專利名稱：用于除冰雪的燃氣發生器和相應的除冰雪設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于除冰雪的燃氣發生器以及一種具有該燃氣發生器的除冰雪 設備、尤其是除冰雪車。
背景技術：
眾所周知，寒帶地區進入冬季之后，經常有降雪的情況，致使冰雪累積在建筑物、 屋頂、庭院、道路、鐵路、機場跑道等場所。尤其是經過一場暴風雪之后，上述場所冰雪累積 的情況更加嚴重，這將會直接影響人們的生產生活，特別是會嚴重影響交通運輸業。而交通 運輸業是國民經濟的重要組成部分，高效、安全、快速的交通運輸對經濟的發展具有重要的意義。
我國北方冬季常有大雪，由于氣溫低，道路積雪，甚至長期不化，經車輛和行人碾 壓后，形成壓實雪，或融化之后再次凍結形成凍冰層，嚴重影響交通運輸安全和效率。特別 是在高速公路、機場、城市道路上，積雪和冰層不僅降低行車速度，堵塞交通，同時也是嚴重 事故的隱患。現有的常用的除雪除冰裝置是通過機械方式對冰雪的直接作用來清除冰雪。 按照工作原理不同可分為推移式、螺旋轉子式、滾壓式、鏟剁式、錘擊式等5種。
用機械法除冰雪，其除凈率較低，而且機械磨損很快，對路面損傷也很難避免。所 以，現在實用的滿足各種要求的除冰機很少。
壓實雪，即降雪后經人員、車輛的碾壓而形成的冰雪混合物，質地較硬并且與地面 粘結緊密，難于用推雪板或普通螺旋漿除雪機徹底清除。冰層，主要指積雪因陽光或車輛碾 壓化成水后又凍結形成冰，冰層中除水分外，還有大量塵土、泥沙，質地堅硬，與地面粘結牢 固，徹底清除更加困難。
而化學藥劑在清除壓實雪和積冰層時也存在受溫度影響大，對環境影響大，對路 面、特別是混凝土鋼筋有巨大的破壞作用，對周圍植被以及地下水損害較嚴重，綜合成本高 等不足之處，因此，化學除冰法并非理想的除冰方法。
高速公路和機場除冰雪，首推熱力法，通過除冰雪裝置所散發出的高溫，快速融化 道路上的冰雪，其主要優勢是除冰雪速度快，可以實現車過冰雪即被融化的效果。熱力法除 冰雪按工作原理可分為微波加熱法、紅外線加熱法、聲波加熱法和熱氣噴射法等。其中，微 波加熱法、紅外線加熱法和聲波加熱法的加熱效率非常低，無法產生高壓氣體，只能靠輻射 除冰雪，同時基于這些方法的裝置的結構也非常復雜。相比而言，熱氣噴射法由于將產生的 熱氣直接噴射到冰雪上而效率相對較高。一種熱氣噴射法是利用退役的航空發動機改裝成 噴氣除冰雪車，其噴出的噴氣溫度在100度到500度之間，但系統結構復雜，產品成本高，使 用過程中能耗大，主要在機場使用，無法在城市道路和高速公路上推廣使用。
目前的熱力除冰雪法還包括將可燃氣體點燃，噴射在冰雪面上，這種簡單的燃燒 噴射無法產生高溫高壓的氣體(攝氏500度以上，速度達到超音速)。以這種方式除冰，效 率仍然較低，無法進行推廣使用。
為此，急需一種能夠產生高溫、高壓、高速噴射的氣體的噴射除冰雪裝置，以高效地除冰雪和提高冰雪的除凈率。發明內容
本發明的目的是提供一種用于除冰雪的燃氣發生器和一種具有這種燃氣發生器 的除冰雪設備，尤其是除冰雪車，以克服現有的燃氣發生器和除冰雪設備的上述種種不足。
根據一個方面，本發明提供了一種用于除冰雪的燃氣發生器，包括
燃燒室，其具有向著冰雪噴射燃氣的燃氣噴口 ；
燃料噴射器，其用于向燃燒室內噴射并霧化燃料；
壓縮空氣噴射器，其用于向燃燒室內噴射壓縮空氣；以及
引燃器，其用于引燃噴入燃燒室內的燃料；
其特征在于，所述燃料噴射器和壓縮空氣噴射器以內、外噴嘴的方式同軸嵌套地 布置，且所述內噴嘴和所述外噴嘴中的至少一個為渦流式噴嘴或切向孔式離心噴嘴。
采用渦流式噴嘴或切向孔式離心噴嘴以及同軸嵌套的布置方式，可以使燃料和空 氣劇烈混合，從而大大提高了燃燒效率。
優選地，由所述燃料噴射器形成的燃料噴霧錐與由所述壓縮空氣噴射器形成的空 氣噴霧錐在空間上相貫。
優選地，所述內噴嘴和所述外噴嘴中的一個為渦流式噴嘴，另一個為切向孔式離 心噴嘴。
優選地，所述內噴嘴為渦流式噴嘴，所述外噴嘴為切向孔式離心噴嘴。
優選地，所述內噴嘴為用于噴射燃料的燃料噴嘴，所述外噴嘴為用于噴射壓縮空 氣的壓縮空氣噴嘴。
可選地，所述內噴嘴為用于噴射壓縮空氣的壓縮空氣噴嘴，所述外噴嘴為用于噴 射燃料的燃料噴嘴。
優選地，所述渦流式噴嘴內設有圓柱形渦流器，所述圓柱形渦流器的外圓柱面上 設有螺旋延伸的溝槽，所述溝槽的橫截面為梯形；和/或所述切向孔式離心噴嘴具有圓柱 形內腔，沿著所述圓柱形內腔的圓周壁設有與所述圓周壁相切的切向孔。
優選地,所述燃氣噴口的橫截面的一個維度上的尺寸大于另一個維度上的尺寸。
優選地，所述燃氣噴口的橫截面為矩形或橢圓形。
優選地，從所述燃氣噴口噴出的燃氣的溫度在100-1000攝氏度之間，且燃氣的噴 射速度能夠達到超音速。
優選地，所述燃氣發生器由頭部和身部構成，所述頭部和身部密封性地連接在一 起，所述內噴嘴和外噴嘴居中地設置在所述頭部上，且所述身部包括燃燒室和用于通過燃 氣噴口將燃燒室內的燃氣噴出的噴管，而且所述噴管與燃燒室通過焊接相連或一體地構造。
優選地，所述噴管具有用于增大燃氣的噴射速度的窄細的喉部。
優選地，所述身部的壁由外壁和內壁構成，所述外壁與內壁之間設有供冷卻劑循 環流動的冷卻通道，所述冷卻通道具有用于導入冷卻劑的冷卻劑入口和用于將已變熱的冷 卻劑導出的冷卻劑出口。
優選地，所述頭部在與燃燒室的內壁的內側鄰近的位置處設有用于向內壁的內側導弓I冷卻液的直流冷卻孔。
優選地，所述直流冷卻孔和冷卻通道流體連通，且所述冷卻劑和冷卻液均為水。
根據另一方面，本發明還提供了一種除冰雪設備，包括
至少一個上述燃氣發生器；
壓縮空氣系統，其連接到所述燃氣發生器的壓縮空氣噴射器，適于為所述燃氣發 生器提供壓縮空氣；
燃料系統，其連接到所述燃氣發生器的燃料噴射器，適于為所述燃氣發生器提供 燃料；
控制檢測系統，其控制和檢測所述壓縮空氣系統、燃料系統和燃氣發生器的引燃 器；以及
承載系統，其承載燃氣發生器、壓縮空氣系統、燃料系統和控制檢測系統。
優選地，在該除冰雪設備中，所述燃氣發生器由頭部和身部構成，所述頭部和身部 密封性地連接在一起，所述內噴嘴和外噴嘴居中地設置在所述頭部上，且所述身部包括燃 燒室和用于通過燃氣噴口將燃燒室內的燃氣噴出的噴管，而且所述噴管與燃燒室通過焊接 相連接或一體地構造。
優選地，在該除冰雪設備的燃氣發生器中，所述噴管具有用于增大燃氣的噴射速 度的窄細的喉部。
優選地，在該除冰雪設備的燃氣發生器中，所述身部的壁由外壁和內壁構成，所述 外壁與內壁之間設有供冷卻劑循環流動的冷卻通道，所述冷卻通道具有用于導入冷卻劑的 冷卻劑入口和用于將已變熱的冷卻劑導出的冷卻劑出口 ；以及所述除冰雪設備還具有冷卻 系統，所述冷卻系統連接到所述冷卻劑入口，適于為燃氣發生器提供冷卻劑。
優選地，在該除冰雪設備的燃氣發生器中，所述頭部在與燃燒室的內壁的內側鄰 近的位置處設有用于向內壁的內側導引冷卻液的直流冷卻孔。
優選地，在該除冰雪設備的燃氣發生器中，所述直流冷卻孔和冷卻通道流體連通， 且所述冷卻劑和冷卻液均為水。
優選地，所述冷卻系統還通過冷卻劑回流管道連接到冷卻劑出口并回收已變熱的 冷卻劑。
優選地，所述冷卻劑回流管道上至少設有用于測量從冷卻劑出口流出的冷卻劑的 溫度的溫度變換器。
優選地，所述冷卻系統包括冷卻劑箱，所述冷卻劑箱通過冷卻劑供送管道連接到 所述燃氣發生器的冷卻劑入口，所述冷卻劑供送管道上至少設有用于控制冷卻劑供送管道 的開閉的至少一個冷卻劑閥和用于泵送冷卻劑的冷卻劑泵。
優選地，所述冷卻劑供送管道上還設有用于測量冷卻劑質量流量的冷卻劑質量 流量計；和/或用于測量冷卻劑壓力的冷卻劑壓力變送器；和/或冷卻劑過濾器。
優選地，所述壓縮空氣系統包括壓縮空氣源，所述壓縮空氣源通過壓縮空氣管道 連接到所述燃氣發生器的壓縮空氣噴射器，所述壓縮空氣管道上至少設有用于控制壓縮空 氣管道的開閉的至少一個壓縮空氣閥；以及所述燃料系統包括燃料箱，所述燃料箱通過燃 料管道連接到所述燃氣發生器的燃料噴射器，所述燃料管道上至少設有用于控制燃料管道 的開閉的至少一個燃料閥和用于泵送燃料的燃料泵，所述燃料泵與控制檢測系統連接并由控制檢測系統控制。
優選地，所述壓縮空氣管道上還設有用于測量壓縮空氣質量流量的壓縮空氣質量 流量計，所述壓縮空氣質量流量計與控制檢測系統連接；以及所述燃料管道上還設有用于 測量燃料質量流量的燃料質量流量計，所述燃料質量流量計與控制檢測系統連接；和/或 所述壓縮空氣管道上還設有用于測量壓縮空氣壓力的壓縮空氣壓力變送器，所述壓縮空氣 壓力變送器與控制檢測系統連接；和/或所述壓縮空氣管道還在壓縮空氣源的緊鄰下游處 設有壓縮空氣過濾器；和/或所述燃料管道上還設有用于測量燃料壓力的燃料壓力變送 器，所述燃料壓力變送器與控制檢測系統連接；和/或所述燃料管道還在燃料箱的緊鄰下 游設有燃料過濾器。
優選地，所述壓縮空氣管道通過燃料清除管道連接到燃料管道，且所述燃料清除 管道上設有用于控制燃料清除管道的開閉的燃料清除控制閥；和/或所述壓縮空氣管道通 過冷卻劑清除管道連接到冷卻劑供送管道，且所述冷卻劑清除管道上設有用于控制冷卻劑 清除管道的開閉的至少一個冷卻劑清除控制閥。
優選地，所述控制檢測系統計算由壓縮空氣質量流量計測量出的壓縮空氣質量流 量與由燃料質量流量計測量出的燃料質量流量的比值，并通過控制壓縮空氣質量流量和/ 或燃料質量流量來將所述比值調節為接近或等于預先設定的比值。
優選地，所述壓縮空氣源為空氣壓縮機。
優選地，所述除冰雪設備構造成具有驅動動力的機動車或無驅動動力的拖掛車。
優選地，承載系統具有支撐和固定燃氣發生器的可折疊式的支撐結構，所述支撐 結構適于調節燃氣發生器的燃料噴口與冰雪面的角度。
優選地，在所述燃氣噴口處設有用于測量燃氣溫度的溫度傳感器，所述溫度傳感 器與控制檢測系統連接。
如上所述，本發明的用于除冰雪的燃氣發生器由于采用的是內、外噴嘴同軸嵌套 的布置方式，可使得空氣和燃料高效、均勻地混合，從而大大提高了燃燒效率。因此，基于這 種燃氣發生器的除冰雪設備具有高效地除冰雪的優點，且在本發明的控制檢測系統下，本 發明的除冰雪設備還可以自動診斷、自動控制等諸多優點。而且，本發明的除冰雪設備不容 易產生二次結露結冰，且系統相對簡單，產品成本低，工作可靠，使用過程中能耗相對較低。


下面，參看附圖詳細地描述本發明，通過該詳細的描述，本領域的技術人員可以更 好地理解本發明的原理、結構特征和優點。附圖包括
圖1示出了根據本發明的一個示例性實施例的燃氣發生器的剖視圖。
圖2示出了沿著圖1中的剖切線A-A所作的剖視圖。
圖3示出了根據本發明的一個示例性實施例的渦流器的正視圖。
圖4示出了沿著圖3中的剖切線D-D所作的剖視圖。
圖5示出了根據本發明的一個示例性實施例的除冰雪設備的系統圖。
圖6示出了根據本發明的一個示例性實施例的具有驅動動力的除冰雪車的側視 圖。
圖7示出了圖6所示的除冰雪車的俯視圖。
圖8示出了根據本發明的一個示例性實施例的不具有驅動動力的除冰雪拖掛車。
圖9示出了圖8所示的除冰雪拖掛車的俯視圖。
圖10示出了除冰雪車處于展開狀態的后視圖。
圖11示出了除冰雪車處于折疊狀態的后視圖。
具體實施方式
為了充分理解本發明的目的、結構特征以及性能，下面借助于示例性實施例詳細地描述本發明。
圖1示出了根據本發明的一個示例性實施例的燃氣發生器I。燃氣發生器I包括頭部2和身部3。頭部2和身部3分別具有連接凸緣21和31。連接凸緣21和31通過螺釘41連接在一起，從而頭部2和身部3也將連接在一起。在頭部2和身部3之間的接合處設有密封件42，以使頭部2和身部3之間實現可靠的密封連接。對于本領域的技術人員來說，顯然，頭部2和身部3也可通過其他連接方式，例如焊接、卡扣連接等方式連接在一起。
頭部2優選成圓盤形，但不限于圓盤形。在一個優選的實施例中，大致在頭部2的中心處設有同軸布置的雙組元離心噴嘴。雙組元離心噴嘴由同軸布置的內噴嘴22和外噴嘴23組成。在一個優選的實施例中，內噴嘴22是燃料噴嘴，燃料噴嘴內設有渦流器221，且具有用于導入燃料的燃料入口 222。噴入的燃料經過渦流器221的作用后通過內噴嘴22的噴嘴孔噴出，形成120度左右的噴霧錐角，如圖1中的角度B所示。壓縮空氣從外側的空氣入口 24引入到外噴嘴23的內腔，經由外噴嘴23的內腔的壁上的切向布置的孔231噴射， 然后從外噴嘴23的噴嘴孔噴出，形成80-90度的噴霧錐角，如圖1中的角度C所示。顯然， 沿外噴嘴23的內腔的切向布置的孔231的數目可以是一個、兩個、三個或者更多個。在此， 優選為三個。在具有多個孔的情況下，這些孔沿著內腔的壁周向布置，優選地沿圓周方向均布。在此，需要指出的是，上述錐角大小顯然也可以根據具體要求變化，在噴霧錐角B大于噴霧錐角C的情況下，可使兩個噴霧錐更劇烈混合而增強混合效果。也就是說，通過使燃料噴射形成的噴霧錐與壓縮空氣噴射形成的噴霧錐空間相貫，可以增強混合效果。
在另一個實施例中，內噴嘴22可以作為空氣噴嘴，而外噴嘴23作為燃料噴嘴。作為一種替代方式，也可將內噴嘴22和外噴嘴23的結構形式互換，S卩，內噴嘴采用類似于外噴嘴的切向孔式離心噴嘴，而外噴嘴采用內噴嘴的渦流式噴嘴，此時只需要適當調整內噴嘴和外噴嘴的空氣和燃料的導入結構、內腔的布置以及渦流器的結構即可。而且，內、外噴嘴也可均采用切向孔式離心噴嘴，或均采用渦流式噴嘴。下面，將僅以圖1中示出的噴嘴結構形式為例進行描述。
如上所述，由于內、外噴嘴采用同軸嵌套的布置方式且錐角B大于錐角C，因此燃料噴霧錐和壓縮空氣噴霧錐相遇后會充分劇烈混合，從而保證具有高的燃燒效率，劇烈混合的混合氣體經火花塞25引燃而在身部3的燃燒室32內燃燒。燃燒后的燃氣經由身部3 的噴管33噴出。由于身部3的燃燒室32的容積較大且燃燒會使氣體急劇膨脹，因此會在燃燒室32內產生高溫高壓氣體，例如，噴出的燃氣的溫度在100-1000攝氏度之間。該 高溫高壓氣體經過橫截面相對較窄的噴管33從噴管出口 332噴出，必然會具有非常高的速度。 在選擇合適的尺寸比例的情況下，可以達到或超過音速。為了更有利地實現這一點，噴管33 具有噴管喉部331，該噴管喉部331的橫截面相對較小，高溫燃氣經過噴管喉部331加速之后，速度會急劇增大，然后通過噴管出口 332噴出，從而不僅可以融化冰雪，而且可以將其吹走。
優選地，燃燒室32為圓筒狀。根據一個優選的實施例，燃燒室32和噴管33—體地構造或通過焊接相連。
優選地，為了使高溫高壓氣體更寬地接觸路面上的冰雪，噴管出口 332的橫截面的一個維度上的尺寸大于另一個維度上的尺寸，更進一步優選為窄長狀，例如可為圖2所示的扁平橢圓形或為細長的矩形形狀。根據實際需要，噴管出口 332也可構造為其他任何合適的形狀。
根據一個示例性實施例，如圖1和圖2所示，燃燒室32的壁和噴管33的壁均為雙層式的，即，包括外壁321和內壁322。外壁321和內壁322之間具有間隙，該間隙的存在可明顯降低燃燒室內的高溫向外部傳導，從而，可防止熱損壞內壁，且提高了燃燒效率和熱利用效率。
根據一個有利的實施例，外壁321和內壁322之間的間隙形成冷卻通道34。冷卻通道34設有冷卻劑入口 341和冷卻劑出口 342，冷卻劑通過冷卻劑入口 341流入冷卻通道 34，然后流經冷卻 通道34從冷卻劑出口 342流出，以此往復循環，從而可對內壁進行液膜內冷卻，使燃氣發生器可以長期可靠地工作。關于冷卻劑，從成本、效果等諸多因素考慮，優選使用可方便直接獲得的冷水。當然，也可采用其他任何合適的冷卻劑，例如冷空氣等。
為了進一步增強冷卻效果，在頭部2上還設有一圈接近內壁322的內側布置的內冷卻直流孔26。當采用液態冷卻劑時，液態冷卻劑從內冷卻直流孔26向下流出并沿著內壁322的內側流淌，從而，可對燃燒室的內壁322產生內冷卻液膜保護。在這種情況下，內壁322的兩側均被冷卻，從而可以很好地對內壁322進行再生冷卻。顯然，冷卻通道34和內冷卻直流孔26可以是相互獨立的冷卻系統，即采用相互獨立的冷卻劑回路,通過各自的冷卻劑供給裝置和相關的管路分別被供給相應的冷卻劑進行冷卻。但優選地，在采用液態冷卻劑的情況下，可以使冷卻通道34和內冷卻直流孔26連通而共用一個冷卻劑供給系統。 在圖1示出的實施例中，從冷卻通道34流出的冷卻劑流入到與冷卻劑出口 342連通的腔室 38，而腔室38與內冷卻直流孔26連通，從而，冷卻劑會流入內冷卻直流孔26中并從內冷卻直流孔26流出，最后沿著內壁322的內側流淌。沿著內壁322的內側流淌的冷卻劑、特別是水在燃燒室內的高溫作用下蒸發，并隨高溫高壓燃氣一起從噴管出口 332噴出。
為了將冷卻劑可靠地引導到內壁322的內偵彳，如圖1所示，內冷卻直流孔26緊鄰內壁322的內側設置并朝向內壁322的內側傾斜，從而，能夠使冷卻劑朝向內壁322的內側噴淋。
根據另一個實施例，冷卻劑也可從圖1所示的冷卻劑出口 342流入和從冷卻劑入口 341流出。
圖3示出了一種示例性的圓柱形渦流器221的正視圖。圖4示出了沿著圖3中的線D-D所作的剖視圖。
圖3中示出的渦流器221在外圓柱面上具有螺旋延伸的溝槽2211。當介質、例如燃料沿圖3中的箭頭E以一定壓力流動時，由于溝槽2211為螺旋布置，沿著溝槽2211流動的介質會帶動渦流器221自動旋轉，從而，會產生渦流而從內噴嘴22的噴嘴孔噴出霧化介質。由此可見，渦流器221為自動、白助型的，因此它不需要專門的驅動裝置。如圖4所示，溝槽2211的橫截面為梯形。顯然，也可采用其他任何合適的渦流器。
基于上述燃氣發生器1，本發明接著提出了一種除冰雪設備。示例性地，該除冰雪 設備包括五個系統壓縮空氣系統S1、燃料系統S2、冷卻系統S3、控制檢測系統S4以及承 載系統。下面，對這五個子系統以及它們之間的連接關系和功能進行詳細地描述。
首先，參看圖5詳細地描述壓縮空氣系統S1、燃料系統S2、冷卻系統S3以及控制 檢測系統S4的構成和配置。
為了使高溫高壓燃氣更寬地接觸路面上的冰雪和提高一次作業的效率，噴管出口 332的橫截面為窄長狀。然而，相對于較寬的路面來說，單個燃氣發生器I的噴管出口 332 的作用寬度仍顯不足。為此，在較寬的路面的情況下，可并排設置多個燃氣發生器1，以使 高溫、高壓、高速燃氣在路面上均布而可以均勻地除冰雪。在該示例性實施例中，除冰雪設 備設有四個燃氣發生器I。根據實際需要，燃氣發生器I的數目也可以變化，例如為I個、2 個、3個、5個或更多個。
關于壓縮空氣系統SI，壓縮空氣源11通過壓縮空氣管道51連接到燃氣發生器I 的空氣入口 24，且壓縮空氣管道51上連接有用于手動控制壓縮空氣管道的打開和關閉以 及打開程度(通流橫截面大小)的至少一個手動閥QF1、用于對壓縮空氣進行過濾的空氣過 濾器L1、用于測量壓縮空氣質量流量的壓縮空氣質量流量計Gl以及用于測量壓縮空氣的 壓力的壓縮空氣壓力變送器Pl等部件。為了增加系統的可靠性，優選設置兩個手動閥QFl。 根據另一個實施例，該手動閥也可以替換為電磁閥，或根據需要將其中一個替換為電磁閥。 壓縮空氣源11可為空氣壓縮機，例如離心式空氣壓縮機、活塞式空氣壓縮機等。優選采用 移動螺桿式空氣壓縮機。當然也可直接采用儲存高壓空氣的儲氣罐作為壓縮空氣源11。
關于燃料系統S2，優選地，燃料箱12通過燃料管道52連接到燃氣發生器I的燃料 入口 222。燃料管道52上連接有用于手動控制燃料管道的打開和關閉以及打開程度的至 少一個手動閥QF2、用于泵送燃料的燃料泵YB、用于過濾燃料的燃料過濾器L2、用于測量燃 料質量流量的燃料質量流量計G2以及用于測量燃料壓力的燃料壓力變送器P2等。燃料優 選為燃油，例如柴油，但顯然也可采用其他任何合適的燃料。類似地，為了增加系統的可靠 性，也優選設置兩個手動閥QF2。此外，在該示例性實施例中，還可在燃料入口 222的緊鄰 上游設置一個電磁閥7，以便通過電磁閥7的打開和關閉控制向燃料入口 222的燃料供給。 根據另一個實施例，手動閥QF2也可以替換為電磁閥。
如上所述，為了保證燃氣發生器I能長期可靠地工作，在燃氣發生器I上設有供冷 卻劑循環流動的冷卻通道34，對燃燒室32的壁進行冷卻。對于液態冷卻劑來說，冷卻后而 變熱的冷卻劑回流至冷卻系統S3的用于儲存冷卻劑的冷卻劑箱13。具體地講，冷卻劑箱 13通過冷卻劑供送管道53連接到燃氣發生器I的冷卻劑入口 341，冷卻劑出口 342通過冷 卻劑回流管道54連接到冷卻劑箱13。示例性地，在冷卻劑供送管道53上連接有用于手動 控制供送管道的打開和關閉以及打開程度的至少一個手動閥QF3、用于泵送冷卻劑的冷卻 劑泵SB、用于過濾冷卻劑的冷卻劑過濾器L3、用于測量冷卻劑的質量流量的冷卻劑質量流 量計G3以及用于測量冷卻劑壓力的冷卻劑壓力變送器P3等。在冷卻劑回流管道54上連 接有用于測量冷卻劑回流溫度的溫度變送器T3。類似地，為了增加系統的可靠性，也優選設 置兩個手動閥QF3。根據另一個實施例，該手動閥QF3也可以替換為電磁閥。顯然，在此的 冷卻劑箱13僅是示例性的，顯然也可采用其他形式的冷卻劑供給方式。
控制檢測系統S4包括控制檢測單元14。作為示例，該控制檢測單元14分別通過 相應的連接線路連接到各個燃氣發生器I的點火器Ig，點火器Ig通過點火電纜6連接到火 花塞25。控制檢測單元14控制點火器Ig的操作，火花塞25通過點火電纜6將點火器Ig 產生的瞬時高壓引入到燃料和空氣的霧化混合區，從而點燃霧化的混合氣體使其燃燒。對 于本領域的技術人員來說，顯然也可采用其他任何合適的點火方式，只要能夠可靠地控制 這種點火即可。例如，可將點火器Ig與火花塞25集成一體作為點火裝置，此時控制檢測單 元14直接控制點火裝置。
如圖5所示，在該示例性實施例中，四個燃氣發生器I共用一個壓縮空氣源11、一 個燃料箱12和一個冷卻劑箱13。
壓縮空氣源11通過壓縮空氣管道51的下游側的4個并聯支路分別連接到四個燃 氣發生器I的空氣入口 24。對于該壓縮空氣系統51，控制檢測單元14連接到壓縮空氣源 11，以控制空氣壓縮源11的操作，例如開和關。而且，壓縮空氣質量流量計Gl和壓縮空氣 壓力變送器Pl也分別連接到控制檢測單元14，以向控制檢測單元14傳送相應的測量數據。 如果壓縮空氣管道51上還設有電磁閥或手動閥QFl被替換為電磁閥，則電磁閥也連接到控 制檢測單元14，以實現對電磁閥的控制。
燃料箱12以類似的方式連接到四個燃氣發生器I的燃料入口 222。對于該燃料系 統S2，控制檢測單元14連接到燃料泵YB，以控制燃料泵YB的操作，例如開和關。燃料質量 流量計G2和燃料壓力變送器P2也分別連接到控制檢測單元14，以向控制檢測單元14傳送 相應的測量數據。
冷卻劑箱13也以類似的方式連接到四個燃氣發生器I的冷卻劑入口 341。而且， 從四個燃氣發生器I的冷卻劑出口 342流出的冷卻劑通過各自的回流管道段匯聚到一個共 同的冷卻劑回流管道54。該共同的冷卻劑回流管道54連接到冷卻劑箱13。對于該冷卻系 統S3，控制檢測單元14連接到冷卻劑泵SB，以控制冷卻劑泵的操作，例如開和關。冷卻劑 質量流量計G3、冷卻劑壓力變送器P3以及設置在冷卻劑回流管道54中的冷卻劑回流溫度 變送器T3也分別連接到控制檢測單元14，以向控制檢測單元14傳送相應的測量數據。
在圖5示出的示例性實施例中，壓縮空氣管道51在至少一個手動閥QFl的上游 處還通過燃料清除管道55與燃料管道52相連。燃料清除管道55上設有至少一個手動閥 QF12，以控制燃料清除管道55的打開和關閉以及燃料清除管道55的打開程度。當完成除 冰雪操作之后，燃料管道52和燃氣發生器I內通常會殘留有燃料，例如燃油，通過打開手動 閥QF12可將壓縮空氣管道51中的壓縮空氣引導到燃料管道52中，從而，可吹出這些剩余 的燃料。當然，該手動閥QF12也可替換為連接到控制檢測單元14的電磁閥，從而可實現自 動清潔。
類似地，壓縮空氣管道51在至少一個手動閥QFl的上游處通過冷卻劑清除管道56 與冷卻劑供送管道53相連。冷卻劑清除管道56上設有至少一個手動閥QF13，以控制冷卻 劑清除管道56的打開和關閉以及冷卻劑清除管道56的打開程度。當然，該手動閥QF13也 可替換為連接到控制檢測單元14的電磁閥。
此外,還可在噴管出口 332處設置溫度傳感器(未不出)，以測量從噴管出口 332 排出的燃氣排放溫度TQ。該溫度傳感器也連接到控制檢測單元14，以向控制檢測單元14 傳送相應的溫度測量數據。
顯然，也可使壓縮空氣源11通過單獨的管道分別連接到四個燃氣發生器I的空氣入口 24，并在每個管道上分別配備閥、壓力變送器、質量流量計等部件。這樣，就可單獨地控制和檢測每個燃氣發生器I的壓縮空氣的供給情況。而且，也可使用四個空氣壓縮機分別給四個燃氣發生器I供給壓縮空氣，這會進一步增大系統控制的靈活性，但使用的部件數量相對較多，結構較為復雜，相應的成本也會上升。同樣，冷卻系統、燃料系統也可采用這種配置方式。除此以外，本領域的技術人員也可想到其他一些配置方式。
基于對壓縮空氣質量流量和燃料質量流量的監測，控制檢測單元14可通過以下公式計算熱力平衡數
k = g (公式 I)GR
其中，GO為空氣質量流量計Gl給出的壓縮空氣質量流量(kg/h)，GR為燃料質量流量計G2給出的燃料質量流量(kg/h)。
為了使燃料在燃燒室內高效燃燒，壓縮空氣質量流量GO與燃料質量流量GR之間應具有合適的比值。該比值可根據試驗預先確定。
優選地，燃料泵YB構造成使其出口流量可被控制，例如通過燃料泵變頻調節電機的轉速來控制燃料泵YB的出口流量。因此，控制檢測單元14可使燃料泵YB的出口流量自動跟蹤壓縮空氣質量流量GO的變化，以將熱力平衡數k保持為預定值。
除此以外，控制檢測單元14還能夠監測以下參數冷卻劑質量流量計G3給出的冷卻劑流量GH、壓縮空氣壓力變送器Pl給出的壓縮空氣壓力PO、燃料壓力變送器P2給出的燃料壓力PR、冷卻劑壓力變送器P3給出的冷卻劑壓力PH、溫度變送器T3給出的冷卻劑回流溫度TH、燃氣排放溫度TQ。上述參數可分別被給出預定值，基于這些預定值，控制檢測單元14通過監測這些參數判斷除冰雪設備是否存在異常，在出現異常時，控制檢測單元14能夠自動報警，在必要時停止除冰雪設備的操作。而且，控制檢測單元14可以自動控制除冰雪設備的操作和運行，且在需要時可以切換到手動操作 模式。另外，控制檢測單元14可以顯示日期和時間，并可以存儲和記錄除冰雪設備工作過程中的各項被監測的參數。
下面，對除冰雪設備的承載系統進行描述。
承載系統用于承載壓縮空氣系統S1、燃料系統S2、冷卻系統S3以及控制檢測系統 S4和燃氣發生器1，以便形成一種便于操作和實際應用的除冰雪設備。通過承載系統可以將除冰雪設備構造成各種樣式，優選將除冰雪設備構造成具有驅動動力的除冰雪車或靠其他車輛牽拉的拖掛車。
圖6示出了一種具有驅動動力的除冰雪車100。該除冰雪車100可通過改裝現有的車輛制造。此時，承載系統為車架1001，S卩，壓縮空氣系統S1、燃料系統S2、冷卻系統S3 以及控制檢測系統S4直接或間接地支撐和固定在車架1001上。而且，車架1001還配備有用于支撐和固定燃氣發生器I的支撐結構1002。在圖6中，該支撐結構1002向后伸出一段距離，且四個燃氣發生器I成一直線地布置在該支撐結構1001上，以便能夠在寬的冰雪路面上冰雪的高效去除。
圖8示出了一種拖掛式除冰雪車101。該拖掛式除冰雪車101具有牽拉結構1011。 該牽拉機構1011可以連接到其他具有動力的車輛上。
本發明的除冰雪車上還可以配備其他除雪裝置，例如鏟雪裝置。通過鏟雪裝置與燃氣發生器配合使用，可以更好地去除冰雪。
優選地，支撐結構1002被構造成可折疊式的，即，支撐結構1002可根據需要、例如 在不需除冰雪時折疊，以降低支撐結構1002的橫向寬度而更便于車輛行駛。圖10示出了 支撐結構1002展開時的情形，圖11示出了支撐結構1002折疊時的情形。
還優選地，支撐結構1002被構造成可調節各個燃氣發生器I與冰雪面的角度，從 而可視地面的冰雪層的狀況合適地調節燃氣發生器I與冰雪面的角度，以達到更好的除冰 雪效果。
另外，還可在除冰雪車的后部設置指示器1003，以顯示除冰雪車的行駛狀況。當 然，也可在除冰雪車的其他部位、車輛的側面設置相應的指示器。
顯然，也可通過采用其他合適的承載系統而將除冰雪設備構造成各種樣式，例如 手提式的除冰雪設備，以便能夠清掃院落內的冰雪。
盡管上面已參看附圖詳細地描述了本發明的多種實施方式，但在不脫離本發明的 基本精神的前提下，仍可以進行多種修改和改變。
根據本發明的用于除冰雪的燃氣發生器由于采用的是內、外噴嘴同軸嵌套的布置 方式，可使得空氣和燃料高效、均勻地混合，從而大大提高了燃燒效率。因此，基于這種燃氣 發生器的除冰雪設備具有高效地除冰雪的優點，且在本發明的控制檢測系統下，本發明的 除冰雪設備還可以自動診斷、自動控制等諸多優點。而且，本發明的除冰雪設備不容易產生 二次結露結冰，且系統相對簡單，產品成本低，工作可靠，使用過程中能耗相對較低。
權利要求
1.一種用于除冰雪的燃氣發生器，包括燃燒室，其具有向著冰雪噴射燃氣的燃氣噴口；燃料噴射器，其用于向燃燒室內噴射并霧化燃料；壓縮空氣噴射器，其用于向燃燒室內噴射壓縮空氣；以及引燃器，其用于引燃噴入燃燒室內的燃料；其特征在于，所述燃料噴射器和壓縮空氣噴射器以內、外噴嘴的方式同軸嵌套地布置， 且所述內噴嘴和所述外噴嘴中的至少一個為渦流式噴嘴或切向孔式離心噴嘴。
2.如權利要求1所述的燃氣發生器，其特征在于，所述內噴嘴和所述外噴嘴中的一個為渦流式噴嘴，另一個為切向孔式離心噴嘴。
3.如權利要求2所述的燃氣發生器，其特征在于，所述內噴嘴為渦流式噴嘴，所述外噴嘴為切向孔式離心噴嘴。
4.如前面權利要求中任一所述的燃氣發生器，其特征在于，所述內噴嘴為用于噴射燃料的燃料噴嘴，所述外噴嘴為用于噴射壓縮空氣的壓縮空氣噴嘴。
5.如前面權利要求中任一所述的燃氣發生器，其特征在于，所述燃氣噴口的橫截面為矩形或橢圓形。
6.如前面權利要求中任一所述的燃氣發生器，其特征在于，所述燃氣發生器由頭部和身部構成，所述頭部和身部密封性地連接在一起，所述內噴嘴和外噴嘴居中地設置在所述頭部上，且所述身部包括燃燒室和用于通過燃氣噴口將燃燒室內的燃氣噴出的噴管，而且所述噴管與燃燒室通過焊接相連或一體地構造。
7.如權利要求6所述的燃氣發生器，其特征在于，所述身部的壁由外壁和內壁構成，所述外壁與內壁之間設有供冷卻劑循環流動的冷卻通道，所述冷卻通道具有用于導入冷卻劑的冷卻劑入口和用于將已變熱的冷卻劑導出的冷卻劑出口。
8.如權利要求7所述的燃氣發生器，其特征在于，所述頭部在與燃燒室的內壁的內側鄰近的位置處設有用于向內壁的內側導引冷卻液的直流冷卻孔。
9.一種除冰雪設備，其特征在于，包括至少一個如權利要求1-8中任一所述的燃氣發生器；壓縮空氣系統，其連接到所述燃氣發生器的壓縮空氣噴射器，適于為所述燃氣發生器提供壓縮空氣；燃料系統，其連接到所述燃氣發生器的燃料噴射器，適于為所述燃氣發生器提供燃料；控制檢測系統，其控制和檢測所述壓縮空氣系統、燃料系統和燃氣發生器的引燃器；以及承載系統，其承載燃氣發生器、壓縮空氣系統、燃料系統和控制檢測系統。
10.如權利要求9所述的除冰雪設備，其特征在于，所述除冰雪設備構造成具有驅動動力的機動車或無驅動動力的拖掛車。
全文摘要
公開了一種用于除冰雪的燃氣發生器，包括具有向著冰雪噴射燃氣的燃氣噴口的燃燒室、用于向燃燒室內噴射并霧化燃料的燃料噴射器、用于向燃燒室內噴射壓縮空氣的壓縮空氣噴射器以及引燃噴入燃燒室內的燃料的引燃器，其中燃料噴射器和壓縮空氣噴射器以內、外噴嘴的方式同軸嵌套地布置，且內、外噴嘴中的至少一個為渦流式噴嘴或切向孔式離心噴嘴。還公開了一種除冰雪設備，包括至少一個上述燃氣發生器，連接到壓縮空氣噴射器的壓縮空氣系統，連接到燃料噴射器的燃料系統，控制和檢測壓縮空氣系統、燃料系統和引燃器的控制檢測系統和承載燃氣發生器、壓縮空氣系統、燃料系統和控制檢測系統的承載系統。該除冰雪設備簡單，成本低，工作可靠，能耗低。
文檔編號E01H5/10GK103015358SQ201110305810
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年9月23日
發明者金朝暉, 金貴全 申請人:金朝暉