CN106524159B - 旋流片、旋流燃烧器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋流片、旋流燃烧器及其制造方法，涉及应用旋流片的旋流燃烧设备领域。本发明的旋流片，包括旋流片本体，旋流片本体的一端设有迎风段，另一端设有出风段，流体自迎风段向出风段流动；迎风段的厚度沿流体的流动方向渐增，直至与旋流片本体的厚度相同。本发明的旋流燃烧器，包括内部管道和外部管道，内部管道被套在外部管道内，内部管道的内壁上设有的旋流片，内部管道的外壁上和/或外部管道的内壁上设有的旋流片。本发明中，旋流片、旋流燃烧器能够低成本地降低高速流体通过旋流片后的压力损失；旋流燃烧器的制造方法能够大大简化旋流片的安装流程。

Description

旋流片、旋流燃烧器及其制造方法

技术领域

本发明涉及应用旋流片的旋流燃烧设备领域，更具体地说，涉及一种旋流片、旋流燃烧器及其制造方法。

背景技术

无论何种燃气的燃烧，都需要空气助燃，燃气和空气的混合比例及混合程度决定燃气的燃烧程度。燃气燃烧越充分，所产生的热值也最高，且燃烧后所产生的废气和有害气体也最少，从而达到高效、节能和环保的目的。在现有技术中，有的燃气燃烧头设置有旋流器，助燃空气沿旋流器的叶片被燃烧的火焰吸出后，一方面进一步促进燃气燃烧，另一方面可使得火焰燃烧时旋转扩散，扩大火焰的燃烧面积。

旋流燃烧技术能有效地加强燃料与空气的混合程度提高燃烧效率，现有技术中关于应用旋流片的旋流燃烧设备已有大量公开，例如专利公开号：CN 105972596 A，公开日：2016年09月28日，发明创造名称为：低氮燃烧器，该申请案公开了一种低氮燃烧器，低氮燃烧器中的混合器包括筒体、燃气入口，筒体内于进气前端设有内筒、设于内筒内壁上的助燃风旋流片，内筒靠近进气后侧的端部上设有沿进风方向位于助燃风旋流片的后侧的进风筒，进风筒、内筒与筒体内壁密封连接形成燃气分腔，进风筒上设有斜向导流孔；筒体内位于内筒进风后侧处设有一次旋流叶轮，一次旋流叶轮与进风筒形成一次混合腔室；如此设置，经燃气分腔从斜向导流孔喷出，喷出的燃气均会形成多个单股短促而有力的燃气流，而风机送入的空气流经过助燃风旋流片形成短促有力的旋转空气流，旋转空气流呈环形，冲击多个单股燃气流，使一次混合气体中的空气与燃气达到完全燃烧理论空燃比。

又如专利公开号：CN 102278756 A，公开日：2011年12月14日，发明创造名称为：一种双旋流燃烧器，该申请案公开了一种双旋流燃烧器，燃烧器上设有煤气通道和空气通道，煤气通道上安装有煤气侧旋流片，空气通道上安装有空气侧旋流片，燃烧器尾部安装有自动点火枪及火焰探测器，燃烧器出口设有稳燃器。该申请案的特点是：采用双旋流结构，混合均匀，火焰短，燃烧完全及时稳定，安全性高。

上述两件申请案和现有技术中大多数旋流燃烧设备一样都是应用旋流片产生的旋流来提升燃烧效果，但是现有技术中生产的旋流片在对高速流动的燃料与空气进行导流时，压力损失较大，因此，如何有效减少高速流动的燃料与空气通过旋流片后的压力损失一直是本领域亟需解决的一个技术难题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中高速流动的燃料与空气通过旋流片后压力损失较大的不足，提供了一种旋流片、旋流燃烧器及其制造方法，其中：旋流片、旋流燃烧器能够低成本地降低高速流体通过旋流片后的压力损失；旋流燃烧器的制造方法能够大大简化旋流片的安装流程。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的旋流片，包括旋流片本体，所述旋流片本体的一端设有迎风段，另一端设有出风段，流体自所述迎风段向所述出风段流动；所述迎风段的厚度沿流体的流动方向渐增，直至与所述旋流片本体的厚度相同。

作为本发明的旋流片更进一步的改进，所述迎风段的长度为整个旋流片长度的0.05～0.9倍。

作为本发明的旋流片更进一步的改进，所述迎风段远离所述旋流片本体一端的厚度为所述迎风段与所述旋流片本体连接的一端厚度的0.01～0.25倍。

作为本发明的旋流片更进一步的改进，所述出风段与所述旋流片本体接触处的厚度与所述旋流片本体的厚度相同，所述出风段的厚度沿流体的流动方向渐缩。

作为本发明的旋流片更进一步的改进，所述迎风段的外表面、所述出风段的外表面为沿着流体流动方向倾斜的弧面或平面。

本发明的旋流燃烧器，包括内部管道和外部管道，所述内部管道被套在所述外部管道内，所述内部管道的内壁上设有所述的旋流片，所述内部管道的外壁上和/或所述外部管道的内壁上设有所述的旋流片。

本发明的旋流燃烧器的制造方法，包括以下步骤：

步骤A、准备好内部管道和外部管道，将所述内部管道套在所述外部管道内；

步骤B、准备好整体式旋流片，所述整体式旋流片由上下两片如权利要求1～5任意一项所述的旋流片组合而成；

步骤C、在所述内部管道的外壁上开设贯穿内部管道的安装通道；

步骤D、将所述整体式旋流片对应插入所述安装通道内，使得整体式旋流片上的上下两片旋流片分别位于所述内部管道的内侧和外侧；

步骤E、将所述整体式旋流片密封焊接在所述安装通道上。

作为本发明的旋流燃烧器的制造方法更进一步的改进，所述整体式旋流片上的上下两片旋流片旋向相同且为一体成型制造。

作为本发明的旋流燃烧器的制造方法更进一步的改进，所述整体式旋流片上的上下两片旋流片旋向相反且相互焊接在一起。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的旋流片，迎风段的设计能够进一步减少流体流动的压力损失，最终形成稳定的旋流，明显降低噪音污染，减小鼓风机功耗，而且制作简单，制作成本低；经过数值模拟计算表明，采用本发明的旋流片可使流体流动压损降低0.5～1.5％，使得流体经过旋流片之后流动更加稳定，截面速度分布更加规律，有利于节能减排。

(2)本发明的旋流燃烧器，采用特殊设计的旋流片，使得流体流动更符合流线规律，从而减少动压损失，增加旋流强度，减小鼓风机功耗，也部分缓解了高速流体经过旋流片时产生的噪声污染，有效的提高烧嘴综合性能。

(3)本发明的旋流燃烧器的制造方法，能够一次性地在内部管道的内侧和外侧分别安装旋流片，大大简化了旋流片的安装流程，且有效地克服了因内部管道的管径较小而难以在内部管道的内壁上安装旋流片的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为现有技术中旋流片的结构示意图；

图2为本发明的旋流片的结构示意图；

图3为本发明的旋流片的结构示意图；

图4为本发明的旋流片的结构示意图；

图5为本发明的旋流燃烧器的剖视结构示意图；

图6为本发明的旋流燃烧器的制造方法中整体式旋流片的结构示意图；

图7为本发明的旋流燃烧器的制造方法中整体式旋流片的结构示意图；

图8为本发明的旋流燃烧器的制造方法的流程图。

示意图中的标号说明：

1、旋流片；101、迎风段；102、出风段；2、内部管道；3、外部管道；4、整体式旋流片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

参考图2，本实施例的旋流片1，包括旋流片本体，旋流片本体的一端设有迎风段101，另一端设有出风段102，流体自迎风段101向出风段102流动；迎风段101的厚度沿流体的流动方向渐增，直至与旋流片本体的厚度相同。

现有技术中大多数旋流燃烧设备应用旋流片产生的旋流来增强燃烧效果，但是现有技术中生产的旋流片在对流体，尤其是对高速流动的燃料或空气进行导流时，压力损失较大，不仅增加了鼓风机的功耗，还影响燃烧器的效率。现有技术中一般认为高速流体经过旋流片后压力损失较大的机理为：高速流体通过旋流片，会对旋流片形成较大的冲击，使得旋流片不可避免地发生不规则地细微振动现象，旋流片在摆动的过程中削弱了对高速流体的导流作用，增加了对高速流体流动的阻碍作用(旋流片在摆动的过程中不停地改变对高速流体的有效阻挡面，使得高速流体流动阻力明显增加)。现有技术中为了克服高速流体通过旋流片后压力损失较大的技术问题，主要是从增加旋流片在高速流体中的稳定性着手，即增加旋流片自身的强度、厚度以及安装时的稳固度等，使得旋流片在高速流体中保持较好的稳定性，不容易因高速流体的冲击而发生振动，从而减少高速流体流动时的压力损失。但是，现有技术中的方法成本较高(要求生产厚度更厚、强度更高的旋流片等)，且收效甚微，本领域技术人员一直难以找到一种低成本降低高速流体通过旋流片后压力损失的方法。

本申请的发明人经过大量研究和实验总结后发现，现有的旋流片均具有一定厚度(参考图1)，高速流体在进入旋流片间形成的流通通道时，首先会与旋流片的一端部接触，且由于现有的旋流片端部与高速流体的流动方向相对，高速流体会对此处的旋流片端部形成明显的冲击，使得高速流体的流动形成阻碍，增加了额外的压力损失；且由于此处的旋流片端部较厚，高速流体对旋流片端部形成明显冲击后，会随机的向旋流片端部两侧的流通通道流入，造成高速流体在流通通道内的流动紊乱，难以形成稳定的旋流，形成较大的噪音污染。本实施例中，将迎风段101的厚度设计为沿流体的流动方向渐增，直至与旋流片本体的厚度相同，从而将原本与高速流体流动方向相对的旋流片端部结构改进为过渡面结构，大大减少了高速流体的冲击，使得高速流体的流动轨迹一开始就接近流线型，压力损失大大减少；且高速流体刚接触本实施例的旋流片时，就被迎风段101顺畅地引导至对应的流通通道内，使得高速流体在流通通道内流动稳定，能够最终形成稳定的旋流，明显降低了噪音污染。

实施例2

参考图2，本实施例的旋流片1，其结构与实施例1基本相同，其不同之处在于：在设计过程中，要调整迎风段101长度与整个旋流片长度之间的比例，本实施例中，迎风段101的长度为整个旋流片长度的0.05～0.9倍，以此来适应不同设计工况(具体本实施例中取0.05)；理论上，迎风段101远离旋流片本体一端的厚度越薄对高速流体导流的效果越好，越能减少高速流体的冲击压降，但在本实施例的旋流片实际加工过程中，可以设计迎风段101远离旋流片本体一端的厚度为迎风段101与旋流片本体连接的一端厚度的0.01～0.25倍(具体本实施例中取0.01)，经过实际验证，即保证了迎风段101良好的使用效果，又考虑到了实际加工难度。

实施例3

参考图4，本实施例的旋流片1，其结构与实施例2基本相同，其不同之处在于：出风段102与旋流片本体接触处的厚度与旋流片本体的厚度相同，出风段102的厚度沿流体的流动方向渐缩。

本实施例中，设计出风段102的厚度沿流体的流动方向渐缩，使得高速流体在顺着出风段102流出时，对流出的高速流体形成良好的导向作用，增强最终形成旋流的稳定性。

实施例4

参考图4，本实施例的旋流片1，其结构与实施例3基本相同，更进一步的：迎风段101的外表面、出风段102的外表面为沿着流体流动方向倾斜的弧面或平面(具体本实施例中优选为弧面，弧面半径可以根据实际工况设计，流速越大，弧面半径也应当越大；其中迎风段101外表面、出风段102外表面是指流体流动紧贴的面)，高速流体在迎风段101外表面、出风段102外表面的引导下，顺利地流入、流出旋流片间形成的流通通道，使得本实施例的旋流片具有连续导流功能。需要说明的是，本实施例的旋流片适用于任何单旋流、双旋流燃烧器。

本实施例的旋流片1，迎风段101的设计能够进一步减少流体流动的压力损失，最终形成稳定的旋流，明显降低噪音污染，减小鼓风机功耗，而且制作简单，制作成本低；经过数值模拟计算表明，采用本实施例的旋流片可使流体流动压损降低0.5～1.5％，使得流体经过旋流片之后流动更加稳定，截面速度分布更加规律，有利于节能减排。

实施例5

参考图3，本实施例的旋流片，其结构与实施例2基本相同，其不同之处在于：迎风段101远离旋流片本体一端的厚度为迎风段101与旋流片本体连接的一端厚度的0.25倍。

实施例6

本实施例的旋流片，其结构与实施例2基本相同，其不同之处在于：迎风段101的长度为整个旋流片长度的0.9倍。

实施例7

本实施例的旋流片，其结构与实施例4基本相同，其不同之处在于：迎风段101的外表面、出风段102的外表面为沿着流体流动方向倾斜的平面。

实施例8

参考图5，本实施例的旋流燃烧器，包括内部管道2和外部管道3，内部管道2被套在外部管道3内，内部管道2的内壁上设有如实施例4的旋流片1，内部管道2的外壁上和/或外部管道3的内壁上设有如实施例4的旋流片1。

本实施例中，内部管道2、内部管道2与外部管道3之间的间隙中，一个可以通入空气，另一个可以通入煤气、天然气等燃料气体，使得经过本实施例的旋流燃烧器后，空气和燃料气体分别形成旋流后再混合在一起燃烧，增强了燃烧效果。在工业生产中，大部分能量来自于燃料燃烧，燃烧器的结构和工艺参数是影响燃烧效率的主要因素，而旋流燃烧器因为燃烧效率较高而得到普遍应用，旋流燃烧器在现有市场占有量很大，提高旋流燃烧器的综合效率将有益于节能减排。本实施例的旋流燃烧器中，采用如实施例4的旋流片1，使得流体流动更符合流线规律，从而减少动压损失，增加旋流强度，减小鼓风机功耗，也部分缓解了高速流体经过旋流片时产生的噪声污染；而在设计制造过程中，与传统旋流片相比，实施例4的旋流片几乎不增加成本，有效的提高烧嘴综合性能。

实施例9

参考图8，本实施例的旋流燃烧器的制造方法，包括以下步骤：

步骤A、准备好内部管道2和外部管道3，将内部管道2套在外部管道3内；

步骤B、准备好整体式旋流片4，整体式旋流片4由上下两片如实施例4的旋流片1组合而成；

步骤C、在内部管道2的外壁上开设贯穿内部管道2的安装通道；

步骤D、将整体式旋流片4对应插入安装通道内，使得整体式旋流片4上的上下两片旋流片分别位于内部管道2的内侧和外侧；

步骤E、将整体式旋流片4密封焊接在安装通道上。

在现有的旋流燃烧器中，当内部管道2的管径较小时，在内部管道2的内壁上安装旋流片的难度相当大，这大大限制了小尺寸旋流燃烧器的制造。针对该问题，本申请的发明人总结实际生产中的经验，创造性地提出首先在内部管道2的外壁上开设贯穿内部管道2的安装通道，然后将整体式旋流片4对应插入安装通道内，使得整体式旋流片4上的上下两片旋流片分别位于内部管道2的内侧和外侧，最后将整体式旋流片4密封焊接在安装通道上；通过上述方法，能够一次性地在内部管道2的内侧和外侧分别安装旋流片，大大简化了旋流片的安装流程，且有效地克服了因内部管道2的管径较小而难以在内部管道2的内壁上安装旋流片的问题。具体本实施例中，参考图6，当需要在内部管道2的内侧和外侧分别安装旋向相同的旋流片4时，可以首先一体成型加工出上下同一旋向的整体式旋流片4，再根据需要切割整体式旋流片4，使得整体式旋流片4上上下两片旋流片满足内部管道2内侧和外侧的尺寸需求，有利于提高整体式旋流片4的加工效率，降低加工成本；参考图7(图7中的虚线为上下两块旋流片之间的焊缝)，当需要在内部管道2的内侧和外侧分别安装旋向相反的旋流片4时，可以首先准备好满足内部管道2内侧和外侧尺寸需求的两块旋流片，再通过焊接的方式将两块旋流片组合成整体式旋流片4，最后直接将整体式旋流片4密封焊接在安装通道上，完成在内部管道2内侧和外侧安装旋向相反旋流片的工作，简化了上下旋向相反的整体式旋流片4的加工过程。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种旋流燃烧器的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤A、准备好内部管道(2)和外部管道(3)，将所述内部管道(2)套在所述外部管道(3)内；

步骤B、准备好整体式旋流片(4)，所述整体式旋流片(4)由上下两片旋流片组合而成；

步骤C、在所述内部管道(2)的外壁上开设贯穿内部管道(2)的安装通道；

步骤D、将所述整体式旋流片(4)对应插入所述安装通道内，使得整体式旋流片(4)上的上下两片旋流片分别位于所述内部管道(2)的内侧和外侧；

步骤E、将所述整体式旋流片(4)密封焊接在所述安装通道上；

单片旋流片包括旋流片本体，所述旋流片本体的一端设有迎风段(101)，另一端设有出风段(102)，流体自所述迎风段(101)向所述出风段(102)流动；所述迎风段(101)的厚度沿流体的流动方向渐增，直至与所述旋流片本体的厚度相同。

2.根据权利要求1所述的旋流燃烧器的制造方法，其特征在于：所述迎风段(101)的长度为整个旋流片长度的0.05～0.9倍。

3.根据权利要求1所述的旋流燃烧器的制造方法，其特征在于：所述迎风段(101)远离所述旋流片本体一端的厚度为所述迎风段(101)与所述旋流片本体连接的一端厚度的0.01～0.25倍。

4.根据权利要求1所述的旋流燃烧器的制造方法，其特征在于：所述出风段(102)与所述旋流片本体接触处的厚度与所述旋流片本体的厚度相同，所述出风段(102)的厚度沿流体的流动方向渐缩。

5.根据权利要求4所述的旋流燃烧器的制造方法，其特征在于：所述迎风段(101)的外表面、所述出风段(102)的外表面为沿着流体流动方向倾斜的弧面或平面。

6.根据权利要求1所述的旋流燃烧器的制造方法，其特征在于：所述整体式旋流片(4)上的上下两片旋流片旋向相同且为一体成型制造。

7.根据权利要求1所述的旋流燃烧器的制造方法，其特征在于：所述整体式旋流片(4)上的上下两片旋流片旋向相反且相互焊接在一起。