技术领域
[0001] 本实用新型属于
内燃机燃料供给技术领域，具体涉及一种新型结构
低温泵。
背景技术
[0002] 当前市场上，采用
天然气作为燃料的内燃
机车辆中，天然气在车辆上的携带方式分为
压缩天然气（CNG）和
液化天然气（LNG）两种。压缩天然气（CNG）是高压气态的天然气，通常一个体积的压缩天然气转化为200标准体积的天然气。
液化天然气（LNG）是液态的天然气，通常一个体积的液化天然气转化为600标准体积的天然气。CNG车辆的持续行驶能
力不足，适合出租车等小型车辆使用。相对CNG车辆，LNG车辆的持续行驶能力大大增加，中重型货车也有足够的空间来存储设备。
[0003] 在目前的大部分LNG车辆中，低温罐中的液化天然气是通过自身的重力作用从低温罐中流出，经过
气化器气化后通向内燃机进行燃烧做功的。在低温罐中的液化天然气使用到一定的程度后，剩余较少的液化天然气（约25%左右）无法通过自身重力顺畅的流出低温罐，只有及时补充足量的液化天然气后才能继续使用，这不仅影响了车辆的持续行驶能力，还造成了存储空间的浪费，为车辆增加了额外的负担。
[0004] 一种可实现双燃料喷射的缸内直喷技术，采用压燃的方式，可以有效的提高燃烧效率。该双燃料直喷技术，先在
燃烧室内喷射少量的柴油，压燃后，提升内燃机燃烧室内的
温度，引燃随后喷射的压缩天然气，进行燃烧做功。该技术，既能将燃烧效率提升到42%以上，又可以大量减少PM值和NOx的排放，为更清洁，更经济的内燃机燃料喷射系统。该双燃料喷射系统在工作时，需要使用压力稳定的高压天然气。通过自身重力从低温罐中流出的液化天然气，经过气化器气化后的压缩天然气的压力较小，无法为双燃料内燃机定时、定量的提供高压天然气。
[0005] 在目前市场上存在的低温泵结构中，主要有离心式低温泵和往复
活塞式低温泵。离心式低温泵泵送的液化气体压力相对较低，且驱动装置和低温液化气体的距离很近，会有较多的热量传递到低温液化气体中，造成液化气体的气化，相较而言，往复式
活塞泵可以将驱动端和低温冷端通过
连接杆较远的隔开，可以最大限度的减少热漏。现存的往复活塞式低温泵，存在较多的
缺陷：低温泵连接杆较长，低温泵两端通过
螺纹结构与活塞连接，在运动时很容易造成卡滞甚至卡死；低温泵内部通过锥面或平面密封，密封面易
泄漏；驱动端至冷端通过普通金属件直接连接，热漏严重；气化器需要在热交换时通
发动机冷却液，在使用一段时间后，气化器内部会产生
水垢，无法清理维护；活塞运动时，无法准确监测位移量，造成活塞撞击失效等。
[0006] 综上所述，亟需开发一种全新的，完善的新型结构低温泵，能定时、定量的将低温罐中的液化天然气泵出，以定时、定量的向内燃机输送高压天然气，且保证低温泵安全可靠的工作，满足市场和社会发展的需求。实用新型内容
[0007] 本实用新型为了弥补
现有技术的缺陷，提供了一种新型结构低温泵。
[0008] 本实用新型是通过如下技术方案实现的：
[0009] 一种新型结构低温泵，包括冷端区、气态冷却区和热端区，所述冷端区与热端区之间设有气态冷却区。冷端区包括冷端泵体、冷端活塞、冷端连接杆等，冷端泵体内设有冷端活塞，冷端活塞端部设计为环槽开口形式，将冷端连接杆头部安装于活塞开口环槽中，冷端泵体头部设置
波纹管、
过滤器、球座、通液
阀和第一
钢球，第一钢球安装于球座锥面与通液阀锥面之间的通道中，冷端泵体上设置单向
阀体和出气接头，第二钢球与
单向阀体固定，高压气管通过紧固螺帽安装于出气接头上，冷端区中，冷端泵体另一端通过紧固
螺栓与冷端
法兰连接，冷端法兰与冷端泵体之间设置平衡腔，平衡腔分别与第二容腔和LNG罐腔相通，冷端法兰上设置
密封件和冷端轴瓦，冷端轴瓦对冷端连接杆起
支撑作用，冷端法兰外端与
真空隔罩通过密封件进行密封，连接罩与冷端法兰连接，并通过紧固
螺母紧固，所述真空隔罩上设置
增压气管，增压气管两端分别与气体冷却腔和LNG罐腔相通。所述热端区包括热端活塞，热端活塞安装于热端泵体中，并形成第三容腔和第四容腔，热端活塞端部设计为环槽开口形式，将热端连接杆头部安装于活塞开口环槽中，热端活塞与热端泵体间设置支撑环和密封件，热端活塞上设置泄压装置，热端泵体设置位移
传感器。所述气态冷却区上设有高压气管，高压气管在气态冷却区缠绕，形成气体冷却腔，绝热连接杆将冷端连接杆和热端连接杆连接起来。
[0010] 进一步，所述泄压装置包括第一
泄压阀芯、第二泄压阀芯和泄压
弹簧，泄压弹簧的弹簧力将第一泄压阀芯和第二泄压阀芯压紧于密封锥面上，泄压阀芯的端面均高出热端活塞的端面，当热端活塞向位移传感器运动时，热端活塞端面靠近热端泵体孔壁时，第一泄压阀芯与孔壁先
接触，第一泄压阀芯与密封锥面脱离，第三容腔与第四容腔通过第一泄压孔相通，第三容腔和第四容腔的液压力平衡，避免热端活塞与热端泵体孔壁发生激烈碰撞，热端活塞向热端轴瓦方向运动时，第二泄压阀芯按相同工作原理，避免热端活塞与孔壁发生激烈碰撞。
[0011] 进一步，所述热端泵体中设置液压油第一通道和液压油第二通道，液压油第一通道与第三容腔相通，液压油第二通道与第四容腔相通，液压油第一通道和液压油第二通道通过管路与换向阀相连接。
[0012] 进一步，所述热端区中，热端泵体与热端法兰通过紧固螺栓相固定连接，热端法兰上设置热端轴瓦和密封件，支撑环和密封件，热端轴瓦和支撑环之间设置检查口，通过检查口可以检测密封件是否失效，以便进行低温泵的维修保养。热端法兰上设置发动机冷却液入口，发动机冷却液出口，温度传感器，温度传感器可以传递发动机冷却液出口的温度
信号。热端法兰上设置接头、高压气管和
压力传感器，接头与热端法兰形成三通腔，压力传感器可以传递三通腔中压缩天然气的压力信号。热端泵体上设置
增压器部件，增压阀芯通过增压弹簧压紧于密封锥面上，在增压阀芯受气压力打开时，三通腔通过三通气腔和气孔，与增压腔相通。
[0013] 进一步，所述热端区中设置气化器部件，与热端法兰相固定，气化器部件的气化器
外壳与气化器内壳之间形成热交换腔，热交换腔与发动机冷却液入口相通，气化器内壳包围形成回液腔，回液腔与发动机冷却液出口相通，热交换腔与回液腔通过通液孔相通。气化器一端设置放水塞，在气化器使用规定时间后，可以通过放水塞清理热交换腔中的水垢，连接罩内位于防水塞处设有
隔热板，高压气管在热交换腔中以交叉螺旋形排列，热交换后，高压气管中的天然气通向三通腔。
[0014] 进一步，所述连接罩上设置通气孔，增压腔通过通气孔与气体冷却腔相通。
[0015] 本实用新型的有益效果是：无低温泵结构的LNG罐，液化天然气通过自身重力从低温罐中流出的，液化天然气剩余量较少时，将不能顺利流出，需要及时补充，本实用新型涉及到的低温泵，可以将低温罐中的液化天然气全部泵出，增加了车辆的续航里程；通过系统结构的控制，可以将低温罐中的液化天然气定时、定量的泵向气化器，为喷射器喷射高压天然气提供气源；集成了气化器的功能，结构简单、紧凑，且通过结构设计，使高压气管与冷却液充分接触，进行热交换，提升液化气体气化的效率；通过压缩天然气的支路设计了增压器结构，平衡低温罐中的压力，无需额外为低温罐设计增压系统，结构简单有效；活塞与连接杆安装时存在较大的
自由度，不会出现卡滞或卡死；热端活塞上设置了泄压装置，防止活塞与泵体激烈撞击，提升可靠性；活塞上设计了支撑环结构，进行活塞的导向和辅助密封，提升了活塞加工的工艺性；热端区设置了位移传感器，通过控制单元和换向阀，可以有效控制热端活塞的位移和速度，确保低温泵进行精确工作；气化器上设置了放水塞，方便气化器的维护保养；将连接杆进行分段设计，绝热连接杆可以有效避免过多热量向冷端区传递；利用高压气管设计了气体冷却腔，对增压气体进行冷却，避免增压气压传递过多的热量到LNG罐腔中；利用单个钢球控制液化气体的进出，简单有效；设置检查口，以有效检测
流体的泄漏，方便系统的维护；设置了平衡腔，使第二容腔与LNG罐腔直接相通，使活塞运动时压力便于准确控制，且液化气体部分气化时，可以将气化气体通向LNG罐腔中，避免局部形成过高压力；整体结构设计简单、紧凑、密封有效、可靠性好，加工工艺性好，便于进行批量生产。
附图说明
[0016] 下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0017] 附图1为本实用新型低温泵总成结构示意图；
[0018] 附图2为本实用新型低温泵冷端区结构图；
[0019] 附图3为本实用新型低温泵气态冷却区结构图；
[0020] 附图4为本实用新型低温泵热端区结构图；
[0021] 附图5为本实用新型低温泵活塞泄压阀变型结构示意图；
[0022] 附图6为本实用新型低温泵气化器变型结构示意图；
[0023] 附图7为本实用新型低温泵活塞与连接杆连接方式变型结构示意图；
[0024] 附图8为本实用新型低温泵密封方式变型结构示意图；
[0025] 附图9为本实用新型采用
万向节连接方式结构示意图；
[0026] 附图10为本实用新型连接杆变型结构示意图。
[0027] 图中，001冷端区，002气态冷却区，003热端区，01冷端泵体，02冷端活塞，03冷端法兰，04波纹管，05过滤器，06球座，07紧固螺母，08第一钢球，09通液阀，10支撑环，11密封件，12出气接头，13高压气管，14第二钢球，15单向阀体，16单向阀弹簧，17紧固螺帽，18冷端连接杆，20冷端轴瓦，21增压气管，22真空隔罩，23连接罩，24紧固螺母，25紧固螺栓，27第一容腔，28第二容腔，29平衡腔，30第二出液孔，31第一出液孔，32绝热连接杆，33热端连接杆，34气体冷却腔，35隔热板，36放水塞，37气化器外壳，38气化器内壳，40接头，41通气孔，42通液孔，43热交换腔，44回液腔，47发动机冷却液入口，48发动机冷却液出口，49温度传感器，50检查口， 52热端轴瓦，53三通腔，54接头，55高压气管，56热端法兰，57三通气腔，58气孔，59增压阀芯，60增压弹簧， 62第一泄压孔，63第二泄压阀芯，64泄压弹簧，65第一泄压阀芯，66热端活塞，67第二泄压孔，68热端泵体，69第三容腔，70第四容腔，71液压油第二通道，72液压油第一通道，73位移传感器，76换向阀，77增压腔，78压力传感器，79弹簧座，80第一阀芯，
81第二阀芯，82泄压阀弹簧，83第一箭头，84第二箭头，85阀体内圆面，86阀体口部圆面，87阀体辅助槽。
具体实施方式
[0028] 附图1-4为本实用新型的一种具体
实施例。该实用新型一种新型结构低温泵，包括冷端区001、气态冷却区002和热端区003，所述冷端区001与热端区003之间设有气态冷却区002，冷端区001包括冷端泵体01、冷端活塞02、冷端连接杆18等，冷端泵体01内设有冷端活塞02，冷端活塞02端部设计为环槽开口形式，将冷端连接杆18头部安装于活塞开口环槽中，冷端泵体01头部设置波纹管04、过滤器05、球座06、通液阀09和第一钢球08，第一钢球08安装于球座06锥面与通液阀09锥面之间的通道中，冷端泵体01上设置单向阀体15和出气接头
12，第二钢球14与单向阀体15固定，高压气管13通过紧固螺帽17安装于出气接头12上，冷端区001中，冷端泵体01另一端通过紧固螺栓25与冷端法兰03连接，冷端法兰03与冷端泵体01之间设置平衡腔29，平衡腔29分别与第二容腔28和LNG罐腔相通，冷端法兰03上设置密封件
11和冷端轴瓦20，冷端轴瓦20对冷端连接杆18起支撑作用，冷端法兰03外端与真空隔罩22通过密封件11进行密封，连接罩23与冷端法兰03连接，并通过紧固螺母07紧固，所述真空隔罩22上设置增压气管21，增压气管21两端分别与气体冷却腔34和LNG罐腔相通，所述热端区
003包括热端活塞66，热端活塞66安装于热端泵体68中，并形成第三容腔69和第四容腔70，热端活塞66端部设计为环槽开口形式，将热端连接杆33头部安装于活塞开口环槽中，热端活塞66与热端泵体68间设置支撑环10和密封件11，热端活塞66上设置泄压装置，热端泵体
68设置位移传感器73，所述气态冷却区002上设有高压气管13，高压气管13在气态冷却区
002缠绕，形成气体冷却腔34，绝热连接杆32将冷端连接杆18和热端连接杆33连接起来。
[0029] 进一步，所述泄压装置包括第一泄压阀芯65、第二泄压阀芯63和泄压弹簧64，泄压弹簧64的弹簧力将第一泄压阀芯65和第二泄压阀芯63压紧于密封锥面上，泄压阀芯的端面均高出热端活塞66的端面，当热端活塞66向位移传感器73运动时，热端活塞66端面靠近热端泵体68孔壁时，第一泄压阀芯65与孔壁先接触，第一泄压阀芯65与密封锥面脱离，第三容腔69与第四容腔70通过第一泄压孔62相通，第三容腔69和第四容腔70的液压力平衡，避免热端活塞66与热端泵体68孔壁发生激烈碰撞，热端活塞66向热端轴瓦52方向运动时，第二泄压阀芯63按相同工作原理，避免热端活塞66与孔壁发生激烈碰撞。
[0030] 进一步，所述热端泵体68中设置液压油第一通道72和液压油第二通道71，液压油第一通道72与第三容腔69相通，液压油第二通道71与第四容腔70相通，液压油第一通道72和液压油第二通道71通过管路与换向阀76相连接。
[0031] 进一步，所述热端区003中，热端泵体68与热端法兰56通过紧固螺栓25相固定连接，热端法兰56上设置热端轴瓦52和密封件11，支撑环10和密封件11，热端轴瓦52和支撑环10之间设置检查口50，通过检查口50可以检测密封件11是否失效，以便进行低温泵的维修保养，热端法兰56上设置发动机冷却液入口47，发动机冷却液出口48，温度传感器49，温度传感器49可以传递发动机冷却液出口48的温度信号，热端法兰56上设置接头40、高压气管
13和压力传感器78，接头40与热端法兰56形成三通腔53，压力传感器78可以传递三通腔53中压缩天然气的压力信号，热端泵体68上设置增压器部件，增压阀芯59通过增压弹簧60压紧于密封锥面上，在增压阀芯59受气压力打开时，三通腔53通过三通气腔57和气孔58，与增压腔77相通。
[0032] 进一步，所述热端区003中设置气化器部件，与热端法兰56相固定，气化器部件的气化器外壳37与气化器内壳38之间形成热交换腔43，热交换腔43与发动机冷却液入口47相通，气化器内壳38包围形成回液腔44，回液腔44与发动机冷却液出口48相通，热交换腔43与回液腔44通过通液孔42相通，气化器一端设置放水塞36，在气化器使用规定时间后，可以通过放水塞36清理热交换腔43中的水垢，连接罩23内位于防水塞处设有隔热板35，高压气管13在热交换腔43中以交叉螺旋形排列，热交换后，高压气管13中的天然气通向三通腔53。
[0033] 进一步，所述连接罩23上设置通气孔41，增压腔77通过通气孔41与气体冷却腔34相通。
[0034] 该实用新型一种新型结构低温泵，第四容腔70通高压液压油，第三容腔69通低压液压油，在液压力作用下，热端活塞66向第一箭头83方向运动。同时，热端活塞66带动热端连接杆33，绝热连接杆32，冷端连接杆18向第一箭头83方向运动。冷端连接杆18带动冷端活塞02向第一箭头83方向运动，第一容腔27的容积逐渐增大，第一容腔27内的压力逐渐降低。此时，在单向阀弹簧16作用下，单向阀体15与第二第二钢球14压配件处于关闭状态。第一钢球08在LNG罐腔中液压力作用下，脱离球座06锥面，LNG罐腔中的液化气体通过通液阀09上的孔进入第一容腔27中。第二容腔28通过平衡腔29与LNG罐腔相通，故第二容腔28与LNG罐腔中压力相等。
[0035] 在热端活塞66靠近热端泵体68孔壁
位置时，位移传感器73将位移信号传递给控制单元，控制单元控制换向阀76切换液压油方向，第三容腔69通高压液压油，第四容腔70通低压液压油，在液压力作用下，热端活塞66向第二箭头84方向运动。同时，热端活塞66带动热端连接杆33，绝热连接杆32，冷端连接杆18向第二箭头84方向运动。
[0036] 此时，冷端连接杆18带动冷端活塞02向第二箭头84方向运动，冷端活塞02的第一容腔27的容积被压缩，第一容腔27内的压力逐渐升高。在第一容腔27内液压力作用下，第一钢球08向球座06方向运动，并最终被压紧于球座06的密封锥面上。第一容腔27内的液压力通过第一出液孔31传递至第二第二钢球14处，随着第一容腔27压力升高，液压力克服单向阀弹簧16的弹簧力，第二第二钢球14打开，液化气体通过第二出液孔30流向高压气管13。在高压气管13中的液化气体流经气体冷却腔34时，对气体冷却腔34起到冷却作用。
[0037] 本实用新型中，经发动机循环后的高温冷却液，通过发动机冷却液入口47进入热交换腔43，高压气管13在热交换腔43中以交叉螺旋形式排列，使冷却液在热交换腔43中沿曲线流动，充分与高压气管13进行热量交换。冷却液经通液孔42，回液腔44，从发动机冷却液出口48流出。液化气体在高压气管13中进入热交换腔43后，遇热气
化成压缩天然气，流向三通腔53，并通过高压气管55流出。
[0038] 随着LNG罐腔中液化气体的消耗等因素，LNG罐腔中的压力逐渐降低，需要通过增压器对LNG罐进行增压。本实用新型中，LNG罐腔中压力偏低，增压腔77中压力会同时偏低，在气压力作用下，增压阀芯59克服增压弹簧60的弹簧力脱离密封锥面，增压器打开，压缩天然气通过气孔58流向增压腔77，通过通气孔41流向气体冷却腔34，然后通过增压气管21流向LNG罐腔中，完成增压器对LNG罐腔的增压功能。
[0039] 本实用新型中，存在一种热端活塞泄压阀变型结构，见附图5。变型结构中，设置弹簧座79，第一阀芯80，第二阀芯81，泄压阀弹簧82等，活塞与孔壁靠近时，第一阀芯80或第二阀芯81先与孔壁接触，阀芯脱离密封面，第三容腔69与第四容腔70相通，防止活塞与孔壁发生激烈碰撞。
[0040] 本实用新型中，存在一种气化器变型结构，见附图6。在气化器内部，设置螺旋式迷宫结构，使高压气管13在热交换腔43中与冷却液充分接触进行热交换，该结构也对高压气管13起到固定作用。螺旋式迷宫结构，根据加工工艺情况，可以设计为与气化器内壳38固定和与气化器外壳37固定两种。
[0041] 本实用新型中，活塞与连接杆连接时，存在多种的连接变型方式，见附图7，包括了钢球万向节安装，
活塞销安装，螺纹安装，插销、挡圈安装等。
[0042] 本实用新型中，各密封面存在多种的密封方式变型结构，见附图8，包括了球面密封，锥面密封，平面形式的密封，密封件密封，工程塑料密封，偶件间隙密封等。
[0043] 本实用新型中，存在一种万向节连接方式，见附图9。该连接方式中，单向阀体15上设置阀体辅助槽88，单向阀体15中阀体内圆面85大于第二钢球14直径，阀体口部圆面86小于第二钢球14直径，将第二钢球14克服单向阀体15口部的
张力，压入到阀体内圆面85中。装配好后，第二钢球14在单向阀体15中可以自由活动，且不易脱出。此万向节连接方式，可应用于单向阀体与钢球装配，活塞与钢球装配及其他适用结构。
[0044] 本实用新型中，低温泵连接杆存在变型结构，见附图10，根据情况，可以将冷端连接杆18，绝热连接杆32，热端连接杆33组合为一根连接杆，连接杆直接与热端活塞66和冷端活塞02连接。
[0045] 本实用新型不局限于上述实施方式，任何人应得知在本实用新型的启示下作出的与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。
[0046] 本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
