专利名称：多列柴油机断气式超速保护装置的制作方法
技术领域：
柴油机断气式超速保护装置是属于柴油机动力系统安全保护装置的部件。
柴油机超速飞车事故是造成机器损坏的最大事故。超速保护装置分两类一是断油式超速保护装置；二是断气式超速保护装置，断油式超速保护装置是控制切断燃油供应，结构简单，使用普遍但效果较差，对于高速柴油机，由于燃油系统剩油原因，超速有时不能瞬即制止，尤其是机油引起的飞车事故，无法防止。断气式超速保护装置是断绝空气供应，使机器立即停车，迅速、可靠，能防止燃油、机油等引起的飞车事故，但技术上较复杂，不能象控制油门那样简单，尤其对于多列式柴油机，断气式超速保护装置结构复杂，体积重量均较大，很难实现各列瞬即同步断气，故目前世界上尚无实施例子。例如苏联的M50，美国的GM6－71和西德的MD872等双列柴油机的断气式超速保护装置，结构复杂，且不能自动复位，对多列式柴油机不适用。此外，在现有柴油机超速保护装置中，无论是断油式超速保护装置还是断气式超速保护装置，当机器超速时采取紧急停车均可能使机器带来不同程度损伤，在高工况下突然停车，由于热负荷高，有可能发生活动件咬死现象，使舰船主机失去机动性。
为克服上述国内外断油式超速保护装置和断气式超速保护装置存在的缺点，本实用新型所设计的具有国际先进水平的增压器涡壳气道排气口加阀片的断气式超速保护装置是应用空气动力学原理，当柴油机超速时，利用增压柴油机工作时通过进气道的强大气流使阀片关闭，不需任何扭转弹簧或其它机械力量作用即能自动同步封闭各列进气道，隔断空气，在2～3秒内使柴油机降至怠速(300转／分)稳定运转，实现“无损伤”超速安全保护。同时应用斜面作用原理，通过按钮在1秒内能使已封闭的各列进气道同时恢复畅通，不必逐个用手扳动，实现自动复位，保证机器迅速正常启动。
该断气式超速保护装置结构简单、动作灵敏可靠，元件微型量轻，经得起机器强烈振动，其适用范围广，单列、双列、多列和星型增压柴油机均能应用。
现以42－160柴油机断气式超速保护装置为实施实例来说明该装置的原理和特点。
图1是42－160柴油机增压器涡壳气道排气口开、闭状态示意图；图2是气动阀片外形图；图3是图2中MN剖面视图；图4是气动销子结构示意图。
42－160柴油机的增压器涡壳具有七个呈星型均匀分布的对称排气口，
图1是其中一个排气口开、闭状态示意图。气动阀片1依靠阀片轴2两端的圆柱安装在增压器涡壳排气口3中的支承槽4内，气动阀片1的形状(见图2)正好与涡壳排气口3关闭时的截面形状相同。在柴油机正常运转工况下，气动阀片1依靠气动销子5中的活塞杆6将气动阀片1侧面锁紧，使其贴附在涡壳排气口3的壁面上，此时气流畅通供气，当柴油机发生超速需紧急降速时，由压缩空气源向气动销子5输入10公斤／厘米2的压缩空气，将气动元件5中的活塞杆6拉出，气动阀片1在上下侧气流压差的作用下自动掀起，使气道关闭，实现紧急降速，以上过程可与发动机转速信号联合，实现自动控制也可手动实施。
气动销子5的结构原理如图4所示，正常工作状态，活塞杆6伸出，将气动阀片1侧面锁紧，当需紧急降速时，从进气口7输入10公斤／厘米2压缩空气至气缸8内，活塞9在10公斤／厘米2力的作用下克服弹簧10的作用力带动活塞杆6缩回气缸8内，使锁紧气动阀片1的活塞杆6拉出。
为保证柴油机在怠速状态下稳定运转，排气口3被气动阀片1关阀时，气道在气动阀片1的两侧仍留有适当间隙。当需要复位便气道重新恢复畅通以便再次启动机器时，进气口7通大气，活塞杆6伸出，能否使气动阀片1复位的关键技术是活塞杆6的锥形头部顶尖必须落在气动阀片1边沿斜面AB上，(见图3)，若锥形头部顶尖落在气动阀片1边沿垂直面BC上，就不能自动复位，气动阀片1自动复位由六个因素的组合方能实现1、与活塞杆6锥形头部夹角α有关，α角越小越易复位，但有效锁紧尺寸AD减小，见图3，一般取α≤45°。
2、与气动阀片1边沿EF段斜面坡角β有关，β越小越易复位，但有效锁紧尺寸AD减小，一般β≤45°。
3、与活塞杆6离气动阀片1转动轴线距离L有关，(见图3)，L越小越易复位，但活塞杆6受力越大。
4、与气道截面变化有关，即与气动阀片1由开启位置至关闭位置转角θ有关，θ角越小越易复位，但要符合原增压器设计的气流要求。
5、与气动阀片1长度有关，气动阀片1越长越易复位，但振动力及气动力越大，活塞杆6受力越大。
6、与活塞杆6直径有关，直径越大越易复位，但气动销子5中气缸8出力减小，影响活塞杆6缩回力量。
由上述分析可知，以上六种因素的尺寸大小各小利弊选择时要互相兼顾。
该装置经过方案设计、理论计算、可行性论证试验(其中包括超速保护装置工作原理试验，增压器涡壳排气管阻力特性试验，增压器涡壳强度振动试验)及42－160柴油机断气式超速保护实机试验，得到下述结论1、通过手动、自动、灵敏度共十五次试验证明该系统能及时、迅速、灵敏、可靠地实现降速保护主机的作用，在2～3秒内能自动使超速降至怠速(300转／分)稳定运转。
2、系统的执行机构能自动同步关闭和自动同步复位，即在1秒钟内使封闭的七列进气道同步恢复畅通。
3、实现降速保护可避免紧急停车时因热负荷高而发生使活动件咬死的现象。
4、该保护装置对于单列、双列、多列和星型增压柴油机均能应用有很大实用价值。
该装置独特、新颖、属国内外首创，技术上居国际领先，是柴油机超速保护装置技术上的重大突破。
权利要求1.一种柴油机断气式超速保护装置，其特征在于在增压器涡壳排气口3中的支承槽4内装有气动阀片1。
2.由权利要求1所述的柴油机断气式超速保护装置，其特征在于控制气动阀片1开，闭的气动销子5是由活塞杆6，气缸8、活塞9、弹簧10构成，且在气缸8壁面开有进气口7。
3.由权利要求1所述的柴油机断气式超速保护装置，其特征在于气动阀片1的形状与涡壳排气口3关闭时的截面形状相同，气动阀片1被活塞杆6锁住位置EF段的阀片边沿呈斜面状，且斜面坡角β应小于等于45°。
4.由权利要求1所述的柴油机断气式超速保护装置，其特征在于气动阀片1关闭时，气道在气动阀片1两侧仍留有适当间隙。
5.由权利要求1和2所述的柴油机断气式超速保护装置，其特征在于气动销子5中活塞杆6的锥形头部夹角α应小于等于45°。
专利摘要增压柴油机涡壳出口加装气动阀片的断气式超速保护装置，是应用空气动力学原理，当柴油机超速时，利用增压柴油机工作时通过进气道的强大气流，使气动阀片关闭，自动同步封闭各列进气道，使柴油机在2～3秒内降至怠速运转，此外还应用斜面作用原理，通过按钮在1秒内使已封闭的各列进气道同时自动恢复畅通，该装置结构简单，动作灵敏可靠，元件微型、量轻、经得起强烈振动，适用于各种增压柴油机。
文档编号F02D9/08GK2055867SQ88211868
公开日1990年4月11日 申请日期1988年6月7日 优先权日1988年6月7日
发明者冯龙南 申请人:中国人民解放军海军后勤技术装备研究所上海市研究室