一种气体燃料自动开关自动减压自动限流装置及其方法

技术领域

本发明涉及气体燃料减压限流装置技术领域，特别涉及一种气体燃料自动开关自动减压自动限流装置及其方法。

背景技术

因气体燃料具有易燃、易爆的性质，现有的内燃机使用气体燃料时一般是在前级安装二级减压阀，通过压力开关流量计和电磁阀实现阀门开关及减压限流，具体地是在二级减压阀的前侧及后侧设置压力开关及流量计加电磁阀，通过获取传感器信号处理后控制电磁阀的开关频率及空占比来实现减压及限流，因必须使用电控方式，除电磁阀安全性需要认证外如何使内燃机能够实现最佳工作状态也是一个有待解决的技术问题。

现有内燃机使用气体燃料，主要有管道供气和气罐供气两种供气模式。使用管道供气时，前级压力和流量可视为基本恒定值，在使用现有二级减压阀时，因其工况简单，电磁阀以固定频率开关即可控制压力和流量及开启关闭供气，管道供气常见于住宅内或住宅附近。而在野外经常使用气罐供气，使用气罐供气与在住宅附近使用管道供气不同，气罐内的压力是在逐渐减少的，流量也在同步减少。目前的技术方案通常采样前级的压力及流量信号来调整电磁阀的开关频率及空占比，这样一来，不仅增加了供应装置结构的复杂性，体积较大，占用了较大的空间位置，并且，也会使得安全性下降，需要经常检查其动作可靠性。

发明内容

本发明提供了一种气体燃料自动开关自动减压自动限流装置及其方法，采用纯机械结构根据负压情况来自动控制气体燃料的通断及减压限流，解决上述技术问题。

具体技术方案是一种气体燃料自动开关自动减压自动限流装置，包括：本体，本体上设有进气嘴和出气嘴，本体内部安装着减压限流机构，自进气嘴至减压限流机构顶部下侧为下腔，自减压限流机构顶部上侧至出气嘴为上腔，本体上方开口，弹性体材质的膜片安装在本体上方并密封开口，膜片下方安装着下压柱，减压限流机构的阀孔位于下压柱的下方，阀孔处安装着用于闭合阀孔的密封阀片。

优选地，减压限流机构包括：密封阀片、支架和弹性件，进气嘴上方设有卡台，弹性件置于卡台上，支架安装在弹性件的上方，密封阀片固定置于支架上方，在本体内部的进气嘴分支处通过螺纹安装着螺栓，密封阀片置于螺栓的下方用于控制螺栓上螺纹孔的开合，密封阀片的外轮廓尺寸小于对应安装处下腔内尺寸。

优选地，支架中，板状的架面上方中间向上凸出形成架柱，架柱上方设有用于固定密封阀片的卡台；架面下方中间向下凸出形成支腿，支腿嵌入到弹性件内。

优选地，支架中，板状的架面上方中间向上凸出形成架柱，密封阀片固定安装在架柱的上方；架面下方中间向下凸出形成支腿，支腿嵌入到弹性件内。

优选地，架面边缘向外凸出形成凸棱，凸棱搭在弹性件上。

优选地，弹性件为弹簧。

优选地，膜片的中间处固定安装着用于固定下压柱的上铝片和下铝片，上铝片和下铝片对称位于膜片的上侧和下侧。

优选地，上盖通过螺钉固定安装在本体的上方，膜片位于本体与上盖之间，膜片的边部均匀分布多个边凸膜，上盖上开孔。

优选地，本体上设有两个以上的出气嘴。

气体燃料自动开关自动减压自动限流方法，对本申请中上述气体燃料自动开关自动减压自动限流装置的工作过程进行描述：

启动燃气设备，上腔形成负压，负压带动膜片下降，下压柱随膜片下移并下压密封阀片使减压限流机构的阀孔打开，上腔和下腔连通输送气体燃料，此为自动开的过程；

燃气设备工作中，当燃气设备的进气压力P1始终大于气体燃料自动开关自动减压自动限流装置的进气压力P2时，减压限流机构的阀孔始终为打开状态，并且阀孔的开度随着P1与P2差值变化而变化，阀孔的开度随

关闭燃气设备，上腔处负压减少到零，膜片上移至回到初始位置，即不工作时的位置，该位置阀孔关闭，上腔和下腔不连通，此为自动关的过程。

与现有技术相比，本发明有以下技术优点：

1、本申请中气体燃料自动开关自动减压自动限流装置采用纯机械结构根据负压情况来自动控制气体燃料的通断及减压限流，管道供气和气罐供气都适用，无需经过电磁阀安全性认证，

2、本申请中气体燃料自动开关自动减压自动限流装置根据两端压差动态控制输出气体压力和流量，使内燃机在使用不同的气体燃料时均能够保持最佳工作状态，

3、本申请中气体燃料自动开关自动减压自动限流装置当供气端气体压力在使用过程中减少时，可自动加大阀门开度从而增加流量，可使燃气设备的动力性和经济性得到有效改善，当进气压力过小时，流量不足以支撑发动机燃烧使用，燃气设备熄火后阀门可自动关闭，防止了在使用中燃气设备意外熄火带来的气体冒溢风险，安全性高，

4、本申请中气体燃料自动开关自动减压自动限流装置当供气端压力过大时可自动切断供气，避免产生气体冒溢风险，实现零污染大气，安全性高，

综上所述，本申请中气体燃料自动开关自动减压自动限流装置采用纯机械结构根据负压情况来自动控制气体燃料的通断及减压限流，自身结构紧凑，占用空间小，管道供气和气罐供气都适用，通用性好，具有过压关闭和熄火保护功能，安全性高，自动减压限流使燃气设备能够保持最佳工作状态，燃气设备的动力性和经济性得到有效改善。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的主视图，

图2是本发明的爆炸视图，

图3是图1中A-A剖视图，

图4是本发明阀孔打开输送气体燃料状态示意图，

图5是本发明中支架结构示意图，

图6是本发明的结构示意图，

其中：

1、本体，2、上盖，3、膜片，4、螺栓，5、密封阀片，6、支架，7、弹性件，8、螺钉，

101、进气嘴，102、出气嘴，103、下腔，104、上腔，

301、上铝片，302、下铝片，303、下压柱，304、边凸膜，

601、支腿，602、架面，603、架柱，604、卡台，605、凸棱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明作进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”是指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

结合图1和图3，一种气体燃料自动开关自动减压自动限流装置，包括：本体1，本体1上设有进气嘴101和出气嘴102，本体1内部安装着减压限流机构，自进气嘴101至减压限流机构顶部下侧为下腔103，自减压限流机构顶部上侧至出气嘴102为上腔104，本体1上方开口，弹性体材质的膜片3安装在本体1上方并密封开口，膜片3下方安装着下压柱303，减压限流机构的阀孔位于下压柱303的下方，阀孔处安装着用于闭合阀孔的密封阀片5。

工作过程：装配完成，减压限流机构的阀孔闭合，上腔104和下腔103相互独立，是不相通的，此时为关闭状态，膜片3处于原位且两侧压力相同，下压柱303对密封阀片5处于无作用力状态；启动燃气设备，上腔104形成负压，负压带动膜片3下降，下压柱303随膜片3下移并下压密封阀片5使减压限流机构的阀孔打开，上腔104和下腔103连通输送气体燃料，此为自动开的过程；燃气设备工作中，当燃气设备的进气压力P1始终大于气体燃料自动开关自动减压自动限流装置的进气压力P2时，减压限流机构的阀孔始终为打开状态，并且阀孔的开度随着P1与P2差值变化而变化，阀孔的开度随

本申请中装置在管道供气和气罐供气都适用，通用性好。应用于管道供气时，进气嘴101的进气压力和流量基本不变。应用于气罐供气时，进气嘴101的进气压力和流量随时间减小。当气体压力在使用过程中减少时，可自动加大阀门开度从而增加流量，可使燃气设备的动力性和经济性得到有效改善；当进气压力过小时，流量不足以支撑发动机燃烧使用，燃气设备熄火后阀门可自动关闭，防止了在使用中燃气设备意外熄火带来的气体冒溢风险，即具有熄火保护功能，安全性高。而应用于管道供气时，进气嘴101的进气压力和流量基本不变。

本申请中气体燃料自动开关自动减压自动限流装置采用纯机械结构根据负压情况来自动控制气体燃料的通断及减压限流，自身结构紧凑，占用空间小，也无需经过电磁阀安全性认证；根据两端压差动态控制输出气体压力和流量，使内燃机在使用不同的气体燃料时均能够保持最佳工作状态；还具有过压关闭功能，当供气端压力过大时可自动切断供气，避免产生气体冒溢风险，实现零污染大气，安全性高。

在一个实施例中，结合图1-3，减压限流机构包括：密封阀片5、支架6和弹性件7，进气嘴101上方设有卡台，弹性件7置于卡台上，支架6安装在弹性件7的上方，密封阀片5固定置于支架6上方，在本体1内部的进气嘴101分支处通过螺纹安装着螺栓4，密封阀片5置于螺栓4的下方用于控制螺栓4上螺纹孔的开合，密封阀片5的外轮廓尺寸小于对应安装处下腔103内尺寸。减压限流机构放在进气嘴101上方、螺栓4与本体1形成的空腔中，螺栓4拧在本体1内部的进气嘴101分支处时可通过O型圈加强密封。密封阀片5是与螺栓4共同作用的，密封阀片5并不独立封闭对应安装处下腔103，密封阀片5侧部与对应安装处下腔103之间留有间隙。还需要说明的是，弹性件7能够上下伸缩并与本体1内壁间始终留有气体通道，且自身物理化学性能稳定，弹性件7的尺寸及弹性系数都需要匹配具体结构来设计。

在一个实施例中，结合图4，支架6中，板状的架面602上方中间向上凸出形成架柱603，架柱603上方设有用于固定密封阀片5的卡台604；架面602下方中间向下凸出形成支腿601，支腿601嵌入到弹性件7内。密封阀片5与支架6固定安装，在过程中不脱离，支腿601嵌入到弹性件7内限定了支架6的行程及其运动方向。架柱603的横截面积小于架面602的横截面积，这使得支架6侧面与本体1内壁间有气体通道。

在一个实施例中，结合图5，架面602边缘向外凸出形成凸棱605，凸棱605搭在弹性件7上。凸棱605形成支撑使支架6上端始终位于弹性件7的上方，在凸棱605两侧的架面602与本体1内壁间形成气体流道。

在一个实施例中，弹性件7为弹簧。弹簧具有弹性，而且不是全实体，这样能够保持与本体1内壁间始终留有气体通道，能够满足使用要求。弹簧应用广泛，成本低。

在一个实施例中，结合图4，膜片3的中间处固定安装着用于固定下压柱303的上铝片301和下铝片302，上铝片301和下铝片302对称位于膜片3的上侧和下侧，膜片3带动下压柱303上下运动十分平稳，下压柱303不倾斜。

在一个实施例中，结合图2和图6，上盖2通过螺钉8固定安装在本体1的上方，膜片3位于本体1与上盖2之间，膜片3的边部均匀分布多个边凸膜304，上盖2上开孔。上盖2能够起到保护膜片3的作用，延长其使用寿命，上盖2上开孔与大气相通，便于膜片3复位；边凸膜304便于膜片3边部通过螺钉8夹持固定在本体1与上盖2之间，本体1上方开口处密封效果好，负压控制开度响应更及时。

在一个实施例中，本体1上设有两个以上的出气嘴102。通常出气嘴102连接在化油器上，不论是管道供气还是气罐供气，该装置也可同时向多个燃气设备供气。

实施例1：参照图1-3，气体燃料自动开关自动减压自动限流装置，包括：本体1，本体1上设有进气嘴101和出气嘴102，本体1上方开口，弹性体材质的膜片3安装在本体1上方并密封开口，膜片3下方安装着下压柱303，本体1内部安装着减压限流机构，减压限流机构的阀孔位于下压柱303的下方，阀孔处安装着用于闭合阀孔的密封阀片5，自进气嘴101至减压限流机构顶部下侧为下腔103，自减压限流机构顶部上侧至出气嘴102为上腔104，燃气设备启动，燃气设备进气使上腔104形成负压，负压迫使膜片3下降，下压柱303随膜片3下移并下压密封阀片5使减压限流机构的阀孔打开，上腔104和下腔103连通输送气体燃料。

燃气设备的进气压力最大为3.5kPa，进气正常压力为2kPa。开启燃气设备，进气压力设定为2kPa，上腔104出现负压，膜片3带动下压柱303下压密封阀片5使减压限流机构的阀孔打开，气体燃料进气，当密封阀片5下移4.2mm时，密封阀片5因上腔104中负压、气体燃料进气正压以及减压限流机构向上恢复力作用产生向上合力约等于膜片3向下施加于密封阀片5的合力，此时密封阀片5保持位置基本不变，维持进气正常压力为2kPa。在该实施例中，设计膜片3的有效直径为100mm，下压柱303的直径为6mm，进气嘴101处管口直径为12mm，密封阀片5的外径为18mm，阀孔内径为16mm。利用上腔104的气压和下腔103的气压相对大小控制着减压限流机构的阀孔开度大小，开度变小，气体燃料的进气流量就会变小，此为自动限流过程；开度变大，当气体燃料的进气流量不变时，P2变小，此为自动减压过程。

实施例2：在实施例1的结构基础上，再结合图4-5，减压限流机构包括：密封阀片5、支架6和弹性件7，弹性件7为弹簧，进气嘴101上方设有卡台，弹簧置于卡台上，支架6安装在弹簧的上方，密封阀片5固定置于支架6上方，螺栓4通过螺纹拧在本体1内部的进气嘴101分支处，O型圈置于螺栓4处进行密封，防止漏气，密封阀片5置于螺栓4的下方用于控制螺栓4上螺纹孔的开合，密封阀片5的外轮廓尺寸小于对应安装处下腔103内尺寸。支架6中，板状的架面602上方中间向上凸出形成架柱603，架柱603上方设有用于固定密封阀片5的卡台604，密封阀片5卡套在架柱603的外侧，卡台604防止密封阀片5在动作过程中脱离支架6；架面602下方中间向下凸出形成支腿601，支腿601嵌入到弹簧内对支架6的行程及其运动方向进行限制；架柱603的横截面积小于架面602的横截面积，这使得支架6侧面与本体1内壁间有气体通道；架面602边缘向外凸出形成凸棱605，凸棱605搭在弹簧上。

实施例1进一步理解：密封阀片5下移4.2mm，也就是弹簧变形量为4.2mm，减压限流机构向上恢复力是由下压状态的弹簧产生的。

实施例3：在实施例1的结构基础上，再结合图6，膜片3的中间处固定安装着用于固定下压柱303的上铝片301和下铝片302，上铝片301和下铝片302对称位于膜片3的上侧和下侧；上盖2通过螺钉8固定安装在本体1的上方，膜片3位于本体1与上盖2之间，膜片3的边部均匀分布多个边凸膜304，上盖2上开孔。

以上所述，仅是本发明的优选实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。