CN113739143A - 一种自适应性旋流预混燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自适应性旋流预混燃烧器，包括预混室、锥形燃烧室和涡轮结构；所述预混室与锥形燃烧室连通，所述预混室的侧壁上设有进气孔；所述预混室内安装涡轮结构，且所述进气孔对准涡轮结构，用于产生自适应变化的旋流气体。所述涡轮结构包括上涡轮和下涡轮，所述下涡轮中心设有内齿轮，所述上涡轮上设有外齿轮轴，所述上涡轮的外齿轮轴位于下涡轮的内齿轮内；所述预混室内安装可旋转的下涡轮齿轮，所述下涡轮的内齿轮通过下涡轮齿轮与上涡轮的外齿轮轴传动连接；所述进气孔对准下涡轮的叶片，用于驱动下涡轮转动。本发明结构简单，操作方便，生产成本低，能够有效提升预混效果，提升燃烧效率，降低污染物的排放。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧器领域，特别涉及一种自适应性旋流预混燃烧器。
背景技术
为了改善燃料的燃烧特性，通常采用预混的燃烧方式，即将燃料和氧化剂预先在燃烧器中进行混和，将预混后的气体进行燃烧，预混的效果直接决定了燃烧效率，预混燃烧器的预混的效果越好燃烧效率越高。但是，目前使用的预混燃烧器或多或少都存在一定的缺陷。
比如常见的预混燃烧器都是将燃料和氧化剂直接通入到预混燃烧器中，燃料和氧化剂之间的预混为自然扩散，这种预混方式需要较长的时间才能实现燃料和氧化剂的充分预混，不能满足生产生活的需要；尤其是当燃料或氧化剂的流速发生变化时，预混燃烧器并不能根据燃料和氧化剂流量的变化作出相应的调整，导致预混效果进一步减弱，预混效果的减弱使燃料的燃烧效率下降和污染物排放增加，造成了能源的浪费。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种自适应性旋流预混燃烧器，结构简单，操作方便，生产成本低，能够有效提升预混效果，提升燃烧效率，降低污染物的排放。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种自适应性旋流预混燃烧器，包括预混室、锥形燃烧室和涡轮结构；
所述预混室与锥形燃烧室连通，所述预混室的侧壁上设有进气孔；所述预混室内安装涡轮结构，且所述进气孔对准涡轮结构，用于产生自适应变化的旋流气体。
进一步，所述涡轮结构包括上涡轮和下涡轮，所述下涡轮中心设有内齿轮，所述上涡轮上设有外齿轮轴，所述上涡轮的外齿轮轴位于下涡轮的内齿轮内；所述预混室内安装可旋转的下涡轮齿轮，所述下涡轮的内齿轮通过下涡轮齿轮与上涡轮的外齿轮轴传动连接；所述进气孔对准下涡轮的叶片，用于驱动下涡轮转动。
进一步，所述上涡轮设有上涡轮叶片，用于产生逆时针方向的旋流气体。
进一步，所述下涡轮设有下涡轮叶片，用于产生顺时针方向的旋流气体。
进一步，所述预混室内设有阻挡板，用于增加气体在预混室停留时间。
进一步，所述预混室出口安装金属烧结板，所述金属烧结板为多孔介质；所述金属烧结板上方安装球形干燥剂，用于防回火和产生均匀流动的气体。
本发明的有益效果在于：
本发明所述的自适应性旋流预混燃烧器，该旋流预混燃烧器在预混过程中通过涡轮叶片的旋转形成旋流气体，旋流气体可以加快燃料和氧化剂之间的相互扩散，使预混时间大大缩短。同时该旋流预混燃烧器能够根据进气量的大小做到自动调节预混效果的能力；当燃料和空气的流量发生变化时，旋流预混燃烧室中的涡轮转速会因进气流量的大小发生变化，涡轮叶片形成的旋流强度也随之改变，可以做到自适应的变化。并且上下涡轮叶片形成相反方向的旋流气体，增加了气体之间的扰动，进一步提升了预混效果。在预混室中加入了挡板结构，增加了预混气体的停留时间，进一步提升了预混效果；同时采用金属烧结板和球形干燥剂可以防回火，使气体流动更加均匀。
附图说明
图1为本发明所述的自适应性旋流预混燃烧器剖视图。
图2为本发明所述的上涡轮示意图。
图3为本发明所述的下涡轮示意图。
图中：
1-底板；2-进气孔；3-预混室；4-螺栓；5-锥形燃烧室；6-喷嘴；7-球形干燥剂；8-金属烧结板；9-挡板；10-涡轮结构；11-上涡轮；12-下涡轮；13-上涡轮叶片；14-齿轮轴；15-下涡轮叶片；16-下涡轮齿轮。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明所述的自适应性旋流预混燃烧器，包括底板1、进气孔2、预混室3、锥形燃烧室5、喷嘴6、球形干燥剂7、金属烧结板8、挡板9和涡轮结构10。
所述底板1位于预混燃烧器的底部，所述底板1的上表面与预混室3的下表面接触，并用螺栓4固定；所述预混室3的侧壁上开有两个进气孔2，分别用来通入燃料和氧化剂，所述进气孔2的进气吹向涡轮结构10，所述涡轮结构10位于预混室3中固定在底板1上。所述涡轮结构10上方安装挡板9，所述挡板9增加了气体在预混室3中的预混时间，提升预混效果。所述挡板9上方固定一个金属烧结板8和球形干燥剂7，金属烧结板8类似于多孔介质，具有许多微小孔隙结构，能够保证气体从金属板流出，所述金属烧结板8和球形干燥剂7用于防回火和产生均匀流动的气体。所述预混室3的上表面与锥形燃烧室5的下表面接触，用螺栓4固定，所述锥形燃烧室上方固定喷嘴6，所述锥形燃烧室5和喷嘴6用于预混气体的燃烧。
结合图2和图3，具体结构如下：所述涡轮结构10包括上涡轮11和下涡轮12，所述下涡轮12中心设有内齿轮，所述上涡轮11上设有齿轮轴14，所述上涡轮11的齿轮轴14位于下涡轮12的内齿轮内；所述预混室3内安装可旋转的下涡轮齿轮16，下涡轮齿轮16分别与齿轮轴14和内齿轮啮合。所述进气孔2对准下涡轮12的叶片，用于驱动下涡轮12转动。所述进气孔2的进气方向垂直于下涡轮12的下涡轮叶片15，下涡轮叶片15受力发生转动产生顺时针方向的旋流气体，旋流气体可以加快气体之间的相互扩散，显著缩短预混时间。下涡轮叶片15转动带动下涡轮齿轮16转动，下涡轮齿轮16转动带动齿轮轴14转动，由于齿轮的啮合作用齿轮轴14逆时针转动，齿轮轴14的逆时针转动使上涡轮叶片13产生逆时针方向的旋流气体；上涡轮叶片13和下涡轮叶片15产生相反方向的旋流气体增加了气体之间的扰动，增加气体之间的接触时间和接触面积，进一步提升了预混效果。
工作原理：燃料和空气分别通过进气孔2进入预混室3，进气方向垂直于下涡轮叶片15，下涡轮叶片15受力带动下涡轮12转动，气体在下涡轮12的转动下形成顺时针方向的旋流气体，旋流作用可以加快燃料和氧化剂的相互扩散，显著缩短预混时间，提升预混效果；并且下涡轮12的转动能够根据气体进气量的大小作出及时的变化，当燃料和氧化剂的流量发生变化时，下涡轮叶片15的受力发生变化，涡轮的转动发生变化，预混作用发生变化。当进气量变大时，下涡轮叶片15受力增加，下涡轮12转速增加，下涡轮叶片15的旋流作用加强，气体预混作用增强。同时下涡轮12转动通过齿轮的啮合作用带动上涡轮11转动，并且上涡轮11和下涡轮12的转动方向相反；上涡轮叶片13形成逆时针方向的旋流气体，这种相反方向的旋流作用可以明显增加气体的扰动，增加燃料和氧化剂的接触面积以及接触时间，进一步提升预混效果。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种自适应性旋流预混燃烧器，其特征在于，包括预混室(3)、锥形燃烧室(5)和涡轮结构(10)；
所述预混室(3)与锥形燃烧室(5)连通，所述预混室(3)的侧壁上设有进气孔(2)；所述预混室(3)内安装涡轮结构(10)，且所述进气孔(2)对准涡轮结构(10)，用于产生自适应变化的旋流气体。
2.根据权利要求1所述的自适应性旋流预混燃烧器，其特征在于，所述涡轮结构(10)包括上涡轮(11)和下涡轮(12)，所述下涡轮(12)中心设有内齿轮，所述上涡轮(11)上设有外齿轮轴，所述上涡轮(11)的外齿轮轴位于下涡轮(12)的内齿轮内；所述预混室(3)内安装可旋转的下涡轮齿轮(16)，所述下涡轮(12)的内齿轮通过下涡轮齿轮(16)与上涡轮(11)的外齿轮轴传动连接；所述进气孔(2)对准下涡轮(12)的叶片，用于驱动下涡轮(12)转动。
3.根据权利要求2所述的自适应性旋流预混燃烧器，其特征在于，所述上涡轮(11)设有上涡轮叶片(13)，用于产生逆时针方向的旋流气体。
4.根据权利要求2所述的自适应性旋流预混燃烧器，其特征在于，所述下涡轮(12)设有下涡轮叶片(15)，用于产生顺时针方向的旋流气体。
5.根据权利要求1所述的自适应性旋流预混燃烧器，其特征在于，所述预混室(3)内设有阻挡板(9)，用于增加气体在预混室(3)停留时间。
6.根据权利要求1所述的自适应性旋流预混燃烧器，其特征在于，所述预混室(3)出口安装金属烧结板(8)，所述金属烧结板(8)为多孔介质；所述金属烧结板(8)上方安装球形干燥剂(7)。
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