CN103776030A - 具有多个中心对称切向风道的混流燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有多个中心对称切向风道的混流燃烧器，包括：传统燃烧器的两大部件，配风器和位于其前部的燃烧室，所述配风器由前至后依次为：内部带有混合腔的切向引射器、与所述混合腔同心设置的文丘里引射器和设置在文丘里引射器后端的燃气喷嘴；所述的切向引射器具有多个中心对称设置的切向风道，由所述的多个风道引入的二次风在混合腔内形成环流，该环流由多股切线角相同的二次风共同加速，环流的各个位置的空气流量和流速基本一致，即空气在混合腔内为均匀分布。二次风在切向引射器中的流速或流量分布更加均匀，在通过导风轮进入燃烧室时也可保证二次风在燃烧室中的均匀分布，最终与燃气充分混合，提高燃烧效率。

Description

具有多个中心对称切向风道的混流燃烧器

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，尤其涉及一种具有多个中心对称切向风道的混流燃烧器。涉及专利分类号F23燃烧设备；燃烧方法F23C使用流体燃料的燃烧方法或设备F23C7/00以空气供应装置为特征的燃烧设备。

背景技术

现有的燃烧器，尤其是在配风器处设有一个进风口，由进风口引入的气流与燃料在配风器中均匀混合后，进入燃烧室燃烧。由于进风口引入的气流由单一的风道引入，在进入燃烧室时的空气并不均匀，即与燃料不能达到均匀混合的状态。如图10所示，由进风口13A引入的空气（或其它助燃气体）在配风器内部由于只有一个进气口，引入的气流在配风器内部始终不能形成均匀分布环流，在二次风入口处的气流流速明显高于其它部位的流速，在通过导风轮进入燃烧室时，与燃气混合不均匀，直接影响燃烧效率。

发明内容

本发明针对二次风在混合腔内不能均匀分布的问题，而研制的一种具有多个中心对称切向风道的混流燃烧器，包括：传统燃烧器的两大部件，配风器和位于其前部的燃烧室，所述配风器由前至后依次为：

内部带有混合腔的切向引射器、与所述混合腔同心设置的文丘里引射器和设置在文丘里引射器后端的燃气喷嘴；所述的切向引射器具有多个中心对称设置的切向风道，由所述的多个风道引入的二次风在混合腔内形成环流，该环流由多股切线角相同的二次风共同加速，环流的各个位置的空气流量和流速基本一致，即空气在混合腔内为均匀分布。相对于现有技术中采用单个二次风进气道的，二次风在切向引射器中的流速或流量分布更加均匀，在通过导风轮进入燃烧室时也可保证二次风在燃烧室中的均匀分布，最终与燃气充分混合，提高燃烧效率。

在燃烧过程中，由于文丘里引射器和切向引射器不断地向燃烧室喷射燃气和空气，在使用过程中极易引起燃烧室和配风器的相对振动，尤其是轴向的相对振动尤为明显，振动产生噪声同时也影响各部件的组成寿命，在现有燃烧器中燃烧室和配风器通常缺乏相应的固定减震措施。

故作为一个较佳的实施方式，在配风器的顶端设有一环形固定槽，同时在环形固定槽的顶端具有多个内沿；相应的在燃烧室的底端设有多个与内沿配合的突起；所述突起的外缘与所述环形固定槽的内壁过渡配合；燃烧室外壁与所述多个内沿的内缘过渡配合。

在装配时，将所述的燃烧室插入所述的环形固定槽，旋转燃烧室使所述的突起位于所述内沿下方，完成燃烧室与配风器的连接。由于设置了相应的固定结构，使燃烧室和配风器之间连接的更加紧密，可以有效的抵抗轴向的相对振动，可以有效的降低噪音和增加使用寿命。

为了保证在燃烧过程中，燃气和助燃空气的配比始终处于最佳的比例，尤其是针对燃气源供气压力及热值不稳的情况，所述的多个切向风道的空气流量均可调。作为一个较佳的实施方式，所述的切向风道内具有控制风量的挡风板；

挡风板的一端通过枢轴与切向风道的内侧壁活动连接，调节挡风板抬升的角度，即可根据燃气的流量控制进入配风器中二次风的流量，保证燃气和助燃空气始终处于最佳的混合比例。

作为一个较佳的实施方式，所述切向风道的数量为2的倍数，由切向风道引入的气流方向相对而且相互平行，在配风器中形成在同一方向不断旋转的环形气流。

更进一步的，为了与切向切向风道中的挡风板相配合，更加精确的控制进入配风器中引射气流的流量，所述燃气喷嘴深入所述文丘里引射器的长度可调，可以进一步控制文丘里引射器的引入风量。与切向风道的挡板相配合，可以针对不同热值、不同压力的燃气都能够建立最佳的燃气和空气的预混比例。

为了增加引射效率，作为一个较佳的实施方式，所述的文丘里引射器的前端喷口位于该内腔中；

工作时，由文丘里引射器喷出的燃料空气混合气进入所述的内腔后，经由导风轮喷出；喷出过程中所形成的负压将二次风通过所述的多个切向风道引入配风器的混合腔侧壁和内腔之间的空间，二次风形成均匀环流后由所述的导风轮引入燃烧室混合燃烧。

更进一步的，所述的导风轮为旋流导风轮，该导风轮的下段为表面光滑的圆筒，该下段圆筒的内壁、混合腔底部和导风轮上段的叶片之间形成的空间为所述的内腔；位于所述混合腔侧壁和内腔之间的二次风经由旋流导风轮引导，呈螺旋状喷出。使得进入燃烧室的气体能够加速旋转，延长了燃气的预混时间，增强了预混效果。同时由于其旋转导流的作用，使得燃烧室中的火焰为旋转喷射的火焰，提升了火焰作用工作界面的效率。

同时，由于导风轮下段为光滑的圆筒，保证了旋流空气在流动过程中不受到另外的阻力（形成旋流的二次风不会受到额外的阻力，尤其是混合腔内壁和圆筒外壁的形状带来的阻力），增加了气体旋流的流速，减少了由进风道引入的多股二次风形成稳定均匀分布环流的时间，更进一步的增强了通过导风轮进入燃烧室的二次风的均匀分布效果，最终达到提升燃烧效率的目的。

作为一个较佳的实施方式，所述的旋流导风轮包括所述旋流导风轮包括通孔和环设于该通孔外周缘的多个叶片；

所述多个叶片的前端围成圆的直径大于多个叶片后段围成圆的直径；与所述两个圆相连的公垂线与通孔的轴线成45°角；叶片的前缘在导风轮的正投影与叶片根部所在的切线形成的夹角为45°，叶片扭转角为45°，经由叶片引出的气流呈45°螺旋喷出。

故本发明燃烧室的内壁具有双曲线截面。即燃烧室分为位于远端的发散段和靠近配风器的收敛段，由于收敛段的存在，由旋流导风轮排出的空气在收敛段遇阻，形成回旋涡流，延长了空气在燃烧室停留的时间；而且形成的涡轮能够使空气具有二次或多次与燃气接触的机会，相对于直管式的普通燃烧室，避免了燃料和空气过快通过燃烧室，燃烧效率显著增加。

更进一步的，考虑到传统的燃烧室（或描述为辐射腔）在燃气压力不稳的情况下，在压力不足和过强的情况下极容易造成回火或脱火现象。所述燃烧室的两端入口和出口的直径相等，即所述的收敛段和发散段末端的直径相等。无论是燃气的压力过大或过小（在一定的压力变化范围），燃气和空气的燃烧位置被限制在双曲线顶点处，杜绝了燃烧器在工作时因燃气压力变化而产生的回火和脱火现象。

所述的燃烧室的侧壁分为三层，最内层的辐射层、中间的保温层和外套；所述的辐射层材质为导热系数在80W/m.K以上的耐高温材料，保证了辐射腔在使用时能够在短时间内迅速升温，其辐射能力可保证火焰的中心温度达到1300℃以上，可以进一步的促进可燃气体的充分燃烧，降低污染气体的排放。

所述的位于中间的保温层为固体高铝成形的保温材质，极大的减少热损失，使得燃烧器在使用中产生的热能更充分的作用于所需界面。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明燃烧器的剖视图

图2为本发明配风器的剖视图

图3为本发明图2所示A-A截面的示意图

图4为本发明配风器的俯视图

图5为本发明旋流导风轮的仰视图

图6为本发明旋流导风轮的侧视图

图7为本发明旋流导风轮的俯视图

图8为本发明燃烧室的剖视图

图9为本发明燃烧室的立体图

图10为现有技术中配风器的结构示意图

具体实施方式

为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

实施例1如图1所示：

一种混流燃烧器，如图1所示，包括位于最下方的文丘里引射器2，固定在文丘里引射器2上方的切向引射器1和最上方的燃烧室3。

如图2所示：所述的切向引射器1包括两个与配风器中心轴线垂直的两个切向风道13，所述的两个切向风道13相互平行，而且切向风道各自引入的气流方向相对，与切向引射器1内部的气体环流相切。所述的切向风道13的外侧壁与切向引射器1的外壁相切。

在切向引射器1的上端具有一承托固定燃烧室的外沿14，在外沿14上设有环形固定槽141，如图4所示，该内沿141与燃烧室3外部的突起33相配合，固定燃烧室3和配风器。

在切向引射器1内部设有内腔11，文丘里引射器2的喷射孔位于该内腔11中，由文丘里引射器2喷出的燃气和空气的混合气体通过所述的旋流导风轮12中部的通孔121喷出。

如图3所示：在切向风道13中设置有挡风板15，该挡风板15的一端通过枢轴固定在切向风道的进风口处。在实际使用过程中，调节挡风板15抬起的角度，即可调节进风量。

如图5-图7所示，旋流导风轮12设置在切向引射器1中，旋流导风轮12还包括位于导风轮下段的圆筒123，中部的通孔121和设置在转轴外缘的多个叶片所述多个叶片的前端围成圆的直径大于多个叶片后段围成圆的直径；与所述两个圆相连的公垂线与通孔的轴线成45°，即如图6所示角a=45°。角叶片的前缘在导风轮的正投影与叶片根部所在的切线形成的夹角为45°，即如图7所示角b=45°，叶片自身的扭转角同样为45°，即所述每个叶片与导风轮呈45°发散。由旋流导风轮12输出的气体在燃烧室3内围绕直喷的燃气旋转。

如图8和图9所示，燃烧室3内壁表面由内至外依次具有隔绝燃烧室内部热量保温层32和对燃烧室内部进行二次辐射加热的辐射层31。

所述的辐射层31的截面为双曲线截面，中部具有双曲线的顶点311，该突起311将燃烧室内部分为位于远端的发散段和靠近切向引射器的收敛段。收敛段的存在保证了引入空气形成涡流，延长了空气和燃气的接触时间，同时涡流也增加了空气与燃气的接触机会，增加了燃烧时间，提高了燃烧效率。

燃烧室的侧壁分为三层，最内层的辐射层31、中间的保温层32和外套34；所述的辐射层31材质为导热系数在80W/m.K以上的耐高温材料，保证了辐射腔在使用时能够在短时间内迅速升温，其辐射能力可保证火焰的中心温度达到1300℃以上，可以进一步的促进可燃气体的充分燃烧，降低污染气体的排放。

所述的位于中间的保温层32为固体高铝成形的保温材质，极大的减少热损失，使得燃烧器在使用中产生的热能更充分的作用于所需界面。

最外层的外套34采用316白钢材质，保证了燃烧器的整体强度和耐热性。

本发明用具有广泛的应用领域，可以作为多种燃烧器使用。当用作以液化气为主要气源的商用中餐燃气灶时，经“国家燃气用具质量监督检验中心”检验合格并在其出具的《检验报告》（商字2011-039号）中：

样品名称：中餐燃气炒菜灶

型号规格：ZCY1-9A

检验类别：型式检验；

尤其在燃烧工况的检验项目中的两个最主要燃烧性能参数：

1.干烟气中CO（a=1）含量测试中，国标要求间接排烟式的CO含量≤0.10%；烟道排烟式CO含量≤0.20%，采用本发明结构的产品的CO含量仅为0.006%。

2.干烟气中NOx化物的含量检测中，国标没有做要求，而采用本发明结构产品的NOx的含量仅为0.010%，远远领先于国家同类产品检验标准。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有多个中心对称切向风道的混流燃烧器，其特征在于具有：配风器和位于其前部的燃烧室，所述配风器由前至后依次包括：内部带有混合腔的切向引射器、与所述混合腔同心设置的文丘里引射器和设置在文丘里引射器后端的燃气喷嘴；所述的切向引射器具有多个中心对称设置的切向风道，由所述的多个风道引入的二次风在混合腔内形成环流，该环流由多股切线角相同的二次风共同加速。

2.根据权利要求1所述的具有多个中心对称切向风道的混流燃烧器，其特征还在于：所述配风器的顶端设有环形固定槽，该环形固定槽具有多个内沿；所述的燃烧室外壁设有多个与所述内沿配合的突起；所述的多个内沿与与燃烧室的外壁过渡配合；

装配时，将所述的燃烧室插入所述的环形固定槽，旋转燃烧室使所述的突起位于所述内沿下方，完成燃烧室与配风器的连接。

3.根据权利要求1所述的具有多个中心对称切向风道的混流燃烧器，其特征还在于：所述的切向风道的空气流量可调；所述切向风道内侧具有控制进风量的挡风板，挡风板的一端通过枢轴与切向风道内侧壁活动连接。

4.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的具有多个中心对称切向风道的混流燃烧器，其特征还在于：所述切向风道的数量为2的倍数，由切向风道引入的气流方向相对而且相互平行，在配风器中形成在同一方向不断旋转的环形气流。

5.根据权利要求4所述的具有多个中心对称切向风道的混流燃烧器，其特征还在于：所述燃气喷嘴深入所述文丘里引射器的长度可调。

6.根据权利要求1所述的具有多个中心对称切向风道的混流燃烧器，其特征还在于：所述的配风器混合腔中还具有一内腔，所述的文丘里引射器的前端喷口位于该内腔中；

工作时，由文丘里引射器喷出的燃料空气混合气进入所述的内腔后，经由导风轮喷出；喷出过程中所形成的负压将二次风通过所述的多个切向风道引入配风器的混合腔侧壁和内腔之间的空间，二次风形成均匀环流后由所述的导风轮引入燃烧室混合燃烧。

7.根据权利要求6所述的具有多个中心对称切向风道的混流燃烧器，其特征还在于：所述的导风轮为旋流导风轮，该导风轮的下段为表面光滑的圆筒，该下段圆筒内壁、混合腔底部和导风轮上段的叶片形成的空间为所述的内腔；位于所述混合腔侧壁和内腔之间的二次风经由旋流导风轮引导，呈螺旋状喷出。

8.根据权利要求要求7所述的具有多个中心对称切向风道的混流燃烧器，其特征还在于：所述的旋流导风轮包括通孔和环设于该通孔外周缘的多个叶片；

所述多个叶片的前端围成圆的直径大于多个叶片后端围成圆的直径；与所述两个圆相连的公垂线与通孔的轴线成45°角；叶片的前缘在导风轮的正投影与叶片根部所在的切线形成的夹角为45°；叶片扭转角为45°；经由叶片引出的气流呈45°螺旋喷出。

9.根据权利要求1所述的具有多个中心对称切向风道的混流燃烧器，其特征还在于：所述的辐射腔内壁的截面为双曲线，双曲线的中心将辐射腔分隔成位于远端的发散段和靠近配风器的收敛段；所述的收敛段长度长于所述收敛段的长度；发散段出口与收敛段入口直径相等。

10.根据权利要求1或9所述的具有多个中心对称切向风道的混流燃烧器，其特征还在于：所述的燃烧室的侧壁分为三层，最内层的辐射层、中间的保温层和外套；所述的辐射层材质为导热系数在80W/m.K以上的耐高温材料；所述的位于中间的保温层为固体高铝成形的保温材质。

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