专利名称：煤层气发动机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于发动机领域，具体涉及一种煤层气发动机。
技术背景在煤生成的过程中，地下会伴生煤层气，煤层气的主要组分是甲垸(CH4)。甲垸浓度一 般在30% 40%，热值一般在3 15MJ/m3,有较高的利用价值。内燃式发动机本身的热效率 可达30%，如果再加上热电联供系统，总体热量利用率可达70%以上，经济效益十分可观。但是，煤层气作为新能源，有着自身的一些特点多灰份，多水分。这些都不利于发动 机的正常工作，严重影响发动机的性能和使用寿命，而该类型的发动机为大型设备，而现有 技术的发动机进气装置多为直进式结构，多灰份、多水分的燃气直接进入发动机的工作腔室 进行燃烧后，容易造成发动机工作腔的积碳，严重影响及降低发动机的功率，同时需要对气 体发动机进行经常性频繁的清洁处理，也严重縮短了发动机的正常使用寿命。发明内容本实用新型的目的是提供一种能够提高发动机进气的洁净度，结构简单，易于操控，安 全可靠的煤层气发动机。本实用新型是通过以下技术方案来实现的-即一种煤层气发动机，包括气缸，与气缸匹配的进气系统，起动系统，点火系统，调速 系统，冷却系统，报警系统，所述的进气系统包括混合器，发动机进气管，发动机进气管与 气缸联通，其特征在于所述混合器为电控混合器，电控混合器包括调整单元，电控混合器内 的步进电机由调整单元控制，所述的调整单元连接甲烷探测器和氧气探测器，甲烷探测器设 在混合器的煤层气进气管上，氧气探测器设在发动机的排烟管上，所述发动机进气管为内、 外相互独立的双层结构，内进气管嵌装在外进气管内，内进气管与外进气管之间构成封闭的 二次燃气混合室，内进气管的侧壁轴向依次加工有燃气出气口，外进气管的下部设有放污阀， 所述的起动系统为气动起动系统，包括空气压縮装置，空气分配器，所述的空气分配器分别 通过各支路与发动机的气缸连接。发动机进气管两端设有弹簧式防爆门，弹簧式防爆门包括防爆法兰、盖板、密封片、防 爆门弹簧，所述防爆法兰和密封片之间设有消焰垫片。所述的消焰垫片由薄钢片排列组成。本实用新型具有提高发动机进气的洁净度，结构简单，便于操控，安全可靠的优点。矿井抽出的煤层气经过混合器的浓度精确调节后，以可燃烧的气体进入发动机进气管，在发动 机进气管中充分混合，由于进气管采用内、外相互独立的双层结构，气体在流动中因为流速、 流向的原因，将部分杂质(特别是水份)沉降下来，通过放污阀排出，提高了发动机进气的 洁净度。采用一个空气压縮装置，结构简单，便于操控，通过空气分配器将压縮空气直接吹 进各个气缸，推动活塞运行，既避免了电起动噪声大，不能连续起动的缺点，又保证了起动 时能得到充足的空气。电控混合器的中央处理器能够根据装在排烟管上的氧传感器和煤层气 进气管上甲烷传感器来判断气体的浓度变化，经过分析后给出一个较为合适的空燃比信号， 让歩进电机带动混合器内的燃气活塞移动，完成空气和煤层气的比例混合，可以及时适应煤 矿气体浓度的变化，有利于发动机的可靠运行。防爆门上设有多块薄钢片组成的消焰垫片， 利用火焰淬熄原理，即尽可能大的冷却面积使火焰迅速降低了着火温度，可以将爆炸后的气 体迅速消除火焰，使操作人员的安全性得到了保证。本实用新型的点火系统可以采用进口的 1AltronicDISN 800C点火系统，此点火系统点火可靠、稳定、经久耐用。本实用新型在电控 混合器调整单元中设有专用报警系统，对于不正常燃烧，浓度变化，及时、适时调整。本实 用新型的调速系统由一个液压调速器带动一个混合器蝶阔来完成调速功能的，液压调速器带 来了足够的扭力，使控制混合气体的蝶阀能够快速的响应速度的变化。满足了此发动机的调 速要求。冷却系统采用了闭式循环，由于煤矿地区，水质条件差，水中含钙成分高，当水受 热后，会析出大量的水垢，严重影响了发动机的换热，为此将发动机的与外界冷却水隔离开， 单独是使用水质好的水形成一个单独的冷却部分，然后采用换热器用地下抽上的水再冷却此 密闭水，有效的降低了水垢在机器水腔的沉降。
图1为本实用新型的示意图；图2为本实用新型电控混合器调整示意图；图3为本实用新型发动机进气管的示意图；图4为图3的仰视图；图5为图3中防爆门的示意图；图6为图5中A部放大图；图7为本实用新型起动系统的示意图。如附图所示l气缸，2弹簧式防爆门，3发动机进气管，4电控混合器，5弹簧式防爆 门，6煤层气进气管，7甲烷传感器，8调整单元，9歩进电机，IO氧传感器，ll排烟管，12 内进气管，13外进气管，14燃气出气口， 15放污阀，16消焰垫片，17薄钢片，18空气压縮装置，19空气分配器。
具体实施方式
现以300型煤层气发动机为例描述本实用新型的具体实施方式
，300为该发动机的气缸 直径，以mm计，如图l、图2、图3、图4、图5、图6所示，300型发动机包括8个气缸1 ， 进气系统包括电控混合器4和发动机进气管3，本实用新型的电控混合器4与调整单元8连 接，调整单元8内设有中央处理器，调整单元8与电控混合器4内的歩进电机9连接，调整 单元8还分别与安装在煤层气进气管6上的甲烷传感器7和安装在排烟管11上的氧传感器 IO连接，本实用新型的发动机进气管3包括内进气管12和外进气管13，内进气管12的侧壁 轴向依次加工有多个燃气出气口 14，外进气管13的下部设有多个放污阀14，本实用新型的 起动系统为气动起动系统，包括一个总的空气压縮装置18和空气分配器19，空气分配器19 通过支路与各气缸1连接。发动机进气管3的两端设有弹簧式防爆门2和弹簧式防爆门5， 弹簧式防爆门2和弹簧式防爆门5内设有消焰垫片16，消焰垫片16由160多片薄钢片17排 列而成。本实用新型使用时，经过初步净化的煤层气通过煤层气进气管6进入电控混合器4，经 过电控混合器4与空气混合后，通过发动机进气管3进入各个气缸1，在此过程中，由于发 动机进气管3分为内进气管19和外进气管20，煤层气在此过程中与空气充分混合，并由于 流速、流向的因素，杂质尤其是水沉降下来，通过外进气管20下部的放污阀22排出，煤层 气在进入各气缸1之前得到进一步的净化，当煤层气进入各气缸l后，起动系统起动，空气 压縮装置18将压縮后的空气通过空气分配器19分别进入各气缸1，推动活塞运行，发动机 正常运行中，调整单元能够根据氧传感器10和甲垸传感器7来及时判断气体的浓度变化，经 过中央处理器分析给出一个较为合适的空燃比信号，让步进电机9带动燃气活塞移动，完成 空气和煤层气的比例混合，适应煤矿气体浓度的变化，调节到最佳浓度，更利于发动机的可 靠运行。弹簧式防爆门2和弹簧式防爆门5的消焰垫片由160片薄钢片组成，可以利用火焰 在冷壁上迅速冷却会停止着火的火焰淬熄理论，即尽可能大的冷却面积使火焰迅速降低了着 火温度，将爆炸后的气体迅速消除火焰，使操作人员的安全性得到了保证。本实用新型的点火系统可以采用进口的1AltronicDISN 800C点火系统，此点火系统点火 可靠、稳定、经久耐用。本实用新型在电控混合器调整单元中设有专用报警系统，对于不正 常燃烧，浓度变化，及时、适时调整。本实用新型的调速系统由一个液压调速器带动一个混 合器蝶阀来完成调速功能的，液压调速器带来了足够的扭力，使控制混合气体的蝶阀能够快 速的响应速度的变化。满足了此发动机的调速要求。冷却系统采用了闭式循环，由于煤矿地区，水质条件差，水中含钙成分高，当水受热后，会析出大量的水垢，严重影响了发动机的 换热，为此将发动机的与外界冷却水隔离开，单独是使用水质好的水形成一个单独的冷却部 分，然后采用换热器用地下抽上的水再冷却此密闭水，有效的降低了水垢在机器水腔的沉降。本实用新型不局限于以上实施例，气缸的数量不局限于8个，弹簧式防爆门也可以采用 其他的防爆门来代替。
权利要求1.一种煤层气发动机，包括气缸，与气缸匹配的进气系统，起动系统，点火系统，调速系统，冷却系统，报警系统，所述的进气系统包括混合器，发动机进气管，发动机进气管与气缸联通，其特征在于所述混合器为电控混合器，电控混合器与调整单元连接，电控混合器内的步进电机由调整单元控制，所述的调整单元连接甲烷探测器和氧气探测器，甲烷探测器设在混合器的煤层气进气管上，氧气探测器设在发动机的排烟管上，所述发动机进气管为内、外相互独立的双层结构，内进气管嵌装在外进气管内，内进气管与外进气管之间构成封闭的二次燃气混合室，内进气管的侧壁轴向依次加工有燃气出气口，外进气管的下部设有放污阀，所述的起动系统为气动起动系统，包括空气压缩装置，空气分配器，所述的空气分配器上设有支路，分别与各个气缸连接。
2. 根据权利要求1所述的煤层气发动机，其特征在于发动机进气管两端设有弹簧式防爆门， 防爆门内设有消焰垫片。
3. 根据权利要求2所述的煤层气发动机，其特征在于所述的消焰垫片由薄钢片排列组成。
4. 根据权利要求1所述的煤层气发动机，其特征在于所述的调整单元内设有中央处理器。
专利摘要本实用新型属于发动机领域，具体涉及一种煤层气发动机。其特征在于所述混合器为电控混合器，所述发动机进气管为内、外相互独立的双层结构，所述的起动系统为气动起动系统，包括空气压缩装置，空气分配器，所述的空气分配器分别通过各支路与发动机的气缸连接。本实用新型具有提高发动机进气的洁净度，结构简单，便于操控，安全可靠的优点。
文档编号F02M35/104GK201110222SQ200720158309
公开日2008年9月3日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年11月30日
发明者建 刘, 吕道章, 靖 曹, 李冬梅, 李宗立, 牛志坚, 王中义, 王俊兴, 邓德乐, 丽 闫, 高绪伟 申请人:淄博柴油机总公司