CN108119261B - 混合器及燃气发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混合器及燃气发动机，涉及发动机的技术领域，混合器包括气体混合管；气体混合管上设置有多个空气进气口、多个空气出气口、多个燃气进气口以及多个燃气出气口；气体混合管的内部设置有多个空气导流腔和多个燃气导流腔；每个空气进气口和每个空气出气口分别通过其中一个空气导流腔连通，每个燃气进气口和每个燃气出气口分别通过其中一个燃气导流腔连通；多个空气出气口与多个燃气出气口均设置在气体混合管上相同的一端，且多个空气出气口和多个燃气出气口依次间隔设置。该混合器能够降低燃气和空气流动的阻力，提高气体混合效率；并且，在低压燃气供给时，也能够令混合气体的浓度均匀，扩大了混合器的适用范围。

Description

混合器及燃气发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其是涉及一种混合器及燃气发动机。

背景技术

在开发和应用燃气发动机的过程中，燃气供给技术是关键，它在很大程度上影响发动机的动力性能、经济性、安全可靠性及排放指标。混合器是进气管混合供气式燃气供气系统中最重要的部件，其作用是将一定比例的空气和燃气混合，形成一定浓度的可燃混合气，并根据发动机转速和负荷的变化，增减燃气与空气的供给比例，以适应不同工况的需要。混合器设计的好坏直接影响了空气，燃气混合质量的好坏。

常见的文丘里管混合器为一个喉部开孔的经典文丘里管，主流流体由经典文丘里管流过，引入流体经单一的开孔流入，利用两种流体的压力变化将引入流体与主流流体掺混。

但是，由于燃气与空气为湍流流动，燃气掺入空气的阻力较大，混合效率较低；并且，在低压燃气供给时，燃气往空气中部掺入压力不足，造成混合气体浓度不均匀，从而导致混合器的适用范围较窄。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合器及燃气发动机，以改善了现有技术中存在的气体混合效率较低、在低压燃气供给时混合气体浓度不均匀、混合器的适用范围较窄的技术问题。

本发明提供的混合器，包括气体混合管；气体混合管上设置有多个空气进气口、多个空气出气口、多个燃气进气口以及多个燃气出气口；气体混合管的内部设置有多个空气导流腔和多个燃气导流腔；每个空气进气口和每个空气出气口分别通过其中一个空气导流腔连通，每个燃气进气口和每个燃气出气口分别通过其中一个燃气导流腔连通；多个空气出气口与多个燃气出气口均设置在气体混合管上相同的一端，且多个空气出气口和多个燃气出气口依次间隔设置。

进一步的，气体混合管呈圆柱状；气体混合管的中部设置有中心轴；多个空气导流腔沿中心轴的周向间隔设置，每两个空气导流腔之间形成燃气导流腔；每个空气导流腔沿垂直于中心轴轴向方向的截面形状相同；燃气导流腔和空气导流腔沿垂直于中心轴轴向方向的截面面积的比例为2:1～1:20。

进一步的，多个空气导流腔均匀间隔设置。

进一步的，空气导流腔沿垂直于中心轴轴向方向的截面形状呈扇形。

进一步的，多个燃气进气口设置在气体混合管的外壁上，且沿气体混合管的周向间隔设置；多个空气进气口间隔设置在气体混合管的第一端；多个空气出气口和多个燃气出气口依次间隔设置在气体混合管的第二端。

进一步的，混合器还包括外壳；外壳罩设在气体混合管的外部；外壳的内部中空，且两端开口；外壳的侧壁上设置有通孔，通孔用于向外壳的内部通入燃气。

进一步的，外壳的内壁与气体混合管的外壁形成燃气缓冲腔。

进一步的，外壳靠近气体混合管的第二端设置有混合气体通道；混合气体通道与空气出气口和燃气出气口连通；混合气体通道沿背离空气出气口的方向直径逐渐减小。

进一步的，气体混合管的第一端和第二端分别设置有第一法兰和第二法兰；气体混合管通过第一法兰和第二法兰与外壳固定连接。

进一步的，本发明还提供了一种燃气发动机，燃气发动机包括混合器。

本发明提供的混合器，包括气体混合管。在使用过程中，使用者将空气从多个空气进气口中通入，将燃气从多个燃气进气口中通入，空气流经多个空气导流腔从多个空气出气口流出，燃气流经多个燃气导流腔从多个燃气出气口流出；空气和燃气流出时进行混合。

由于空气导流腔和燃气导流腔互不相通，使空气和燃气独立流动，当气体从气体混合管相同的一端流出时，能够增大空气和燃气混合时的接触面积，使空气和燃气混合的更加均匀。另外，由于空气出气口和燃气出气口均设置在气体混合管上相同的一端，这样能够令空气和燃气分别在空气导流腔和燃气导流腔中流动的方向保持一致，从而降低了燃气和空气流动的阻力。

由上可知，该混合器能够降低燃气和空气流动的阻力，提高气体混合效率；并且，在低压燃气供给时，也能够令混合气体的浓度均匀，扩大了混合器的适用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的气体混合管的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的气体混合管的主视图；

图3为本发明实施例提供的气体混合管的右视图；

图4为图2中A-A处的剖视图；

图5为本发明实施例提供的外壳的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的混合器的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的混合器的主视图；

图8为本发明实施例提供的混合器的左视图；

图9为图8中B-B处的剖视图。

图标：1-气体混合管；2-空气进气口；3-空气出气口；4-燃气进气口；5-燃气出气口；6-空气导流腔；7-燃气导流腔；8-中心轴；9- 外壳；10-通孔；11-燃气缓冲腔；12-混合气体通道；13-第一法兰；14-第二法兰；15-密封圈。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的气体混合管的结构示意图；图2为本发明实施例提供的气体混合管的主视图；图3为本发明实施例提供的气体混合管的右视图；图4为图2中A-A处的剖视图；如图1、图2、图3以及图4所示，本实施例提供的混合器，包括气体混合管1；气体混合管1上设置有多个空气进气口2、多个空气出气口3、多个燃气进气口4以及多个燃气出气口5；气体混合管1的内部设置有多个空气导流腔6和多个燃气导流腔7；每个空气进气口2和每个空气出气口3分别通过其中一个空气导流腔6连通，每个燃气进气口4和每个燃气出气口5分别通过其中一个燃气导流腔7连通；多个空气出气口3与多个燃气出气口5均设置在气体混合管1上相同的一端，且多个空气出气口3和多个燃气出气口5依次间隔设置。

其中，气体混合管1的形状可以为多种，例如：长方体、正方体或者圆台等等。

进一步的，多个燃气进气口4和多个空气进气口2可设置在气体混合管1上相同的一端。

进一步的，较佳地，空气导流腔6和燃气导流腔7呈直线延伸，这样能够减少气体流通时受到的阻力。

进一步的，多个空气导流腔6和多个燃气导流腔7可依次间隔设置。

进一步的，较佳地，空气导流腔6和燃气导流腔7的数量均不小于3个。

进一步的，气体混合管1中可设置依次平行间隔设置有多个隔板，每两个隔板和气体混合管1的外壁围设呈一个空气导流腔6或者燃气导流腔7。空气导流腔6和燃气导流腔7依次间隔设置；多个空气进气口2和多个燃气进气口4在气体混合管1的一端依次间隔设置；多个空气出气口3和多个燃气出气口5在气体混合管1的另一端依次间隔设置。这种设置方式能够令空气燃气在流出时，增大燃气和空气混合时的接触面积，使燃气和空气混合更加均匀。

本实施例提供的混合器，包括气体混合管1。在使用过程中，使用者将空气从多个空气进气口2中通入，将燃气从多个燃气进气口4 中通入，空气流经多个空气导流腔6从多个空气出气口3流出，燃气流经多个燃气导流腔7从多个燃气出气口5流出；空气和燃气流出时进行混合。

由于空气导流腔6和燃气导流腔7互不相通，使空气和燃气独立流动，当气体从气体混合管1相同的一端流出时，能够增大空气和燃气混合时的接触面积，使空气和燃气混合的更加均匀。另外，由于空气出气口3和燃气出气口5均设置在气体混合管1上相同的一端，这样能够令空气和燃气分别在空气导流腔6和燃气导流腔7中流动的方向保持一致，从而降低了燃气和空气流动的阻力。

由上可知，该混合器能够降低燃气和空气流动的阻力，提高气体混合效率；并且，在低压燃气供给时，也能够令混合气体的浓度均匀，扩大了混合器的适用范围。

如图1、图2、图3以及图4所示，在上述实施例的基础上，进一步的，气体混合管1呈圆柱状；气体混合管1的中部设置有中心轴 8；多个空气导流腔6沿中心轴8的周向间隔设置，每两个空气导流腔6之间形成燃气导流腔7；每个空气导流腔6沿垂直于中心轴8轴向方向的截面形状相同；燃气导流腔7和空气导流腔6沿垂直于中心轴8轴向方向的截面面积的比例为2:1～1:20。

其中，较佳地，中心轴8内部中空，这样能够起到减重的作用。

进一步的，当中心轴8内部为中空呈管状时，其可与曲轴箱的废气管道连通。

进一步的，较佳地。空气导流腔6和燃气导流腔7的延伸方向与中心轴8的延伸方向相同，且与中心轴8平行设置。这样能够减少气体流通时受到的阻力。另外，燃气导流腔7的这种设置方式能够减小其内部靠近中心轴8的燃气流速和远离中心轴8的燃气流速的差值。

进一步的，在制造过程中，气体混合管1可采用铸造、挤压工艺或者车削工艺制成，加工成本较低。

本实施例中，气体混合管1呈圆柱状，多个空气导流腔6沿中心轴8的周向间隔设置，每个空气导流腔6沿垂直于中心轴8轴向方向的截面形状相同。这种设置能够令空气和燃气形成互相交叉独立流动，减小了燃气流动阻力，节约制造成本。另外，截面形状相同的设置还能够保证每个空气出气口3流出的空气量相同，从而令燃气和空气的混合更加均匀。

如图1、图2、图3以及图4所示，在上述实施例的基础上，进一步的，多个空气导流腔6均匀间隔设置。

其中，空气导流腔6沿垂直于中心轴8轴向方向的截面形状可以为多种，例如：三角形、矩形或者半圆形等等。

进一步的，通过燃烧理论可以获知，气体在燃烧时，燃气和空气的比值越小，燃烧过程中产生的氮氧化物越少。因此，在使用过程中，使用者可根据实际情况调节上述截面面积的比例，从而降低燃气发动机产生的氮氧化物。

本实施例中，多个空气导流腔6均匀间隔设置。这种设置能够令每两个空气导流腔6之间形成的燃气导流腔7沿垂直于中心轴8轴向方向的截面形状相同，从而令每个燃气出气口5流出的燃气量相同，从而令燃气和空气的混合更加均匀。

如图1和图3所示，在上述实施例的基础上，进一步的，空气导流腔6沿垂直于中心轴8轴向方向的截面形状呈扇形。

本实施例中，空气导流腔6沿垂直于中心轴8轴向方向的截面形状呈扇形。扇形的设置能够令中心轴8周向设置更多的空气导流腔6，从而令定量空气和燃气在流出时更加分散，由于多个空气出气口3 和多个燃气出气口5依次间隔设置，这样能够令空气和燃气的混合更加均匀。

如图1、图2、图3以及图4所示，在上述实施例的基础上，进一步的，多个燃气进气口4设置在气体混合管1的外壁上，且沿气体混合管1的周向间隔设置；多个空气进气口2间隔设置在气体混合管 1的第一端；多个空气出气口3和多个燃气出气口5依次间隔设置在气体混合管1的第二端。

其中，当多个空气导流腔6均匀间隔设置时，多个燃气进气口4 在气体混合管1的外壁上沿周向均匀间隔设置。

本实施例中，燃气进气口4设置在气体混合管1的外壁上，空气进气口2设置在气体缓和管的第一端，空气出气口3和燃气出气口5 设置在气体混合管1的第二端。这种设置方式能够令使用者在分别通入燃气和空气时，使用的通气设备不会产生干涉，且结构简单，操作简便。

图5为本发明实施例提供的外壳的结构示意图；如图5所示，在上述实施例的基础上，进一步的，混合器还包括外壳9；外壳9罩设在气体混合管1的外部；外壳9的内部中空，且两端开口；外壳9 的侧壁上设置有通孔10，通孔10用于向外壳9的内部通入燃气。

其中，通孔10可设置为多个。多个通孔10与多个燃气进气口4 一一对应设置，外壳9的内壁与气体混合管1的外壁抵接。

进一步的，外壳9与气体混合管1固定连接，二者固定连接的方式可以为多种，例如：焊接或者卡接等等。

本实施例中，混合器还包括外壳9，外壳9的设置能够起到保护气体混合管1的作用。

图6为本发明实施例提供的混合器的结构示意图；图7为本发明实施例提供的混合器的主视图；图8为本发明实施例提供的混合器的左视图；图9为图8中B-B处的剖视图；如图6、图7图8以及图9 所示，在上述实施例的基础上，进一步的，外壳9的内壁与气体混合管1的外壁形成燃气缓冲腔11。

其中，通孔10可设置为一个。当使用者从通孔10处通入燃气后，燃气进入至燃气缓冲腔11，然后均匀进入至燃气进气口4。一个通孔 10的设置能够节约制造成本。

本实施例中，外壳9的内壁与气体混合管1的外壁形成燃气缓冲腔11。在使用过程中，使用者从通孔10处通入燃气后，燃气进入至燃气缓冲腔11，然后均匀进入至燃气进气口4。缓冲腔内充满燃气，这样能够防止在混合阶段燃气气量不够的情况发生，并且能够令每个燃气导流腔7内的燃气量相同，从而令每个燃气出气口5的压力相同，气量相同，有助于提高燃气和空气混合的均匀性。

如图9所示，在上述实施例的基础上，进一步的，外壳9靠近气体混合管1的第二端设置有混合气体通道12；混合气体通道12与空气出气口3和燃气出气口5连通；混合气体通道12沿背离空气出气口3的方向直径逐渐减小。

本实施例中，在使用时，在气体从大管径进入到小管径的过程中，压力逐渐增大，这样能够加速空气和燃气的混合速度，进一步提高了二者的混合程度。

如图4和图9所示，在上述实施例的基础上，进一步的，气体混合管1的第一端和第二端分别设置有第一法兰13和第二法兰14；气体混合管1通过第一法兰13和第二法兰14与外壳9固定连接。

其中，第二法兰14与外壳9的连接处设置有密封圈15，密封圈 15能够提高装置的密闭性，防止气体在流通的过程中泄漏。

进一步的，气体混合管1与第一法兰13之间可以为卡接或者焊接，气体混合管1与第二法兰14之间可以为卡接或者焊接。

进一步的，较佳地，第一法兰13和第二法兰14分别与外壳9 可拆卸地固定连接，例如：卡接或者螺栓连接等等。在不同气体混合的情况下，使用者可以将不同的气体混合管1与外壳9进行装配。其中，不同的气体混合管1为燃气导流腔7和空气导流腔6沿垂直于中心轴8轴向方向的截面面积的比例互不相同。

本实施例中，气体混合管1的两端分别通过第一法兰13和第二法兰14与外壳9固定连接。第一法兰13和第二法兰14的结构简单，操作简便，成本较低，且能够令气体混合管1与外壳9连接的更加稳定。

在上述实施例的基础上，进一步的，本发明实施例了一种燃气发动机，燃气发动机包括混合器。

其中，燃气发动机还包括空气进气管，燃气进气管和混合气体出气管。

进一步的，空气进气管与外壳9远离混合气体通道12的一端固定连接，且与空气导流腔6连通；燃气进气管与外壳9的侧壁固定连接，且与外壳9上的通孔10连通；混合气体出气管与外壳9靠近混合气体通道12的一端固定连接，且与混合气体通道12连通。

进一步的，空气进气管和混合气体出气管分别通过第一法兰13 和第二法兰14与外壳9螺栓连接。

本实施例中，燃气发动机具有上述的混合器，其产生的效果与混合器的效果相同，不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种混合器，其特征在于，包括：气体混合管；

所述气体混合管上设置有多个空气进气口、多个空气出气口、多个燃气进气口以及多个燃气出气口；所述气体混合管的内部设置有多个空气导流腔和多个燃气导流腔；每个所述空气进气口和每个所述空气出气口分别通过其中一个所述空气导流腔连通，每个所述燃气进气口和每个所述燃气出气口分别通过其中一个所述燃气导流腔连通；

多个所述空气出气口与多个所述燃气出气口均设置在所述气体混合管上相同的一端，且多个所述空气出气口和多个所述燃气出气口依次间隔设置；

所述气体混合管呈圆柱状；

所述气体混合管的中部设置有中心轴；多个所述空气导流腔沿所述中心轴的周向间隔设置，每两个所述空气导流腔之间形成所述燃气导流腔；每个所述空气导流腔沿垂直于所述中心轴轴向方向的截面形状相同；所述燃气导流腔和所述空气导流腔沿垂直于所述中心轴轴向方向的截面面积的比例为2:1～1:20；

所述空气导流腔沿垂直于所述中心轴轴向方向的截面形状呈扇形；

气体混合管中可设置依次平行间隔设置有多个隔板，每两个隔板和气体混合管的外壁围设呈一个空气导流腔或者燃气导流腔，空气导流腔和燃气导流腔依次间隔设置；多个空气进气口和多个燃气进气口在气体混合管的一端依次间隔设置；多个空气出气口和多个燃气出气口在气体混合管的另一端依次间隔设置；

空气导流腔和燃气导流腔的延伸方向与中心轴的延伸方向相同，且与中心轴平行设置。

2.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述多个所述空气导流腔均匀间隔设置。

3.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，多个所述燃气进气口设置在所述气体混合管的外壁上，且沿所述气体混合管的周向间隔设置；

多个所述空气进气口间隔设置在所述气体混合管的第一端；多个所述空气出气口和多个所述燃气出气口依次间隔设置在所述气体混合管的第二端。

4.根据权利要求3所述的混合器，其特征在于，还包括外壳；

所述外壳罩设在所述气体混合管的外部；所述外壳的内部中空，且两端开口；所述外壳的侧壁上设置有通孔，所述通孔用于向所述外壳的内部通入燃气。

5.根据权利要求4所述的混合器，其特征在于，所述外壳的内壁与所述气体混合管的外壁形成燃气缓冲腔。

6.根据权利要求4所述的混合器，其特征在于，所述外壳靠近所述气体混合管的第二端设置有混合气体通道；

所述混合气体通道与所述空气出气口和所述燃气出气口连通；所述混合气体通道沿背离所述空气出气口的方向直径逐渐减小。

7.根据权利要求4所述的混合器，其特征在于，所述气体混合管的第一端和第二端分别设置有第一法兰和第二法兰；

所述气体混合管通过所述第一法兰和所述第二法兰与所述外壳固定连接。

8.一种燃气发动机，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的混合器。