CN116123535A - 一种火炬点火器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火炬点火器，包括点火器本体和喷嘴组件，所述点火器本体内部设有中空结构的燃烧室，所述喷嘴组件贯穿点火器本体侧壁与燃烧室连通，所述点火器本体两端分别设有主路氧化剂入口和火焰喷射口，所述点火器本体侧壁上设有火花塞安装座，所述喷嘴组件位于主路氧化剂入口与火花塞安装座之间的侧壁上；所述喷嘴组件的数量至少为两个沿点火器本体外径圆周方向均布于侧壁上，所述喷嘴组件喷射口延长线相交。有益效果：本发明通过气泡雾化喷嘴与火炬点火器的结合整体结构简单，提高雾化颗粒的碰撞概率，提升液体燃料的雾化质量，降低火炬点火难度，提升火炬点火器燃烧室内火焰的稳定性。

Description

一种火炬点火器

技术领域

本发明涉及一种点火装置，特别涉及一种可以降低火炬点火器点火难度，同时提升火炬点火稳定性的火炬点火器，属于点火器技术领域。

背景技术

火炬点火器作为一个微型燃烧器，一般由火花塞点燃小流量的液体燃料，产生稳定的高温燃气火焰，然后高温燃气火焰点燃燃烧加热器主燃烧室的燃料，由于火炬点火器具有点火能量大、可靠性高、快速启动的特点，通常作为燃烧加热器的点火启动装置。对于空气和液态燃料型火炬点火器，液态燃料需借助雾化装置进行雾化，气泡雾化喷嘴与常规雾化喷嘴相比，具有在低压条件下可以实现良好的雾化性能，受粘性影响小及能耗低等特点，将气泡雾化喷嘴应用到火炬点火器中，以促进火炬点火器燃烧室内液体燃料的雾化和蒸发，实现氧化剂与液体燃料的快速混合和燃烧，进而产生稳定的高温燃气火焰，确保火炬点火器有效启动燃烧加热器。

在火炬点火器的设计中，气泡雾化喷嘴是决定液体燃料雾化性能好坏的关键部位，气泡雾化喷嘴设计的关键是要形成适合燃烧室蒸发、混合、点火以及燃烧所需的喷雾粒径场、速度场及流强比分布。气泡雾化喷嘴结构参数的选择及喷嘴数量在很大程度上决定了喷雾角的大小、粒径和速度分布等喷嘴雾化特性，进而决定了火炬点火器燃烧室内火焰的稳定性。

目前，现有技术对火炬点火器燃烧室内液体燃料雾化质量的提升存在不足，从而难以降低火炬点火难度，提升火炬点火稳定性。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提出可以降低火炬点火器点火难度，同时提升火炬点火稳定性的火炬点火器。

技术方案：一种火炬点火器，包括点火器本体和喷嘴组件，所述点火器本体内部设有中空结构的燃烧室，所述喷嘴组件贯穿点火器本体侧壁与燃烧室连通，所述点火器本体两端分别设有主路氧化剂入口和火焰喷射口，所述点火器本体侧壁上设有火花塞安装座，所述喷嘴组件位于主路氧化剂入口与火花塞安装座之间的侧壁上；所述喷嘴组件的数量至少为两个沿点火器本体外径圆周方向均布于侧壁上，所述喷嘴组件喷射口延长线相交。

本发明采用喷嘴组件均匀分布并且喷嘴组件喷射口延长线相交可以提高雾化颗粒的碰撞概率，以此来实现雾化颗粒的再次破碎，提升液体燃料的雾化质量，降低火炬点火难度，提升火炬点火器燃烧室内火焰的稳定性。为拓宽火炬点火器的点火区间，火花塞安装座靠近火焰喷射口一侧，喷嘴组件靠近主路氧化剂入口一侧，并且在燃烧室壁面上设置有多个火花塞基座，可以根据实际情况选择点火位置。

优选项，为了进一步提高液体燃料的雾化质量，所述喷嘴组件为气泡雾化喷嘴，所述喷嘴组件包括喷嘴本体和喷射头，所述喷射头安装在喷嘴本体的喷射端，所述喷嘴本体内设有液体燃料油路、支路气体管路和气液混合室，所述液体燃料油路和支路气体管路分别与气液混合室连通；所述喷射头中心设有喷射通孔，所述喷射通孔的入口与气液混合室连通，所述喷射通孔的出口与燃烧室连通。通过气泡雾化喷嘴与火炬点火器的结合，利用气泡雾化喷嘴在低压条件下有很好雾化质量的特点，进而提升燃烧室室内液体燃料的雾化质量。

优选项，为更进一步提升液体燃料的雾化质量，所述喷射通孔的出口处截面为椭圆形结构的通孔。在喷射通孔的出口处采用截面为椭圆形结构的通孔，利用椭圆形喷孔相较于圆形喷孔有较大的喷雾锥角、射流破碎长度短和更高的油气混合质量等优点，进而改善了整个喷雾场的燃油雾化质量，提升了火炬点火器燃烧室内火焰的稳定性。

优选项，为了提高雾化后燃油的喷射速度，所述喷射通孔的入口处为漏斗状向气液混合室一侧扩张的结构，漏斗状结构底端与椭圆形结构的通孔顶端平滑连接。

优选项，为进一步提升液体燃料的雾化质量，所述气液混合室与喷射头之间设有金属丝网。利用金属丝网可以有效的将气液混合室内的大气泡分割成若干个均匀、稳定的小气泡，进而降低雾化颗粒的平均直径来提升液体燃料雾化质量。

优选项，为了进一步提升液体燃料的雾化质量，所述喷射通孔截面为椭圆形结构的通孔依次交错排布。在燃烧室壁面上设置有多个喷嘴组件，并且各自椭圆形喷射通孔在空间上以长短轴方向的错位布置，这使得液体燃料经各个喷射通孔喷入燃烧室内的喷雾流场分布不同，同时喷射通孔喷射线路交汇可以提高雾化颗粒的碰撞概率，以此来实现雾化颗粒的再次破碎，提升液体燃料的雾化质量，降低火炬点火难度，提升火炬点火器燃烧室内火焰的稳定性。

优选项，为了便于同时有规律的控制喷嘴组件的喷油时间和角度，所述相邻的喷嘴组件绕燃烧室轴线旋转至喷射通孔同轴时，椭圆形结构截面的长轴夹角为180︒除以喷嘴组件的个数。为了便于同时控制多个喷嘴组件，将各个椭圆形喷射通孔在空间上以长短轴方向的有规律错位布置。

优选项，为了在确保雾化效果的前提下使整体结构更加简单，所述喷嘴组件的数量为2个，所述两个喷嘴组件对称布置于燃烧室中心轴两侧，两个喷嘴组件喷射通孔的中心同轴并且喷射通孔相对设置。采用两个相对设置的喷嘴组件可以使得整体结构更加简单，制造成本更低。

优选项，为了进一步提升液体燃料的雾化质量，所述两个喷嘴组件喷射通孔的椭圆形结构截面的长轴夹角为90︒。在燃烧室壁面上设置有两个喷嘴组件，并且两个椭圆形喷射通孔在空间上以长短轴方向的垂直布置，这使得液体燃料经两个喷射通孔喷入燃烧室内的喷雾流场分布相互垂直，同时两个相对设置的喷射通孔可以提高雾化颗粒的碰撞概率，以此来实现雾化颗粒的再次破碎，提升液体燃料的雾化质量，降低火炬点火难度，提升火炬点火器燃烧室内火焰的稳定性。

本发明的工作过程和原理如下：

将本发明所述的一种火炬点火器安装在燃烧加热器上，空气从气泡雾化喷嘴的支路气体管路进入，液体燃料从液体燃料油路进入，然后空气从支路气体管路的壁面小孔流出形成气泡，气泡与来流的液体燃料在气液混合室进行混合，混合均匀后的气液两相流流过金属丝网，金属丝网将大气泡分割为许多均匀、稳定的小气泡，接着气液两相流通过椭圆形喷射通孔喷入至燃烧室，因两喷嘴的椭圆形喷射通孔在空间上以长短轴方向上错位布置，这使得各个喷嘴组件的喷射头同时喷出的喷雾流场分布不同，同时多个或两个喷嘴组件沿燃烧室壁面对称布置，增加了雾化颗粒的碰撞概率，进而实现雾化颗粒的再次破碎，进一步提升了雾化液体燃料的喷雾质量。主路氧化剂通过主路氧化剂入口进入燃烧室，进入后的氧化剂会与会与雾化后的液体燃料充分混合，然后充分混合后的氧化剂与雾化液体燃料被安装于火花塞安装座处的火花塞点燃，在燃烧室室内形成稳定燃烧的高温燃气火焰，形成的高温燃气火焰从燃烧室右端火焰喷射口喷出，喷出的火柱会点燃燃烧加热器中液体燃料。

有益效果：本发明通过气泡雾化喷嘴与火炬点火器的结合整体结构简单，采用喷嘴组件均匀分布并且喷嘴组件喷射口延长线相交可以提高雾化颗粒的碰撞概率，以此来实现雾化颗粒的再次破碎，提升液体燃料的雾化质量，降低火炬点火难度，提升火炬点火器燃烧室内火焰的稳定性。为拓宽火炬点火器的点火区间，火花塞安装座靠近火焰喷射口一侧，喷嘴组件靠近主路氧化剂入口一侧，并且在燃烧室壁面上设置有多个火花塞基座，可以根据实际情况选择点火位置。在喷射通孔的出口处采用截面为椭圆形结构的通孔，利用椭圆形喷孔相较于圆形喷孔有较大的喷雾锥角、射流破碎长度短和更高的油气混合质量等优点，进而改善了整个喷雾场的燃油雾化质量，提升了火炬点火器燃烧室内火焰的稳定性。在燃烧室壁面上设置有多个喷嘴组件，并且各自椭圆形喷射通孔在空间上以长短轴方向的错位布置，这使得液体燃料经各个喷射通孔喷入燃烧室内的喷雾流场分布不同，同时喷射通孔喷射线路交汇可以提高雾化颗粒的碰撞概率，以此来实现雾化颗粒的再次破碎，提升液体燃料的雾化质量，降低火炬点火难度，提升火炬点火器燃烧室内火焰的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明喷嘴组件的结构示意图；

图3为本发明金属丝网的结构示意图；

图4为本发明喷嘴组件喷射头处的局部结构放大图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

一种火炬点火器，包括点火器本体1和喷嘴组件2，所述点火器本体1内部设有中空结构的燃烧室11，所述喷嘴组件2贯穿点火器本体1侧壁与燃烧室11连通，其特征在于：所述点火器本体1两端分别设有主路氧化剂入口12和火焰喷射口13，所述点火器本体1侧壁上设有火花塞安装座14，所述喷嘴组件2位于主路氧化剂入口12与火花塞安装座14之间的侧壁上；所述喷嘴组件2的数量至少为两个沿点火器本体1外径圆周方向均布于侧壁上，所述喷嘴组件2喷射口延长线相交。

本发明采用喷嘴组件2均匀分布并且喷嘴组件2喷射口延长线相交可以提高雾化颗粒的碰撞概率，以此来实现雾化颗粒的再次破碎，提升液体燃料的雾化质量，降低火炬点火难度，提升火炬点火器燃烧室内火焰的稳定性。为拓宽火炬点火器的点火区间，火花塞安装座靠近火焰喷射口一侧，喷嘴组件靠近主路氧化剂入口一侧，并且在燃烧室壁面上设置有多个火花塞基座，可以根据实际情况选择点火位置。

实施例二

如图1和2所示，一种火炬点火器，包括点火器本体1和喷嘴组件2，所述点火器本体1内部设有中空结构的燃烧室11，所述喷嘴组件2贯穿点火器本体1侧壁与燃烧室11连通，其特征在于：所述点火器本体1两端分别设有主路氧化剂入口12和火焰喷射口13，所述点火器本体1侧壁上设有火花塞安装座14，所述喷嘴组件2位于主路氧化剂入口12与火花塞安装座14之间的侧壁上；所述喷嘴组件2的数量为两个以上沿点火器本体1外径圆周方向均布于侧壁上，所述喷嘴组件2喷射口延长线相交。

为了进一步提高液体燃料的雾化质量，所述喷嘴组件2为气泡雾化喷嘴，所述喷嘴组件2包括喷嘴本体21和喷射头22，所述喷射头22安装在喷嘴本体21的喷射端，所述喷嘴本体21内设有液体燃料油路23、支路气体管路24和气液混合室25，所述液体燃料油路23和支路气体管路24分别与气液混合室25连通；所述喷射头22中心设有喷射通孔221，所述喷射通孔221的入口与气液混合室25连通，所述喷射通孔221的出口与燃烧室11连通。通过气泡雾化喷嘴与火炬点火器的结合，利用气泡雾化喷嘴在低压条件下有很好雾化质量的特点，进而提升燃烧室室内液体燃料的雾化质量。

为更进一步提升液体燃料的雾化质量，所述喷射通孔221的出口处截面为椭圆形结构的通孔。在喷射通孔221的出口处采用截面为椭圆形结构的通孔，利用椭圆形喷孔相较于圆形喷孔有较大的喷雾锥角、射流破碎长度短和更高的油气混合质量等优点，进而改善了整个喷雾场的燃油雾化质量，提升了火炬点火器燃烧室内火焰的稳定性。

如图4所示，为了提高雾化后燃油的喷射速度，所述喷射通孔221的入口处为漏斗状向气液混合室25一侧扩张的结构，漏斗状结构底端与椭圆形结构的通孔顶端平滑连接。

如图3所示，为进一步提升液体燃料的雾化质量，所述气液混合室25与喷射头22之间设有金属丝网26。利用金属丝网26可以有效的将气液混合室25内的大气泡分割成若干个均匀、稳定的小气泡，进而降低雾化颗粒的平均直径来提升液体燃料雾化质量。

为了进一步提升液体燃料的雾化质量，所述喷射通孔221截面为椭圆形结构的通孔依次交错排布。在燃烧室11壁面上设置有多个喷嘴组件2，并且各自椭圆形喷射通孔221在空间上以长短轴方向的错位布置，这使得液体燃料经各个喷射通孔221喷入燃烧室11内的喷雾流场分布不同，同时喷射通孔221喷射线路交汇可以提高雾化颗粒的碰撞概率，以此来实现雾化颗粒的再次破碎，提升液体燃料的雾化质量，降低火炬点火难度，提升火炬点火器燃烧室内火焰的稳定性。

为了便于同时有规律的控制喷嘴组件2的喷油时间和角度，所述相邻的喷嘴组件2绕燃烧室11轴线旋转至喷射通孔221同轴时，椭圆形结构截面的长轴夹角为180︒除以喷嘴组件2的个数。为了便于同时控制多个喷嘴组件2，将各个椭圆形喷射通孔221在空间上以长短轴方向的有规律错位布置。

实施例三

如图1和2所示，一种火炬点火器，包括点火器本体1和喷嘴组件2，所述点火器本体1内部设有中空结构的燃烧室11，所述喷嘴组件2贯穿点火器本体1侧壁与燃烧室11连通，其特征在于：所述点火器本体1两端分别设有主路氧化剂入口12和火焰喷射口13，所述点火器本体1侧壁上设有火花塞安装座14，所述喷嘴组件2位于主路氧化剂入口12与火花塞安装座14之间的侧壁上；所述喷嘴组件2的数量为两个沿点火器本体1外径圆周方向均布于侧壁上，所述喷嘴组件2喷射口延长线相交。

为了进一步提高液体燃料的雾化质量，所述喷嘴组件2为气泡雾化喷嘴，所述喷嘴组件2包括喷嘴本体21和喷射头22，所述喷射头22安装在喷嘴本体21的喷射端，所述喷嘴本体21内设有液体燃料油路23、支路气体管路24和气液混合室25，所述液体燃料油路23和支路气体管路24分别与气液混合室25连通；所述喷射头22中心设有喷射通孔221，所述喷射通孔221的入口与气液混合室25连通，所述喷射通孔221的出口与燃烧室11连通。通过气泡雾化喷嘴与火炬点火器的结合，利用气泡雾化喷嘴在低压条件下有很好雾化质量的特点，进而提升燃烧室室内液体燃料的雾化质量。

为更进一步提升液体燃料的雾化质量，所述喷射通孔221的出口处截面为椭圆形结构的通孔。在喷射通孔221的出口处采用截面为椭圆形结构的通孔，利用椭圆形喷孔相较于圆形喷孔有较大的喷雾锥角、射流破碎长度短和更高的油气混合质量等优点，进而改善了整个喷雾场的燃油雾化质量，提升了火炬点火器燃烧室内火焰的稳定性。

如图4所示，为了提高雾化后燃油的喷射速度，所述喷射通孔221的入口处为漏斗状向气液混合室25一侧扩张的结构，漏斗状结构底端与椭圆形结构的通孔顶端平滑连接。

如图3所示，为进一步提升液体燃料的雾化质量，所述气液混合室25与喷射头22之间设有金属丝网26。利用金属丝网26可以有效的将气液混合室25内的大气泡分割成若干个均匀、稳定的小气泡，进而降低雾化颗粒的平均直径来提升液体燃料雾化质量。

为了在确保雾化效果的前提下使整体结构更加简单，所述喷嘴组件2的数量为2个，所述两个喷嘴组件对称布置于燃烧室11中心轴两侧，两个喷嘴组件喷射通孔221的中心同轴并且喷射通孔221相对设置。采用两个相对设置的喷嘴组件2可以使得整体结构更加简单，制造成本更低。

为了进一步提升液体燃料的雾化质量，所述两个喷嘴组件喷射通孔221的椭圆形结构截面的长轴夹角为90︒。在燃烧室11壁面上设置有两个喷嘴组件2，并且两个椭圆形喷射通孔221在空间上以长短轴方向的垂直布置，这使得液体燃料经两个喷射通孔221喷入燃烧室11内的喷雾流场分布相互垂直，同时两个相对设置的喷射通孔221可以提高雾化颗粒的碰撞概率，以此来实现雾化颗粒的再次破碎，提升液体燃料的雾化质量，降低火炬点火难度，提升火炬点火器燃烧室内火焰的稳定性。

本发明的工作过程和原理如下：

将本发明所述的一种火炬点火器安装在燃烧加热器上，空气从气泡雾化喷嘴的支路气体管路24进入，液体燃料从液体燃料油路23进入，然后空气从支路气体管路24的壁面小孔流出形成气泡，气泡与来流的液体燃料在气液混合室25进行混合，混合均匀后的气液两相流流过金属丝网26，金属丝网26将大气泡分割为许多均匀、稳定的小气泡，接着气液两相流通过椭圆形喷射通孔221喷入至燃烧室11，因两喷嘴的椭圆形喷射通孔221在空间上以长短轴方向上错位布置，这使得各个喷嘴组件2的喷射头22同时喷出的喷雾流场分布不同，同时两个喷嘴组件沿燃烧室11壁面对称布置，增加了雾化颗粒的碰撞概率，进而实现雾化颗粒的再次破碎，进一步提升了雾化液体燃料的喷雾质量。主路氧化剂通过主路氧化剂入口12进入燃烧室，进入后的氧化剂会与会与雾化后的液体燃料充分混合，然后充分混合后的氧化剂与雾化液体燃料被安装于火花塞安装座14处的火花塞点燃，在燃烧室11室内形成稳定燃烧的高温燃气火焰，形成的高温燃气火焰从燃烧室右端火焰喷射口13喷出，喷出的火柱会点燃燃烧加热器中液体燃料。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本说明书中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种火炬点火器，包括点火器本体（1）和喷嘴组件（2），所述点火器本体（1）内部设有中空结构的燃烧室（11），所述喷嘴组件（2）贯穿点火器本体（1）侧壁与燃烧室（11）连通，其特征在于：所述点火器本体（1）两端分别设有主路氧化剂入口（12）和火焰喷射口（13），所述点火器本体（1）侧壁上设有火花塞安装座（14），所述喷嘴组件（2）位于主路氧化剂入口（12）与火花塞安装座（14）之间的侧壁上；所述喷嘴组件（2）的数量至少为两个沿点火器本体（1）外径圆周方向均布于侧壁上，所述喷嘴组件（2）喷射口延长线相交。

2.根据权利要求1所述的火炬点火器，其特征在于：所述喷嘴组件（2）为气泡雾化喷嘴，所述喷嘴组件（2）包括喷嘴本体（21）和喷射头（22），所述喷射头（22）安装在喷嘴本体（21）的喷射端，所述喷嘴本体（21）内设有液体燃料油路（23）、支路气体管路（24）和气液混合室（25），所述液体燃料油路（23）和支路气体管路（24）分别与气液混合室（25）连通；所述喷射头（22）中心设有喷射通孔（221），所述喷射通孔（221）的入口与气液混合室（25）连通，所述喷射通孔（221）的出口与燃烧室（11）连通。

3.根据权利要求2所述的火炬点火器，其特征在于：所述喷射通孔（221）的出口处截面为椭圆形结构的通孔。

4.根据权利要求3所述的火炬点火器，其特征在于：所述喷射通孔（221）的入口处为漏斗状向气液混合室（25）一侧扩张的结构，漏斗状结构底端与椭圆形结构的通孔顶端平滑连接。

5.根据权利要求2所述的火炬点火器，其特征在于：所述气液混合室（25）与喷射头（22）之间设有金属丝网（26）。

6.根据权利要求3所述的火炬点火器，其特征在于：所述喷射通孔（221）截面为椭圆形结构的通孔依次交错排布。

7.根据权利要求6所述的火炬点火器，其特征在于：所述相邻的喷嘴组件（2）绕燃烧室（11）轴线旋转至喷射通孔（221）同轴时，椭圆形结构截面的长轴夹角为180︒除以喷嘴组件（2）的个数。

8.根据权利要求2或7所述的火炬点火器，其特征在于：所述喷嘴组件（2）的数量为2个，所述两个喷嘴组件对称布置于燃烧室（11）中心轴两侧，两个喷嘴组件喷射通孔（221）的中心同轴并且喷射通孔（221）相对设置。

9.根据权利要求2或7所述的火炬点火器，其特征在于：所述两个喷嘴组件喷射通孔（221）的椭圆形结构截面的长轴夹角为90︒。

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