專利名稱：一種燃料計(jì)量供給裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燃燒控制領(lǐng)域，涉及燃燒的燃料供給，一種通過(guò)計(jì)量供給燃料精確控
制和調(diào)節(jié)燃燒熱負(fù)荷的裝置。
背景技術(shù)：
燃燒作為一種熱源，在恒溫?zé)崴仩t、中餐炒灶、取暖設(shè)備和可控燃料摻燒的燃燒 應(yīng)用中，方便、準(zhǔn)確、可靠的調(diào)節(jié)燃料是控制熱源輸出功率的關(guān)鍵技術(shù)，只有保證燃料準(zhǔn)確 供給才能做到準(zhǔn)確配風(fēng)，傳統(tǒng)的手動(dòng)或機(jī)械式調(diào)節(jié)方式存在著燃料精確供給與配風(fēng)同步困 難的問(wèn)題，致使出現(xiàn)操作不便、達(dá)不到控溫要求、燃燒效率低、排放不合格、安全得不到保證 等問(wèn)題。 中國(guó)專利ZL200620019634. 2公開(kāi)了一種壓力霧化燃燒機(jī)配用的節(jié)能控制裝置， 它采用"高頻脈沖電磁閥"控制燃油量，通過(guò)脈寬調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)燃燒器火力可調(diào)，這種裝置 存在以下缺點(diǎn) 1、采用脈寬調(diào)制技術(shù)(P麗)控制電磁閥的方式僅起到開(kāi)關(guān)的作用，要實(shí)現(xiàn)燃料供 給還需要額外動(dòng)力(如高壓油泵)、穩(wěn)壓裝置和其他管路配件，造成供油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可 靠性低、能耗大、成本高等； 2、由于該裝置的"脈動(dòng)壓力腔"通過(guò)噴嘴孔與大氣相連，在電磁閥關(guān)閉后的泄壓和
電磁閥打開(kāi)瞬間建立壓力的過(guò)程中都不可避免產(chǎn)生燃料滴漏，滴漏的燃料不能以霧化的方
式參與燃燒，而且其滴漏量與溫度、壓力、特別是脈沖寬度(占空比)和脈沖頻率等多種因
素有關(guān)，供給燃料和調(diào)節(jié)過(guò)程不能做到準(zhǔn)確計(jì)量從而帶來(lái)燃燒不充分等問(wèn)題。 柱塞泵由于其能耗低、壽命長(zhǎng)、體積小、使用靈活等特點(diǎn)，受到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
但是由于其特殊的脈動(dòng)輸出方式，使得在燃燒控制領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。為了保證穩(wěn)定燃
燒和熱負(fù)荷的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，根據(jù)不同的燃燒應(yīng)用，在脈動(dòng)燃料供應(yīng)的情況下，柱塞泵應(yīng)有較寬
的頻率工作范圍，例如1Hz 100Hz。 采用脈沖頻率調(diào)制技術(shù)(PFM)控制電磁柱塞計(jì)量供油方式可以很好解決上述問(wèn) 題。通過(guò)專利查詢，在現(xiàn)有的燃燒器技術(shù)中不存在應(yīng)用脈沖頻率調(diào)制技術(shù)(PFM)控制電磁 柱塞計(jì)量供給燃料以調(diào)節(jié)和控制燃燒熱負(fù)荷的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，為了解決現(xiàn)有的柱塞泵未能應(yīng)用 于燃燒領(lǐng)域的問(wèn)題，提供一種應(yīng)用脈沖頻率調(diào)制技術(shù)(PFM)控制電磁柱塞計(jì)量供給燃料以 調(diào)節(jié)和控制燃燒熱負(fù)荷的裝置。 本發(fā)明裝置由燃料箱、電磁柱塞泵和控制器所組成，電磁柱塞泵進(jìn)口與燃料箱直 接相連，電磁柱塞泵出口與燃燒器(預(yù)混式、蒸發(fā)式、壓力霧化式)或燃料(如醇類裂解制 氫)處理裝置連通，電磁柱塞泵由控制器所發(fā)出的脈沖頻率調(diào)制(PFM)信號(hào)或其他類數(shù)字 電路驅(qū)動(dòng)，且滿足脈沖頻率在1Hz 100Hz范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，脈沖功率滿足時(shí)，燃料的計(jì)量取決于脈沖的頻率。 本發(fā)明電磁柱塞泵包括一個(gè)柱塞和柱塞套，在柱塞套頂部套有磁芯，在磁芯的上 方套有上磁極，下方套有下磁極；在柱塞上套有復(fù)位彈簧，該復(fù)位彈簧位于柱塞套與磁芯之 間；在磁芯的周?chē)O(shè)有線圈，在線圈外套有外殼；在下磁極上設(shè)置有一單向閥，該單向閥包 括一個(gè)封住壓力腔的密封球和頂住密封球的密封彈簧，在單向閥底部為出口 ；在單向閥與 柱塞之間形成一個(gè)空間為壓力腔；在上磁極開(kāi)設(shè)有燃料進(jìn)口 ；在柱塞與壓力腔之間開(kāi)設(shè)有 單向進(jìn)液孔。裝置由脈沖頻率調(diào)制電路驅(qū)動(dòng)，脈沖頻率在1Hz 100Hz范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，脈 沖功率滿足時(shí)，燃料的計(jì)量取決于脈沖的頻率。 本發(fā)明裝置進(jìn)口與燃料箱直接相連，裝置出口與燃燒器或燃料處理裝置連通，脈 沖頻率調(diào)制信號(hào)由燃燒系統(tǒng)控制器提供。 本發(fā)明磁芯與柱塞采用剛性連接，用于傳遞電磁力和復(fù)位彈簧的作用力；燃料輸 出的壓力取決于電磁力、復(fù)位彈簧彈力和密封彈簧彈力，綜合調(diào)整電磁力、復(fù)位彈簧彈力和 密封彈簧彈力可以獲得需要的燃料輸出壓力。而且本發(fā)明壓力腔的有效體積為燃料的最小 計(jì)量單位。 本發(fā)明它的工作頻率范圍1 100Hz，燃料供給量為
L =入VP 式中L-單位時(shí)間燃料量(毫升/秒)；A -流量系數(shù)(試驗(yàn)獲得)；V-壓力腔體 積(毫升)；P-脈沖頻率(赫茲) 本發(fā)明通過(guò)對(duì)燃料計(jì)量調(diào)節(jié)，獲得燃燒需要的熱負(fù)荷。本發(fā)明柱塞在電磁力和復(fù) 位彈簧的作用下在柱塞套內(nèi)沿軸向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的負(fù)壓將燃料吸入壓力腔 內(nèi)至充滿，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的推力將壓力腔內(nèi)的燃料全部從輸出口送出，壓力腔的有效體 積為燃料的最小計(jì)量單位。 本發(fā)明裝置通過(guò)脈沖頻率控制計(jì)量供給燃料，當(dāng)脈沖電流作用于裝置的低自感系 數(shù)線圈時(shí)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)通過(guò)由低矯頑力軟磁合金材料制成的上下磁極、磁芯、磁隙 (磁芯與上下磁極的間隙)以及外殼形成一個(gè)閉合磁路。由于采用了低自感系數(shù)線圈，所以 磁路中的磁感強(qiáng)度可以在短時(shí)間內(nèi)上升至最大。由于上下磁極極性相反，因此磁芯受電磁 力吸引，克服復(fù)位彈簧彈力帶動(dòng)柱塞同時(shí)向下磁極運(yùn)動(dòng)，這時(shí)，由柱塞和柱塞套形成的壓力 腔內(nèi)的燃料被施壓，當(dāng)壓力超過(guò)與壓力腔相連的單向閥開(kāi)啟壓力時(shí)，單向閥被打開(kāi)，燃料以 一定的壓力通過(guò)出口被輸送至燃燒。 當(dāng)脈沖電流終止后，電磁力迅速消失，磁芯受復(fù)位彈簧彈力作用，帶動(dòng)柱塞向上運(yùn) 動(dòng)。低自感系數(shù)線圈、低矯頑力軟磁合金材料制成的上下磁極、磁芯以及合適的磁隙，最大 限度的降低了剩磁的影響，保證了磁芯在短時(shí)間脫離下磁極。此時(shí)，單向閥自動(dòng)關(guān)閉，在柱 塞下端面未超出單向進(jìn)液孔時(shí)，壓力腔內(nèi)形成負(fù)壓，一旦柱塞下端面超過(guò)單向進(jìn)液孔，燃料 在負(fù)壓作用下被吸進(jìn)壓力腔。該裝置燃料輸出壓力可以根據(jù)需要定制，以滿足預(yù)混燃燒、蒸 發(fā)燃燒、壓力霧化燃燒和裂解制氫等不同壓力的需要，同時(shí)在其他需要流量調(diào)節(jié)或計(jì)量的 領(lǐng)域同樣適用。 本發(fā)明的有益效果是，整個(gè)裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、調(diào)節(jié)準(zhǔn)確、適應(yīng)面廣的顯 著優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)具有操作方便、確保達(dá)到控溫要求、燃燒效率高、排放合格、安全能夠得到保證 的顯著優(yōu)點(diǎn)。
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下面結(jié)合附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明內(nèi)容。


圖1是本發(fā)明的原理構(gòu)成圖。
圖2是本發(fā)明在燃料吸入狀態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。 圖3是本發(fā)明在燃料輸出狀態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方案 本發(fā)明裝置由燃料箱、電磁柱塞泵和控制器所組成，電磁柱塞泵進(jìn)口與燃料箱直 接相連，電磁柱塞泵出口與燃燒器(預(yù)混式、蒸發(fā)式、壓力霧化式)或燃料(如醇類裂解制 氫)處理裝置連通，電磁柱塞泵由控制器所發(fā)出的脈沖頻率調(diào)制(PFM)信號(hào)或其他類數(shù)字 電路驅(qū)動(dòng)，且滿足脈沖頻率在1Hz 100Hz范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，脈沖功率滿足時(shí)，燃料的計(jì)量 取決于脈沖的頻率。 本發(fā)明電磁柱塞泵包括一個(gè)柱塞10和柱塞套5，在柱塞套頂部套有磁芯2，在磁芯 的上方套有上磁極1，下方套有下磁極6 ;在柱塞上套有復(fù)位彈簧ll，該復(fù)位彈簧位于柱塞 套與磁芯2之間；在磁芯的周?chē)O(shè)有線圈3，在線圈外套有外殼4 ;在下磁極6上設(shè)置有一 單向閥9，該單向閥包括一個(gè)封住壓力腔a3的密封球7和頂住密封球的密封彈簧8，在單向 閥底部為出口 a4 ;在單向閥9與柱塞之間形成一個(gè)空間為壓力腔a3 ;在上磁極開(kāi)設(shè)有燃料 進(jìn)口 al ;在柱塞與壓力腔之間開(kāi)設(shè)有單向進(jìn)液孔a2。本發(fā)明裝置由脈沖頻率調(diào)制電路驅(qū) 動(dòng)，脈沖頻率在1Hz 100Hz范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，脈沖功率滿足時(shí)，燃料的計(jì)量取決于脈沖的 頻率。 本發(fā)明裝置進(jìn)口與燃料箱12直接相連，裝置出口與燃燒器或燃料處理裝置13連 通，脈沖頻率調(diào)制信號(hào)由燃燒系統(tǒng)控制器提供。 本發(fā)明磁芯2與柱塞10采用剛性連接。本發(fā)明磁芯與柱塞采用剛性連接，用于傳 遞電磁力和復(fù)位彈簧的作用力；燃料輸出的壓力取決于電磁力、復(fù)位彈簧彈力和密封彈簧 彈力，綜合調(diào)整電磁力、復(fù)位彈簧彈力和密封彈簧彈力可以獲得需要的燃料輸出壓力。
本發(fā)明壓力腔a3的有效體積為燃料的最小計(jì)量單位。 如圖2所示，柱塞10和柱塞套5經(jīng)過(guò)精加工組成一個(gè)柱塞偶件。磁隙cl和c2是
為確保磁芯快速?gòu)?fù)位而設(shè)計(jì)的。 本發(fā)明裝置具體工作過(guò)程如下 如圖l，進(jìn)口 al與燃料箱12直接相連，出口與燃燒器(預(yù)混式、蒸發(fā)式、壓力霧化 式)或燃料處理裝置13(如醇類裂解制氫)連通，脈沖頻率調(diào)制(PFM)信號(hào)由燃燒系統(tǒng)控 制器14提供。這一型號(hào)裝置的燃料供給量由脈沖的頻率決定。 如圖2，當(dāng)脈沖電流終止后，線圈3的電磁力消失，磁芯2受復(fù)位彈簧11作用，帶動(dòng) 柱塞10向上運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，單向閥9在密封彈簧8作用下自動(dòng)關(guān)閉。單向閥9是一個(gè)由密封 彈簧和密封球組成的壓力開(kāi)啟單向閥，該閥位于輸出端；還包括一個(gè)具有單向通斷功能的 進(jìn)液孔，燃料吸入時(shí)導(dǎo)通，反方向阻斷，確保計(jì)量準(zhǔn)確。在柱塞10的下端面低于進(jìn)液孔a2 時(shí)，壓力腔a3內(nèi)形成負(fù)壓，一旦柱塞10的下端面上升至超過(guò)單向進(jìn)液孔a2，燃料在負(fù)壓作 用下通過(guò)進(jìn)口 al、單向進(jìn)液孔a2被吸進(jìn)壓力腔a3，為了保證計(jì)量準(zhǔn)確，單向進(jìn)液孔a2在燃料吸入時(shí)導(dǎo)通，反方向阻斷。 圖3當(dāng)脈沖電流作用于本裝置的線圈3時(shí)，磁芯2受電磁力吸引，帶動(dòng)柱塞10同 時(shí)向下運(yùn)動(dòng)，這時(shí)，單向進(jìn)液孔a2被柱塞10封閉，由柱塞10和柱塞套5形成的壓力腔a3 內(nèi)的液體被施壓，當(dāng)壓力超過(guò)與壓縮腔相連的單向閥9的開(kāi)啟壓力時(shí)，密封球7被頂開(kāi)，單 向閥9導(dǎo)通，燃料通過(guò)出口 a4被輸出。 以上是對(duì)本發(fā)明的描述，而非限制，基于本發(fā)明內(nèi)容的其他實(shí)施方案，亦在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種燃料計(jì)量供給裝置，其特征在于裝置由燃料箱、電磁柱塞泵和控制器所組成，電磁柱塞泵進(jìn)口與燃料箱直接相連，電磁柱塞泵出口與燃燒器或燃料處理裝置連通，電磁柱塞泵由控制器所發(fā)出的脈沖頻率調(diào)制信號(hào)或其他類數(shù)字電路驅(qū)動(dòng)，且滿足脈沖頻率在1Hz～100Hz范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，脈沖功率滿足時(shí)，燃料的計(jì)量取決于脈沖的頻率。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種燃料計(jì)量供給裝置，其特征在于電磁柱塞泵包括一個(gè)柱塞(10)和柱塞套(5)組成柱塞偶件，在柱塞(10)的頂部套有磁芯(2)，在磁芯(2)的上方 套有上磁極(l)，下方套有下磁極(6);在柱塞(10)上套有復(fù)位彈簧(ll)，該復(fù)位彈簧位于 柱塞套(5)與磁芯(2)之間；在磁芯(2)的周?chē)O(shè)有線圈(3)，線圈(3)固定在外殼(4)上； 在輸出端的下磁極(6)上設(shè)置有一單向閥(9)，該單向閥包括一個(gè)封住壓力腔(a3)的密封 球(7)和頂住密封球的密封彈簧(8)，在單向閥底部為出口 (a4);在單向閥(9)與柱塞(10) 之間形成一個(gè)空間為壓力腔(a3);在上磁極(1)開(kāi)設(shè)有燃料進(jìn)口 (al);在柱塞(10)與壓力 腔(a3)之間開(kāi)設(shè)有單向進(jìn)液孔(a2)。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種燃料計(jì)量供給裝置，其特征在于柱塞(10)在電磁力和復(fù) 位彈簧(11)的作用下在柱塞套(5)內(nèi)沿軸向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的負(fù)壓將燃料吸 入壓力腔內(nèi)至充滿，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的推力將壓力腔內(nèi)的燃料全部從輸出口送出，壓力腔 (a3)的有效體積為燃料的最小計(jì)量單位。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種燃料計(jì)量供給裝置，其特征在于包括一個(gè)由低矯頑力軟 磁合金材料制成的上下磁極(1) 、 (6)、磁芯(2)、磁隙cl和c2以及外殼組成的一個(gè)閉合磁 路，磁芯位于上下磁極之間，并分別與上下磁極形成磁隙。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種燃料計(jì)量供給裝置，其特征在于磁芯(2)與柱塞(10)采 用剛性連接，而且本發(fā)明壓力腔的有效體積為燃料的最小計(jì)量單位。用于傳遞電磁力和復(fù) 位彈簧的作用力；燃料輸出的壓力取決于電磁力、復(fù)位彈簧彈力和密封彈簧彈力，綜合調(diào)整 電磁力、復(fù)位彈簧彈力和密封彈簧彈力可以獲得需要的燃料輸出壓力。
全文摘要
一種燃料計(jì)量供給裝置，通過(guò)對(duì)燃料計(jì)量調(diào)節(jié)，獲得燃燒需要的熱負(fù)荷。該裝置由燃料箱、電磁柱塞泵和控制器所組成，電磁柱塞泵進(jìn)口與燃料箱直接相連，電磁柱塞泵出口與燃燒器或燃料處理裝置連通，電磁柱塞泵由控制器所發(fā)出的脈沖頻率調(diào)制(PFM)信號(hào)或其他類數(shù)字電路驅(qū)動(dòng)，且滿足脈沖頻率在1Hz～100Hz范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，脈沖功率滿足時(shí)，燃料的計(jì)量取決于脈沖的頻率。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、能耗低、調(diào)節(jié)準(zhǔn)確、輸出壓力可以定制、適應(yīng)面廣。
文檔編號(hào)F04B17/00GK101696808SQ20091009508
公開(kāi)日2010年4月21日 申請(qǐng)日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者蔡勝利, 謝諾 申請(qǐng)人:昆明博遠(yuǎn)中菱科技有限公司;