一种定容燃烧弹气体预混装置的制作方法

1.本实用新型属于定容燃烧弹喷雾实验技术领域，尤其涉及一种定容燃烧弹气体预混装置，用于定容燃烧弹喷雾实验装置中。


背景技术：

2.内燃机自其诞生以来，各项技术飞速发展，在内燃机经济性、动力性、排放性的诸多影响因素中，燃烧过程是最主要的因素。定容燃烧弹主要功能是模拟发动机在活塞上止点附近时气缸内的喷雾和燃烧过程，其特点是结构简单，可以方便的改变热力参数，如气体混合比例、压力和温度等。因此诸多研究机构都采用了定容燃烧弹进行喷雾和燃烧特性研究。在定容燃烧弹实验中，传统预混箱无法按精确比例混合搅拌，而且搅拌均匀的气体充入定容燃烧弹内需要一段时间对气体进行加热，从而延长了实验时间，降低了工作效率。因此急需研制一种能够按照精确比例混合气体，并在搅拌的同时对气体加热的预混箱来解决这一技术问题。同时如何按比例调配气体，预混箱气体减少、压力降低时如何减少浪费也是本领域技术人员急需解决的问题。


技术实现要素：

3.为解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种定容燃烧弹气体预混装置，其解决了传统预混箱无法按精确比例混合气体、无法在传统预混箱内直接加热，且传统预混箱采用的普通风扇需要打孔，无法精确保证预传统混箱内腔密封性能的问题，并保持预混箱内压力恒定，达到缩短实验时间并减少浪费的目标。
4.本实用新型的具体技术方案如下：
5.一种定容燃烧弹气体预混装置，其特征在于，所述预混装置包括预混箱、电磁阀组、液压马达驱动机构；
6.所述预混箱包括第一进气口、活塞、电阻丝、温度传感器、磁耦合风扇、出气口、压力传感器、位置传感器a、位置传感器b；
7.所述第一进气口和所述出气口分别设置在所述预混箱的前、后两端，并分别与所述预混箱内腔相通；多种气源通过所述电磁阀组与所述第一进气口相连，按比例向所述预混箱内输入气体，所述出气口与所述电磁阀组相连，所述预混箱将恒压气体通过所述电磁阀组向外输出；
8.所述活塞设置在所述预混箱内，所述活塞的活塞杆由所述预混箱前端中心穿出与所述液压马达驱动机构相连，所述液压马达驱动机构驱动所述活塞在所述预混箱内活塞运动；所述磁耦合风扇与所述活塞同轴线固定在所述预混箱后端内侧；所述电阻丝缠绕在所述预混箱外表面；
9.所述温度传感器和所述压力传感器分别安装在所述预混箱内壁上，用于检测所述预混箱内气体的温度和压力；所述位置传感器b和所述位置传感器a分别安装在所述预混箱内的前、后预定位置，用于监测所述活塞是否到达预定位置。
10.进一步地，所述预混箱还包括第二进气口，所述第二进气口设置在所述预混箱后端，并与所述预混箱内腔相通；所述第二进气口与所述电磁阀组相连，用于消除所述活塞回程时产生的背压。
11.进一步地，所述第二进气口与所述出气口以所述预混箱轴线为中心对称设置。
12.进一步地，所述第一进气口和所述第二进气口在所述箱体表面沿同一母线设置。
13.进一步地，所述电磁阀组包括比例阀、进气电磁换向阀、二位二通电磁换向阀；所述气源通过所述比例阀与所述进气电磁换向阀相连，所述进气电磁换向阀与所述第一进气口相连；所述第二进气口和所述出气口与两个所述二位二通电磁换向阀分别相连。
14.进一步地，所述电磁阀组还包括溢流阀，所述溢流阀与所述出气口连接的所述二位二通电磁换向阀并联设置，与所述出气口连接。
15.进一步地，所述预混箱还包括前端盖、后端盖、箱体，所述前端盖和所述后端盖分别安装在所述箱体内前后两端的凹面和凸面上，所述前端盖、所述后端盖与所述凹面、所述凸面之间设有密封圈；所述活塞的所述活塞杆由所述凹面、所述前端盖中心穿过与所述液压马达驱动机构相连；所述第一进气口和所述出气口分别在所述凹面内侧和所述凸面位置处与所述预混箱内腔相通；所述磁耦合风扇位于所述凸面中心。
16.进一步地，所述预混装置还包括电控单元，所述电控单元与所述液压马达驱动机构、所述电阻丝、所述温度传感器、所述磁耦合风扇、所述压力传感器、所述位置传感器a、所述位置传感器b及所述电磁阀组分别连接。
17.进一步地，所述预混装置还包括联轴器，所述活塞杆通过所述联轴器与所述液压马达驱动机构连接。
18.进一步地，所述预混箱还包括隔热垫，所述预混箱外表面缠绕所述电阻丝后覆盖所述隔热垫。
19.本实用新型的有益效果：
20.本实用新型结构简单，装拆方便，易于更换，具有较好的安全性，。本实用新型通过比例阀可以使多种气体按一定比例充入预混箱内，并通过磁耦合风扇和电阻丝对预混箱内的气体进行搅拌和加热，可实现在气源对预混箱内腔按比例充气的同时对腔内气体加热，并在整个实验过程中不间断的进行气体搅拌，更能保证气体充分混合，能够有效地缩短试验时间，提高实验效率。本实用新型通过压力传感器、位置传感器、活塞以及液压马达驱动机构实现预混箱内体积可变，并保证腔内恒压，从而完成对定容燃烧弹多次气体输出，并且最大程度上排空预混箱内腔气体，减少浪费。
附图说明
21.图1为本实用新型定容燃烧弹气体预混装置外观示意图；
22.图2为本实用新型定容燃烧弹气体预混装置内部结构剖面图；
23.图3为本实用新型定容燃烧弹气体预混装置的结构原理图；
24.图4为本实用新型中进气流程图；
25.图5为本实用新型中出气流程图。
26.其中：1
‑
联轴器、2
‑
前端盖、3
‑
第一进气口、4
‑
活塞、5
‑
隔热垫、6
‑
电阻丝、7
‑
温度传感器、8
‑
第二进气口、9
‑
磁耦合风扇、10
‑
后端盖、11
‑
出气口、12
‑
压力传感器、13
‑
位置传感
器a、14
‑
箱体、15
‑
位置传感器b、16
‑
螺栓、17
‑
比例阀、18
‑
二位四通电磁换向阀、19
‑
溢流阀、20
‑
二位二通电磁换向阀。
具体实施方式
27.为了使本领域的技术人员更好地理解本技术的技术方案，以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。
28.本技术文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
29.本实用新型中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.本实施例记载了一种定容燃烧弹气体预混装置，其可以精确比例混合气体，直接在预混箱内加热，并保持气体恒压输出，最大程度上排空预混箱内腔气体，达到缩短实验时间并减少浪费的目标。
31.该预混装置由预混箱、电磁阀组、液压马达驱动机构、控制单元组成，控制单元通过电磁阀组控制多种气体输入预混箱内混合，混合气经电磁阀组控制输出，液压马达驱动机构用于调整预混箱内的气体压力。
32.如图1与图2所示，预混箱包括前端盖2、第一进气口3、活塞4、隔热垫5、电阻丝6、温度传感器7、第二进气口8、磁耦合风扇9、后端盖10、出气口11、压力传感器12、位置传感器a13、箱体14、位置传感器b15、螺栓16。
33.液压马达驱动机构通过联轴器1与活塞4的活塞杆相连，活塞4设置在箱体14内，在液压马达驱动机构驱动下在箱体14内做活塞运动，用以调节箱体14内气体压力，可使其保持预定恒压输出。
34.前端盖2和后端盖10通过螺栓16分别安装在箱体14前后两端的凹面和凸面上，前端盖2、后端盖10与箱体14的凹、凸面之间设有密封圈进行密封，本实施例中密封圈可采用o型密封圈。活塞杆由凹面、前端盖2中心穿过与联轴器1相连。
35.第一进气口3和第二进气口8沿箱体14表面同一母线分别设置在箱体14的凹面内侧和凸面位置处，并分别与箱体14内腔相通，用于向箱体14内输入气体。出气口11设置在箱体14的凸面位置处与第二进气口8以箱体14中心轴线对称，并与箱体14内腔相通，用于输出混合气。
36.在凸面中心，磁耦合风扇9与活塞4同轴线固定在后端盖10内侧，用于搅拌混合气体，使其混合充分。温度传感器7和压力传感器12分别安装在箱体14的内壁上，用于检测箱体14中混合气的温度和压力。在凸面和凹面的内侧表面分别安装位置传感器a13和位置传感器b15，用于分别监测活塞4是否与凸面、凹面表面接触。
37.箱体14外表面缠绕电阻丝6后覆盖隔热垫5，通过电阻丝6可加热箱体14内的混合气。
38.本实施例以混合两种气体为例说明电磁阀组，如图3所示，电磁阀组包括一对比例阀17、二位四通电磁换向阀18、溢流阀19、二位二通电磁换向阀20。气源a、b分别通过比例阀17与二位四通电磁换向阀18相连，二位四通电磁换向阀18与预混箱上的第一进气口3相连。工作时，由比例阀17精确控制充入预混箱内的气体比例，压力传感器12检测预混箱内腔压力达到预设值时，二位四通电磁换向阀18关断，从而控制预混箱内气体总量。第二进气口8与二位二通电磁换向阀20相连，可消除活塞4回程时产生的背压,如二位二通电磁换向阀20将空气通过第二进气口8送入箱体14内,以此消除活塞4回程时的真空状态,解除背压。出气口11与并联设置的溢流阀19和二位二通电磁换向阀20相连，溢流阀19对系统起过压保护的作用，二位二通电磁换向阀20的出气口与定容燃烧弹相接。
39.液压马达驱动机构、电阻丝6、温度传感器7、磁耦合风扇9、压力传感器12、位置传感器a13、位置传感器b15及电磁阀组分别与电控单元连接，通过电控单元控制各部件工作。
40.当采用本预混装置进行多种气体混合时，所用的进气电磁换向阀只需将二位四通电磁换向阀18更换为具有多个相应进气口的电磁换向阀即可。
41.本预混装置的进气流程如图4所示，比例阀17、二位四通电磁换向阀18、第一进气口3开启，气源a与气源b经比例阀17、二位四通电磁换向阀18从第一进气口3按精确比例向箱体14内输入气体。启动磁耦合风扇9与电阻丝6，对气体进行搅拌加热。温度传感器7检测预混箱内气体温度，温度到达预设值时，关断电阻丝6，加热停止，反之电阻丝6继续加热。压力传感器12检测预混箱内压力，压力到达预设值时，关断二位四通电磁换向阀18，停止进气，反之继续对预混箱内腔充气。
42.本预混装置出气流程如图5所示：对定容燃烧弹充气过程中，开启出气口11及与之相连的二位二通电磁阀20，气体经出气口11、二位二通电磁换向阀20进入定容燃烧弹。压力传感器12实时检测预混箱内压力，如果压力传感器12检测压力低于预设的最低压力，则液压马达驱动机构带动活塞4向右移动，如果压力传感器12检测压力高于预设的最高压力，开启溢流阀19泄压，否则液压马达驱动机构不带动活塞4动作。位置传感器a13监测活塞4右端面位置，若活塞4右端面未接触到位置传感器a13，则液压马达驱动机构可带动活塞4继续右移，反之液压马达驱动机构带动活塞4左移，同时，开启第二进气口8及与之相连的二位二通进气阀20，解决回程背压。液压马达驱动机构带动活塞4左移时，位置传感器b15监测活塞4左端面位置，若活塞4左端面接触到位置传感器b15，则液压马达驱动机构带动活塞4停止移动，同时关断所有电磁阀，反之液压马达驱动机构带动活塞4继续左移。
43.预混箱进、出气过程中各电磁阀工作情况如表一所示：
44.表1电磁阀工作情况
[0045] 1ya2ya3ya进气
‑‑
出气
‑‑
空回行程
‑

‑
复位
‑‑‑
[0046]
虽然上面结合本实用新型的优选实施例对本实用新型的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本实用新型的示意性实现方式的解释，并非对本实用新型包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本实用新型范围的限制，在
不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本实用新型保护范围之内。