一种便携式高原柴油发电机空气助推器论文和设计-段俊行

全文摘要

本实用新型公开了一种便携式高原柴油发电机空气助推器，包括压气室和可折叠支架，所述压气室进口设置有空气滤清器，所述压气室出口外接变径硅胶管，所述压气室与变径硅胶管的连接接口处设置有涡流旋叶，所述压气室内设置有加压装置，所述压气室上方设置有控制室。本实用新型通过压气室对经空气滤清器进入的空气进行加压，加压后的空气包含更多的氧气，能够提高柴油发电机的功率。本装置无需对特定型号的柴油发电机专门配置，变径硅胶管与柴油发电机对接，可折叠支架提供支撑，可以通用的适用多种柴油发电机在高原地区的适用，采用电动方式增压，具有体积小，重量轻且造价低的优点。

主设计要求

1.一种便携式高原柴油发电机空气助推器，包括压气室(4)和可折叠支架(3)，其特征在于：所述压气室(4)进口设置有空气滤清器(5)，所述压气室(4)出口外接变径硅胶管(2)，所述压气室(4)与变径硅胶管(2)的连接接口处设置有涡流旋叶(7)，所述压气室(4)内设置有加压装置，所述压气室(4)上方设置有控制室(6)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种便携式高原柴油发电机空气助推器，其特征在于：所述的加压装置包括一级加压室(12)、二级加压室(15)以及位于一级加压室(12)和二级加压室(15)之间的除尘室(9)，所述一级加压室(12)内对称设置有加压风机(10)，所述加压风机(10)的进风口外侧均设置有空气滤清器(5)，所述二级加压室(15)内设置有提速风机(16)。

3.根据权利要求2所述的一种便携式高原柴油发电机空气助推器，其特征在于：所述的两台加压风机(10)之间设置有锥形的导向锥(11)。

4.根据权利要求2所述的一种便携式高原柴油发电机空气助推器，其特征在于：所述的除尘室(9)内上下交错设置有多个挡板(8)，所述挡板(8)之间形成除尘通道。

5.根据权利要求4所述的一种便携式高原柴油发电机空气助推器，其特征在于：所述的挡板(8)均向一侧倾斜，所述挡板(8)的倾斜角小于30度。

6.根据权利要求4所述的一种便携式高原柴油发电机空气助推器，其特征在于：所述的除尘室(9)底部设置有储液槽(13)，所述储液槽(13)下方设置有排污口(14)。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于柴油发电机的配件领域，具体涉及一种便携式高原柴油发电机空气助推器。

背景技术

发电机是一种主要以柴油等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械，广泛应用于矿山、铁路、野外工地、道路交通维护、以及工厂、企业、医院等部门或作为备用电源或临时电源进行使用。目前我国各高原省份相较于内陆或沿海发达地区在经济发展和基础建设上仍有较大差距，随着建设和扶持力度不断加强，各高原地区也将会加大野外作业力度。野外条件下的设备供电主要依托各类型的柴油发电机解决，但是当海拔超过1000m后，随着氧气浓度降低，海拔高度每升高100m，机组输出功率下降1％。

目前市场绝大多数柴油发电机在出厂时并未配有随机的空气增压装置，导致在高海拔地区发电功率受到影响或发电机无法使用，而专门为高原地区发电机配置增压装置通常已经被厂家固定在发电机组中，极大增加了额外费用，且只能专用，不能通用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中适用高原地区的发电机增压装置固定设置额外费用高不能通用的问题，提供一种便携式高原柴油发电机空气助推器。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种便携式高原柴油发电机空气助推器，包括压气室和可折叠支架，所述压气室进口设置有空气滤清器，所述压气室出口外接变径硅胶管，所述压气室与变径硅胶管的连接接口处设置有涡流旋叶，所述压气室内设置有加压装置，所述压气室上方设置有控制室。

进一步的，所述的加压装置包括一级加压室、二级加压室以及位于一级加压室和二级加压室之间的除尘室，所述一级加压室内对称设置有加压风机，所述加压风机的进风口外侧均设置有空气滤清器，所述二级加压室内设置有提速风机。

进一步的，所述的两台加压风机之间设置有锥形的导向锥。

进一步的，所述的除尘室内上下交错设置有多个挡板，所述挡板之间形成除尘通道。

进一步的，所述的挡板均向一侧倾斜，所述挡板的倾斜角小于30度。

进一步的，所述的除尘室底部设置有储液槽，所述储液槽下方设置有排污口。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过压气室对经空气滤清器进入的空气进行加压，加压后的空气经涡流旋叶进一步加压，后经变径硅胶管进入柴油发电机的进气口从而完成对空气的加压过程，加压后的空气包含更多的氧气，能够提高柴油发电机的功率。本装置无需对特定型号的柴油发电机专门配置，变径硅胶管与柴油发电机对接，可折叠支架提供支撑，可以通用的适用多种柴油发电机在高原地区的适用，采用电动方式增压，具有体积小，重量轻且造价低的优点。

(2)本实用新型在加压室内设置一级加压室和二级加压室，分阶段加压可以减少由单个加压室完成加压过程的功率，且加压更加平稳。

(3)本实用新型在加压室内设置除尘室，可以多级除尘，由外置的空气滤清器过滤大颗粒的灰尘，除尘室过滤小颗粒的灰尘，防止了在高原地区由于风速较大影响空气的浑浊度后，单个外置的空气滤清器发生堵塞的情况。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型压气室的结构示意图；

图中，1-柴油发电机进气口，2-变径硅胶管，3-可折叠支架，4-压气室，5-空气滤清器，6-控制室，7-涡流旋叶，8-挡板，9-除尘室，10-加压风机，11-导向锥，12-一级加压室，13-储液槽，14-排污口，15-二级加压室，16-提速风机。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如图1所示，一种便携式高原柴油发电机空气助推器，包括压气室4和可折叠支架3，所述压气室4进口设置有空气滤清器5，所述压气室4出口连接有变径硅胶管2，所述压气室4与变径硅胶管2的连接接口处设置有涡流旋叶7，所述压气室4内设置有加压装置，所述压气室4上方设置有控制室6。

本实用新型通过压气室4对经空气滤清器5进入的空气进行加压，加压后的空气经涡流旋叶7进一步加压，后经变径硅胶管2进入柴油发电机进气口1从而完成对空气的加压过程，加压后的空气包含更多的氧气，能够提高柴油发电机的功率。本装置无需对特定型号的柴油发电机专门配置，变径硅胶管2与柴油发电机对接，可折叠支架3提供支撑，控制室6能对加压装置的加压效果进行控制，通用的适用多种柴油发电机在高原地区的适用，采用电动方式增压，具有体积小，重量轻且造价低的优点。

以某型号的四冲程柴油发电机为例，发电机的功率最高为10KW，最高转速3000转\/分钟，每小时吸入的气量为62m^{3<\/sup>，其中氧气13m^{3<\/sup>，四冲程的发动机吸氧量计算方法：}}

CFM＝CID×RPM÷1728÷2×0.85×(1+增压比)

式中：

CFM：发动机进气量(英制单位：立方英尺\/分钟)；

CID：发动机排气量(英制单位：立方英寸)；

RPM：发动机转速(转\/分钟)；

1728：立方英寸和立方英尺的换算因素；

0.85：发动机的容积效率；

1CFM＝28.3L\/min；

1升＝61.02立方英寸；

增压比：增压器值，表压\/标准大气压＝10000\/101300＝0.099；

CFM＝0.686×61.02×3000÷1728÷2×0.85＝30.88立方英尺\/分钟。

每小时进气量(m^{3<\/sup>)：30.88×60÷28.3＝65m^{3<\/sup>\/h，证明该公式理论和实测进气量数据基本吻合。}}

平原地区与高海拔地区的含氧量参数：

平原地区每立方米空气含氧21％；

海拨3000米高度时每立方米空气含氧约为14％；

海拨4000米高度时每立方米空气含氧约为12.6％；

海拨4500米高度时每立方米空气含氧约为11.5％。

使用增压设备测试对比：

在4500米高海拔地区6kW柴油发电机组输出功率：

(1)在高原4500米使用时，每小时吸入62立方空气量；机组功率理伦计算如下：

每小时吸入的氧气量：62立方×11.5％＝7.3立方；

实际吸入的氧气量\/额定功率的氧气量：7.3立方÷13立方＝54.8％，故氧气量下降45％左右，因此功率也会下降45％左右；

机组发动机实际功率约为：10KW×55％＝5.5KW；

机组实际输出功率(电机效率约为75％左右)：5.5KW×75％＝4kW；

(2)通过添加电动增压器来补偿功率：

CFM＝CID×RPM÷1728÷2×0.85×(1+增压比)＝0.686×61.02×3000÷1728÷2×0.85×(1+0.099)＝33.94立方英尺\/分钟

每小时进气量(m^{3<\/sup>)：33.94×60÷28.3＝71.965m^{3<\/sup>\/h；}}

每小时吸入的氧气量：71.965立方×11.5％＝8.2立方；

实际吸入的氧气量\/额定功率的氧气量：8.2立方÷13立方＝63.6％，故氧气量下降36.3％左右，因此功率也会下降36.3％左右；

加入空气助推器后发电机组输出实际功率：10KW×63.7％×75％＝4.8kW；

故加装电动增压器后功率提高约：(4.8-4)÷4＝20％。

因此，在增压比为0.099的时候，根据计算可以提高发电机20％的功率。显然，增压比越高，提高的效率也越高，但是增压耗费的成本也越大。本实施例选择使用电动方式增压，相对于废气涡轮增压和机械增压，耗费小，成本低，更具有推广前景。

实施例2：

如图2所示，为优化加压方式，实施例1中所述的加压装置包括一级加压室12、二级加压室15以及位于一级加压室12和二级加压室15之间的除尘室9，所述一级加压室12内对称设置有加压风机10，所述加压风机10的进风口外侧均设置有空气滤清器5，所述二级加压室15内设置有提速风机16。

本实施例中通过两次加压，可以减少由于一次直接加压电机的输出功率，并且，两次加压通过加压风机10和提速风机16转动方向不一致的风向能更方便控制压力的大小，且控制速度更快。

在压力室内设置除尘室9，可以多级除尘，由外置的空气滤清器5过滤大颗粒的灰尘，除尘室9过滤小颗粒的灰尘，防止了在高原地区由于风速较大影响空气的浑浊度后，单个外置的空气滤清器5发生堵塞的情况。

进一步的，所述的两台加压风机10之间设置有锥形的导向锥11。导向锥11可以引导两个相对的气体的流向，两股气体碰撞后只有横向的速度，加速气体的流动，为后续通过除尘室9去除小颗粒的灰尘创造条件。

进一步的，所述的除尘室9内上下交错设置有多个挡板8，所述挡板8之间形成除尘通道。气流与挡板8撞击，小颗粒的灰尘由于自重下降，颗粒越重则越容易下沉。经过多次的撞击后，气流中含有的小颗粒灰尘显著降低。

进一步的，所述的挡板8均向一侧倾斜，所述挡板8的倾斜角小于30度。倾斜的挡板8更有利于气流与挡板8之间的撞击，大于30度则易造成灰尘的逃逸，不利于除尘。

进一步的，所述的除尘室9底部设置有储液槽13，所述储液槽13下方设置有排污口14。通过设置储液槽13，在灰尘下降后进入储液槽13内的液体，不再受气流的影响而在此进入气流中，且储液槽13能方便将灰尘运走，清洁方式简单。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

设计图

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