一種可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器的製造方法
2023-05-27 01:00:06
一種可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器，其採用管狀結構，其包括有空氣進口、燃氣進口、以及混合氣出口，所述空氣進口與混合氣出口分別設置在混合器的兩端，燃氣進口連通至混合器內部；混合器中包括有至少一段漸變管，其管徑在混合器的軸向上逐漸變化；所述混合器中設置有擾流管，擾流管內設置有多個擾流板；採用上述技術方案的可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器，其通過多段漸變管與擾流管的設置，使得空氣與燃氣在混合器內進行充分的混合，從而使得其輸出的混合氣質量得到顯著提高；同時，混合氣在混合與傳輸過程中，其傳輸速度與混合效率保持穩定，從而使得其可向發動機提供穩定而持續的混合氣。
【專利說明】一種可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種內燃機的輔助設備，尤其是一種可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器。
【背景技術】
[0002]在當下能源危機和環保意識加強的形式下，燃氣發動機領域具有強大的發展潛能。由於液化石油氣較其他氣體燃燒化學反應速度慢，導致燃氣發動機中，外混燃氣在缸內燃燒速度較慢，加之發動機缸徑大，使得燃氣完全燃燒所需時間更長，尤其對於缸徑在300毫米以上的燃氣發動機，其氣缸容積較大，所需燃燒的氣體量更多，從而導致燃燒緩慢的現象更為顯著。為避免上述現象，往往需要在燃氣發動機之前加裝混合器用於燃氣與空氣的混合；但由於現有技術中，燃氣與空氣的混合時間往往過短，導致分配給各缸的混合氣濃度差異較大，不能滿足該類燃氣發動機燃燒特性需要；如果不能合理的控制各缸內混合氣濃度，將會發生後燃，排氣溫度升高，在進排氣門重疊角時可能出現回火現象，造成安全隱患；甚至部分可燃氣體可能未在缸內燃燒完全就進入排氣管中，在排氣管中堆積產生爆燃。
實用新型內容
[0003]本實用新型要解決的技術問題是提供一種燃氣發動機用混合器，其可使得燃氣與空氣在混合器內得到更為均勻的混合。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型涉及一種可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器，其採用管狀結構，其包括有空氣進口、燃氣進口、以及混合氣出口，所述空氣進口與混合氣出口分別設置在混合器的兩端，燃氣進口連通至混合器內部；混合器中包括有至少一段漸變管，其管徑在混合器的軸向上逐漸變化；所述混合器中設置有擾流管，擾流管內設置有多個擾流板。
[0005]作為本實用新型的一種改進，所述可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器中，包含有至少一段漸縮管與至少一段漸擴管；所述漸縮管的管徑在混合器軸線延伸方向上逐漸減少，所述漸擴管的管徑在混合器軸線延伸方向上逐漸增加；所述擾流管設置在漸擴管的端部。採用上述設計，其可確保通過漸縮管使得混合氣在混合器內部流速加快，氣壓下降，從而使得空氣與燃氣之間在快速流通的過程中實現彼此混合；漸擴管的則可使得混合氣的流速降低，氣壓上升，使得燃氣與空氣在高氣壓的作用下彼此混合；同時，由於擾流管設置在漸擴管的端部，在漸擴管內得以降速的混合氣在通過擾流板的過程受，混合氣受其阻力作用的影響有所下降，從而確保混合氣的傳輸效率。
[0006]作為本實用新型的一種改進，所述可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器包括一級混合器與二級混合器；所述一級混合器包含有彼此連接的第一漸縮管以及傳輸管，第一漸縮管的端部與空氣進口相連接；所述二級混合器包含有漸擴管與第二漸縮管，漸擴管與傳輸管相連接；所述擾流管設置在漸擴管與第二漸縮管之間。採用上述設計，其可通過第一漸縮管使得空氣在從第一漸縮管通入時氣壓降低，從而在燃氣進口的位置形成氣壓差，使得燃氣在氣壓影響下可持續而穩定的進入混合器內，進而與空氣進行混合；二級混合器的設置使得混合氣在漸擴管內，其氣壓上升，流速降低，進而在通過擾流板時的阻力損失得以減少，並最終通過第二漸縮管使得在擾流管內經過混合加強的混合氣恢復穩定，從而在有效增強空氣與燃氣的混合效果的同時，使得其終端的發動機獲得的混合氣流速與氣壓保持穩定。
[0007]作為本實用新型的一種改進，所述空氣進口與混合氣出口的埠直徑相同，且其至少為150毫米；所述漸擴管中，其最大直徑至少為最小直徑的2倍，且其最小直徑小於空氣進口的直徑；所述漸擴管的長度至少為500毫米，第一漸縮管的長度至多為漸擴管長度的1/5，第二漸縮管的長度至多為漸擴管長度的2/5。採用上述設計，空氣進口與混合氣出口的埠直徑相同可確保混合氣保持相對穩定的傳輸效率；漸擴管的結構設置可使得混合氣在長跨度的漸擴管中使其的擴壓與降速效果得以增強；漸縮管的較短跨度可使得混合氣在各個漸縮管內實現其功效的同時，有效減少設備體積。
[0008]作為本實用新型的一種改進，所述燃氣進口的軸線垂直且相交於空氣進口的軸線，且其軸線相交位置與空氣進口的端面之間的距離落於第一漸縮管內部。採用上述設計，其通過燃氣進口與空氣進口之間的垂直設計，使得進入混合器內的空氣與燃氣可彼此充分接觸，有益於其彼此的混合；同時，燃氣進口設置在空氣進口附近，可確保其可儘早進行混合，從而使其在混合器內形成利於發動機燃燒的混合氣。
[0009]作為本實用新型的一種改進，所述第一混合器外側設置有混合器殼體，混合器殼體採用箱型結構；所述第一漸縮管的端部延伸至混合器殼體的前端面，傳輸管的端部延伸至混合器殼體的後端面；所述燃氣進口設置在混合器殼體的上端面，且其連通至混合器殼體的內部；所述第一漸縮管的上端面設置有多個徑向通孔。採用上述設置，其可通過一級混合器與混合器外殼之間的空間使得燃氣得以暫時存儲，並使得其在後續燃氣的推動，以及一級混合器內的低壓作用，使得其通過徑向通孔進入一級混合器內部；由於用於發動機燃燒的混合氣中，燃氣比例通常較小，上述燃氣導入方案可有效控制燃氣導入的體積，從而確保混合氣達到所需要的空燃比。
[0010]作為本實用新型的一種改進，所述擾流管內包含有至少3塊在徑向上延伸的擾流板，其中，分別位於擾流管前後兩端面的擾流板，其均包含有與混合器同軸的圓板，其通過多根連杆連接至混合器內壁。採用上述設計，其可通過多個擾流板使得其對混合氣的擾流作用有效得到增強，從而使得混合氣的氣流軌跡得到多次改變，進而形成多個氣旋，使得混合氣中的空氣與燃氣得到更為均勻的混合；擾流管首位的擾流板的結構設計，可使得氣流接觸到擾流板時即發生氣流運動方向的變化，從而獲得更好的擾流效果。
[0011]作為本實用新型的一種改進，分別位於擾流管前後兩端面的擾流板中，其圓板的直徑與混合氣出口的端面的直徑相同；所述擾流管中，相鄰兩塊擾流板之間的距離相等，且其為60至80毫米。採用上述設計，圓板的直徑設置使得圓板與混合氣的氣流軌跡，以及氣流範圍相符，從而實現對其最佳的擾流效果；相鄰兩塊擾流板之間的距離設計可使得氣流在通過擾流板後有充分的空間形成氣旋，並可避免因間距過長導致氣旋恢復常態，從而使得混合氣在通過多個擾流板時可成連續的氣旋運動，從而使得其混合效果得以進一步增強。
[0012]作為本實用新型的一種改進，所述擾流管中，多塊擾流板內均包含有用於氣流通過的氣流通道，多塊擾流板的氣流通道在混合器軸向截面上的投影彼此均不發生完全重合。採用上述設計，其可通過彼此交錯設計的擾流板使得混合氣在通過每一個擾流板的過程中，其氣流軌跡均發生改變，從而使得其混合效果達到最佳。
[0013]上述技術方案的可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器，其在工作過程中，空氣通過空氣進口進入第一漸縮管內，並在第一漸縮管內實現氣流流速的上升與氣壓的下降；與此同時，燃氣進口內的電控燃氣閥通過採集燃氣進口附近的溫度與壓力等數據，並根據實際需要計算最佳空燃比值，從而控制燃氣的進量。燃氣閥將適量的燃氣通過燃氣進口導入混合器殼體內，由於第一漸縮管內的氣壓下降導致其與外側形成氣壓差，故而燃氣在壓力作用與燃氣閥推動的配合下，進入第一漸縮管與空氣發生混合，形成混合氣。
[0014]一級混合器內的混合器，其在第一漸縮管內通過傳輸管傳輸至二級混合器內；混合氣通過漸擴管時氣壓上升，氣流下降，從而使得燃氣與空氣在高壓作用下彼此混合；當混合氣接觸至擾流板時，其在漸擴管內的降速使得其接觸至擾流板後自然從擾流板內連杆間的空隙中通過，故而其不會因擾流板的阻擋導致氣流的能量有所損失。在擾流管中，氣流通過擾流板內連杆間的空隙，並進入相鄰兩個擾流板之間，從而形成多個氣旋。氣流在多個擾流板之間重複上述步驟，進而以多個氣旋的方式在擾流管內進行傳輸，並通過氣旋使得燃氣與空氣之間的混合效果得以加強；從擾流管輸出後，氣流進入第二漸縮管內，通過漸縮管對其氣流流速的提高與氣壓的下降，從而使得多個氣旋在漸縮管內逐漸趨於穩定，進而從混合氣出口輸出，進入發動機內供其燃燒。
[0015]採用上述技術方案的可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器，其通過多段漸變管與擾流管的設置，使得空氣與燃氣在混合器內進行充分的混合，從而使得其輸出的混合氣質量得到顯著提高，尤其對於大缸徑的燃氣發動機，其使得燃燒速度得到顯著的提升；同時，混合氣在混合與傳輸過程中，其傳輸速度與混合效率保持穩定，從而使得其可向發動機提供穩定而持續的混合氣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型示意圖；
[0017]圖2為本實用新型中實施例2內第一漸縮管上端面示意圖；
[0018]圖3為本實用新型中實施例3內第一擾流板徑向截面圖；
[0019]圖4為本實用新型中實施例3內第二擾流板徑向截面圖；
[0020]圖5為本實用新型中實施例3內第三擾流板徑向截面圖；
[0021]附圖標記列表:
[0022]I—空氣進口、2—燃氣進口、3—混合氣出口、4一第一漸縮管、5—傳輸管、6—漸擴管、7—第二漸縮管、8—擾流管、9一擾流板、10—圓板、11一連杆、12—混合器殼體、13一徑向通孔、14 一第一擾流板、15—第二擾流板、16 一第二擾流板、17 一電控燃氣閥。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和【具體實施方式】，進一步闡明本實用新型，應理解下述【具體實施方式】僅用於說明本實用新型而不用於限制本實用新型的範圍。需要說明的是，下面描述中使用的詞語「前」、「後」、「左」、「右」、「上」和「下」指的是附圖中的方向，詞語「內」和「外」分別指的是朝向或遠離特定部件幾何中心的方向。
[0024]實施例1
[0025]如圖1所示的一種可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器，其採用管狀結構，其包括有空氣進口 1、燃氣進口 2、以及混合氣出口 3，所述空氣進口 I與混合氣出口 3分別設置在混合器的兩端，燃氣進口 2連通至混合器內部；所述燃氣進口 2的軸線垂直且相交於空氣進口 I的軸線，且其軸線相交位置與空氣進口 I的端面之間的距離至多為90毫米，空氣進口的位置設置有空氣濾清器。採用上述設計，其通過燃氣進口與空氣進口之間的垂直設計，使得進入混合器內的空氣與燃氣可彼此充分接觸，有益於其彼此的混合；同時，燃氣進口設置在空氣進口附近，可確保其可儘早進行混合，從而使其在混合器內形成利於發動機燃燒的混合氣。
[0026]作為本實用新型的一種改進，所述可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器包括一級混合器與二級混合器；所述一級混合器包含有彼此連接的第一漸縮管4以及傳輸管5，第一漸縮管4的端部與空氣進口 I相連接；所述二級混合器包含有漸擴管6與第二漸縮管7，漸擴管6與傳輸管5相連接；所述漸擴管6與第二漸縮管7之間設置有擾流管8，擾流管8內設置有多個在徑向上延伸的擾流板9 ;所述漸縮管的管徑在混合器軸線延伸方向上逐漸減少，所述漸擴管6的管徑在混合器軸線延伸方向上逐漸增加。
[0027]採用上述設計，其可通過第一漸縮管使得空氣在從第一漸縮管通入時氣壓降低，從而在燃氣進口的位置形成氣壓差，使得燃氣在氣壓影響下可持續而穩定的進入混合器內，進而與空氣進行混合；二級混合器的設置使得混合氣在漸擴管內，其氣壓上升，流速降低，進而在通過擾流板時的阻力損失得以減少，並最終通過第二漸縮管使得在擾流管內經過混合加強的混合氣恢復穩定，從而在有效增強空氣與燃氣的混合效果的同時，使得其終端的發動機獲得的混合氣流速與氣壓保持穩定。
[0028]作為本實用新型的一種改進，所述空氣進口 I與混合氣出口 3的埠直徑相同，且其均為150毫米；所述漸擴管6中，其最大直徑為250毫米，其最小直徑為120毫米；所述漸擴管6的長度為500毫米，第一漸縮管4的長度為90毫米，第二漸縮管7的長度為195毫米。採用上述設計，空氣進口與混合氣出口的埠直徑相同可確保混合氣保持相對穩定的傳輸效率；漸擴管的結構設置可使得混合氣在長跨度的漸擴管中使其的擴壓與降速效果得以增強；漸縮管的較短跨度可使得混合氣在各個漸縮管內實現其功效的同時，有效減少設備體積。
[0029]作為本實用新型的另一種改進，所述擾流管8內包含有3塊在徑向上延伸的擾流板9，其中，分別位於擾流管8前後兩端面的擾流板9，其均包括與混合器同軸的圓板10，圓板10通過4根連杆11連接至混合器內壁。採用上述設計，其可通過多個擾流板使得其對混合氣的擾流作用有效得到增強，從而使得混合氣的氣流軌跡得到多次改變，進而形成多個氣旋，使得混合氣中的空氣與燃氣得到更為均勻的混合。
[0030]上述技術方案的可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器，其在工作過程中，空氣通過空氣進口進入第一漸縮管內，並在第一漸縮管內實現氣流流速的上升與氣壓的下降；與此同時，燃氣進口內的電控燃氣閥17通過採集燃氣進口附近的溫度與壓力等數據，並根據實際需要計算最佳空燃比值，從而控制燃氣的進量。燃氣閥將適量的燃氣通過燃氣進口導入混合器殼體內，由於第一漸縮管內的氣壓下降導致其與外側形成氣壓差，故而燃氣在壓力作用與燃氣閥推動的配合下，進入第一漸縮管與空氣發生混合，形成混合氣。
[0031]一級混合器內的混合器，其在第一漸縮管內通過傳輸管傳輸至二級混合器內；混合氣通過漸擴管時氣壓上升，氣流下降，從而使得燃氣與空氣在高壓作用下彼此混合；當混合氣接觸至擾流板時，其在漸擴管內的降速使得其接觸至擾流板後自然從擾流板內連杆間的空隙中通過，故而其不會因擾流板的阻擋導致氣流的能量有所損失。在擾流管中，氣流通過擾流板內連杆間的空隙，並進入相鄰兩個擾流板之間，從而形成多個氣旋。氣流在多個擾流板之間重複上述步驟，進而以多個氣旋的方式在擾流管內進行傳輸，並通過氣旋使得燃氣與空氣之間的混合效果得以加強；從擾流管輸出後，氣流進入第二漸縮管內，通過漸縮管對其氣流流速的提高與氣壓的下降，從而使得多個氣旋在漸縮管內逐漸趨於穩定，進而從混合氣出口輸出，進入發動機內供其燃燒。
[0032]採用上述技術方案的可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器，其通過多段漸變管與擾流管的設置，使得空氣與燃氣在混合器內進行充分的混合，從而使得其輸出的混合氣質量得到顯著提高；同時，混合氣在混合與傳輸過程中，其傳輸速度與混合效率保持穩定，從而使得其可向發動機提供穩定而持續的混合氣。
[0033]實施例2
[0034]作為本實用新型的一種改進，如圖1與圖2所示，所述第一混合器外側設置有混合器殼體12，混合器殼體12採用箱型結構；所述第一漸縮管4的端部延伸至混合器殼體12的前端面，傳輸管5的端部延伸至混合器殼體12的後端面；所述燃氣進口 2設置在混合器殼體12的上端面，且其連通至混合器殼體12的內部；所述第一漸縮管4的上端面設置有30個徑向通孔13，其在漸縮管軸向上成10行3列分布。採用上述設置，其可通過一級混合器與混合器外殼之間的空間使得燃氣得以暫時存儲，並使得其在後續燃氣的推動，以及一級混合器內的低壓作用，使得其通過徑向通孔進入一級混合器內部；由於用於發動機燃燒的混合氣中，燃氣比例通常較小，上述燃氣導入方案可有效控制燃氣導入的體積，從而確保混合氣達到所需要的空燃比。
[0035]本實施例的其餘特徵與優點與實施例1相同。
[0036]實施例3
[0037]作為本實用新型的一種改進，分別位於擾流管8前後兩端面的擾流板9中，其圓板10的直徑與混合氣出口 3的端面的直徑相同，其均為150毫米；相鄰兩塊擾流板9之間的距離相等，且其為74毫米。採用上述設計，圓板的直徑設置使得圓板與混合氣的氣流軌跡，以及氣流範圍相符，從而實現對其最佳的擾流效果；相鄰兩塊擾流板之間的距離設計可使得氣流在通過擾流板後有充分的空間形成氣旋，並可避免因間距過長導致氣旋恢復常態，從而使得混合氣在通過多個擾流板時可成連續的氣旋運動，從而使得其混合效果得以進一步增強。
[0038]作為本實用新型的一種改進，如圖3、圖4與圖5所示，多塊擾流板9內均包含有用於氣流通過的氣流通道，多塊擾流板9的氣流通道在混合器軸向截面上的投影彼此均不發生完全重合。所述擾流管8中，由空氣進口 I向混合氣出口 3延伸方向上的多個擾流板9依次為第一擾流板14、第二擾流板15與第三擾流板16，其中，第一擾流板14與第三擾流板16中，其相鄰兩個連杆11之間的夾角相等，其均為90°。所述第一擾流板14中，包括有兩根延伸豎直方向延伸的連杆11，以及兩根在水平方向上延伸的連杆11 ;所述第二擾流板15中，其採用環形結構，且環形內徑小於圓板10的直徑，為120毫米；所述第三擾流板16中，其每個連杆11與水平面所稱的銳角均成45°。三塊擾流板中，第一擾流板14與第三擾流板16的氣流通道由連杆之間的空隙構成，第二擾流板15的氣流通道由環形結構的內環構成。
[0039]採用上述設計，其可通過彼此交錯設計的擾流板使得混合氣在通過每一個擾流板的過程中，其氣流軌跡均發生改變，從而使得其混合效果達到最佳。
[0040]本實施例的其餘特徵與優點與實施例3相同。
[0041]經過多次試驗與數據分析，加裝上述混合器的液化石油氣燃氣發動機的排氣溫度相比較沒加裝混氣裝置時明顯降低，其在額定工況下，由680°C降至600°C，並且發動機運行穩定，同時避免了進氣管回火以及排氣管爆燃等現象發生。
【權利要求】
1.一種可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器，其特徵在於，所述可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器採用管狀結構，其包括有空氣進口、燃氣進口、以及混合氣出口，所述空氣進口與混合氣出口分別設置在混合器的兩端，燃氣進口連通至混合器內部；混合器中包括有至少一段漸變管，其管徑在混合器的軸向上逐漸變化；所述混合器中設置有擾流管，擾流管內設置有多個擾流板。
2.按照權利要求1所述的可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器，其特徵在於，所述可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器中，包含有至少一段漸縮管與至少一段漸擴管；所述漸縮管的管徑在混合器軸線延伸方向上逐漸減少，所述漸擴管的管徑在混合器軸線延伸方向上逐漸增加；所述擾流管設置在漸擴管的端部。
3.按照權利要求1至2任意一項所述的可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器，其特徵在於，所述可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器包括一級混合器與二級混合器；所述一級混合器包含有彼此連接的第一漸縮管以及傳輸管，第一漸縮管的端部與空氣進口相連接；所述二級混合器包含有漸擴管與第二漸縮管，漸擴管與傳輸管相連接；所述擾流管設置在漸擴管與第二漸縮管之間。
4.按照權利要求3所述的可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器，其特徵在於，所述空氣進口與混合氣出口的埠直徑相同，且其至少為150毫米；所述漸擴管中，其最大直徑至少為最小直徑的2倍，且其最小直徑小於空氣進口的直徑；所述漸擴管的長度至少為500毫米，第一漸縮管的長度至多為漸擴管長度的1/5，第二漸縮管的長度至多為漸擴管長度的2/5。
5.按照權利要求3所述的可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器，其特徵在於，所述燃氣進口的軸線垂直且相交於空氣進口的軸線，且其軸線相交位置與空氣進口的端面之間的距離落於第一漸縮管內部。
6.按照權利要求5所述的可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器，其特徵在於，所述一級混合器外側設置有混合器殼體，混合器殼體採用箱型結構；所述第一漸縮管的端部延伸至混合器殼體的前端面，傳輸管的端部延伸至混合器殼體的後端面；所述燃氣進口設置在混合器殼體的上端面，且其連通至混合器殼體的內部；所述第一漸縮管的上端面設置有多個徑向通孔。
7.按照權利要求3所述的可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器，其特徵在於，所述擾流管內包含有至少3塊在徑向上延伸的擾流板，其中，分別位於擾流管前後兩端面的擾流板，其均包含有與混合器同軸的圓板，其通過多根連杆連接至混合器內壁。
8.按照權利要求7所述的可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器，其特徵在於，分別位於擾流管前後兩端面的擾流板中，其圓板的直徑與混合氣出口的端面的直徑相同；所述擾流管中，相鄰兩塊擾流板之間的距離相等，且其為60至80毫米。
9.按照權利要求7所述的可實現均勻混合的燃氣發動機用混合器，其特徵在於，所述擾流管中，多塊擾流板內均包含有用於氣流通過的氣流通道，多塊擾流板的氣流通道在混合器軸向截面上的投影彼此均不發生完全重合。
【文檔編號】F02M21/04GK204003161SQ201420382818
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月11日 優先權日:2014年7月11日
【發明者】羅健 申請人:江蘇安泰動力機械有限公司