CN201818358U - 流体气相工质压缩系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种流体气相工质压缩系统，包括文丘里管、气液分离器、高压液体泵和气态工质源，所述文丘里管的文丘里管流体出口与所述气液分离器连通，在所述气液分离器上设动力液体出口，所述动力液体出口与所述高压液体泵的液体入口连通，所述高压液体泵的高压液体出口与所述文丘里管的动力流体入口连通，所述文丘里管的低压流体入口与所述气态工质源连通。本实用新型作为发动机的增压或压缩系统使用时，效率高，对燃烧的影响小。
Description
技术领域
本实用新型涉及发动机领域，尤其涉及一种流体气相工质压缩系统。
背景技术
对于传统发动机而言，除了采用液态氧化剂的系统外，为了提高发动机的效率，一般都会对进气进行压缩。而传统的压缩方式基本上有两类，一类是叶轮式压缩方式，另一类是活塞式压缩方式。而本实用新型人提出了流体压缩气体的方法，见本实用新型人的发明专利“气体活塞脉冲发动机”(申请号为201010137273.2)。但是由于压缩流体和被压缩气体都进入燃烧室，这在某些情况下会对燃烧产生影响，导致燃烧室内的气体组分比是由压缩过程中的效率决定的局面，即气体的组分是由压缩气体和被压缩气体的比例决定。而燃烧室内的气体组分是影响燃烧和作功效率的重要参数。如果能将动力流体(即压缩其他流体的流体)和被压缩后的气体进行分离，使被压缩的气体进入燃烧室而仅有少量或没有动力流体进入燃烧室，这就可以避免对燃烧的影响。为此，急需发明一种用流体压缩气相工质的压缩系统来解决上述问题。
发明内容
为了解决上述现有发动机中存在的问题，本实用新型的技术方案如下：
一种流体气相工质压缩系统，包括文丘里管、气液分离器、高压液体泵和气态工质源，所述文丘里管的文丘里管流体出口与所述气液分离器连通，在所述气液分离器上设动力液体出口，所述动力液体出口与所述高压液体泵的液体入口连通，所述高压液体泵的高压液体出口与所述文丘里管的动力流体入口连通，所述文丘里管的低压流体入口与所述气态工质源连通。
在所述气液分离器上设压缩气态工质出口。
所述压缩气态工质出口与发动机的燃烧室连通或与热动力系统的进气道连通。
在所述高压液体泵和所述动力流体入口之间设汽化器，经所述高压液体泵加压的高压液体在所述汽化器内汽化形成高压蒸汽后进入所述文丘里管的动力流体入口。
在所述气液分离器上设散热结构，和/或在所述气液分离器内设冷却器。
在所述高压液体泵的高压液体出口设旁通口，在所述气液分离器上设喷嘴，所述旁通口和所述喷嘴连通。
在所述动力液体出口与所述旁通口之间和/或在所述旁通口与所述喷嘴之间设散热器。
在所述文丘里管的所述文丘里管流体出口与所述气液分离器之间设冲压管，自所述文丘里管流体出口喷出的流体在所述冲压管中被压缩。
所述气液分离器的气体空间部位与第二级文丘里管连通，所述第二级文丘里管的流体出口与第二级气液分离器连通，在所述第二级气液分离器上设第二级动力液体出口，所述第二级气液分离器的动力流体入口高压流体源连通，依此类推，在最后一级气液分离器上设压缩气态工质出口。
在所述文丘里管流体出口与所述气液分离器之间设动力涡轮，所述动力涡轮对压气机输出动力，所述压气机的气体入口与所述气液分离器的气体空间部位连通，所述压气机的气体出口设为压缩气态工质出口。
本实用新型所谓的气态工质源是指大气、低压氧气、低压含氧气体或其他气体(如氦气等)等；所谓动力流体是指压缩其他流体的流体，它的压力高于文丘里管的低压流体(比如大气)入口处的压力，动力流体可以是气体动力流体，也可以是液态动力流体(如水、酒精等，并且酒精可以防冻)；文丘里管上有低压流体入口(此低压流体也包含被流化的固体颗粒或粉末)、高压流体入口(即动力流体入口)和文丘里管流体出口(即高压流体和低压流体混合物出口)。
本实用新型所谓气液分离器的气体空间部位是指气液分离器内部的气体所在空间所对应的部位。
本实用新型中所谓汽化器是指将液体进行汽化的装置，它可以是锅炉或其他汽化装置。本实用新型中汽化器的设置是利用热能将液体汽化形成更大的流体流量，更高效地将来自气态工质源的气态工质压缩，通过文丘里管后进入气液分离器的动力流体(如水蒸气)被液化，从而实现分离。为了使通过文丘里管后的动力流体更有效地液化，可对气液分离器内的流体进行冷却降温。
本实用新型中当所述动力流体不足时，需进行动力流体补足。
本实用新型中所谓气液分离器是指能将气体和液体进行分离的装置。
本实用新型所谓的热动力系统是指活塞式发动机，燃气轮机或带燃烧室的喷管等，文丘里管通过燃烧室与所述喷管连通。
本实用新型所谓的冲压管是指冲压发动机中的将高速流体转换成高压流体的进气道。
本实用新型所公开的流体气相工质压缩系统中的核心部件是文丘里管，一般说来文丘里管的效率较低约在15％到25％左右，但是在本实用新型中采用液体作为动力，特别是在设有汽化器用热能产生高压蒸汽作为动力流体的结构中，压缩气态工质的过程除了液体泵之外，没有运动的部件，也没有由热转换成功再由功转换成压力的过程(此过程的效率非常低，例如我们假设由热转换成功的效率为30％，由功转换成压力的效率为50％，其系统整体效率也仅仅有15％左右)。传统压缩系统均具有大量的运动部件(如活塞曲柄连杆机构和叶轮结构等)，也都必须具有由热转换成功再由功转换成压力的过程。所以与传统压缩系统相比，本实用新型所公开的流体气相工质压缩系统具有优势。
本实用新型的有益效果如下：
1、本实用新型结构简单、制造成本低、可靠性高。
2、本实用新型作为发动机的增压或压缩系统使用时，效率高，对燃烧的影响小。
附图说明
图1所示的是本实用新型实施例1的结构示意图；
图2所示的是本实用新型实施例2的结构示意图；
图3所示的是本实用新型实施例3的结构示意图；
图4所示的是本实用新型实施例4的结构示意图；
图5所示的是本实用新型实施例5的结构示意图；
图6所示的是本实用新型实施例6的结构示意图；
图7、8和图9所示的是本实用新型实施例7的结构示意图；
图10所示的是本实用新型实施例8的结构示意图；
图11所示的是本实用新型实施例9的结构示意图；
图12、13、14和图15所示的是本实用新型实施例10的结构示意图；
图16所示的是本实用新型实施例11的结构示意图；
图17所示的是本实用新型实施例12的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的流体气相工质压缩系统，包括文丘里管1、气液分离器2、高压液体泵3和气态工质源4，文丘里管1的文丘里管流体出口102与气液分离器2连通，在气液分离器2上设压缩气态工质出口201和动力液体出口202，动力液体出口202与高压液体泵3的液体入口连通，高压液体泵3的高压液体出口与文丘里管1的动力流体入口101连通，文丘里管1的低压流体入口103与气态工质源4连通。
实施例2
如图2所示的流体气相工质压缩系统，其与实施例1的区别在于：压缩气态工质出口201与发动机的燃烧室2007连通。
实施例3
如图3所示的流体气相工质压缩系统，其与实施例1的区别在于：在高压液体泵3和动力流体入口101之间设汽化器1133，经高压液体泵3加压的高压液体在汽化器1133内汽化形成高压蒸汽后进入文丘里管1的动力流体入口101。
实施例4
如图4所示的流体气相工质压缩系统，其与实施例1的区别在于：在气液分离器2上设散热结构205。
实施例5
如图5所示的流体气相工质压缩系统，其与实施例1的区别在于：在气液分离器2内设冷却器206。
实施例6
如图6所示的流体气相工质压缩系统，其与实施例1的区别在于：在高压液体泵3的高压液体出口设旁通口311，在气液分离器2上设喷嘴211，旁通口311和喷嘴211连通。
实施例7
如图7所示的流体气相工质压缩系统，其与实施例6的区别在于：在动力液体出口202与高压液体泵3之间设散热器232。
如图8所示的流体气相工质压缩系统，其与实施例6的区别在于：在高压液体泵3与旁通口311之间设散热器232。
如图9所示的流体气相工质压缩系统，其与实施例6的区别在于：在旁通口311与喷嘴211之间设散热器232。
实施例8
如图10所示的流体气相工质压缩系统，其与实施例1的区别在于：压缩气态工质出口201与热动力系统的进气道2008连通。
实施例9
如图11所示的流体气相工质压缩系统，其与实施例1的区别在于：在所述文丘里管1的所述文丘里管流体出口102与所述气液分离器2之间设冲压管1122，自所述文丘里管流体出口102喷出的流体在所述冲压管1122中被压缩。
实施例10
如图12、13、14和图15所示的流体气相工质压缩系统，其与实施例1的区别在于：所述气液分离器2的气体空间部位与第二级文丘里管1001连通，所述第二级文丘里管1001的流体出口与第二级气液分离器2001连通，在所述第二级气液分离器2001上设第二级动力液体出口2002，所述第二级气液分离器2001的动力流体入口高压流体源连通，依此类推，在最后一级气液分离器1999上设压缩气态工质出口201。其中，图12中所述文丘里管和所述气液分离器设有两级；图13中所述文丘里管和所述气液分离器设有三级；图14中所述文丘里管和所述气液分离器设有两级，每级中的所述气液分离器的所述动力液体出口经高压液体泵3与所述文丘里管的所述动力流体入口连通；图15中所述文丘里管和所述气液分离器设有三级，每级中的所述气液分离器的所述动力液体出口经高压液体泵3与所述文丘里管的所述动力流体入口连通。
实施例11
如图16所示的流体气相工质压缩系统，其与实施例1的区别在于：所述文丘里管和所述气液分离器设有三级，在所述文丘里管流体出口与最后一级气液分离器1999之间设动力涡轮1022，所述动力涡轮1022对压气机1221输出动力，所述压气机1221的气体入口与所述最后一级气液分离器1999的气体空间部位连通，所述压气机1221的气体出口设为压缩气态工质出口201。
实施例12
如图17所示的流体气相工质压缩系统，其与实施例1的区别在于：在所述文丘里管流体出口102与所述气液分离器2之间设动力涡轮1022，所述动力涡轮1022对压气机1221输出动力，所述压气机1221的气体入口与所述气液分离器2的气体空间部位连通，所述压气机1221的气体出口设为压缩气态工质出口201。
Claims (10)
1.一种流体气相工质压缩系统，包括文丘里管(1)、气液分离器(2)、高压液体泵(3)和气态工质源(4)，其特征在于：所述文丘里管(1)的文丘里管流体出口(102)与所述气液分离器(2)连通，在所述气液分离器(2)上设动力液体出口(202)，所述动力液体出口(202)与所述高压液体泵(3)的液体入口连通，所述高压液体泵(3)的高压液体出口与所述文丘里管(1)的动力流体入口(101)连通，所述文丘里管(1)的低压流体入口(103)与所述气态工质源(4)连通。
2.根据权利要求1所述的流体气相工质压缩系统，其特征在于：在所述气液分离器(2)上设压缩气态工质出口(201)。
3.根据权利要求2所述的流体气相工质压缩系统，其特征在于：所述压缩气态工质出口(201)与发动机的燃烧室(2007)连通或与热动力系统的进气道(2008)连通。
4.根据权利要求1所述的流体气相工质压缩系统，其特征在于：在所述高压液体泵(3)和所述动力流体入口(101)之间设汽化器(1133)，经所述高压液体泵(3)加压的高压液体在所述汽化器(1133)内汽化形成高压蒸汽后进入所述文丘里管(1)的动力流体入口(101)。
5.根据权利要求1所述的流体气相工质压缩系统，其特征在于：在所述气液分离器(2)上设散热结构(205)，和/或在所述气液分离器(2)内设冷却器(206)。
6.根据权利要求1所述的流体气相工质压缩系统，其特征在于：在所述高压液体泵(3)的高压液体出口设旁通口(311)，在所述气液分离器(2)上设喷嘴(211)，所述旁通口(311)和所述喷嘴(211)连通。
7.根据权利要求6所述的流体气相工质压缩系统，其特征在于：在所述动力液体出口(202)与所述旁通口(311)之间和/或在所述旁通口(311)与所述喷嘴(211)之间设散热器(232)。
8.根据权利要求1所述的流体气相工质压缩系统，其特征在于：在所述文丘里管(1)的所述文丘里管流体出口(102)与所述气液分离器(2)之间设冲压管(1122)，自所述文丘里管流体出口(102)喷出的流体在所述冲压管(1122)中被压缩。
9.根据权利要求1所述的流体气相工质压缩系统，其特征在于：所述气液分离器(2)的气体空间部位与第二级文丘里管(1001)连通，所述第二级文丘里管(1001)的流体出口与第二级气液分离器(2001)连通，在所述第二级气液分离器(2001)上设第二级动力液体出口(2002)，所述第二级气液分离器(2001)的动力流体入口高压流体源连通，依此类推，在最后一级气液分离器(1999)上设压缩气态工质出口(201)。
10.根据权利要求1所述的流体气相工质压缩系统，其特征在于：在所述文丘里管流体出口(102)与所述气液分离器(2)之间设动力涡轮(1022)，所述动力涡轮(1022)对压气机(1221)输出动力，所述压气机(1221)的气体入口与所述气液分离器(2)的气体空间部位连通，所述压气机(1221)的气体出口设为压缩气态工质出口(201)。
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