[發明專利]氣體混合器與氣體混合系統

有效

• 申請號: 201280056064.2
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN104144740A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: M·萊茵德爾
• 申請（專利權）人: MTU腓特烈港有限責任公司
• 主分類號: B01F3/02
• 分類號: B01F3/02;B01F5/04;F02M21/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 梁冰;何逵游

技術領域

本發明涉及一種按照權利要求1的前序部分所述的氣體混合器。所述氣體混合器具有：第一外部氣體殼體部件，其在縱軸線中具有用于第一氣體的進給部以及在橫軸線中具有用于第二氣體的進給部；在形成用于第二氣體的環形腔的情況下被裝入第一氣體殼體部件內的第二內部氣體殼體部件，所述第二內部氣體殼體部件包括一混合室，第一氣體和第二氣體可被導入到所述混合室中以用于混合成氣體混合物，其中第一氣體殼體部件和第二氣體殼體部件及環形腔沿著縱軸線定向，并且混合室柱狀地沿著縱軸線定向，其中在混合室中布置了具有多個空心棒的混合裝置，其中空心棒的空腔與環形腔在兩側流體連接。本發明還涉及一種按照權利要求18所述的具有燃氣發動機的氣體混合系統。

背景技術

前述類型的氣體混合器用于將第一氣體與第二氣體混合。尤其是在燃氣發動機方面第一氣體的形式是助燃空氣，即新鮮空氣或稀燃的空氣/氣體混合物-也被稱作增壓空氣，而第二氣體的形式是可燃氣體。在氣體混合器內提供一種由一種助燃空氣和一種與所述助燃空氣混合的可燃氣體形成的、適用于燃氣發動機的空氣/可燃氣體-混合物。已經證明，尤其對于稀燃式氣體發動機來說重要的是，將λ-比例，即可燃氣體與助燃空氣之比例如調節到稀燃式氣體發動機(Magergasmotor)的功率需求。例如從EP0898064A1中可以獲悉一種形式為文丘里混合器的氣體混合器，所述文丘里混合器在氣體混合系統中被連接在稀燃式氣體發動機前面用于將可燃氣體混合至助燃空氣或稀燃式氣體混合物。

原則上可以使用一種具有不同橫截面的文丘里混合器來提高空氣/可燃氣體-混合物的混合質量；例如在EP?2?258?983?A2中描述了文丘里混合器的具有不同橫截面的混合區段。在GB?154，920中描述了一種開頭所述類型的、在文丘里管中具有活動入流體的氣體混合器，由此可以不同程度地調節混合間隙。文丘里混合器基于對氣體混合起決定作用的文丘里原理工作，也就是說，由于通過布置在流體橫截面的中心的入流體整體地縮減流動橫截面，而提高在入流體區域內的流速，從而決定性地降低流動中整體的背壓。整體起決定作用的文丘里原理基于使用一種中心入流體，所述入流體在整個流動橫截面內影響流動或使流動加速。

在EP?2?016?994?A中描述了一種開頭所述類型的氣體混合器，其中文丘里管在收窄的橫截面區域具有用于可燃氣體的進入開口，所述進入開口在混合過程期間可以借助調節元件改變。在此調節元件包括一包圍收窄的橫截面的、帶有燃料調節口的調節套筒，其中在針對用于可燃氣體的進入開口相互調節燃料調節口時，可以改變用于可燃氣體的通流橫截面的大小。收窄的橫截面借助于布置在文丘里管中的擠壓體形成。雖然由此可以相對準確地調節通流橫截面，但是會比較緩慢地執行相應的調節方法，或者限制了允許的最大調節力。此外前述的調節元件的機械結構比較復雜，從而在氣體混合器的使用壽命方面可能會由于磨損和可能的污染而損害調節精度。

全部前述解決方案--除了大多為齊柏林形式的擠壓體之外-都具有一朝著軸線中心布置的擠壓體收窄的穿流口，以便在收窄的穿流口區域內產生助燃空氣的盡可能高的加速度；由此以便在收窄的穿流口的整個橫截面上產生足夠高的低壓以用于混入可燃氣體。此處作為文丘里原理的“整體”混合原理強調了文丘里原理作為對在收窄的穿流口的整個橫截面上的混合過程來說是主要起決定作用的原理。

一般來說文丘里原理原則上具有下述優點：即使節流閥位置以及第一氣體的中心空氣質量流為了改變功率而發生變化，而助燃空氣與可燃氣體的量彼此仍保持相同的比例。

理論上文丘里原理也可以無損失地工作，即理論上沒有總壓力損失。但是在現實中表明，在文丘里噴嘴中，在“整體文丘里原理”框架內產生的負壓降-即用于第二氣體的進給部與用于第一氣體的進給部之間的壓差-取決于與氣體混合器連接的燃氣發動機的氣缸數或氣體應用設備的這種體積。例如可以確定，具有兩位數以上氣缸數的燃氣發動機可能引起氣體混合器上的總壓力損失處于兩位數的毫巴范圍內。這種總壓力損失必須定期地通過通常布置在氣體混合器后面的廢氣渦輪增壓器的壓縮機來消除；也就是說由壓縮機產生的功率隨著總壓力損失的變化而改變，這使得配置有氣體混合器的內燃機的、尤其是具有燃氣發動機等的氣體混合系統的總效率變差。這一點已經證明在下述情況下是尤其不利的：第二氣體是可燃氣體、例如天然氣，沼氣等具有高變化的CO₂-含量的可燃氣體，且第一氣體是增壓空氣等助燃空氣。

期望形成一種氣體混合器，使得減小內燃機的壓縮機的負荷。還期望一種結構相對簡單、具有使用壽命長且可靠設計的結構類型的氣體混合器。