流体混合文氏管的制作方法

专利名称：流体混合文氏管的制作方法技术领域：本发明涉及流体混合文氏管。仅为了方便，本发明将主要描述为这样的文氏管，其用于为本发明特别适用的内燃机生成低压混合燃料。然而，应理解本发明并不限于此。而且，本发明可以具有许多其它应用，下面讨论的本发明的背景技术以及可能的应用只是以示例的方式给出。背景技术： 例如用于内燃机中的流体混合文氏管通常包括在发动机进气通道中的收缩喉管，用于使压力降低，从而在汽油发动机的情况下将液体燃料从化油器杯形口(carburetor bowl)吸入发动机进气口中，或者在LPG或CNG发动机的情况下从调节的供气吸入燃料蒸气。将压降称为信号(signal)，并且其与通过发动机进气口的空气流速成比例。通常，信号与流速的比越大，发动机对需用功率(节流阀开度)的反应越好，即，调节控制越紧密。另外，由文氏管产生的压降对于混合燃料和进入空气是必需的，通过流速压力降低的越大，则燃料与空气的雾化(在液体燃料的情况下)和混合的潜能就越大。通过良好的雾化和混合，可燃烧更多的燃料而浪费更少的燃料。此外，可改善排放物。因此，在设计用于内燃机的文氏管时，主要目的是优化信号与流速比，从而对通过文氏管的气流容量具有最小的限制(最佳流速)同时获得最大信号，即信号流速比。部分实现该目的的一种方法涉及提供一种与文氏管的喉部同心的增强器环(参见美国专利No.5,809,972以及6,305,461)。该增强器环可放大在化油器中主文氏管的吸气信号。对设计和定位增强器环已经提出各种方案，并且在美国专利No.5,809,972的公开中，指出“为了在气流中产生平稳更低的压力(与增强器文氏管环或者文氏管壁收缩部的情况相比较)，将文氏管环定位在文氏管壁收缩部的稍微上游。如在现有技术中已知，该更低的压力将导致气流中燃料更完全地雾化”。尽管上述设计主要针对将汽油作燃料的IC发动机(内燃机)，但是相似的需求也适用于将气体(CNG、LPG)作燃料的IC发动机。此外，需要一种合适的流体混合文氏管，其能以低成本制造并可容易地装配到汽油燃料喷射式发动机，以形成使用LPG或CNG以及汽油的双重燃料发动机。另外，在其它领域中需要一种具有良好的信号流速比的流体混合文氏管，从而可以将液体或气体或其中包含的物质引入或者与主流混合。这种应用的典型示例可以是消防设备(其中，将阻燃剂混合进水流中)、农业或清洁喷雾装置(其中，化学药品与主流体流混合)、或者流体系统(流量调节器等)，其中需要良好的信号流速比以用于控制等。发明内容鉴于上述，本发明的目的是提供一种流体混合文氏管，其具有良好的信号流速比以改善响应，以及良好的流体混合(雾化)，或者至少为公众提供一种有用的选择。根据本发明的第一方面，提供了一种流体混合文氏管，包括文氏管筒；在文氏管筒内的收缩区域；流体出口喷嘴，其由喷嘴定位装置定位在文氏管筒中的中心区域，用于将流体排放进流过文氏管筒的流体中；以及增强器管，其由增强器管定位装置定位成包围从喷嘴流出的流体。通过这种结构，可以通过喷嘴附近的增强器管来引导流过文氏管筒的流体，从而控制流动状态，并且根据增强器管、出口喷嘴以及收缩区域的相对位置来得到在喷嘴出口处的压降的增加。因此，可以改善吸气信号。这里，喷嘴是指出口，可以在正压或者负压下通过该出口排放流体(气态或者液态)。其中在正压下排放的情况可以是这样的情况，其中被使用的流体混合文氏管只用于混合流体，而不生成信号以控制流体排放。中心区域可以是远离文氏管筒壁的任何区域，这样流体可流过并围绕增强器管。然而，通常认为中心区域将与文氏管筒的中心轴线基本一致。喷嘴定位装置可以包括任何合适的装置，从而喷嘴可以位于文氏管筒中的中心区域处。例如该喷嘴定位装置可以包括流体(例如，阻燃剂、化学药品、二次流)供应管，其安装成从入口朝文氏管向下延伸(与筒同轴)，或者安装成从文氏管筒的侧壁延伸出并倾斜或弯曲从而在喷嘴端处向下延伸。在前一布置的情况下，流体供应管与流线(streamline)对齐，因此使流体阻力最小。在后一情况下，由于流体供应管横过流动通道延伸，因此其截面可以形成为流线型(例如，椭圆形或方形)形状，使得长轴与流动方向对齐以减少流体阻力。增强器管定位装置可以包括任何合适的装置，从而增强器管可以位于文氏管筒中期望的位置。例如，其可以包括一个或多个与喷嘴定位装置的部分相连的腿，或者一个或多个在增强器管和文氏管筒壁之间连接的腿。在前一布置的情况下，一个或多个腿的轴线可以与流线对齐，并因此使得流体阻力最小。在后一情况下，一个或多个腿的截面可以形成为流线型(例如，椭圆形或者方形)形状，使得长轴与流动方向对齐以减少流体阻力。如果期望或者需要，增强器管的截面可以具有任何合适的尺寸和形状。此外，可以根据设计和性能需要来改变其相对于喷嘴在文氏管筒中的位置。例如，增强器管可以具有正方形或圆形形状，并布置成与喷嘴同轴或者不同轴。然而，通常认为其具有圆形形状并布置成同轴。可以通过试验或者计算来确定增强器管相对于喷嘴出口的最佳位置。此外，可以通过试验或者计算来确定增强器管相对于喷嘴外部或孔的尺寸(直径或者截面积)的最佳尺寸(直径或者截面积)。可以构造成使得文氏管筒具有圆筒形形状，且流体出口喷嘴设置在其基本中心处，而增强器管具有环形形状，并且定位成与文氏管筒同轴并在喷嘴附近，以包围从那里流出的流体。这种布置可以适于标准类型的发动机进气文氏管，基于此部件通常具有圆柱形形式。增强器管可以定位成使其至少部分包围喷嘴出口且一部分包围从那里流出的流体。或者，增强器管可以定位在喷嘴出口的下游，从而仅包围从那里流出的流体。增强器管的出口边缘可以形成有出口偏流装置。此外，增强器管的入口边缘可以形成有入口偏流装置。通过在增强器管的入口边缘或/和出口边缘形成偏流装置，可以改善流体混合文氏管的混合性能。偏流装置可以包括任何装置，从而可以使流偏转以改善混合，并且/或者在出口偏流装置的情况下，增加将空气捕获在增强器管中。例如，可以通过使出口边缘或入口边缘向外或向内张开或倒角而形成出口边缘偏流装置和/或入口边缘偏流装置。此外，文氏管筒还可以形成有偏流装置。这种偏流装置位于除了文氏管筒内上述收缩区域之外的位置。通过在文氏管筒上形成偏流装置，可以进一步改变通过筒的流体，以增强流动状态并改善流体混合文氏管的信号和混合性能。偏流装置可以包括任何装置从而可以使流偏转。此外，可以通过试验来确定偏流装置在文氏管筒中的最佳位置。例如，其可以包括在收缩区域下游的文氏管壁中的凹入台阶部。通过设置偏流装置(例如，在收缩区域下游的凹入台阶部)，可以生成湍流以增强流体混合。此外，该偏离装置用于定位流的过渡区域，以确保在部件之间更准确的位置关系以及流动状态。此外，当与增强器管的向外张开出口边缘偏流装置相结合时，该偏流装置可用于生成环形的向外延伸的流动通道，而这根据需要是有利的。通过上述结构和构造，可以将增强器管定位在文氏管筒中，使得出口边缘与喷嘴出口齐平或者在喷嘴出口附近。此外，增强器管可以定位在文氏管筒中，而出口边缘位于包含凹入台阶部的平面附近。本发明的流体混合文氏管可以由任何合适的材料制成。此外，其可以形成为单独的部件或者模制在一个整体单元中。可能的结构可以包括由塑料模制成的文氏管筒的上部和下部；包括喷嘴的流体供应组件；并且包括增强器管定位装置的增强器管组件。然后，可以将这四个部件装配在一起并焊接以形成完整的组件。对于增强器管组件，增强器管定位装置可以从增强器管向外延伸，并且上部和下部可以在适当的位置分离以将增强器管组件装配在它们之间。此外，当上部与下部分离时，其可以适当地用于容置流体供应组件。通过这种布置，可以分别制造这四个部件，因此使得制造成本较低。此外，例如由于不同的上部和下部可以用于同一增强器管组件和/或流体供应组件，因此可具有多种设计。在装配这种流体混合文氏管时，例如流体供应组件可以装配在上部，而增强器管组件装配在上部或者下部。然后，可以将上部和下部装配在一起并焊接，从而形成完整的组件。当然，也可以采用其它组合。根据本发明的另一方面，提供了一种增加信号并改善流体混合文氏管的流体混合/雾化的方法，该流体混合文氏管包括文氏管筒；在文氏管筒内的收缩区域；以及流体出口喷嘴，其由喷嘴定位装置定位在文氏管筒中的中心区域，用于将流体排放进流过文氏管筒的流体中，该方法包括定位增强器管以包围从喷嘴流出的流体。在上述方法中，增强器管和其它部件的位置和构造可以与上述本发明的流体混合文氏管中相同。本发明还可以广泛地旨在分别或全部包括在具体应用中提及或指出的部分、元件和特征，以及这些部分、元件和特征中的两个或多个的任何或所有组合，并且在这里提及的具体整体在本发明所涉及的现有技术中已知有等同物的情况下，这些等同物认为包含在本发明中，如同分别提出一样。从下面参照附图仅以示例的方式给出的描述中将明白本发明的进一步方面，其中图1A和图1B是根据本发明实施例的流体混合文氏管的示意图，图1A是侧剖视图，而图1B是俯视图。图2详细地显示出本实施例的可替换的喷嘴定位装置。图3详细地显示出相对于增强器管位置的喷嘴位置以及增强器管入口和出口偏流装置。图4详细地显示出文氏管孔偏流装置，以及相对于增强器管出口偏流装置的位置和形状的关系。图5详细地显示出增强器管相对于文氏管孔收缩区域的尺寸。图6是用于四个筒式化油器中的本实施例的流体混合文氏管的示意图。图7是本发明实施例的流体混合文氏管的立体图，示出了一种制造方法。具体实施例方式下面将参照附图来描述本发明的实施例。这些实施例适用于流体混合文氏管，其用于向流过文氏管筒的空气供应燃料(例如，LPG或者CNG)。因此，将流体称为燃料。然而，应理解这些实施例还可应用于供应和混合其它流体。图1A和图1B是根据本发明实施例的流体混合文氏管的示意图。总体由箭头1表示的流体混合文氏管包括文氏管筒2；在文氏管筒2内的收缩区域4；流体出口喷嘴6，其位于文氏管筒2中的中心区域，用于将流体排放进流过文氏管筒的流体中；以及增强器管8，其定位成包围从喷嘴6流出的流体。喷嘴6通过燃料供应管10(喷嘴定位装置)定位在文氏管筒2中，该燃料供应管用于向喷嘴6供应燃料，并安装成从文氏管筒2的侧壁12延伸出并弯曲成在喷嘴6端处向下延伸。如从图1B中可以看出，燃料供应管10在与文氏管筒2中流动垂直的部分，其截面形成为流线型椭圆形状(侧部向内挤压)，而长轴与流动方向对齐。图2显示出用于定位喷嘴6的可替换的布置。在这种情况下，燃料供应管10′(也用作喷嘴定位装置)位于文氏管筒2的入口上方而不是通过文氏管筒2的侧壁12，从而燃料供应管10′安装成从文氏管筒2的入口向下延伸(与筒同轴)。这避免了燃料供应管10横过文氏管筒2的流延伸以及削弱流动状态。然而，这种构造取决于可用的空间。增强器管8定位成通过与燃料供应管10的一部分相连的腿14包围从喷嘴6流出的流体。通过图1中的布置，腿14与流对齐，并因此使对流的干扰最小。然而，根据设计，一个或多个腿可以连接在增强器管8和文氏管筒2的壁之间(参见图6)。在这种情况下，一个或多个腿的截面将优选地形成为流线型(例如，椭圆形或者矩形)形状，使得长轴与流动方向对齐，从而减少对流的限制。在图1的实施例中，文氏管筒2具有圆筒形形状，且喷嘴6设置在其基本中心处，而增强器管8具有环状，并且定位成与文氏管筒2同轴并在喷嘴6附近，从而包围从那里流出的流体。这认为是对这些部件最合适的形状和位置。然而，本发明并不限于此，且其它形状和位置也可以是合适的。例如，增强器管8可以具有正方形形状。此外，喷嘴6和增强器管8可以偏心地定位在文氏管筒2中。在图1的实施例中，增强器管8位于喷嘴6出口的下游，从而只包围从那里流出的流体。然而，增强器管8的其它位置也可以是合适的。例如，增强器管8可以定位在文氏管筒2中较高的位置处，从而其至少一部分包围喷嘴6出口且一部分包围从那里流出的流体。实际上，可以通过试验来确定增强器管8相对于喷嘴6的位置，以获得期望的性能。例如，最大信号以及对流的限制最小。图3详细地显示出设置在增强器管8的入口边缘22和出口边缘24上的偏流装置20，用于改善混合性能，并且还显示出喷嘴6出口的构造。在图3中，为了解释，示出了喷嘴6布置在增强器管8的左边。此外，图3(a)和(b)分别显示出增强器管出口和喷嘴出口的放大视图。在该构造中，通过将入口边缘22和出口边缘24向外张开而形成偏流装置20。其它构造可包括在边缘的一个或两个内部形成倒角。参照图3(a)，相对于轴向张开的角度α的典型值为30至50度，而张开端部到张开平面的角度β的典型值为90度。此外，在直径55mm的文氏管筒2内部的增强器管8的直径为34mm的情况下，张开部分的长度L典型地为2至3mm。可以根据需要(所使用的液体或气体类型)来确定该长度L。当然，α、β和L的其它值也是可以的，根据试验或计算来确定最佳值。此外，如图3(b)中详细地示出，喷嘴6的端面相对于轴向的角度γ的典型值为90度，并且增强器管8的入口边缘22典型地定位成在线X-X上与喷嘴6出口齐平(实际上，使得增强器管8和喷嘴6同轴)。当然，其它位置也是可以的，并且可以通过试验来确定。图4(和图1)详细地显示出偏流器30，其形成在文氏管筒2中收缩部分4的下游。在该实施例中，偏流器30包括在收缩部分4下游的文氏管筒2壁中的凹入台阶部32。通过在收缩部分4的下游设置台阶部32，可产生湍流以增强流体混合。此外，其可以用于定位流的过渡区域，因此使流稳定并确保在部件之间更准确的位置关系以及流动状态。如图4中所示，台阶部32以与形成在增强器管8上的出口偏流装置20的张开角α相似的角α′形成。此外，增强器管8定位在文氏管筒2中，同时出口边缘24位于包含台阶部32的平面Y-Y中。因此，生成了环形的向外延伸的流动通道。从初期试验发现，该结构可提供良好的信号流速比，特别是使出口边缘24稍微位于平面Y-Y之下。当然，对于台阶部32和外部边缘24，其它形状、角度、尺寸和位置也是合适的。图5显示出在不同的轴向位置处增强器管8的直径与文氏管筒2的直径之间的关系。对于带有55mm的文氏管筒的、用于LPG IC发动机的流体混合文氏管，增强器管8的半径r与文氏管筒2的半径R之比在0.50至0.65的范围内，这将在较宽范围的工作条件下提供良好的性能。在如上所述的本发明的流体混合文氏管1工作时，参照图5，由于进气吸力而使得空气在A处流入文氏管筒2中。然后，锥形(张开或者倒角)的增强器管8的入口边缘22捕获流过文氏管筒2的气流，并在B处引导空气经过喷嘴6，以生成低压(信号)。此外，流过文氏管筒2在文氏管壁收缩部分4和增强器管8之间的空气由于在C处文氏管筒直径减少而加速，并因此使得压力降低。然后，当在C处由于台阶部32(与增强器管8的下边缘处于相同点)使得文氏管直径快速增加时，由于偏流器30的偏转而生成向外延伸的流动通道，因此生成附加的低压(信号)，从而再次增加通过增强器管8中心的空气速度，并在喷嘴6处放大低压信号。通过空气速度而放大低压(信号)，这将经过文氏管筒2的气流保持为尽可能的高(最少的限制)，同时在喷嘴6(燃料供应管)处获得最大的信号。图6显示出用于四个筒式化油器中的本发明流体混合文氏管1的另一可能应用。在图中，具有与前一实施例中相同功能的部分用相同的附图标记表示，并且将省略对其的描述。尽管在上面没有具体提及，但是本领域的技术人员应理解，本发明的流体混合文氏管不仅可以用作用于LPG或CNG内燃机的流体混合文氏管，而且也可以用来为汽油发动机的化油器混合汽油。此外，流体混合文氏管可以装配到燃料喷射发动机的入口上，用于混合CNG或LPG以提供双重燃料发动机。另外，本发明还可应用于需要混合液态或气态的流体的其它场合。在该方面，其它应用可包括消防设备(其中，将阻燃剂混合进水流中)、农业或清洁喷雾装置(其中，化学药品与主流体流混合)、或者流体系统(流量调节器等)，其中需要良好的信号流速比以用于控制等。在流量调节器应用中已经使用小到2mm增强器管的上述和类似设计，而在LPG发动机燃料供应应用中使用具有大到80mm增强器管以及各种尺寸的文氏管筒的设计。图7是本发明实施例的流体混合文氏管的立体图，其显示出一种制造方法。在图中，具有与前一实施例中相同功能的部分用相同的附图标记表示，并且将省略对其的描述。在该实施例中，结构包括文氏管筒2的上部40和下部42由塑料挤压成型；包括喷嘴6的流体供应组件44；并且包括增强器管和增强器管定位装置的增强器管组件46。然后，可以将这四个部件40、42、44和46装配在一起并绕着分隔线48焊接，以形成完整的组件1。如图中所示，增强器管定位装置(即，三个径向辐条50(只有两个可见))从增强器管向外延伸，并且上部40和下部42在分隔线48处分离，该分隔线适于定位成将增强器管组件46装配在上部和下部之间。尽管在图中不清楚，但是，在下部42的、在分隔线48附近的壁中设置有三个切口以接收辐条50。此外，在上部40的、在分隔线48附近的壁中设置有切口，以接收流体供应组件44的燃料供应管10。通过这种布置，可以分开制造四个部件40、42、44和46，因此使得制造成本较低。此外，例如由于不同的上部40和下部42可以用于同一增强器管组件46和/或流体供应组件44，因此可具有多种设计。例如，流体混合文氏管1可以容易地构造成，通过选择适合进气管的合适直径的下部以及适于连接到进气管的空气过滤器上的合适直径的上部，而适于安装在各种具有不同尺寸进气管的IC发动机上，同时仍使用相同尺寸的流体供应组件44和增强器管组件46。此外，通过具有分离的部件，对于部件的喷射成型可以容易地设计，而不涉及复杂的模制技术。在该方面，优选地形成在入口边缘22处具有作为向内倒角的偏流器的增强器管8，以易于从模具中取出。在组装这种流体混合文氏管时，例如将流体供应组件44装配在上部40，而将增强器管组件46装配在上部40或下部42上。然后，在分隔线48处将上部40和下部42装配在一起并焊接(例如，高频焊接)以形成完整的组件1。试验下面的试验比较工厂专用的LPG Ford FalconTM节流阀体(环形文氏管)与本发明的流体混合文氏管之间的流速信号比。在流体工作台上进行该试验，以流体压力计指示数的测量单位给出空气流速和信号数。文氏管的直径大约相同，对于Ford FalconTM节流阀体为40mm，而对于本发明的流体混合文氏管为39mm。试验1在试验1中，比较了在相同空气流和相似孔尺寸的情况下产生的信号的相对水平。在下表1中示出了结果。这表明由流体混合文氏管产生较大的信号。表1 试验2试验2表示用于本发明的流体混合文氏管的实际应用。当使信号值一致以允许调节器以其正常模式工作时，结果为当使用流体混合文氏管时空气流速增加。表2 工业应用性本人认为本发明的优点如下，然而应理解在本发明的所有实施例中不可能实现所有这些优点，并且下列只是以示例的方式给出以指出本发明潜在优点。此外，本发明的优点并不旨在限于下列优点1、通过在流体出口喷嘴附近设置增强器管，可以在喷嘴处获得良好的信号(压降)流速比，因此在IC发动机应用的情况下可以很好地响应节流阀开度(更紧密地调节控制)。2、通过在喷嘴出口处获得良好的压降，改善了流体混合(雾化)以燃烧更多的燃料而浪费更少的燃料，从而改善排放物。3、通过在收缩部分4的下游设置台阶部32，可产生湍流以增强流体混合，并且台阶部还用于使流稳定并确保在部件之间更准确的位置关系以及流动状态。鉴于上述优点，可以看出本发明具有相当大的工业应用性。已经以示例的方式描述了本发明的多个方面，且应理解在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以对其作修改和补充。权利要求1.一种流体混合文氏管，包括文氏管筒，在所述文氏管筒内的收缩区域，流体出口喷嘴，其由喷嘴定位装置定位在所述文氏管筒中的中心区域，用于将流体排放进流过所述文氏管筒的流体中，以及增强器管，其具有入口边缘和出口边缘，并由增强器管定位装置定位成包围从所述喷嘴流出的流体。2.根据权利要求1所述的流体混合文氏管，其特征在于，所述文氏管筒具有圆筒形形状，且所述流体出口喷嘴设置在其基本中心处，而所述增强器管具有环状并定位成与所述文氏管筒同轴并在所述喷嘴附近，以包围从那里流出的流体。3.根据权利要求2所述的流体混合文氏管，其特征在于，所述文氏管筒形成有偏流装置，其包括在所述收缩区域下游在所述文氏管筒壁中的凹入台阶部。4.根据权利要求3所述的流体混合文氏管，其特征在于，所述增强器管的所述出口边缘形成有出口偏流装置，通过使所述出口边缘向外张开而形成该出口偏流装置。5.根据权利要求4所述的流体混合文氏管，其特征在于，所述出口偏流装置的张开角度形成为与所述凹入台阶部相似的角度。6.根据权利要求3至5中任一项所述的流体混合文氏管，其特征在于，所述增强器管定位在所述文氏管筒中，所述出口边缘位于包含所述凹入台阶部的平面附近。7.根据权利要求1和2所述的流体混合文氏管，其特征在于，所述增强器管的所述出口边缘形成有出口偏流装置，通过使所述出口边缘向外张开而形成该出口偏流装置。8.根据权利要求1至7中任一项所述的流体混合文氏管，其特征在于，所述增强器管的半径与所述文氏管的半径的比在0.50至0.65的范围内。9.根据权利要求1至8中任一项所述的流体混合文氏管，其特征在于，用于所述文氏管筒的上部和下部中的一个或多个、包括所述喷嘴的流体供应组件、以及包括所述增强器管定位装置的增强器管组件由塑料模制成。10.一种制造如权利要求9所述的流体混合文氏管的方法，包括将所述流体供应组件装配到所述上部，将所述增强器管组件装配到所述上部或下部，将所述上部和下部装配在一起，以及焊接所述上部和下部以形成完整的组件。11.一种增加流体混合文氏管的信号并改善流体混合/雾化的方法，该流体混合文氏管包括文氏管筒；在所述文氏管筒内的收缩区域；以及流体出口喷嘴，其由喷嘴定位装置定位在所述文氏管筒中的中心区域，用于将流体排放进流过所述文氏管筒的流体中，所述方法包括定位增强器管以使其包围从所述喷嘴流出的流体。全文摘要一种流体混合文氏管(1)包括文氏管筒(2)；在文氏管筒(2)内的收缩区域(4)；流体出口喷嘴(6)，其通过喷嘴定位装置(10)定位在文氏管筒(2)中的中心区域，用于将流体排放进流过文氏管筒(2)的流体中；以及增强器管(8)，其通过增强器管定位装置(14)定位成包围从喷嘴(6)流出的流体。文档编号F04F5/46GK1678827SQ03820895 公开日2005年10月5日 申请日期2003年7月2日 优先权日2002年7月3日发明者彼得·霍尔梅斯·埃尔默斯 申请人:彼得·霍尔梅斯·埃尔默斯