可调式全氧顶烧燃烧器及具有该燃烧器的窑炉的制作方法

本实用新型涉及高级玻璃熔制窑炉领域，特别涉及可调式全氧顶吹燃烧器及具有该燃烧器的窑炉。

背景技术：

在玻璃制造领域，最为普遍采用的是高温熔制法。利用高温熔制法制备玻璃时，必不可少的设备是玻璃窑炉。玻璃窑炉的作用是将成分配好的粉料和掺加的熟料（碎玻璃）在窑内高温熔化、澄清并形成符合成型要求的玻璃液。其主要结构包括液池、对流腔室、碹顶以及自碹顶伸入至对流腔室的燃烧器，通过燃烧器中的天然气在氧气助燃情况下进行充分燃烧，向对流腔室内供应融化原料的热量，最终玻璃液存于液池中。

这种玻璃窑炉中用到的燃烧器，也称为全氧顶烧燃烧器，是一种由天然气作为燃料、纯氧助燃并且喷火口从碹顶伸入的燃烧器。现有的全氧顶烧燃烧器的结构说明书附图部分的图9中所示，该燃烧器由两根直径不同的管子嵌套而成，外管内通有氧气、内管中通入天然气，两根管子的底部共同固定至碹顶上，内外管出口是齐平的，相对固定。

自喷火口喷出的火焰的长度以及火焰的体积取决于天然气的供气压力，即，当内管供气压力高时，喷火口内喷出的火焰长、体积大，而当供气压力低时，火焰较短体积也不大。根据天然气燃烧反应的化学式可知，想要天然气在纯氧环境下充分燃烧，就需要以一份天然气、两份氧气的比例对管内通入气体，因此，调整火焰的长度以靠近或者远离液池以适应生产需要，就需要改变供气压力，尤其是在增加供气压力以使火焰延长时，窑炉内的压力增加会使对流腔室内的气体回流加剧，侧壁与碹顶在回流加剧的情况下随之温度升高，严重时甚至会烧毁碹顶以及窑炉侧壁的耐火材料，造成生产事故。

技术实现要素：

本实用新型的第一个目的在于提供一种可调式全氧顶烧燃烧器，其通过对燃烧器结构的改变，使其可以在不改变天然气供气压力的前提下实现火焰与液池顶面之间距离的调整。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种可调式全氧顶烧燃烧器，设置于窑炉的碹顶上，它包括伸入碹顶并与之密封的外管，以及穿设于所述外管中的内管，内管与外管之间形成有气体通道，内管的上端穿出外管且在内管穿出的部分滑动密封，所述内管的上端还设置有驱动它相对于外管滑动的驱动机构。

通过采用上述技术方案，内管中通入天然气，外管与内管之间的气体通道内通入氧气，外管伸入碹顶并固定，此时内管中引入的天然气，外管中通入的氧气支持其燃烧，当需要改变燃烧器的火焰与玻璃窑炉内部的液池之间的距离时，通过驱动机构对内管的下端伸出外管的长度进行微调，即可实现火焰与液池距离的调整，并且这种调整无需改变内管中天然气的供气压力，因此，这个调整本身不会造成窑炉内的气流变化。此外，内管与外管之间在碹顶外滑动密封，可以在内管相对于外管滑动过程中保持两者的密封，防止氧气泄漏影响天燃气燃烧。

优选地，所述升降机构包括固定于内管的外壁上的齿条以及与之啮合的齿轮，所述齿轮的回转轴与外管的下端之间的距离保持不变。

通过采用上述技术方案，齿轮齿条传动精准，可以实现内管升降高度的较为精确的调整；并且，由于燃烧器本身不必可免的向内管传导部分热量，因此，需要考虑升降机构的受热后的传动，齿轮齿条的齿隙调整方便，在受热膨胀后，可以通过平移的方式调整齿轮齿条的啮合的齿隙，防止两者由于受热而卡死。

优选地，所述齿轮的回转轴的一端连接步进电机。

通过采用上述技术方案，步进电机的调整精度较高，通过控制步进电机转过的圈数，可以精确控制内管的移动距离，便于精确的调整火焰与液池顶面的间距。

优选地，所述齿轮的回转轴的一端设置有摇把。

通过采用上述技术方案，摇把取代电机可以实现齿轮的手动调整，以适应一些微调场合。

优选地，所述内管与外管之间设置有用于形成滑动密封的皮碗。

通过采用上述技术方案，皮碗密封的精度不高，但是成本相对较低，更为重要的是，即使采用最为普通的合成橡胶制造的皮碗，其最高耐受温度也可以超过150度以上，因此，适合于燃烧器。

优选地，所述外管上还连通设置有进气管，所述进气管的轴线垂直于外管轴线。

通过采用上述技术方案，进气管向内外管之间的环形区域引入氧气，而其轴线垂直于外管轴线，因此，外部引入的氧气会直吹至内管的外壁上，对内管进行初步冷却。

本实用新型的第二个目的在于提供一种玻璃窑炉，其通过引入上述的可调式全氧顶烧燃烧器，使得窑炉内的火焰长度可以在不改变供气压力的情况下进行调整，以尽量避免由于调整供气压力而导致的对流腔室内的回流加剧。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种玻璃窑炉，包括有上述的可调式全氧顶烧燃烧器。

通过采用上述技术方案，采用上述的可调式全氧顶烧燃烧器，在需要调整火焰与液池顶面间的距离时，通过内外管之间的驱动机构驱动内管相对于外管升降，以使点燃有火焰的内管下端靠近或者远离液池顶面，而无需改变燃烧器与碹顶之间的密封关系以及内管中的供气压力。

优选地，所述玻璃窑炉还包括碹顶以及自碹顶向下延伸的侧壁，所述碹顶上开设有用于通过所述外管的伸入口，所述外管与伸入口之间密封固定。

通过采用上述技术方案，整个火焰高度调整过程不需要外管移动，将它与碹顶之间密封，可以防止热量以及气体散失。

优选地，所述碹顶的外表面上还固设有窑炉钢架，所述外管固定至窑炉钢架上。

通过采用上述技术方案，现有的燃烧器中内管的固定，往往是通过在碹顶上方的壁面上设置挂钩，将内管上端弯折并挂接至挂钩中，这种固定形式内管的自由度较大，不利于它的位置的固定。在碹顶上设置窑炉钢架，并将外管固定至窑炉钢架上，内管通过驱动机构与外管相对位置固定，如此，燃烧器的与玻璃窑炉之间的相对位置可以较为可靠的固定，防止内管上燃烧产生的气体波动导致燃烧器固定不可靠。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：内管中通入天然气，外管与内管之间的气体通道内通入氧气，外管伸入碹顶并固定，此时点内管中引入的天然气，外管中通入的氧气支持其燃烧，当需要改变燃烧器的火焰与玻璃窑炉内部的液池之间的距离时，通过驱动机构对内管的下端伸出外管的长度进行微调，即可实现火焰与液池距离的调整，并且这种调整无需改变内管中天然气的供气压力，因此，这个调整本身不会造成窑炉内的气流变化。此外，内管与外管之间在碹顶外滑动密封，可以在内管相对于外管滑动过程中保持两者的密封，防止氧气泄漏影响天然气燃烧。

附图说明

图1是窑炉的内部视图；

图2是窑炉的碹顶与窑炉钢架之间的安装结构图；

图3是为显示燃烧器安装结构而做的图2的局部放大视图A；

图4是燃烧器的结构原理图；

图5是实施例2中的燃烧器的三维视图；

图6是图5的局部放大视图B；

图7是实施例3中的燃烧器的三维视图；

图8是图7的局部放大视图C；

图9是背景技术中提及的附图。

图中，1、外管；10、转动轴；11、摇杆；12、进气管；13、平台；14、加强筋；15、支架；2、内管；20、进气口；22、密封圈；3、气体通道；4、皮碗；5、驱动机构；50、齿轮；51、齿条；52、皮带；53、步进电机；54、摇把；56、棘轮单向机构；6、碹顶；60、伸入口；61、密封件；7、侧壁；8、液池；9、窑炉钢架；90、钢环；91、焊接吊环;92、U型法兰；920、扣接法兰；93、弧形钢板；94、固定钢板；100、对流腔室。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

一种玻璃窑炉，如图1中所示，包括底壁，以及围合于底壁外边缘的侧壁7,在底壁上侧壁7围合的区域内形成融化的玻璃液临时存储的液池8，在侧壁7的顶部盖合设置有碹顶6，液池8与碹顶6的内壁之间形成对流腔室100。底壁、侧壁7以及碹顶6均采用耐火材料制成。

结合图2，在碹顶6上开设有若干连通对流腔室100伸入口60，依据与碹顶6的尺寸，或者玻璃窑炉的规格，合理选定伸入口60的设置数量。伸入口60上固定有可调式全氧顶烧燃烧器，用于向玻璃窑炉内提供融化玻璃碎块的火焰。

碹顶6的外表面上设置有用于支撑可调式全氧顶烧燃烧器的窑炉钢架9，碹顶6需要固定多个可调式全氧顶烧燃烧器，窑炉钢架9的设定形式有两种：一是全部的可调式全氧顶烧燃烧器共用一个窑炉钢架9；另一种是对应于每个伸入口60上端设置与之数量相同且相互独立的窑炉钢架9。图2中为共用钢架结构，即沿碹顶6的弯曲方向设置若干弧形钢板93，沿多个弧形钢板93的排布方向设置有若干根与全部弧形钢板93焊接固定的固定钢板94，燃烧器安装至固定钢板94上。每个燃烧器单独设置窑炉钢架9的结构与上述方式类似。并且，由于碹顶6的结构千变万化，所属技术领域的技术人员应当理解，窑炉钢架9的作用是将燃烧器固定至碹顶6上，以避免燃烧器在燃烧时发生晃动，影响火焰的外焰与液池8的顶面的距离。

如图3中所示窑炉钢架9还包括在伸出口60的上方焊接至固定钢板94侧面的U型法兰92，U型法兰92通过螺栓连接有扣接法兰920，两者共同固定一根转动轴10，燃烧器安装至U型法兰92及扣接法兰920之间的转动轴10外。转动轴10的外表面上沿其径向安装有一根摇杆11，法兰扣接形成的空间略大于燃烧器外部尺寸，推动摇杆11可以绕转动轴10使燃烧器微微转过一个小的倾角，以适应燃烧器在碹顶6上的安装位置。

实施例2

一种可调式全氧顶烧燃烧器，结合图4，包括固定至碹顶6上U行法兰92与对接法兰920之间的外管1，以及穿设于外管1中的内管2，外管1自伸入口60伸入窑炉内且下端管口与碹顶6的内壁基本齐平，两者之间通过密封件61固定，以防止热量自伸入口60与外管1之间的间隙泄漏，密封件61可以采用现有的任意密封圈，只要其耐受温度达到要求即可。当然，不设置密封件61，伸入口60的泄漏量也不至于过大影响窑炉正常工作。

如图4所示， 当外管1固定于碹顶6的伸入口60时，无法完全使外管1的中心轴线与伸入口60的法线相重合，导致外管1不完全垂直与碹顶6，此时通过摇杆11微调将外管1完全垂直于伸入口60，以配合密封件61实现外管1与碹顶6之间的密封。

结合图4，外管1的中心穿设有内管2，外管1的中心轴线与内管2的中心轴线重合。内管2的外径尺寸为外管1外径尺寸的一半左右，内管2与外管1之间形成气体通道3。内管2中通入作为燃料的天然气，通过外管1向气体通道3内提供助燃的氧气，两种气体的比例约为1份天然气配合两份氧气，以使天然气充分燃烧。

外管1远离碹顶6的一端外侧壁上安装连通至气体通道3内的进气管12，进气管12的中心轴线与外管1的中心轴线垂直。内管2远离碹顶6的一端弯曲呈倒L型，管口20的将外部天然气引入内管2。

内管2在穿出外管1处安装有皮碗4，皮碗4可以为一个或者一对，皮碗4的结构与现有技术中打气筒或者其他需要滑移密封的结构中相同，皮碗4的唇部靠近气体通道3内布置。当皮碗4成对使用时，两个皮碗4的唇部与唇部相对，以对内管2沿外管1的两个方向的滑移运动进行固定。

如图5至6中所示，外管1的顶端与对应于内管2外侧壁上设置有驱动机构5。驱动机构5包括齿轮50、齿条51、步进电机53以及连接于步进电机53的输出轴与齿轮50的回转轴之间的带传动结构52。具体来说，外管1的顶端设置有一块伸出外管1的平台13，平台13伸出外管1顶端的下表面与外管1外侧壁之间设置一块加强筋14，以增加平台13的稳定性。

平台13靠近内管2的一端垂直固定有两根支架15，两根支架15之间回转支撑齿轮50与带传动结构的带轮共用的转轴。步进电机53固定于平台13上表面支架15的一侧。

内管2外侧壁上垂直固定安装有齿条51，齿条51的齿形参数与齿轮50适配以使两者可以啮合传动。通过步进电机53的转动，驱动齿轮50转动，齿轮50与齿条51的啮合带动齿条51进行垂直方向的运动，从而实现内管2的上下移动。

上述可调式全氧顶烧燃烧器工作如下：

从外管1的进气管12通入氧气，进气口20通入天然气，氧气与天然气在内管2的底部汇集，窑炉内的点火装置将混合气体点燃使之燃烧。由于进气管12安装于驱动机构5之下，进气管12内引入的温度较低的氧气垂直吹向内管2的外壁，使伸入碹顶6的管口处燃烧的热量不向上传递，防止内管温度高导致固定在其外壁的齿条51受热膨胀，影响驱动机构5中齿轮50与齿条51的啮合。

初始状态下，液池8的液位较低，此时，可以通过步进电机53驱动齿轮50，使内管2向下降以靠近液池8的顶面；随着玻璃窑炉内部的液池8的液面升高，再次打开步进电机53，驱动内管2上升，调整火焰与液池8液面距离的调整，这个过程的调整无需改变内管2和外管1中的进气压力，因此也不会造成窑炉内的对流腔室100的流动增加。

实施例3

一种可调式全氧顶烧燃烧器，结合图7和图8，其与实施例2的区别在于：驱动机构5处取消步进电机53，改用摇把54驱动齿轮50转动，为了防止摇把54调整后，齿轮50与齿条51受外接扰动而意外传动，在齿轮50的转轴上安装有棘轮单向机构56，转动摇把54带动齿轮50转动，并且通过棘轮单向机构56实现了齿轮50的单向转动，当需要反向转动时，控制棘轮单相机构56的棘爪抬起，使棘轮可以随齿轮50翻转即可，到达反转调整位置后，放下棘爪使其卡入棘轮的槽间，可以使其继续发挥逆止作用，以对齿轮50与齿条51的位置进行锁定。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。