燃油加油槍主、副閥系統的分析與設計

摘 要：介紹了燃油加油槍主、副閥系統的分析與設計，包括主要機械系統結構、工作原理、理論計算、試驗等內容，實踐證明具有開啟、關閉輕松，穩定性好，無水錘現象等特點。

關鍵詞：燃油加油槍；主、副閥；單簧預緊密封

前言

目前，國內的燃油加油槍的開啟、關閉系統通常采用兩種形式：其一，單閥門閉合、開啟，單彈簧預緊密封；其二，主副閥門開啟、閉合，雙彈簧預緊密封。第一種適用于小口徑燃油加油槍，對于較大口徑的燃油加油槍不合適，當工作壓力較大時，會出現開啟困難或無法開啟；第二種適合較大口徑的燃油加油槍，但工作可靠性差，且開啟、關閉系統結構過于分散。

1 燃油加油槍主要機械系統設計

根據技術參數要求，采用由主、副閥和一個預緊彈簧所組成的控制閥系統，主、副閥受壓沿中心座軸向作定向的工作運動，完成開啟或閉合，整個機構高壓工作穩定性好，從副閥泄壓到主閥開啟輕松完成，解決了水錘現象，提高了穩定性、可靠性。整體結構如圖1所示。

1.1 主要部件結構

燃油加油槍主要由槍管部分、槍體、手柄開啟（關閉）系統、閥門密封系統及進口法蘭系統五個部分組成，主要介紹該燃油加油槍的核心部件，即主、副閥設計及手柄開啟（關閉）系統。

1.2 主閥部分

主閥由封口墊壓緊螺母16、封口密封墊17、作用筒18組成，封口密封墊平方作用同的上端平面上，封口墊壓緊螺母與作用筒上端螺紋部分聯結，并對封口密封墊實施限位、壓緊。結構見圖2 。封口墊壓緊螺母為一中空碟型結構，其上部錐面分布有三個與作用筒軸心通孔連通的用于副閥泄壓的孔，封口墊壓緊螺母軸向上端軸心小孔為頂桿下端穿入孔，封口墊壓緊螺母軸向下端是一與作用筒上端圓臺端頭配合的內螺紋。封口墊是一個環狀平墊，外圓上端帶錐度。作用筒為一軸向結構體，下端為筒體，上端為一外螺紋結構，作用筒軸心通孔，與下端筒體端面間有一過渡錐面。

1.3 副閥部分

副閥由閥桿20、密封圈21、預緊彈簧22、限位銷23、中心筒24及中心座25等組成，副閥部件見圖3。

閥桿上端為用于泄壓通道的三棱柱結構；中部為軸頸、軸肩結構，是裝配密封圈的位置；下部為一小徑圓柱結構，小徑端部附近有一徑向貫穿孔，用于裝配限位銷22，閥桿密封圈整體結構見圖4。中心座上端是一筒體，與主閥裝配時插入主閥作用筒內，中心座與作用筒間隙配合，對主、副閥的軸向運動起導向作用；中心座下部為一個四腳支撐結構，整槍裝配時支撐于槍體配合的法蘭端面；中心座底部有用作泄壓通道的4個貫穿孔；底部中心是一內螺紋盲孔，用于副閥裝配時與中心筒23聯結。中心筒上端有一個過中心軸線的一字槽28，貫穿中心筒上端的小內孔26、大內孔27，閥桿及裝入其小徑端部的限位銷通過中心筒的一字槽、中心筒上端小孔被裝入中心筒，中心筒見圖5。

1.4 手柄開啟系統結構簡介及工作原理

手柄開啟系統主要由手柄10、頂桿9、填料座6、填料壓蓋7及O型密封圈8等組成，頂桿下端穿過封口墊壓緊螺母上的小孔與閥桿上端相頂，頂桿上端與開關柄相連接，手柄與閥門之間的同步運動，通過頂桿9傳遞，頂桿9的小徑部分穿過主閥12，并與閥桿20端面接觸；頂桿9的大徑被限制于主閥12的封口墊壓緊螺母17之外，非工作狀態時，與主閥12保持一定距離。與填料壓蓋進行螺紋連接的是填料座，它們中間均有一貫穿孔，頂料桿從中穿過，填料座的上端有魚眼沉孔，對頂桿進行密封的2個O型密封圈置于該處。

工作時，輕輕向外摳壓開關柄，開關柄壓縮頂桿并帶動閥桿（含密封圈）向下運動，液體開始以較小的流量穿過主閥進入槍體，從而輕松泄壓，當頂桿大徑接觸主閥并繼續向下運動時，主閥帶動封口墊輕松開啟，液體開始較大流量通過槍體，當開關柄末端掛入槍體第三檔位時，液體通過的流量為最大；工作結束時，再次摳壓開關柄，然后慢慢放松，受中心座內的預緊彈簧彈力作用，副閥開始推動頂桿和主閥向上運動，當頂桿大徑離開主閥表面時，主閥帶動封口墊開始對槍體進行密封，等到開關柄完全放松時，副閥完成對主閥的密封，此時各閥門關閉，液體不再通過槍體。

1.5 燃油加油槍各部位通徑橫截面積

1.5.1 泄壓通道各部位橫截面積計算

泄壓通道有三處，一處在中心座底部，有4孔直徑為？覫4，四孔橫截面積為S8=4？仔R2=4？仔×22=67.4（mm2）；第二處在閥桿大徑三棱結構，S11=3×（？仔R2×109°/360°-1/2×9.75×3.5）=51.5（mm2）；第三處位于封口墊壓緊螺母的錐面上，有三孔，直徑為 5，其整體通道的橫截面積S12=3？仔R2=3？仔×2.52=58.87（mm2），進、出口橫截面積均大于閥桿泄壓的橫截面積，可以滿足泄壓需要。

1.5.2 法蘭快速接頭通徑？覫46（S=529？仔）

1.5.3 法蘭聯接部位液體通過有效截面積：

Sa=S1-S2

S1=？仔R2=？仔×232=529（mm2）槍體進口通徑截面積

S2=4G（7×8）=224（mm2）中心座支腿局部截面積

Sa=529（mm2）-224（mm2）=1437.06（mm2）

1.5.4 法蘭聯接部位（靠槍體大徑入口）液體通過有效截面面積：

Sb=S3-S4-S5

S3=？仔R2=？仔×262=676（mm2）槍體大徑截面積

S4=？仔R2=？仔×102=100（mm2）中心座錐形底部局部截面積

S5=4×（7×12.5）=350（mm2）中心座支腿局部截面積

Sb=S3-S4-S5=676 -100 -350=1458.64（mm2）

1.5.5 液體通過槍體大徑與作用筒之間有效截面面積

Sc=S6-S7+S8

S6=？仔R2=？仔×33.32=1108.89 （mm2）槍體內徑（大）截面積

S7=？仔R2=？仔×252=625 （mm2）作用筒截面積

S8=4？仔R2=4？仔×22=16 （mm2）泄壓孔截面積

Sc=S6-S7+S8=1108.89？仔-625？仔+16？仔=1538.2546（mm2）。

1.5.6 通過計算，在開關柄處于最高檔位時，液體通過槍體內徑時的截面積正好處于最大狀態，此時的截面積如下：

Smax=S9-S10=？仔R2-？仔r2=？仔×222-？仔×3.752=1475.6（mm2）

從上述數據來看，Sa、Sb、Sc及Smax四處液體通道截面積基本一致。

1.5.7 頸部最小通徑：此處局部方向的最大徑向尺寸為43，因該部位形狀不規則，采用Pro/E進行剖切，然后對剖切后的通徑實施面積計算，得出的最小截面積S=1209.99（mm2）。

1.5.8 燃油加油槍槍管進口部位通徑與濾網座通徑相同，其通徑為48，其橫截面積Sd=？仔R2=？仔×242=3.14×242=1808.64（mm2），大于頸部通徑，有利于減小液體出槍的壓力。

2 試驗

密封試驗：按0.3MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.9MPa分別保持壓力3min，檢查閥門與槍體、閥桿與作用筒、槍體與法蘭接頭之間的密封處是否滲漏，密封試驗均未見滲漏。流量試驗：分別測出壓力在0.3MPa、0.4Mpa、0.5Mpa、0.6Mpa時燃油加油槍在1、2、3檔位的流量。在0.6Mpa壓力燃油加油槍處于3檔時，測定的流量為681L/min，符合要求的

3 結束語

3.1 活門式主、副閥加油系統解決了大口徑燃油加油槍高壓環境下的泄壓、開啟問題。

3.2 泄壓通道巧妙，單彈簧預緊使主、副閥結構緊湊有效、獨特。

參考文獻

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