专利名称：双喷口喷油嘴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃用液体燃料的喷油嘴(也称喷嘴、雾化器或油烧嘴)，尤其是具有强力雾化作用的双喷口喷油嘴。
在现有技术领域中燃用液体燃料(柴油和重油)的动力机械如喷气式发动机，燃气轮机，大型锅炉，工业窑炉以及家电工业的大中型燃油灶等都得采用燃烧器来获得能量。这些众多设备的燃烧器中的核心部件是喷油嘴。但相当长的时期来所使用的各种类型的喷油嘴，它们的结构的主要特征都是只具有一只喷口经过一次压降，把所所成的油雾炬喷入燃烧室中点火燃烧。但因燃油雾化质量的主要指标是雾化粒度和雾化均匀度均达不到理想要求，使燃油的燃烧不完全而产生烟尘多。加上采用的是非低氧燃烧的方式，就产生对大气层污染危害性最大的NOx。这是对工业发达国家长期来所面临的需要迫切解块的难题。
本发明的目的是提供一种双喷口喷油嘴和其配套的低浓度NOx燃烧器，从而克服了上述现有技术领域中所存在的问题。
本发明的技术方案是在本人曾先后发明的“无油泵燃油灶”已于94年8月31日公告(申请号为93102045X)和“徐氏燃烧器”(申请号为94119519.8)的专利基础上改进设计，其设计的指导原理是要制成具有强力雾化作用的喷油嘴必须采取双级喷口压降的办法才能凑效(见
图1)。于是经过初步试验，证实此方案是可行的。
本发明的技术方案有两种型式其一是定值热负荷的A型双喷口喷油嘴。二是非定值热负荷的B型双喷口喷油嘴。这两种喷油嘴的主要结构特征都具有双级喷口。现将它们分述如下一、徐氏A型双喷口喷油嘴(下简称A型喷嘴)A型喷嘴是由吸油管，喷嘴体，一级喷口和二级喷口组成。其中喷嘴体的顶端中心有一喷油孔与吸油管相连接。喷嘴体的喷油孔两侧各有一个气孔。喷油孔经吸油管喷出的燃油与从二个气孔被压出的空气，两者因压力相等，为彼此间很好地相互混合提供了条件。它们在喷嘴体内与一级喷口内壁之间所形成的园锥体状的空腔内相互混合并发生剧烈冲击，迫使燃油粉碎成微粒，再经双级喷口把所形成的油雾炬高速喷射到燃烧器的喷油雾管内，便可点火燃烧。
本人曾先后发明的两个发明专利的“无油泵燃油泵”的核心装量之一的“蓄能器”和“徐氏燃烧器”仍继续采用。A型喷嘴与该燃烧器配套，便组合成为雾化性能优越的定值热负荷的“徐氏A型燃烧器”。
二、徐氏B型双喷口喷油嘴(下简称B型喷嘴)新颖的双级喷口结构可应用于各种类型的喷嘴而成为“B型喷嘴”。只要在这此喷嘴的原有喷口(一级喷口)的前面加装一只二级喷口即可制成。如其中二级喷口喷出的二次油雾炬的喷射速度所需的动量不够时，就应提高供油和雾化剂压力来解决。
本发明的这两种型式的喷嘴与现有技术相比较，它们的优点分述如下一、A型喷嘴的优点1、该喷嘴是构成“徐氏A型燃烧器”(见图3)中的核心部件。此燃烧器有单管和多管两种型式。用单管燃烧器制成的燃油灶，具有着火性能好点火方便，而不须预热的特点。
2、单管可组合成多管燃烧器。这种燃烧器应用范围广泛，可制成多种设备如大中型商用燃油灶、蒸饭灶、热水器和炉、锅炉、热泵式空调机、溴化锂吸收式空调机、太阳能利用装置、干燥机以及工业炉窑等的外加热源装置。这些制成的设备的特点不仅着火性能好，用明火即可点燃无需油浸棉纱来点火。且不需用油泵来输送燃油，故整机另件少，制造成本低。同时燃烧较完全，故产生烟尘少，从而减少对环境的污染。
3、多管燃烧器与煤气燃烧器相比，它的燃料费用低，运输和贮存方便以及安全性好。
二、B型喷嘴的优点1、可广泛应用于国民经济中许多工业领域如航空、舰船、发电、机械、化工等工业中的动力设备和外加热源装置中的燃烧器，它可降低油耗量对节约能源的效果显著。
2、它与低浓度NOx燃烧器配套使用，可以利用低氧燃烧的方法，抑制NOx的生成，便可减少对大气层的污染。
下面结合附图，对本发明两种型式的喷嘴进行重点描述。
图1，徐氏双喷口喷油嘴结构原理方框示意图图2，徐氏A型喷嘴结构示意图图3，“带有徐氏A型双喷口喷嘴的”燃烧器(简称为徐氏A型燃烧器)结构示意图图4，“带有徐氏A型燃烧器的”单管燃油灶(简称为徐氏A型单管燃油灶)结构示意图图5，徐氏A型多管燃油灶结构示意图图6，徐氏A型蒸饭灶结构示意图图7，徐氏A型多眼(以三眼为例)中餐灶结构示意图图8，“带有徐氏B型双喷口”内混式喷嘴(简称为徐氏B型内混式喷嘴)结构示意图
图9，徐氏B型外混式喷嘴结构示意图图10，徐氏B型离心式喷嘴结构示意图图11，徐氏B型双油路离心式喷嘴结构示意图图12，徐氏B型双套管喷嘴结构示意图图13，徐氏B型三套管喷嘴结构示意图图14，徐氏B型多通路喷嘴结构示意图图15，“带有徐氏B型多通路喷嘴的”燃气自身循环式低浓度NOx燃烧器(简称为徐氏B型燃气自循环式低浓度NOx燃烧器)结构示意图图16，徐氏B型二级燃烧式低浓度NOx燃烧器结构示意图如图1所示，本双喷口喷油嘴1由喷嘴体2，一级喷口3和二级喷口4组成，喷嘴体2可采用各种型式的喷嘴体，如内混式、外混式，离心式和套管式等。燃油I和雾化剂(空气或蒸汽)II分别进入喷嘴体2内，两者在其中进行混合并相互剧烈冲击，燃油被粉碎成微粒后，经一级喷口3的压降作用以高速喷出由许多粒度不等的油滴所组成的一次油雾炬III进入二级喷口4，再经二次压降后形成微粒更小的二次油雾炬IV进入燃烧室5内便可供燃烧。如此燃油经过双级喷口的压降作用，就达到了强力雾化的目的。
如图2所示，为本发明中二种喷嘴的之一，为A型喷嘴。由吸油管6、喷嘴体7、一级喷口8和二级喷口10组成。喷嘴体7的顶端中心有一喷油孔。在喷油孔两侧各有一个气孔9，当控制阀(图4中17)打开时，喷油孔经吸油管6便喷出燃油与从二个气孔9中被压出的空气，两者在喷嘴体7内与一级喷口8之间所形成的园锥体状的空腔内，发生相互混合而剧烈地冲击，使燃油粉碎成为微细油滴，即从一级喷口8高速喷出一次油雾炬而进入二级喷口10，随即喷出粒径小的二次油雾炬进入燃烧器的喷油雾管(图3中12)内，即可点火产生火焰。
如图3所示，为A型燃烧器，由A型喷嘴11，喷油雾管12，二次进风罩13，火盖14和稳焰器15组成。当喷嘴11的二级喷口所喷出的二次油雾炬进入喷油雾管12内，一经点火即产生园锥状火焰，经喷油雾管12上端的稳焰器15，进入在园柱表面钻有一些进气小孔的二次进风罩13内。在罩的上端置有火盖14。此时火焰经过二次进风罩13与火盖14之间的环状间隙中喷出兰色火焰，从而使火焰得到扩散，以供正常燃烧。
如图4所示，为家用单管燃油灶，额定热负荷为10MJ/h(兆焦/时)它由蓄能器16，控制阀17和A型燃烧器18组成。蓄能器16的内部分割成上下两半，它的下部由空压机压入定压空气，上部贮存燃油。燃烧器18安装于蓄能器16中央。当控制阀17打开时定压空气进入蓄能器16的上部，燃油与定压空气，进入燃烧器18的A型喷嘴，它就喷出二次油雾炬便可供燃烧。
如图5所示，为商用多管(以五管为例)燃油灶。A型燃烧器20安装在蓄能器22的中央位置。其余四只燃烧器19，21，24，25在径向每相隔90°配置。蓄能器22的内部被分割成两半。空压机把定压空气压入蓄能器22的下部。燃油则贮存于上部。用控制阀以通断气源来控制灶具的点火和熄火工作。其额定热负荷为5×10＝50MJ/h。此灶特点是结构简单，无需油泵，且点火方便，可用明火点燃。
如图6所示，为商用蒸饭灶。由蓄能器26，多管(15管)A型燃烧器27，机砖28和蒸锅29组成。蒸锅29安装于燃烧器27的顶部。每只单管燃烧器的高度可按蒸锅29的底部曲面配合安装。要求每只燃烧器喷出的火焰与锅底的曲面等高，以提高灶具的燃烧效率。配套的空压机、应带有控制阀的贮气筒把定压空气压入蓄能器26，以便控制其升火与熄火工作，它的热负荷为15×10＝150MJ/h。
如图7所示，为商用多眼(以三眼为例)中餐灶，由主火灶36、39。次火灶38，红缸砖37、外壳30，两个15管燃烧器31、35。4管燃烧器33，和压缩空气连接管32、34组成。次火灶38位于两主火灶36、39之间，三只蓄能器所需压缩空气用一台空压机通过连接管32、34来提供。每只主火灶的热负荷为14×10＝140MJ/h。次火灶热负荷为4×10＝40MJ/h。
如图8所示，为B型内混式喷嘴。由进油管40、扩张管41、喷嘴体42、一级喷口43和二级喷口44组成。燃油从进油管40输入，经扩张管41，以极高速度喷射到喷嘴体42的内腔的混合室中，雾化剂从扩张管41与喷嘴体42的内壁之间的间隔中以高速喷入混合室中，两者在其中混合并发生剧烈冲击而形成微细油滴，经双级喷口43、44的二次压降后，所形成粒径较小的油雾炬喷入燃烧室。
此喷嘴特点是雾化质量优于外混式喷嘴。
如图9所示，为B型外混式喷嘴。由进油管45，喷嘴体46，混合头47，一级喷口48和二级喷口49组成。混合头47是位于进油管45的末端。雾化剂是从进油管45的表面与喷嘴体46的间隔中。通过混合头47头部的小孔进入，而燃油从进油管45进入，两者随即在混合头47的顶端合处混合而发生剧烈冲撞形成微细油滴，经双级喷口48、49的二级压降后，把产生的油雾炬喷入燃烧室。
如图10所示，为B型离心式喷嘴。由喷嘴体50，分流片51，旋流片52，一级喷口53，和二级喷口54组成。在分流片51上有8个小孔通向其背面的环形槽。在旋流片52的边上有四个小孔分别经过各自的切向槽通向中央的一个较大的孔(旋涡室)。工作时燃油经过分流片51被分割成几股小液流，由背面的环形槽进入旋流片52的四个小孔，再由切向槽进入旋涡室作强烈的旋转运动，而产生离心力使燃油雾化成微粒即从一级喷口53喷出进入二级喷口54，把产生的油雾炬喷入燃烧室。
此喷嘴特点是，结构较简单，除油泵外，不需要与雾化介质有关的辅助设备。可燃用重油，适用于大容量燃烧器。且雾化粒径较小，燃烧时产生烟尘也少。
如图11所示，为B型双油路离心式喷嘴。此喷嘴是由两个独立的B型离心式喷嘴并联在一起工作。由付油路55，付旋涡室56，付双级喷口57，主旋涡室58，主双级喷口59，主油路60和分配阀61组成。工作时燃油沿主油路60进入主旋涡室58中，经主双级喷口59喷出油雾炬，当要燃油量增大则需提高油压时，只要打开分配阀61，燃油除进入主油路60外，同时经付油路55进入付旋涡室56中、经付双级喷口57喷出油雾炬。这时，主付两条油路同时供油。主、付双级喷口59、57同时工作。而付油路前的油压可通过分配阀61来调节。
此喷嘴特点是比B型离心式喷嘴具有较宽的负荷调节特性，且雾化质量较好。大多可应用于喷气式发动机和燃气轮机的燃烧室。
如图12所示，为B型二套管喷嘴。由外壳70，出口水冷却盘管71，外套管72，内套管73，一级喷口74和二级喷口75组成。其燃烧过程是内套管73走氧使火焰在中心燃烧。外套管72与内套管73之间走油和蒸汽的混合流体。以合适的蒸汽速度就能在进一级喷口74前使油和蒸汽成为均匀混合流体。经双级喷口74、75的二次压降，把油雾炬高速喷入燃烧室。
此喷嘴的特点是可燃用重油，对进油压力的要求可降低。雾化粒径的平均直径有可能到40-60μM。
如图13所示，为B型三套管喷嘴。由内管76，中层管77，外管78，一级喷口79，外壳80二级喷口81和冷却水管83组成。燃油从内管76输入至管终端的四周小孔喷出，在内管76和中层管77的间隔中压入的雾化剂(蒸汽)经螺旋导向槽82高速旋转前进，燃油被垂直冲击而被一次雾化成微粒，然后此微粒再被从中层管77和外管78的隔缝中输入的氧气通过外层螺旋槽78中作反向旋转而高速前进，再进行二次微粒化。至此，又经级喷口79、81的二次压降作用所形成的油雾炬喷入燃烧室。
此喷嘴的特点可燃用重油。燃油的雾化质量高于二套管喷嘴，但结构较复杂。对进油压力可降低要求。
如图14所示，为B型多通路喷嘴。由外套62，内套63，混合夹64，一级喷口68和二级喷口69组成。雾化剂从内套63进入混合头64中的气孔65，再进入混合孔67。燃油从外套62和内套63之间的间隔中压入，经混合头64中的油孔66进入混合孔67。至此，燃油和雾化剂在混合孔67相遇混合而相互剧烈冲撞，形成微粒，经双级喷口68、69的二次压降，将二次油雾炬高速喷入燃烧室。
此喷嘴结构特点是雾化性能优越。由于油、汽通过独立的多通路(10个)的混合孔内分别进行混合，这就增强了对燃油微粒化的力度。再经双级喷口的二次压降作用，使粒径甚至可达30-40μM左右。它适用于大型锅炉，特别适合于要求粒径小的低氧燃烧，以降低所产生的NOx的浓度。
如图15所示，为燃气自身再循环式低浓度NOx燃烧器。由燃烧器体85，燃烧器档板86，引火孔87，和B型多通路喷嘴88组成。其工作原理是利用喷嘴88喷射油雾炬的动量、把燃烧室内的火焰所产生的燃气吸入燃烧器的边缘旁路84内，进行自身再循环。便可降低火焰温度和O2分压从而抑制NOx的生成，降低了NOx的浓度。
此燃烧器的特点是，雾化粒径小，这不仅能减少烟尘的产生，同时因NOx浓度下降，可减少对大气层污染。
如图16所示，为B型二级燃烧式低浓度NOx燃烧器。由燃烧器体89、燃烧器砖90，燃烧器档板91，B型多通路喷嘴92，燃烧器一次进气管93和燃烧器二次进风管96组成。燃油和雾化剂分别进入喷嘴92的进雾化剂管93和进油管95后，随即产生油雾炬，它所需要的燃烧空气先经一次进气管93，输入为总空气量的20％-70％，进行初级燃烧。由于氧气不足，从而使火焰温度降低，便可抑制NOx的生成。另外一股空气从第二进气管96进入则供次级燃烧用。它喷向火焰，使未燃部份完全燃烧。
此燃烧器特点是因为它在内部能实现二级燃烧，故不必对燃烧室作大幅度的改造和变更。同时在燃烧室没有火焰最高温度带，火焰温度分布较均匀，这样就能有效抑制NOx的生成。
权利要求
1.一种徐氏A型喷嘴，由吸油管[6]，喷嘴体[7]，一级喷口[8]和二级喷口[10]组成。喷油管[6]与喷嘴体[7]的顶端喷油孔相连接，在喷油孔两侧各有一个气孔[9]，一级喷口[8]与喷嘴体[7]上部连接，两者之间形成为一园锥体状的空腔。在一级喷口[8]的上端与二级喷口[10]相连接。
2.一种徐氏A型燃烧器。由A型喷嘴[11]，喷油雾管[12]，二次进风罩[13]，火盖[14]和稳焰器[15]组成。A型喷嘴[11]的顶端与喷油雾管[12]连接。带有稳焰器[15]的喷油雾管[12]的顶端装有二次进风罩[13]和火盖[14]。
3.一种徐氏A型单管燃油灶。由蓄能器[16]，控制阀[17]和A型燃烧器[18]组成。蓄能器[16]的内部被分割成上下两个部份。下半部贮存由空气机压入的定压空气，它通过带控制阀[17]的压缩空气连接管输入到上半部。A型燃烧器[18]安装于蓄能器[16]的中央位置。
4.一种徐氏A型多管(以五管为例)燃油灶。由五只A型燃烧器[19]、[20]、[21]、[24]、[25]、蓄能器[22]和控制阀[23]组成。一只燃烧器[20]安装在蓄能器[22]的中央位置，其余四只在径向每相隔90°配置，蓄能器[22]内部分割成两半，其下半部贮存由压缩机压入的定压空气。下半部贮存燃油。通过控制阀[23]来通断气源。
5.一种徐氏A型蒸饭灶。由蓄能器[26]、多管(以15管为例)燃烧器[27]，机砖[28]和蒸锅[29]组成。蒸锅[29]安装在多管燃烧器[27]的顶部。每只燃烧器的高度，可按蒸锅[29]的底部曲面来配置。
6.一种徐氏A型多眼(以三眼为例)中餐灶。由两个主火灶[36]、[39]、次火灶[38]、红机砖[37]、外壳[30]、两个14管燃烧器[31]、[35]，4管燃烧器[33]，压缩空气连接管[32]、[34]组成。次火灶[38]位于两个主火灶[36]、[39]之间。三组多管燃烧器的蓄能器所需的压缩空气通过连接管[32]、[34]，由一台带有贮气筒的空压机来提。
7.一种徐氏B型内混式喷嘴。由进油管[40]，扩张管[41]，喷嘴体[42]、一级喷口[43]和二级喷口[44]组成。进油管[40]与扩张管[41]连接。喷嘴体[42]顶端与带有8个喷孔的一级喷口[43]连接。二级喷口[44]与一级喷口[43]相连接。
8.一种徐氏B型外混式喷嘴。由进油管[45]、喷嘴体[46]、混合头[47]，一级喷口[48]和二级喷口[49]组成。混合头[47]是位于进油管[45]的末端。混合头[47]的头部有四个小孔。一级喷口[48]与喷嘴体[46]的末端连接。二级喷口[49]与一级喷口[48]连接。
9.一种徐氏B型离心式喷嘴。由喷嘴体[50]、分流片[51]、旋流片[52]、一级喷口[53]和二级喷口[54]组成。分流片[51]有12个小孔通向其背面的环形槽；旋流片[52]的边上有四个小孔通向四个切向槽，旋流片[52]的中间有一大孔(旋涡室)。一级喷口[53]和二级喷口[54]相连接。
10.一种徐氏B型双油路离心式喷嘴。它是主、付两个独立的B型离心式喷嘴并联在一起工作。是由付油路[55]、付旋涡室[56]、付双级喷口[57]、主旋涡室[58]、主双级喷口[59]、主油路[50]和分配[61]组成。分配阀[61]位于付油路[55]前。
11.一种徐氏B型二套管喷嘴。由外壳[62]、出口水冷却盘管[63]、外套管[64]、内套管[65]、一级喷口[66]和二级喷口[67]组成。一级喷口[66]与二级喷口[67]相连接。
12.一种徐氏B型三套管喷嘴。由内管[68]、中层管[69]、外管[70]、一级喷口[71]、外壳[72]、二级喷口[73]和冷却水管[75]组成。内管[76]以末端有12个小孔，其头部置有12头的氧气螺旋体[74]。中层管[69]末端装有16头的反向螺旋体[70]。
13.一种徐氏B型多通路喷嘴。由内套[76]、外套[77]、混合头[78]、一级喷口[82]和二级喷口[83]组成。内套[76]的末端装有混合头[78]。其头部钻有气孔[79]和油孔[80]各10个，此10组孔各自成斜向相交而形成10个混合孔[81]。混合头[78]前装有一级喷口[82]、二级喷口[83]与一级喷口[82]相连。
14.一种徐氏B型燃气自身再循环式低浓度NOx燃烧器。由燃烧器体[85]、燃烧器档板[86]、引火孔[87]、B型多通路喷嘴[88]组成。喷嘴[88]与燃烧器档板[86]连接。燃烧器体[85]的边缘有供燃气自身循环的通道为旁路[84]
15.一种徐氏B型二级燃烧式低浓度NOx燃烧器。由燃烧器体[89]、燃烧器砖[90]、燃烧器档板[91]、B型多通路喷嘴[92]、一次进气管[93]和二次进风管[96]组成。喷嘴[92]装于一次进风管[93]的下端。二次进风管[96]装于一次进风管[93]的前面，使二次风喷向火焰。
全文摘要
一种徐氏双喷口喷油嘴，有A型和B型两种形式。A型喷油嘴可制成A型燃烧器，它可作为燃油灶，热水器和炉以及锅炉等众多设备的理想的外加热源装置。B型喷油嘴，可应用于喷气式发动机、燃气轮机、和大中型锅炉等设备的燃烧器。并可制成低浓度NO
文档编号F23C6/02GK1135590SQ9511613
公开日1996年11月13日 申请日期1995年10月12日 优先权日1995年10月12日
发明者徐建中 申请人:徐建中