CN104566363B - 一种多机理复合雾化燃油喷嘴结构 - Google Patents

一种多机理复合雾化燃油喷嘴结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多机理复合雾化燃油喷嘴结构。所述雾化燃油喷嘴包括内管，该内管与燃油入口连通而作为燃油通道；外管，该外管装在内管上且在外管与内管之间形成雾化介质通道，该外管的管壁上开有与雾化介质通道连通的雾化介质入口；混合器，该混合器位于雾化介质通道的出料口一端，且与所述燃油通道和雾化介质通道连通；以及喷嘴，装在外管一端的该喷嘴位于混合器的出料口端，且喷嘴的前端开有多个喷孔；所述混合器与内管之间装有对燃油进行雾化的雾化结构。本发明具有结构简单、燃料油雾化粒径小、雾化粒径均匀度好、调节比大、雾化剂耗量低、噪音小、节能效果好等优点。

Description

一种多机理复合雾化燃油喷嘴结构
技术领域
本发明涉及燃烧设备领域，具体为一种多机理复合雾化燃油喷嘴结构。
背景技术
燃油雾化是指油类燃料燃烧前通过燃烧器利用机械能或借助于其他介质的能量将燃料油变成雾状油滴的过程。燃油雾化效果的好坏直接影响燃油的燃烧状态及设备的热效率。燃油的雾化效果主要取决于燃油本身的性质和燃烧器的结构。
目前，国内大多数燃油燃烧器使用的雾化方式为压力雾化和机械雾化，这些雾化技术存在一些缺点，如烧嘴易堵塞和结焦，对机械能要求较高，燃烧效果不好，雾化方式单一等。
例如，目前广泛采用的一种典型回油式机械雾化喷嘴结构，如图1所示，其工作原理为：经油泵升压后的油流先进入分流片各小孔，再汇合到对应的环形槽道内，再流经旋流雾化片的切向槽，形成高速旋转，最后经喷孔射出并雾化成液滴群；其中多余燃油经回油孔回用。此技术缺点是：燃油雾化所需油压很大，且油压与燃油黏度大小正相关，能耗较大；燃油雾化粒径及均匀度不够；噪声大；燃油调节比很小。中国专利CN201210299721.8公开了一种内混式气体雾化燃油喷嘴，这种燃油喷嘴结果在实际使用过程中依然存在雾化效果不佳，燃烧不充分的问题。
例如，目前应用较多的一种典型蒸汽雾化喷嘴结构，如图2所示，其工作原理为：油流与高速蒸汽分别由油孔、汽孔进入混合孔相碰，发生剧烈的动量与质量交换，从而克服液滴的表面张力，使油破碎并喷出。此技术缺点是：蒸汽较难获得，成本较高，适用于大容量情况下使用；蒸汽管路保温及维护不易；喷嘴耐腐蚀性能要求比较高；蒸汽作为雾化介质，带走热量的同时形成了一种杂质；同时，这种喷嘴结构工作时噪声较大。
发明内容
为了克服现有的燃油喷嘴雾化粒度不够细，粒度分布不均匀，雾化能耗大、雾化方式单一等问题，本发明旨在提供一种多种雾化机理结合、雾化效果好，能耗小，结构简单，方便使用的燃油雾化喷嘴。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种多机理复合雾化燃油喷嘴结构，其结构特点是：包括
内管，该内管与燃油入口连通而作为燃油通道；
外管，该外管装在内管上且在外管与内管之间形成雾化介质通道，该外管的管壁上开有与雾化介质通道连通的雾化介质入口；
混合器，该混合器位于雾化介质通道的出料口一端，且与所述燃油通道和雾化介质通道连通；以及
喷嘴，装在外管一端的该喷嘴位于混合器的出料口端，且喷嘴的前端开有多个喷孔；
所述混合器与内管之间装有对燃油进行雾化的雾化结构，所述混合器的内腔作为燃油与雾化介质混合区域的混合腔，该混合器与雾化结构之间形成雾化介质二级通道，该雾化介质二级通道连通所述混合腔与所述雾化介质通道。
以下为对本发明进一步改进的技术方案：
优选地，所述雾化结构包括依次连接在内管出料口的分流片、旋流片、雾化片和一级雾化室；所述分流片、旋流片和雾化片及一级雾化室构成第一级机械雾化装置；所述一级雾化室与混合器之间形成所述雾化介质二级通道，该雾化介质二级通道作为雾化介质进入所述的混合腔的通道。
由此，所述的分流片、旋流片、雾化片和一级雾化室构成第一级雾化装置，雾化方式为机械压力雾化，其工作原理是：高压燃料经过分流器分流后进入旋流片，旋流过程中燃油受离心力的作用产生液膜，被空气破碎而雾化。
所述的混合器为第二级和第三级雾化装置，第二级雾化方式为气动雾化，其工作原理是：高压雾化介质通过雾化介质二级通道进入混合腔，对从一级雾化室而来的燃油油柱产生剪切作用，使燃油进一步雾化。第三级雾化方式为超声波雾化，其工作原理是：高压雾化介质的速度非常高，为超声速，燃料油在混合腔中被超声速雾化介质进行超声波雾化。
第二级雾化和第三级雾化可看作同时发生而无明显先后顺序。燃油经过三级雾化的累积后，可使其雾化粒径更小、雾化均匀度更好。
所述燃油通道一端连通所述燃油入口，且该燃油入口轴线与所述燃油通道的中心轴线垂直；所述雾化介质通道的靠近所述燃油入口的一端连通所述雾化介质入口，且该雾化介质入口轴线与所述燃油通道的中心轴线垂直。
所述外管背离喷嘴的一端装有可拆卸清洗口垫片和清洗螺塞，需要清洗燃油通道或雾化介质通道时，通过机械方式或通入高压压缩空气的方式对内混式雾化燃油喷嘴结构进行清洗和排堵。
优选地，所述的燃油通道和雾化介质通道同轴布置。
在加工时，优选所述旋流片和所述雾化片为一个整体部件。
所述喷孔有多个，且各喷孔对称轴线与所述内管的轴线成0°—60°角。由此，形成较大的雾化锥角，增大油雾面积，有利于后续燃烧。
本发明所述雾化介质为压缩空气、工业氧气或者富氧空气。
本发明多机理复合雾化燃油喷嘴结构使燃料油与雾化介质在喷嘴的内部混合，分别通过机械压力雾化、气动雾化和超声波雾化三级雾化，把燃料油雾化成直径细小的液滴群，与传统的单级雾化喷嘴相比，其雾化粒径更小，均匀度更好，更利于燃烧，且雾化耗能小。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明分别利用机械压力、气动、超声波三种不同雾化机理对燃油进行雾化，与传统的单级或多级雾化相比，将多级雾化和多种雾化机理巧妙相结合，在相同的原始动力下，可以获得粒度更细、均匀度更好的雾化液滴群，适用范围要广，能雾化高粘度的燃料油，如重油、渣油等，因此，后续的燃油燃烧可呈现更均匀的温度场等，获得更高的燃烧效率。另外，本发明具有结构简单、使用方便、调节比大、雾化剂耗量低、噪音小、节能效果好等优点。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作详细的说明。
附图说明
图1是一种典型回油式机械雾化喷嘴结构；
图2是一种典型蒸汽雾化喷嘴结构；
图3是本发明一个实施例的结构原理图；
图4是本发明一个实施例的喷嘴结构图；
图5是图4的左视图。
在图中
1-燃油通道； 2-雾化介质通道；3-燃油入口；4-雾化介质入口； 5-分流片； 6-旋流片；7-雾化片；8-一级雾化室；9-混合器；10-混合腔； 11-雾化介质二级通道； 12-喷嘴；13-清洗口垫片； 14-清洗螺塞；15-中心轴线；16-热圈； 17-套嘴； 18-外进油管；19-内回油管；20-喷嘴头；21-垫圈；22-蒸汽管；23-油孔；24-汽孔； 25-混合孔。
具体实施方式
一种多机理雾化燃油喷嘴结构，如图3所示，燃油通道1和雾化介质通道2同轴布置，此轴线为中心轴线15，燃油通道1一端连接燃油入口3，另一端依次连接分流片5、旋流片6、雾化片7和一级雾化室8，雾化介质通道2一端连接雾化介质入口4，另一端连接混合器9，混合器一端连接雾化介质通道2和一级雾化室8，另一端连接喷嘴12，混合器9中央为混合腔10，且混合器9与一级雾化室8形成雾化介质二级通道11，为雾化介质进入混合腔10的通道。
第一级雾化为机械压力雾化：燃油和雾化介质分别通过燃油入口3和雾化介质入口4进入燃油通道1和雾化介质通道2，高压燃油经过分流片5分流后流经旋流片6，由于离心力的作用产生液膜，被空气破碎而雾化，经过雾化片7进入一级雾化室8，完成第一级雾化。
第二级雾化为气动雾化：完成第一级雾化后的燃油从一级雾化室8进入混合腔10，同时，雾化介质从雾化介质通道2而来，并通过与中心轴线15成一定角度的雾化介质二级通道11进入混合腔10，对从一级雾化室8而来完成第一级雾化的燃油柱产生剪切作用，使燃油进一步雾化。
第三级雾化为超声波雾化：雾化介质一般呈高压雾化气的状态，速度非常高，为超声速，因此，燃油在混合腔中被雾化介质进行气动雾化的同时，也会被超声速的雾化介质进行超声波雾化。
经过三级雾化后的油雾从混合腔10通过喷嘴12高速喷出，喷嘴口为多孔，且各孔对称轴线与中心轴线15成一定角度，为0°到60°，这样能形成较大的雾化锥角，增大油雾面积，有利于后续燃烧。
本发明多机理复合雾化燃油喷嘴结构清洗和排堵方法为：可拆卸清洗口垫片13和清洗螺塞14，通过机械方式或通入高压压缩空气的方式对内混式雾化燃油喷嘴结构进行清洗和排堵。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种多机理复合雾化燃油喷嘴结构，其特征在于：包括
内管，该内管与燃油入口（3）连通而作为燃油通道（1）；
外管，该外管装在内管上且在外管与内管之间形成雾化介质通道（2），该外管的管壁上开有与雾化介质通道（2）连通的雾化介质入口（4）；
混合器（9），该混合器（9）位于雾化介质通道（2）的出料口一端，且与所述燃油通道（1）和雾化介质通道（2）连通；以及
喷嘴（12），装在外管一端的该喷嘴（12）位于混合器（9）的出料口端，且喷嘴（12）的前端开有多个喷孔；
所述混合器（9）与内管之间装有对燃油进行雾化的雾化结构，所述混合器（9）的内腔作为燃油与雾化介质混合区域的混合腔（10），该混合器（9）与雾化结构之间形成雾化介质二级通道（11），所述混合腔（10）与所述雾化介质通道（2）仅通过雾化介质二级通道（11）连通；所述雾化结构包括依次连接在内管出料口的分流片（5）、旋流片（6）、雾化片（7）和一级雾化室（8）；所述分流片（5）、旋流片（6）和雾化片（7）及一级雾化室（8）构成第一级机械雾化装置；所述一级雾化室（8）与混合器（9）之间形成所述雾化介质二级通道（11），该雾化介质二级通道（11）作为雾化介质进入所述的混合腔（10）的通道。
2.根据权利要求1所述的多机理复合雾化燃油喷嘴结构，其特征在于，所述燃油通道（1）一端连通所述燃油入口（3），且该燃油入口（3）轴线与所述燃油通道（1）的中心轴线（15）垂直；所述雾化介质通道（2）的靠近所述燃油入口（3）的一端连通所述雾化介质入口（4），且该雾化介质入口（4）轴线与所述燃油通道（1）的中心轴线（15）垂直。
3.根据权利要求1所述的多机理复合雾化燃油喷嘴结构，其特征在于，所述外管背离喷嘴（12）的一端装有可拆卸清洗口垫片（13）和清洗螺塞（14）。
4.根据权利要求1所述的多机理复合雾化燃油喷嘴结构，其特征在于，所述的燃油通道（1）和雾化介质通道（2）同轴布置。
5.根据权利要求1所述的多机理复合雾化燃油喷嘴结构，其特征在于，所述旋流片（6）和所述雾化片（7）为一个整体部件。
6.根据权利要求1所述的多机理复合雾化燃油喷嘴结构，其特征在于，所述喷孔有多个，且各喷孔对称轴线与所述内管的轴线成0°—60°角。
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