中高速大功率柴油机机械超速保护系统的制作方法

1.本发明属于柴油机控制技术领域，具体涉及一种中高速大功率柴油机机械超速保护系统。


背景技术：

2.通常，柴油机都设置了超速保护，以避免柴油机转速过高而造成机器损坏和人员伤亡，尤其是中高速大功率柴油机，转速高、功率大、惯性大，安全是柴油机运行的头等大事。
3.目前，中高速大功率柴油机超速保护主要有机械式和电子式两种方式。机械式超速保护装置安装于柴油机凸轮轴端，装置内设置一个飞块，利用飞块旋转产生的离心力，打开液压油回路，液压油推动停车缸活塞将燃油齿条推回“零位”，切断燃油控制柴油机停机，实现柴油机超速保护。电子式是利用转速传感器测量柴油机转速，通过电气电子回路模块控制电磁阀接通压缩空气，压缩空气推动活塞缸将燃油齿条推回“零位”，切断燃油实现柴油机停机，或通过高压压缩空气推动各缸燃油泵顶升机构切断燃油控制柴油机停机，实现柴油机超速保护。
4.机械式超速保护装置由于采用润滑油为工作介质，取自柴油机润滑油回路，随着使用，润滑油中的杂质、油污增多可能会导致停车缸的活塞组件卡滞，影响停车缸正常工作，存在一定的安全隐患，且密封件的老化会导致润滑油泄漏，影响整机的清洁美观，维护维修也很麻烦。
5.电子式超速保护装置依赖转速传感器、电气电子回路模块，成本高，且一旦遇到失电情况，柴油机将失去安全保护，直接威胁到柴油机的运行安全。
6.针对上述现有结构存在的问题，因此有必要提出改进。


技术实现要素：

7.本发明解决的技术问题：提供一种中高速大功率柴油机机械超速保护系统，本发明是基于机械超速保护装置和压缩空气，通过压缩空气推动各缸喷油泵柱塞顶升机构，快速切断燃油供给控制柴油机停机，实现柴油机超速保护，结构简单、成本低，提高了系统的可靠性。
8.为达到上述目的，本发明采用的技术方案：
9.中高速大功率柴油机机械超速保护系统，包括机械超速保护装置和气控停车阀，所述机械超速保护装置固定在柴油机本体上，所述机械超速保护装置的连接轴与安装在柴油机本体上的凸轮轴连接；
10.所述气控停车阀的主气路进口连接主压缩空气气源，所述气控停车阀的主气路出口分别连接柴油机本体上各缸的喷油泵柱塞顶升机构，主压缩空气经过气控停车阀至喷油泵柱塞顶升机构；所述机械超速保护装置的压缩空气进口连接辅压缩空气气源，所述机械超速保护装置的压缩空气出口与气控停车阀的控制空气接口连接；
11.当柴油机转速过高，超过设定值时，机械超速保护装置动作接通辅压缩空气回路，打开气控停车阀,主压缩空气推动各缸喷油泵柱塞顶升机构，切断燃油，控制柴油机停机，实现柴油机超速保护。
12.对上述方案的进一步限定，所述主压缩空气气源采用3mpa压缩空气气源，所述辅压缩空气气源采用0.7mpa压缩空气气源。
13.对上述方案的进一步限定，所述机械超速保护装置包括外壳，所述外壳上部两侧分别设有压缩空气进口和压缩空气出口；所述外壳上部内腔中轴向可滑动设有活塞筒，带复位手柄的阀杆的活塞头适配在活塞筒中，所述活塞筒内部设有弹簧ⅰ，所述弹簧ⅰ套在带复位手柄的阀杆外部，所述弹簧ⅰ两端分别压在活塞筒内部端头和带复位手柄的阀杆的活塞头上，所述带复位手柄的阀杆和活塞筒设有用于与压缩空气进口和压缩空气出口通孔；
14.所述外壳内腔中部固定设有支撑轴，所述支撑轴上活动套有锁紧块，所述锁紧块用于将活塞筒锁紧，所述锁紧块右端与外壳之间通过设于支撑轴上的端面轴承限位，所述锁紧块左端的支撑轴套有定位套筒，所述定位套筒左端的支撑轴套有弹簧ⅱ，所述弹簧ⅱ通过定位套筒将锁紧块左端压紧；
15.所述连接轴一端活动适配在外壳内腔下部，所述连接轴端部设有转速设定螺钉，所述转速设定螺钉外部套有弹簧ⅲ且穿入连接轴端部的孔中与孔另一端的螺母旋合，所述连接轴通过螺钉和平键与凸轮轴连接。
16.对上述方案的进一步限定，所述外壳上部固定有导向安装板，所述带复位手柄的阀杆穿过导向安装板上的孔对其进行导向，所述导向安装板上的固定有位置开关，所述位置开关触接头触接在带复位手柄的阀杆。
17.对上述方案的进一步限定，所述外壳上部左右两侧设有用于对锁紧块的摆动位置进行限位的限位螺钉。
18.本发明与现有技术相比的优点：
19.1、本方案基于机械超速保护装置和压缩空气，通过压缩空气推动各缸燃油泵顶升机构，快速切断燃油供给控制柴油机停机，实现柴油机超速保护，结构简单、成本低，不依赖于电气控制系统，提高了系统的可靠性，为中高速大功率柴油机的安全运行提供了有力保障；
20.2、本方案采用压缩空气作为工作介质，避免了现有技术中使用润滑油作为介质时容易卡滞、泄漏的问题，可直接通过柴油机凸轮轴端安装，结构简单，便于安装维护；
21.3、本方案采用气控停车阀，利用低压压缩空气控制高压压缩空气，安全、可靠性高，而且整个系统为机械结构，不依赖于转速传感器、电气电子回路模块，降低了成本，避免了转速传感器及电气电子回路模块故障或系统失电的危险，提高了柴油机超速保护系统的可靠性，保障了柴油机运行的安全；
22.4、本方案采用压缩空气推动各缸喷油泵柱塞顶升机构的方法取代以往采用润滑油活塞缸推动燃油齿条的方法，避免活塞或燃油齿条卡滞不能迅速停机的风险，提高了系统的可靠性，简化了结构，便于安装维护。
附图说明
23.图1为本发明的结构示意图；
24.图2为本发明中机械超速保护装置的内部结构示意图；
25.图3为本发明中机械超速保护装置的右视图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
28.请参阅图1-3，详述本发明的实施例。
29.中高速大功率柴油机机械超速保护系统，参见图1所示，包括机械超速保护装置1和气控停车阀3，所述机械超速保护装置1固定在柴油机本体5上，所述机械超速保护装置1的连接轴1-10与安装在柴油机本体5上的凸轮轴2连接；
30.所述气控停车阀3的主气路进口连接主压缩空气气源，所述气控停车阀3的主气路出口分别连接柴油机本体5上各缸的喷油泵柱塞顶升机构4，主压缩空气经过气控停车阀3至喷油泵柱塞顶升机构4；所述机械超速保护装置1的压缩空气进口1-17连接辅压缩空气气源，所述机械超速保护装置1的压缩空气出口1-18与气控停车阀3的控制空气接口连接。
31.其中，所述主压缩空气气源采用3mpa压缩空气气源，所述辅压缩空气气源采用0.7mpa压缩空气气源。
32.当柴油机转速过高，超过设定值时，机械超速保护装置1动作接通0.7mpa压缩空气回路，打开气控停车阀3,3mpa压缩空气推动各缸喷油泵柱塞顶升机构，切断燃油，控制柴油机停机，实现柴油机超速保护。本方案基于机械超速保护装置和压缩空气实现柴油机超速保护，结构简单、成本低，不依赖于电气控制系统，提高了系统的可靠性，为中高速大功率柴油机的安全运行提供了有力保障。
33.本实施例采用压缩空气作为工作介质，避免了现有技术中使用润滑油作为介质时容易卡滞、泄漏的问题，避免活塞或燃油齿条卡滞不能迅速停机的风险，提高了系统的可靠性，简化了结构，便于安装维护。
34.在一实施方式中，参见图2和3所示，所述机械超速保护装置1包括外壳1-1，所述外壳1-1上部两侧分别设有压缩空气进口1-17和压缩空气出口1-18；所述外壳1-1上部内腔中轴向可滑动设有活塞筒1-2，带复位手柄的阀杆1-4的活塞头适配在活塞筒1-2中，所述活塞筒1-2内部设有弹簧ⅰ1-3，所述弹簧ⅰ1-3套在带复位手柄的阀杆1-4外部，所述弹簧ⅰ1-3两端分别压在活塞筒1-2内部端头和带复位手柄的阀杆1-4的活塞头上，所述带复位手柄的阀杆1-4和活塞筒1-2上设有用于与压缩空气进口1-17和压缩空气出口1-18对应的通孔；
35.所述外壳1-1内腔中部固定设有支撑轴1-5，所述支撑轴1-5上活动套有锁紧块1-6，所述锁紧块1-6用于将活塞筒1-2锁紧，所述锁紧块1-6右端与外壳1-1之间通过设于支撑
轴1-5上的端面轴承1-7限位，所述锁紧块1-6左端的支撑轴1-5套有定位套筒1-8，所述定位套筒1-8左端的支撑轴1-5上套有弹簧ⅱ1-9，所述弹簧ⅱ1-9通过定位套筒1-8将锁紧块1-6左端压紧；
36.所述连接轴1-10一端活动适配在外壳1-1内腔下部，所述连接轴1-10端部设有转速设定螺钉1-11，所述转速设定螺钉1-11外部套有弹簧ⅲ1-12且穿入连接轴1-10端部的孔中与孔另一端的螺母1-13旋合，所述连接轴1-10通过螺钉和平键与凸轮轴2连接。
37.所述外壳1-1上部固定有导向安装板1-14，所述带复位手柄的阀杆1-4穿过导向安装板1-14上的孔，对带复位手柄的阀杆1-4具有导向作用。所述导向安装板1-14上的固定有位置开关1-15，所述位置开关1-15触接头触接在带复位手柄的阀杆1-4，用于向控制系统输出柴油机机械超速保护装置动作信号。
38.所述外壳1-1上部左右两侧设有用于对锁紧块1-6的摆动位置进行限位的限位螺钉1-16，防止限位螺钉1-16的摆动幅度过大。
39.机械超速保护装置1工作原理如下：机械超速保护装置1通过连接轴1-10安装于柴油机的凸轮轴2端，并由柴油机的凸轮轴2驱动旋转。通过调节转速设定螺钉1-11调整弹簧ⅲ1-12的预紧力即可改变调节转速设定螺钉1-11旋转时的离心力大小，调整至当柴油机转速达到超速保护值时，调节转速设定螺钉1-11产生的离心力克服弹簧ⅲ1-12的预紧力而甩出，旋转时撞击锁紧块1-6使其位置改变，被锁紧块1-6锁紧的带复位手柄的阀杆1-4此时在弹簧ⅰ1-3的作用下向内部(图示向右方向)滑动，带复位手柄的阀杆1-4上加工了通孔，此时将接通0.7mpa压缩空气，带复位手柄的阀杆1-4向内部(图示向右方向)滑动后，触发位置开关1-15，向控制系统输出柴油机机械超速保护装置动作信号。当柴油机停机，故障确认后可通过向外(图示向左方向)拉出带复位手柄的阀杆1-4使机械超速保护装置复位，同时位置开关1-15复位，锁紧块1-6在弹簧ⅱ1-9的作用下复位，限位螺钉1-16用于限制锁紧块1-6的摆动位置。
40.本实施方式中，整个系统为机械结构，不依赖于转速传感器、电气电子回路模块，降低了成本，避免了转速传感器及电气电子回路模块故障或系统失电的危险，提高了柴油机超速保护系统的可靠性，保障了柴油机运行的安全。
41.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
42.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.中高速大功率柴油机机械超速保护系统，其特征在于：包括机械超速保护装置(1)和气控停车阀(3)，所述机械超速保护装置(1)固定在柴油机本体(5)上，所述机械超速保护装置(1)的连接轴(1-10)与安装在柴油机本体(5)上的凸轮轴(2)连接；所述气控停车阀(3)的主气路进口连接主压缩空气气源，所述气控停车阀(3)的主气路出口分别连接柴油机本体(5)上各缸的喷油泵柱塞顶升机构(4)，主压缩空气经过气控停车阀(3)至喷油泵柱塞顶升机构(4)；所述机械超速保护装置(1)的压缩空气进口(1-17)连接辅压缩空气气源，所述机械超速保护装置(1)的压缩空气出口(1-18)与气控停车阀(3)的控制空气接口连接；所述主压缩空气气源采用3mpa压缩空气气源，所述辅压缩空气气源采用0.7mpa压缩空气气源；当柴油机转速过高，超过设定值时，机械超速保护装置(1)动作接通辅压缩空气回路，打开气控停车阀(3),主压缩空气推动各缸喷油泵柱塞顶升机构切断燃油，控制柴油机停机，实现柴油机超速保护。2.根据权利要求1所述的中高速大功率柴油机机械超速保护系统，其特征在于：所述机械超速保护装置(1)包括外壳(1-1)，所述外壳(1-1)上部两侧分别设有压缩空气进口(1-17)和压缩空气出口(1-18)；所述外壳(1-1)上部内腔中轴向可滑动设有活塞筒(1-2)，带复位手柄的阀杆(1-4)的活塞头适配在活塞筒(1-2)中，所述活塞筒(1-2)内部设有弹簧ⅰ(1-3)，所述弹簧ⅰ(1-3)套在带复位手柄的阀杆(1-4)外部，所述弹簧ⅰ(1-3)两端分别压在活塞筒(1-2)内部端头和带复位手柄的阀杆(1-4)的活塞头上，所述带复位手柄的阀杆(1-4)和活塞筒(1-2)上设有用于与压缩空气进口(1-17)和压缩空气出口(1-18)对应的通孔；所述外壳(1-1)内腔中部通过销钉定位固定设有支撑轴(1-5)，所述支撑轴(1-5)上活动套有锁紧块(1-6)，所述锁紧块(1-6)用于将活塞筒(1-2)锁紧，所述锁紧块(1-6)右端与外壳(1-1)之间通过设于支撑轴(1-5)上的端面轴承(1-7)限位，所述锁紧块(1-6)左端的支撑轴(1-5)上套有定位套筒(1-8)，所述定位套筒(1-8)左端的支撑轴(1-5)套有弹簧ⅱ(1-9)，所述弹簧ⅱ(1-9)通过定位套筒(1-8)将锁紧块(1-6)左端压紧；所述连接轴(1-10)一端活动适配在外壳(1-1)内腔下部，所述连接轴(1-10)端部设有转速设定螺钉(1-11)，所述转速设定螺钉(1-11)外部套有弹簧ⅲ(1-12)且穿入连接轴(1-10)端部的孔中与孔另一端的螺母(1-13)旋合，所述连接轴(1-10)通过螺钉和平键与凸轮轴(2)连接。3.根据权利要求2所述的中高速大功率柴油机机械超速保护系统，其特征在于：所述外壳(1-1)上部固定有导向安装板(1-14)，所述带复位手柄的阀杆(1-4)穿过导向安装板(1-14)上的孔对其进行导向。4.根据权利要求3所述的中高速大功率柴油机机械超速保护系统，其特征在于：所述导向安装板(1-14)上的固定有位置开关(1-15)，所述位置开关(1-15)触接头触接在带复位手柄的阀杆(1-4)上。5.根据权利要求2所述的中高速大功率柴油机机械超速保护系统，其特征在于：所述外壳(1-1)上部左右两侧设有用于对锁紧块(1-6)的摆动位置进行限位的限位螺钉(1-16)。

技术总结
提供一种中高速大功率柴油机机械超速保护系统，属于柴油机控制技术领域。包括机械超速保护装置和气控停车阀，机械超速保护装置固定在柴油机本体上，机械超速保护装置的连接轴与安装在柴油机本体上的凸轮轴连接；气控停车阀的主气路进口连接主压缩空气气源，气控停车阀的主气路出口分别连接柴油机本体上各缸的喷油泵柱塞顶升机构，主压缩空气经过气控停车阀至喷油泵柱塞顶升机构；机械超速保护装置的压缩空气进口连接辅压缩空气气源，机械超速保护装置的压缩空气出口与气控停车阀的控制空气接口连接。本发明通过压缩空气推动各缸喷油泵柱塞顶升机构，快速切断燃油供给控制柴油机停机，实现柴油机超速保护，结构简单、成本低，提高系统可靠性。提高系统可靠性。提高系统可靠性。


技术研发人员：焦联国 张技术 党耀鹏 陈平 白济东 刘静 张卫昂 陈智文 袁丹 谷鹏程
受保护的技术使用者：陕西柴油机重工有限公司
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/8/13