CN104144740A - 气体混合器与气体混合系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于优选为燃气发动机(400)、尤其是稀燃式气体发动机混合第一气体G1和第二气体G2的、尤其是助燃空气、例如增压空气LL和可燃气体BG的气体混合器(100)，所述气体混合器具有可与气体引导部连接的多部分的气体壳体，所述气体壳体具有：第一外部气体壳体部件(110)，其在纵轴线LA中具有用于第一气体G1的进给部且在横轴线QA中具有用于第二气体G2的进给部；在形成用于第二气体G2的环形腔(11)的情况下被装入第一气体壳体部件(110)内的第二内部气体壳体部件(120)，所述第二内部气体壳体部件具有混合室(20)，第一气体G1和第二气体G2可被导入到所述混合室中以用于混合成气体混合物，其中第一气体壳体部件(110)和第二气体壳体部件(120)及环形腔(11)沿着纵轴线LA定向，且混合室(20)柱状地沿着纵轴线LA定向，其中在混合室(20)中布置了由多个空心棒(31，32，33，34)构成的混合装置(30)，其中空心棒的空腔(52)与环形腔(11)在两侧流体连接。按照本发明规定，多个空心棒(31，32，33，34)横向于纵轴线LA且横向于横轴线QA延伸，且至少一个空心棒具有多个用于第二气体G2的通孔(26，27)，从而空腔(52)与柱状的混合室(20)流体连接。

Description

气体混合器与气体混合系统

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的气体混合器。所述气体混合器具有：第一外部气体壳体部件，其在纵轴线中具有用于第一气体的进给部以及在横轴线中具有用于第二气体的进给部；在形成用于第二气体的环形腔的情况下被装入第一气体壳体部件内的第二内部气体壳体部件，所述第二内部气体壳体部件包括一混合室，第一气体和第二气体可被导入到所述混合室中以用于混合成气体混合物，其中第一气体壳体部件和第二气体壳体部件及环形腔沿着纵轴线定向，并且混合室柱状地沿着纵轴线定向，其中在混合室中布置了具有多个空心棒的混合装置，其中空心棒的空腔与环形腔在两侧流体连接。本发明还涉及一种按照权利要求18所述的具有燃气发动机的气体混合系统。

背景技术

前述类型的气体混合器用于将第一气体与第二气体混合。尤其是在燃气发动机方面第一气体的形式是助燃空气，即新鲜空气或稀燃的空气/气体混合物-也被称作增压空气，而第二气体的形式是可燃气体。在气体混合器内提供一种由一种助燃空气和一种与所述助燃空气混合的可燃气体形成的、适用于燃气发动机的空气/可燃气体-混合物。已经证明，尤其对于稀燃式气体发动机来说重要的是，将λ-比例，即可燃气体与助燃空气之比例如调节到稀燃式气体发动机(Magergasmotor)的功率需求。例如从EP0898064A1中可以获悉一种形式为文丘里混合器的气体混合器，所述文丘里混合器在气体混合系统中被连接在稀燃式气体发动机前面用于将可燃气体混合至助燃空气或稀燃式气体混合物。

原则上可以使用一种具有不同横截面的文丘里混合器来提高空气/可燃气体-混合物的混合质量；例如在EP 2 258 983 A2中描述了文丘里混合器的具有不同横截面的混合区段。在GB 154，920中描述了一种开头所述类型的、在文丘里管中具有活动入流体的气体混合器，由此可以不同程度地调节混合间隙。文丘里混合器基于对气体混合起决定作用的文丘里原理工作，也就是说，由于通过布置在流体横截面的中心的入流体整体地缩减流动横截面，而提高在入流体区域内的流速，从而决定性地降低流动中整体的背压。整体起决定作用的文丘里原理基于使用一种中心入流体，所述入流体在整个流动横截面内影响流动或使流动加速。

在EP 2 016 994 A中描述了一种开头所述类型的气体混合器，其中文丘里管在收窄的横截面区域具有用于可燃气体的进入开口，所述进入开口在混合过程期间可以借助调节元件改变。在此调节元件包括一包围收窄的横截面的、带有燃料调节口的调节套筒，其中在针对用于可燃气体的进入开口相互调节燃料调节口时，可以改变用于可燃气体的通流横截面的大小。收窄的横截面借助于布置在文丘里管中的挤压体形成。虽然由此可以相对准确地调节通流横截面，但是会比较缓慢地执行相应的调节方法，或者限制了允许的最大调节力。此外前述的调节元件的机械结构比较复杂，从而在气体混合器的使用寿命方面可能会由于磨损和可能的污染而损害调节精度。

全部前述解决方案--除了大多为齐柏林形式的挤压体之外-都具有一朝着轴线中心布置的挤压体收窄的穿流口，以便在收窄的穿流口区域内产生助燃空气的尽可能高的加速度；由此以便在收窄的穿流口的整个横截面上产生足够高的低压以用于混入可燃气体。此处作为文丘里原理的“整体”混合原理强调了文丘里原理作为对在收窄的穿流口的整个横截面上的混合过程来说是主要起决定作用的原理。

一般来说文丘里原理原则上具有下述优点：即使节流阀位置以及第一气体的中心空气质量流为了改变功率而发生变化，而助燃空气与可燃气体的量彼此仍保持相同的比例。

理论上文丘里原理也可以无损失地工作，即理论上没有总压力损失。但是在现实中表明，在文丘里喷嘴中，在“整体文丘里原理”框架内产生的负压降-即用于第二气体的进给部与用于第一气体的进给部之间的压差-取决于与气体混合器连接的燃气发动机的气缸数或气体应用设备的这种体积。例如可以确定，具有两位数以上气缸数的燃气发动机可能引起气体混合器上的总压力损失处于两位数的毫巴范围内。这种总压力损失必须定期地通过通常布置在气体混合器后面的废气涡轮增压器的压缩机来消除；也就是说由压缩机产生的功率随着总压力损失的变化而改变，这使得配置有气体混合器的内燃机的、尤其是具有燃气发动机等的气体混合系统的总效率变差。这一点已经证明在下述情况下是尤其不利的：第二气体是可燃气体、例如天然气，沼气等具有高变化的CO₂-含量的可燃气体，且第一气体是增压空气等助燃空气。

期望形成一种气体混合器，使得减小内燃机的压缩机的负荷。还期望一种结构相对简单、具有使用寿命长且可靠设计的结构类型的气体混合器。

发明内容

本发明以此为出发点，其目的在于，给出一种与现有技术相比得以改进的气体混合器。特别是应该设计一种气体混合器，使得所述气体混合器在总压力损失方面得以改进。气体混合器-即使在连接的气缸数量不同或后置的内燃机的工作体积不一样的情况下-尤其应该在总压力损失方面尽可能地不受影响。本发明的目的还包括，给出一种被改良的、具有气体混合器的设备，尤其是气体混合器的燃气发动机或其它内燃机。

在气体混合器方面，所述目的通过开头所述类型的气体混合器来实现，按照本发明所述气体混合器还具有权利要求1的特征部分的特征。

具体而言，本发明基于一种气体混合器，其中在混合室中布置由多个空心棒组成的混合装置，其中空心棒的空腔与混合室在两侧流体连接。本发明基于下述考虑：与对于混合过程起决定作用的整体文丘里原理相反-局部混合原理更好地被证明：使得气体混合器尽可能地不易受到总压力损失的影响。本发明已经认识到，下述方面能更加成功地实现所述目的：该方案-与前述整体文丘里原理不同-接受较高的背压或者说滞止压力(Staudruck)，但是也提供较大的横截面用于使第二气体流入第一气体的入流中。本发明已经认识到，这种基于“局部文丘里原理”的方案能够很大程度地降低流入损失，尤其是在第二气体流入第一气体的转移损失；即降低了气体混合器的燃料具体因素损失或者说系数损失(Beiwertverlust)。本发明已经认识到，在实际应用中，明显的总压力损失部分或显著的效率变差不是由于没有提供足够地降低的静压引起，而是由于在优化整体文丘里原理时过大的转移损失超过了优点。为了实施局部混合原理的方案，本发明规定，至少一个空心棒具有多个用于第二气体的通孔，从而空腔与柱状的混合室流体形成流体连接。优选地，多个空心棒的全部空心棒横向于纵轴线且横向于横轴线延伸。

本发明的方案利用多个空心棒构造一混合装置，借助所述混合装置而使多个通孔可以在壳体部件的混合室中分布在整个流动横截面上。在此，混合装置的空心棒不是用于整体地影响入流，而是仅具有对着流动走向的小的入流横截面，所述入流横截面在此仅局部地影响入流。基于局部的影响仅局部出现文丘里原理。由于在空心棒上多个通孔的区域内的“局部文丘里原理”，仅局部地提供扫气压差或者说扫气落差或者说逆流落差所述扫气压差一方面导致第二气体与第一气体的气流充分地混合和另一方面较不易受对到由于连接的燃烧室等的压力损失的影响。由于局部文丘里原理，较少地实现助燃空气的整体加速，因为具有空心棒的穿流口实际上仅不明显地收窄或仅理论上收窄，而这对流速不会产生重要的整体影响。尽管如此文丘里原理仍然局部地在空心棒的入流面的紧挨的附近处以及在被安置在入流面附近的多个通孔内起作用。

通过这种方式实现的“局部文丘里原理”作为按照混合装置的方案的混合原理由于实际上在混合室的整个横截面上分布的、具有相邻的文丘里喷嘴式的通孔的入流面而具有下述优点：能够特别均匀地将第二气体混入第一气体的入流中。由此有利的结果是，均匀地将第二气体混入第一气体，并且进而尽管在混合室保持得小并且结构简单的情况下仍实现了特别均匀的气体混合物。

本发明的方案总体上能提高且协调用于第二气体通向第一气体中的通孔的尽管分散地分布的面积，或者在应用方面，能提高或协调从环形腔通向混合室的通孔的面积。同时与“整体文丘里原理”相比，由于混合室内明显较低的扫气压差和实际上对通流-横截面的限制并不严重，而提高了背压。所述解决方案使得气体混合器在总压力损失方面较小地受影响且产生一种显著更均匀的气体混合物。所述方案可较为容易地实现并且被证明与具有中心文丘里喷嘴的气体混合器相比成本更低。与整体文丘里原理相比，本发明的方案提供了较短的但是横截面大的混合距离。

本发明的有利的改进方案可由从属权利要求得到，所述从属权利要求对其它优选的实施可能性进行详细说明，可以在所述目的范围之内改进了具有其它优点的本发明的方案。

尤其优选地，混合装置关于包含横轴线和纵轴线的第一中心平面镜像对称且关于垂直于横轴线的第二中心平面镜像对称。换句话说，已经证明有利的是，混合装不是点对称地设计。改进方案有利地实现了，在从横轴线方向输入第二气体时，第二气体以相同的压力幅度被分配到空心棒至环形腔的流体连接的一侧和另一侧上。这有利地导致了，第二气体无论是在一侧还是另一侧均匀地流入空心棒中，或者说在两侧以相同的流动幅度和压力幅度流入空心棒中。已经证明特别有利的是，空心棒垂直于横轴线定向。在这种情况下，可以实现在空心棒两侧上压力幅度的特别适合的均衡。然而根据使用情况也可证明合适的是：空心棒从垂直取向倾斜，但是原则上仍然横向于横轴线延伸。优选垂直取向与横轴线的偏差不能大于30°。

然而，直线延伸的空心棒被已经证明是尤其有利的。在改进方案的变型中同样可证明有利的是，空心棒与仅直线的结构不同的延伸。

优选的，多个空心棒中的至少一个空心棒相对于混合室的直径偏心地延伸经由混合室的割线(Sekante)。根据空心棒的数量，这优选可以适合于多个空心棒中的两个、尤其是至少两个空心棒。在一种特别优选的改进方案的范围内，全部空心棒相对于混合室的直径偏心地布置混合室的割线上。

在考虑前述的特别优选的混合装置的双重镜像对称的情况下，特别是对于偶数个空心棒来说，改进方案的前述变型被证明是有利的。特别是在这种情况下混合装置没有中心空心棒。

在改进方案的另一种变型中，尤其是在奇数个空心棒的情况下，已经证明有利的是，多个空心棒中仅唯一的中心空心棒横向于纵轴线且横向于横轴线以及在中心延伸经过混合室的直径。在另一种变型的框架内，例如可以只设置唯一的中心空心棒或-在考虑到前述的双重镜像对称的情况下-设置奇数个空心棒，例如3个，5个，6个，7个空心棒等。

原则上，气体混合器中的空心棒的数量可以预设为燃气发动机等做功机械或内燃机的气缸数量的函数。总之已经证明有利的是，空心棒的数量在4和12个之间。尤其已经证明有利的是，空心棒的数量随同燃气发动机的气缸的数量增加，换句话说，与气体混合器连接的做功体积越大，则空心棒的数量应该越多。已经证明有利的是，柱状的混合室与环形腔之间用于第二气体的通孔的总面积应该相对较大，以便保持尽可能低的预压力-即向气体混合器输送的第二气体的压力水平。尽管原则上增大第一气体的背压和第二气体的流入面积是有利的，然而按照该改进方案也已经证明下述情况是有利的：尽可能低地保持被输入的第二气体的预压力。

已经证明有利的是，空心棒在上平面上具有多个第一通孔且在下平面上具有多个第二通孔。一方面这有利地增大了用于第二气体的穿通面。另一方面缩短了用于第二气体的通孔之间的距离。在缩短距离的情况下，可以实现特别有利地均匀地混合第一气体和第二气体。所述改进方案是以下述思路为基础：分子混合距离是例如可燃气体(第二气体)的分子与例如增压空气(第一气体)的分子之间最短的自由路径；通孔之间的距离越小，则该距离仅不明显地大于分子混合距离。换句话说，通孔的距离越接近分子混合距离的尺寸，则气体混合越均匀且因此气体混合器的结构空间可以越小。

按照该改进方案的构思已经证明特别有利的是，多个通孔沿着空心棒的整个长度分布、尤其是等距地分布。换句话说，有利地利用空心棒的整个长度来布置多个通孔。例如可根据需求使多个通孔在一列或多列中或彼此错开地分布。

在有助于均匀地混合第一气体和第二气体的混合装置的范围内，已经证明特别有利的是，至少一个第一空心棒和第二空心棒指向相同，尤其是取向为平面平行。换句话说，在几何形状上精确的平面平行的取向已经被证明是特别有利的；在空心棒的原则上指向相同的范围内，根据应用目的，与精确的几何布置略有偏差也是可行的。已经被证明特别有利的是，多个空心棒的全部空心棒都布置为指向相同或平面平行。

优选地，尤其布置在导入节流板下游的、用于向混合室输送第二气体的环形腔可以通过用于第二气体的其它通孔直接与混合室相连接。特别是，其它通孔可以布置在空心棒中的多个通孔的上游。所述改进方案有利地增大了第二气体通向混合室的总穿通面。特别是，在上游布置的其它通孔在空心棒内位于布置在下游的通孔之前，这一点有利地考虑了在流动横截面内自径向-方向的混合特性和自割线-方向的混合特性。

在一种特别优选的改进方案的框架内，用于第二气体的多个通孔的布置和空心棒的几何形状设计在气体的流动特性和混合特性方面都得以改善。

尤其是，多个空心棒的一个空心棒以扁平棒的形式构成，可以相对简单地利用箱体型材来制造扁平棒。扁平棒的窄面优选具有仅局部地影响流动走向的入流横截面。优选地，扁平棒的平面或者说扁平面(Flachseite)定向为与纵轴线平行地。

扁平棒的窄面的结构被设计为未被充分挤压，以便能够按照上述的普遍构思保持高的背压。扁平棒的窄面不用于表现“整体文丘里原理”。相反，具有入流面的-例如一大致的半圆形的-扁平棒的上游窄面用于描绘流动背压点或者说滞流点所述流动背压点在此只能实现“局部文丘里原理”；特别是入流面不含通孔。例如空心棒可以具有矩形轮廓，该矩形轮廓包括半圆的前部边棱。

优选地，从空心棒的上游窄面过渡至平面的并且与入流面连接的导流面应该具有多个通孔。即在所述导流面区域内可以基于下述情况：气流仍然贴靠扁平棒的表面，当存在多个通孔时，局部文丘里原理发挥作用，并且进而入流面适合于在导流面内、即在多个通孔的区域内生成局部低压。

优选地，进一步在下游从空心棒的平面过渡的并且与导流面连接的分流面不含通孔。入流面和分流面都不含通孔的优点在于，可靠地禁止第一气体进入第二气体的输入区。

具体而言，可以有利地在平面的导流面的区域内布置多个通孔，所述区域位于平面的中心垂直线的上游。例如多个通孔能在一列中例如原则上靠近地并且彼此等距地、平行地沿着空心棒的上游的侧边棱(作为上游的窄面与平面之间的界线)布置。通孔的准确的数量和面积并且进而通孔的间距可以根据气体混合器的使用目的按照用于第二气体的待实现的总流入面积且按照流入到第一气体内的第二气体的转移损失的、待实现的降低来进行调节。侧边棱尤其可以理解为空心棒的半圆与扁平的平面之间的界线。

附图说明

下面借助附图通过与现有技术进行比较对本发明的实施例进行说明，其中同样部分地示出了现有技术。该附图不必按比例示出实施例，而是以示意图和/或略微变形的方式构成用于阐述的附图。至于可以从附图中直接识别出的教导的补充内容，可参考相关的现有技术。同时应该考虑到，可以在不偏离本发明的普遍思想的情况下对实施方式的形式和细节进行多种改良和改变。在说明书中，附图中以及权利要求中公开的本发明的特征不仅单独地而且以任意的组合对本发明的改进方案来说都是重要的。此外由在说明书中，附图中和/或权利要求中公开的特征中的至少两个组成的所有组合都落入本发明范围内。本发明的普遍思想并不局限于以下所示和所描述的优选实施例的准确形式或细节，或者也并不局限于一个与在权利要求中所要求保护的主题相比受到限制的主题。关于所说明的尺寸范围，处于所述极限范围之内的数值应被公开为极限值并且可任意使用并要求保护。本发明的其它优点，特征和细节由下述对优选实施例的说明以及根据附图得到。附图示出了：

图1示出了包括燃气发动机和气体混合器的气体混合系统的优选实施方式的部分剖视透视图，所述气体混合器在混合室中具有按照本发明的构思构成的混合装置；

图2示出了气体混合器的部分剖视透视图和用于说明作为功能原理的局部文丘里原理的细节图。

具体实施方式

图1示出了具有气体混合器100的气体混合系统1000，其用于为燃气发动机400混合第一气体G1-在本实施方式中是增压空气LL以及第二气体G2-在本实施方式中是可燃气体BG。由第一气体G1和第二气体G2形成的气体混合物G3-在本实施方式中是可燃气体混合物BGGM-被输送给压缩机300且最终以压缩的形式输送给内燃机，所述内燃机在本实施方式中象征性示出为具有气缸1，2，3，4的燃气发动机400。在燃气发动机400内通过做功燃烧的可燃气体混合物BGGM被作为废气AG排放到废气再循环系统中以及在必要的情况下通过废气后处理系统排放到环境中，对此不再进一步解释。在本实施方式中显示，气体混合器100被纳入高压再循环系统310中。压力调节器320在本实施方式中用于为燃气发动机400提供功率并且以未加详细显示的方式保证，在压缩机300之后将被压缩的可燃气体混合物BGGM-VD的压缩部分分流到高压再循环系统310之内返回到气体混合器100。被压缩的可燃气体混合物BGGM-VD可以通过气体混合器100重新输送给在压缩机300之前的可燃气体混合物BGGM。

气体混合器100的壳体具有第一外部壳体部件110以及第二内部壳体部件120。第一壳体部件和第二壳体部件110，120通过螺栓连接件130和形状配合的连接件131彼此相连接，如此使得第二壳体部件120被固定地装入并保持在第一壳体部件110中。增压空气LL沿着气体混合器100的纵轴线LA方向从第一进给部Z1被送入在第一壳体部件中形成的混合室20内。为此，第一气体G1通过在混合室20的上游布置在第一壳体部件110上的第一导入部件112输入，其中所述第一导入部件112与第二壳体部件120的第二导入部件122平滑地延伸。总体上由第一导入部件和第二导入部件112，122形成的导入节流板或者说导入孔板(Einführblende)132最终通过边棱133连接到第二壳体部件120中几何形状为柱状的混合室20上。

在第一壳体部件和第二壳体部件110，120之间形成一包围混合室20的并且与所述混合室分开的且借助流体连接部流体连接的环形腔11，形式为可燃气体BG的第二气体G2可以从第二进给部Z2被送入所述环形腔11内。第二进给部Z2通过环形法兰113与第一壳体部件110连接。第二气体G2沿着横轴线QA首先被送入前述的环形腔11中并从中通过形成为通孔的流体连接部被送入混合室20内。在本实施方式中不仅环形腔11而且混合室20都沿着纵轴线LA取向，其中混合室柱状地构成并且被环形腔11环形地包围。环形腔11仅在混合室20的长度的部分区域上沿着纵轴线LA延伸。

混合室20本身在几何形状方面形成为沿着纵轴线LA方向定向的、具有圆形横截面23的直圆柱体。此处在混合室20的入口处绘出的横截面23的面积从混合室20的入口沿着纵轴线LA直到排出部处的横截面24都未改变；混合室20沿着纵轴线LA具有基本上恒定的直径，并且横截面23，24沿着纵轴线LA被第二壳体部件120的壁部121限定。在本实施方式中第二壳体部件120由用于形成混合室20的第一部分21的第一气缸套管和用于形成混合室20的第二部分22的第二气缸套管组成，其中气缸套管形状配合与环形凸缘134对接。横截面走向不仅在混合室20的第一部分21上而且在混合室的第二部分22上都具有恒定大小。混合室的第二部分用于输送来自第二环形腔12的已压缩的可燃气体混合物BGGM-VD，所述环形腔与高压再循环系统310连接。在混合室20的下游通过第一壳体部件110形成导出节流板(Ausführblende)111，所述导出节流板在本实施方式中在混合室20的排出部处限定一没有收窄也没有扩宽的横截面24。而排出部处的横截面24在混合室20的第二部分22中平滑地与气体混合物G3、即可燃气体混合物BGGM的下游引导部连接。

已压缩的可燃气体混合物BGGM-VD的再循环部分通过第二壳体部件120的第二气缸套管的壁部121中的一基本上沿圆周延伸的流体连接部-在这里是长孔36形式的圆周隙部-被输送至混合室20的第二部分22。将可燃气体BG从环形腔11输送至混合室20的第一部分21通过在圆周上布置的、形式为圆孔35的钻孔来实现。已压缩的可燃气体混合物BGGM-VD还有可燃气体BG也可以从长孔36或圆孔35沿径向输送给混合室20。混合室20的第二部分22中狭缝状的流体输送部、即长孔36用于在输送过程中使已压缩的可燃气体混合物BGGM-VD的减压。沿着第一部分21的圆周的较小的圆孔35提供了足够高的压力以用于将可燃气体BG沿径向喷射至混合室20中。在此用于将第二气体G2输送给布置在导入节流板132下游的混合室20的环形腔11通过用于第二气体G2的、被设计成圆孔35的其它通孔25直接与混合室20连接。

参照附图2，其它通孔(在这里用25标注)形成在多个通孔26，27的上游，在图2中和图2的进一步的细节图X中对所述通孔的功能进行说明。

为此图2示出，在混合室20、即混合室20的第一部分21中布置了具有多个空心棒31，32，33，34的混合装置30，该空心棒全部横向于纵轴线LA且横向于横轴线QA延申。在本实施方式中，空心棒31，32，33，34作为一个整体构成混合装置30。在空心棒31，32，33，34的布置方面，混合装置30关于包含横轴线QA和纵轴线LA的第一中心平面ZA1镜像对称地并且关于垂直于横轴线的第二中心平面ZA2镜像对称地形成。为此，空心棒31，32，33，34特别是分别形成为平面空心型材，其具有在前部的、即朝向入流S的上游的被倒圆的窄面53，所述窄面具有入流面41。此外，设计成扁平棒的空心棒31，32，33，34具有上平面OF和下平面UF，它们全部取向为与第二中心平面ZA2平面平行。空心棒31，32，33，34的后边棱HK基本上是按照矩形轮廓以矩形的方式形成。前边棱VK具有在本实施方式中设计为半圆的入流面41，其在细节图X中示出。

图2仅示出了气体混合系统1000的气体混合器100，其中相同的或相似的部件或功能相同或相似的部件具有相同的附图标记，此外，混合装置30根据作为气体混合器100的确定的混合原理的、前述“局部文丘里原理”设计，并且在图2中对其进行描述，图2中的其它部分同样参考对图1的说明。

设计成扁平棒的空心棒31，32，33，34的窄面53的前边棱VK具有入流面41，所述入流面仅局部地影响增压空气LL的流动走向。导流面42以及进一步在下游的分流面43连接至空心棒32的入流面41，所述空心棒在细节图X中整体以其轮廓的对称的半部分截面示范性地示出。在细节图中示范性地示出了设计成扁平棒的空心棒32的表面上增压空气LL的入流S。从中可以看出，入流S的第一部分S1向入流面41流动，而入流S的第二部分S2，理论上分层地、紧贴着导流面42被引导。按照扁平棒的轮廓构成的细节以及入流S的具体的流动参数在轮廓的下游部分中形成用于被分离的入流S3的分流面43。鉴于“局部文丘里原理”，导流面42特别适用于利用入流S2在示范性地示出的通孔27的区域内产生局部低压。在空心棒32的空腔52内存在压力P2期间，则在空心棒的邻近的外侧上存在压力P1。在此压力P2低于压力P1，从而保证可燃气体BG穿过通孔27进入增压空气LL的气流中(且不能反转)。

从图2中可以详细地看出，空心棒31，32，33，34分别在上平面OF上具有多个第一通孔26且在下平面UF上面具有多个第二通孔27。在此通孔26，27分别作为唯一一列沿着空心棒31，32，33，34的整个长度分布并且在本实施方式中等距间隔。像从细节图X中可以看出，通孔26，27的列布置在导流面42的区域内。如通孔26，27的开口轴线与空心棒32的中心轴线MA相比，显示出，多个通孔26，27布置在平面54-尤其是OF，UF的导流面42的、位于平面54的中心垂直线MA的上游的区域中。在本实施方式中，多个通孔26，27的开口轴线被布置在侧边棱28--平面54和窄面53之间的侧边棱28-和空心棒31，32，33，34的中心垂直线MA之间的大致中心。已经证明，在本实施方式中这种安置特别有利于实现“局部文丘里原理”，因为一方面入流S2仍然由空心棒32的轮廓引导，即首先还没有像在分流面43的区域内入流S的部分S3那样被分离。由比在分面S2的区域内特别有效地产生低压。

因此按照本实施方式，通过数量n个通孔实现了从环形腔11至混合室20用于可燃气体BG的全部的排出部的相对较大的总面积ABG；在此，在混合装置30处存在与整体文丘里原理相比相对较高的流动压力pS。这导致了在气体混合器100中混合装置30的总压力损失相对较低，所述总压力损失明显低于采用整体文丘里原理的气体混合器的总压力损失。因为，在本实施方式中放弃了入流S的全面影响--例如通过在中心作为文丘里体起作用的挤压体己经表明，通过气体混合器100内的混合装置30也可以实现内燃机、尤其是燃气发动机400的改进的爆震特性和排放生能。此外，气体混合器100的混合装置30的设计方式使得气体混合物G3中第一气体和第二气体G1，G2特别均匀地混合，这有利地影响了气体混合器100的运行范围以及燃气发动机400的负载换挡能力或者说负载通断性能尤其可以选择空心棒的数量-在这里是4个空心棒31，32，33，34-作为燃气发动机400的气缸1，2，3，4的数量的函数。在此，空心棒的数量n与气缸的数量的比例-在这里是1∶1-仅是示范性的，且在实际应用时通常低于1∶1，就是说，气缸数量通常超过空心棒数量n。此外有利的是，空心棒31，32，33，34彼此之间的间距A可如此选择，即在通过通孔26，27以间距A适当地喷射可燃气体BG时，使该间距相对接近或只是略微高出实际混合距离(作为在既定的流动比例的情况下可燃气体BG与增压空气LL的分子之间的最小距离)。换一种表达则是，可以缩减间距A，使得混合室20沿纵轴线LA的长度可以相对较短，以便能够保证均匀地和特别充分地混合可燃气体BG与增压空气LL。

本实施方式的气体混合器100有利地设计得较为简单，且因此对最不同的应用来说能以大的运行范围运行。在本发明的实施方式中尤其证明，设置其它的控制机构来调节气量是多余的。例如在前述现有技术中那样，这些控制机构被证明对气体混合器100的运行安全和长时间运行保障来说是一种局限。然而在此处未示出的变型方案中，可以设置一节流板结构或其它用于调节可燃气体的结构，以便调节通过进给部Z2输入的可燃气体BG的量，或者在环形腔11内进行调节，或调节可燃气体BG在通过穿孔25，26，27时的量。

附图标记列表

11            环形腔

12            第二环形腔

20            混合室

21            混合室的第一部分

22            混合室的第二部分

22，24        横截面

25，26，27    通孔

28            侧边棱

30            混合装置

31，32，33，34 空心棒，尤其是扁平棒

35            圆孔

36            长孔

41            入流面

42            导流面

43            分流面

52            空腔

53            窄面

54            平面

100           气体混合器

110           第一外部壳体部件

111           导出节流板

112           第一导入部件

113           环形法兰

120           第二内部壳体部件

121           壁部

122           第二导入部件

130           螺栓连接件

131           形状配合的连接件

132           导入节流板

133           边棱

134           环形凸缘

300           压缩机

310           高压再循环系统

320           压力调节器

400           燃气发动机

1000          气体混合系统

A             间距

AG            废气

BG            可燃气体

BGGM          可燃气体混合物

BGGM-VD       压缩的可燃气体混合物

G1            第一气体

G2            第二气体

G3            气体混合物

HK            后边棱

LA            纵轴线

LL            增压空气

MA            中心垂直线

n             数量

OF            上平面

UF            下平面

            开口轴线

P1            压力

P2            压力

pS            流动压力

QA            横轴线

S             入流

S1            入流的第一部分

S2            入流的第二部分

S3            分离的入流

UF            下平面

VK            前边棱

Z1            进给部

Z2            进给部

ZA1           第一中心平面

ZA2           第二中心平面

Claims (19)

1.一种用于优选为燃气发动机(400)、尤其是稀燃式气体发动机混合第一气体(G1)和第二气体(G2)的、尤其是助燃空气、例如增压空气(LL)和可燃气体(BG)的气体混合器(100)，所述气体混合器具有一能与气体引导部连接的多部分的气体壳体，所述气体壳体具有：

-第一外部气体壳体部件(110)，其在纵轴线(LA)中具有用于所述第一气体(G1)的进给部且在横轴线(QA)中具有用于所述第二气体(G2)的进给部；

-在形成用于所述第二气体(G2)的环形腔(11)的情况下被装入所述第一气体壳体部件(110)内的第二内部气体壳体部件(120)，所述第二内部气体壳体部件包括一混合室(20)，所述第一气体(G1)和所述第二气体(G2)能被导入到所述混合室中以用于混合成气体混合物，其中

-所述第一气体壳体部件(110)和所述第二气体壳体部件(120)及环形腔(11)沿着纵轴线(LA)定向，并且所述混合室(20)柱状地沿着纵轴线(LA)定向，其中

-在所述混合室(20)中布置了由多个空心棒(31，32，33，34)构成的混合装置(30)，其中所述空心棒的空腔(52)与所述环形腔(11)在两侧流体连接，

其特征在于，多个空心棒(31，32，33，34)横向于纵轴线(LA)且横向于横轴线(QA)延申，并且

至少一个空心棒具有多个用于所述第二气体(G2)的通孔(26，27)，从而所述空腔(52)与柱状的混合室(20)流体连接。

2.根据权利要求1所述的气体混合器(100)，其特征在于，多个空心棒(31，32，33，34)横向于纵轴线(LA)且横向于横轴线(QA)如此延伸，使得所述混合装置(30)关于包含横轴线(QA)和纵轴线(LA)的第一中心平面(ZA1)镜像对称且关于垂直于横轴线(QA)的第二中心平面(ZA2)镜像对称。

3.根据权利要求1或2所述的气体混合器(100)，其特征在于，多个空心棒(31，32，33，34)中的至少一个空心棒、优选两个空心棒、尤其是多个空心棒的全部空心棒相对于所述混合室(20)的直径偏心地在所述混合室(20)的横截面(23，24)的割线上延伸。

4.根据权利要求1或2所述的气体混合器(100)，其特征在于，至少一个第一空心棒和一第二空心棒、尤其是多个空心棒的全部空心棒(31，32，33，34)指向相同、尤其是平面平行。

5.根据前述权利要求中任一项所述的气体混合器(100)，其特征在于，所述混合装置(30)没有中心空心棒。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的气体混合器(100)，其特征在于，多个空心棒(31，32，33，34)的仅一个中心空心棒横向于纵轴线(LA)且横向于横轴线(QA)延伸并且在中心在所述混合室(20)的横截面(23，24)的直径上延申。

7.根据前述权利要求中任一项所述的气体混合器(100)，其特征在于，所述混合室(20)和所述混合装置(30)不包含围绕纵轴线(LA)定心的挤压体。

8.根据前述权利要求中任一项所述的气体混合器(100)，其特征在于，多个空心棒中的一个空心棒、优选全部空心棒(31，32，33，34)以不变的棒横截面在所述混合室(20)的整个横截面(23，24)、尤其是割线和/直径上延伸。

9.根据前述权利要求中任一项所述的气体混合器(100)，其特征在于，所述混合装置(30)具有1个、2个、3个或更多的空心棒，特别是空心棒的数量在1个和12个之间，优选为4个或更多。

10.根据前述权利要求中任一项所述的气体混合器(100)，其特征在于，所述空心棒在上平面(OF)上具有多个第一通孔(26)且在下平面(UF)上具有多个第二通孔(27)，特别是多个通孔(26，27)沿着所述空心棒的整个长度分布、尤其是等距地分布。

11.根据前述权利要求中任一项所述的气体混合器(100)，其特征在于，在上游、尤其是在所述第一气体壳体部件(110)上布置的导入节流板(132)形成了用于所述第一气体(G1)的收窄的入流横截面，柱状的混合室(20)流动平滑地与所述入流横截面连接，和/或进一步在下游布置的导出节流板(111)形成用于混合的第一气体和第二气体(G1，G2)的没有收窄、尤其是扩宽的导出横截面，其特别是能与混合的第一气体和第二气体(G1，G2)的下游的引导部平滑地连接。

12.根据前述权利要求中任一项所述的气体混合器(100)，其特征在于，用于向所述混合室(20)输送所述第二气体(G2)的环形腔(11)通过用于所述第二气体的其它通孔(25)直接与所述混合室(20)相连接，其中所述其它通孔(25)布置在空心棒(31，32，33，34)中的所述多个通孔(26，27)的上游。

13.根据前述权利要求中任一项所述的气体混合器(100)，其特征在于，多个空心棒(31，32，33，34)中的一个空心棒以扁平棒形式构成，其中所述扁平棒的窄面(53)具有仅局部影响流动走向的入流横截面(41)，并且所述扁平棒的平面(54)取向为与所述纵轴线(LA)平行且横向于、尤其是垂直于所述横轴线(QA)。

14.根据前述权利要求中任一项所述的气体混合器(100)，其特征在于，所述空心棒的上游的窄面(53)具有形式大致为半圆形的入流面(41)，所述入流面具有流动背压点并且不含通孔，其中从所述空心棒的上游的窄面(53)过渡至平面(54)的并且与入流面(41)连接的导流面(42)具有多个通孔(25，26，27)，并且从所述空心棒的平面(54)过渡的并且与所述导流面(42)连接的分流面(43)不含通孔。

15.根据前述权利要求中任一项所述的气体混合器(100)，其特征在于，在所述平面(54)的导流面(42)的区域内布置多个通孔(26，27)，所述区域位于所述平面(54)的中心垂直线(MA)的上游，特别是多个通孔(26，27)在一列中首先相邻地且平行地沿着所述空心棒的窄面(53)和平面(54)之间的上游的侧边棱(28)布置。

16.根据前述权利要求中任一项所述的气体混合器(100)，其特征在于，所述环形腔(11)形成在所述第二气体壳体部件和所述第一气体壳体部件(120，110)之间并且包围所述混合室(20)且沿着纵轴线(LA)仅在所述混合室(20)的部分区域上延伸，其中柱状的混合室在几何形状上被所述第二壳体部件(120)的壁部(121)限定为一沿纵轴线(LA)定向的直圆柱体，所述圆柱体具有圆形横截面(23，24)、底面且沿着纵轴线(LA)具有基本上恒定的直径。

17.根据前述权利要求中任一项所述的气体混合器(100)，其特征在于，下游的第二环形腔(12)用作高压再循环系统，特别是上游的第一环形腔(11)通过圆孔(35)与所述混合室(20)相连接，和/或下游的第二环形腔(12)通过长孔(36)与所述混合室(20)相连接，其中所述圆孔(35)和所述长孔(36)沿着所述混合室(20)的圆周布置和/或取向。

18.气体混合系统(1000)，具有：带有多个气缸的燃气发动机(400)、尤其是稀燃式气体发动机；和根据权利要求1-17中任一项所述的气体混合器。

19.根据权利要求18所述的气体混合系统(1000)，其特征在于，空心棒的数量被预设为所述燃气发动机(400)的气缸数量的函数；所述空心棒的数量随同所述燃气发动机(400)的气缸的数量增加。