專利名稱：一種內(nèi)燃機低熱值氣體燃料混合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機氣體燃料混合裝置，特別是涉及一種內(nèi)燃機低熱值氣體燃料混合裝置。
背景技術(shù)：
氣體燃料可劃分為高熱值氣體燃料和低熱值氣體燃料兩種。如天然氣，作為一種高熱值氣體燃料在內(nèi)燃機中得到較好的應用。而低熱值氣體燃料，如焚燒植物產(chǎn)生的可燃煤氣，若作為內(nèi)燃機的氣體燃料，則熱值低導致內(nèi)燃機效率下降而得不到重視。目前我國每年有大量的生物質(zhì)廢棄物，如木屑、稻殼、秸稈等需要進行處理，其中可開發(fā)為能源的生物質(zhì)資源達3億噸標煤。由于缺乏有效的處理方法，現(xiàn)有的處理手段主要還是田間焚燒。如果能夠利用氣體發(fā)生爐將生物質(zhì)廢料轉(zhuǎn)換為可燃煤氣，輸入內(nèi)燃機的汽缸進行做功，產(chǎn)生動力或電力，就應該是利用生物質(zhì)廢料現(xiàn)階段最有效、最經(jīng)濟、最環(huán)保的方式之一?？墒巧镔|(zhì)廢料經(jīng)過氣體發(fā)生爐氣化后產(chǎn)生的可燃煤氣組分主要為一氧化碳，一氧化碳含量在15～25％之間，熱值在3975kJ/m3～4395kJ/m3之間，熱值比較低，使得煤氣與空氣的混合難以達到較佳的狀態(tài)，造成使用生物質(zhì)氣體燃料的內(nèi)燃機的效率下降很多，并且可燃煤氣中含有一定組分的氫氣，極易產(chǎn)生爆燃，引起內(nèi)燃機的燃燒過程難以控制，造成發(fā)動機有效輸出功率較低。因此，如果將低熱值氣體燃料直接應用于現(xiàn)有的內(nèi)燃機氣體燃料混合裝置混合空氣做內(nèi)燃機燃料的話，內(nèi)燃機幾乎無法工作。
中國發(fā)明專利公布了一種《內(nèi)燃機用的混合氣體燃料與空氣的混合裝置》，申請?zhí)枮?1123160.2，是一種以液化氣、丙烷、丁烷等高熱值的氣體燃料作為內(nèi)燃機燃料的氣體燃料混合裝置，它包含一圓柱形的中空的缸體，其一端口為空氣進口，另一端口為混合氣體出口，在該體內(nèi)密封一個截錐形式的中空本體，其一端封接在缸體的混合氣體出口內(nèi)，本體與缸體之間形成一環(huán)形注入室，在缸體壁上橫向連接口徑遠小于缸體口徑的氣體燃料管道，從而形成一個三通管的結(jié)構(gòu)，但這種混合裝置由于所設(shè)定的氣體燃料與空氣的混合比例不同于低熱值的氣體燃料與空氣的混合比例，所以它不能應用于低熱值氣體燃料做內(nèi)燃機燃料的情況。適應。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能使低熱值氣體燃料作為內(nèi)燃機燃料的氣體燃料混合裝置，它可提高低熱值氣體燃料的熱值，從而提高低熱值氣體燃料的熱效率。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種內(nèi)燃機低熱值氣體燃料混合裝置，包括一三通管結(jié)構(gòu)的氣體混合管，其特征是它還包括煤氣蝶閥和空氣蝶閥，所述的三通管結(jié)構(gòu)的氣體混合管的其中一個支管為煤氣進氣管，另一個支管為空氣進氣管，第三個支管為混合出氣管，煤氣蝶閥、空氣蝶閥分別位于煤氣進氣管、空氣進氣管的前端，并與其對應的進氣管的口徑相配合。
所述的氣體混合管上的煤氣進氣管與混合出氣管同軸，空氣進氣管的軸線與混合出氣管軸線垂直。
為使氣體混合管內(nèi)的煤氣與空氣充分混合，所述的空氣進氣管在氣體混合管內(nèi)三支管匯合處直接連接一引導彎管，該引導彎管的出口進入混合出氣管道中，但與混合出氣管端口之間留有一段混氣區(qū)域，并由混合出氣管的內(nèi)壁和引導彎管外壁形成一個環(huán)形室。通過引導彎管將空氣引入煤氣氣流的中部，再利用環(huán)形室內(nèi)的空氣和煤氣兩種氣體各自的流速不同和因截面變化導致的喉管效應，使混合的氣體流速發(fā)生變化，并產(chǎn)生紊流，從而最大限度的達到使煤氣和空氣充分混合的目的。
本發(fā)明可作如下改進，所述的空氣蝶閥的閥體與其對應的進氣管壁合為一體，空氣蝶閥的閥板則通過閥桿分別安裝在空氣進氣管壁上。
為減少蝶閥對氣流造成的阻力，以及提高蝶閥開啟的靈敏度，所述的煤氣蝶閥和空氣蝶閥關(guān)閉時的閥板與所在的支管中軸線呈30°～80°的角度。
為實現(xiàn)煤氣蝶閥與空氣蝶閥的聯(lián)動，所述的煤氣蝶閥和空氣蝶閥閥板上的閥桿位于其支管管壁外的一端各連接有一搖臂，所述的兩搖臂的另一端分別與一長度與兩搖臂距離相適應的調(diào)節(jié)連桿的一端活動連接構(gòu)成連桿機構(gòu)，同時在煤氣蝶閥閥桿上還固定連接一煤氣門搖臂，通過該搖臂使閥桿與發(fā)動機的調(diào)速器聯(lián)接，在發(fā)動機運行時該搖臂直接由發(fā)動機的調(diào)速器控制，發(fā)動機由于載荷等因素的變化可通過調(diào)速器控制煤氣門搖臂擺幅，進而控制煤氣蝶閥閥口開度，同時帶動所述連桿機構(gòu)使空氣蝶閥聯(lián)動作相應的開度調(diào)整。
所述的調(diào)節(jié)連桿兩端與搖臂的活動連接為鉸接結(jié)構(gòu)。
為適應不同的低熱值燃料所對應的不同的煤氣-空氣混合比，就需要能夠更好地控制空氣蝶閥和煤氣蝶閥的不同開啟比例，以達到氣體發(fā)動機正常運行所需的煤氣-空氣混合比，所述的調(diào)節(jié)連桿中的螺桿與搖臂的活動連接結(jié)構(gòu)由位于搖臂上的定位槽或至少兩個定位孔和位于螺桿端部的安裝孔以及與定位槽、安裝孔、定位孔相匹配的鎖緊螺栓和螺母構(gòu)成，由螺栓穿過搖臂定位槽或孔及螺桿安裝孔上緊螺母使搖臂與螺桿活動連接。
為進一步配合控制空氣蝶閥和煤氣蝶閥的不同開啟比例，所述的調(diào)節(jié)連桿由一個具有雙向內(nèi)螺紋的螺套和兩根分別旋套在螺套一端的螺桿構(gòu)成，兩螺桿的外端分別與煤氣蝶閥搖臂和空氣蝶閥搖臂活動連接。
由于蝶閥在實際使用中，其流通面積隨蝶閥開啟轉(zhuǎn)角的變化并非完全是線形變化，因而導致混合比發(fā)生細小的變化，從而容易引起發(fā)動機的性能波動；另外，由于生物質(zhì)氣體因原料及如煤氣發(fā)生爐燃燒控制波動等原因會引起可燃氣體成分等的變化，也會導致煤氣-空氣混合比發(fā)生波動，而且發(fā)動機在運行過程中其負載也可能會發(fā)生增減，為克服上述情況帶來的不利影響，可以在空氣蝶閥后的空氣進氣管上增設(shè)空氣補充結(jié)構(gòu)，即在空氣進氣管的管壁上開設(shè)進氣窗，進氣窗上安裝一閥門。通過閥門來調(diào)節(jié)進氣窗的流通截面開度的大小，從而控制空氣補充的量，以實現(xiàn)煤氣-空氣混合比穩(wěn)定的目的。
本發(fā)明的有益效果是(1)構(gòu)思巧妙，設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)形式簡單科學，利用兩種氣體各自的流速不同和截面變化導致的喉管效應，使混合的氣體流速發(fā)生變化而產(chǎn)生紊流，實現(xiàn)煤氣和空氣充分混合，以提高低熱值氣體燃料的熱效率；(2)使用簡單，操作容易，維護方便，通過調(diào)整煤氣-空氣連接桿的長度，使兩端連接空氣進口和煤氣進口蝶閥的不同開啟比例，以達到氣體發(fā)動機正常運行所需的煤氣-空氣混合比例；(3)在中速大功率柴油機上具有很大的適應性，不需要改動原氣體發(fā)動機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只須要在原發(fā)動機氣體燃料進口上加裝本發(fā)明就可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的，因而制造成本很低；(4)變廢為寶，可把大量的生物質(zhì)廢棄物開發(fā)為能源，利用氣體發(fā)生爐將生物質(zhì)廢料轉(zhuǎn)換為可燃煤氣，通過本發(fā)明將可燃氣體與空氣混合，輸入內(nèi)燃機的汽缸進行做功，產(chǎn)生動力或電力。


圖1是本發(fā)明的實施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的實施例之二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
圖1所示的是本發(fā)明實施例之一，它主要由一個三通管結(jié)構(gòu)的氣體混合管1、2、空氣蝶閥3、調(diào)節(jié)連桿4、位于煤氣蝶閥2的閥桿21上的煤氣蝶閥搖臂5、位于空氣蝶閥3的閥桿31上的空氣蝶閥搖臂6、引導彎管7和空氣補充結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述的氣體混合管1的其中一個支管為煤氣進氣管11，與其同軸的另一支管為混合出氣管13，第三軸線與混合出氣管軸線垂直的支管為空氣進氣管12，煤氣蝶閥2位于煤氣進氣管11的前端，并與煤氣進氣管11的口徑相配合，空氣蝶閥3的閥體與其對應的進氣管壁合為一體，空氣蝶閥3的閥板32則通過閥桿31安裝在空氣進氣管壁上。為減少蝶閥對氣流造成的阻力，以及提高蝶閥開啟的靈敏度，所述的煤氣蝶閥2和空氣蝶閥3關(guān)閉時的閥板22、32與所在的支管中軸線呈45°角；所述的煤氣蝶閥搖臂5的空氣蝶閥搖臂6分別安裝在煤氣蝶閥閥桿21和空氣蝶閥閥桿22位于其支管管壁外的一端，兩搖臂5、6的另一端分別與所述的調(diào)節(jié)連桿4的一端活動連接構(gòu)成連桿機構(gòu)，同時在煤氣蝶閥閥桿21上還固定連接一煤氣門搖臂8，通過該搖臂8使閥桿21與發(fā)動機的調(diào)速器聯(lián)接，在發(fā)動機運行時該搖臂8直接由發(fā)動機的調(diào)速器控制，進而控制煤氣蝶閥2閥口開度，同時帶動所述連桿機構(gòu)使空氣蝶閥3聯(lián)動作相應的開度調(diào)整；所述的調(diào)節(jié)連桿4由一個具有雙向內(nèi)螺紋的螺套41和兩根分別旋套在螺套41一端的螺桿42構(gòu)成，兩螺桿42的外端分別與煤氣蝶閥搖臂5和空氣蝶閥搖臂6活動連接；所述的調(diào)節(jié)連桿4中的螺桿42與搖臂5、6的活動連接結(jié)構(gòu)由位于搖臂5、6上的定位槽51、61和位于螺桿42外端部的安裝孔以及與定位槽51、61、安裝孔相匹配的鎖緊螺栓和螺母構(gòu)成，由螺栓穿過搖臂上的定位槽51、61及螺桿42上的安裝孔，然后旋緊螺母使搖臂與螺桿活動連接；所述的引導彎管7與空氣進氣管12在氣體混合管13內(nèi)三支管匯合處直接連接，其出口進入混合出氣管13中，但與混合出氣管13端口之間留有一段混氣區(qū)域，并由混合出氣管的內(nèi)壁和引導彎管外壁形成一個環(huán)形室9，通過引導彎管將空氣引入煤氣氣流的中部，再利用環(huán)形室內(nèi)的空氣和煤氣兩種氣體各自的流速不同和因截面變化導致的喉管效應，使混合的氣體流速發(fā)生變化，并產(chǎn)生紊流，從而最大限度的達到使煤氣和空氣充分混合的目的；所述的空氣補充結(jié)構(gòu)位于空氣蝶閥2后的空氣進氣管12上，即在空氣進氣管12的管壁上開設(shè)進氣窗101，進氣窗101上安裝一閥門102。通過閥門102來調(diào)節(jié)進氣窗101的流通截面開度的大小，從而控制空氣補充的量，以實現(xiàn)煤氣-空氣混合比穩(wěn)定的目的。使用時，只要將本裝置的混合出氣管13與原發(fā)動機氣體燃料進口對接，即可使得混合氣體從混合出氣管13的管口進入內(nèi)燃機或發(fā)動機的汽缸進行做功，產(chǎn)生動力或電力。
如圖2所示結(jié)構(gòu)是本發(fā)明的實施例之二，它與實施例之一的不同之處在于，所述的調(diào)節(jié)連桿兩端與搖臂的活動連接為鉸接結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的混合裝置適用的生物質(zhì)可燃氣體壓力一般在-2.0kPa～2.45kPa之間，生物質(zhì)氣體低熱值在3975kJ/m3～4395kJ/m3之間，氣體發(fā)動機最大輸出功率為450千瓦。經(jīng)實驗，該混合裝置在二種生物質(zhì)氣體發(fā)動機上應用，其效果均達到設(shè)計要求，這二種氣體發(fā)動機都是由國內(nèi)現(xiàn)有的大缸徑柴油機(6缸和8缸的250缸徑柴油機)改裝而成。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機低熱值氣體燃料混合裝置，包括一三通管結(jié)構(gòu)的氣體混合管，其特征是它還包括煤氣蝶閥和空氣蝶閥，所述的三通管結(jié)構(gòu)的氣體混合管的其中一個支管為煤氣進氣管，另一個支管為空氣進氣管，第三個支管為混合出氣管，煤氣蝶閥、空氣蝶閥分別位于煤氣進氣管、空氣進氣管的前端，并與其對應的進氣管的口徑相配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機低熱值氣體混合裝置，其特征是所述的氣體混合管上的煤氣進氣管與混合出氣管同軸，空氣進氣管的軸線與混合出氣管軸線垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機低熱值氣體混合裝置，其特征是所述的空氣進氣管在氣體混合管內(nèi)三支管匯合處直接連接一引導彎管，該引導彎管的出口進入混合出氣管道中，但與混合出氣管端口之間留有一段混氣區(qū)域，并由混合出氣管的內(nèi)壁和引導彎管外壁形成一個環(huán)形室。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機低熱值氣體混合裝置，其特征是所述的空氣蝶閥的閥體與其對應的進氣管壁合為一體，空氣蝶閥的閥板則通過閥桿分別安裝在空氣進氣管壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機低熱值氣體混合裝置，其特征是所述的煤氣蝶閥和空氣蝶閥關(guān)閉時的閥板與所在的支管中軸線呈30°～80°的角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的內(nèi)燃機低熱值氣體混合裝置，其特征是所述的煤氣蝶閥和空氣蝶閥閥板上的閥桿位于其支管管壁外的一端各連接有一搖臂，所述的兩搖臂的另一端分別與一長度與兩搖臂距離相適應的調(diào)節(jié)連桿的一端活動連接構(gòu)成連桿機構(gòu)，同時在煤氣蝶閥閥桿上還固定連接一煤氣門搖臂，通過該搖臂使閥桿與發(fā)動機的調(diào)速器聯(lián)接，由調(diào)速器控制煤氣蝶閥閥口開度，并通過所述連桿機構(gòu)使空氣蝶閥聯(lián)動作相應的開度調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機低熱值氣體混合裝置，其特征是所述的調(diào)節(jié)連桿兩端與搖臂的活動連接結(jié)為鉸接結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機低熱值氣體混合裝置，其特征是所述的調(diào)節(jié)連桿中的螺桿與搖臂的活動連接結(jié)構(gòu)由位于搖臂上的定位槽或至少兩個定位孔和位于螺桿端部的安裝孔以及與定位槽、安裝孔、定位孔相匹配的鎖緊螺栓和螺母構(gòu)成，由螺栓穿過搖臂定位槽或孔及螺桿安裝孔上緊螺母使搖臂與螺桿活動連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機低熱值氣體混合裝置，其特征是所述的調(diào)節(jié)連桿由一個具有雙向內(nèi)螺紋的螺套和兩根分別旋套在螺套一端的螺桿構(gòu)成，兩螺桿的外端分別與煤氣蝶閥搖臂和空氣蝶閥搖臂活動連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機低熱值氣體混合裝置，其特征是在空氣蝶閥后的空氣進氣管上增設(shè)空氣補充結(jié)構(gòu)，即在空氣進氣管的管壁上開設(shè)進氣窗，進氣窗上安裝一閥門。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)燃機低熱值氣體燃料混合裝置，它包括一三通管結(jié)構(gòu)的氣體混合管，其特征是它還包括煤氣蝶閥和空氣蝶閥，所述的三通管結(jié)構(gòu)的氣體混合管的其中一個支管為煤氣進氣管，另一個支管為空氣進氣管，第三個支管為混合出氣管，煤氣蝶閥、空氣蝶閥分別位于煤氣進氣管、空氣進氣管的前端，并與其對應的進氣管的口徑相配合。本發(fā)明的優(yōu)點是(1)構(gòu)思巧妙，設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)形式簡單科學；(2)使用簡單，操作容易，維護方便；(3)不需要改動原氣體發(fā)動機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只須要在原發(fā)動機氣體燃料進口上加裝本發(fā)明就可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的，因而制造成本很低；(4)可把大量的生物質(zhì)廢棄物開發(fā)為能源，變廢為寶。
文檔編號F02M9/04GK1560461SQ200410015439
公開日2005年1月5日 申請日期2004年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月24日
發(fā)明者蔡建渝, 項開新, 胡紹福 申請人:廣州市宇聯(lián)機電有限公司