CN102242930B - 一种燃烧器喷嘴 - Google Patents
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Abstract
一种燃烧器喷嘴，以柱体喷嘴底座为基础，并依序装配有旋片、调节芯和喷嘴帽。在喷嘴底座的前端开设有一环形燃料通道槽，喷嘴帽罩套在喷嘴底座的前端，喷口开设在喷嘴帽的顶端，在喷口内设有一调节芯，在该调节芯的锤头形下部与旋片的内壁螺接，在喷嘴底座内设有进气通道和燃料通道且均通达与喷口连通的混旋涡腔室。本发明结构简单、紧凑，零部件少，装配、维护容易，适宜高温和腐蚀性、高粘度等多杂质高颗粒液体燃料；借助喷嘴内部设置的斜孔和斜向槽导向形成了油气混合密集微细气泡变压爆裂雾化和双流高速旋转的“龙卷风”撕裂式雾化，提高了供氧量，燃烧彻底，火焰明澈光亮温度高，液气混合均衡，热效率与热利用率高，排放物质极少，环保和经济效益极佳。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃烧器喷嘴，特别是指一种可将重质和劣质燃料充分雾化的燃烧器喷嘴。
背景技术
燃烧器由燃料喷嘴和调风器组成。燃烧器喷嘴是工业窑炉用燃烧器的关键部件，燃料喷嘴安置在调风器轴心线上，将燃料雾化成细滴，以一定的扩散角(也称雾化角)喷入燃烧室内，与调风器送入的空气相混后着火燃烧。现行的燃料喷嘴主要有压力雾化和双流体雾化两种。压力雾化燃料喷嘴由分流片、旋流片和雾化片组成。使用时，燃料一般在旋流片内产生高速旋转运动，经中心孔喷出，在离心力的作用下破碎成细滴，经雾化后的燃料滴平均直径多在100微米以下。压力雾化通行的是采用单流体机械增压式，因雾化效果难以满足要求而逐步退出市场。双流体雾化燃料喷嘴则利用蒸汽或压缩空气作为雾化介质，利用调整流动气体产生的负压虹吸使燃料加速而破碎雾化。可见，双流体雾化在原理上即明显优于单流体机械增压式，其中用蒸汽作为雾化介质的丫型燃料喷嘴，因蒸汽通道和燃料通道成丫形斜交而得名，它具有负荷调节范围大、蒸汽消耗少的优点。但市场证明，双流体雾化还存在极大地改进空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种双流体燃烧器喷嘴，综合单流体机械增压式与气流虹吸和双流体液气泡变压爆裂的优势，产生双流和同时绕中心高速旋转式的“龙卷风”式雾化方式，以保证燃料滴直径在30微米以下平均直径在5微米左右。
根据上述目的设计了一种燃烧器喷嘴，包括喷嘴底座，在该底座内与轴线平行方向上开设有进气通道和燃料通道，所述进气通道和燃料通道均通达混旋涡腔，该混旋涡腔与喷口连通，所述喷嘴底座为柱体，在该喷嘴底座的前端沿轴线开有一沉孔，该沉孔与直通前端的燃料通道平行且与进气通道贯通；在该沉孔中，搁置有一截面呈丁字形旋转体的旋片，该旋片的下部为中空管，旋片顶端的盘片搁置在沉孔沿上并被喷嘴帽内壁沿边缘压紧和定位，该旋片与喷嘴帽间沿轴向构成的腔室即所述的混旋涡腔；所述喷嘴帽罩套在喷嘴底座的前端，喷口开设在喷嘴帽的顶端，在喷口内设有一调节芯，在该调节芯的锤头形下部与旋片的内壁螺接。
其中，在所述喷嘴底座的前端开设有一环形燃料通道槽，该燃料通道槽与燃料通道垂直且直接连通。在所述旋片顶端的盘片上，沿轴向开有与燃料通道槽匹配且连通的贯通孔，在盘片上还开有与所述沉孔贯通的斜向孔，旋片下端与沉孔之间为间隙配合，该间隙构成的腔室为与进气通道连通的进气通道腔。所述旋片顶端盘片上表面上均布有与周向法线方向成30～45度夹角的槽，该槽贯通盘片的边缘和中空孔。所述的旋片顶端盘片上表面上的槽为线性槽，该槽成对设置，一条在边缘处与燃料通道槽连通，相邻的另一条在边缘处与斜向孔连通并依此类推。在所述旋片的下端设有对沿轴线中空的下端口进行封堵的紧固螺母，在该旋片下部与旋片顶端盘片的结合部的同一周向上，还均匀地设置有贯穿旋片下部侧壁的气旋流通孔。所述的气旋流通孔为斜向孔，该通孔与周向法线方向成30～45度夹角，且该通孔成对设置。另外，所述的喷口为向外的喇叭口状，喇叭口的侧壁与底面的夹角为60～120度。所述调节芯与喷口配合的顶端为也呈丁字形旋转体的调节芯顶片，该丁字形旋转体的盘面的底面形状与所述喇叭口的形状相适应。
本发明结构简单、紧凑，零部件少，装配、维护容易，且零部件均为金属件，适宜高温环境，适用腐蚀性醇醚基环保液体燃料和高粘度环保乳化重油等多杂质高颗粒液体燃料。使用时，借助喷嘴内部设置的斜孔和斜向槽导向，使带压气流和燃料流均以旋转的方式从喷口喷出，喷出的流体在调节芯顶端的丁字形旋转体引导并借助双流体虹吸的优势，在喷口前的轴线上形成中心负压和双流同时绕中心高速旋转的“龙卷风”式雾化方式，在高速形成的压力下，使气液混旋流中的密集微气泡爆裂，有效地保证了大径燃料滴的直径在30甚至10微米以下，令液体燃料与助燃空气混合更充分、均衡，大大提高可燃液体微粒与空气中的氧气接触面积，尤如喷气式音爆快速燃烧，物质燃烧彻底，火焰明澈光亮温度高，液气混合均衡，热效率与热利用率高，排放物质极少，环保和经济效益极佳。
附图说明
附图1是本发明装配后的立体形态示意图；附图2是附图1的立体全剖侧视示意图；附图3是附图1的主视全剖示意图；附图4是附图1的零部件分解示意图；附图5是附图3的部分旋转示意图。
图中标号代指说明，1-喷嘴底座，2-进气通道，3-进气导孔，4-喷嘴帽，5-沉孔即进气通道腔，6-气旋流通孔，8-混旋涡腔，9-调节芯，91-调节芯顶片，10-喷口，11-旋片，111-盘片，112-贯通孔，113-斜向孔，114-槽，115-中空管，12-燃料通道槽，13-紧固螺母，14-燃料通道。
具体实施方式
本发明的主旨是提供一种双压双流式燃烧器喷嘴，借助在喷嘴前产生的小型“龙卷风”，以强力卷紧卷住并粉碎燃料流体，实现了燃料流体的充分雾化即液滴径小于30微米。下面结合附图对本发明作进一步详述。
附图1～4给示了一种燃烧器喷嘴的设计方案。图1显示了本发明装配看一看整体形态，图4、2和3显示了各零部件间的装配和连接关系。可见，本燃烧器喷嘴以喷嘴底座1为基础，并依序装配有旋片11、调节芯9和喷嘴帽4。在喷嘴底座的前端开设有一环形燃料通道槽12，喷嘴帽罩套在喷嘴底座的前端，喷口开设在喷嘴帽的顶端，在喷口内设有一调节芯，在该调节芯的锤头形下部与旋片的内壁螺接。
图5给出了本发明装配后经全剖的部分旋转示意图。综合各图可知，所述底座为一柱体，在底座内与轴线平行方向上开设有进气通道2和燃料通道15，在该喷嘴底座的前端沿轴线开有一沉孔，环形燃料通道槽开在沉孔的外侧并绕沉孔一周，该沉孔与直通前端的燃料通道平行且与进气通道贯通，进气通道口位于该沉孔的底部上，而燃料通道槽与燃料通道垂直且直接连通。
在该沉孔中，搁置有一截面呈丁字形旋转体的旋片11，该旋片的下部为中空管115，旋片顶端的盘片111搁置在沉孔沿上并被喷嘴帽4内壁沿边缘压紧和定位，该旋片与喷嘴帽间沿轴向构成的腔室即所述的混旋涡腔。所述进气通道和燃料通道均通达混旋涡腔8，该混旋涡腔与喷口10连通。在所述旋片顶端的盘片上，沿轴向开有与燃料通道槽匹配且连通的贯通孔112，在盘片上还开有与所述沉孔贯通的斜向孔113，旋片下端与沉孔之间为间隙配合，该间隙构成的腔室为与进气通道连通的气通道腔5。在旋片顶端盘片上表面上均布有与周向法线方向成30～45度夹角的槽114，该槽贯通盘片的边缘和中空孔；述的旋片顶端盘片上表面上的槽为线性槽，该槽成对设置，一条在边缘处与燃料通道槽连通，相邻的另一条在边缘处与斜向孔连通并依此类推。同时，在旋片的下端设有对沿轴线中空的下端口进行封堵的紧固螺母13，在该旋片下部与旋片顶端盘片的结合部的同一周向上，还均匀地设置有贯穿旋片下部侧壁的通孔6，该通孔为斜向孔，该通孔与周向法线方向成30～45度夹角，且该通孔成对设置。
所述的喷口为向外的喇叭口状，喇叭口的侧壁与底面的夹角为60～120度。所述调节芯与喷口配合的顶端呈丁字形旋转体91，该丁字形旋转体的盘面的底面形状与所述喇叭口的形状相适应。
综上所述，本发明喷嘴的主体由底座、旋片及其紧固螺母、喷嘴帽和调节芯组成。其中底座中设有二流体气路通道和液路通道，而旋片中空管上的斜向通孔可比喻为一级气路，旋片的顶盖或盘片表面上的斜向槽则构成二级气路和液路，通过一、二级气路和液路引导的旋转流体在混旋涡腔汇合后形成三级气液混合流体，该三级气液混合流体在调节芯和喇叭状喷口的引导下进一步加强了旋转，且由图示可知喷口的形状是先向中心收口后再广角扩散形成三级旋流扩散口，故被挤压在混旋涡腔内且已经充分混合的气液混合流体一涌出喷口，则快速旋转前冲和减压，压力释放彻底地使液滴爆碎爆裂，于是就产生了最大粒径小于30微米的极细液滴气液二元混合体。
Claims (1)
1.一种燃烧器喷嘴，包括喷嘴底座(1)，在该底座内与轴线平行方向上开设有进气通道(2)和燃料通道(15)，所述进气通道和燃料通道均通达混旋涡腔(8)，该混旋涡腔与喷口(10)连通，
所述喷嘴底座为柱体，在该喷嘴底座的前端沿轴线开有一沉孔(5)，该沉孔与直通前端的燃料通道平行且与进气通道贯通；
在该沉孔中，搁置有一截面呈丁字形旋转体的旋片(11)，该旋片的下部为中空管(115)，旋片顶端的盘片(111)搁置在沉孔沿上并被喷嘴帽(4)内壁沿边缘压紧和定位，该旋片与喷嘴帽间沿轴向构成的腔室即所述的混旋涡腔，其特征是：
所述喷嘴帽罩套在喷嘴底座的前端，喷口开设在喷嘴帽的顶端，在喷口内设有一调节芯(9)，在该调节芯的锤头形下部与旋片的内壁螺接；
在所述喷嘴底座的前端开设有一环形燃料通道槽(12)，该燃料通道槽与燃料通道垂直且直接连通；
在所述旋片顶端的盘片上，沿轴向开有与燃料通道槽匹配且连通的贯通孔(112)，在盘片上还开有与所述沉孔贯通的斜向孔(113)，旋片下端与沉孔之间为间隙配合，该间隙构成的腔室为与进气通道连通的进气通道腔；
所述旋片顶端盘片上表面上均布有与周向法线方向成30～45度夹角的槽(114)，该槽贯通盘片的边缘和旋片的中空孔；
所述的旋片顶端盘片上表面上的槽为线性槽，该槽成对设置，一条通过贯通孔在边缘处与燃料通道槽连通，相邻的另一条在边缘处与斜向孔连通并依此类推；
在所述旋片的下端设有对沿轴线中空的下端口进行封堵的紧固螺母(13)，在该旋片下部与旋片顶端盘片的结合部的同一周向上，还均匀地设置有贯穿旋片下部侧壁的气旋流通孔(6)；
所述的气旋流通孔为斜向孔，该气旋流通孔与周向法线方向成30～45度夹角，且该气旋流通孔成对设置；
所述的喷口为向外的喇叭口状，喇叭口的侧壁与底面的夹角为120度；
所述调节芯与喷口配合的顶端为也呈丁字形旋转体的调节芯顶片(91)，该丁字形旋转体的盘面的底面形状与所述喇叭口的形状相适应；
由此，借助喷嘴内部设置的斜孔和斜向槽导向，使带压气流和燃料流均以旋转的方式从喷口喷出，喷出的流体在调节芯顶端的丁字形旋转体引导并借助双流体虹吸的优势，在喷口前的轴线上形成中心负压和双流同时绕中心高速旋转的“龙卷风”式雾化方式，在高速形成的压力下，使气液混旋流中的密集微气泡爆裂，形成单流体机械增压式与气流虹吸和双流体液气泡变压爆裂、产生双流和同时绕中心高速旋转式的“龙卷风”式雾化方式，使燃料滴直径在30微米以下且平均直径在5微米，适用腐蚀性醇醚基环保液体燃料。
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