製備含水油乳液的裝置的製作方法

2024-01-27 06:35:15

專利名稱：製備含水油乳液的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種採用徑流迴旋泵為柴油發動機或油燃室的噴射泵製備操作用含水乳油的裝置。
已經公知，通過向柴油燃料中注水可以使發動機的運行溫度降低並可減少廢氣中一氧化二氮和煙塵的含量，油燃室的情況也是這樣的。
然而，首要的問題是要將柴油燃料和水變成乳化狀並儘可能均勻，使水的最小微粒懸浮在燃燒油中。
為了製備乳液，歐洲專利申請第0392545A1號中(EP0392545A1)公知了一種方法，它使用了一種中空的梨形旋轉對稱渦流室，其中有一個相切的入口和一個漸細的軸向出口，該渦流室環繞有一個環形通道且通道上在切線方向開有油入口，通道通過切線入口與渦流室相連。藉助於一個注水噴嘴將水注入環形通道或渦流室。渦流室的漸細出口通過漸大進入徑流泵的吸入室，該泵的泵室中有一個徑流推進器和一個與推進器平行延伸的乳液流出通道，將製備好的乳液引到噴射泵並進入循環注入通道且循環通道進入環形通道的入口是相切的。通道乳液到渦流室的循環和在渦流室輸出的增大以及在推進器出口流動方向的改變，形成了平均顆粒為2～4微米的乳液，由此得到了非常適合於柴油發動機運行的細小均勻的乳液。通過一個電磁注水噴嘴根據柴油發動機的運行狀態來控制乳液中水的含量。
然而，所述的這種裝置的結構複雜且昂貴，本發明所要解決的問題是提供一種結構簡單的裝置且保證好的乳液的形成。
為了解決上述問題，本發明提供了一種配製含水乳液的裝置，該裝置包括了一個具有外殼的徑流泵，該徑流泵的泵室中有一個徑流推進器，在軸向的前方有一推進器吸入室，該吸入室是旋轉對稱的並且與注水噴嘴、進油通路及循環注入通路相連。推進器被一圓柱形壁體環繞，在靠近上述圓柱形壁體的地方開有一個對著泵室的乳液出口。其中，注水噴嘴和進油通道及循環注入通道直接通向推進器的吸入室。按環繞方向延著局部扇形在圓柱形壁體開有凹槽並徑向對著泵室，該凹槽在推進器旋轉方向的出口處形成了一個阻擋臺階。在凹槽阻擋臺階前，按橫對著凹槽環繞方向和泵室的徑向方向開有一與乳液輸出通道相連的孔。
從本發明可以看到，製備一種好的乳液，無須在徑流推進器的吸入室前連接一個特殊形狀的渦流室，而且也無須在吸入室的進口提供一個漸大部分。與其相對照，本發明通過提供一種與徑流推進器相配合的徑流泵泵室乳液輸出的特殊結構，產生出好的乳液。
根據本發明，來自推進器的乳液被推進凹槽中，該凹槽是徑向對著推進器且僅沿著圓柱形壁體的局部扇形延伸，乳液在阻擋臺階處被檔並突然橫的轉向乳液排出通道，這個變向最好為90°。排出的乳液供給燃燒室，特別是柴油發動機的噴射泵，從燃燒室出來的剩餘乳液又送回到推進器吸入室的循環注入通道內。然而，將部分乳液從流出通道送入燃燒室也是可以的，而將其餘的乳液直接送到循環注入通道，然後連同從燃燒室返回的乳液一起回到吸入室。
雖然在凹槽處流動方向的改變相對於推進器軸大於90°，乳液輸出通道的開口部分最好是沿著與推進器旋轉軸相平行的方向延伸的。
阻攔臺階應儘可能地靠近乳液流出通路出口的邊緣，以面對凹槽處的流動方向。雖然沿推進器旋轉面橫向延伸的母面可以向凹槽處流動方向傾斜，但最好是與推進器旋轉軸平行。在本發明的一個優選實施例中，阻攔臺階的軸向內表面是一個圓柱面的陡沿。通過這個面，一部分乳液被送入乳液出口並在推進器周線處與仍留在推進器內的乳液分離。
由推進器中心角45°到120°這個部分扇形區形成了凹槽，最好中心角至少要60°。凹槽的深度從凹槽的起始端到阻擋臺階逐漸地增加，其中，凹槽的徑向底部可以是曲線的，如螺旋曲線。由於加工的原因，凹槽的徑向深度可以是恆定的。所以，凹槽的底部相對於推進器的軸是同心彎曲的。特別是在後面的實施例中，凹槽的軸向寬度可以等同於推進器出口部分的寬度且恆定不變。然而，最好是通過使乳液流出開口處凹槽的寬度寬於凹槽的起始點的寬度，從而使凹槽的軸向部分的寬度從凹槽的起始處到乳液流出開口處逐漸增加而不改變凹槽的徑向深度，然後，一個外輪廓表面將凹槽圍住，該外輪廓表面相對於推進器徑向表面傾斜延伸，可以是拱形的，或者最好是平面的。在這裡，凹槽的軸向寬度等於推進器出口截面的寬度，而在乳液流出開口之前中是接近其寬度。
吸入室的形狀對製備乳液來說不是關鍵的。因此，吸入室的形狀可以根據徑流泵的結構原則取決於流動損失的降低。吸入室可與推進器同心安置並可相對於旋轉對稱地成形。雖然吸入室可以是一個中空的錐形或朝推進器入口增大，但吸入室最好是圓柱形的。因此，注油通路和循環通路可以在徑向方向或軸向方向在吸入室內開口。而且吸入室具有圓柱形時，更有利的是注油通路和循環通路可以沿推進器旋轉的切線方向在吸入室內開口。這樣，在吸入室內避免產生不確定的混合渦流，特別是避免了穴的產生，尤其是在壓力作用下進來的柴油流，其運動方向與推進器的旋轉方向相一致，因此減少了流動損失。通常是用一個乳液整循環通路來避免穴的產生，以避免形成的乳液被水流渦攪亂或破壞。
根據結構條件，注水噴嘴的開口位置及其狀態可以在很大的範圍內選擇。然而，當吸入室相對於旋轉對稱時，特別是當注油流和循環流相切時，最好使注水噴嘴調整在吸入室的軸線上，以便利用吸入室中的旋轉流體的壓力條件使水滴儘可能均勻地分布，並在吸入室內的高壓下霧化。
本發明保持了歐洲專利號0392545裝置的優點，即根據柴油發動機的運行狀態，通過使用一個可控電磁注水噴嘴來控制乳液中水的含量。以及一種均勻和顆粒細小的乳液的製備。而且，本裝置的造價明顯降低，並且由於省去了附加渦流室使體積明顯縮小。因此該裝置更適合安置在柴油車輛的發動機室內並儘可能靠近噴射泵，通常這裡的空間很小。
下面參照附

圖1～4具體地描述本發明的乳液製備裝置的最佳實施例圖1是乳液形成裝置30的縱向剖面圖;
圖2是圖1中吸入室部分A的底視圖;
圖3是圖1中泵部分B的頂視圖;
圖4是圖1中泵部分B的側視圖;
如圖1所示，本發明實施例的乳液形成裝置有一個圓柱形的泵殼31，該泵殼31在軸線方向上劃分為三個單元，即吸入部分A、泵部分B和驅動部分C，用螺栓將這三個部分在軸線方向上同軸安裝在一起。
如圖1～4所示，泵部分B的內部有一圓柱形的泵室33，在泵室33內配置了一個徑流推進器35，在驅動部分C安裝了一個電動發動機50並驅動推進器35旋轉。
生成乳液的裝置30中有一圓柱形的吸入室37，該吸入室與徑向推進器35一起同軸地安裝在吸入部分A內並為推進器35提供了一個吸入室，如圖1所示。
如圖1和圖2所示，一個注油管38和一個循環注入管39沿著吸入室37的截面切線方向連接在吸入室37的上表面上，來自注油管38和循環注入管39的液體沿著切線方向流進吸入室37並產生一個渦流，其旋轉方向與徑向推進器的轉動方向一致。一個電磁控制開啟和關閉的注水閥安裝在吸入室37軸線的上方。
在泵室33內有一圓柱形壁面34，該壁面34沿著徑向推進器35的外緣在徑向延伸很小一段距離，其軸向高度基本上等於徑向推進器35沿軸線方向外緣的厚度。
如圖3和圖4所示，在壁面34上有一個相對於泵室33中心具有扇形部分的凹槽41，凹槽41的中心角47在45°～120°的範圍內，最好為大約6.0°。
到乳液流出管36去的流出口43應開在沿推進器轉動向方扇形凹槽41的末端上。流出口43通過流出管44與乳液流出管36連接在一起，流出管44沿著與軸線平行的方向延伸。可通過鑽孔機或類似設備在殼31的泵部分B內形成流出管44。流出管44的直徑要小於扇形凹槽在徑向方向上的寬度且要儘可能地設置在靠近凹槽41的末端部分。為了增加流出管44的截面積，可以使流出管44具有一個橢圓形的截面。凹槽41平坦的底部46要相對於泵室的徑向截面傾斜一定的角度，這樣可以使凹槽41的徑向高度從凹槽41的端部45到流出口43逐漸增加，其凹槽的徑向高度等於在流出管44的流出口43處推進器35沿軸線上的厚度。
緊挨著流出口43的出口處有一個端牆或阻擋臺階42將凹槽41圍住，阻擋臺階42作為一個圓柱形表面從凹槽41的外緣沿推進器35的直徑面上在流出口43後延伸，該延伸的母體作為流出管44的後壁面的擴展並與推進器旋轉軸平行。這樣就順著流出口43的外緣遮住了一半的流出口43。
從推進器35流出的乳液碰撞到端壁42後，改變了流動方向並從流出口43流進流出管44。
雖然所示的終端壁是由半圓柱體組成的以遮擋住半個流出口43，但也可由遮柱四分之一流出口43的圓柱體組成並由一個沿徑向延伸的平面與前者相連接。不管哪種情況，最好是使流出口43儘可能靠近圓柱形表面34，以使端部或端壁42的圓柱表面形成刃口49，刃口49將從徑向推進器35流出的乳液與其外圍分離開並使足夠量的乳液流進流出口43。
如圖1所示，徑向推進器35是盤狀的，有一個徑向覆蓋盤57安裝在靠近發動機50一側的推進器35上。一組曲線形推進器頁片52安裝在覆蓋盤57上，其軸向寬度從吸入室37的外緣到推進器35的外緣是減少的。
當把本發明的裝置用於柴油發動機時，把發動機的燃料泵排出管接到注油管38，通過一個高壓泵將高壓水從給水迴路送入注水閥40。發動機燃料噴射泵的給進管與乳液流出管36相連接，來自燃料噴射泵的循環燃料管與循環注入管39相連。
通過電動機，最好將推進器35的轉速穩定在一個固定的速率上，如每分鐘三千轉。通過燃料泵將油沿切線方向以一定的壓力(如1到3巴)注入吸入室37內。通過一個由發動機驅動的高壓泵將水增壓一定的壓力，如5～10巴，再由減壓閥減壓到5～7巴並由注水閥間歇控制注入吸入室37中，該注水閥是由電磁操作的。由徑向推進器35流出的乳液流入凹槽41中，被終端壁42阻擋後沿軸向方向流入乳液流出管36的流出管44中。同時，通過陡沿49將乳液與徑向推進器內的乳液分開。通過循環管39將在燃料噴射泵循環的過量燃料引回到吸入室37內。在這裡，它又與新注入的油和水相混合，新油和水的注入是在控制下進行的以使得整個循環迴路總是儘可能地被充滿，而使迴路中沒有任何氣泡。
通過改變注水閥40的開啟和關閉的時間間隔來控制注入吸入室37的水量。根據氣缸中的燃燒狀態，注水量調節/控制迴路確定了乳液中水的含量並根據從燃料泵進入乳液形成裝置的油量和所設水含量來計算出所需的注水量。通過控制開啟和關閉注水閥的間隔來控制注水量。
權利要求
1.一種製備含水的油乳液的裝置，其特徵為該裝置包括一個帶泵殼(30)的徑流泵，在泵室(33)內有一個徑流推進器(35)，在推進器軸向的前方有一推進器(35)的吸入室(37)，該吸入室(37)的形狀是旋轉對稱的，並且與一注水噴嘴(40)、一進油管(38)和一循環管(39)相連，推進器(35)由一圓柱形的壁(34)環繞著，一乳液流出管(44)的開口通向泵室(33)，其中，注水噴嘴(40)、進油管(38)以及循環管(39)在推進器(35)的吸入室(37)內都有入口，在圓柱形的壁(34)，上有一徑向開口朝向泵室的凹槽、該凹槽沿圓柱壁的部分扇形區延伸並在推進器(35)的旋轉方向的出口處末端有一阻擋臺階，乳液流出管(44)在阻擋臺階(42)前在凹槽(41)上開有出口，其出口方向橫對著凹槽的外緣方向和泵室(33)的徑向方向。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵為乳液流出管(44)沿著與推進器(35)的旋轉軸平行的方向沿伸。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其特徵為阻擋臺階(42)的母面沿著與推進器(35)的旋轉軸平行的方向延伸。
4.如權利要求1～3中任一項所述的裝置，其特徵為阻擋臺階(42)的徑向內側端部有一刃口(49)。
5.如權利要求1～4中任一項所述的裝置，其特徵為凹槽(41)在乳液流出管(44)的開口(43)處的軸向寬度要大於凹槽(41)在相對於阻擋臺階(42)的另一端(15)的寬度，並且在所述開口(43)和所述凹槽(41)的端部之間有一相對於推進器(35)的旋轉表面傾斜延伸的外緣表面。
6.如權利要求1～5中任一項所述的裝置，其特徵為沿推進器(35)中心角延伸的部分扇形區至少按大約60°角的中心角延伸。
7.如權利要求1～6中任一項所述的裝置，其特徵為進油管(38)和循環管(39)的開口沿切線方向通向吸入室(37)，以便在吸入室(37)內產生一繞其軸旋轉的渦流。
8.如權利要求1～7中任一項所述的裝置，其特徵為注水閥與推進器(35)的旋轉軸軸向對直。
9.如權利要求1～8中任一項所述的裝置，是用來為柴油發動機的噴射泵提供乳液的。
全文摘要
一種製備含水油乳液的裝置，包括一個帶有泵殼的徑流泵，泵室內有一徑流推進器並在推進器前方有一推進器的吸入室。該吸入室是旋轉對稱的並與一注水噴嘴、一進油管和一循環管相連，這三個管的開口通向吸入室。環繞著推進器是一圓柱形的壁。在靠近上述圓柱形壁的地方，有一個通向泵室的乳液流出管的開口，且在圓柱形壁上還有一開口朝向泵室的凹槽，該凹槽沿推進器的轉動方向在出口的末端有一阻擋臺階。乳液引出管的開口對著阻擋臺階前的凹槽。
文檔編號F02D19/12GK1075899SQ9211439
公開日1993年9月8日 申請日期1992年11月13日 優先權日1991年11月12日
發明者艾爾弗雷德·凱斯勒 申請人:Hdc有限公司