用于除冰雪的燃气发生器和相应的除冰雪设备的制作方法

专利名称：用于除冰雪的燃气发生器和相应的除冰雪设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于除冰雪的燃气发生器以及一种具有该燃气发生器的除冰雪 设备、尤其是除冰雪车。
背景技术：
众所周知，寒带地区进入冬季之后，经常有降雪的情况，致使冰雪累积在建筑物、 屋顶、庭院、道路、铁路、机场跑道等场所。尤其是经过一场暴风雪之后，上述场所冰雪累积 的情况更加严重，这将会直接影响人们的生产生活，特别是会严重影响交通运输业。而交通 运输业是国民经济的重要组成部分，高效、安全、快速的交通运输对经济的发展具有重要的意义。
我国北方冬季常有大雪，由于气温低，道路积雪，甚至长期不化，经车辆和行人碾 压后，形成压实雪，或融化之后再次冻结形成冻冰层，严重影响交通运输安全和效率。特别 是在高速公路、机场、城市道路上，积雪和冰层不仅降低行车速度，堵塞交通，同时也是严重 事故的隐患。现有的常用的除雪除冰装置是通过机械方式对冰雪的直接作用来清除冰雪。 按照工作原理不同可分为推移式、螺旋转子式、滚压式、铲剁式、锤击式等5种。
用机械法除冰雪，其除净率较低，而且机械磨损很快，对路面损伤也很难避免。所 以，现在实用的满足各种要求的除冰机很少。
压实雪，即降雪后经人员、车辆的碾压而形成的冰雪混合物，质地较硬并且与地面 粘结紧密，难于用推雪板或普通螺旋浆除雪机彻底清除。冰层，主要指积雪因阳光或车辆碾 压化成水后又冻结形成冰，冰层中除水分外，还有大量尘土、泥沙，质地坚硬，与地面粘结牢 固，彻底清除更加困难。
而化学药剂在清除压实雪和积冰层时也存在受温度影响大，对环境影响大，对路 面、特别是混凝土钢筋有巨大的破坏作用，对周围植被以及地下水损害较严重，综合成本高 等不足之处，因此，化学除冰法并非理想的除冰方法。
高速公路和机场除冰雪，首推热力法，通过除冰雪装置所散发出的高温，快速融化 道路上的冰雪，其主要优势是除冰雪速度快，可以实现车过冰雪即被融化的效果。热力法除 冰雪按工作原理可分为微波加热法、红外线加热法、声波加热法和热气喷射法等。其中，微 波加热法、红外线加热法和声波加热法的加热效率非常低，无法产生高压气体，只能靠辐射 除冰雪，同时基于这些方法的装置的结构也非常复杂。相比而言，热气喷射法由于将产生的 热气直接喷射到冰雪上而效率相对较高。一种热气喷射法是利用退役的航空发动机改装成 喷气除冰雪车，其喷出的喷气温度在100度到500度之间，但系统结构复杂，产品成本高，使 用过程中能耗大，主要在机场使用，无法在城市道路和高速公路上推广使用。
目前的热力除冰雪法还包括将可燃气体点燃，喷射在冰雪面上，这种简单的燃烧 喷射无法产生高温高压的气体(摄氏500度以上，速度达到超音速)。以这种方式除冰，效 率仍然较低，无法进行推广使用。
为此，急需一种能够产生高温、高压、高速喷射的气体的喷射除冰雪装置，以高效地除冰雪和提高冰雪的除净率。发明内容
本发明的目的是提供一种用于除冰雪的燃气发生器和一种具有这种燃气发生器 的除冰雪设备，尤其是除冰雪车，以克服现有的燃气发生器和除冰雪设备的上述种种不足。
根据一个方面，本发明提供了一种用于除冰雪的燃气发生器，包括
燃烧室，其具有向着冰雪喷射燃气的燃气喷口 ；
燃料喷射器，其用于向燃烧室内喷射并雾化燃料；
压缩空气喷射器，其用于向燃烧室内喷射压缩空气；以及
引燃器，其用于引燃喷入燃烧室内的燃料；
其特征在于，所述燃料喷射器和压缩空气喷射器以内、外喷嘴的方式同轴嵌套地 布置，且所述内喷嘴和所述外喷嘴中的至少一个为涡流式喷嘴或切向孔式离心喷嘴。
采用涡流式喷嘴或切向孔式离心喷嘴以及同轴嵌套的布置方式，可以使燃料和空 气剧烈混合，从而大大提高了燃烧效率。
优选地，由所述燃料喷射器形成的燃料喷雾锥与由所述压缩空气喷射器形成的空 气喷雾锥在空间上相贯。
优选地，所述内喷嘴和所述外喷嘴中的一个为涡流式喷嘴，另一个为切向孔式离 心喷嘴。
优选地，所述内喷嘴为涡流式喷嘴，所述外喷嘴为切向孔式离心喷嘴。
优选地，所述内喷嘴为用于喷射燃料的燃料喷嘴，所述外喷嘴为用于喷射压缩空 气的压缩空气喷嘴。
可选地，所述内喷嘴为用于喷射压缩空气的压缩空气喷嘴，所述外喷嘴为用于喷 射燃料的燃料喷嘴。
优选地，所述涡流式喷嘴内设有圆柱形涡流器，所述圆柱形涡流器的外圆柱面上 设有螺旋延伸的沟槽，所述沟槽的横截面为梯形；和/或所述切向孔式离心喷嘴具有圆柱 形内腔，沿着所述圆柱形内腔的圆周壁设有与所述圆周壁相切的切向孔。
优选地,所述燃气喷口的横截面的一个维度上的尺寸大于另一个维度上的尺寸。
优选地，所述燃气喷口的横截面为矩形或椭圆形。
优选地，从所述燃气喷口喷出的燃气的温度在100-1000摄氏度之间，且燃气的喷 射速度能够达到超音速。
优选地，所述燃气发生器由头部和身部构成，所述头部和身部密封性地连接在一 起，所述内喷嘴和外喷嘴居中地设置在所述头部上，且所述身部包括燃烧室和用于通过燃 气喷口将燃烧室内的燃气喷出的喷管，而且所述喷管与燃烧室通过焊接相连或一体地构造。
优选地，所述喷管具有用于增大燃气的喷射速度的窄细的喉部。
优选地，所述身部的壁由外壁和内壁构成，所述外壁与内壁之间设有供冷却剂循 环流动的冷却通道，所述冷却通道具有用于导入冷却剂的冷却剂入口和用于将已变热的冷 却剂导出的冷却剂出口。
优选地，所述头部在与燃烧室的内壁的内侧邻近的位置处设有用于向内壁的内侧导弓I冷却液的直流冷却孔。
优选地，所述直流冷却孔和冷却通道流体连通，且所述冷却剂和冷却液均为水。
根据另一方面，本发明还提供了一种除冰雪设备，包括
至少一个上述燃气发生器；
压缩空气系统，其连接到所述燃气发生器的压缩空气喷射器，适于为所述燃气发 生器提供压缩空气；
燃料系统，其连接到所述燃气发生器的燃料喷射器，适于为所述燃气发生器提供 燃料；
控制检测系统，其控制和检测所述压缩空气系统、燃料系统和燃气发生器的引燃 器；以及
承载系统，其承载燃气发生器、压缩空气系统、燃料系统和控制检测系统。
优选地，在该除冰雪设备中，所述燃气发生器由头部和身部构成，所述头部和身部 密封性地连接在一起，所述内喷嘴和外喷嘴居中地设置在所述头部上，且所述身部包括燃 烧室和用于通过燃气喷口将燃烧室内的燃气喷出的喷管，而且所述喷管与燃烧室通过焊接 相连接或一体地构造。
优选地，在该除冰雪设备的燃气发生器中，所述喷管具有用于增大燃气的喷射速 度的窄细的喉部。
优选地，在该除冰雪设备的燃气发生器中，所述身部的壁由外壁和内壁构成，所述 外壁与内壁之间设有供冷却剂循环流动的冷却通道，所述冷却通道具有用于导入冷却剂的 冷却剂入口和用于将已变热的冷却剂导出的冷却剂出口 ；以及所述除冰雪设备还具有冷却 系统，所述冷却系统连接到所述冷却剂入口，适于为燃气发生器提供冷却剂。
优选地，在该除冰雪设备的燃气发生器中，所述头部在与燃烧室的内壁的内侧邻 近的位置处设有用于向内壁的内侧导引冷却液的直流冷却孔。
优选地，在该除冰雪设备的燃气发生器中，所述直流冷却孔和冷却通道流体连通， 且所述冷却剂和冷却液均为水。
优选地，所述冷却系统还通过冷却剂回流管道连接到冷却剂出口并回收已变热的 冷却剂。
优选地，所述冷却剂回流管道上至少设有用于测量从冷却剂出口流出的冷却剂的 温度的温度变换器。
优选地，所述冷却系统包括冷却剂箱，所述冷却剂箱通过冷却剂供送管道连接到 所述燃气发生器的冷却剂入口，所述冷却剂供送管道上至少设有用于控制冷却剂供送管道 的开闭的至少一个冷却剂阀和用于泵送冷却剂的冷却剂泵。
优选地，所述冷却剂供送管道上还设有用于测量冷却剂质量流量的冷却剂质量 流量计；和/或用于测量冷却剂压力的冷却剂压力变送器；和/或冷却剂过滤器。
优选地，所述压缩空气系统包括压缩空气源，所述压缩空气源通过压缩空气管道 连接到所述燃气发生器的压缩空气喷射器，所述压缩空气管道上至少设有用于控制压缩空 气管道的开闭的至少一个压缩空气阀；以及所述燃料系统包括燃料箱，所述燃料箱通过燃 料管道连接到所述燃气发生器的燃料喷射器，所述燃料管道上至少设有用于控制燃料管道 的开闭的至少一个燃料阀和用于泵送燃料的燃料泵，所述燃料泵与控制检测系统连接并由控制检测系统控制。
优选地，所述压缩空气管道上还设有用于测量压缩空气质量流量的压缩空气质量 流量计，所述压缩空气质量流量计与控制检测系统连接；以及所述燃料管道上还设有用于 测量燃料质量流量的燃料质量流量计，所述燃料质量流量计与控制检测系统连接；和/或 所述压缩空气管道上还设有用于测量压缩空气压力的压缩空气压力变送器，所述压缩空气 压力变送器与控制检测系统连接；和/或所述压缩空气管道还在压缩空气源的紧邻下游处 设有压缩空气过滤器；和/或所述燃料管道上还设有用于测量燃料压力的燃料压力变送 器，所述燃料压力变送器与控制检测系统连接；和/或所述燃料管道还在燃料箱的紧邻下 游设有燃料过滤器。
优选地，所述压缩空气管道通过燃料清除管道连接到燃料管道，且所述燃料清除 管道上设有用于控制燃料清除管道的开闭的燃料清除控制阀；和/或所述压缩空气管道通 过冷却剂清除管道连接到冷却剂供送管道，且所述冷却剂清除管道上设有用于控制冷却剂 清除管道的开闭的至少一个冷却剂清除控制阀。
优选地，所述控制检测系统计算由压缩空气质量流量计测量出的压缩空气质量流 量与由燃料质量流量计测量出的燃料质量流量的比值，并通过控制压缩空气质量流量和/ 或燃料质量流量来将所述比值调节为接近或等于预先设定的比值。
优选地，所述压缩空气源为空气压缩机。
优选地，所述除冰雪设备构造成具有驱动动力的机动车或无驱动动力的拖挂车。
优选地，承载系统具有支撑和固定燃气发生器的可折叠式的支撑结构，所述支撑 结构适于调节燃气发生器的燃料喷口与冰雪面的角度。
优选地，在所述燃气喷口处设有用于测量燃气温度的温度传感器，所述温度传感 器与控制检测系统连接。
如上所述，本发明的用于除冰雪的燃气发生器由于采用的是内、外喷嘴同轴嵌套 的布置方式，可使得空气和燃料高效、均匀地混合，从而大大提高了燃烧效率。因此，基于这 种燃气发生器的除冰雪设备具有高效地除冰雪的优点，且在本发明的控制检测系统下，本 发明的除冰雪设备还可以自动诊断、自动控制等诸多优点。而且，本发明的除冰雪设备不容 易产生二次结露结冰，且系统相对简单，产品成本低，工作可靠，使用过程中能耗相对较低。


下面，参看附图详细地描述本发明，通过该详细的描述，本领域的技术人员可以更 好地理解本发明的原理、结构特征和优点。附图包括
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的燃气发生器的剖视图。
图2示出了沿着图1中的剖切线A-A所作的剖视图。
图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的涡流器的正视图。
图4示出了沿着图3中的剖切线D-D所作的剖视图。
图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的除冰雪设备的系统图。
图6示出了根据本发明的一个示例性实施例的具有驱动动力的除冰雪车的侧视 图。
图7示出了图6所示的除冰雪车的俯视图。
图8示出了根据本发明的一个示例性实施例的不具有驱动动力的除冰雪拖挂车。
图9示出了图8所示的除冰雪拖挂车的俯视图。
图10示出了除冰雪车处于展开状态的后视图。
图11示出了除冰雪车处于折叠状态的后视图。
具体实施方式
为了充分理解本发明的目的、结构特征以及性能，下面借助于示例性实施例详细地描述本发明。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的燃气发生器I。燃气发生器I包括头部2和身部3。头部2和身部3分别具有连接凸缘21和31。连接凸缘21和31通过螺钉41连接在一起，从而头部2和身部3也将连接在一起。在头部2和身部3之间的接合处设有密封件42，以使头部2和身部3之间实现可靠的密封连接。对于本领域的技术人员来说，显然，头部2和身部3也可通过其他连接方式，例如焊接、卡扣连接等方式连接在一起。
头部2优选成圆盘形，但不限于圆盘形。在一个优选的实施例中，大致在头部2的中心处设有同轴布置的双组元离心喷嘴。双组元离心喷嘴由同轴布置的内喷嘴22和外喷嘴23组成。在一个优选的实施例中，内喷嘴22是燃料喷嘴，燃料喷嘴内设有涡流器221，且具有用于导入燃料的燃料入口 222。喷入的燃料经过涡流器221的作用后通过内喷嘴22的喷嘴孔喷出，形成120度左右的喷雾锥角，如图1中的角度B所示。压缩空气从外侧的空气入口 24引入到外喷嘴23的内腔，经由外喷嘴23的内腔的壁上的切向布置的孔231喷射， 然后从外喷嘴23的喷嘴孔喷出，形成80-90度的喷雾锥角，如图1中的角度C所示。显然， 沿外喷嘴23的内腔的切向布置的孔231的数目可以是一个、两个、三个或者更多个。在此， 优选为三个。在具有多个孔的情况下，这些孔沿着内腔的壁周向布置，优选地沿圆周方向均布。在此，需要指出的是，上述锥角大小显然也可以根据具体要求变化，在喷雾锥角B大于喷雾锥角C的情况下，可使两个喷雾锥更剧烈混合而增强混合效果。也就是说，通过使燃料喷射形成的喷雾锥与压缩空气喷射形成的喷雾锥空间相贯，可以增强混合效果。
在另一个实施例中，内喷嘴22可以作为空气喷嘴，而外喷嘴23作为燃料喷嘴。作为一种替代方式，也可将内喷嘴22和外喷嘴23的结构形式互换，S卩，内喷嘴采用类似于外喷嘴的切向孔式离心喷嘴，而外喷嘴采用内喷嘴的涡流式喷嘴，此时只需要适当调整内喷嘴和外喷嘴的空气和燃料的导入结构、内腔的布置以及涡流器的结构即可。而且，内、外喷嘴也可均采用切向孔式离心喷嘴，或均采用涡流式喷嘴。下面，将仅以图1中示出的喷嘴结构形式为例进行描述。
如上所述，由于内、外喷嘴采用同轴嵌套的布置方式且锥角B大于锥角C，因此燃料喷雾锥和压缩空气喷雾锥相遇后会充分剧烈混合，从而保证具有高的燃烧效率，剧烈混合的混合气体经火花塞25引燃而在身部3的燃烧室32内燃烧。燃烧后的燃气经由身部3 的喷管33喷出。由于身部3的燃烧室32的容积较大且燃烧会使气体急剧膨胀，因此会在燃烧室32内产生高温高压气体，例如，喷出的燃气的温度在100-1000摄氏度之间。该 高温高压气体经过横截面相对较窄的喷管33从喷管出口 332喷出，必然会具有非常高的速度。 在选择合适的尺寸比例的情况下，可以达到或超过音速。为了更有利地实现这一点，喷管33 具有喷管喉部331，该喷管喉部331的横截面相对较小，高温燃气经过喷管喉部331加速之后，速度会急剧增大，然后通过喷管出口 332喷出，从而不仅可以融化冰雪，而且可以将其吹走。
优选地，燃烧室32为圆筒状。根据一个优选的实施例，燃烧室32和喷管33—体地构造或通过焊接相连。
优选地，为了使高温高压气体更宽地接触路面上的冰雪，喷管出口 332的横截面的一个维度上的尺寸大于另一个维度上的尺寸，更进一步优选为窄长状，例如可为图2所示的扁平椭圆形或为细长的矩形形状。根据实际需要，喷管出口 332也可构造为其他任何合适的形状。
根据一个示例性实施例，如图1和图2所示，燃烧室32的壁和喷管33的壁均为双层式的，即，包括外壁321和内壁322。外壁321和内壁322之间具有间隙，该间隙的存在可明显降低燃烧室内的高温向外部传导，从而，可防止热损坏内壁，且提高了燃烧效率和热利用效率。
根据一个有利的实施例，外壁321和内壁322之间的间隙形成冷却通道34。冷却通道34设有冷却剂入口 341和冷却剂出口 342，冷却剂通过冷却剂入口 341流入冷却通道 34，然后流经冷却 通道34从冷却剂出口 342流出，以此往复循环，从而可对内壁进行液膜内冷却，使燃气发生器可以长期可靠地工作。关于冷却剂，从成本、效果等诸多因素考虑，优选使用可方便直接获得的冷水。当然，也可采用其他任何合适的冷却剂，例如冷空气等。
为了进一步增强冷却效果，在头部2上还设有一圈接近内壁322的内侧布置的内冷却直流孔26。当采用液态冷却剂时，液态冷却剂从内冷却直流孔26向下流出并沿着内壁322的内侧流淌，从而，可对燃烧室的内壁322产生内冷却液膜保护。在这种情况下，内壁322的两侧均被冷却，从而可以很好地对内壁322进行再生冷却。显然，冷却通道34和内冷却直流孔26可以是相互独立的冷却系统，即采用相互独立的冷却剂回路,通过各自的冷却剂供给装置和相关的管路分别被供给相应的冷却剂进行冷却。但优选地，在采用液态冷却剂的情况下，可以使冷却通道34和内冷却直流孔26连通而共用一个冷却剂供给系统。 在图1示出的实施例中，从冷却通道34流出的冷却剂流入到与冷却剂出口 342连通的腔室 38，而腔室38与内冷却直流孔26连通，从而，冷却剂会流入内冷却直流孔26中并从内冷却直流孔26流出，最后沿着内壁322的内侧流淌。沿着内壁322的内侧流淌的冷却剂、特别是水在燃烧室内的高温作用下蒸发，并随高温高压燃气一起从喷管出口 332喷出。
为了将冷却剂可靠地引导到内壁322的内侦彳，如图1所示，内冷却直流孔26紧邻内壁322的内侧设置并朝向内壁322的内侧倾斜，从而，能够使冷却剂朝向内壁322的内侧喷淋。
根据另一个实施例，冷却剂也可从图1所示的冷却剂出口 342流入和从冷却剂入口 341流出。
图3示出了一种示例性的圆柱形涡流器221的正视图。图4示出了沿着图3中的线D-D所作的剖视图。
图3中示出的涡流器221在外圆柱面上具有螺旋延伸的沟槽2211。当介质、例如燃料沿图3中的箭头E以一定压力流动时，由于沟槽2211为螺旋布置，沿着沟槽2211流动的介质会带动涡流器221自动旋转，从而，会产生涡流而从内喷嘴22的喷嘴孔喷出雾化介质。由此可见，涡流器221为自动、白助型的，因此它不需要专门的驱动装置。如图4所示，沟槽2211的横截面为梯形。显然，也可采用其他任何合适的涡流器。
基于上述燃气发生器1，本发明接着提出了一种除冰雪设备。示例性地，该除冰雪 设备包括五个系统压缩空气系统S1、燃料系统S2、冷却系统S3、控制检测系统S4以及承 载系统。下面，对这五个子系统以及它们之间的连接关系和功能进行详细地描述。
首先，参看图5详细地描述压缩空气系统S1、燃料系统S2、冷却系统S3以及控制 检测系统S4的构成和配置。
为了使高温高压燃气更宽地接触路面上的冰雪和提高一次作业的效率，喷管出口 332的横截面为窄长状。然而，相对于较宽的路面来说，单个燃气发生器I的喷管出口 332 的作用宽度仍显不足。为此，在较宽的路面的情况下，可并排设置多个燃气发生器1，以使 高温、高压、高速燃气在路面上均布而可以均匀地除冰雪。在该示例性实施例中，除冰雪设 备设有四个燃气发生器I。根据实际需要，燃气发生器I的数目也可以变化，例如为I个、2 个、3个、5个或更多个。
关于压缩空气系统SI，压缩空气源11通过压缩空气管道51连接到燃气发生器I 的空气入口 24，且压缩空气管道51上连接有用于手动控制压缩空气管道的打开和关闭以 及打开程度(通流横截面大小)的至少一个手动阀QF1、用于对压缩空气进行过滤的空气过 滤器L1、用于测量压缩空气质量流量的压缩空气质量流量计Gl以及用于测量压缩空气的 压力的压缩空气压力变送器Pl等部件。为了增加系统的可靠性，优选设置两个手动阀QFl。 根据另一个实施例，该手动阀也可以替换为电磁阀，或根据需要将其中一个替换为电磁阀。 压缩空气源11可为空气压缩机，例如离心式空气压缩机、活塞式空气压缩机等。优选采用 移动螺杆式空气压缩机。当然也可直接采用储存高压空气的储气罐作为压缩空气源11。
关于燃料系统S2，优选地，燃料箱12通过燃料管道52连接到燃气发生器I的燃料 入口 222。燃料管道52上连接有用于手动控制燃料管道的打开和关闭以及打开程度的至 少一个手动阀QF2、用于泵送燃料的燃料泵YB、用于过滤燃料的燃料过滤器L2、用于测量燃 料质量流量的燃料质量流量计G2以及用于测量燃料压力的燃料压力变送器P2等。燃料优 选为燃油，例如柴油，但显然也可采用其他任何合适的燃料。类似地，为了增加系统的可靠 性，也优选设置两个手动阀QF2。此外，在该示例性实施例中，还可在燃料入口 222的紧邻 上游设置一个电磁阀7，以便通过电磁阀7的打开和关闭控制向燃料入口 222的燃料供给。 根据另一个实施例，手动阀QF2也可以替换为电磁阀。
如上所述，为了保证燃气发生器I能长期可靠地工作，在燃气发生器I上设有供冷 却剂循环流动的冷却通道34，对燃烧室32的壁进行冷却。对于液态冷却剂来说，冷却后而 变热的冷却剂回流至冷却系统S3的用于储存冷却剂的冷却剂箱13。具体地讲，冷却剂箱 13通过冷却剂供送管道53连接到燃气发生器I的冷却剂入口 341，冷却剂出口 342通过冷 却剂回流管道54连接到冷却剂箱13。示例性地，在冷却剂供送管道53上连接有用于手动 控制供送管道的打开和关闭以及打开程度的至少一个手动阀QF3、用于泵送冷却剂的冷却 剂泵SB、用于过滤冷却剂的冷却剂过滤器L3、用于测量冷却剂的质量流量的冷却剂质量流 量计G3以及用于测量冷却剂压力的冷却剂压力变送器P3等。在冷却剂回流管道54上连 接有用于测量冷却剂回流温度的温度变送器T3。类似地，为了增加系统的可靠性，也优选设 置两个手动阀QF3。根据另一个实施例，该手动阀QF3也可以替换为电磁阀。显然，在此的 冷却剂箱13仅是示例性的，显然也可采用其他形式的冷却剂供给方式。
控制检测系统S4包括控制检测单元14。作为示例，该控制检测单元14分别通过 相应的连接线路连接到各个燃气发生器I的点火器Ig，点火器Ig通过点火电缆6连接到火 花塞25。控制检测单元14控制点火器Ig的操作，火花塞25通过点火电缆6将点火器Ig 产生的瞬时高压引入到燃料和空气的雾化混合区，从而点燃雾化的混合气体使其燃烧。对 于本领域的技术人员来说，显然也可采用其他任何合适的点火方式，只要能够可靠地控制 这种点火即可。例如，可将点火器Ig与火花塞25集成一体作为点火装置，此时控制检测单 元14直接控制点火装置。
如图5所示，在该示例性实施例中，四个燃气发生器I共用一个压缩空气源11、一 个燃料箱12和一个冷却剂箱13。
压缩空气源11通过压缩空气管道51的下游侧的4个并联支路分别连接到四个燃 气发生器I的空气入口 24。对于该压缩空气系统51，控制检测单元14连接到压缩空气源 11，以控制空气压缩源11的操作，例如开和关。而且，压缩空气质量流量计Gl和压缩空气 压力变送器Pl也分别连接到控制检测单元14，以向控制检测单元14传送相应的测量数据。 如果压缩空气管道51上还设有电磁阀或手动阀QFl被替换为电磁阀，则电磁阀也连接到控 制检测单元14，以实现对电磁阀的控制。
燃料箱12以类似的方式连接到四个燃气发生器I的燃料入口 222。对于该燃料系 统S2，控制检测单元14连接到燃料泵YB，以控制燃料泵YB的操作，例如开和关。燃料质量 流量计G2和燃料压力变送器P2也分别连接到控制检测单元14，以向控制检测单元14传送 相应的测量数据。
冷却剂箱13也以类似的方式连接到四个燃气发生器I的冷却剂入口 341。而且， 从四个燃气发生器I的冷却剂出口 342流出的冷却剂通过各自的回流管道段汇聚到一个共 同的冷却剂回流管道54。该共同的冷却剂回流管道54连接到冷却剂箱13。对于该冷却系 统S3，控制检测单元14连接到冷却剂泵SB，以控制冷却剂泵的操作，例如开和关。冷却剂 质量流量计G3、冷却剂压力变送器P3以及设置在冷却剂回流管道54中的冷却剂回流温度 变送器T3也分别连接到控制检测单元14，以向控制检测单元14传送相应的测量数据。
在图5示出的示例性实施例中，压缩空气管道51在至少一个手动阀QFl的上游 处还通过燃料清除管道55与燃料管道52相连。燃料清除管道55上设有至少一个手动阀 QF12，以控制燃料清除管道55的打开和关闭以及燃料清除管道55的打开程度。当完成除 冰雪操作之后，燃料管道52和燃气发生器I内通常会残留有燃料，例如燃油，通过打开手动 阀QF12可将压缩空气管道51中的压缩空气引导到燃料管道52中，从而，可吹出这些剩余 的燃料。当然，该手动阀QF12也可替换为连接到控制检测单元14的电磁阀，从而可实现自 动清洁。
类似地，压缩空气管道51在至少一个手动阀QFl的上游处通过冷却剂清除管道56 与冷却剂供送管道53相连。冷却剂清除管道56上设有至少一个手动阀QF13，以控制冷却 剂清除管道56的打开和关闭以及冷却剂清除管道56的打开程度。当然，该手动阀QF13也 可替换为连接到控制检测单元14的电磁阀。
此外,还可在喷管出口 332处设置温度传感器(未不出)，以测量从喷管出口 332 排出的燃气排放温度TQ。该温度传感器也连接到控制检测单元14，以向控制检测单元14 传送相应的温度测量数据。
显然，也可使压缩空气源11通过单独的管道分别连接到四个燃气发生器I的空气入口 24，并在每个管道上分别配备阀、压力变送器、质量流量计等部件。这样，就可单独地控制和检测每个燃气发生器I的压缩空气的供给情况。而且，也可使用四个空气压缩机分别给四个燃气发生器I供给压缩空气，这会进一步增大系统控制的灵活性，但使用的部件数量相对较多，结构较为复杂，相应的成本也会上升。同样，冷却系统、燃料系统也可采用这种配置方式。除此以外，本领域的技术人员也可想到其他一些配置方式。
基于对压缩空气质量流量和燃料质量流量的监测，控制检测单元14可通过以下公式计算热力平衡数
k = g (公式 I)GR
其中，GO为空气质量流量计Gl给出的压缩空气质量流量(kg/h)，GR为燃料质量流量计G2给出的燃料质量流量(kg/h)。
为了使燃料在燃烧室内高效燃烧，压缩空气质量流量GO与燃料质量流量GR之间应具有合适的比值。该比值可根据试验预先确定。
优选地，燃料泵YB构造成使其出口流量可被控制，例如通过燃料泵变频调节电机的转速来控制燃料泵YB的出口流量。因此，控制检测单元14可使燃料泵YB的出口流量自动跟踪压缩空气质量流量GO的变化，以将热力平衡数k保持为预定值。
除此以外，控制检测单元14还能够监测以下参数冷却剂质量流量计G3给出的冷却剂流量GH、压缩空气压力变送器Pl给出的压缩空气压力PO、燃料压力变送器P2给出的燃料压力PR、冷却剂压力变送器P3给出的冷却剂压力PH、温度变送器T3给出的冷却剂回流温度TH、燃气排放温度TQ。上述参数可分别被给出预定值，基于这些预定值，控制检测单元14通过监测这些参数判断除冰雪设备是否存在异常，在出现异常时，控制检测单元14能够自动报警，在必要时停止除冰雪设备的操作。而且，控制检测单元14可以自动控制除冰雪设备的操作和运行，且在需要时可以切换到手动操作 模式。另外，控制检测单元14可以显示日期和时间，并可以存储和记录除冰雪设备工作过程中的各项被监测的参数。
下面，对除冰雪设备的承载系统进行描述。
承载系统用于承载压缩空气系统S1、燃料系统S2、冷却系统S3以及控制检测系统 S4和燃气发生器1，以便形成一种便于操作和实际应用的除冰雪设备。通过承载系统可以将除冰雪设备构造成各种样式，优选将除冰雪设备构造成具有驱动动力的除冰雪车或靠其他车辆牵拉的拖挂车。
图6示出了一种具有驱动动力的除冰雪车100。该除冰雪车100可通过改装现有的车辆制造。此时，承载系统为车架1001，S卩，压缩空气系统S1、燃料系统S2、冷却系统S3 以及控制检测系统S4直接或间接地支撑和固定在车架1001上。而且，车架1001还配备有用于支撑和固定燃气发生器I的支撑结构1002。在图6中，该支撑结构1002向后伸出一段距离，且四个燃气发生器I成一直线地布置在该支撑结构1001上，以便能够在宽的冰雪路面上冰雪的高效去除。
图8示出了一种拖挂式除冰雪车101。该拖挂式除冰雪车101具有牵拉结构1011。 该牵拉机构1011可以连接到其他具有动力的车辆上。
本发明的除冰雪车上还可以配备其他除雪装置，例如铲雪装置。通过铲雪装置与燃气发生器配合使用，可以更好地去除冰雪。
优选地，支撑结构1002被构造成可折叠式的，即，支撑结构1002可根据需要、例如 在不需除冰雪时折叠，以降低支撑结构1002的横向宽度而更便于车辆行驶。图10示出了 支撑结构1002展开时的情形，图11示出了支撑结构1002折叠时的情形。
还优选地，支撑结构1002被构造成可调节各个燃气发生器I与冰雪面的角度，从 而可视地面的冰雪层的状况合适地调节燃气发生器I与冰雪面的角度，以达到更好的除冰 雪效果。
另外，还可在除冰雪车的后部设置指示器1003，以显示除冰雪车的行驶状况。当 然，也可在除冰雪车的其他部位、车辆的侧面设置相应的指示器。
显然，也可通过采用其他合适的承载系统而将除冰雪设备构造成各种样式，例如 手提式的除冰雪设备，以便能够清扫院落内的冰雪。
尽管上面已参看附图详细地描述了本发明的多种实施方式，但在不脱离本发明的 基本精神的前提下，仍可以进行多种修改和改变。
根据本发明的用于除冰雪的燃气发生器由于采用的是内、外喷嘴同轴嵌套的布置 方式，可使得空气和燃料高效、均匀地混合，从而大大提高了燃烧效率。因此，基于这种燃气 发生器的除冰雪设备具有高效地除冰雪的优点，且在本发明的控制检测系统下，本发明的 除冰雪设备还可以自动诊断、自动控制等诸多优点。而且，本发明的除冰雪设备不容易产生 二次结露结冰，且系统相对简单，产品成本低，工作可靠，使用过程中能耗相对较低。
权利要求
1.一种用于除冰雪的燃气发生器，包括燃烧室，其具有向着冰雪喷射燃气的燃气喷口；燃料喷射器，其用于向燃烧室内喷射并雾化燃料；压缩空气喷射器，其用于向燃烧室内喷射压缩空气；以及引燃器，其用于引燃喷入燃烧室内的燃料；其特征在于，所述燃料喷射器和压缩空气喷射器以内、外喷嘴的方式同轴嵌套地布置， 且所述内喷嘴和所述外喷嘴中的至少一个为涡流式喷嘴或切向孔式离心喷嘴。
2.如权利要求1所述的燃气发生器，其特征在于，所述内喷嘴和所述外喷嘴中的一个为涡流式喷嘴，另一个为切向孔式离心喷嘴。
3.如权利要求2所述的燃气发生器，其特征在于，所述内喷嘴为涡流式喷嘴，所述外喷嘴为切向孔式离心喷嘴。
4.如前面权利要求中任一所述的燃气发生器，其特征在于，所述内喷嘴为用于喷射燃料的燃料喷嘴，所述外喷嘴为用于喷射压缩空气的压缩空气喷嘴。
5.如前面权利要求中任一所述的燃气发生器，其特征在于，所述燃气喷口的横截面为矩形或椭圆形。
6.如前面权利要求中任一所述的燃气发生器，其特征在于，所述燃气发生器由头部和身部构成，所述头部和身部密封性地连接在一起，所述内喷嘴和外喷嘴居中地设置在所述头部上，且所述身部包括燃烧室和用于通过燃气喷口将燃烧室内的燃气喷出的喷管，而且所述喷管与燃烧室通过焊接相连或一体地构造。
7.如权利要求6所述的燃气发生器，其特征在于，所述身部的壁由外壁和内壁构成，所述外壁与内壁之间设有供冷却剂循环流动的冷却通道，所述冷却通道具有用于导入冷却剂的冷却剂入口和用于将已变热的冷却剂导出的冷却剂出口。
8.如权利要求7所述的燃气发生器，其特征在于，所述头部在与燃烧室的内壁的内侧邻近的位置处设有用于向内壁的内侧导引冷却液的直流冷却孔。
9.一种除冰雪设备，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-8中任一所述的燃气发生器；压缩空气系统，其连接到所述燃气发生器的压缩空气喷射器，适于为所述燃气发生器提供压缩空气；燃料系统，其连接到所述燃气发生器的燃料喷射器，适于为所述燃气发生器提供燃料；控制检测系统，其控制和检测所述压缩空气系统、燃料系统和燃气发生器的引燃器；以及承载系统，其承载燃气发生器、压缩空气系统、燃料系统和控制检测系统。
10.如权利要求9所述的除冰雪设备，其特征在于，所述除冰雪设备构造成具有驱动动力的机动车或无驱动动力的拖挂车。
全文摘要
公开了一种用于除冰雪的燃气发生器，包括具有向着冰雪喷射燃气的燃气喷口的燃烧室、用于向燃烧室内喷射并雾化燃料的燃料喷射器、用于向燃烧室内喷射压缩空气的压缩空气喷射器以及引燃喷入燃烧室内的燃料的引燃器，其中燃料喷射器和压缩空气喷射器以内、外喷嘴的方式同轴嵌套地布置，且内、外喷嘴中的至少一个为涡流式喷嘴或切向孔式离心喷嘴。还公开了一种除冰雪设备，包括至少一个上述燃气发生器，连接到压缩空气喷射器的压缩空气系统，连接到燃料喷射器的燃料系统，控制和检测压缩空气系统、燃料系统和引燃器的控制检测系统和承载燃气发生器、压缩空气系统、燃料系统和控制检测系统的承载系统。该除冰雪设备简单，成本低，工作可靠，能耗低。
文档编号E01H5/10GK103015358SQ201110305810
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年9月23日
发明者金朝晖, 金贵全 申请人:金朝晖