專利名稱：一種燃料計量供給裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于燃燒控制領域，涉及燃燒的燃料供給，一種通過計量供給燃料精確控
制和調(diào)節(jié)燃燒熱負荷的裝置。
背景技術：
燃燒作為一種熱源，在恒溫熱水鍋爐、中餐炒灶、取暖設備和可控燃料摻燒的燃燒 應用中，方便、準確、可靠的調(diào)節(jié)燃料是控制熱源輸出功率的關鍵技術，只有保證燃料準確 供給才能做到準確配風，傳統(tǒng)的手動或機械式調(diào)節(jié)方式存在著燃料精確供給與配風同步困 難的問題，致使出現(xiàn)操作不便、達不到控溫要求、燃燒效率低、排放不合格、安全得不到保證 等問題。 中國專利ZL200620019634. 2公開了一種壓力霧化燃燒機配用的節(jié)能控制裝置， 它采用"高頻脈沖電磁閥"控制燃油量，通過脈寬調(diào)制技術實現(xiàn)燃燒器火力可調(diào)，這種裝置 存在以下缺點 1、采用脈寬調(diào)制技術(P麗)控制電磁閥的方式僅起到開關的作用，要實現(xiàn)燃料供 給還需要額外動力(如高壓油泵)、穩(wěn)壓裝置和其他管路配件，造成供油系統(tǒng)結(jié)構復雜、可 靠性低、能耗大、成本高等； 2、由于該裝置的"脈動壓力腔"通過噴嘴孔與大氣相連，在電磁閥關閉后的泄壓和
電磁閥打開瞬間建立壓力的過程中都不可避免產(chǎn)生燃料滴漏，滴漏的燃料不能以霧化的方
式參與燃燒，而且其滴漏量與溫度、壓力、特別是脈沖寬度(占空比)和脈沖頻率等多種因
素有關，供給燃料和調(diào)節(jié)過程不能做到準確計量從而帶來燃燒不充分等問題。 柱塞泵由于其能耗低、壽命長、體積小、使用靈活等特點，受到越來越廣泛的應用。
但是由于其特殊的脈動輸出方式，使得在燃燒控制領域的應用受到限制。為了保證穩(wěn)定燃
燒和熱負荷的準確調(diào)節(jié)，根據(jù)不同的燃燒應用，在脈動燃料供應的情況下，柱塞泵應有較寬
的頻率工作范圍，例如1Hz 100Hz。 采用脈沖頻率調(diào)制技術(PFM)控制電磁柱塞計量供油方式可以很好解決上述問 題。通過專利查詢，在現(xiàn)有的燃燒器技術中不存在應用脈沖頻率調(diào)制技術(PFM)控制電磁 柱塞計量供給燃料以調(diào)節(jié)和控制燃燒熱負荷的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的不足，為了解決現(xiàn)有的柱塞泵未能應用 于燃燒領域的問題，提供一種應用脈沖頻率調(diào)制技術(PFM)控制電磁柱塞計量供給燃料以 調(diào)節(jié)和控制燃燒熱負荷的裝置。 本發(fā)明裝置由燃料箱、電磁柱塞泵和控制器所組成，電磁柱塞泵進口與燃料箱直 接相連，電磁柱塞泵出口與燃燒器(預混式、蒸發(fā)式、壓力霧化式)或燃料(如醇類裂解制 氫)處理裝置連通，電磁柱塞泵由控制器所發(fā)出的脈沖頻率調(diào)制(PFM)信號或其他類數(shù)字 電路驅(qū)動，且滿足脈沖頻率在1Hz 100Hz范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)，脈沖功率滿足時，燃料的計量取決于脈沖的頻率。 本發(fā)明電磁柱塞泵包括一個柱塞和柱塞套，在柱塞套頂部套有磁芯，在磁芯的上 方套有上磁極，下方套有下磁極；在柱塞上套有復位彈簧，該復位彈簧位于柱塞套與磁芯之 間；在磁芯的周圍設有線圈，在線圈外套有外殼；在下磁極上設置有一單向閥，該單向閥包 括一個封住壓力腔的密封球和頂住密封球的密封彈簧，在單向閥底部為出口 ；在單向閥與 柱塞之間形成一個空間為壓力腔；在上磁極開設有燃料進口 ；在柱塞與壓力腔之間開設有 單向進液孔。裝置由脈沖頻率調(diào)制電路驅(qū)動，脈沖頻率在1Hz 100Hz范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)，脈 沖功率滿足時，燃料的計量取決于脈沖的頻率。 本發(fā)明裝置進口與燃料箱直接相連，裝置出口與燃燒器或燃料處理裝置連通，脈 沖頻率調(diào)制信號由燃燒系統(tǒng)控制器提供。 本發(fā)明磁芯與柱塞采用剛性連接，用于傳遞電磁力和復位彈簧的作用力；燃料輸 出的壓力取決于電磁力、復位彈簧彈力和密封彈簧彈力，綜合調(diào)整電磁力、復位彈簧彈力和 密封彈簧彈力可以獲得需要的燃料輸出壓力。而且本發(fā)明壓力腔的有效體積為燃料的最小 計量單位。 本發(fā)明它的工作頻率范圍1 100Hz，燃料供給量為
L =入VP 式中L-單位時間燃料量(毫升/秒)；A -流量系數(shù)(試驗獲得)；V-壓力腔體 積(毫升)；P-脈沖頻率(赫茲) 本發(fā)明通過對燃料計量調(diào)節(jié)，獲得燃燒需要的熱負荷。本發(fā)明柱塞在電磁力和復 位彈簧的作用下在柱塞套內(nèi)沿軸向做往復運動，運動過程中產(chǎn)生的負壓將燃料吸入壓力腔 內(nèi)至充滿，運動過程中產(chǎn)生的推力將壓力腔內(nèi)的燃料全部從輸出口送出，壓力腔的有效體 積為燃料的最小計量單位。 本發(fā)明裝置通過脈沖頻率控制計量供給燃料，當脈沖電流作用于裝置的低自感系 數(shù)線圈時產(chǎn)生一個磁場，該磁場通過由低矯頑力軟磁合金材料制成的上下磁極、磁芯、磁隙 (磁芯與上下磁極的間隙)以及外殼形成一個閉合磁路。由于采用了低自感系數(shù)線圈，所以 磁路中的磁感強度可以在短時間內(nèi)上升至最大。由于上下磁極極性相反，因此磁芯受電磁 力吸引，克服復位彈簧彈力帶動柱塞同時向下磁極運動，這時，由柱塞和柱塞套形成的壓力 腔內(nèi)的燃料被施壓，當壓力超過與壓力腔相連的單向閥開啟壓力時，單向閥被打開，燃料以 一定的壓力通過出口被輸送至燃燒。 當脈沖電流終止后，電磁力迅速消失，磁芯受復位彈簧彈力作用，帶動柱塞向上運 動。低自感系數(shù)線圈、低矯頑力軟磁合金材料制成的上下磁極、磁芯以及合適的磁隙，最大 限度的降低了剩磁的影響，保證了磁芯在短時間脫離下磁極。此時，單向閥自動關閉，在柱 塞下端面未超出單向進液孔時，壓力腔內(nèi)形成負壓，一旦柱塞下端面超過單向進液孔，燃料 在負壓作用下被吸進壓力腔。該裝置燃料輸出壓力可以根據(jù)需要定制，以滿足預混燃燒、蒸 發(fā)燃燒、壓力霧化燃燒和裂解制氫等不同壓力的需要，同時在其他需要流量調(diào)節(jié)或計量的 領域同樣適用。 本發(fā)明的有益效果是，整個裝置具有結(jié)構簡單、能耗低、調(diào)節(jié)準確、適應面廣的顯 著優(yōu)點；同時具有操作方便、確保達到控溫要求、燃燒效率高、排放合格、安全能夠得到保證 的顯著優(yōu)點。
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下面結(jié)合附圖進一步闡述本發(fā)明內(nèi)容。


圖1是本發(fā)明的原理構成圖。
圖2是本發(fā)明在燃料吸入狀態(tài)的結(jié)構圖。 圖3是本發(fā)明在燃料輸出狀態(tài)的結(jié)構圖。
具體實施方案 本發(fā)明裝置由燃料箱、電磁柱塞泵和控制器所組成，電磁柱塞泵進口與燃料箱直 接相連，電磁柱塞泵出口與燃燒器(預混式、蒸發(fā)式、壓力霧化式)或燃料(如醇類裂解制 氫)處理裝置連通，電磁柱塞泵由控制器所發(fā)出的脈沖頻率調(diào)制(PFM)信號或其他類數(shù)字 電路驅(qū)動，且滿足脈沖頻率在1Hz 100Hz范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)，脈沖功率滿足時，燃料的計量 取決于脈沖的頻率。 本發(fā)明電磁柱塞泵包括一個柱塞10和柱塞套5，在柱塞套頂部套有磁芯2，在磁芯 的上方套有上磁極1，下方套有下磁極6 ;在柱塞上套有復位彈簧ll，該復位彈簧位于柱塞 套與磁芯2之間；在磁芯的周圍設有線圈3，在線圈外套有外殼4 ;在下磁極6上設置有一 單向閥9，該單向閥包括一個封住壓力腔a3的密封球7和頂住密封球的密封彈簧8，在單向 閥底部為出口 a4 ;在單向閥9與柱塞之間形成一個空間為壓力腔a3 ;在上磁極開設有燃料 進口 al ;在柱塞與壓力腔之間開設有單向進液孔a2。本發(fā)明裝置由脈沖頻率調(diào)制電路驅(qū) 動，脈沖頻率在1Hz 100Hz范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)，脈沖功率滿足時，燃料的計量取決于脈沖的 頻率。 本發(fā)明裝置進口與燃料箱12直接相連，裝置出口與燃燒器或燃料處理裝置13連 通，脈沖頻率調(diào)制信號由燃燒系統(tǒng)控制器提供。 本發(fā)明磁芯2與柱塞10采用剛性連接。本發(fā)明磁芯與柱塞采用剛性連接，用于傳 遞電磁力和復位彈簧的作用力；燃料輸出的壓力取決于電磁力、復位彈簧彈力和密封彈簧 彈力，綜合調(diào)整電磁力、復位彈簧彈力和密封彈簧彈力可以獲得需要的燃料輸出壓力。
本發(fā)明壓力腔a3的有效體積為燃料的最小計量單位。 如圖2所示，柱塞10和柱塞套5經(jīng)過精加工組成一個柱塞偶件。磁隙cl和c2是
為確保磁芯快速復位而設計的。 本發(fā)明裝置具體工作過程如下 如圖l，進口 al與燃料箱12直接相連，出口與燃燒器(預混式、蒸發(fā)式、壓力霧化 式)或燃料處理裝置13(如醇類裂解制氫)連通，脈沖頻率調(diào)制(PFM)信號由燃燒系統(tǒng)控 制器14提供。這一型號裝置的燃料供給量由脈沖的頻率決定。 如圖2，當脈沖電流終止后，線圈3的電磁力消失，磁芯2受復位彈簧11作用，帶動 柱塞10向上運動。此時，單向閥9在密封彈簧8作用下自動關閉。單向閥9是一個由密封 彈簧和密封球組成的壓力開啟單向閥，該閥位于輸出端；還包括一個具有單向通斷功能的 進液孔，燃料吸入時導通，反方向阻斷，確保計量準確。在柱塞10的下端面低于進液孔a2 時，壓力腔a3內(nèi)形成負壓，一旦柱塞10的下端面上升至超過單向進液孔a2，燃料在負壓作 用下通過進口 al、單向進液孔a2被吸進壓力腔a3，為了保證計量準確，單向進液孔a2在燃料吸入時導通，反方向阻斷。 圖3當脈沖電流作用于本裝置的線圈3時，磁芯2受電磁力吸引，帶動柱塞10同 時向下運動，這時，單向進液孔a2被柱塞10封閉，由柱塞10和柱塞套5形成的壓力腔a3 內(nèi)的液體被施壓，當壓力超過與壓縮腔相連的單向閥9的開啟壓力時，密封球7被頂開，單 向閥9導通，燃料通過出口 a4被輸出。 以上是對本發(fā)明的描述，而非限制，基于本發(fā)明內(nèi)容的其他實施方案，亦在本發(fā)明 的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
一種燃料計量供給裝置，其特征在于裝置由燃料箱、電磁柱塞泵和控制器所組成，電磁柱塞泵進口與燃料箱直接相連，電磁柱塞泵出口與燃燒器或燃料處理裝置連通，電磁柱塞泵由控制器所發(fā)出的脈沖頻率調(diào)制信號或其他類數(shù)字電路驅(qū)動，且滿足脈沖頻率在1Hz～100Hz范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)，脈沖功率滿足時，燃料的計量取決于脈沖的頻率。
2. 如權利要求1所述的一種燃料計量供給裝置，其特征在于電磁柱塞泵包括一個柱塞(10)和柱塞套(5)組成柱塞偶件，在柱塞(10)的頂部套有磁芯(2)，在磁芯(2)的上方 套有上磁極(l)，下方套有下磁極(6);在柱塞(10)上套有復位彈簧(ll)，該復位彈簧位于 柱塞套(5)與磁芯(2)之間；在磁芯(2)的周圍設有線圈(3)，線圈(3)固定在外殼(4)上； 在輸出端的下磁極(6)上設置有一單向閥(9)，該單向閥包括一個封住壓力腔(a3)的密封 球(7)和頂住密封球的密封彈簧(8)，在單向閥底部為出口 (a4);在單向閥(9)與柱塞(10) 之間形成一個空間為壓力腔(a3);在上磁極(1)開設有燃料進口 (al);在柱塞(10)與壓力 腔(a3)之間開設有單向進液孔(a2)。
3. 如權利要求2所述的一種燃料計量供給裝置，其特征在于柱塞(10)在電磁力和復 位彈簧(11)的作用下在柱塞套(5)內(nèi)沿軸向做往復運動，運動過程中產(chǎn)生的負壓將燃料吸 入壓力腔內(nèi)至充滿，運動過程中產(chǎn)生的推力將壓力腔內(nèi)的燃料全部從輸出口送出，壓力腔 (a3)的有效體積為燃料的最小計量單位。
4. 如權利要求2所述的一種燃料計量供給裝置，其特征在于包括一個由低矯頑力軟 磁合金材料制成的上下磁極(1) 、 (6)、磁芯(2)、磁隙cl和c2以及外殼組成的一個閉合磁 路，磁芯位于上下磁極之間，并分別與上下磁極形成磁隙。
5. 如權利要求1所述的一種燃料計量供給裝置，其特征在于磁芯(2)與柱塞(10)采 用剛性連接，而且本發(fā)明壓力腔的有效體積為燃料的最小計量單位。用于傳遞電磁力和復 位彈簧的作用力；燃料輸出的壓力取決于電磁力、復位彈簧彈力和密封彈簧彈力，綜合調(diào)整 電磁力、復位彈簧彈力和密封彈簧彈力可以獲得需要的燃料輸出壓力。
全文摘要
一種燃料計量供給裝置，通過對燃料計量調(diào)節(jié)，獲得燃燒需要的熱負荷。該裝置由燃料箱、電磁柱塞泵和控制器所組成，電磁柱塞泵進口與燃料箱直接相連，電磁柱塞泵出口與燃燒器或燃料處理裝置連通，電磁柱塞泵由控制器所發(fā)出的脈沖頻率調(diào)制(PFM)信號或其他類數(shù)字電路驅(qū)動，且滿足脈沖頻率在1Hz～100Hz范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)，脈沖功率滿足時，燃料的計量取決于脈沖的頻率。該裝置結(jié)構簡單、體積小、能耗低、調(diào)節(jié)準確、輸出壓力可以定制、適應面廣。
文檔編號F04B17/00GK101696808SQ20091009508
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權日2009年10月23日
發(fā)明者蔡勝利, 謝諾 申請人:昆明博遠中菱科技有限公司;