一种用于天然气气瓶供气系统中的低温电磁增压泵

技术领域

本发明涉及到天然气气瓶供气技术领域，具体涉及能用于增加天然气气瓶内的压力的增压泵。

背景技术

天然气汽车中给发动机供气的方法如下：将天然气气瓶中的液化天然气经供气系统汽化后供给燃气发动机使用。装有液化天然气的天然气气瓶的内筒内包含液相空间和气相空间，气相空间位于液相空间的上方。由于天然气气瓶输出的天然气的压力需要达到燃气发动机使用的压力范围要求，天然气气瓶供气系统中设置有增压管路，增压管路中设置有增压汽化器。常用的增压管路包括：进口端连通液相空间、出口端连通增压汽化器的增压进液管，进口端连通增压汽化器、出口端连通气相空间的增压回气管。需要增压时，液相空间中的液化天然气经增压进液管进入增压汽化器汽化，汽化后的天然气经增压回气管进入气相空间中，从而增加天然气气瓶内筒中的压力。

这种包含有增压管路的天然气气瓶的供气系统使用时，具有以下缺点：当天然气气瓶中的液化天然气的液位处于低液位—即液位降低到小于额定标准液位的30%时，此时气瓶中的液化天然气无法通过自然液位差的方式向增压进液管中输出液化天然气，这样就不能通过增压管路对气相空间增压，就会导致供给燃气发动机的天然气的压力不符合要求。这个缺点可以通过在天然气气瓶的供气系统中设置增压泵来解决。由于天然气气瓶的供气系统是设置在天然气汽车上的，通常天然气汽车本身设置的车载电源的电压范围为24-48V，受天然气汽车的安装空间的限制、以及液化天然气的温度低且天然气属于易燃易爆气体的性质影响，该增压泵需要具有以下特点：体积小、自重轻、在-196℃的低温下也能稳定工作且工作时不易泄漏、能在天然气汽车本身设置的车载电源的驱动下工作从而方便天然气气瓶的供气系统及时增压。

发明内容

本发明的发明目的是：提供一种能在天然气汽车的天然气供气系统的低温下稳定工作的低温电磁增压泵，能使处于低液位状态下的天然气气瓶中的液化天然气汽化后仍能达到燃气发动机使用的压力要求，使得设置该低温电磁增压泵的天然气气瓶的供气系统能安全稳定增压。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于天然气气瓶供气系统中的低温电磁增压泵，包括：四周封闭的泵体，泵体内设置有工作腔，其特征在于：工作腔内设置有动铁芯，动铁芯的侧壁能与工作腔的侧壁活动密封，使得工作腔分为位于泵体前端壁和动铁芯之间的第一活动腔、位于动铁芯和泵体后端壁之间的第二活动腔，动铁芯后端和泵体后端壁之间的第二活动腔中设置有压缩弹簧，压缩弹簧能推动动铁芯往前移动，泵体外设置有能驱动动铁芯在电磁力的作用下向后移动的驱动装置，泵体前端壁上、动铁芯上、泵体后端壁上分别设置有液体通道，泵体前端壁上、动铁芯上、泵体后端壁上分别设置有一个能开启或封闭对应液体通道的密封装置；泵体、驱动装置、动铁芯、液体通道、密封装置的结构满足如下要求：驱动装置得电过程中，动铁芯在驱动装置的电磁力的作用下沿着工作腔的侧壁向后移动，使得泵体前端壁上的液体通道被开启，液化天然气能通过泵体前端壁上的液体通道进入第一活动腔中，此过程中，动铁芯上及泵体后端壁上的密封装置始终分别封闭对应的液体通道；驱动装置失电过程中，动铁芯在压缩弹簧的作用下沿着工作腔的侧壁向前移动，使得泵体前端壁上的液体通道被封闭，动铁芯上的液体通道被开启，并且第一活动腔中的部分液化天然气通过动铁芯上的液体通道进入第二活动腔中，使得第二活动腔中的液化天然气被增压，然后泵体后端壁上的液体通道被开启，第二活动腔中的部分液化天然气通过泵体后端壁上的液体通道被排出，当动铁芯前移复位后，各密封装置分别封闭对应的液体通道。

进一步地，前述的一种用于天然气气瓶供气系统中的低温电磁增压泵，其中：中空的动铁芯的后端敞口，动铁芯的前端壁上设置有液体通道及相配合的密封装置，动铁芯的后端壁与泵体后端壁之间通过压缩弹簧连接；第一活动腔位于泵体前端壁和动铁芯的前端壁之间，第二活动腔位于动铁芯的前端壁和泵体后端壁之间，第二活动腔包含动铁芯的内腔。

进一步地，前述的一种用于天然气气瓶供气系统中的低温电磁增压泵，其中：动铁芯的侧壁上前后间隔设置有两个周向密封凹槽，每个周向密封凹槽中设置有一个密封圈，工作腔的侧壁与动铁芯的侧壁之间通过二个密封圈密封。

进一步地，前述的一种用于天然气气瓶供气系统中的低温电磁增压泵，其中：泵体包括：前后两端敞口的管状的泵体本体，后端敞口的锁紧螺母一伸入泵体本体前段中、且伸入泵体本体前段中的锁紧螺母一的侧壁与泵体本体前段的内侧壁固定密封连接，后端敞口的锁紧螺母二伸入泵体本体后段中、且伸入泵体本体后段中的锁紧螺母二的侧壁与泵体本体后段的内侧壁固定密封连接；锁紧螺母一的前端壁上设置有液体通道，锁紧螺母一的前端壁即为泵体前端壁，锁紧螺母二的前端壁上设置有液体通道，锁紧螺母二的前端壁即为泵体后端壁，动铁芯的侧壁与位于锁紧螺母一的后端壁和锁紧螺母二的前端壁之间的泵体本体中段的内侧壁活动密封，当动铁芯前移复位后，动铁芯前端壁抵靠在锁紧螺母一的后端壁上；锁紧螺母一的内腔通过其后端的敞口与泵体本体的内腔连通，使得锁紧螺母一的内腔、泵体本体中段的内腔配合形成工作腔，第一活动腔包含锁紧螺母一的内腔。

进一步地，前述的一种用于天然气气瓶供气系统中的低温电磁增压泵，其中：锁紧螺母一与泵体本体前段螺纹密封连接，锁紧螺母二与泵体本体后段螺纹密封连接。

进一步地，前述的一种用于天然气气瓶供气系统中的低温电磁增压泵，其中：泵体本体前段的口径大于泵体本体中段的口径，使得泵体本体前段和泵体本体中段之间形成第一限位台阶面，锁紧螺母一伸入泵体本体前段中、其后端壁抵靠在第一限位台阶面上，当驱动装置失电、动铁芯在压缩弹簧的作用下前移复位后，动铁芯的前端抵靠在第一限位台阶面内侧的锁紧螺母一的后端壁上；泵体本体后段的口径大于泵体本体中段的口径，使得泵体本体后段和泵体本体中段之间形成第二限位台阶面，锁紧螺母二伸入泵体本体后段中、其前端抵靠在第二限位台阶面上。

进一步地，前述的一种用于天然气气瓶供气系统中的低温电磁增压泵，其中：密封装置包括：横向放置的“T”形的推杆，各液体通道所在的端壁上分别设置有一个推杆通孔，推杆前段穿过对应推杆通孔向前伸出，直至推杆后端壁被对应端壁所阻挡，伸出推杆通孔的推杆前段上和对应端壁之间设置有推杆压缩弹簧，使得推杆后端壁能在推杆压缩弹簧的作用下与对应端壁贴合，推杆后端壁与对应腔室的周向侧壁之间具有便于推杆移动的间隙；当推杆后端壁与对应端壁之间具有间隙时，对应的液体通道被开启，液化天然气能通过对应的液体通道、推杆后端壁与对应端壁或动铁芯之间的间隙、推杆后端壁与对应腔室的周向侧壁之间的间隙从前向后流动。

进一步地，前述的一种用于天然气气瓶供气系统中的低温电磁增压泵，其中：伸出推杆通孔的推杆前段上设置有卡槽，弹簧限位片卡入卡槽中，推杆压缩弹簧为从前向后直径逐渐变大的锥形弹簧，锥形弹簧套设在弹簧限位片和对应端壁之间的推杆上。

进一步地，前述的一种用于天然气气瓶供气系统中的低温电磁增压泵，其中：各液体通道均包括：周向均匀间隔设置在对应端壁上的若干扇形液体通道；当推杆后端壁贴合在对应端壁上后，能将对应端壁上的各扇形液体通道均封闭。

进一步地，前述的一种用于天然气气瓶供气系统中的低温电磁增压泵，其中：所述驱动装置为线圈。

本发明的优点是：一、驱动装置得电过程中，动铁芯在电磁力的牵引下向后移动，使得进入第一活动腔的液体通道被开启，液化天然气被吸入第一活动腔中，完成增压泵的进液过程，驱动装置失电过程中，连接动铁芯的后端和泵体后端壁的压缩弹簧的作用力使得动铁芯向前移动，进入第一活动腔的液体通道被关闭，并且进入第二活动腔的液体通道被开启，第一活动腔中的液化天然气进入第二活动腔中，对第二活动腔中的液化天然气进行增压，使得排出第二活动腔的液体通道被开启，增压后的液化天然气被排出，完成增压泵的出液过程，上述结构简单、自重轻的低温电磁增压泵通过驱动装置的得电和失电配合压缩弹簧的动作牵引动铁芯在泵体的工作腔内前后往复移动，能在-196℃的低温下稳定工作，从而能保证处于低液位状态下的天然气气瓶中液化天然气汽化后仍达到燃气发动机使用的压力要求, 使得设置该增压泵的天然气气瓶的供气系统能安全稳定增压。二、本发明进一步的优点是：动铁芯的后端敞口，动铁芯的前端壁上设置有液体通道及相配合的密封装置，动铁芯的后端壁与泵体后端壁之间通过压缩弹簧连接，这种结构的动铁芯使得第二活动腔包含动铁芯的内腔，既能确保第二活动腔的有效容积又能进一步降低低温电磁增压泵的重量，同时进一步减少低温电池增压泵的体积，使得低温电磁增压泵工作时驱动装置驱动动铁芯向后移动的功率不需太高，以天然气汽车本身设置的车载电源作为动力即可驱动动铁芯向后移动。三、本发明进一步的优点是：泵体包括：前后两端敞口的泵体本体，后端敞口的锁紧螺母一伸入于泵体本体前段中、且与泵体本体前段的内侧壁螺纹密封连接，后端敞口的锁紧螺母二伸入泵体本体后段中、且与泵体本体后段的内侧壁螺纹密封连接，锁紧螺母一的前端壁即为泵体前端壁，锁紧螺母二的前端壁即为泵体后端壁，当驱动装置失电使得动铁芯前移复位后，动铁芯前端壁抵靠在锁紧螺母一的后端壁上，上述结构的泵体易于制造和装配，同时也便于动铁芯的维修。

附图说明

图1是本发明所述的一种用于天然气气瓶供气系统中的低温电磁增压泵的结构示意图；

图2是图1的左视结构示意图；

图3是锁紧螺母一的立体结构示意图；

图4是动铁芯的立体结构示意图；

图5是锁紧螺母二的立体结构示意图；

图6是推杆的立体结构示意图。

实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种用于天然气气瓶供气系统中的低温电磁增压泵，包括： 四周封闭的泵体，泵体内设置有工作腔1，工作腔1内设置有动铁芯2，动铁芯2的侧壁能与工作腔1侧壁活动密封，使得工作腔1分为位于泵体前端壁和动铁芯之间的第一活动腔11、位于动铁芯和泵体后端壁之间的第二活动腔12，动铁芯2后端和泵体后端壁之间的第二活动腔12中设置有压缩弹簧3，压缩弹簧3能推动动铁芯2往前移动，泵体1外设置有能驱动动铁芯2在电磁力的作用下向后移动的驱动装置4，泵体前端壁上、动铁芯2上、泵体后端壁上分别设置有液体通道，泵体前端壁上、动铁芯2上、泵体后端壁上分别设置有一个能开启或封闭对应液体通道的密封装置；泵体、驱动装置4、动铁芯2、液体通道、密封装置的结构满足如下要求：驱动装置得电过程中，动铁芯2在驱动装置4的电磁力的作用下沿着工作腔1的侧壁向后移动，使得泵体前端壁上的液体通道被开启，液化天然气能通过泵体前端壁上的液体通道进入第一活动腔11中，此过程中，动铁芯2上及泵体后端壁上的密封装置始终分别封闭对应的液体通道；驱动装置失电过程中，动铁芯2在压缩弹簧3的作用下沿着工作腔1的侧壁向前移动，使得泵体前端壁上的液体通道被封闭，随后动铁芯2上的液体通道被开启，第一活动腔11中的部分液化天然气通过动铁芯2上的液体通道进入第二活动腔12中，使得第二活动腔12中的液化天然气被增压，然后泵体后端壁上的液体通道被开启，第二活动腔12中的部分液化天然气通过泵体后端壁上的液体通道被排出，当动铁芯2前移复位后，各密封装置分别封闭对应的液体通道。在本实施例中，动铁芯2由软磁不锈钢制成。

在本实施例中，中空的动铁芯2的后端敞口，动铁芯的前端壁21上设置有液体通道及相配合的密封装置，动铁芯2的后端壁与泵体后端壁之间通过压缩弹簧3连接；第一活动腔11位于泵体前端壁和动铁芯的前端壁21之间，第二活动腔12位于动铁芯的前端壁21和泵体后端壁之间，第二活动腔12包含动铁芯的内腔22。上述结构的动铁芯2既能确保第二活动腔12的有效容积又能降低低温电磁增压泵的重量，同时减少了低温电池增压泵的体积，使得低温电磁增压泵工作时驱动装置4驱动动铁芯2向后移动的功率不需太高，以天然气汽车本身设置的车载电源作为动力即可驱动动铁芯2向后移动。

在本实施例中，泵体包括：前后两端敞口的管状的泵体本体5，后端敞口的锁紧螺母一6伸入泵体本体前段51中、且伸入泵体本体前段51中的锁紧螺母一6的侧壁与泵体本体前段51的内侧壁固定密封连接，后端敞口的锁紧螺母二7伸入泵体本体后段53中、且伸入泵体本体后段53中的锁紧螺母二7的侧壁与泵体本体后段53的内侧壁固定密封连接，在实际装配时，锁紧螺母一6与泵体本体前段51螺纹密封连接，锁紧螺母二与泵体本体后段53螺纹密封连接，这种结构不仅便于泵体的制造，安装和维修动铁芯2也很方便；锁紧螺母一的前端壁61上设置有液体通道、使得锁紧螺母一的前端壁61即为泵体前端壁，锁紧螺母二的前端壁71上设置有液体通道、使得锁紧螺母二的前端壁71即为泵体后端壁，动铁芯2的侧壁与锁紧螺母一的后端壁和锁紧螺母二的前端壁之间的泵体本体中段52的内侧壁活动密封，当驱动装置4失电、动铁芯2在压缩弹簧3的作用下前移复位后，动铁芯2的前端抵靠在锁紧螺母一6的后端壁上；锁紧螺母一的内腔62通过其后端的敞口与泵体本体5的内腔连通，使得锁紧螺母一的内腔62、泵体本体中段52的内腔配合形成工作腔1，第一活动腔11包含锁紧螺母一的内腔62。所述动铁芯2的侧壁与泵体本体中段52的内侧壁活动密封的方式是：动铁芯2的侧壁上前后间隔设置有两个周向密封凹槽23，每个周向密封凹槽23中设置有一个密封圈24，泵体本体中段52的内侧壁与动铁芯2的侧壁之间通过二个密封圈24密封。

在本实施例中，泵体本体前段51的口径大于泵体本体中段52的口径，使得泵体本体前段51和泵体本体中段52之间形成第一限位台阶面，锁紧螺母一6伸入泵体本体前段51中、其后端壁抵靠在第一限位台阶面上，当驱动装置4失电、动铁芯2在压缩弹簧3的作用下前移复位后，动铁芯2的前端抵靠在第一限位台阶面内侧的锁紧螺母一6的后端壁上；泵体本体后段53的口径大于泵体本体中段52的口径，使得泵体本体后段53和泵体本体中段52之间形成第二限位台阶面，锁紧螺母二7伸入泵体本体后段53中、其前端壁71抵靠在第二限位台阶面上。设置第一限位台阶面和第二限位台阶面不仅便于安装锁紧螺母一6和锁紧螺母二7，同时也限定了锁紧螺母一6的后端壁的位置及压缩弹簧3的位置，最终能限制了动铁芯2前后移动的行程。

在本实施例中，密封装置包括：横向放置的“T”形的推杆81，锁紧螺母一的前端壁61上、动铁芯的前端壁21上、锁紧螺母二的前端壁71上分别设置有一个推杆通孔82，推杆前段811穿过对应的推杆通孔82向前伸出，直至推杆后端壁812被对应的端壁所阻挡，伸出推杆通孔的推杆前段811和对应的端壁之间通过推杆压缩弹簧813连接，使得推杆后端壁812在推杆压缩弹簧813的作用下能与对应端壁贴合、并将对应端壁上的液体通道封闭，推杆后端壁812与对应腔室的周向侧壁之间具有便于推杆81移动的间隙；当推杆81往后移动使推杆后端壁812与对应端壁具有间隙时，对应液体通道被开启，液化天然气能通过对应液体通道、推杆后端壁812与对应端壁之间的间隙、推杆后端壁812与对应腔室的周向侧壁之间的间隙从前向后流动。伸出推杆通孔82的推杆前段811上设置有卡槽814，弹簧限位片815卡入卡槽814中，推杆压缩弹簧813为从前向后逐渐变大的锥形弹簧，锥形弹簧套设在弹簧限位片815和对应端壁之间的推杆上。

在本实施例中，各液体通道均包括：周向均匀间隔设置在对应端壁上的若干扇形液体通道9；当推杆后端壁812密封贴合在对应端壁上后，能将对应端壁上的各扇形液体通道9封闭。在实际制造时，锁紧螺母一的前端壁61上、动铁芯的前端壁21上、锁紧螺母二的前端壁71上分别周向均匀间隔设置有三个扇形液体通道9。

在本实施例中，所述驱动装置4为线圈，线圈得电或失电使得动铁芯2能平稳地沿着工作腔1的内侧壁前后移动。

将低温电磁增压泵安装到天然气气瓶供气系统中后，低温电磁增压泵的前端与增压进液管密封连接、低温电磁增压泵后端与增压回气管密封连接。驱动装置4得电后，动铁芯2向后移动，第一活动腔11变大、第二活动腔12变小，使得第一活动腔11中的压力降低、第二活动腔12中的压力升高，当增压进液管和第一活动腔11之间的压力差能克服锁紧螺母一的前端壁61上的推杆81上受到的推杆压缩弹簧813的作用力时，推杆81向后移动使得推杆后端壁812与锁紧螺母一的前端壁61之间具有间隙，增压进液管中的液化天然气通过锁紧螺母一的前端壁61上的三个扇形液体通道9进入第一活动腔11中，在驱动装置4得电过程中，低温电磁增压泵进液，第二活动腔12内升高的压力并不能使得锁紧螺母二前端壁71上的液体通道被开启，这样动铁芯的前端壁21上及锁紧螺母二的前端壁71上的两个推杆的推杆后端壁812始终分别密封贴合在对应的端壁上；当驱动装置4失电后，动铁芯2向前移动，第一活动腔11变小、第二活动腔12变大，使得使得第一活动腔11中的压力升高、第二活动腔12中的压力降低，当增压进液管和第一活动腔11之间的压力差使得锁紧螺母一的前端壁61上的推杆后端壁812贴合到锁紧螺母一的前端壁61上，将第一活动腔11封闭，低温电磁增压泵停止进液，在动铁芯2向前移动的过程中，当第一活动腔11与第二活动腔12中的压力差使得动铁芯的前端壁21上的推杆81向后移动，第一活动腔11和第二活动腔12通过动铁芯的前端壁21上的各扇形液体通道9连通，第一活动腔11内的部分液化天然气进入第二活动腔12，使得第二活动腔12内的压力升高，当第二活动腔12与锁紧螺母二的内腔72的压力差使得锁紧螺母二的前端壁71上的推杆81向后移动，第二活动腔12和锁紧螺母二的内腔72通过锁紧螺母二的前端壁71上的各扇形液体通道9连通，第二活动腔12中的部分液化天然气经锁紧螺母二7的内腔进入增压回气管中，即低温电磁增压泵出液，出液过程中，第二活动腔12中的压力逐渐降低，直至第二活动腔12与锁紧螺母二的内腔72的压力差以及推杆压缩弹簧813的作用使得锁紧螺母二的前端壁71上的推杆81向前移动直至推杆后端壁812密封贴合在锁紧螺母二的前端壁71上，当动铁芯2前移复位后，各推杆81分别封闭对应端壁上的液体通道；低温电磁增压泵通过驱动装置4的得电和失电配合压缩弹簧3的动作，驱动动铁芯2前后往复移动，使得增压进液管中的液化天然气被吸入增压泵中,增压泵中的液化天然气被增压后进入增压回气管中，从而提高天然气气瓶内的压力。

本发明的优点是：一、驱动装置4得电过程中，动铁芯2在电磁力的牵引下向后移动，使得进入第一活动腔11的液体通道被开启，液化天然气被吸入第一活动腔11中，完成增压泵的进液过程，驱动装置4失电过程中，连接动铁芯2的后端和泵体后端壁的压缩弹簧3的作用力使得动铁芯2向前移动，进入第一活动腔11的液体通道被关闭，并且进入第二活动腔12的液体通道被开启，第一活动腔11中的液化天然气进入第二活动腔12中，对第二活动腔中12的液化天然气进行增压，使得排出第二活动腔12的液体通道被开启，增压后的液化天然气被排出，完成增压泵的出液过程，上述结构简单、自重轻的低温电磁增压泵通过驱动装置4的得电和失电配合压缩弹簧3的动作牵引动铁芯2在泵体的工作腔1内前后往复移动，能在-196℃的低温下稳定工作，从而能保证处于低液位状态下的天然气气瓶中液化天然气汽化后仍达到燃气发动机使用的压力要求,使得设置该增压泵的天然气气瓶的供气系统能安全稳定增压。二、本发明进一步的优点是：动铁芯2的后端敞口，动铁芯的前端壁21上设置有液体通道及相配合的密封装置，动铁芯2的后端壁与泵体后端壁之间通过压缩弹簧3连接，这种结构的动铁芯2使得第二活动腔12包含动铁芯的内腔22，既能确保第二活动腔12的有效容积又能进一步降低低温电磁增压泵的重量，同时进一步减少低温电池增压泵的体积，使得低温电磁增压泵工作时驱动装置4驱动动铁芯2向后移动的功率不需太高，以天然气汽车本身设置的车载电源作为动力即可驱动动铁芯2向后移动。三、本发明进一步的优点是：泵体包括：前后两端敞口的泵体本体52，后端敞口的锁紧螺母一6伸入于泵体本体前段51中、且与泵体本体前段51的内侧壁螺纹密封连接，后端敞口的锁紧螺母二7伸入泵体本体后段53中、且与泵体本体后段53的内侧壁螺纹密封连接，锁紧螺母一6的前端壁即为泵体前端壁，锁紧螺母二7的前端壁即为泵体后端壁，当驱动装置4失电使得动铁芯2前移复位后，动铁芯2前端壁抵靠在锁紧螺母一6的后端壁上，上述结构的泵体易于制造和装配，同时也便于动铁芯2的维修。