[发明专利]煤层气发动机

说明书

技术领域

本发明属于发动机领域，具体涉及一种煤层气发动机。

背景技术

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烷(CH4)。甲烷浓度一般在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，也严重缩短了发动机的正常使用寿命。

发明内容

本发明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。

本发明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。

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。

本发明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。采用一个空气压缩装置，结构简单，便于操控，通过空气分配器将压缩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，让步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。本发明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。本发明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。本发明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。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为本发明电控混合器调整示意图；

图3为本发明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为本发明起动系统的示意图。