CN106438115B - 一种天然气混合器 - Google Patents

Abstract

一种天然气混合器，包括外壳体、内腔体与气腔体，所述外壳体的内部设置有同轴的内腔体，内腔体的内部设置有气腔体，所述内腔体为中空的腰型体结构，由下至上包括依次相联通的进空气部、混合部、出混合气部，进空气部、混合部、出混合气部与外壳体的内壁共围成一个天然气稳压腔，所述气腔体包括连接板及与其板片一一对应的气腔进气管，气腔进气管的外端穿经内气腔连接孔后延伸至天然气稳压腔的内部，气腔进气管的横截面为上宽下窄的水滴型结构，其外端的上圆弧部上设置有防脱尾结构。本设计不仅稳压腔空间较大，混合气流动顺畅，而且混合的均匀度较高、混合效果较好，稳定性也很强。

Description

一种天然气混合器

技术领域

本发明涉及一种天然气发动机设施，尤其涉及一种天然气混合器，具体适用于增大稳压腔空间，确保混合气流动顺畅，以提高混合的均匀度与混合效果。

背景技术

资源短缺、环境污染使得国家对新能源动力开发给予大力支持。天然气作为清洁能源，已广泛用于汽车、工程等行业。市场调研数据显示，天然气发动机市场需求极大，再加上国家对新能源汽车的补贴政策，人们对新能源汽车更加青睐。各大车企为长远发展考虑，都加大投资力度，增加新能源汽车技术储备，经过近些年的努力，天然气发动机逐渐成熟，市场占有率越来越大。

天然气供给系统是天然气发动机的重要组成部分，而混合器作为天然气发动机燃气供给系统的核心部件，主要是将新鲜空气与天然气混合，供给天然气发动机缸内燃烧。混合器的混合特性对发动机工作稳定性、可靠性均有重大影响。

授权公告号为CN2448935Y，授权公告日为2001年9月19日的实用新型专利公开了一种用于汽油－天然气两用燃料汽车和天然气汽车上的双喉口燃气混合器，其包括含进气管和空气通道的外壳，位于外壳内与外壳连接的芯子，芯子中有含与空气通道相通的一重喉口和二重喉口的燃气混合室、与二重喉口相通的混合燃气通道，在燃气混合室底部上有多个与进气管相通的小孔。虽然该设计能够在一定程度上提高天然气、空气的混合均匀性，但其仍旧具有以下缺陷：

首先，该设计中的天然气通过小孔进入芯子与空气进行混合，且小孔位于天然气进气区域的顶部，如此设计，不仅天然气的进入通道过窄，进入速度较慢，而且稳压腔空间较小，不利于天然气顺畅的进入芯子，导致降低混合气的浓度与均匀度；

其次，该设计中的芯子为上、下分隔结构，上下结构的直径相差较大，且连接方式为相互插入，这易导致混合气在其内部的流通不畅，从而对天然气、空气的混合造成干扰，降低天然气、空气的混合均匀度，混合效果较差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的稳压腔空间较小、混合气流动不畅、混合的均匀度较低的缺陷与问题，提供一种稳压腔空间较大、混合气流动顺畅、混合的均匀度较高的天然气混合器。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种天然气混合器，包括外壳体、内腔体与气腔体，所述外壳体的内部设置有同轴的内腔体，内腔体的内部设置有气腔体，所述气腔体、内腔体均与外壳体侧壁上设置的进气单元相通，且内腔体与外壳体底部上设置的进风单元相通；

所述内腔体为中空的腰型体结构，由下至上包括依次相联通的进空气部、混合部、出混合气部，所述进空气部为上窄下宽的锥台结构，所述混合部的侧围上开设有内腔天然气喷射孔、内气腔连接孔，所述出混合气部为下窄上宽的锥台结构；

所述进空气部的侧围上近其底部的部位与外壳体的内壁上近其底部的部位密封配合，所述出混合气部的顶部与外壳体的内壁上近其顶部的部位密封配合，进空气部、混合部、出混合气部与外壳体的内壁共围成一个天然气稳压腔，该天然气稳压腔的内侧与内腔天然气喷射孔、气腔体相通，外侧与进气单元相通。

所述出混合气部包括下窄部、过渡部与外宽部，所述混合部依次经下窄部、过渡部、外宽部后与外壳出气口相通，所述过渡部为一种向上延伸的外扩圆弧结构，所述外宽部的周边与外壳体的内壁上近其顶部的部位密封配合。

所述进气单元包括进气接头及开设于外壳体侧壁上的进气口，所述进气接头经进气口后与天然气稳压腔相通，且进气口低于进空气部、混合部的交接处设置。

所述进空气部的侧围上与外壳体的内壁相交接的部位设置有凹型结构的内腔外壳连接部，该内腔外壳连接部包括同轴的上凸环条、中凹环槽、下凸环条，所述中凹环槽位于上凸环条、下凸环条之间，且上凸环条、下凸环条的外端面均与外壳体的内壁密封配合。

所述进风单元包括同轴的上进风部、下进风部，所述进空气部依次经上进风部、下进风部后与外壳进风口相通，所述上进风部为圆柱体结构，所述下进风部为上窄下宽的圆锥台结构。

所述气腔体包括连接板与至少两个气腔进气管，且连接板上的板片与气腔进气管一一对应设置；

所述连接板位于混合部的正中部位，连接板上的板片与其所对应的气腔进气管的一端相连接，该气腔进气管的另一端穿经内气腔连接孔后延伸至天然气稳压腔的内部，且在气腔进气管的侧壁上开设有多个气腔天然气喷射孔。

所述气腔进气管的数量为四个，且沿同一圆周均匀设置；所述连接板上板片的数量为四片，且沿同一圆周均匀设置。

所述气腔进气管的横截面为上宽下窄的水滴型结构，包括上圆弧部与下锐角部，上圆弧部的底面与下锐角部的顶面相连接，且内腔天然气喷射孔位于上圆弧部顶点、上圆弧部底面之间。

所述气腔天然气喷射孔沿上圆弧部、下锐角部的交接处均匀设置。

所述气腔进气管上位于天然气稳压腔内的一端上设置有防脱尾结构，该防脱尾结构与上圆弧部的侧面垂直连接，且防脱尾结构窄于上圆弧部。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种天然气混合器中，负责天然气、空气混合的是内腔体，其为中空的腰型体结构，由下至上包括依次相联通的进空气部、混合部、出混合气部，使用时，进空气部、混合部、出混合气部与外壳体的内壁共围成一个天然气稳压腔，该天然气稳压腔的空间很大，几乎与整个内腔体等高，使得天然气沿内腔壁面分布更加均匀（稳压腔内各个微元体压力相同），确保天然气流入混合部的流速相一致，利于提高天然气与空气的混合均匀度，而且天然气流经的内腔天然气喷射孔、气腔体都位于天然气稳压腔的侧部，便于天然气的流动，利于提高天然气、空气的混合均匀度，此外，整个内腔体为上下直通的进空气部、混合部、出混合气部，连接顺滑，利于气体的流动，不会对天然气、空气的混合造成干扰，反而能提高混合的均匀度。因此，本发明不仅稳压腔空间较大，混合气流动顺畅，而且混合的均匀度较高、混合效果较好。

2、本发明一种天然气混合器中，内腔体中的出混合气部包括下窄部、过渡部与外宽部，其中，过渡部为一种向上延伸的外扩圆弧结构，该设计能对经过其内部的混合气产生扰流，进一步促进气体的相互扩散，再次提高混合均匀度。因此，本发明能提高气体混合的均匀度，增强混合效果。

3、本发明一种天然气混合器中，在内腔体的内部设置有气腔体，该气腔体包括连接板与至少两个气腔进气管，连接板位于混合部的正中部位，连接板上的板片与其所对应的气腔进气管的一端相连接，该气腔进气管的另一端穿经内气腔连接孔后延伸至天然气稳压腔的内部，且在气腔进气管的侧壁上开设有多个气腔天然气喷射孔，使用时，气腔进气管上的气腔天然气喷射孔既可为天然气提供流动通道，以将天然气引入混合部内，又能改变气流运动状态，提高气流扰动功能，以加大气体间动力交换（气流间相互扩散、碰撞发生动量交换，促进气流均匀混合，混合性提高），使气流扩散更加完善，提高天然气、空气混合的均匀度，尤其当气腔进气管的横截面为上宽下窄的水滴型结构时，效果更佳。因此，本发明能提高气体混合的均匀度，增强混合效果。

4、本发明一种天然气混合器中，气腔进气管上位于天然气稳压腔内的一端的端面上设置有防脱尾结构，该防脱尾结构与上圆弧部的侧面垂直连接，防脱尾结构窄于上圆弧部，该设计可防止工作过程中气腔体脱落，确保设备运行的稳定性。同时，气腔体以连接板为核心将气腔进气管组装在一起，连接板上的板片与气腔进气管一一对应设置，该设计既可使气腔体安装的更为紧固，使用时不会发生脱落，而且能为气腔体的组装提供导向，提高安装效率。因此，本发明不仅稳定性较强，而且安装效率较高。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是图1的剖视图。

图3是图2中没安装气腔体时的结构示意图。

图4是图2中内腔体的剖视图。

图5是图1中内腔体的立体结构示意图。

图6是图1中气腔进气管的立体结构示意图。

图7是图1中连接板的立体结构示意图。

图8是图7的俯视图。

图中：外壳体1、外壳出气口11、外壳进风口12、内腔体2、进空气部21、混合部22、出混合气部23、下窄部231、过渡部232、外宽部233、内腔天然气喷射孔24、内气腔连接孔25、天然气稳压腔26、内腔外壳连接部27、上凸环条271、中凹环槽272、下凸环条273、气腔体3、进气单元4、进气接头41、进气口42、进风单元5、上进风部51、下进风部52、气腔进气管6、气腔天然气喷射孔61、上圆弧部62、下锐角部63、连接板7、板片71、防脱尾结构8。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图8，一种天然气混合器，包括外壳体1、内腔体2与气腔体3，所述外壳体1的内部设置有同轴的内腔体2，内腔体2的内部设置有气腔体3，所述气腔体3、内腔体2均与外壳体1侧壁上设置的进气单元4相通，且内腔体2与外壳体1底部上设置的进风单元5相通；

所述内腔体2为中空的腰型体结构，由下至上包括依次相联通的进空气部21、混合部22、出混合气部23，所述进空气部21为上窄下宽的锥台结构，所述混合部22的侧围上开设有内腔天然气喷射孔24、内气腔连接孔25，所述出混合气部23为下窄上宽的锥台结构；

所述进空气部21的侧围上近其底部的部位与外壳体1的内壁上近其底部的部位密封配合，所述出混合气部23的顶部与外壳体1的内壁上近其顶部的部位密封配合，进空气部21、混合部22、出混合气部23与外壳体1的内壁共围成一个天然气稳压腔26，该天然气稳压腔26的内侧与内腔天然气喷射孔24、气腔体3相通，外侧与进气单元4相通。

所述出混合气部23包括下窄部231、过渡部232与外宽部233，所述混合部22依次经下窄部231、过渡部232、外宽部233后与外壳出气口11相通，所述过渡部232为一种向上延伸的外扩圆弧结构，所述外宽部233的周边与外壳体1的内壁上近其顶部的部位密封配合。

所述进气单元4包括进气接头41及开设于外壳体1侧壁上的进气口42，所述进气接头41经进气口42后与天然气稳压腔26相通，且进气口42低于进空气部21、混合部22的交接处设置。

所述进空气部21的侧围上与外壳体1的内壁相交接的部位设置有凹型结构的内腔外壳连接部27，该内腔外壳连接部27包括同轴的上凸环条271、中凹环槽272、下凸环条273，所述中凹环槽272位于上凸环条271、下凸环条273之间，且上凸环条271、下凸环条273的外端面均与外壳体1的内壁密封配合。

所述进风单元5包括同轴的上进风部51、下进风部52，所述进空气部21依次经上进风部51、下进风部52后与外壳进风口12相通，所述上进风部51为圆柱体结构，所述下进风部52为上窄下宽的圆锥台结构。

所述气腔体3包括连接板7与至少两个气腔进气管6，且连接板7上的板片71与气腔进气管6一一对应设置；

所述连接板7位于混合部22的正中部位，连接板7上的板片71与其所对应的气腔进气管6的一端相连接，该气腔进气管6的另一端穿经内气腔连接孔25后延伸至天然气稳压腔26的内部，且在气腔进气管6的侧壁上开设有多个气腔天然气喷射孔61。

所述气腔进气管6的数量为四个，且沿同一圆周均匀设置；所述连接板7上板片71的数量为四片，且沿同一圆周均匀设置。

所述气腔进气管6的横截面为上宽下窄的水滴型结构，包括上圆弧部62与下锐角部63，上圆弧部62的底面与下锐角部63的顶面相连接，且内腔天然气喷射孔24位于上圆弧部62顶点、上圆弧部62底面之间。

所述气腔天然气喷射孔61沿上圆弧部62、下锐角部63的交接处均匀设置。

所述气腔进气管6上位于天然气稳压腔26内的一端上设置有防脱尾结构8，该防脱尾结构8与上圆弧部62的侧面垂直连接，且防脱尾结构8窄于上圆弧部62。

本发明的原理说明如下：

本发明主要通过混合器的结构设计，即外壳体、内腔体、气腔体各自的结构及相互协作以改善天然气、空气的混合特性，提高其混合的均匀度。使用时，天然气经进气接头进入天然气稳压腔内，一部分天然气经内腔体上的内腔天然气喷射孔进入混合部内，另一部分依次经气腔体上的气腔进气管、气腔天然气喷射孔进入混合部内，同时，新鲜空气依次经外壳进风口、进空气部进入混合部内，以与天然气混合，形成均匀混合气，最后依次经出混合气部、外壳出气口流出供发动机使用，整体流向为由下至上。

过渡部：其为一种向上延伸的外扩圆弧结构，该种结构也可叫缩口后的扩压段。气流经过该结构时，气流扩散，少部分气流碰壁后流向发生改变，在此处形成回流，产生回流区，回流区大小随流速发生变化，利于天然气、空气的进一步混合。

防脱尾结构：气腔进气管的内端与连接板之间为过盈连接，气腔进气管的外端的端面上垂直连接有防脱尾结构，该防脱尾结构与外壳体的内壁之间存在一定的配合间隙，该配合间隙的取值范围限定为大于0，小于h/3，h为连接板的翼高（参见图7、图8），该限定可确保，即使气腔进气管与连接板的连接发生松脱，连接板、气腔进气管都不会脱落，确保设备的正常运行。

凹型结构的内腔外壳连接部：其包括同轴的上凸环条、中凹环槽、下凸环条，该设计确保，即使不采用专门的密封件，只凭高精度的加工工艺，也能在安装时保证接触面紧密贴合，实现密封。

实施例1：

参见图1至图8，一种天然气混合器，包括外壳体1、内腔体2与气腔体3，所述外壳体1的内部设置有同轴的内腔体2，内腔体2的内部设置有气腔体3，所述气腔体3、内腔体2均与外壳体1侧壁上设置的进气单元4相通，且内腔体2与外壳体1底部上设置的进风单元5相通；

所述内腔体2为中空的腰型体结构，由下至上包括依次相联通的进空气部21、混合部22、出混合气部23，所述进空气部21为上窄下宽的锥台结构，所述混合部22的侧围上开设有内腔天然气喷射孔24、内气腔连接孔25，所述出混合气部23为下窄上宽的锥台结构；所述进空气部21的侧围上近其底部的部位与外壳体1的内壁上近其底部的部位密封配合，所述出混合气部23的顶部与外壳体1的内壁上近其顶部的部位密封配合，进空气部21、混合部22、出混合气部23与外壳体1的内壁共围成一个天然气稳压腔26，该天然气稳压腔26的内侧与内腔天然气喷射孔24、气腔体3相通，外侧与进气单元4相通。

实施例2：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述出混合气部23包括下窄部231、过渡部232与外宽部233，所述混合部22依次经下窄部231、过渡部232、外宽部233后与外壳出气口11相通，所述过渡部232为一种向上延伸的外扩圆弧结构，所述外宽部233的周边与外壳体1的内壁上近其顶部的部位密封配合。

实施例3：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述进气单元4包括进气接头41及开设于外壳体1侧壁上的进气口42，所述进气接头41经进气口42后与天然气稳压腔26相通，且进气口42低于进空气部21、混合部22的交接处设置。所述进风单元5包括同轴的上进风部51、下进风部52，所述进空气部21依次经上进风部51、下进风部52后与外壳进风口12相通，所述上进风部51为圆柱体结构，所述下进风部52为上窄下宽的圆锥台结构。

实施例4：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述进空气部21的侧围上与外壳体1的内壁相交接的部位设置有凹型结构的内腔外壳连接部27，该内腔外壳连接部27包括同轴的上凸环条271、中凹环槽272、下凸环条273，所述中凹环槽272位于上凸环条271、下凸环条273之间，且上凸环条271、下凸环条273的外端面均与外壳体1的内壁密封配合。

实施例5：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述气腔体3包括连接板7与至少两个气腔进气管6，且连接板7上的板片71与气腔进气管6一一对应设置；所述连接板7位于混合部22的正中部位，连接板7上的板片71与其所对应的气腔进气管6的一端相连接，该气腔进气管6的另一端穿经内气腔连接孔25后延伸至天然气稳压腔26的内部，且在气腔进气管6的侧壁上开设有多个气腔天然气喷射孔61。就数量而言，优选：所述气腔进气管6的数量为四个，且沿同一圆周均匀设置，连接板7上板片71的数量为四片，且沿同一圆周均匀设置。

实施例6：

基本内容同实施例5，不同之处在于：

所述气腔进气管6的横截面为上宽下窄的水滴型结构，包括上圆弧部62与下锐角部63，上圆弧部62的底面与下锐角部63的顶面相连接，且内腔天然气喷射孔24位于上圆弧部62顶点、上圆弧部62底面之间。所述气腔天然气喷射孔61沿上圆弧部62、下锐角部63的交接处均匀设置。所述气腔进气管6上位于天然气稳压腔26内的一端上设置有防脱尾结构8，该防脱尾结构8与上圆弧部62的侧面垂直连接，且防脱尾结构8窄于上圆弧部62。

Claims (6)

1.一种天然气混合器，包括外壳体（1）、内腔体（2）与气腔体（3），所述外壳体（1）的内部设置有同轴的内腔体（2），内腔体（2）的内部设置有气腔体（3），所述气腔体（3）、内腔体（2）均与外壳体（1）侧壁上设置的进气单元（4）相通，且内腔体（2）与外壳体（1）底部上设置的进风单元（5）相通，其特征在于：

所述内腔体（2）为中空的腰型体结构，由下至上包括依次相联通的进空气部（21）、混合部（22）、出混合气部（23），所述进空气部（21）为上窄下宽的锥台结构，所述混合部（22）的侧围上开设有内腔天然气喷射孔（24）、内气腔连接孔（25），所述出混合气部（23）为下窄上宽的锥台结构；所述进空气部（21）的侧围上近其底部的部位与外壳体（1）的内壁上近其底部的部位密封配合，所述出混合气部（23）的顶部与外壳体（1）的内壁上近其顶部的部位密封配合，进空气部（21）、混合部（22）、出混合气部（23）与外壳体（1）的内壁共围成一个天然气稳压腔（26），该天然气稳压腔（26）的内侧与内腔天然气喷射孔（24）、气腔体（3）相通，外侧与进气单元（4）相通；

所述进气单元（4）包括进气接头（41）及开设于外壳体（1）侧壁上的进气口（42），所述进气接头（41）经进气口（42）后与天然气稳压腔（26）相通，且进气口（42）低于进空气部（21）、混合部（22）的交接处设置；所述气腔体（3）包括连接板（7）与至少两个气腔进气管（6），且连接板（7）上的板片（71）与气腔进气管（6）一一对应设置；所述连接板（7）位于混合部（22）的正中部位，连接板（7）上的板片（71）与其所对应的气腔进气管（6）的一端相连接，该气腔进气管（6）的另一端穿经内气腔连接孔（25）后延伸至天然气稳压腔（26）的内部，且在气腔进气管（6）的侧壁上开设有多个气腔天然气喷射孔（61）；所述气腔进气管（6）的数量为四个，且沿同一圆周均匀设置；所述连接板（7）上板片（71）的数量为四片，且沿同一圆周均匀设置；所述气腔进气管（6）的横截面为上宽下窄的水滴型结构，包括上圆弧部（62）与下锐角部（63），上圆弧部（62）的底面与下锐角部（63）的顶面相连接，且内腔天然气喷射孔（24）位于上圆弧部（62）顶点、上圆弧部（62）底面之间。

2.根据权利要求1所述的一种天然气混合器，其特征在于：所述出混合气部（23）包括下窄部（231）、过渡部（232）与外宽部（233），所述混合部（22）依次经下窄部（231）、过渡部（232）、外宽部（233）后与外壳出气口（11）相通，所述过渡部（232）为一种向上延伸的外扩圆弧结构，所述外宽部（233）的周边与外壳体（1）的内壁上近其顶部的部位密封配合。

3.根据权利要求1或2所述的一种天然气混合器，其特征在于：所述进空气部（21）的侧围上与外壳体（1）的内壁相交接的部位设置有凹型结构的内腔外壳连接部（27），该内腔外壳连接部（27）包括同轴的上凸环条（271）、中凹环槽（272）、下凸环条（273），所述中凹环槽（272）位于上凸环条（271）、下凸环条（273）之间，且上凸环条（271）、下凸环条（273）的外端面均与外壳体（1）的内壁密封配合。

4.根据权利要求1或2所述的一种天然气混合器，其特征在于：所述进风单元（5）包括同轴的上进风部（51）、下进风部（52），所述进空气部（21）依次经上进风部（51）、下进风部（52）后与外壳进风口（12）相通，所述上进风部（51）为圆柱体结构，所述下进风部（52）为上窄下宽的圆锥台结构。

5.根据权利要求1或2所述的一种天然气混合器，其特征在于：所述气腔天然气喷射孔（61）沿上圆弧部（62）、下锐角部（63）的交接处均匀设置。

6.根据权利要求1或2所述的一种天然气混合器，其特征在于：所述气腔进气管（6）上位于天然气稳压腔（26）内的一端上设置有防脱尾结构（8），该防脱尾结构（8）与上圆弧部（62）的侧面垂直连接，且防脱尾结构（8）窄于上圆弧部（62）。