CN87100598A - 电力液压液体燃料系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一类为使用液体燃料的热力设备配供应液体燃料的液体燃料系统、喷射液体燃料的各种喷射总成、控制和驱动喷射的电驱动器。即:电力液压液体燃料系统、电力液压喷射总成、点火式电力液压喷射总成、电热式电力液压喷射总成、电力液压燃烧器和控制指令驱动电源。它与现行的液体燃料系统相比,具有喷射压力高、稳、0~3万巴、喷射频次高0~10-8秒、喷射方式多、控制水平高、具有与需要相应的智能水平真正的‘机—电’一体。
Description
本发明涉及各种使用液体燃料的热力设备的液体燃料系统、创立了电力液压液体燃料系统。
液体燃料系统是各种使用液体燃料的热力设备的重要组成系统之一。它的职能是将液体燃料定时、定量、定雾化质量、定供应方式地输入使用液体燃料的热力设备的燃烧室(器)内,使液体燃料在燃烧室(器)内的预定区域内,达到规定的雾化标准及混合比例,形成最佳的混合气;从而使燃料-空气混合气在燃烧室(器)内按规定的参数燃烧。使热力设备获得最高的热能利用率、最佳的工作品质和经济指标,适应严格的废气排放标准。
热力设备对于它的液体燃料系统的液体燃料供应的要求很多,从热力设备的工作方式上可以将液体燃料系统相应液体燃料的供应方式归纳成两大类:(1)间断的“脉冲式”液体燃料供应方式,它主要应用于以柴油机为首的各种活塞和其它形式的脉动式热力设备上。(2)连续的“稳态式”液体燃料供应方式,它主要应用在以(航空)燃气轮机、冲压喷气发动机、工业炉、气动激光器为代表的热力设备上。柴油机的液体燃料供应系统是间断“脉冲”式液体燃料系统中技术指标较高的,(航空)燃气轮机用的液体燃料系统是连续“稳态”式液体燃料系统中技术指标较高的。下面就以这两类机种所各自使用的液体燃料系统为例,做为对现有的液体燃料系统的技术加以简单介绍及引证和做为反映该类技术的文件。
现行的液体燃料系统无论它们的供应方式上有什么不同都是由低压配液总成和喷射总成(或各种形式的雾化器、燃烧器)加相应的辅助设备组成的。喷射总成(或雾化器、或燃烧器)是液体燃料系统的关键,也是核心;因为它直接关系到包括它自己在内的热力设备的各项指标的水平;喷射总成主要部件是喷射泵。燃烧器的主要部件也是喷射泵。现在就着重介绍它(这也是本发明的着手点)。以1986年全国的各大、中、专学校及其它技术文件如:中国农业出版社出版的全部有关内燃机和各种论述柴油机的教科书及技术文件中介绍的柴油机燃油系统都是靠各种形式的柱塞精密偶件或某种机械泵来完成对燃油的高压计量喷射的。如美国的Cummins是公认的柴油机的先驱之一,该公司发明的P-T泵是柱塞式喷射器;GMC的发明也不例外,也采用了柱塞式喷油器;欧洲之冠的西德柴油机的骄傲-Bosc泵也是采用柱塞泵;由《国际航空》公开的美国最新式的F100※P100型喷气燃气轮机、以及在去年召开的“燃气轮机国际学术讨论会”公开的最新技术表明:燃气轮机用的喷油泵是机械柱塞式喷射泵。今年的国防武器展览中表明,英国的“道梯”、美国的“波音”等公司在燃气轮机上用的都是柱塞式喷油泵。而且各公司还在不断地提高机械泵的输出压力。Cummins和GMC公司的喷油器压力已高达1000巴以上/(发动机每分钟2000转)。Bosch泵也达到了数百巴以上。而中国的6135Q型柴油机用的喷油泵压力值比上述公司的喷油泵的压力值要低一些,为二佰个巴左右。美国的F100※P100型喷气燃气轮机燃油喷射压力大于250巴。所以,它的燃烧室短到只有290mm,大幅度减轻了发动机总重量,提高了发动机总体综合性能指标。总之,目前所有的喷油泵,虽然种类很多,但都是由机械物体相对运动产生的压力来完成喷射的。
要想获得好的燃烧效果,液体燃料在燃烧前就必须充分地进行雾化,与空气充分地混合。液体燃料燃烧的首要问题就是雾化。液体燃料的雾化水平是以喷射后液体燃料液滴的平均半径r的大小值来衡量的。由公式:
r= (Wσ)/(PaV2) 和V=12.8= 及实践证明喷射后液滴半径与其在空气中的相对运动速度V成反比,V与泵压P的平方根成正比。液体冲出喷液嘴时的雷诺R= (7750VD)/(ν) ,R越大对雾化越好;公式中液体的粘度ν与雷诺R成反比,与燃油飞行速度成正比。这说明要提高雾化水平,提高泵压或大幅度降低液体燃料的粘度,或用乳化来实现“二次”雾化是比较现实的技术方案。当然,还有着其它的雾化方式,但都是靠增大液体与“空气”相对运动速度来完成雾化的。可是现代技术和能源结构发生了变化,提出了新的问题:(1)液体燃料粘度增大了。如:重油、乳化燃料、水煤浆等。在它们中间有的液体燃料的运动粘度达到1000厘泊左右。而且有的燃料中50%以上是5~300μ的煤粒。(2)柴、汽油机的强化。且转速日趋提高,雾化时间变短,燃气轮机等热力设备都要更高的雾化水平。因此要求高的喷射频率和压力;(3)由于喷射式供“油”的好处-即节能。汽油机也要实现喷射式供油。但希望不使液体燃料系统象现有柴油机那样复杂、难于控制;希望能象控制火花塞那样控制喷射器。美国等还在研究最佳运行理论-让发动机的某些气缸在某工况下停下来,另一些则在最佳负荷下工作,以达到节能的目地的实施。(4)减少或从根本上消除与燃烧无关的或有碍及损害燃烧的-由人为地混入燃料中的添加剂(如:乳化剂、净化剂、水等)在燃烧前或燃烧中进入燃烧室。(5)希望用单喷嘴完成适应各种新燃烧方式的“分层”喷射、“多次”喷射,以及为了不影响燃烧又达到净化、抗腐的目地,单喷嘴最好在喷射燃料后,再在适当的时候由该喷嘴喷入有利净化、抗腐蚀等作用的化学剂。(6)需要喷射水煤浆一类的、以硬颗粒为主的和较高粘度构成的特殊液体燃料的喷射系统。(7)需要适应最严格的废气标准、要求严格的计量。(8)大幅度提高热力设备的工作和操纵品质。
通常由燃油泵、高压油管和喷油器组成的燃油系统,是热力设备最重要的部件。考虑到燃油系统在混合气形成过程中起着重要作用,因而对它提出严格的要求。
它必须:(1)每循环供给定量的燃油;(2)在给定的时间并按一定的规律供油;(3)使燃油雾化成微粒,微粒大小要使油粒在燃烧室容积内的分布最合理地利用工作空气;(4)保证燃油系统所有泵组(供油点)同样的工作。实现上述要求的困难在于:(1)供油持续时间很短(在低速柴油机中为0.01秒,在高速小功率柴油机中为0.0005秒);(2)每循环供油量也很少。在大功率柴油机中,在额定工况下喷入几克燃油,在高速小功率柴油机中,喷入百分之几克燃油(对于燃气轮机等热力设备则需要供应量的巨大变化比,并保持雾化水平)。(3)喷油压力和速度以及燃油喷入其中的介质的压力温度急剧地变化着;(4)对使用所设计的燃油系统的热力机来说,相应其结构特点和运转条件的规律尚不清。因为这时还不知道在供油、混合气形成和燃烧之间的量和质的相互关系。目前还只能是十分近似地估算出供应(液体燃料)规律和为某台热力设备设计的液体燃料系统的某些特点。
对于供油、混合气形成和燃烧过程之间的相互关系了解不够,是因为在燃烧室中燃油准备发火时所发生物理现象和化学反应很复杂。此外,研究上述过程的大量著作未得到综合。这种综合是困难的。因为在大多数情况下,对混合气形成和燃烧过程的研究,是在不研究燃油系统下作出的,而燃油系统的工作则主要是在试验台上研究的。
目前,没有一种理论计算方法能以足够的精度并考虑到柴油机喷油过程和工作过程进行的特点,选择出喷油和燃油系统的适当特性参数。因此,这些参数主要是通过燃油系统和热力设备的共同调配来选择。与此同时,由于必须进行大量的实验工作并为此消耗大量时间和物资的困难,因此,各国都特别致力于寻求在理论或随机优选实验等方法上解决上述问题的出路。解决这个问题,要求详尽地研究热力设备燃烧室中液体燃料的雾化过程的理论、计算方法,及液体燃料射流束在变化的压力气体(高温高压)介质中扩展的理论;或采用微电子自动控制系统对液体燃料系统及与之配套的热力设备进行“追踪”式匹配控制,使热力设备及其配套设备在任何工况下都工作在最佳的匹配状态,同时使各项指标都接近或达到理论指标。
当前,热力设备方面出现了燃料经济性和排气净化两个矛盾的课题。而且,对于由热力设备和其它设备一起组成系统的安全性的要求也越来越高(如:汽车、舰船、飞机、工业炉、热电系统、热动力系统等等)。为了解决这些问题,仅采用凸轮等机械是不合适的,热力设备及热力设备的配套设备的统一控制的电子化已经变得越来越必要。而在热力设备电子化中起主导作用的各种微型计算机、逻辑电路、传感器和执行机构都已十分成熟,而且价格也很低、性能却比机械控制高得几乎使二者不能相比。
有关世界正在遂步时兴的热力设备“电控供调”的优点和内容,请见日本58-10786、58-1043649、58-47150、58-62357及世界各国在液体燃料系统和热力设备方面的专利。还有一些专利如:美国的US-4,227,505号专利是一种从优选定多点工作的内燃机中做功的燃烧室的数目的系统,据说中国也有类似的专利,这些专利带来了经济上的优点,且也使得配套传动机构和设备变得复杂。在改进旧设备时工作量和成本都很高,对于有些热力设备来说,甚至不能接受。对新的在设计项目来说,也有实施和成本上的问题。从中华人民共和国第85200213、85200214、85200338专利可以看出工业炉等热力设备的节能工作巨大的前景。
传统的液体燃料系统是由液体燃料箱、机械式输液泵、滤清器、液路阀门、机械式液体燃料雾化泵和雾化器、液体计量、液体分配器件、辅助设备、低压和高压输液管、驱动设备。
随着液体燃料系统对应用于服务及配套的热力设备的不同,可能不具备上述元件中的某些元件,而且其中的一些元件则可能是组合或集成成若干个总成,有些还需要加免若干辅助设备的;辅助设备包括:乳化器、液路加热器、点火系统、程控阀门、蓄压器、雾化用蒸气源、压缩空气等。液体燃料系统根据实际需要有选择地列用或排除全部或部分辅助设备。为工业炉、蒸气锅炉、燃气轮机等热力设备服务的液体燃料系统还应配用调风器、燃烧器等设备;液体计量部件、雾化泵、雾化器通常是集成的。机械泵式雾化技术指标已经接近了顶点,而且难于适应现代技术的进步和经济指标的要求(如:前面所述的实质性问题);现有的泵式雾化器的液体燃料系统的传动也有很大的实质性问题要改进。
传统的液体燃料系统按热力设备的燃烧方式和工作方式的不同大至可分成二大类:(一)为象柴油机、汽油机、以及各种活塞机和以脉冲方式工作的热力设备服务的-间断“脉冲”式液体燃料系统;它有几种形式(1):“多点”和“单点”供应式;(2)单种和多种液体供应式(一维和多维);(3)带点火电热系统和不带点火电热系统的。(二)为燃气轮机、蒸气机、工业炉等以连续燃烧方式工作的热力设备服务的-“稳态”式液体燃料系统;它分为几种形式(1)“多点”供应式和“单点”供应式。(2)单种液体和多种液体供应式(一维和多维),(3)带点火(电热)系统和不带点火(电热)系统的。(4)只带调风器和调风器加燃烧器(室)的。
本发明的目地在于创立一种具有强大喷射压力的液体燃料系统,即电力液压液体燃料系统。以适应高、低粘度的、或以颗粒为主的液体燃料、及浆状燃料、及使用液体燃料的“旧”的和“新”的热力设备对于液体燃料系统提出的新的要求;使液体燃料系统具有高度精确的自控能力、复杂、多变的喷射能力、控制、维修方便的操纵品质、广泛的匹配和适应能力、高超的系统效益、促使合理的燃烧方式在热力设备上实现,成为具有“柔性”工作能力的液体燃料系统。使热力设备具有多种燃料的性能。
概括地说,本发明是把电力液压效应这一物理现象(即在液体中实施功率放电时产生的高压、高温、超声冲击波、液体高速流、真空空穴等现象)作为一种能应用于液体燃料系统的全新的技术解决方案。依靠电力液压效应将液体燃料喷入热力设备的燃烧室或燃烧器,以代替以往的机械泵式喷射式靠高速气体冲击燃油双流式喷射或超声波振荡喷射的技术方案。开拓了电力液压液体燃料系统。
电力液压效应是这样发生的。在液体中放置可以相互放电的电极n个,将电极分为阳极和阴极两组,旨在阳极和阴极上建立足以击穿这两组电极之间的液体的电压(可以是交流的,也可以是直流的),瞬间(10-8秒)部分液体被“击穿”了,产生了高压(数十万个大气压)、高温(数万K),形成了超声冲击波、液体高速流(数千米/秒)、真空空穴等物理现象。利用这些现象就能完成对液体燃料的喷射的任务。只要将阳、阴极(包括线路)和被喷射的液体封在一个带有控制液体流向的组合阀的耐压容器(可带有计量作用)中,即可完成对液体燃料的实用性喷射:合理的控制输入电能的总功率就可以控制液体在放电时的最大压力,控制输入电的功率波形就可以得到需要的喷射速率,控制输入电的频率和输入时间就可得到需要的喷射频次和喷射正时;利用液体中放电原理来直接喷射液体燃料反应速度高、变化大、适应性好,可以使终保持高压喷射和雾化的水平,并且由于其它效应的共同作用使液体燃料雾化得更好。(象这样的放电可达数十万次/秒)。
在液体燃料中进行放电是比较容易的,见图(1)是一个放电实验图,它是由〔1〕容器、〔2〕溶液、〔3〕放电电极、〔4〕放电开关、〔5〕蓄能电容、〔6〕整流硅堆D、〔7〕变压器、〔8〕电源构成。这套实验装置可以出在各种液体燃料中放电是简单可行的(当然系统的驱动、控制还须在后面着重介绍),利用上述装置本人得出在水中400V左右的电压就可以放电;90%的汽油水乳剂可被800V左右的电压击穿;加入数万分之一的抗静电剂ASAз的高阻抗无铅汽油可在一万伏左右的电压时被击穿;柴油、重柴油、重油、悬浮燃料、油、水煤浆、石油等液体燃料由于内部杂质较多,所以一般都可以被一万伏左右的电压击穿,从而实现电力液压效应,对于高阻液体燃料均可采用双极性活化抗静电剂的方法实现降低放电阈值的目地。将这个原理加以实用化设计就能得出新的成果-电力液压液体燃料系统。由放电公式:A= 1/2 CU2,и= (A)/(t) 、I= (Q)/(t) 等可得出:控制放电功率和放电总能量及放电电路路内电流的几个要素;放电电压U、一次放电的电量、电路总电阻(根据需要是可以变化的);如将电源部分的上述指标有效地控制起来,那么利用电力液压效应工作的雾化器就能很好地工作了。而且它没有机械动力和传动部分来为雾化服务,完全可以由“电”来掌握所有的功能。
液体燃料的雾化和混合从实质上讲,那就是让液体燃料利用与介质(通常为空气)之间的大速差效应和物质之间的相互摩擦、振荡,来完成对集团的液体燃料表面张力和分子团之间互相的各种团聚能力实施最有效的破坏,使之能够象“气体”一样地与空气相互混合;不仅要使液体燃料雾化,而且还要使之能够达到需要的雾化水平和相互的区域混合比例;现在有利用第三介质高压气体(压缩空气)对液体进行冲击的雾化方法和利用“二次”雾化等方法实施雾化的方案。其主题与前面所述的雾化方案在原理上相同;这种雾化原理由实践证明出在喷射条件一定的时候(喷射压力除外),喷射压力越大,液体燃料的雾化水平越高,就能在最短的时间内获得最佳的混合区域比例,足够的喷射压力才有足够的液体燃料的贯穿深度和相应的混合气分布区域。从而减少燃烧室(器)内的气体能压损失。本发明对液体燃料的雾化方法采用的就是超高压喷射式雾化的方案。即让液体燃料以高压从喷嘴中高速喷出(数百米/秒以上),在空气(压缩空气)中以相对高速喷出,使之与气体介质巨烈摩擦,在高速冲击中离散依其动能达到各个指定区域,雾化混合从而达到稳定的最好水平;本发明保持高标准的主要的措施是:(1)利用电力液压效应大幅度提高喷射压力,稳定喷射压力,使雾化水平不随与液体燃料系统相配套的热力设备的工况的变化及被喷射的液体燃料随机量而变化。(2)有随机变化的喷射区域变化的能力,即始终维持最佳的、与需要相符的混合域。(3)利用电力液压效应(液体放电)的反应速度高,工作频率变化大、以及最大工作频率为现有机械高压脉冲喷射的几十倍至数千倍的有利条件,使之能在性能上适应正在发展的各种热力设备对于液体燃料系统的新的要求;并且能够使之在旧的热力设备上进行液体燃料系统的替换,以此来改造现有设备。
由前面对液体放电的简单描述和现有实用电技术表明,对电压、电流、放电时间的控制对于现在的技术来说已经是很容易的事了。而且大部分电器原件已经十分成熟。所以本发明的高指标是能够实现的:我们来看一下现有技术之一的柱塞泵式喷油器。它是由凸轮驱动柱塞、柱塞压动液体燃料,使液体燃料经小孔喷出,根据液压中节流孔和定压阀可建立压差的原理,形成喷射压力。如果凸轮转速不变(其它条件也不变)时雾化水平也不变。但是如果凸轮转速变高或变低,而喷射孔一般不作变化,那么喷射压力也随之变高或变低(如用量极大的柴油机和航空燃气轮机等)。如果凸轮因需要而不得不随工况的变化而改变转速,那么自然液体燃料的雾化水平也就要变化了,对此要进行实质性改进是困难的,实施也不容易。何况人们对于柱塞泵式喷油器在发动机、起动和低、中速运转时的雾化水平并不满意,现在企图让活塞式发动机使用粘度大于20厘泊的液体燃料,燃气轮机、工业炉、蒸汽机等使用粘度大于20~1500厘泊左右的液体燃料(经处理后)问题是很多的。现有的柱塞泵式喷油器已不再大幅度提高雾化水平,变化范围,喷射压力和喷射频率(反应速度)了,也就是说不易使用高粘度液体燃料。(众所周知柱塞泵所能形成的最大压力值,在各种机械泵中是最高的)所以需要建立或利用新的产生压力的原理,发展出新式的高压压力雾化装置。(还有其它的雾化方法,大多数采用各种方法实现“大速差”。但也都因现有的雾化能力远远不够,而必须做出巨大的创新工作。由1985年国际燃气轮机学术讨论会可以看出,“雾化”问题那么关键,现有技术与实际需要有多么大的差距,那一个个高难待定的喷射方案,结构复杂的液体燃料喷嘴和液体燃料系统。都说明具有优良的“雾化”水平的液体燃料系统是多么重要,它关系着现行热力设备对新能源结构的适应能力。)
本发明的实用性设计内容见图(2):电力液压液体燃料系统是由:液体燃料箱〔1〕、过滤器〔2〕、带稳压器的输液泵〔3〕、辅助设备〔12〕、组合阀〔4〕、计量放电压力腔〔5 〕、喷雾器(可加燃烧器、点火、电热电路系统)〔6〕、放电开关〔7〕、微电子信息处理器〔8〕、信息变送接口〔9〕、传感器诸元〔10〕、功率驱动电源〔11〕和若干起连接作用的配液管、信号传输和指令驱动用线缆组成。根据热力设备的需要增、减某些部分;将这些部、组件进行适当组合,可得到由低压配液总成〔01〕、一套或若干套电力液压喷射总成〔02〕(包括点火式电力液压喷射总成、电热式电力液压喷射总成)或电力液压燃烧器〔020〕、控制指令驱动电源〔03〕,这几个新的技术内容。其中电力液压喷射总成〔02〕(点火式电力液压喷射总成、电热式电力液压喷射总成或电力液压燃烧器〔020〕和控制指令驱动电源〔03〕是本发明的开拓点。它们与低压配液总成〔01〕组成了新的事物-电力液压液体燃料系统。
电力液压液体燃料系统从总体的结构和工作性能可分为三类:(1)电力液压液体燃料系统。(只管对液体燃料实施计量、定时喷射、雾化。)(2)带点火(电热)系统的电力液压液体燃料系统(具有第(1)种电力液压液体燃料系统的全部功能,另外还具有“点火”、“电热”、或“点火”加“电热”的功能。)(3)带有燃烧室(器)的电力液压喷射总成。(它是第(1)或第(2)类液体燃料系统加调风器和燃烧室(器)组成的。)其各项性能超过了现有同类系统的水平。
下面就分别介绍电力液压液体燃料系统的主要部分的功能:
(1)低压配液总成〔01〕是由液体燃料箱〔1〕、过滤器〔2〕、(可带稳压器的)机械泵〔3〕、辅助设备〔12〕组成;稳压机械泵〔3〕在驱动设备的带动下,将液体燃料由液体燃料箱〔1〕中提出,加压经精过滤器〔2〕和辅助设备(程控电磁阀)〔12〕由配液管将液体燃料送至各个电力液压喷射总成〔02〕(或点火、或电热式电力液压喷射总成)或电力液压燃烧器(过剩的液体燃料经电力液压喷射总成的排液管返回液体燃料箱),对低压泵输出的液体燃料只作稳压处理和开关控制。随着液体燃料系统对应用于服务及配套的热力设备的不同,可能不具备上述元件中的某些元件,而且其中的一些元件则可能是组合或集成成若干个总成,有些还需增、减若干辅助设备的;辅助设备包括:乳化器、液路加热器、点火系统、程控阀门、蓄压器、多液种调换器、雾化用蒸气源、压缩空气源等。液体燃料系统根据实际需要有选择地用或排除全部或部分辅助设备。为工业炉、蒸气锅炉、燃气轮机等热力设备服务的液体燃料系统还应配用调风器、燃烧器等设备;液体计量部件、雾化泵、雾化器通常是集成的。
(2)电力液压喷射总成〔02〕是由组合阀〔4〕、计量放电压力腔〔5 〕、喷雾器〔6〕组成;它具有计量和喷射两个功能。组合阀〔4〕将液体燃料导入计量放电压力腔〔5 〕,并配合计量放电压力腔〔5 〕对液体燃料实施计量;当计量放电压力腔〔5 〕内的电极〔 〕因接受“指令驱动”电脉冲而“放电”时,组合阀〔4〕已将一切与计量放电压力腔〔5 〕相连的低压回路封闭,让高压液体燃料进入喷雾器〔6〕,高压液体燃料由喷雾器〔6〕导成需要的雾束。电力液压喷射总成是这样完成对计量液体燃料的喷射的:当计量放电压力腔〔5 〕内的液体燃料达到计量标准后,组合阀〔4〕分别启、闭了有关的阀门,计量好的液体燃料处在计量放电压力腔〔5 〕内的可以相互放电的电极之间,兼有驱动能力的指令式电脉冲施加在电极上,电极之间建立了能够完成电力液压效应的电压,电力液压效应产生-液体燃料按着组合阀〔4〕开出的通道进入喷雾器〔6〕,由喷雾器〔6〕导成需要的雾束;计量放电压力腔〔5 〕在喷射后瞬间呈真空状,这对于完成对液体燃料的计量喷射时的计量精度和提高喷射频次(数万次/秒)有很大好处。由此使得本发明在保持旧的喷射方式的前题下还具有新的“高超”的喷射方式,见图(26)。
电力液压喷射总成由于是非机械的“泵”式喷油器,所以它的计量方式与机械泵式喷油器不同,它是这样完成对液体燃料的计量的:(1)压力-时间·变频次式计量,即根据液流的流量是与液流的压力、流过的时间及流通的截面积成正比。利用这个原理由微电子信息处理器等设备根据液体的物理特性和热力设备的需要,控制组合阀〔4〕内有关阀体的启闭时间就可以得到准确的计量。利用微电子信息处理器对电力液压喷射总成在单位时间内(指规定的工作周期)喷射频次的控制,并与压力-时间计量配合完成相应的计量任务。(2)变容量·变频次式计量:利用改变计量放电压力腔〔5 〕内的有效容积完成对液体燃料的计量。由微电子信息处理器根据热力设备的需要控制可动拱的位置来改变计量放电压力腔〔5 〕的有效容积,完成对液体燃料的计量;利用微电子信息处理器对电力液压喷射总成单位时间内的喷射频次实施控制,(工作周期内)从而完成了对液体燃料的计量任务;(3)定容量·变频次式计量:计量放电压力腔〔5 〕的计量容积一定,由微电子信息处理器根据热力设备的需要控制在单位时间内电力液压喷射总成喷射的次数,以此完成对液体燃料的计量。由于电力液压喷射总成计量精确,所以对于一些对喷射量要求特别精确设备有极大生命力(如:二元燃料系统)。电力液压喷射总成也可以采用柱塞滑阀计量、阀或滑阀计量、进液节流法计量、可变的柱塞行程计量、变行程的柱塞计量、复合液量计量(如:改变由机械或由电磁控制的计量器的进液时间、改变蓄压器内的液体压力、阀门或滑阀计量等)或综合计量法等或用已知的各种计量法对液体实施计量。
由于电力液压喷射总成对液体燃料的喷射延续时间在10-2~10-7秒之间随机可调,喷射反映速度在10-6~10-8秒之间,可以由微电子信息处理器根据热力设备的不同需要发出即时的、与理论值相近的各种指令,使电力液压液体燃料系统始终处在与热力设备相匹配的理论状态(现有技术由于‘机械’与‘控制’在反应速度和控制范围的实际差距、或因控制能力、控制范围的关系而难以面面俱到而很难实施。);而且喷射后计量腔内呈真空状态,这对于提高液体燃料的“二次”进入计量放电压力腔的填充速度、提高电力液压喷射总成在单位时间内按需要的完成对液体燃料的连续喷射次数是有极大好处的。喷射次数的提高(单位时间内),对于交替喷射多种液体(单喷嘴)创造了条件。如:在活塞发动机的喷油始时至爆发冲程结束前,向气缸内完成数次至数十次旨在对一种(或多种)液体燃料(辅助液体)的单独(或交替喷射;在排气冲程开始至结束向气缸内喷入净化剂或防腐剂、水或其它化学剂,使这些物质不在燃料燃烧做功的时候进入气缸,使这些物质能得到最好有效的应用,同时也提高了热效率。这是目前单喷嘴机械式高压喷射技术很难做到的。当电力液压液体燃料系统的电力液压喷射总成采取多点布置时(如:多缸柴油机、汽油机等),其中的部分或全部热点根据功率须求实施自动启闭,其中的部分燃烧室,达到最佳的工作效益。目前有关的专利很多,但实施起来却有机械机构复杂、价格高、系统可靠性变坏等问题。而本发明只需对启闭点供给或终止供电即可,没有因此而增加任何机械。这一切在实际中是很早就希望做到的新式喷射技术,现在实现了。
电力液压喷射总成因为其体积小、用电驱动,所以能自然地与火花塞、电热塞、燃烧器一起按需要相互组合设计-产生了新的产物:“点火”式电力液压喷射总成、电热塞式电力液压喷射总成、电力液压燃烧器。“点火”式电力液压喷射总成是一种由电力液压喷射总成和点火设备集成于一体的新式设备,电力液压喷射总成与点火设备集于一体有以下好处:(1)因为现有的燃料喷射技术已经充分证明了燃料喷射技术的前景,即一旦其系统的价格、喷射性能、驱动方式、传动系统布置和对燃料的适应能力、喷射的反应速度及喷射的频次范围、喷射压力的稳定性等几个主要问题得到基本的解决,气化器将被加速“退役”,热力设备的工作性能(操纵品质)和热力设备的经济性将因燃料的喷射技术的应用而得到可靠的改善。因为“点火”式电力液压喷射总成可以将液体燃料从点火电极的间隙喷过(喷雾嘴与放电间隙十分接近),这使点火电极间隙内可以有充足‘高浓度混合气’,这不仅使点火变得更加可靠,而且也更容易(即使是在最大‘空燃比’的情况下);并且可以建立‘喷射’和‘点火’的共存和同步关系,而且‘混合气’在点火电极中间降低了放电阈值(即使在最大‘空燃比’下也是如此);还可以不用传统的分电器提高了点火电路系统的二次能量转换效率。这种原理扩大了‘空燃比’的范围,而且可以完全不受燃烧室种类的限制。由于液体燃料是‘向外’喷射,所以点火电极和绝缘体上不易积炭、也不怕积炭;因为它也可以利用‘分次喷射’的方式工作。因此可以使热力设备以及与其配合的设备工作得温和和平稳。见图(3)a、b和图(4)a、b分别是‘点火’式电力液压喷射总成的电路原理图。图(3)a、b是‘喷射电路与点火电路’串联的原理图,图(4)a、b是‘喷射电路与点火电路’并联的原理图。‘点火’式电力液压喷射总成的组合阀驱动器可以兼做线路开关,代替了传统的分电器;该驱动器可以与点火式电力液压喷射总成集成于一体,也可以与点火式电力液压喷射总成分开。利用间接传动或利用插接式分装结构,“串联”点火式电力液压喷射总成,可以消除混合气缺火的问题。
图(5)a,b是电热塞式电力液压喷射总成的原理图,它是电力液压喷射总成与电热体相互集成的产物,它可以预热喷射总成和燃烧室内的气体,使热力设备减少“一个”开口。
‘点火’式电力液压喷射总成的外廊尺寸可以小于或等于现代的制式火花塞,即具有相同的外壳(与热力设备结合的部分及租应的其它部分)和公共的配合尺寸;电热塞式电力液压喷射总成也可以制成具有与现在正在使用的电热塞相同,使之能相互调换的外廊尺寸;如为新型热力设备配套,则可以设计外廊尺寸小的、能改善喷射设备冷却条件及热力设备的填充条件和减小喷射总成变形的电力液压喷射总成、点火式电力液压喷射总成、电热塞式电力液压喷射总成这些设计十分适和各种点燃式热机。
电力液压燃烧器(室)是电力液压喷射总成与任意形式的调风器(加燃烧室)组成的;它是为燃气轮机、工业炉、蒸气锅炉等使用液体燃料的热力设备服务的。因为电力液压喷射总成具有对液体燃料良好的雾化能力、调节品质、足够大的喷射压力及喷射容量、及喷射容量的变化量、可靠性的随机性能、同向大速差喷射的高性能,所以由各种电力液压喷射总成或点火式电力液压喷射总成)组成的电力液压燃烧器(室)具有比现有的燃烧器(室)优良性能;因为电力液压喷射总成在‘喷射量’大幅度变化时,其雾化性能可以不变,这就克服现有技术中‘风燃比’难于控制、大容量与低负荷的冲突,以及对于热力设备其它许多的对燃烧不利的因素敏感等缺点;电力液压燃烧器(室)可以根据热力设备的需要发出长短相应的“火焰”,具有大速差同向高压喷射在如今这个时代是非常需要的,如水煤浆、石油、重柴油等燃料的直接应用和对于燃烧器(室)内气流总压的恢复(对气流的压力损失以不产生涡流为最小)。希望使得我们必须有大容量超‘高压’的喷射设备。电力液压喷射总成和由它组成的喷液设备就应运而生了。它们将以优越的性能就位于液体燃料系统;各种电力液压喷射总成、点火式电力液压喷射总成与电热式电力液压喷射总成都可以和调风器、燃烧器(室)组合成新的产物。见图(6)a、b是电力液压燃烧室(器)的原理图。它主要应用于燃气轮机、工业炉、工业加热器、连续大功率气动式激光器等热力设备;从图(6)a、b可以说明电力液压燃烧器是由电力液压喷射总成、或由点火式电力液压喷射总成、或由电热式电力液压喷射总成加燃烧室(器)组成。
电力液压喷射总成(点火式电力液压喷射总成、电热式电力液压喷射总成、电力液压燃烧室(器))所用的组合阀〔4〕中的各个单元阀门按着设计需要可以部分或全部采用受控(或非受控)的阀门;如果组合阀〔4〕中配有受控的单元阀,那么组合阀〔4〕还应配有相应的驱动器,如果没有受控的单元阀也就没有阀门驱动器。组合阀〔4〕的功能主要是按设计需要控制进入计量放电压力腔〔5 〕液体燃料的进入时间、流向、高压区的有向形成引导高压液体燃料完成喷射(对于有多种液路构成的单电力液压喷射总成组合阀〔4〕还兼有液种调配、液种选择的控制功能;组合阀〔4〕可以是全部单元阀与计量放电压力腔〔5 〕和喷雾器〔6〕集成于一体,也可以按需要分成若干个部分相互连接而成;对于需要驱动器的组合阀〔4〕,其驱动元件可以采用机械(间)直接传动式、液压式、电液侍服系统、电磁式、气动式、气液联动式、电气式。对这些驱动元件的选择是按需要进行的;驱动元件可与电力液压喷射总成集成于一体,也可以与其分立,采用驱动元件‘外置’、或部分外置、或全部外置的结构形式。
电力液压喷射总成在保证高压喷射的前题下,可以根据需要制成小于或等于或大于现有同类喷射器件的外廊尺寸(等于现有同类器件的外廊尺寸的电力液压喷射总成可使其能够与现有器件互换,目地在于改造现有的热力设备)。这就为改善喷射总成的冷却条件及热力设备的填充条件,减小了喷射总成的形变和热强度,也改善了热力设备的结构强度和热变形。
电力液压喷射总成在“点火”式电力液压喷射总成和“电热”式电力液压喷射总成、电力液压燃烧器可以根据热力设备的需要采用‘单点’或‘多点’布置;“多点”布置时的每个喷射工作点可以被单独的按工况的需要实施完全控制。
控制指令驱动电源〔03〕是由放电开关〔7〕、微电子信息处理器〔8〕、信息变送接口〔9〕、传感器诸元〔10〕和功率驱动电源〔11〕及若干缆线组成。分布于热力设备各个信息点的传感器把与液体燃料的计量、喷射等有关信息经信息变送接口〔9〕输入微电子信息处理器〔8〕,由微电子信息处理器〔8〕“加工”并发出电力液压喷射总成所需要的各种指令,这些指令被‘放大’成功率信号后,送至放电开关〔7〕(包括对有组合阀驱动器的控制开关),放电开关〔7〕和功率驱动电源〔11〕按规定将这些指令放大成具有相应驱动能力的、兼有‘命令色彩’的电脉冲;这些电脉冲直接用于控制并驱动电力液压喷射总成完成对液体燃料计量及喷射;对兼有点火电热功能的电力液压喷射总成,还有点火或电热之功能。利用电脉冲不经任何中间转换直接驱动液体燃料完成高压喷射,在液体燃料系统技术中还是首创。这种技术方案与现行的阀门时间控制喷射有本质的区别,而且使电力液压液体燃料系统的电力液压喷射总成点火式电力液压喷射总成(电热式电力液压喷射总成)具有比现有技术高的多的反应速度(10-8秒)、较高的喷射速率、相应的随机性能,因为是用电直接驱动喷射,所以完全没有惯性;反应速度高,多种喷射程序,没有惯性是提高系统适应能力的关键所在。并且使得微电子控制器对其的控制更加容易(电控电的原因),而且可以大幅度增加控制内容和喷射功能,如:增大单、多点布局的调节量,对多点布置实施部分“轮流停火”,以此来扩大节能范围,使得整个系统具有很高的随机匹配性,采用以电控电的控制方案,使由微电子系统控制的液体燃料系统的水平又提高了一步,使液体燃料系统具有随机的‘柔性’的液体燃料系统,即主要做对液体燃料系统与热力设备在安装上的相互关系,而不过份地强调“性能”的处处匹配;在热力设备定型后,利用“软件”和强大的信息处理及记忆能力进行自动或半自动地调节液体燃料系统,使其始终工作在热力设备需要的范围,使热力设备工作在最佳状态;这一点正好有机的解决了如前文所述燃料系统与热力设备在设计时,因理论论据不足而造成“性能”上的互不匹配等问题,维修后性能不稳定等缺点;同时如果采用功能较强的计算机系统做为电力液压液体燃料系统的控制主机,那么本电力液压液体燃料系统还具有不断“学习”和不断地全自动调节和主动配合工作及随机增加控制项目能力。正因为如此,也就大幅度地减少机械原件,维修、制造和更换更减化、操作简便;而且使液体燃料系统能够应用液体粘度、燃烧品质及综合参数相差很大的液体燃料,微电子信息处理器可以是功能强大的电子计算机、微电子信息处理机、单片机、或其它电子程序控制或逻辑设备。这些电子控制设备在指挥电力液压液体燃料系统工作的同时,如果还有“余力”的话,还可以利用其兼顾控制与电力液压液体燃料系统配套的热力设备及热力设备配套的工作设备,使各个系统协调地工作。(如采用80128或Z8000等高级微机系统,做为电力液压液体燃料系统的控制主机,其强大的信息处理、存储及控制能力除满足热力设备对控制全部需要的同时还有充份的能力可用于对热、动力用户的部分或全部控制项目的控制。)当然也可以采用比较简单的电子控制器,如:电子逻辑电路、或采用机械触发开关、机械放电开关等放电电路控制器做为控制中心。控制指令驱动电源还能对有组合阀驱动器的各种电力液压喷射总成的驱动器及电力液压液体燃料系统内(外)的有关电控原件(实施控制)的能力;对于需要自动调节的低压配液总成,发出相应的控制指令。(这些指令自然也是应该具有与需要相应的驱动能力和电力传送形式。)
各类电力液压喷射总成在控制指令驱动电源的指挥下,可以使用高压喷射的“多热点”或“单热点”的热力设备具有由现在的技术难以做到的燃烧方式。请见图(26)是一份“热点”数为六的热力设备的“热点”公共工作图。它主要是以增减“热点”的方法来适应负荷的变化;实心★为“工作”即供给燃料(辅助液体),空心☆为“停火”即停止燃料(辅助液体)供应。A为全荷;B为停一“热点”循环图,它有六种工作方式,这六种工作方式可以向“循环计数器”一个脉冲、一个脉冲的循环工作,也可以在任意一种工作方式上工作n次后再复进下一种工作方式,也可以因故停在某一个工作方式上(如某“热点”损坏),余下还有C“停二个热点”……等等工作方式。工作方式随“热点”增多而增多,总数量完全可以由数学的排列组合得出,由控制指令驱动电源控制“喷射”;这样可以有效的维持热力设备的“本体热力平衡”,同时由于被停的热点里废气被排净,而工作的热点往往又处于“最佳”工作点,所以这样做可以提高燃烧效率,降低热力设备的热负荷,降低废气中有害气体的含量,进一步降低燃料消耗,使热力设备的诸热点的“本体损耗”趋于一致,在某一热点出现故障后,它可以立即退出工作,不再浪费燃料(辅助液体),更不会使未燃的燃料混合气进入排气设备,只有无大重量机械部分的电力液压压液体燃料系统才能完成高速地轮流执行复杂的高压喷射步进程序。而且由于控制指令驱动电源对各类电力液压喷射总成燃烧器的良好配合,使得电力液压液体燃料系统可以很容易地适应各种热力设备。
电力液压液体燃料系统系统具有广泛的调节范围,所以产生了一些特有的能力,如在为活塞式发动机供应燃料时,可以采用正常的方式喷射燃料,即在到达“最大压缩比”前的瞬时将液体燃料喷入燃烧室。而且还可以在“最大压缩比”至最小压缩比的某一压缩比(获得实际需要的,小于“最大压缩比”的最佳工作压缩比值)时,将全部(可逐次)的液体燃料喷入燃烧室,这样可以使热力设备始终地按着液体燃料的化学与燃烧性质、工况的变化、实际需求工作在这三者综合后的最佳点上,这是现有的液体燃料系统不易做到的。而本发明做到这一点则是很容易的。这种供应方式在实际中是很有作用的。如:坦克的发动机在设计时一直希望它是变压缩比发动机,但是目前采用的几种变压缩比方式工作的各种发动机虽然都取得很多成效(例:美国的大陆公司的AVI-1790汽油机由汽化器式变为喷射式供油,比油耗由245克/马力小时降至205克/马力小时;增大了压缩比喷油压力由802千克/平方厘米提至875千克/平方厘米。发动机功率由750马力升至950马力,再采用了变压缩比等技术后发动机功率升至1200马力以上,油耗降至172克/马力小时,怠速时是158克/马力小时)。但是也带来了问题,主要是因为发动机变得复杂、维修困难、技术要求高,而运用本发明则没有这样多的问题,只须将程序输入给控制系统,那么发动机的工作压缩比就可以在小于或等于该发动机的最大压缩比的任意值上工作。并不因此增加任何随机调整的机构。如果中国全国的汽油机都达到172克/马力小时的标准,全国每年将节约百万吨汽油,而且还可以大幅度提高这些发动机的工作品质;对于柴油机来说那就更高了,可节约更多的轻柴油。如英国的L60坦克柴油机工作水平很高,它使用了两套喷油器/缸。而本发明用一套喷油器就能顶替数个传统的喷油器
电力液压液体燃料系统应用于相应的热力设备是很容易实施的,如:在点燃式热机上安装由点火式电力液压喷射总成组成的电力液压液体燃料系统,可提高热机的热效率;在现行的点燃式热机上进行改造是很容易的。只需将火花塞换成点火式电力液压喷射总成(仅几个人民币)。在置机处空位布下缆线,装上控制指令驱动电源(一个小恒温盒,几十至数百人民币),安装上几枚小传感器,其大规模的旧机改造就结束。在柴油机、燃气轮机、工业炉上的改造也基本同上;对于在设计项目来说就更容易了。
至此,从一种技术方案的角度介绍了电力液压液体燃料的组成;从工作总成的角度说明了电力液压喷射总成、“点火”和“电热”式电力液压喷射总成,以及各类电力液压喷射总成加连续式气动燃烧室组成的电力液压燃烧器、控制指令驱动电源、低压配液总成工作原理和实施方案;提出了电力液压效应在液体燃料系统中首次应用的可能和必要性。阐述了由各类电力液压喷射总成和控制指令驱动电源的创造性,以及电力液压液体燃料系统因优越的性能而所具有的广泛的应用领域。电力液压液体燃料系统与现有的液体燃料系统相比,其优点在于:(1)电力液压效应发生时,产生的诸物理效应都是对液体燃料的雾化、混合、燃烧有利的。(2)将喷射压力的实用值的范围扩大了(达到了从几个巴到数万个巴以上)。(3)喷射压力稳定、雾化水平高。(4)喷射反应速度与电子控制设备趋于一致(10-8秒),获得良好的匹配效果。(5)具有足够的喷射方式、喷射程序、自控性大、调节方便、适应能力强。(6)喷液速率在10-1~10-7无级可调。(7)能喷射各种液体燃料和化学剂。(8)喷射特性好。(9)维修方便系统寿命长。(10)系统制造简单、价格低。(11)系统工作稳定性好。(12)具有‘柔性工作’能力。(13)含有命令色彩的驱动电脉冲可不经任何中间转换地,直接用于驱动计量液体实施高压喷射,能量转换率高、可控项目多。(14)匹配性、操纵性、适应性好。(15)可喷射水(油)煤浆、悬浮燃料等高粘度燃料。(16)与火花塞或电热塞集成提高点火率。(17)能喷射润滑能力强或无润滑能力的液体。(18)对于“多热点”布置的电力液压设备可以实施部分停止部分开足的方式。(19)对旧设备改造极其容易,收效大。(20)电力液压液体燃料系统可以使热力设备成为能够使用多种液体燃料的热力设备;使现行的活塞热机变为变压缩比发动机。
电力液压液体燃料系统和各类电力液压喷射总成、电力液压燃烧器的最佳实施例(包括指令驱动电源):1.压力-时间·变频次式电力液压喷射总成(一维式),实用新型装配图,见图(7)它是由:〔1〕喷雾器、〔2〕放电电极兼耐压计量腔、〔3〕放电电极、〔4〕导液槽、〔5〕定位销、〔6〕高强度绝缘组合阀体、〔7〕电力液压喷射总成壳体兼导电体、〔8〕过剩液体内循环出口、〔9〕绝缘组合阀阀心、〔10〕缓冲绝缘垫、〔11〕定位“O”型圈、〔12〕过剩液体出口、〔13〕组合阀驱动电磁线圈、〔14〕组合阀驱动啣铁、〔15〕组合阀钉动电磁线圈、〔16〕高强度绝缘体、〔18〕电磁驱动器动力线接口、〔17〕高压接线柱、〔19〕导心兼阀心驱动连杆、〔20〕高强度绝缘体、〔21〕液价燃料入口、〔22〕单向阀、〔23〕液体内循环入口、〔24〕缓冲单向阀等构成。它是这样工作的:见图(7)(A)当电力液压喷射总成处“静”段时,绝缘组合阀阀心〔9〕与放电电极〔3〕按微电子信息处理器的控制信号在由〔13〕、〔14〕、〔15〕组成的电磁驱动器驱动下使由放电电极兼耐压计量腔〔2〕和放电电极〔3〕组成的计量放电压力腔处于关闭状态,放电电极〔3〕将计量杯充满以抵制燃气反攻计量腔,与绝缘组合阀阀心〔9〕一起封闭了用于计量供液回路;并将输入的液体燃料在完成“内循环”后,导出电力液压喷射总成。液体燃料在“内循环”时给电力液压喷射总成降温。见图(7)〔B〕当电力液压喷射总成处于“计量”和“喷射”时,绝缘组合阀阀心〔9〕和放电电极〔3〕被由〔13〕、〔14〕、〔15〕组成的电磁驱动器驱动至计量和喷射位置,液体燃料经单向阀〔22〕、〔24〕被导入放电电极兼耐压计量腔〔2〕,按流体流量的时间-压力效应,完成对液体的计量;随后用于喷射驱动的电脉冲施加在电极〔2〕和〔3〕上,计量放电压力腔内电力液压效应发生,单向阀〔22〕、〔24〕受反应封闭,计量液体燃料在高压下进入喷雾器〔6〕。并由喷雾器〔6〕导成规定的雾束;计量放电压力腔此时呈真空,如果需要立即实施再喷射,那么〔9〕和〔3〕不动即可,喷雾器〔6〕按需要可设有抵制燃气的单向阀。由上述内容可以看出:本发明是否具有如说明书中所述的优点和与CUMMIиS P-T喷油器的不同。本电力液压喷射总成在液压液量足够的前题下对“供液”的低压配液总成不在有要求。因为本电力液压喷射总成对液体燃料的计量是“随机”的,而且可以由压力-时间和变频次喷射两种方式分别或同时地对液体燃料实施计量。因此,有很大的计量范围,具有极大的适应性。图(8)是(多维式)压力-时间·变频次式电力液压喷射总成。它是由两条液路向计量放电压力腔供液的。它与图(7)介绍的电力液压喷射总成的不同之处在于:多了由〔25〕进液口,〔26〕内导液管,〔27〕单向阀组成的第二液路。两条“液路”可以分路供应两种液体燃料。也可以是一种液体燃料与另一种液体燃料(或化学剂或水)给电力液压喷射总成,完成对这些液体的单喷、混喷、逐次喷射;还可以进行乳化喷射。
2.变容积·变频次式电力液压喷射总成(一维式)实用新型装配图。图(9)是由:〔1〕喷雾器、〔2〕放电电极兼单向阀、〔3〕供液单向阀、〔4〕放电电极兼可动拱、〔5〕缓冲垫、〔6〕滚珠凸轮式(螺纹式)直线推动器、〔7〕“液控”进液单向阀、〔8〕过滤器、〔9〕进液嘴、〔10〕绝缘体、〔11〕放电接线柱、〔12〕出液嘴、〔13〕绝缘体、〔14〕“液控”出液单向阀、〔15〕滚珠凸轮驱动齿条、〔16〕引燃电极接线柱、〔17〕引燃电极、〔18〕出液口、〔19〕壳体兼导电体等组成。由微电子信息处理器发出计量指令。可动拱〔4〕相应地改变计量放电压力腔的有效体积,加上对喷射频次的控制来完成对液体燃料的计量。它也具有多维式电力液压喷射总成。图(7)、图(8)和图(9)E所介绍的电力液压喷射总成的组合阀驱动器也可以是电磁式的、或为电控液压式的、或电控气压式的、或电控液压式的、也可以是机械式的。
3.如将图(7)、图(8)、图(9)E所介绍的电力液压喷射总成的放电电极相对固定、可动拱在一个位置上,即得到定容积·变频次式电力液压喷射总成,由微电子信息处理器控制电力液压喷射总成放电喷射频次,来完成对液体燃料的计量。图(9)中F、G是二种定容积·变频次式电力液压喷射总成的外观图;图(10)是另一种定容积·变频次式电力液压喷射总成的装配图,它是与图(7)、图(8)介绍的电力液压喷射总成的不同在于:〔1〕喷雾器兼放电电极、〔2〕放电电极、〔3〕计量腔供液控制阀、〔4〕冷却回路、〔5〕绝缘体、〔6〕壳体兼导电体、〔7〕内循环出液口、〔8〕绝缘体、〔9〕控制阀、〔10〕稳焰器、〔11〕缓冲器、〔12〕绝缘体、〔13〕A液路入口、〔14〕“O”型圈、〔15〕B出液口、〔16〕驱动电磁线圈、〔17〕驱动啣铁、〔18〕驱动电磁线圈、〔19〕绝缘体、〔20〕驱动电磁铁接线柱、〔21〕缓冲器、〔23〕连杆、〔24〕绝缘体、〔25〕B入液口、〔26〕单向阀、〔27〕B内循环配液口、〔28〕缓冲单向阀、〔29〕A液路单向阀、〔30〕点火电极;当电力液压喷射总成工作时,驱动器将组合阀内有关的阀门打开或关闭,让液体燃料进入计量腔,微电子信息处理器控制的控制指令驱动电源发出与需要相应的喷射指令,从而完成对液体燃料计量喷射。
电力液压喷射总成所用的驱动组合阀的驱动器,可以是电磁式的、液压式的、气压式的、液-气式的、机械式的、电动机式的电力液压侍服驱动器等各种驱动器。
电力液压喷射总成所用的绝缘材料可以是高强度的陶瓷或玻璃、微晶玻璃、有机材料、高分子复合材料等耐得一定温度变化、温度指标和机械冲击的材料;或液浸绝缘体、或气浸绝缘体、或液-气浸绝缘体。
电力液压喷射总成所用的放电电极和内部的接触材料和壳体材料是由耐高温、高压、抗腐蚀和氧气、电流损失小的镍基合金,如:混有锰及少量铬、铜的镍基合金,或由铂、铱合金,或在镍、锰合金中加少量的金钯,或采取电镀的方式在价格较低的金属上镀上一层贵金属,或采用半导体做电极;如陶瓷中加入少量的金属氧化物。或由稀土元素制成的耐高温、高压的合金。如图(1)在与计量放电压力腔〔5 〕良好配合及不影响寿命的前题下,电极〔 〕表面可制成大曲率的凸凹或粗糙形状,以降低放电阈值;图(11)是半导体放电电路图。
对高阻抗液体燃料(或化学剂)中加入适量的抗静电剂(双极性液体),能降低放电阈值,提高了液体燃料的存储安定性。如果有条件的话,还可用传感器(如电测)原件测出被喷射液体的电特性参数,由控制指令驱动电源对放电电压、电功率、电动波形实施控制,以求获得最佳喷射效果。
图(12)是电力液压燃烧器(航空发动机燃烧室),电力液压喷射总成〔A〕代替了以往的喷油器,解决了大速差同向喷射的难题,并缩短了燃烧室长度,提高了比容积强度,简化了喷嘴的结构,该电力液压燃烧器可以使用水(油)煤浆作燃料;该电力液压燃烧器使用了三个高压电力液压喷射总成。
图(13)是二元电力液压燃烧室(器),它是由〔A〕一种多元计量放电压力腔的连续喷射式电力液压喷射总成,〔1〕别列克形壳式薄膜式雾化器,〔2〕低压液体燃料Ⅰ入口、〔3〕低压循环液体燃料Ⅰ出口、〔4〕液(气)体燃料Ⅱ(或化学剂、或水)入口、〔5〕液体燃料Ⅱ(或化学剂、或水)循环出口、〔6〕燃烧室(器)外壳、〔7〕气膜冷却式火焰筒、〔8〕总成连接支架、〔9〕冷却气持压封挡、〔10〕点火器等组成。为了保证燃料的大容量、高调节比喷射,本二元电力液压燃烧室(器)采用了具有多个计量放电压力腔的连续喷射式电力液压喷射总成,即一个电力液压喷射总成具有多个计量放电压力腔;见其电、液路原理图(13)a,这是一个由两个计量放电压力腔共集于一体的实例。当计量放电压力腔〔4〕放电喷射时,组合阀〔6〕将其高压液体导成雾化器〔7〕,同时调配液体燃料进入计量放电压力腔〔5〕,对液体燃料实施计量。当计量放电压力腔〔5〕喷射时,计量放电压力腔〔4〕重复上述计量放电压力腔〔5〕的动作;如此周而复始的交替工作,提高了喷射的频次和燃烧的稳定程度,改善了“空燃比”的调节量;如果燃烧器使用液、气两种燃料,还需在电力液压燃烧器中布置气体喷射器,或重用液、气喷射总成。如果电力液压燃烧器〔A〕不具有点火功能,则电力液压燃烧器中还需配备内部点火器,或保留一个供点火器进入的点火孔(口);为了使本电力液压燃烧器具有优良的燃气混合水平,采用了别列克优选流体外型的雾化器,它使液体燃料的雾化与混合在不和雾化器“摩擦”的机械冲击下进行,气体与高速飞行的液体燃料在“无”其它因素干扰下,经别列克液体外型的整流和引导下良好的混合。这对于“混合”气体在燃烧室(器)内雾化和分部具有很大的好处。并对于特高粘度的液体燃料或浆状燃料的充分雾化是很有益的;水(油)煤浆是中国“六五”攻关项目,目前已获成功,但是使用这类燃料的燃烧器还在探索中。本发明的电力液压燃烧室(器),由于能够良好地以可靠的(稳定的)高压来完成对液体燃料的同向大速差喷射,所以免去了很多辅助设备,简化了燃料喷嘴的结构,为这类高粘度液体燃料的应用开创了一条新路。而且对燃烧室内的空气可不必要的“强旋”,减少了气压损失,便于总压的恢复。目前为了提高单位面积下液体燃料的“能量”,在常规的液体燃料中加入一定量的固体粉末燃料;(如在航空煤油中加入铝、镁等金属的粉末,制成悬浮燃料。)这种液体燃料给机械泵式喷射造成了新的困难;而实验证明:在和含有金属粉末的液体燃料中实施放电,产生电力液压效应更加容易和强烈。因为这些金属很容易在液体中形成放电通路。
点火式电力液压喷射总成见图(14)和(15),它是一种“点火”与“喷射”电路串联式的点火式电力液压喷射总成的实用新型图。它是由:〔1〕喷嘴兼点火电极、〔2〕壳裙兼点火电极、〔3〕高压液路、〔4〕密封O型圈、〔5〕单向阀组、〔6〕计量放电压力腔(计量杯兼放电电极)、〔7〕配液阀心兼放电电极、〔8〕液体循环口、〔9〕阀心驱动杠杆兼配电器、〔10〕电磁铁线圈动力接线柱、〔11〕动力电磁线圈、〔12〕高压驱动接线柱、〔13〕啣铁、〔14〕卡箍式密封油管连接磁铁定位器、〔0〕绝缘材料、〔15〕壳。可以见得点火式电力液压喷射总成是火花和液体燃料喷射设备的组合,即火花塞与电力液压喷射总成的一体化,火花塞可以和任何种类的电力液压喷射总成组合。它是这样工作的:由配液阀心兼放电电极〔7〕向上运动使液体流入计量放电压力腔〔6〕内,配液阀心兼放电电极〔7〕向下运动完成对液体的计量;同时阀心兼配电器〔9〕将“指令驱动”电路接通;“指令驱动”电源发出指令驱动电脉冲,在计量放电压力腔〔6〕中产生电力液压效应,计量液体通过单向阀组〔5〕入高压液路,由喷嘴兼点火电极〔1〕喷出。因为液体喷射的路径可以经过点火电极的间隙,使放电间隙内充满了高浓度的混合气,破坏了电极间介电质的绝缘能力,降低了放电阈值(即使在最大空燃比下也是如此);使热机可以得到最大的“空燃比”的最大变化范围,并可以建立了“点火”和“喷射”的共存的关系;本“点火”式电力液压喷射总成的点火和喷射是很容易达到同步的,且可以不使用传统的分电器,大大提高了电路的“二次”效率(传统的分电器消损“二次”能量的40%左右);它使“分层”燃烧的极限值进一步提高,因为即使达到了热机维持工作的最大“空燃比”时,在本点火式电力液压喷射总成的点火间隙内依然有充足‘过剩’的燃料混合气;(在分层燃烧中理论值最高的、空燃比最大的德士古分层燃烧由于不能使混合气大部分由放电间隙通过,所以在理论值上低于本发明。且现在的靠火花塞点火的喷射式供油法容易使火花塞积炭)所以即使在最大“空燃比”时,‘点火’式电力液压喷射总成依然可以按需要将液体燃料分次喷入燃烧室,同时点燃被喷射的液体燃料,将计量液体燃料逐次喷入燃烧室(在一个工作周期内)可以使热机的工作平稳温和。本“点火”式电力液压喷射总成完全可以做到使燃料混合气束流经过点火放电间隙,但又不污染放电电极和绝缘体,而且‘点火’式电力液压喷射总成对于‘积炭’所引起的后果并不十分敏感,而且其的放电材料可采用导体或半导体。
图(16)a、b、(17)a、b是四种点火电路与喷射电路分立的‘点火’式电力液压喷射总成和它的电路原理图。其主要的性能与图(14)所介绍的‘点火’式电力液压喷射总成一致。
图(18)是一种将‘喷嘴’安置在壳体上的‘点火’式电力液压喷射总成的实施例。它最大的优点是降低了喷液控制阀的工作温度,使阀体动作更加可靠,其它的主要性能与前面所述的各种‘点火’式电力液压喷射总成一致,有利于‘缩入式’布置采用。
‘点火’式电力液压喷射总成因为能具有与现代流行的火花塞完全一致的、并能够相互调换公共配合标准;而且具有优良的雾化性和最高的发火率,并以低于同功能器件的成本和简单可靠的工作原理的身份出现。所以其不仅对新型的热力设备、就是现有的使用液体燃料的热力设备从提高热力设备的工作性能,以及从节能的方面上出发,其优点也是足够大的,而且点火式电力液压喷射总成还十分适应“转子机”的工作要求。
图(19)是电热式电力液压喷射总成的实施图。它是由电热体〔1〕加电力液压喷射总成〔2〕组成的;这样做并没有加大电热塞的配合尺寸,反而减少了一个在燃烧室上开口的可能。这一点与‘点火’式电力液压喷射总成一致。电热体的热量不仅使燃烧室内的空气温度升高、而且还可以温暖电力液压喷射总成,使电力液压喷射总成的各个部件工作可靠,液路通达。其电热电路与喷射电路是分置的。
‘点火’式电力液压喷射总成的‘点火’和‘喷射’电路有并联式的,见图(4)a、b、(5)a、b所示。还有串联式的,见图(16)a、b、(17)所示。由于电路的各种特性极其相似,所以‘点火’与‘喷射’的同步是没有理论上的差距的。所以实施也不困难。
关于电力液压液体燃料系统与液体燃料的相互关系:在常温、常压条件下呈液体的液体燃料、化学剂、水等都可以被电力液压液体燃料系统所输送、计量、喷射;因燃料本质而缺乏润滑能力,不适于用机械进行高压喷射的液体燃料,如:汽油、酒精、化学剂等(目前仅有几种采用几个巴的低压喷射实例);目前还嫌燃料系统的喷射压力不稳、或嫌喷射压力不足的液体燃料有:柴油、煤油、重油、悬浮燃料、石油等。现在因燃料的物理性质而不能使用机械方式进行高压喷射的液体燃料有:水煤浆、重悬浮燃料等。从前面的介绍可以得出这样的结论:即电力液压液体燃料系统是能够喷射如前面所述的各种液体燃料、化学剂、水和各种悬浮燃料以及各种浆状体燃料。
在各种液体燃料中有些液体燃料绝缘‘能电’很强,这样会使放电喷射的电力液压效应的阈值升高,为了降低放电阈值,可在这些液体燃料中加入一定量的即‘亲水’又‘亲油’的双极性分子液体(即将高阻液体燃料中加入抗静电剂,使液体燃料呈低阻状态。);这样不仅降低了放电阈值,而且也提高了液体燃料的安定性;如:在汽油、柴油、煤油一类轻质液体燃料中加入数万至数十万分之一的ASA3抗静电剂,就足以使这些液体燃料达到数百至数千个导电单位,大幅度降低了放电阈值,同时也提高了高阻液体燃料的储存安定性;对于酒精、悬浮燃料、石油、水(油)煤浆等含杂质较多的液体燃料,可以根据其导电特性和被击穿特性等酌情处理,对于辅助液体和化学剂及水等,也可以对电特性相差较大的液体与以一定电调整。此外,对于不便于低压输送、阻碍电力液压喷射总成及液路中各个阀门正常工作的液体燃料,可在这些液体燃料中加入稀施剂(或轻质燃料油),但是不得恶化液体燃料的相对燃烧品质,也可以采用对液体燃料加热、或对燃料油进行一定程度的乳化处理、或采用‘重’、‘轻’燃料相互按规律替换,也可以适当的将上述诸方案中的二种或二种以上的方案组合使用。
图(27)是电力液压喷射总成的几种喷射波形图。图中的实线代表“主燃料”,虚线代表辅助燃料或辅助液体,由于电力液压喷射总成和控制指令驱动电源的特性所决定,喷射波形很多,不一一例举了。
低压配液总成实施例:低压配液总成是由液体储存箱〔1〕、过滤器〔2〕、机械泵〔3〕、辅助设备〔12〕组成的供液回路,它是为电力液压喷射总成〔02〕供应液体燃料的设备,它是根据需要可以向单点(或多点)布置的各种电力液压喷射总成(或点火式电力液压喷射总成、电热式电力液压喷射总成、电力液压燃烧器)供应所需的液体燃料(或其它液体);由这个组成可以看出低压配液总成是很简单的,其机械泵只是一般的齿轮式(柱塞式、或叶片式、或螺杆式)泵,泵的输出可作一定“稳压”,“稳压”也只是对液体燃料在液路中的“脉动”加以适当的“消除”;根据拟定使用的液体燃料的粘度和其它物理性质来选择输液泵的类型。
低压配液总成的结构较现有技术是简单的,这完全是因为电力液压喷射总成与控制指令驱动电源相互之间的“有机”配合,大大降低了对机械系统功能上的要求,简化了它的结构。
低压配液总成分为“一维”式和“多维”式。(1)根据“一维”电力液压喷射总成的要求,配用“一维”式低压配液总成-只有一套供液回路。(或由多套机械泵、过滤器和液体储存箱供应各种液体,这些液体在辅助设备中混合或乳化后,输送给电力液压喷射总成。(2)根据“多维”式电力液压喷射总成的要求,配用由多套供液回路组成的“多维”式低压配液总成分路向“多维”电力液压喷射总成供应多种液体。这些液体也可以适当的由辅助设备“混合”或“乳化”后再供应给电力液压喷射总成。见图(20)的(A)和(B)。
辅助设备是根据需要配用的设备。辅助设备〔12〕是指系统需要用乳化的液体燃料时,在低压配液总成中,还应配有乳化器,向电力液压喷射总成〔02〕输出乳化液;或对系统内所使用的凝点高的液体燃料给予加温、保温的设备,以及在起动和停车时,用高级的液体燃料替换劣质液体燃料,使之充满各个输液管“防止输液管“冻结”的“换液”设备;在配液管入口处装有“程控”阀门。电磁阀,蓄压(能)器、驱动器、点火电热电路。
图(20)C是一种电磁谐振电磁铁〔1〕、脉冲接线柱〔2〕、壳体〔3〕、振荡簧片〔4〕、支架〔5〕组成,它能将多种液体适当的混合和乳化。(也可以用压电陶瓷作机械波振荡。)
控制指令驱动电源实施例:图(21)A、(21)B、(21)C、(21)D、(21)E、(21)F是放电开关CT或K、功率驱动电源和放电压力腔〔5 〕及等效电路图。CT是半导体开关器件。如:单或双可控硅;单或双可断可控硅,三极管;K是静电放电开关,由可控的高压静电发生器和击穿电极组成。适当选用电路电阻R根据需要加装储放能电容C、电感L。
图(22)G是微电子信息处理器实施例:这是一种微型计算机式信息处理器,它“不断”地“巡逻”分布于各处的传感器,找到得出与热力设备所需要的即时燃料的计量和喷射正时等与燃烧有关的信息和数据,发出相应的计量和喷射指令;以控制图(21)A、或(21)B、或(21)C、或(21)D、或(21)E、或(21)F介绍的及下面将要介绍的各种电路;并可以为点火或电热电路及电力液压液体燃料系统的各种电控原件发需要的指令,如果微电子信息处理器‘功能过剩’,还可以兼指挥其它配套设备或部件;该指令信息处理器的功能可决定电力液压液体燃料系统的工作效果及热力设备的特性、经济效果;还可改善动、热力(动)用户的动、热力性能,整体的动、热力水平及起动性能(可以根据具体情况编造起动程序),减少污染,提高设备的可靠性。微电子信息处理器最好是采用功能强大的微电子计算机系统(如:本发明用的MCS-48、MCS-51、MCS-96等单片计算机系统)或专用电子计算机,也可以采用电子程序电路(如:EPROM、RAM、PROM式的程序电路),或采用简单的集成电路,或其组合电路。这些电路是数字式的或模拟式工作制式。高能放电开关可以由大功率可控硅(或可断可控硅)、或大功率半导体开关(组合或分立原件)、也可以使用可控式静电触发放电开关、或机械接触式放电开关。
图(23)是由MCS-51系列单片微型机构成的信号采集指令、指令加工、发送的原理框图。它对特定设备和设备系统的记忆和控制水平达到并超过了人的实际所能。它的价格不过百十元;对它的“培训”费不过几分钱,“培训”时间才几十秒钟。还能时刻巡检设备,使其工作在接近理论值的最佳点。而且它还能不断地“学习”,如果使用MCS-96系列或更高级的微型机系统,那么本控制指令驱动电源无论是其所控制的项目,还是控制的效果都将获得可靠的改进(当然也可以使用多片机系统或专用固定模块)。
放电电路根据电路的工作原理的不同,还应有目地的选配参数相应的电阻、电容、高压整流原件、闸流控制原件、变压器件和缆线、及电感等。
组合阀和程控阀的驱动器可选用电磁式驱动器、气动式驱动器、气液式驱动器、机械式传动式驱动器、电液侍服式驱动器。这些驱动原件可以根据需要应能做直线运动、园周运动、或直线加园周运动的方式来驱动组合阀。组合阀驱动器可以与电力液压喷射总成集装于一体,也可以与电力液压喷射总成部分或全部分置。这些驱动器的功能必须能够使其接受并执行由控制器发给它的控制指令。驱动器还可以用复合式驱动器。如:电气式驱动器、电液式驱动器等。
图(25)是多维式电力液压液体燃料系统的外观图。图(24)是一维式电力液压液体燃料系统的外观图。图(20)的A和B分别是图(24)和图(25)的原理图。同时最好将进入计量放电压力腔内的液体燃料(辅助液体)的电导率输给控制指令驱动电源的指令加工系统。如:笔者就将被喷射的液体燃料的电导率的值作为主要信息之一,用传感器检测出来送给做为控制中心的MCS-51微处理机,使其在喷射电压、电路阻、放电功率、喷射式样及时间等参数上作出相应安排,用时也为使用多种燃料创造好的条件(当然液体的电导率也可以人工处理)。
至此,已表明并介绍了电力液压液体燃料系统和各类(各式)电力液压喷射总成(电力液压燃烧器)。“简单”的低压配液总成,控制指令驱动电源的发明原理及实用的各种实施例,着重阐明了各种电力液压喷射总成点火和电热式电力液压喷射总成,以及由上述各种种类的电力液压喷射总成加燃烧室(器)组成的电力液压燃烧室(器)的工作原理和实用设计,并对控制指令驱动电源控制和工作的范围作了细致的描述。这些都说明了电力液压液体燃料系统和各类电力液压喷射总成(电力液压燃烧器)满足并能够在使用液体燃料的柴油机、汽油机、自由和半自由活塞机、转子发动机、燃气轮机、蒸油机的锅炉、气动式激光器、“二元”液体燃料火炮、燃气发生器、发烟器等热力设备的技术要求,并与这些设备配套。不仅如此,将整个电力液压液体燃料系统某些部分做些改变,重新修定技术指标就可以得出军事上用的反红外线、反电磁波、反光学侦察及探测的各种烟幕喷射系统(与由电力液压燃烧器组成的电力液压液体燃料系统的成份相似。)和军用一、二元毒剂喷洒系统、以及战时洗消系统。
Claims (7)
1、一类为使用液体燃料的热力设备供应计量液体燃料(辅助液体),并且能对喷射点实施优化的全权控制的、以在液体燃料中实施受控放电获得的受控电力液压效应,来完成对计量的液体燃料(辅助液体)的高压计量喷射的液体燃料系统-即电力液压液体燃料系统。其特征在于:A、电力液压液体燃料系统是由下列元件组成的:液体燃料箱[1]、过滤器[2]、输液泵[3]、组合阀(按需要加配阀门驱动器)[4]、计量放电压力腔[5 ]、喷雾器[6]、放电开关[7]、微电子信息处理器(或其它形式的信息处理器)[8]、信息变送接口[9]、传感器诸元[10]、功率驱动电源[11]、输液管、放电回路调配电阻、电缆线和可按热力设备本身的实际需要及因电力液压液体燃料系统的工作形式需要可酌情加免的辅助设备[12];a、当电力液压液体燃料系统为连续的稳态式燃烧的热力设备配套时,还应配有气动力燃烧室(器)或调风器;b、辅助设备[12]主要是:低压辅助液体供应总成、蓄压器、稳压器、程控电路开关、液路开关、程控阀门、电能蓄能器、乳化器、混合器、驱动器、点火电路、电热电路元器件调温装置、液体燃料极化器(静电施加器)、电子系统恒温器、燃料箱和液路调温组件(可根据需要部分或全部选用,也可根据需要一个都不用);c、当电力液压液体燃料系统负有点火、电热或兼负两种功能时,还应配有相应的点火器或电热体或点火兼电热的组合体及相应的电回路系统。B:电力液压液体燃料系统是由低压配液总成(可含辅助设备[12])、电力液压喷射总成[02]、或点火式电力液压喷射总成[02]、或电热式电力液压喷射总成[02]、或电力液压燃烧室(器)[020]和控制指令驱动电源[03]组成的。根据热力设备的不同需要和工作形式选配相应的喷射总成或燃烧器;C:电力液压液体燃料系统有单供应点和多供应点两类。D:电力液压液燃料系统的高压计量喷射靠的是受控电脉冲在计量液体中放电时,产生的受控电力液压效应。
2、一种应用于电力液压液体燃料系统的、利用在计量的液体燃料(辅助液体)中直接实施受控放电产生的受控电力液压效应来完成对计量的液体(辅助液体)实施受控的高压计量喷射的总成部件-电力液压喷射总成〔02〕,其特征在于:a、它是由组合阀〔4〕、计量放电压力腔〔5 〕、喷雾器〔6〕和各类接口部件组成的;b、受控的电能不经任何转换地直接施于计量完毕的液体燃料(辅助液体),以产生用于高压喷射用的电力液压效应:c、可以根据需要将组合阀〔4〕、计量放电压力腔〔5 〕、喷雾器〔6〕集成于一个壳体,或酌情分立并由高、低压管连接;d、它可分为单液路电力液压喷射总成和多液路电力液压喷射总成两类。如果组合阀〔4〕需要由驱动器配合工作,那么组合阀〔4〕应包括驱动器,驱动器可以与组合阀〔4〕集成于一体,也可以分立布置。
3、一种应用于具有点火功能的电力液压液体燃料系统的、利用在计量的液体燃料(辅助液体)中直接实施受控放电产生的受控电力液压效应来完成对计量的液体燃料(辅助液体)实施受控的高压计量喷射,并将混合的燃料-氧化剂利用电火花点燃的总成部件-点火式电力液压喷射总成〔02〕。其特征在于:a、它是由组合阀〔4〕、计量放电压力腔〔5 〕、喷雾器〔6〕、点火器〔 〕和各种接口组成的;b、点火放电电路部分与高压喷射电力液压放电电路部分可以串联,也可以采用并联的方式;c、受控的电能不经任何转换直接施于计量完毕的液体燃料(辅助液体);以产生用于高压喷射的电力液压效应;d、可以根据需要将组合阀〔4〕、计量放电压力腔〔5 〕、喷雾器〔6〕、点火器〔〕集成于一个壳体,或酌情分立由高、低压管线路连接;e、它有单液路点火式电力液压喷射总成和多液路点火式电力液压喷射总成两类;f、如果组合阀〔4〕需要驱动器配合工作,那么组合阀〔4〕应包括驱动器,驱动器可以与组合阀〔4〕集成于一体,也可以分立布置。
4、一种应用于具有电热(点火)功能的电力液压液体燃料系统的,利用在计量的液体燃料(辅助液体)中直接实施受控放电产生的受控电力液压效应来完成对计量的液体燃料(辅助液体)实施受控的高压计量喷射,并给燃烧室内的空气(氧化剂)加温或点火的总成部件-电热式电力液压喷射总成〔02〕。其特征在于:a、它是由组合阀〔4〕、计量放电压力腔〔5 〕、喷雾器〔6〕、电热体〔10〕和各类接口部件组成的;b、受控的电能不经任何转换地直接施于计量完毕的液体燃料(辅助液体),以产生用于高压喷射的电力液压效应;c、可以根据需要将组合阀〔4〕、计量放电压力腔〔5 〕、喷雾器〔6〕、电热体〔10〕集成于一个壳体、或酌情分立,由高、低压管线连接;d、它有单液路电热式电力液压喷射总成和多液路电热式电力液压喷射总成两类;e、如果组合阀〔4〕需要由驱动器配合工作,那么组合阀〔4〕应包括驱动器,驱动器可以与组合阀〔4〕集成于一体,也可以分立布置。
5、一种应用于电力液压液体燃料系统的、利用在计量的液体燃料(辅助液体)中直接实施受控放电产生的受控电力液压效应来完成对计量的液体燃料(辅助液体)实施受控的高压计量喷射,并将混合的燃料-氧化剂在气动力燃烧室内完成部分或全部燃烧的总成部件-电力液压燃烧器(室)〔020〕,其特征在于:a、它是由组合阀〔4〕、计量放电压力腔〔5 〕、喷雾器〔6〕(可酌情加装雾化器)、调风器、燃烧室(气动力)和点火器(或点火口)及各类接口组成的;或是在权利要求2.3.4.所述的电力液压喷射总成、点火式电力液压喷射总成、电热式电力液压喷射总成〔02〕的三个总成部件之中选用一种、或同时配用其中的二个、或同时使用三种种类的高压喷射总成加调风器和气动力燃烧室组成;b、它有单液路电力液压燃烧器和多液路电力液压燃烧器两种类型;c、如果组合阀〔4〕需要由驱动器配合工作,那么组合阀〔4〕应包括驱动器,驱动器与组合阀集成于一体,也可以分立布置。
6、根据权利要求1.2.3.4.5.所述的应用于电力液压液体燃料系统的和利用电力液压效应来完成对计量液体燃料(辅助液体)喷射的电力液压喷射总成、‘点火’式电力液压喷射总成、‘电热’式电力液压喷射总成、电力液压燃烧器的电力液压效应发生器-计量放电压力腔〔5 〕。其特征在于:它是在一个具有耐压能力的、并可以利用自身的可变的或固定的容积对被喷射的液体燃料(辅助液体)实施计量,或利用自身可变的或固定的容积在与其它的器件配合下对液体燃料(辅助液体)实施计量的腔体〔5〕内布置上可以实施相互放电的旨在用于在计量的液体燃料(辅助液体)中产生电力液压效应的电极的器件;该器件上有供液体燃料(辅助液体)出入的液路口。它是由具有计量和耐压能力的计量耐压腔体〔5〕和放电电极祖成的,计量腔〔5〕与放电电极可以彼此独立,也可以在不影响放电的前题下适当地部分、或全部混成:其放电电极可以是应标的导体、半导体。
7、一种应用于电力液压液体燃料系统的,以能够向电力液压发生器、电力液压喷射总成、点火式电力液压喷射总成、电热式电力液压喷射总成、电力液压燃烧器提供用于产生受控电力液压效应的受控的驱动电脉冲(包括向本系统或配套系统提供电控元件、电驱动元件所需的受控电脉冲)为主要工作目的,可以对‘单点’布置或‘多点’布置的电力液压喷射总成以及各个工况监测点、工作点实施监控;它所发出的用于电力液压喷射发生的电脉冲不经任何中间转换,直接施于计量完毕的液体燃料(辅助液体);对喷射点可以实现群控、或全权单独的控制的受控驱动电源总成-控制指令驱动电源〔03〕。其特征在于:它是由放电开关〔7〕、微电子信息处理器(或其它形式的信息处理器)〔8〕、信息变送接口〔9〕、传感器诸元〔10〕、功率驱动电源〔11〕及放电回路调配器件、电缆线组成。
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1987
- 1987-02-11 CN CN 87100598 patent/CN87100598A/zh active Pending
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