CN220378385U - 用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置及闭式循环内燃机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置，包括：气体混气部；储气部，与气体混气部连通，以向气体混气部中输入氩气以及氧气；氩气流量计，与气体混气部的出气口连接，以检测经气体混气部流出的混合气体中的氩气的流量；氧气流量计，与气体混气部的出气口连接，以检测经气体混气部流出的混合气体中的氧气的含量；以及控制部，分别与氩气流量计、氧气流量计以及储气部连接，以根据氩气流量计以及氧气流量计的检测值，控制储气部输出的氩气以及氧气的流量。

Description

用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置及闭式循环内燃机

技术领域

本实用新型的至少一种实施例涉及内燃机技术领域，具体涉及一种用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置及闭式循环内燃机。

背景技术

目前，氢气内燃机依仗氢气独特的燃烧优势和理化性质能够实现高效、清洁、稳定的燃烧，从而成为节能减排技术领域的突破点，此外通过将工质替换为氩气，利用氩气的比热比高于空气的理化性质，从而同时达成零碳排放和提升内燃机的有效热效率的效果。

为了将氩气这种工质重复利用，需要将内燃机系统置于闭式环境下，以减少氩气的损耗，但是，现有技术中缺少一种在闭式环境下调配氩氧比例以维持内燃机正常运行的装置。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置，通过在气体混气部的出气口分别设置氩气流量计以及氧气流量计，使得控制部根据氩气流量计以及氧气流量计的检测值，控制储气部输出的氩气以及氧气的流量。

根据本实用新型的实施例，提供了一种用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置，包括：气体混气部；储气部，与所述气体混气部连通，以向所述气体混气部中输入氩气以及氧气；氩气流量计，与所述气体混气部的出气口连接，以检测经所述气体混气部流出的混合气体中的氩气的流量；氧气流量计，与所述气体混气部的出气口连接，以检测经所述气体混气部流出的混合气体中的氧气的含量；以及控制部，分别与所述氩气流量计、所述氧气流量计以及所述储气部连接，以根据所述氩气流量计以及所述氧气流量计的检测值，控制所述储气部输出的氩气以及氧气的流量。

根据本实用新型的实施例，所述储气部包括：氩气罐，与所述气体混气部连通，以为所述气体混气部提供氩气气源；以及氧气罐，与所述气体混气部连通，以为所述气体混气部提供氧气气源。

根据本实用新型的实施例，所述氩气罐上设置有与所述气体混气部连通的第一出气口，所述第一出气口上设置有第一开度阀，所述氧气罐上设置有与所述气体混气部连通的第二出气口，所述第二出气口上设置有第二开度阀，所述控制部包括第一氩气流量控制器以及氧气流量控制器，所述第一氩气流量控制器分别与所述第一开度阀以及所述氩气流量计连接，以控制经所述第一出气口流出的氩气的流量，所述氧气流量控制器分别与所述第二开度阀以及所述氧气流量计连接，以控制经所述第二出气口流出的氧气的流量。

根据本实用新型的实施例，所述氩气罐上还设置有与所述气体混气部连通的第三出气口，所述第三出气口上设置有第三开度阀，所述控制部还包括第二氩气流量控制器，所述第二氩气流量控制器分别与所述第三开度阀以及所述氩气流量计连接，以控制经所述第三出气口流出的氩气的流量；其中，所述第二氩气流量控制器的量程远小于所述第一氩气流量控制器的量程。

根据本实用新型的实施例，所述第一氩气流量控制器的量程为0-9000g/min，所述第二氩气流量控制器的量程为0-400g/min；并且/或者，所述氧气流量控制器的量程为0-2000g/min。

根据本实用新型的实施例，所述气体混气部为气体混气罐，所述气体混气罐包括：第一进气口，与所述第一开度阀连接，以允许经所述第一出气口流出的氩气流入所述气体混气罐；第二进气口，与所述第二开度阀连接，以允许经所述第二出气口流出的氧气流入所述气体混气罐；第三进气口，与所述第三开度阀连接，以允许经所述第三出气口流出的氩气流入所述气体混气罐；第四进气口，与所述闭式循环内燃机的排气端连接，以接收来自所述闭式循环内燃机排出的氩氧混合气；以及第一排气口，与所述闭式循环内燃机的进气端连接，以将所述气体混气罐中混合完成的氩氧混合气输送至所述闭式循环内燃机中。

根据本实用新型的实施例，所述第一开度阀为比例阀、伺服阀中的一种；并且/或者，所述第二开度阀为比例阀、伺服阀中的一种；并且/或者，所述第三开度阀为比例阀、伺服阀中的一种。

根据本实用新型的实施例，所述氩气流量计为容积式流量计、差压式流量计中的一种；并且/或者，所述氧气流量计为容积式流量计、差压式流量计中的一种。

根据本实用新型的实施例，所述第一氩气流量控制器、所述氧气流量控制器以及所述第二氩气流量控制器为PLC控制器。

根据本实用新型的实施例，还提供了一种闭式循环内燃机，包括上述实施例中所述的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置。

根据本实用新型的上述实施例的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置，通过设置相互连通的气体混气部以及储气部，并在气体混气部的出气口分别设置氩气流量计以及氧气流量计，使得控制部根据氩气流量计以及氧气流量计的检测值，控制储气部输出的氩气以及氧气的流量。

附图说明

图1是本实用新型的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置的原理示意图；以及

图2是本实用新型的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置的控制过程示意图。

图中：

1-气体混气部；

11-气体混气罐；111-第一进气口；112-第二进气口；113-第三进气口；114-第四进气口；115-第一排气口；

2-储气部；

21-氩气罐；211-第一出气口；212-第一开度阀；213-第三出气口；214-第三开度阀；

22-氧气罐；221-第二出气口；222-第二开度阀；

3-氩气流量计；

4-氧气流量计；

5-控制部；51-第一氩气流量控制器；52-氧气流量控制器；53-第二氩气流量控制器；

6-进气接口；

7-排气接口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。

根据本实用新型一个方面的发明构思，提供了一种用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置，包括：气体混气部；储气部，与气体混气部连通，以向气体混气部中输入氩气以及氧气；氩气流量计，与气体混气部的出气口连接，以检测经气体混气部流出的混合气体中的氩气的流量；氧气流量计，与气体混气部的出气口连接，以检测经气体混气部流出的混合气体中的氧气的含量；以及控制部，分别与氩气流量计、氧气流量计以及储气部连接，以根据氩气流量计以及氧气流量计的检测值，控制储气部输出的氩气以及氧气的流量。

图1是本实用新型的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置的原理示意图。

根据本实用新型的示例性实施例，请参照图1，提供一种用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置，包括气体混气部1、储气部2、氩气流量计3、氧气流量计4以及控制部5。储气部2与气体混气部1连通，以向气体混气部1中输入氩气以及氧气。氩气流量计3与气体混气部1的出气口连接，以检测经气体混气部1流出的混合气体中的氩气的流量。氧气流量计4与气体混气部1的出气口连接，以检测经气体混气部1流出的混合气体中的氧气的含量。控制部5分别与氩气流量计3、氧气流量计4以及储气部2连接，以根据氩气流量计3以及氧气流量计4的检测值，控制储气部2输出的氩气以及氧气的流量。

在本实施例中，通过设置相互连通的气体混气部1以及储气部2，并在气体混气部1的出气口分别设置氩气流量计3以及氧气流量计4，使得控制部5根据氩气流量计3以及氧气流量计4的检测值，控制储气部2输出的氩气以及氧气的流量。以精确控制氩气以及氧气流量，从而确保经气体混气部1流出的混合气体中的氩气以及氧气按照所需的比例进行混合。

在一些示例性实施例中，参照图1，储气部2包括氩气罐21以及氧气罐22。氩气罐21与气体混气部1连通，以为气体混气部1提供氩气气源。氧气罐22与气体混气部1连通，以为气体混气部1提供氧气气源。

在一些示例性实施例中，参照图1，氩气罐21上设置有与气体混气部1连通的第一出气口211，第一出气口211上设置有第一开度阀212，氧气罐22上设置有与气体混气部1连通的第二出气口221，第二出气口221上设置有第二开度阀222，控制部5包括第一氩气流量控制器51以及氧气流量控制器52，第一氩气流量控制器51分别与第一开度阀212以及氩气流量计3连接，以控制经第一出气口211流出的氩气的流量，氧气流量控制器52分别与第二开度阀222以及氧气流量计4连接，以控制经第二出气口221流出的氧气的流量。

需要说明的是，在本实施例中，当氩气流量计3的检测值大于该内燃机对氩气流量需求的预设值时，第一氩气流量控制器51控制第一开度阀212的开度减小，当氩气流量计3的检测值小于该内燃机对氩气流量需求的预设值时，第一氩气流量控制器51控制第一开度阀212的开度增大。

同理，当氧气流量计4的检测值大于该内燃机对氧气流量需求的预设值时，氧气流量控制器52控制第二开度阀222的开度减小，当氧气流量计4的检测值小于该内燃机对氧气流量需求的预设值时，氧气流量控制器52控制第二开度阀222的开度增大。

在一些示例性实施例中，参照图1，氩气罐21上还设置有与气体混气部1连通的第三出气口213，第三出气口213上设置有第三开度阀214，控制部5还包括第二氩气流量控制器53，第二氩气流量控制器53分别与第三开度阀214以及氩气流量计3连接，以控制经第三出气口213流出的氩气的流量；其中，第二氩气流量控制器53的量程远小于第一氩气流量控制器51的量程。

基于第一氩气流量控制器51的量程远大于第二氩气流量控制器53的量程，以针对在闭式循环内燃机的发动机启动以及平稳运行的工况下，对氩气需求量的不同，分别开启不同的氩气流量控制器，以调节氩气罐21中氩气的输出量。换句话说，在闭式循环内燃机的发动机启动时，该内燃机的管路中需要大量且迅速地补充氩气，以满足该发动机运行所需条件，此时，第一氩气流量控制器51根据氩气流量计3的检测值，控制第一开度阀212的开度，以调节经第一出气口211输出的氩气的流量，使得氩气能够以较大的流量经第一出气口211向外输出，以满足内燃机管路中需要大量且迅速补给氩气的需要。在闭式循环内燃机的发动机平稳运行时，该内燃机系统中，只需要补给少量氩气，以补充该内燃机在运行过程中泄漏的氩气，此时，第一氩气流量控制器51控制第一开度阀212关闭，第二氩气流量控制器53根据氩气流量计3的检测值，控制第三开度阀214的开度，以调节经第三出气口213输出的氩气的流量，以补充闭式循环内燃机在运行过程中泄漏的少量氩气。以实现根据闭式循环内燃机的不同工况，以不同的流量为该内燃机系统补给氩气。

需要说明的是，在本实施例中，当氩气流量计3的检测值大于该内燃机对氩气流量需求的预设值时，第二氩气流量控制器53控制第三开度阀214的开度减小，当氩气流量计3的检测值小于该内燃机对氩气流量需求的预设值时，第二氩气流量控制器53控制第三开度阀214的开度增大。

其中，第一氩气流量控制器51以及第二氩气流量控制器53均为通过控制流经的氩气质量以实现控制氩气流量，氧气流量控制器52为通过控制氧气流经的质量以实现控制氧气流量。

在一些示例性实施例中，第一氩气流量控制器51的量程为0-9000g/min，第二氩气流量控制器53的量程为0-400g/min。氧气流量控制器52的量程为0-2000g/min。

在一些示例性实施例中，参照图1，气体混气部1为气体混气罐11，气体混气罐11包括第一进气口111、第二进气口112、第三进气口113、第四进气口114以及第一排气口115。第一进气口111与第一开度阀212连接，以允许经第一出气口211流出的氩气流入气体混气罐11。第二进气口112与第二开度阀222连接，以允许经第二出气口221流出的氧气流入气体混气罐11。第三进气口113与第三开度阀214连接，以允许经第三出气口213流出的氩气流入气体混气罐11。第四进气口114与闭式循环内燃机的排气端连接，以接收来自闭式循环内燃机排出的氩氧混合气。第一排气口115与闭式循环内燃机的进气端连接，以将气体混气罐11中混合完成的氩氧混合气输送至闭式循环内燃机中。

在一些示例性实施例中，第一开度阀212为比例阀、伺服阀中的一种。第二开度阀222为比例阀、伺服阀中的一种。第三开度阀214为比例阀、伺服阀中的一种。

在一些示例性实施例中，氩气流量计3为容积式流量计、差压式流量计中的一种。氧气流量计4为容积式流量计、差压式流量计中的一种。

在一些示例性实施例中，第一氩气流量控制器51、氧气流量控制器52以及第二氩气流量控制器53为PLC控制器。

图2是本实用新型的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置的控制过程示意图。

如图2所示，本实施例的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置，使用及控制方式如下：

基于第一氩气流量控制器51的量程远大于第二氩气流量控制器53的量程，以针对在闭式循环内燃机的发动机启动以及平稳运行的工况下，对氩气需求量的不同，分别开启不同的氩气流量控制器，以调节氩气罐21中氩气的输出量。换句话说，在闭式循环内燃机的发动机启动时，该内燃机的管路中需要大量且迅速地补充氩气，以满足该发动机运行所需条件，此时，第一氩气流量控制器51根据氩气流量计3的检测值，控制第一开度阀212的开度，以调节经第一出气口211输出的氩气的流量，使得氩气能够以较大的流量经第一出气口211向外输出，以满足内燃机管路中需要大量且迅速补给氩气的需要。在闭式循环内燃机的发动机平稳运行时，该内燃机系统中，只需要补给少量氩气，以补充该内燃机在运行过程中泄漏的氩气，此时，第一氩气流量控制器51控制第一开度阀212关闭，第二氩气流量控制器53根据氩气流量计3的检测值，控制第三开度阀214的开度，以调节经第三出气口213输出的氩气的流量，以补充闭式循环内燃机在运行过程中泄漏的少量氩气。进一步地，在氩气流量计3检测得到的经气体混气部1流出的混合气体中的氩气流量的检测值符合该内燃机正常运行工况下对氩气流量要求的预设值时，氧气流量控制器52根据氧气流量计4的检测值，控制第二开度阀222的开度，以调节经第二出气口221流出的氧气的流量，以实现调控氩气、氧气混合比例的效果。

其中，闭式循环内燃机的排气端排出的氩氧混合气通过进气接口6流入该氩氧混合装置中，并经该氩氧混合装置的调配，使得氩气以及氧气比例处于最佳状态的氩氧混合气经排气接口7流出并通过闭式循环内燃机的进气端再次回流至该内燃机系统中。

本实用新型的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置通过氩气流量计3以及氧气流量计4对经气体混气部1流出的氩气以及氧气的流量进行检测，控制器5根据氩气流量计3以及氧气流量计4的检测值，分别控制氩气罐21以及氧气罐22输出的氩气的流量以及氧气的流量，以补充闭式循环内燃机运行过程中，系统泄漏的氩气以及燃烧消耗的氧气。从而使输送至闭式循环内燃机的发动机中的氩氧混合气中氩气与氧气的比例处于最佳状态，进而保证闭式循环内燃机的稳定运行。

进一步地，本实用新型的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置结构简单，技术难度低、安装运输方便、制造和维护成本低，适用于规模化生产。

根据本实用新型的示例性实施例，还提供了一种闭式循环内燃机，包括上述实施例中所述的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置，其特征在于，包括：

气体混气部(1)；

储气部(2)，与所述气体混气部(1)连通，以向所述气体混气部(1)中输入氩气以及氧气；

氩气流量计(3)，与所述气体混气部(1)的出气口连接，以检测经所述气体混气部(1)流出的混合气体中的氩气的流量；

氧气流量计(4)，与所述气体混气部(1)的出气口连接，以检测经所述气体混气部(1)流出的混合气体中的氧气的含量；以及

控制部(5)，分别与所述氩气流量计(3)、所述氧气流量计(4)以及所述储气部(2)连接，以根据所述氩气流量计(3)以及所述氧气流量计(4)的检测值，控制所述储气部(2)输出的氩气以及氧气的流量。

2.根据权利要求1所述的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置，其中，所述储气部(2)包括：

氩气罐(21)，与所述气体混气部(1)连通，以为所述气体混气部(1)提供氩气气源；以及

氧气罐(22)，与所述气体混气部(1)连通，以为所述气体混气部(1)提供氧气气源。

3.根据权利要求2所述的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置，其中，所述氩气罐(21)上设置有与所述气体混气部(1)连通的第一出气口(211)，所述第一出气口(211)上设置有第一开度阀(212)，所述氧气罐(22)上设置有与所述气体混气部(1)连通的第二出气口(221)，所述第二出气口(221)上设置有第二开度阀(222)，所述控制部(5)包括第一氩气流量控制器(51)以及氧气流量控制器(52)，所述第一氩气流量控制器(51)分别与所述第一开度阀(212)以及所述氩气流量计(3)连接，以控制经所述第一出气口(211)流出的氩气的流量，所述氧气流量控制器(52)分别与所述第二开度阀(222)以及所述氧气流量计(4)连接，以控制经所述第二出气口(221)流出的氧气的流量。

4.根据权利要求3所述的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置，其中，所述氩气罐(21)上还设置有与所述气体混气部(1)连通的第三出气口(213)，所述第三出气口(213)上设置有第三开度阀(214)，所述控制部(5)还包括第二氩气流量控制器(53)，所述第二氩气流量控制器(53)分别与所述第三开度阀(214)以及所述氩气流量计(3)连接，以控制经所述第三出气口(213)流出的氩气的流量；

其中，所述第二氩气流量控制器(53)的量程远小于所述第一氩气流量控制器(51)的量程。

5.根据权利要求4所述的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置，其中，所述第一氩气流量控制器(51)的量程为0-9000g/min，所述第二氩气流量控制器(53)的量程为0-400g/min；并且/或者，

所述氧气流量控制器(52)的量程为0-2000g/min。

6.根据权利要求4所述的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置，其中，所述气体混气部(1)为气体混气罐(11)，所述气体混气罐(11)包括：

第一进气口(111)，与所述第一开度阀(212)连接，以允许经所述第一出气口(211)流出的氩气流入所述气体混气罐(11)；

第二进气口(112)，与所述第二开度阀(222)连接，以允许经所述第二出气口(221)流出的氧气流入所述气体混气罐(11)；

第三进气口(113)，与所述第三开度阀(214)连接，以允许经所述第三出气口(213)流出的氩气流入所述气体混气罐(11)；

第四进气口(114)，与所述闭式循环内燃机的排气端连接，以接收来自所述闭式循环内燃机排出的氩氧混合气；以及

第一排气口(115)，与所述闭式循环内燃机的进气端连接，以将所述气体混气罐(11)中混合完成的氩氧混合气输送至所述闭式循环内燃机中。

7.根据权利要求4所述的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置，其中，所述第一开度阀(212)、所述第二开度阀(222)以及所述第三开度阀(214)均为比例阀、伺服阀中的一种。

8.根据权利要求1所述的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置，其中，所述氩气流量计(3)为容积式流量计、差压式流量计中的一种；并且/或者，

所述氧气流量计(4)为容积式流量计、差压式流量计中的一种。

9.根据权利要求4所述的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置，其中，所述第一氩气流量控制器(51)、所述氧气流量控制器(52)以及所述第二氩气流量控制器(53)为PLC控制器。

10.一种闭式循环内燃机，其特征在于，所述闭式循环内燃机包括上述权利要求1-9中任一项所述的用于闭式循环内燃机的氩氧混合装置。