一种荷电喷雾催化微型燃烧器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种荷电喷雾催化微型燃烧器，主要包括上筒、中筒、下筒、点火器，在下筒内设有液体燃料喷管，上筒与中筒之间设有喷涂催化剂的催化燃烧网格，点火器的点火针贯穿上筒的壁面，并置于上筒内的网格的上方；在中筒与下筒之间设置有环形电极，使网格与环形电极之间的区域形成强电场区域；下筒下方设置有喷管固定塞，多根喷管固定于塞上。根据微尺度条件下液体燃料燃烧的特性，设计双电极结构，将环形电极与喷管电极相结合，将荷电喷雾技术与催化燃烧技术相结合，并设计多路复用喷管。可实现微尺度条件下液体燃料的高效、稳定、低污染燃烧，并可通过调节电压等简单的电场参数来控制复杂燃烧过程的目的，具有原理上的创新性。
【专利说明】一种荷电喷雾催化微型燃烧器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微型液体燃料燃烧器，特别涉及一种荷电喷雾催化微型燃烧器。【背景技术】
[0002]随着微电子机械系统技术的迅速发展，微能源系统成为当今的研究热点。基于燃烧的微能源系统具有能量密度高(约为常规电池的20?75倍)，燃烧尺度小(一般为mm、μ m级别)等特点。其核心部件——微型燃烧器的性能亟待提高，已成为微能源系统进一步发展的瓶颈。
[0003]目前，国内外对于微尺度燃烧的研究大多集中在气体燃料的预混燃烧或催化燃烧，而对液体燃料的燃烧研究较少。相比来说，液体燃料较气体燃料有易于存储运输、能量密度高、燃烧稳定性好等优点，更适用于微尺度燃烧。同时，随着微尺度燃烧较传统燃烧尺寸缩的小，产生了很多的技术难题。例如微型燃烧器的表面积与体积之比远大于传统燃烧器，使得热损失增加，火焰稳定区的温度降低，容易产生火焰熄灭，影响燃料着火的稳定性。
[0004]采用荷电喷雾技术可以促进液滴在高压电场的作用下高效均匀雾化，提高燃烧效率。采用催化燃烧方式，可有效降低着火温度，缩短反应时间，扩大燃烧极限。鉴于此，本发明将荷电喷雾与催化燃烧相结合，设计新型高效的液体燃料微型燃烧器，以提高微尺度的燃烧的效率和稳定性。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种荷电喷雾催化微型燃烧器，能实现微小流量及微小尺度下液体燃料的稳定燃烧，强化液体燃料均匀雾化，并利用催化剂降低着火温度，减少反应时间，从而提高燃烧效率。
[0006]本实用新型通过下述技术方案实现:
[0007]—种荷电喷雾催化微型燃烧器，包括上筒、中筒、下筒、点火器、喷管固定塞，上筒与中筒之间设置有附着催化剂层的网格，点火器的点火针贯穿上筒的筒壁置于上筒内的网格的上方；在中筒与下筒之间设置有环形电极，下筒出口处设置喷管固定塞；所述喷管固定塞上固定有多根液体燃料喷管。液体燃料喷管可采用毛细管。
[0008]所述液体燃料喷管与高压直流电源正极相连，所述环形电极与另一高压直流电源正极连接，所述网格接地。
[0009]液体燃料喷管连接燃料分配箱、燃料分配箱连接燃料注射器。
[0010]喷管固定塞下方的液体燃料喷管的管体上设有直流电极。
[0011]所述上筒、中筒和下筒通过耐温胶连接。
[0012]所述上筒、中筒和下筒均采用陶瓷材料制成。
[0013]所述陶瓷材料采用碳化硅、磷化硅或者氮化硅中的任意一种。
[0014]所述上筒、网格、中筒、下筒及喷管固定塞的截面均为圆形截面。[0015]本实用新型与现有的技术相比具有以下优点:
[0016](I)采用荷电喷雾技术。喷管下方连接有直流电极，对液体燃料进行第一次充电；附着有催化剂层的网格与环形电极之间的区域形成强电场区域，液体燃料由液体燃料喷管喷出后，在该强电场区域进行第二次充电；当液体燃料的所受库仑力大于液体燃料表面张力的时候，液体燃料发生破碎现象，分散成无数的小液滴，由与负极连接的网格捕获、并在网格的表面上进行燃烧。通过荷电喷雾技术，可强化液体燃料的均匀雾化，促进燃烧的充分性和稳定性。而且，通过对电压等参数进行简单调节，可实现对复杂的燃烧过程进行控制的目的
[0017](2)采用催化燃烧方式。使用催化剂喷涂过的网格，实现催化燃烧，提高了反应效率，降低了点火温度，从而降低整个燃烧器内的温度，降低热损失，缩短反应时间，提高燃烧的稳定性。而且，可以通过选择不同种类的催化剂，可强化或抑制某些化学反应过程，控制反应的生成物，降低污染物生成。
[0018](3)针对微尺度条件下，液体燃烧过程的特点，采用荷电喷雾与催化燃烧技术相结合，具有燃烧稳定、效率高、低热损失、低污染，易于控制等优点，具有原理上的创新性。
[0019](4)采用多路复用的荷电喷雾喷管，相比于单一荷电喷雾喷管，可使喷雾更加均匀。扩大燃料的流量范围，提高系统的适用性。
[0020](5)上筒、中筒及下筒均采用陶瓷等保温材料，可以有效减少热量损失，提高火焰稳定性及燃烧效率。
[0021](6)本实用新型技术可实现微小加工及批量生产，具有可推广性。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型结构示意图；
[0023]图2是图1网格处的局部结构示意图；
[0024]图3是图1中喷管固定塞的局部结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。
[0026]实施示例
[0027]如图1至图3所示。本荷电喷雾催化微型燃烧器，包括上筒1、中筒4、下筒7、点火器2、喷管固定塞8，上筒I与中筒4之间设置有附着催化剂层的网格3，点火器2的点火针贯穿上筒I的筒壁置于上筒I内的网格的上方；在中筒4与下筒7之间设置有环形电极5，下筒7出口处设置喷管固定塞8 ;所述喷管固定塞8上固定有多根液体燃料喷管10。
[0028]所述液体燃料喷管10与高压直流电源(直流电源的电压为l_5kV)正极相连，所述环形电极5与另一高压直流电源(直流电源的电压为1-1OkV)正极连接，所述网格3接地。
[0029]所述液体燃料喷管10采用多根毛细管并联(不锈钢)。每根毛细管内径
0.5-1.5mm，壁厚0.2-0.3mm。网格孔的尺寸为0.5mmX0.5mm，采用正方形孔，可采用不锈钢材料制作。液体燃料喷管10顶端与网格3距离为1.5-2cm。
[0030]液体燃料喷管10连接燃料分配箱12、燃料分配箱12连接燃料注射器11。
[0031]喷管固定塞8下方的液体燃料喷管10的管体上设有直流电极9。[0032]所述上筒1、中筒4和下筒7通过耐温(指高温)胶连接。
[0033]所述上筒1、中筒4和下筒7均米用陶瓷材料制成。
[0034]所述陶瓷材料采用碳化硅、磷化硅或者氮化硅等。
[0035]所述上筒1、网格3、中筒4、下筒7及喷管固定塞8的截面均为圆形截面。
[0036]如上所述，上筒I与中筒4通过高温胶连接，网格3安装在二者之间，可将其接触面进行粗糙化处理，以便固定。
[0037]点火器2可选用电子点火器，产生电弧的点火针(为金属导线)的端部与网格的距离为l_2mm。
[0038]上筒1、催化燃烧网格3和中筒4的内径分别为7mm、壁厚0.5mm;其中上筒I高15臟，中筒4高5臟，下筒7高30臟。
[0039]工作时，由于液体燃料喷管10上直流电极9 (高压)以及环形电极5的共同作用，使得液体在射出液体燃料喷管10时破碎成小液滴，形成了电喷雾现象。喷出的液滴附着在网格3上，空气由空气入口 6进入下筒7，由点火器2点火，经荷电喷雾的细小液滴附着在网格3上，在催化剂的作用下，实现高效、稳定、低污染燃烧。
[0040]如上所述，便可较好地实现本实用新型。
[0041]上述实施例仅为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种荷电喷雾催化微型燃烧器，包括上筒(I)、中筒(4)、下筒(7)、点火器(2)、喷管固定塞(8)，其特征为，上筒(I)与中筒(4)之间设置有附着催化剂层的网格(3)，点火器(2)的点火针贯穿上筒(I)的筒壁置于上筒(I)内的网格的上方；在中筒(4)与下筒(7)之间设置有环形电极(5)，下筒(7)出口处设置喷管固定塞(8);所述喷管固定塞(8)上固定有多根液体燃料喷管(10)。
2.根据权利要求1所述的荷电喷雾催化微型燃烧器，其电极特征为，所述液体燃料喷管(10)与高压直流电源正极相连，所述环形电极(5)与另一高压直流电源正极连接，所述网格(3)接地。
3.根据权利要求2所述的荷电喷雾催化微型燃烧器，其特征为，液体燃料喷管(10)为毛细管。
4.根据权利要求3所述的荷电喷雾催化微型燃烧器，其特征为，液体燃料喷管(10)连接燃料分配箱(12 )，燃料分配箱(12 )连接燃料注射器(11)。
5.根据权利要求1?3中任一项所述的荷电喷雾催化微型燃烧器，其特征为，喷管固定塞(8)下方的液体燃料喷管(10)的管体上设有直流电极(9)。
6.根据权利要求4所述的荷电喷雾催化微型燃烧器，其特征为，所述上筒(I)、中筒(4)和下筒(7)通过耐温胶连接。
7.根据权利要求4所述的荷电喷雾催化微型燃烧器，其特征为，所述上筒(I)、中筒(4)和下筒(7)均采用陶瓷材料制成。
8.根据权利要求7所述的荷电喷雾催化微型燃烧器，其特征为，所述陶瓷材料采用碳化硅、磷化硅或者氮化硅中的任意一种。
9.根据权利要求4所述的荷电喷雾催化微型燃烧器，其特征为，所述上筒(I)、网格(3)、中筒(4)、下筒(7)及喷管固定塞(8)的截面均为圆形截面。
【文档编号】F23D11/32GK203718772SQ201420049506
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】甘云华, 佟洋 申请人:华南理工大学