CN204042903U - 燃烧器及具有其的坩埚炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种燃烧器和具有其的坩埚炉，该燃烧器包括：壳体，其与燃烧室连接的一端设置有气孔；设置在壳体内的燃气通道，燃气通道上形成有若干燃气口；气阀组件，气阀组件上设有进气阀口和排气阀口；设置在气阀组件和气孔之间的蓄热体；分别与进气阀口和排气阀口连接的进气通道和排气通道；配合在壳体与燃烧室连接的一端的点火装置；气阀组件可被控制地旋转，且进气阀口和排气阀口的开口面积比等于单位时间内通过所述燃烧器的外接空气及燃料的体积与燃烧室内产生的废气的体积之比。本实用新型提供的燃烧器可以保证燃烧室内的气压恒定，且减少能源的消耗和制造成本。

Description

燃烧器及具有其的坩埚炉

技术领域

本实用新型涉及一种燃烧器及具有其的坩埚炉，尤其涉及一种可以维持燃烧室中恒压且成本较低的燃烧器及具有其的坩埚炉。

背景技术

在需要燃料燃烧以加热物料或反应的工业场合都需要使用到燃烧器，在燃料燃烧过程中，会产生大量的废气，这些废气通常携带有大量的热量，如果不对其加以利用，势必会造成能源的浪费。现有技术中，燃烧器内通常配置有蓄热体，该蓄热体可以将通过其的废气的热量进行收集，蓄热体温度提升；接着，在向燃烧器内通入助燃气体（例如空气）时，较冷的助燃气体与蓄热体进行热量交换，助燃气体的温度上升，如此，相当于在燃烧之前对助燃气体进行了一次预加热，根据能量守恒定律，可以极大地提升燃烧器的能量转换效率。

在与燃烧器连接的燃烧室中，由于燃烧器在燃烧时产生的废气量远大于燃料的初始体积，故为了维持燃烧室中压力的平衡，往往需要借助额外的设备对燃烧室进行恒压控制，这往往需要耗费额外的能源，造成使用成本的上升。

发明内容

本实用新型的目的之一在于提供一种燃烧器，其可以保证与其联接的燃烧室中的气压维持恒定。

本实用新型的目的还在于提供一种坩埚炉。

为实现上述实用新型目的之一，本实用新型提供一种燃烧器，用于外接燃烧室，所述燃烧器包括：

壳体，所述壳体与所述燃烧室连接的一端设置有若干气孔；

燃气通道，所述燃气通道的一端形成有若干燃气口；

设置在所述壳体内气阀组件，所述气阀组件上设有进气阀口和排气阀口；

设置在所述气阀组件和所述若干气孔之间的若干蓄热体；

分别与所述进气阀口和排气阀口连接的进气通道和排气通道，外接空气依次通过所述进气通道、所述进气阀口、所述若干蓄热体中的部分、以及所述若干气孔中的部分排入到所述燃烧室，所述燃烧室内的废气依次通过所述若干气孔中的剩余部分、所述若干蓄热体中的剩余部分、所述排气阀口、以及所述排气通道排出所述燃烧器外；

配合在所述壳体与所述燃烧室连接的一端的点火装置；其中，

所述气阀组件可被控制地旋转，以将所述进气阀口和所述排气阀口交替地对应至所述若干蓄热体中的不同部分，所述进气阀口和所述排气阀口的开口面积比等于单位时间内通过所述燃烧器的外接空气及燃料的体积与所述燃烧室内产生的废气的体积之比。

作为本实用新型的进一步改进，所述气阀组件和所述若干蓄热体之间设置有导流阀，所述导流阀上开设有与所述蓄热体数量对应的导流口。

作为本实用新型的进一步改进，所述壳体内设置有分隔阀，所述壳体在所述分隔阀的两侧形成有分别与所述进气通道和所述排气通道连接的进气口和排气口，所述分隔阀上开设有与所述进气通道连接的分隔阀口。 

作为本实用新型的进一步改进，所述燃气通道外套设有转动轴，所述气阀组件、所述导流阀、以及所述分隔阀套合在所述转动轴上。

作为本实用新型的进一步改进，所述导流阀、所述分隔阀、以及所述气阀组件由自润滑材料制得。

作为本实用新型的进一步改进，所述燃烧器还包括驱动装置，所述驱动装置与所述转动轴之间连接有传动装置。

作为本实用新型的进一步改进，所述进气阀口和所述排气阀口的开口面积比大约为1：4。

作为本实用新型的进一步改进，所述蓄热体为蜂窝陶瓷。

作为本实用新型的进一步改进，所述进气端还设置有点火传感器。

为实现上述另一实用新型目的，本实用新型提供一种坩埚炉，其内形成有燃烧室，所述燃烧室连接有如上所述的燃烧器。

与现有技术相比，本实用新型提供的燃烧器通过将气阀组件上的进气阀口和排气阀口的开口面积比设置为与单位时间内通过所述燃烧器的外接空气及燃料的体积与燃烧室内产生的废气的体积之比相等，保证了燃烧室内气压的稳定，节约了能源且降低了燃烧器的制造成本。

附图说明

图1是本实用新型燃烧器一实施方式的结构示意图；

图2是图1中虚线框内部分的放大示意图；

图3是本实用新型燃烧器一实施方式中将部分外壳省去后的结构示意图；

图4是本实用新型燃烧器一实施方式中将部分外壳、驱动装置、以及传动装置省去后的结构示意图；

图5是本实用新型燃烧器一实施方式中将部分外壳、驱动装置、传动装置、以及燃气通道省去后的结构示意图；

图6是本实用新型燃烧器一实施方式中将部分外壳、驱动装置、传动装置、燃气通道、以及气阀组件省去后的结构示意图；

图7是本实用新型燃烧器一实施方式中气阀组件的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

参图1和图2，介绍本实用新型燃烧器100的一具体实施方式。在本实施方式中，该燃烧器100包括壳体10、燃气通道20、气阀组件60、蓄热体（图未示）、进气通道33、排气通道43、以及点火装置23。

配合参照图3和图4，燃烧器100用于外接燃烧室（图未示），在燃烧室内进行燃料的燃烧以加热物料或反应。壳体10与燃烧室连接的一端配合设置有的点火装置23。壳体10内设置有燃气通道20，燃气通道20与燃烧室邻近的一端设置有若干燃气口21，外接的燃气通过该燃气通道20接入到燃烧器100内，并在燃气口21被点火装置23点燃。对应地，壳体10与燃烧室连接的一端设置有若干气孔13，该若干气孔13中的部分用于为燃气的燃烧提供氧气、剩余部分用于为燃烧器100内燃烧产生的废气提供排放通道。燃烧器100的进气端11还设置有点火传感器90，用于检测燃烧器100是否点火成功并工作于正常状态。

配合参照图5至图7，气阀组件60设置在壳体10内，该气阀组件60上设有进气阀口63和排气阀口61，进气通道33和排气通道43分别连接于进气阀口63和排气阀口61。气阀组件60和若干气孔13之间设置有若干蓄热体。在燃烧器100工作过程中，外接空气依次通过进气通道33、进气阀口63、若干蓄热体中的部分、以及若干气孔13中的部分排入到燃烧室，燃烧室内的废气依次通过若干气孔13中的剩余部分、若干蓄热体中的剩余部分、排气阀口61、以及排气通道43排出所述燃烧器100外。

燃烧器100排放的废气中携带有大量的热量，通过在气阀组件60和气孔13之间设置蓄热体，可以将废气中携带的热量吸收；而在外接空气通过蓄热体时，通过调整蓄热体与此时外接空气流通路径的相对位置，可以使得外接空气对应通过已经蓄热的蓄热体，并与这些蓄热体之间进行热量交换，实现外接空气的预加热，提高燃烧器100的能量转换效率。

气阀组件60上的进气阀口63和排气阀口61的开口面积比与单位时间内通过燃烧器100的外接空气及燃料的体积与燃烧室内产生的废气的体积之比。作为优选的实施方式，气阀组件60上的进气阀口63和排气阀口61的开口面积比大约为1：4，这样设置的原因是，由于燃烧器100燃烧的过程中，所需要的进气量（指外接空气的量和燃料量之和）与排气量（指排出的废气的量）的比值大于为1：4，通过将进气阀口63与排气阀口61的开口面积设置为1：4，可以保证与燃烧器100连接的燃烧室中的压力基本保持不变，不需要借助额外的设备来维持燃烧器100中的压力平衡，降低了燃烧器100的制造成本且减少了能源的消耗。并且，在例如采用该燃烧器100的坩埚炉中，由于其中的燃烧室的压力基本保持不变，可以将坩埚炉制作为封闭式，以适应更多环境的应用需求。

进一步地，本实施方式中的蓄热体为蜂窝陶瓷。蜂窝陶瓷蓄热体热容量大，产品最高使用温度超过1700℃，在加热炉、烘烤器、均热炉、裂解炉等窑炉中可节省燃料达40%以上，产量提高15%以上，排放烟气温度低于150℃。

具体的工作过程中，气阀组件60可被控制地旋转，以将进气阀口63和排气阀口61交替地对应至若干蓄热体中的不同部分。由于在外接空气进入燃烧室、以及燃烧室内的废气排出时，都是分别对应至壳体10内的不同蓄热体，故通过控制气阀组件60的旋转，可以将外接的空气对应至已经被加热的蓄热体，实现与蓄热体的热量交换。

在本实施方式中，气阀组件60由自润滑材料制得。这里所说的“气阀组件60由自润滑材料制得”可以是指气阀组件60表面涂覆有自润滑材料或者气阀组件60整体由自润滑材料制造。由于气阀组件60自身需要沿一个转轴旋转，而在燃烧器100这样的高温工作环境中，气阀组件60与转轴之间不能使用常见的润滑剂进行润滑，而采用自润滑材料制作气阀组件60，则可以相应地克服这些缺陷。

这里说的自润滑材料可以使利用喷涂、浸渍、涂刷、溅射或化学转化方法直接在摩擦面上形成固体润滑膜，或者将固体润滑剂粉末直接加入基体材料中制成的自润滑复合材料。使用自润滑材料的优点在于：适应较高温度的工作环境，且承载能力高。并且，在自润滑材料的贮存，运输和使用过程中，对环境和产品的污染相对于传统的润滑剂少得多，且其时效变化小，保管较为方便。

示范性地，自润滑材料可以采用层状固体材料（如石墨、二硫化钼、氮化硼等）、其它无机化合物（如氟化锂、氟化钙、氧化铅、硫化铅等）、软金属（如铅、铟、锡、金、银、镉等）、高分子聚合物（如尼龙、聚四氟乙烯、聚酰亚胺等）和复合材料。

气阀组件60与若干蓄热体之间设置有导流阀80，该导流阀80上开设有与蓄热体数量对应的导流口81。导流阀80可以将对应蓄热体中的流出的废气通过气阀组件60上的排气阀口61导入排气通道43、且将自进气通道33中流入的外界空气导入对应的蓄热体中，避免废气与空气混合。

壳体10内还设置有分隔阀70，壳体10在分隔阀70的两侧形成有分别于进气通道33和排气通道43连接的进气口31和排气口41，分隔阀70上开设有与进气通道33连接的分隔阀口71。外界空气通过进气口31进入壳体10内，并进而通过分隔阀口71进入进气通道33；而自排气通道43排出的废气在排气通道43的导引下通过排气口41排出壳体10外。也就是说，排气通道43和进气通道33并非一定是指例如独立构建的管道或通道，本实施方式中，分隔阀70实质上限定了排气通道43和进气通道33的部分，而在更多的实施方式中，排气通道43和进气通道33只需要是被彼此相对独立地设置以避免两个通道中的气体混合即可，这些都应当被视为不超脱本实用新型的保护范围。

在本实施方式中，燃气通道20外套设有转动轴51，上述的气阀组件60、导流阀80、以及分隔阀70都套合在该转动轴51上。燃烧器100还包括驱动装置53，该驱动装置53与转动轴51之间连接有传动装置55。优选地，这里的驱动装置53采用电机，传动装置55采用齿轮传动。并且，如本领域普通技术人员所熟知的是，在实际的应用中，燃烧器100还可以设置有与上述的驱动装置53和/或点火装置23等配合的控制装置，以控制燃烧器100整体运作。控制装置可以是包括微控制器（Micro Controller Unit, MCU）的集成电路。本领域技术人员所熟知的是，微控制器可以包括中央处理单元（Central Processing Unit, CPU）、只读存储模块（Read-Only Memory, ROM）、随机存储模块（Random Access Memory, RAM）、定时模块、数字模拟转换模块（A/D Converter）、以及若干输入/输出端口。当然，控制装置也可以采用其它形式的集成电路，如特定用途集成电路（Application Specific Integrated Circuits, ASIC）或现场可编程门阵列（Field-programmable Gate Array, FPGA）等。

作为优选的实施方式，燃烧器100整体大致呈圆柱状，燃气通道20贯穿该圆柱状燃烧器100的中心轴，上述的转动轴51套合在该燃气通道20的部分上。导流阀80、分隔阀70、以及转动轴51都采用自润滑材料制得，如此，可以进一步保证燃烧器100工作的稳定性。

本实用新型的一实施方式还介绍一种坩埚炉，其内形成有燃烧室，该燃烧室连接有如上所述的燃烧器100。由于此处并不涉及对坩埚炉中其它部分功能或结构的改进，故此处也不对坩埚炉的其它部分加以赘述。

本实用新型通过上述实施方式，具有以下有益效果：本实用新型提供的燃烧器通过将气阀组件上的进气阀口和排气阀口的开口面积比设置为与单位时间内通过所述燃烧器的外接空气及燃料的体积与燃烧室内产生的废气的体积之比相等，保证了燃烧室内气压的稳定，节约了能源且降低了燃烧器的制造成本。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式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，各实施方式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实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃烧器，用于外接燃烧室，其特征在于，所述燃烧器包括：

壳体，所述壳体与所述燃烧室连接的一端设置有若干气孔；

燃气通道，所述燃气通道的一端形成有若干燃气口；

设置在所述壳体内气阀组件，所述气阀组件上设有进气阀口和排气阀口；

设置在所述气阀组件和所述若干气孔之间的若干蓄热体；

分别与所述进气阀口和排气阀口连接的进气通道和排气通道，外接空气依次通过所述进气通道、所述进气阀口、所述若干蓄热体中的部分、以及所述若干气孔中的部分排入到所述燃烧室，所述燃烧室内的废气依次通过所述若干气孔中的剩余部分、所述若干蓄热体中的剩余部分、所述排气阀口、以及所述排气通道排出所述燃烧器外；

配合在所述壳体与所述燃烧室连接的一端的点火装置；其中，

所述气阀组件可被控制地旋转，以将所述进气阀口和所述排气阀口交替地对应至所述若干蓄热体中的不同部分，所述进气阀口和所述排气阀口的开口面积比等于单位时间内通过所述燃烧器的外接空气及燃料的体积与所述燃烧室内产生的废气的体积之比。

2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述气阀组件和所述若干蓄热体之间设置有导流阀，所述导流阀上开设有与所述蓄热体数量对应的导流口。

3.根据权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，所述壳体内设置有分隔阀，所述壳体在所述分隔阀的两侧形成有分别与所述进气通道和所述排气通道连接的进气口和排气口，所述分隔阀上开设有与所述进气通道连接的分隔阀口。

4.根据权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，所述燃气通道外套设有转动轴，所述气阀组件、所述导流阀、以及所述分隔阀套合在所述转动轴上。

5.根据权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述导流阀、所述分隔阀、以及所述气阀组件由自润滑材料制得。

6.根据权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括驱动装置，所述驱动装置与所述转动轴之间连接有传动装置。

7.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述进气阀口和所述排气阀口的开口面积比大约为1：4。

8.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述蓄热体为蜂窝陶瓷。

9.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述进气端还设置有点火传感器。

10.一种坩埚炉，其内形成有燃烧室，其特征在于，所述燃烧室连接有如权利要求1至9之任意一项所述的燃烧器。