一種用于噴射熱力燃燒的燃料輸送高壓共軌系統的制作方法
【專利摘要】一種用于噴射熱力燃燒的燃料輸送高壓共軌系統，所述共軌系統包括經燃料輸送管順次連接的燃料輸入接口、高壓共軌體、電磁閥和噴嘴，所述高壓共軌體內設有具有燃料進、出口的燃料儲存腔體、輸出接口、輸送變量調節裝置，所述存儲腔體內有與燃料流送入方向垂直或傾斜設置的形成燃料輸送通道的阻尼墻，相鄰阻尼墻的燃料輸送通道處于不同的軸線上；輸出接口具有隔離相互擾動的功能；輸送變量調節裝置可調節輸出多種輸送變量；該高壓共軌系統能夠在燃料輸送過程中蓄積壓力能、平緩壓力波動，輸出多種輸送變量保證噴射燃燒的持續性、穩定性和精確可控性。
【專利說明】一種用于噴射熱力燃燒的燃料輸送高壓共軌系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種熱力燃燒燃料(液體、氣體燃料)輸送系統，具體講涉及一種用于噴射熱力燃燒的燃料輸送高壓共軌系統。
【背景技術】
[0002]現有的無論使用燃油、天然氣、液化石油氣等傳統燃料，還是使用醇基等新型清潔燃料的工業氣體、液體燃料大功率熱力燃燒設備，一般采用簡單的機械直噴技術，這種技術僅能實現基本的粗放型燃燒；但隨著動力燃燒排放標準不斷提高，汽、柴油發動機已普遍實現了“電噴”，其技術核心是高壓共軌技術，經發明人大量研究發現迄今為止還沒有一種適用于噴射熱力燃燒燃料(液體、氣體燃料)輸送的高壓共軌技術及裝置，使熱力燃燒技術能像動力燃燒那樣實現由機械直噴到電噴的換代跨越，使現有的動力燃燒越來越精細，克服熱力燃燒徘徊于粗放型的不平衡勢態。
[0003]眾所周知，動力燃燒是由化學能至動能的轉換，其中包含了機械部件作直線運動到圓周運動的轉換環節，這無疑要求其能量轉換形式具有脈沖式爆燃的顯著特點，這要求與之相適應的發動機的燃油高壓共軌輸送系統。依據動力裝置沖程的時序、輸出功率，燃油輸送系統的各噴嘴按時間順序和長短依次輪流噴射、點火，完成一個沖程周期。動力燃燒的燃油輸送系統一般由低壓泵、輸送管、高壓公共油軌、高壓泵、電磁閥、噴嘴、電控單元等部件組成，一般經由低壓油管、低壓泵、共軌油軌、高壓油管、高壓泵、電磁閥和噴嘴這樣一個分級升壓過程。自共軌體輸出到噴嘴噴射前進行高壓升中，最新的排放標準甚至要求高壓達到數十兆帕(MP);但由于動力燃燒脈沖式暴燃的特點，并不要求公共油軌的結構、功能復雜，而是相對簡單。如圖1所示，該公共油軌包括在一定容積的管體上設置進口 201、出口202以及油壓調節回路203。
[0004]但是，熱力燃燒不同于動力燃燒，它是化學能至熱能的直接轉換，沒有機械運動環節，其需要的能量轉換形式是連續、平穩、長時段的燃燒過程，多噴嘴同時噴射燃燒，且對多噴嘴各自的口徑和噴射變量的配合有不同要求；然而現有的機械直噴熱力燃燒設備結構簡單，經由泵或供燃氣管、電磁閥至噴嘴的過程，如直接將動力燃燒的高壓共軌系統用于熱力燃燒，存在如下問題:
[0005]1、輸送燃料的壓力能脈動會直接傳遞給噴嘴，使噴射變量(壓力、噴射量)發生波動，影響燃燒的平穩性；
[0006]2、目前尚無實時連續智能控制的技術基礎，整個輸送通道上難于設置合適的壓力參數檢測點，從而得不到穩定、可靠、準確的控制參數；
[0007]3、多段火控制噴嘴開/閉會瞬時產生大幅度壓力能跳動，使多噴嘴之間相互串擾。
[0008]4、單一輸送變量難以適應多段火控制時不同口徑噴嘴的適配性。

【發明內容】
[0009]為實現更加節能微排的熱力燃燒，本發明提供一種用于噴射熱力燃燒的燃料輸送高壓共軌系統，該高壓共軌系統能夠在燃料輸送過程中蓄積壓力能、平緩壓力波動，輸出多種輸送變量保證噴射燃燒的持續性、穩定性和精確可控性。
[0010]為了達到上述目的，本發明所提供的技術方案為:一種用于噴射熱力燃燒的燃料輸送高壓共軌系統，所述共軌系統包括經燃料輸送管順次連接的燃料輸入接口、高壓共軌體、電磁閥和噴嘴，所述高壓共軌體內設有具有燃料進、出口的燃料儲存腔體，所述存儲腔體內有與燃料流送入方向垂直或傾斜設置的形成燃料輸送通道的阻尼墻，相鄰阻尼墻的燃料輸送通道處于不同的軸線上。
[0011]采用上述技術方案，本發明的技術效果有:
[0012]1、燃料輸送不是直接送至噴嘴，而是先將燃料送到高壓共軌體的儲存腔體內，存儲腔體的容積大于單位時間的噴射量，能夠明顯發揮“水庫效應”的緩沖作用，使輸送過程中的燃料在此蓄積壓力能、平緩輸送變量波動，大幅減低輸送燃料壓力能的脈動幅度，改善噴嘴噴射變量(噴射壓力、噴射量)和燃燒裝置出力的平穩度，提高燃燒的穩定性。
[0013]2、所述儲存腔體內有阻尼墻和通道，阻尼墻具有破壞燃料壓力能定向有序傳播的作用。阻尼墻將儲存腔體分為多段存儲緩沖區；存儲緩沖區之間連通，通過將通道與燃料進、出口以及通道之間非同軸線設置，有效的緩沖燃料蓄積的壓力能，提高燃燒的穩定性。本申請部分或全部燃料出口設有輸送變量調節裝置，或根據輸入壓力+輸出壓力=彈簧壓力的機械調壓原理或球閥原理或小孔節流原理，以簡約的減壓調節方式，根據需要為不同口徑噴嘴調配不同的噴射變量，使各噴嘴分別達到口徑與壓力能的最佳匹配狀態，從根本上消除目前機械直噴燃燒裝置原理性缺陷，徹底杜絕因燃料噴射速度與火焰傳播速度失配造成脫火而引發爆燃的重大安全事故，本質性提高設備的安全性可靠性。特別適用于醇基等新型清潔燃料大功率、特大功率燃燒應用。
[0014]4、壓力檢測點設在臨近存儲腔體中壓力能相對平緩的燃料出口處，一方面避開壓力能脈動的直接沖擊影響，另一方面又能迅速檢測燃料噴射過程中輸送壓力的變化，便于及時準確獲取壓力控制參數，為實現燃料輸送變量實時連續調整控制創建必要的技術條件。
[0015]5、存儲腔體設有一個或多個輸入口，在噴射燃燒使用液體燃料時，多個輸入接口可方便地并聯接入多個輸送泵，形成泵組輸送，以增大單臺燃燒裝置的出力，一方面增大單機輸出排量、及排量的動態范圍；另一方面還可將多臺泵輪班切換使用，大幅提高燃燒設備運行的可靠性、及連續運行時間，為提高燃燒裝置長時段運行可靠性提供技術支持。
[0016]6、本申請高壓共軌體設計為一個存儲腔體、多個輸入口時，每個輸入口連接不同的泵，將不同熱值的多種燃料分別泵入存儲腔，在腔體內先行混合后再噴射，這種“實時混合燃燒”，為滿足某些特殊燃燒工況提供技術支持。
[0017]7、高壓共軌體設計為多個相互獨立的存儲腔體，構成組合腔型，可實現一臺燃燒設備上構建多條相互獨立的燃料輸送通道，設置多個輸送變量，為不同口徑噴嘴或噴嘴群適配不同壓力能，采用較為復雜的方式提供另一種不同口徑噴嘴與噴射變量分別達到最佳匹配狀態的有效技術手段。
[0018]8、本申請中階梯式或漸變式的燃料出口，從結構上保證多輸出口連接不同噴嘴(群)工作時能夠有效隔離相互間的擾動。【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是現有技術動力燃燒高壓共軌體的結構示意圖；
[0020]圖2是本發明提供的高壓共軌系統的流程圖；
[0021]圖3是本發明提供的高壓共軌體的結構示意圖；
[0022]圖4是本發明提供的高壓共軌體一實施方式的結構示意圖；
[0023]圖5是本發明提供的高壓共軌體另一實施方式第二阻尼墻的側視圖；
[0024]圖6是本發明提供的高壓共軌體另一實施方式第一阻尼墻的側視圖；
[0025]圖7是本發明提供的燃料出口一實施方式的結構示意圖；
[0026]圖8是本發明提供的燃料出口另一實施方式的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]以下為本發明所提供的實施例，僅是為了進一步說明本發明的應用，而不是限定。
[0028]如圖2所示，一種用于噴射熱力燃燒的燃料輸送高壓共軌系統，所述共軌系統包括經燃料輸送管順次連接的燃料輸入接口 1、高壓共軌體4、電磁閥2和噴嘴3，所述燃料輸入接口 I可為泵壓輸送接口、空壓介質輸送接口或管道增壓輸送接口，所述高壓共軌體4可設置多個燃料進口和出口，該多個出口對應設置多組電磁閥2和噴嘴3，一個電磁閥2可對應連接一個噴嘴3，也可同時連接多個噴嘴3，所述燃料出口的部分或全部設有輸送變量調節裝置，所述輸送變量調節裝置以彈簧式或以球閥式或以小孔節流式壓力調節器減壓調節輸送變量，所述輸送變量調節裝置臨近所述燃料出口設置，或設置在所述燃料出口與所述電磁閥之間，或者設置在所述電磁閥與所述噴嘴之間；例如，多段火控制時，相對小口徑噴嘴的燃料出口設置輸送變量調節裝置，對應中等口徑的燃料出口可選擇設置輸送變量調節裝置，對應大口徑噴嘴一般不設置輸送變量調節裝置；當在要求燃燒穩定性特別高的特殊工況時，燃料出口要全部設置輸送變量調節裝置，在獲得噴射變量與噴嘴口徑適配的基礎上，犧牲一定的壓力能，精細調節每一個噴嘴的輸送壓力，使之噴射燃燒更平穩。
[0029]本申請中的燃料輸入接口 1、高壓共軌體4和輸送變量調節裝置可作為獨立部件組合使用，也可任意組合為一新的功能部件，也可三者組合構成新的部件，例如高壓共軌體4與泵壓輸送接口中的泵設為一體結構；另外，所述高壓共軌體的表面可與燃燒設備連接，用于燃燒設備的冷卻、散熱，或作為封閉式工作環境的冷卻源；本申請中的高壓共軌系統，對于泵壓輸送燃料具有升壓、平緩壓力能、降壓(等壓)噴射的邏輯關系，是一個先由泵升壓，又由高壓共軌體存儲緩沖壓力能波動，再經減壓調節或者經共軌體輸出口直接等壓輸出，為不同口徑噴嘴配設不同噴射變量的完整噴射過程；對于管道增壓輸送氣體燃料、空壓介質輸送液體燃料，具有平緩壓力能、降壓(等壓)噴射的邏輯關系，是一個由高壓共軌體存儲緩沖壓力能波動，再經減壓調節或者經共軌體輸出口直接等壓輸出，為不同口徑噴嘴配設不同噴射壓力的完整噴射過程。
[0030]如圖3所示的高壓共軌體4，該高壓共軌體4具有單一的存儲腔體5，該存儲腔體5總容積大于單位時間的燃料噴射量，所述存儲腔體5內有與燃料流送入方向垂直或傾斜設置的形成燃料輸送通道9的阻尼墻8，相鄰阻尼墻8的燃料輸送通道9處于不同的軸線上；在該實施例中，存儲腔體5兩端的中部分別設有3個燃料進口 6、一個輔助工作接口 10和3個出口 7，輔助工作接口 10可作為備用輸入口，也可用于當儲存腔體內壓力過大時，將燃料回送排出；所述燃料進口 6和出口 7設置在所述儲存腔體5的兩端，臨近所述燃料進、出口的阻尼墻8優選呈品字形或倒品字形設置，所述品字形或倒品字形為在臨近所述燃料進、出口分別依次設有第一阻尼墻801和第二阻尼墻802，所述第一阻尼墻801設置在所述儲存腔體5的中部，其兩端與所述儲存腔體5的內壁形成燃料輸送通道9，所述第二阻尼墻802的一端分別與儲存腔體5的兩側內壁連接，其另一端形成燃料輸送通道9 ;阻尼墻將存儲腔體5分成多段腔體，多段腔體可按功能劃分三段:燃料進口 6與鄰近燃料進口 6的第二阻尼墻802之間為輸入緩沖區；第二阻尼墻802之間為中段存儲緩沖區；燃料出口 7與鄰近燃料出口 7的第二阻尼墻802之間為輸出遲滯緩沖區；所述中段存儲緩沖區的容積較大，輸出遲滯緩沖區有三個燃料出口 7 ;其中，噴射一段火(點火)的噴嘴的口徑最小，對應的燃料出口 7設有輸送變量調節裝置；二段火噴嘴口徑居中，對應的燃料出口 7設有輸送變量調節裝置；三段火噴嘴口徑最大，對應的燃料出口 7不設置輸送變量調節裝置。
[0031]本申請中的輸入緩沖區可設有一個或多個燃料進口 6和一個輔助工作口，靠近燃料進口 6的位置設有一道或多道阻尼墻8以及一條或多條連接中段存儲緩沖區的通道；中段存儲緩沖區可設置為一段或多段，通過阻尼墻及其通道與輸出遲滯緩沖區和沖擊緩沖區連通；輸出遲滯緩沖區可設有一個或多個燃料出口 7，部分或全部燃料出口 7設有輸送變量調節裝置，可根據需要為不同口徑噴嘴減壓調配不同的噴射變量，使各噴嘴分別達到口徑與壓力能的最佳匹配狀態。
[0032]如圖4所示的高壓共軌體4，該高壓共軌體4具有3個相互獨立的存儲腔體5，所述存儲腔體5的內部結構如圖3所示，每個存儲腔體5分別具有一個燃料進、出口 6、7，存儲腔體5可以并聯、串聯以及并聯、串聯混合排列，存儲腔體5之間還可以進行各種其它形式的組合，甚至存儲腔體5也可進行外部連接，組合成多個高壓共軌體的復合結構。
[0033]如圖5和圖6所示的阻尼墻8，具有該阻尼墻8的高壓共軌體4呈圓筒狀，其兩端的中部設有燃料進、出口 6、7，所述阻尼墻8為圓形板體，通道9按圓周方向設置在所述第一阻尼墻801的邊部，以及設置在第二阻尼墻802的中部，該通道9與燃料進、出口 6、7處于不同的軸線；且相鄰通道9之間處于不同的軸線。
[0034]如圖7和圖8所示的燃料出口 7，所述燃料出口的管徑由所述儲存腔體5至所述燃料出口逐漸減小；所述逐漸減小為階梯式或漸變式；其中燃料出口的大直徑段靠近腔體內，小直徑段靠近腔體外，大直徑段垂直過度或漸變過度到小直徑段。
[0035]本申請中的儲存腔體5內臨近燃料出口 7設有燃料輸送壓力檢測點；當有多個燃料出口 7時，檢測點設置在距離各個燃料出口 7距離相同處。
[0036]最后應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種用于噴射熱力燃燒的燃料輸送高壓共軌系統，所述共軌系統包括經燃料輸送管順次連接的燃料輸入接口(I)、高壓共軌體(4)、電磁閥2和噴嘴3，所述高壓共軌體(4)內設有具有燃料進、出口(6、7)的燃料儲存腔體(5)，其特征在于:所述存儲腔體(5)內有與燃料流送入方向垂直或傾斜設置的形成燃料輸送通道(9)的阻尼墻(8)，相鄰阻尼墻(8)的燃料輸送通道(9)處于不同的軸線上。
2.如權利要求1所述的共軌系統，其特征在于:所述燃料輸入接口(I)包括泵壓輸送接口、空壓介質輸送接口或管道增壓輸送接口。
3.如權利要求1所述的共軌系統，其特征在于:所述燃料進口(6)和出口(7)設置在所述儲存腔體(5)的兩端，臨近所述燃料進、出口的阻尼墻(8)呈品字形或倒品字形設置。
4.如權利要求1所述的共軌系統，其特征在于:所述燃料出口的管徑由所述儲存腔體(5)至所述燃料出口逐漸減小。
5.如權利要求4所述的共軌系統，其特征在于:所述逐漸減小為階梯式或漸變式。
6.如權利要求1所述的共軌系統，其特征在于:所述高壓共軌體內設有數目不小于二的所述燃料儲存腔體(5)。
7.如權利要求1所述的燃料噴射系統，其特征在于:所述高壓共軌體內設有數目為一的所述儲存腔體(5)，所述儲存腔體(5)的兩端設有數目不小于二的燃料進口和出口。
8.如權利要求1所述的燃料噴射系統，其特征在于:所述高壓共軌體的燃料進口端設有輔助工作接口(10)。
9.如權利要求1至8任一所述的共軌系統，其特征在于:所述燃料出口的部分或全部設有輸送變量調節裝置，所述輸送變量調節裝置設置在所述燃料出口與所述電磁閥之間，或設置在所述電磁閥與所述噴嘴之間。
10.如權利要求1至8任一所述的共軌系統，其特征在于:所述儲存腔體(5)內臨近燃料出口(7)設有燃料輸送壓力檢測點。
【文檔編號】F02M55/02GK103726963SQ201410038133
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月26日 優先權日:2014年1月26日
【發明者】張志遠, 鄔江興, 王偉平, 張寧, 鄔東建, 王蓓 申請人:北京礴德恒激光科技有限公司