燃烧器喷嘴、燃烧器以及表面处理设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据独立权利要求的前言所述的一种燃烧器喷嘴、一种燃烧器以及一种表面处理设备。
【背景技术】
[0002]在燃烧器的上下文中，燃料是指以可在放热反应中实际上释放成热能的形式来存储能量的流体。燃烧器是设备或设备布置，可借助于所述设备或设备布置在受控制的燃烧过程中应用这些放热过程。
[0003]燃烧器通常包含喷嘴，所述喷嘴具有用于燃料和氧化物质的输入端以及精心设计的通道布置，借助所述通道布置，燃料和氧化物质混合成可燃混合物并且释放到喷嘴前面的燃烧区域中。燃烧器通常分成两种主要类型:预混合燃烧器和后混合燃烧器。在预混合燃烧器中，燃料和氧化物质在被排入燃烧区域之前就完全混合。在后混合燃烧器中，燃料和氧化物质保持分开，直到它们单独地被排入燃烧区域为止。后混合燃烧器的类别是部分掺气燃烧器，其中只有完全燃烧必需的一部分化学计量氧气量在进入燃烧区域之前与燃料混合。额外的备用氧气在点燃之后进入火焰，以完成过程。
[0004]与后混合燃烧器相比，预混合燃烧器通常更有效，能提供更一致的火焰，且由于这些优点将在许多应用领域中受到偏爱。例如，在表面处理设备中，需要预混合燃烧器来提供均匀的涂层。然而，应理解，当燃料与空气或氧气的易燃混合物出现在燃烧区域上游的气体容积中时，火焰可逆燃到含有预混合易燃物质的气体容积中，从而有可能因为易燃物质不可控地快速燃烧而造成爆炸。已经开发出各种机制来抑制火焰并阻止其回烧到喷嘴中，但出于安全的原因，后混合燃烧器在许多应用中仍往往受到偏爱(甚至以性能为代价)。在使用后混合燃烧器的应用中，对于许多工业应用(尤其是在表面处理设备的领域中)来说，对尺寸(其中出于安全原因而必须保留喷嘴)的限制太小。
【发明内容】
[0005]因此，本发明的目标是提供一种燃烧器构造，所述燃烧器构造提供预混合燃烧器，其安全水平更接近后混合燃烧器的安全水平，并且具有良好的表面处理效率。本发明的目标是通过一种燃烧器喷嘴、一种燃烧器以及一种表面处理设备来实现，它们的特征在独立权利要求中有所陈述。从属权利要求中公开了本发明的优选实施方案。
[0006]本发明公开了喷嘴主体，所述喷嘴主体包含缝隙，使得通往缝隙的线形通路在出口面表面中开放。多个通道连接到所述缝隙。一组第一通道连接到氧化物质源，并且一组第二通道连接到燃料源。第一通道和第二通道中的每个具有通往缝隙的周向通路，所述周向通路距出口面表面一段非零距离。此外，第一通道和第二通道中的每个形成为朝缝隙的侧壁或朝缝隙的侧壁中的一个或多个周向通路输出定向管状流。
[0007]本发明是基于将氧化物质和燃料单独地馈送到多个单独的通道喷流中。多个喷流包含两种类型的喷流。一组喷流提供燃料流，而另一组喷流提供氧化物质流。所述喷流经引导以朝缝隙的侧壁中的一个或多个周向通路或朝缝隙的侧壁输出定向管状流，使得它们在缝隙内碰撞，并且在它们进入燃烧区域的路上在缝隙内有效混合。
[0008]缝隙是狭窄的，使得喷嘴内处于易燃状态下的预混合物料的体积在任何时候都保持为非常小。在缝隙的上游，通道仅含有来自燃料源或来自氧化物料源的物料。这意味着，即使发生火焰逆燃，也不会超出缝隙继续燃烧，因此，不会造成显著的损坏或爆炸。
[0009]另一方面，缝隙的深度使得燃料和氧化物料能够有效混合，从而使得预混合的可燃流体进入燃烧区域。
【附图说明】
[0010]下文将参考附图更详细地描述实施方案，在附图中:
[0011]图1说明燃烧器喷嘴的侧向端视图；
[0012]图2说明燃烧器喷嘴的侧向正视图；以及
[0013]图3说明朝向出口面表面的燃烧器喷嘴的视图；
[0014]图4A和图4B说明通往缝隙的周向通路和通道的替代构造；
[0015]图5A到图5C说明通往缝隙的周向通路和通道的另外替代构造；
[0016]图6A和图6B说明通往缝隙的周向通路和通道的另外替代构造；
[0017]图7说明应用多孔物料片的另外构造；
[0018]图8说明并入有燃烧器喷嘴的燃烧器的实施方案。
[0019]图9说明并入有燃烧器的表面处理设备的实施方案，所述燃烧器并入有燃烧器喷嘴。
【具体实施方式】
[0020]以下实施方案是示例性的。尽管说明书中可提及“一”、“一个”或“一些”实施方案，但这未必意味着每个此类引用都是关于相同的实施方案，或特征仅应用于单个实施方案。不同实施方案的单个特征也可组合，以提供另外的实施方案。
[0021]下文将结合可实施本发明的各种实施方案的燃烧器结构的简单实例来描述本发明的特征。仅详细描述了用于说明实施方案的相关元件。燃烧器、燃烧器喷嘴以及火焰设备的各种实施方式包括所属领域的技术人员一般知道但本文中可能并未具体描述的元件。
[0022]图1说明燃烧器喷嘴的实施方案的侧面端视图，图2说明燃烧器喷嘴的实施方案的侧面正视图，且图3说明燃烧器喷嘴的实施方案的出口面视图。燃烧器喷嘴100包含并入有多种通道的喷嘴主体102，在燃烧器操作期间，流体可流经所述通道。有利的是，喷嘴主体102是优选某种陶瓷物料制成的实体体积，其包含对于所设计的喷嘴操作来说必需的通道空心。然而，在不脱离保护范围的情况下，可用其它方式来实施喷嘴主体102。例如，可应用围绕通道管的空心外壳。
[0023]喷嘴主体102包含终止到线形通路(也称为喷嘴出口)104中的缝隙106，所述线形通路在喷嘴主体102的出口面表面150中开放。术语缝隙在此处是指容积内的狭长空间，即，具有细长横截面的开口，其中横截面的长度是横截面的宽度的至少五倍，并且具有非零深度。在图1中，从侧面看，缝隙106的宽度和深度位于喷嘴主体102内。通过示出在喷嘴主体102的出口面表面150中的缝隙的线形通路104，图3说明缝隙的长度。线形通路104优选成线性，但也可应用其他非线性的形式。例如，可将波状形式应用于缝隙106和/或应用于线形通路104。缝隙106提供平面状连续空间，贯穿所述空间，流体可在燃烧器操作期间流经周向通路110 (为简洁起见，图2中仅标出三个周向通路)，如图2中所示。燃烧区域从线形通路104开始，并且在操作期间从喷嘴射出的流体往往形成与缝隙106的形式对准的连续平面状火焰帘。
[0024]这种类型的以最佳方式燃烧的连续火焰帘的强度非常高。所述结构有效地减少趋于降低燃烧温度的大气二次流，并且潜在地造成传统的喷嘴构造中出现杂质和颗粒聚团。
[0025]如图1中所示，缝隙106从出口面表面150延伸到喷嘴主体102中的非零深度处。存在多个单独的通道，所述通道经由周向通路110连接到缝隙，所述周向通路被布置到缝隙106的侧壁。术语周向在此处意指周向通路的周边闭合以排出流体的管状流。周边有利地为圆形，但也可应用其他形式。在多个单独的通道中，一组第一通道112连接到一个或多个氧化物质源120，并且一组第二通道114连接到一个或多个燃料源122。第一通道和第二通道中的每个的周向通路110距喷嘴主体102的出口面表面150具有非零距离。在图1中，为简洁起见，仅标出与通道112相关的周向通路110。
[0026]在图1的示例性实施方案中，第一通道112的周向通路和第二通道114的周向通路成