

燃氣噴射閥出口與連接氣罩緊密連接，所述連接氣罩另一端則與燃料擴散管緊密連接，燃料從燃氣噴射閥噴出，經(jīng)連接氣罩進入燃料擴散管內(nèi)部。燃料擴散管包括主管與支管，主管為一連接氣罩的環(huán)形空腔結(jié)構(gòu)，一端與連接氣罩通過螺紋連接；在主管的另一側(cè)連接著若干支管，支管緊貼進氣歧管內(nèi)壁周向布置，在支管內(nèi)側(cè)壁上開設(shè)一系列角度不等的斜槽，且斜槽角度漸變，氣體燃料通過這些斜槽流入到進氣歧管內(nèi)與空氣混合。