CN102434325B - 发动机用螺旋式叶片天然气混合器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可以防止回火的发动机用螺旋式叶片天然气混合器，包括：圆筒形的外壳，外壳内孔中设置有主要由主轴和设置在主轴上的螺旋式叶片构成的涡扇，外壳的内孔壁上位于涡扇的进气一侧设置有内筒，内筒的外壁上开设有环形凹槽，环形凹槽的底壁上穿设有若干个贯通的进气孔，进气孔中设置有喷嘴，外壳上开设有与环形凹槽相通的进气口，所述主轴的两端分别通过支架活动设置在外壳的内壁上，支架上设置有进出气通孔。本发明涡扇结构，可以在空气进气口附近形成负压区，在混合器出气口附近形成正压区，可以有效防止高温高热的废气的回流而导致的例如进气量不足和混合气体被回流的高温高热的废气点燃而导致的“回火”现象。

Description

发动机用螺旋式叶片天然气混合器
技术领域
本发明涉及一种天然气混合器，尤其涉及到一种用于天然气发动机的天然气混合器。
背景技术
发动机用天然气混合器，是天然气发动机供气系统的关键部件，它的作用是将空气和天然气充分混合后供给发动机。充分均匀混气效果可以大大提高发动机的经济性，动力特性以及降低尾气排放。
发明名称为“天然气汽车发动机燃气混合器”的专利ZL89213221.3和发明名称为“压缩天然气汽车专用燃气混合器”的专利ZL01214110.0提出了在混合器安装一个内腔，并在内腔横截面上布置一排天然气喷孔来提高空气和天然气混合气的均匀性；发明名称为“发动机天然气混合器”的专利ZL200510018722.0又改进了上述的天然气进气结构，在内腔的横截面和纵向截面都布置了一排天然气喷孔，增加了混合距离，使混合气体的均匀性得到进一步提高；发明名称为柴油发动机用天然气-空气混合器的专利ZL200620001035.8提出了一种利用导流叶片混合天然气和空气的结构。
上述几种天然气混合器都在一定程度上提高了混合气体的均匀性，但面对日益提高的发动机功率和节能减排的要求，这些天然气混合气还存在着混合效果不够均匀的缺点。而且，由于制造精度等原因，高温高热的废气会回流至混合器，从而影响混合气体的进气量；同时，因为混合气体被高温高热的废气点燃，导致“回火”现象。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是：提供一种可以防止回火的发动机用螺旋式叶片天然气混合器。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：发动机用螺旋式叶片天然气混合器，包括：圆筒形的外壳，外壳内孔中设置有主要由主轴和设置在主轴上的螺旋式叶片构成的涡扇，外壳的内孔壁上位于涡扇的进气一侧设置有内筒，内筒的外壁上开设有环形凹槽，环形凹槽的底壁上穿设有若干个贯通的进气孔，进气孔中设置有喷嘴，外壳上开设有与环形凹槽相通的进气口，所述主轴的两端分别通过支架活动设置在外壳的内壁上，支架上设置有进出气通孔。
本发明所要解决的进一步的技术问题是：提供一种可以提高天然气与空气混合的均匀度、提高混合效果的发动机用螺旋式叶片天然气混合器。
为解决上述进一步的技术问题，本发明采用的技术方案为：所述喷嘴与进气口沿着主轴的轴向相互错开。
所述喷嘴的喷孔呈圆锥形。
所述螺旋式叶片上开有多个贯通的混气孔。
所述主轴的中部设置有锥形段，所述螺旋式叶片设置在主轴的锥形段上。
所述进气口包括：至少一对沿周向均匀开设在外壳上的进气孔。
所述外壳内孔的两端分别设置有直径大于内孔的安装孔，内孔与两端的安装孔形成阶梯结构，所述内筒、支架均安装在外壳相应一侧的安装孔中。
所述涡扇主轴的两端分别通过轴承设置在支架上。
所述支架包括：内外两圈骨架即内骨架和外骨架，内、外骨架之间通过若干个辐条连接在一起，内、外骨架与辐条之间形成多个进出气通孔。
本发明的有益效果如下：
1、本发明涡扇结构，可以在空气进气口附近形成负压区，更好的吸入空气，同时，在混合器出气口附近形成正压区，可以有效防止高温高热的废气的回流而导致的例如进气量不足和混合气体被回流的高温高热的废气点燃而导致的“回火”现象。
2、外壳上的天然气进气口，与内筒上的多个喷嘴形成的进气口的位置完全错位，没有重叠区域，可以使从进气口进入环形凹槽的天然气以较平均的气压分布在环形空间，使各喷嘴喷出的天然气压强差更小，即：从内筒上的多个喷嘴进气压力比较均衡，提高了初步混气后混合气体的均匀性。
3、内筒上的天然气进气口采用锥形喷嘴，天然气以发散的方式与空气混合，在很大程度上提高了空气和天然气经初步混合后混合气体的均匀性。
4、涡扇的螺旋式叶片上开设有混气孔，混合气体在到达出气口之前，可以穿过多个螺旋式叶片上的混气孔，从而保证了混合气体在经过涡扇区时被充分均匀混合。
5、装涡扇的螺旋式叶片的主轴部分加工成圆锥形结构，使得混合气体沿着出气口方向趋向集中，混合气体的流动更加合理，更进一步保证了混气孔对混合气体的混合效果，同时由于对混合气流有压缩作用，因此还具有一定的增压效果。
附图说明
图1是本发明所述的天然气混合器的结构示意图；
图2是图1中涡扇的结构示意图。
图3是图1中支架的结构示意图。
图4是图1中内筒的结构示意图。
图5是图1中喷嘴的结构示意图。
图1至图5中：1、电动机，21、主动齿轮，22、从动齿轮，3、涡扇，31、主轴，311、锥形段，312、方键键槽，32、螺旋式叶片，321、混气孔，4、轴承，5、支架，51、内骨架，52、辐条，53、外骨架，54、进出气通孔，6、外壳，61、空气进气口，62、进气孔，63、混合气体出气口，7、内筒，71、环形凹槽，72、进气孔，8、喷嘴，81、喷孔。
具体实施方式
如图1所示，一种发动机用螺旋式叶片天然气混合器，包括：圆筒形的外壳6，外壳6内孔中设置有涡扇3，如图2所示，涡扇3的具体结构包括：主轴31，主轴31的中部设置有沿着气流方向由小到大的锥形段311，锥形段311上设置有螺旋式叶片32，螺旋式叶片32上开有多个贯通的混气孔321；所述外壳6的内孔壁上位于涡扇3的进气一侧设置有内筒7，如图4所示，所述内筒7的外壁上开设有环形凹槽71，环形凹槽71的底壁上穿设有若干个贯通的进气孔72，进气孔72中设置有圆锥形喷孔81的喷嘴8——参见图5所示，所述的外壳6上沿周向均匀开设有一对与环形凹槽71相通的进气孔62，所述的喷嘴8与这一对进气孔62沿着主轴31的轴向相互错开，所述外壳6内孔的两端分别设置有直径大于内孔的安装孔，内孔与两端的安装孔形成阶梯结构，所述的内筒7和其中的一个支架5安装在外壳6的涡扇3进气一侧的安装孔中，另一个支架5安装在外壳6的涡扇3出气一侧的安装孔中，所述主轴31的两端分别通过轴承4设置在相应一侧的支架5中。在本实施例中，如图3所示，所述的支架5的具体结构包括：内外两圈骨架即内骨架51和外骨架53，内、外骨架51和53之间通过六个辐条52连接在一起，内、外骨架51和53与辐条52之间形成六个进出气通孔54；位于涡扇3进气一侧的支架5上的六个进出气通孔54构成空气进气口61，位于涡扇3出气一侧的支架5上的六个进出气通孔54构成混合气体出气口63。实际应用时，所述主轴31位于涡扇3进气一侧的一端伸出外壳6，主轴31通过开设在该端端部的方键键槽312与同样开设有方键键槽的从动齿轮22通过方键紧配固定在一起（这属于本领域的常规技术，故从动齿轮22上的方键键槽和方键均未画出），从动齿轮22与设置在电动机1的主轴上的主动齿轮21啮合在一起。
本发明的工作原理为：电动机1通过由主动齿轮21与从动齿轮22构成的齿轮副带动涡扇3转动，在进气口61附近产生负压，吸入空气；空气穿过涡扇3进气一侧的支架5的进气口61即该侧支架5的辐条52之间的空隙，进入内筒7；在内筒7中，天然气通过多个喷嘴8的喷孔81与空气初步混合；然后混合气体进入涡扇3的叶片区，混合气体沿着主轴31中部的锥形段311和涡扇3的螺旋式叶片32向位于涡扇3出气一侧的支架5的混合气体出气口63即该侧支架5的辐条52之间的空隙方向运动，在螺旋式叶片32的混气孔321的搅拌作用下，混合气体得到充分均匀的混合。

Claims (9)

1.发动机用螺旋式叶片天然气混合器，包括：圆筒形的外壳（6），外壳（6）内孔中设置有包括主轴（31）和设置在主轴（31）上的螺旋式叶片（32）的涡扇（3），主轴（31）的两端分别通过支架（5）活动设置在外壳（6）的内壁上，其特征在于：外壳（6）的内孔壁上位于涡扇（3）的进气一侧设置有内筒（7），内筒（7）的外壁上开设有环形凹槽（71），环形凹槽（71）的底壁上穿设有若干个贯通的进气孔（72），进气孔（72）中设置有喷嘴（8），所述外壳（6）上开设有与环形凹槽（71）相通的进气口，支架（5）上设置有进出气通孔（54）。
2.如权利要求1所述的天然气混合器，其特征在于：所述喷嘴（8）与进气口沿着主轴（31）的轴向相互错开。
3.如权利要求1所述的天然气混合器，其特征在于：所述喷嘴（8）的喷孔（81）呈圆锥形。
4.如权利要求1所述的天然气混合器，其特征在于：所述螺旋式叶片（32）上开有多个贯通的混气孔（321）。
5.如权利要求1所述的天然气混合器，其特征在于：所述主轴（31）的中部设置有锥形段（311），所述螺旋式叶片（32）设置在主轴（31）的锥形段（311）上。
6.如权利要求1至5中任一项所述的天然气混合器，其特征在于：所述进气口包括：至少一对沿周向均匀开设在外壳（6）上的进气孔（62）。
7.如权利要求1至5中任一项所述的天然气混合器，其特征在于：所述外壳（6）内孔的两端分别设置有直径大于内孔的安装孔，内孔与两端的安装孔形成阶梯结构，所述内筒（7）、支架（5）均安装在外壳（6）相应一侧的安装孔中。
8.如权利要求1至5中任一项所述的天然气混合器，其特征在于：所述涡扇（3）的主轴（31）的两端分别通过轴承（4）设置在支架（5）上。
9.如权利要求1至5中任一项所述的天然气混合器，其特征在于：所述支架（5）包括：内外两圈骨架即内骨架（51）和外骨架（53），内、外骨架（51，53）之间通过若干个辐条（52）连接在一起，内、外骨架（51，53）与辐条（52）之间形成多个进出气通孔（54）。
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