專利名稱：多列柴油機(jī)斷氣式超速保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
柴油機(jī)斷氣式超速保護(hù)裝置是屬于柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)安全保護(hù)裝置的部件。
柴油機(jī)超速飛車事故是造成機(jī)器損壞的最大事故。超速保護(hù)裝置分兩類一是斷油式超速保護(hù)裝置；二是斷氣式超速保護(hù)裝置，斷油式超速保護(hù)裝置是控制切斷燃油供應(yīng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用普遍但效果較差，對(duì)于高速柴油機(jī)，由于燃油系統(tǒng)剩油原因，超速有時(shí)不能瞬即制止，尤其是機(jī)油引起的飛車事故，無(wú)法防止。斷氣式超速保護(hù)裝置是斷絕空氣供應(yīng)，使機(jī)器立即停車，迅速、可靠，能防止燃油、機(jī)油等引起的飛車事故，但技術(shù)上較復(fù)雜，不能象控制油門那樣簡(jiǎn)單，尤其對(duì)于多列式柴油機(jī)，斷氣式超速保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積重量均較大，很難實(shí)現(xiàn)各列瞬即同步斷氣，故目前世界上尚無(wú)實(shí)施例子。例如蘇聯(lián)的M50，美國(guó)的GM6－71和西德的MD872等雙列柴油機(jī)的斷氣式超速保護(hù)裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且不能自動(dòng)復(fù)位，對(duì)多列式柴油機(jī)不適用。此外，在現(xiàn)有柴油機(jī)超速保護(hù)裝置中，無(wú)論是斷油式超速保護(hù)裝置還是斷氣式超速保護(hù)裝置，當(dāng)機(jī)器超速時(shí)采取緊急停車均可能使機(jī)器帶來(lái)不同程度損傷，在高工況下突然停車，由于熱負(fù)荷高，有可能發(fā)生活動(dòng)件咬死現(xiàn)象，使艦船主機(jī)失去機(jī)動(dòng)性。
為克服上述國(guó)內(nèi)外斷油式超速保護(hù)裝置和斷氣式超速保護(hù)裝置存在的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的具有國(guó)際先進(jìn)水平的增壓器渦殼氣道排氣口加閥片的斷氣式超速保護(hù)裝置是應(yīng)用空氣動(dòng)力學(xué)原理，當(dāng)柴油機(jī)超速時(shí)，利用增壓柴油機(jī)工作時(shí)通過(guò)進(jìn)氣道的強(qiáng)大氣流使閥片關(guān)閉，不需任何扭轉(zhuǎn)彈簧或其它機(jī)械力量作用即能自動(dòng)同步封閉各列進(jìn)氣道，隔斷空氣，在2～3秒內(nèi)使柴油機(jī)降至怠速(300轉(zhuǎn)／分)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)“無(wú)損傷”超速安全保護(hù)。同時(shí)應(yīng)用斜面作用原理，通過(guò)按鈕在1秒內(nèi)能使已封閉的各列進(jìn)氣道同時(shí)恢復(fù)暢通，不必逐個(gè)用手扳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位，保證機(jī)器迅速正常啟動(dòng)。
該斷氣式超速保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作靈敏可靠，元件微型量輕，經(jīng)得起機(jī)器強(qiáng)烈振動(dòng)，其適用范圍廣，單列、雙列、多列和星型增壓柴油機(jī)均能應(yīng)用。
現(xiàn)以42－160柴油機(jī)斷氣式超速保護(hù)裝置為實(shí)施實(shí)例來(lái)說(shuō)明該裝置的原理和特點(diǎn)。


圖1是42－160柴油機(jī)增壓器渦殼氣道排氣口開(kāi)、閉狀態(tài)示意圖；圖2是氣動(dòng)閥片外形圖；圖3是圖2中MN剖面視圖；圖4是氣動(dòng)銷子結(jié)構(gòu)示意圖。
42－160柴油機(jī)的增壓器渦殼具有七個(gè)呈星型均勻分布的對(duì)稱排氣口，
圖1是其中一個(gè)排氣口開(kāi)、閉狀態(tài)示意圖。氣動(dòng)閥片1依靠閥片軸2兩端的圓柱安裝在增壓器渦殼排氣口3中的支承槽4內(nèi)，氣動(dòng)閥片1的形狀(見(jiàn)圖2)正好與渦殼排氣口3關(guān)閉時(shí)的截面形狀相同。在柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，氣動(dòng)閥片1依靠氣動(dòng)銷子5中的活塞桿6將氣動(dòng)閥片1側(cè)面鎖緊，使其貼附在渦殼排氣口3的壁面上，此時(shí)氣流暢通供氣，當(dāng)柴油機(jī)發(fā)生超速需緊急降速時(shí)，由壓縮空氣源向氣動(dòng)銷子5輸入10公斤／厘米2的壓縮空氣，將氣動(dòng)元件5中的活塞桿6拉出，氣動(dòng)閥片1在上下側(cè)氣流壓差的作用下自動(dòng)掀起，使氣道關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)緊急降速，以上過(guò)程可與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制也可手動(dòng)實(shí)施。
氣動(dòng)銷子5的結(jié)構(gòu)原理如圖4所示，正常工作狀態(tài)，活塞桿6伸出，將氣動(dòng)閥片1側(cè)面鎖緊，當(dāng)需緊急降速時(shí)，從進(jìn)氣口7輸入10公斤／厘米2壓縮空氣至氣缸8內(nèi)，活塞9在10公斤／厘米2力的作用下克服彈簧10的作用力帶動(dòng)活塞桿6縮回氣缸8內(nèi)，使鎖緊氣動(dòng)閥片1的活塞桿6拉出。
為保證柴油機(jī)在怠速狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，排氣口3被氣動(dòng)閥片1關(guān)閥時(shí)，氣道在氣動(dòng)閥片1的兩側(cè)仍留有適當(dāng)間隙。當(dāng)需要復(fù)位便氣道重新恢復(fù)暢通以便再次啟動(dòng)機(jī)器時(shí)，進(jìn)氣口7通大氣，活塞桿6伸出，能否使氣動(dòng)閥片1復(fù)位的關(guān)鍵技術(shù)是活塞桿6的錐形頭部頂尖必須落在氣動(dòng)閥片1邊沿斜面AB上，(見(jiàn)圖3)，若錐形頭部頂尖落在氣動(dòng)閥片1邊沿垂直面BC上，就不能自動(dòng)復(fù)位，氣動(dòng)閥片1自動(dòng)復(fù)位由六個(gè)因素的組合方能實(shí)現(xiàn)1、與活塞桿6錐形頭部夾角α有關(guān)，α角越小越易復(fù)位，但有效鎖緊尺寸AD減小，見(jiàn)圖3，一般取α≤45°。
2、與氣動(dòng)閥片1邊沿EF段斜面坡角β有關(guān)，β越小越易復(fù)位，但有效鎖緊尺寸AD減小，一般β≤45°。
3、與活塞桿6離氣動(dòng)閥片1轉(zhuǎn)動(dòng)軸線距離L有關(guān)，(見(jiàn)圖3)，L越小越易復(fù)位，但活塞桿6受力越大。
4、與氣道截面變化有關(guān)，即與氣動(dòng)閥片1由開(kāi)啟位置至關(guān)閉位置轉(zhuǎn)角θ有關(guān)，θ角越小越易復(fù)位，但要符合原增壓器設(shè)計(jì)的氣流要求。
5、與氣動(dòng)閥片1長(zhǎng)度有關(guān)，氣動(dòng)閥片1越長(zhǎng)越易復(fù)位，但振動(dòng)力及氣動(dòng)力越大，活塞桿6受力越大。
6、與活塞桿6直徑有關(guān)，直徑越大越易復(fù)位，但氣動(dòng)銷子5中氣缸8出力減小，影響活塞桿6縮回力量。
由上述分析可知，以上六種因素的尺寸大小各小利弊選擇時(shí)要互相兼顧。
該裝置經(jīng)過(guò)方案設(shè)計(jì)、理論計(jì)算、可行性論證試驗(yàn)(其中包括超速保護(hù)裝置工作原理試驗(yàn)，增壓器渦殼排氣管阻力特性試驗(yàn)，增壓器渦殼強(qiáng)度振動(dòng)試驗(yàn))及42－160柴油機(jī)斷氣式超速保護(hù)實(shí)機(jī)試驗(yàn)，得到下述結(jié)論1、通過(guò)手動(dòng)、自動(dòng)、靈敏度共十五次試驗(yàn)證明該系統(tǒng)能及時(shí)、迅速、靈敏、可靠地實(shí)現(xiàn)降速保護(hù)主機(jī)的作用，在2～3秒內(nèi)能自動(dòng)使超速降至怠速(300轉(zhuǎn)／分)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
2、系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)能自動(dòng)同步關(guān)閉和自動(dòng)同步復(fù)位，即在1秒鐘內(nèi)使封閉的七列進(jìn)氣道同步恢復(fù)暢通。
3、實(shí)現(xiàn)降速保護(hù)可避免緊急停車時(shí)因熱負(fù)荷高而發(fā)生使活動(dòng)件咬死的現(xiàn)象。
4、該保護(hù)裝置對(duì)于單列、雙列、多列和星型增壓柴油機(jī)均能應(yīng)用有很大實(shí)用價(jià)值。
該裝置獨(dú)特、新穎、屬國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)，技術(shù)上居國(guó)際領(lǐng)先，是柴油機(jī)超速保護(hù)裝置技術(shù)上的重大突破。
權(quán)利要求1.一種柴油機(jī)斷氣式超速保護(hù)裝置，其特征在于在增壓器渦殼排氣口3中的支承槽4內(nèi)裝有氣動(dòng)閥片1。
2.由權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)斷氣式超速保護(hù)裝置，其特征在于控制氣動(dòng)閥片1開(kāi)，閉的氣動(dòng)銷子5是由活塞桿6，氣缸8、活塞9、彈簧10構(gòu)成，且在氣缸8壁面開(kāi)有進(jìn)氣口7。
3.由權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)斷氣式超速保護(hù)裝置，其特征在于氣動(dòng)閥片1的形狀與渦殼排氣口3關(guān)閉時(shí)的截面形狀相同，氣動(dòng)閥片1被活塞桿6鎖住位置EF段的閥片邊沿呈斜面狀，且斜面坡角β應(yīng)小于等于45°。
4.由權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)斷氣式超速保護(hù)裝置，其特征在于氣動(dòng)閥片1關(guān)閉時(shí)，氣道在氣動(dòng)閥片1兩側(cè)仍留有適當(dāng)間隙。
5.由權(quán)利要求1和2所述的柴油機(jī)斷氣式超速保護(hù)裝置，其特征在于氣動(dòng)銷子5中活塞桿6的錐形頭部夾角α應(yīng)小于等于45°。
專利摘要增壓柴油機(jī)渦殼出口加裝氣動(dòng)閥片的斷氣式超速保護(hù)裝置，是應(yīng)用空氣動(dòng)力學(xué)原理，當(dāng)柴油機(jī)超速時(shí)，利用增壓柴油機(jī)工作時(shí)通過(guò)進(jìn)氣道的強(qiáng)大氣流，使氣動(dòng)閥片關(guān)閉，自動(dòng)同步封閉各列進(jìn)氣道，使柴油機(jī)在2～3秒內(nèi)降至怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，此外還應(yīng)用斜面作用原理，通過(guò)按鈕在1秒內(nèi)使已封閉的各列進(jìn)氣道同時(shí)自動(dòng)恢復(fù)暢通，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈敏可靠，元件微型、量輕、經(jīng)得起強(qiáng)烈振動(dòng)，適用于各種增壓柴油機(jī)。
文檔編號(hào)F02D9/08GK2055867SQ88211868
公開(kāi)日1990年4月11日 申請(qǐng)日期1988年6月7日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月7日
發(fā)明者馮龍南 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍海軍后勤技術(shù)裝備研究所上海市研究室