一种低氮燃烧器的制作方法

1.本发明属于燃烧技术领域，更具体地说，是涉及一种低氮燃烧器。


背景技术：

2.随着空气污染问题的日益加剧，国家对工业炉no
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排放量制定了更为严格的标准。部分地区对新建锅炉的no
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排放量分别限定在50mg/nm3和30mg/nm3，开展工业炉低氮改造工作势在必行。低no
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燃烧技术主要有分级燃烧、烟气循环、无焰燃烧等。这些技术通过调节燃烧方式、改变燃烧条件从而抑制no
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的生成或促进no
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向n2的转化，分别在一些领域得到了广泛应用，具有良好的应用前景。然而，目前的低氮燃烧器普遍存在结构设计复杂、运行不稳定、成本高等缺点。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中燃气燃烧时存在过量空气系数大、大量生成不完全燃烧产物及燃烧不稳定，促使大量热力型no
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产生等技术问题，提供一种结构简单，能够在燃气燃烧时有效起到分级燃烧与旋流的作用，降低燃烧区域平均温度、构造低速回流区，保证燃料稳定、充分地燃烧，降低no
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排放量的低氮燃烧器。
4.要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
5.本发明为一种低氮燃烧器，包括燃气管道、空气管道，燃气管道与空气管道前端的封闭板连接，空气管道内设置布孔内胆，布孔内胆为喇叭口状结构，布孔内胆末端与空气管道内壁之间形成通道，布孔内胆端口小的前端连接封闭板，点火系统的点火针从燃起管道前端插入，点火针端头延伸到布孔内胆内，布孔内胆的环绕扩口曲面上从布孔内胆前端向末端方向分布多组滤孔组，每组滤孔组的多个滤孔沿布孔内胆的环绕扩口曲面一周按间隙分布，布孔内胆的环绕扩口曲面内壁从布孔内胆前端向末端方向沿布孔内胆径向方向设置多组凸出的阶梯，每组阶梯边缘设置包括波峰和波谷的波浪形锯齿状。
6.所述的布孔内胆上的多组滤孔组包括第一滤孔组、第二滤孔组、第三滤孔组、第四滤孔组、第五滤孔组，第一滤孔组、第二滤孔组、第三滤孔组、第四滤孔组、第五滤孔组的滤孔的直径尺寸依次增大。
7.所述的燃气管道内部形成中心流道，中心流道包括入口段和出口段，入口段为一段横截面积一致的流道，出口段的横截面积逐渐缩小并形成收缩流道，收缩流道包括收缩端口，收缩流道的凸台上沿凸台一周按间隙设置多个燃气喷孔，点火针端头穿过收缩端口延伸到布孔内胆内。
8.所述的第二滤孔组和第三滤孔组之间设置一组阶梯，第四滤孔组和第五滤孔组之间设置另一组阶梯。
9.所述的第二滤孔组和第三滤孔组之间设置的一组阶梯为第一阶梯，第四滤孔组和第五滤孔组之间设置的一组阶梯为第二阶梯。
10.所述的空气管道靠近前端侧面设置截面呈矩形的矩形流道，矩形流道一端为空气
入口，矩形流道另一端连通空气管道，空气管道包括圆柱管道。
11.所述的矩形流道与空气管道垂直布置，矩形流道顶部为空气入口。
12.所述的点火系统为高压电火花点火结构，点火系统包括高压点火包、引线、点火针，高压点火包设置在空气管道前端外部的封闭板上，高压点火包通过引线与点火针相连。
13.所述的燃气管道的出口段的收缩流道加速燃气从燃气喷孔喷出，使燃气产生带角度的旋转，形成小幅度旋流，产生负压减缓燃气流速，卷吸气流；空气经矩形流道扩散至圆柱管道内，一部分空气通过多组滤孔组的滤孔进入布孔内胆内部，先与燃气混合燃烧，越靠近布孔内胆前端混合越快，形成一次燃烧区，降低热力型no
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生成量，混合气扩散过程中因阶梯影响产生压差加速流动，同时受波浪形锯齿影响，扰动增强气流混合，提升燃烧稳定性，另一部分空气绕掠环绕扩口曲面表面通过通道到达布孔内胆末端与燃气混合，在布孔内胆尾部形成小型回流区，构成二次燃烧区域，降低温度场平均温度。
14.所述的空气管道后端连接罩桶，罩桶为两端皆未封闭的圆柱管道结构，罩桶前端与空气管道末端相接。
15.采用本发明的技术方案，工作原理及有益效果如下所述：
16.本发明所述的低氮燃烧器，改进的技术方案，不仅改变结构，而且是基于工作原理的改进而改变结构，因此，和现有技术相比，具有明显的技术效果。本发明所述的低氮燃烧器在使用时，燃气流通过程为：燃气通过燃气入口进入燃气管道，燃气沿中心空气流道流动至出口段的收缩流道的凸台处，由收缩流道加速燃气流速，燃气从末端燃气喷孔喷出，进入圆柱管道中布孔内胆内。燃气在喷出时使燃气产生一定角度的旋转，形成小幅度旋流，产生微弱的负压减缓燃气流速，卷吸气流。空气流通过程为：空气由空气入口进入矩形流道，流动至圆柱管道中，一部分空气通过表面滤孔(2111-2215)进入布孔内胆内部，先与燃气混合燃烧，并且越靠近前端混合越快，形成一次燃烧区，大大降低热力型no
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生成量，混合气扩散过程中因阶梯影响产生压差加速流动，同时受波浪形锯齿影响，扰动增强气流混合，提升燃烧稳定性，另一部分空气绕掠喇叭状扩口表面的空气后与燃气混合，在布孔内胆尾部形成小型回流区，构成二次燃烧区域，降低温度场平均温度。一方面分级燃烧弱化局部高温区影响，稳定流场，另一方面结构特征加速流动，减少混合气及烟气驻留时长，增强扰动促进混合，确保燃料完全燃尽。保证燃烧稳定性的同时降低no
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排放量。本发明的结构，燃气喷孔采用多孔式结构，结合收缩流道加速作用，可以强化燃气与空气的混合并分割火焰，增强流速场均匀性，弱化局部高温区的影响，抑制热力型no
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的生成。本发明中喇叭状的布孔内胆外表面设置多个圈层，每个圈层上分别均匀布置滤孔，圈层对通过布孔内胆外表面的气流起到一定的缓冲和绕流作用，具有增强燃烧稳定性的效果，而通过滤孔进入布孔内胆内部的空气先与燃气混合，实现分级效果，进一步降低no
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排放量。布孔内胆内壁面的阶梯使得内径突缩，产生压降，加速气流流动与混合，阶梯边缘波浪形锯齿进一步增强扰动，减少混合气及烟气驻留时长，降低炉内燃烧温度，达到抑制no
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生成的目的。本发明以分级燃烧与旋流相结合的方式，使燃料与空气快速充分混合，降低燃烧平均温度，同时小幅度卷吸燃烧产物，形成风烟混合物，创造低氧气浓度燃烧氛围，抑制no
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形成并改善燃烧效率及稳定程度。本发明所述的低氮燃烧器，针对现有技术中燃气燃烧时存在过量空气系数大、大量生成不完全燃烧产物及燃烧不稳定，促使大量热力型no
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产生等技术问题，提供一种结构简单，在燃气燃烧时有效起到分级燃烧与旋流的作用，降低燃烧区域平均温度、构造低速回流区，保
证燃料稳定、充分地燃烧，降低no
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排放量。
附图说明
17.下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：
18.图1为本发明所述的低氮燃烧器的结构示意图；
19.图2为图1所述的低氮燃烧器的a-a面的剖视结构示意图
20.图3为图1所述的低氮燃烧器的右视结构示意图
21.图4为本发明所述的低氮燃烧器的布孔内胆的内部结构示意图；
22.附图中标记为：燃气管道1、凸台11、燃气喷孔111、中心流道12、燃气入口13、空气管道2、圆柱管道21、矩形流道22、空气入口23、封闭板24、通道25、布孔内胆211、环绕扩口曲面212、第一滤孔2111、第二滤孔2112、第三滤孔2113、第四滤孔2114、第五滤孔2115、阶梯2116、第一阶梯21161、第二阶梯21162、波浪形锯齿21163、罩桶3、点火系统4、点火针41、引线42、高压点火包43。
具体实施方式
23.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：
24.如附图1-附图4所示，本发明为一种低氮燃烧器，包括燃气管道1、空气管道2，燃气管道1与空气管道2前端的封闭板24连接，空气管道2内设置布孔内胆211，布孔内胆211为喇叭口状结构，布孔内胆211末端与空气管道2内壁之间形成通道25，布孔内胆211端口小的前端连接封闭板24，点火系统4的点火针41从燃起管道1前端插入，点火针41端头延伸到布孔内胆211内，布孔内胆211的环绕扩口曲面212上从布孔内胆211前端向末端方向分布多组滤孔组，每组滤孔组的多个滤孔沿布孔内胆211的环绕扩口曲面212一周按间隙分布，布孔内胆211的环绕扩口曲面212内壁从布孔内胆211前端向末端方向沿布孔内胆211径向方向设置多组凸出的阶梯2116，每组阶梯2116边缘设置包括波峰和波谷的波浪形锯齿状21163。上述结构，针对现有技术中的不足，提出改进的技术方案。改进的技术方案，不仅改变结构，而且是基于工作原理的改进而改变结构，因此，和现有技术相比，具有明显的技术效果。本发明所述的低氮燃烧器在使用时，燃气流通过程为：燃气通过燃气入口13进入燃气管道1，燃气沿中心空气流道12流动至出口段的收缩流道的凸台11处，由收缩流道加速燃气流速，燃气从末端燃气喷孔111喷出，进入圆柱管道21中布孔内胆211内。燃气在喷出时使燃气产生一定角度的旋转，形成小幅度旋流，产生微弱的负压减缓燃气流速，卷吸气流。空气流通过程为：空气由空气入口23进入矩形流道22，流动至圆柱管道21中，一部分空气通过表面滤孔(2111-2215)进入布孔内胆211内部，先与燃气混合燃烧，并且越靠近前端混合越快，形成一次燃烧区，大大降低热力型no
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生成量，混合气扩散过程中因阶梯2116影响产生压差加速流动，同时受波浪形锯齿21163影响，扰动增强气流混合，提升燃烧稳定性，另一部分空气绕掠喇叭状扩口表面的空气后与燃气混合，在布孔内胆211尾部形成小型回流区，构成二次燃烧区域，降低温度场平均温度。一方面分级燃烧弱化局部高温区影响，稳定流场，另一方面结构特征加速流动，减少混合气及烟气驻留时长，增强扰动促进混合，确保燃料完全燃尽。保
证燃烧稳定性的同时降低no
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排放量。本发明的结构，燃气喷孔采用多孔式结构，结合收缩流道加速作用，可以强化燃气与空气的混合并分割火焰，增强流速场均匀性，弱化局部高温区的影响，抑制热力型no
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的生成。本发明中喇叭状的布孔内胆外表面设置多个圈层，每个圈层上分别均匀布置滤孔，圈层对通过布孔内胆外表面的气流起到一定的缓冲和绕流作用，具有增强燃烧稳定性的效果，而通过滤孔进入布孔内胆内部的空气先与燃气混合，实现分级效果，进一步降低no
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排放量。布孔内胆内壁面的阶梯使得内径突缩，产生压降，加速气流流动与混合，阶梯边缘波浪形锯齿进一步增强扰动，减少混合气及烟气驻留时长，降低炉内燃烧温度，达到抑制no
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生成的目的。本发明以分级燃烧与旋流相结合的方式，使燃料与空气快速充分混合，降低燃烧平均温度，同时小幅度卷吸燃烧产物，形成风烟混合物，创造低氧气浓度燃烧氛围，抑制no
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形成并改善燃烧效率及稳定程度。本发明所述的低氮燃烧器，针对现有技术中燃气燃烧时存在过量空气系数大、大量生成不完全燃烧产物及燃烧不稳定，促使大量热力型no
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产生等技术问题，提供一种结构简单，在燃气燃烧时有效起到分级燃烧与旋流的作用，降低燃烧区域平均温度、构造低速回流区，保证燃料稳定、充分地燃烧，降低no
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排放量。
25.所述的布孔内胆211上的多组滤孔组包括第一滤孔组2111、第二滤孔组2112、第三滤孔组2113、第四滤孔组2114、第五滤孔组2115，第一滤孔组2111、第二滤孔组2112、第三滤孔组2113、第四滤孔组2114、第五滤孔组2115的滤孔的直径尺寸依次增大。上述结构，作为实施例，具体设置滤孔时，均匀分布于环绕扩口曲面212沿轴向向末端方向28mm、48mm、78mm、108mm和130mm的截面上，由圆心向外喷孔数量和直径尺寸参数依次为8*φ4.5mm、8*φ5.5mm、8*φ7.5mm、8*φ8.5mm和8*φ9.5mm。通过多组滤孔组的设置，燃气通过燃气入口13进入燃气管道1，燃气沿中心空气流道12流动至出口段的收缩流道的凸台11处，由收缩流道加速燃气流速，燃气从末端燃气喷孔111喷出，进入圆柱管道21中布孔内胆211内。燃气在喷出时使燃气产生一定角度的旋转，形成小幅度旋流，产生微弱的负压减缓燃气流速，卷吸气流。与此同时，空气由空气入口23进入矩形流道22，流动至圆柱管道21中，一部分空气通过滤孔进入布孔内胆211内部，先与燃气混合燃烧，并且越靠近布孔内胆211的滤孔进入布孔内胆211内部的空气与燃气混合越快，形成一次燃烧区，大大降低热力型no
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生成量，混合气扩散过程中因阶梯2116影响产生压差加速流动，同时受波浪形锯齿21163影响，扰动增强气流混合，提升燃烧稳定性。
26.所述的燃气管道2内部形成中心流道12，中心流道12包括入口段和出口段，入口段为一段横截面积一致的流道，出口段的横截面积逐渐缩小并形成收缩流道，收缩流道包括收缩端口，收缩流道的凸台11上沿凸台11一周按间隙设置多个燃气喷孔111，点火针41端头穿过收缩端口延伸到布孔内胆211内。上述结构，作为实施例，具体设置燃气喷孔111时，燃气喷孔111沿一周设置8个，每个直径为5mm，沿凸台11弧面圆周方向均匀分布。这样，燃气喷孔111结合收缩流道起到加速作用，可以有效强化燃气与空气的混合并分割火焰，增强流速场均匀性，弱化局部高温区的影响，抑制热力型no
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的生成。
27.所述的第二滤孔组2112和第三滤孔组2113之间设置一组阶梯2116，第四滤孔组2114和第五滤孔组2115之间设置另一组阶梯2116。两组阶梯2116为不同的阶梯，设置位置和参数不同。所述的第二滤孔组2112和第三滤孔组2113之间设置的一组阶梯2116为第一阶梯21161，第四滤孔组2114和第五滤孔组2115之间设置的一组阶梯2116为第二阶梯21162。
上述结构，作为实施例，具体设置阶梯2116时，第一阶梯21161位于沿布孔内胆211轴向方向距离布孔内胆211前端面44mm截面处，同时沿布孔内胆211径向方向波峰处收缩4.5mm，波谷处收缩3mm，周向60个波浪形锯齿21163，形成沿一周布置的第一阶梯21161；第二阶梯21162位于沿轴向方向距离布孔内胆211前端面91mm截面处，沿径向方向波峰处收缩3.5mm，波谷处收缩2.5mm，周向60个波浪形锯齿21163形成第二阶梯21162。
28.所述的空气管道2靠近前端侧面设置截面呈矩形的矩形流道22，矩形流道22一端为空气入口23，矩形流道22另一端连通空气管道2，空气管道2包括圆柱管道21。所述的矩形流道22与空气管道2垂直布置，矩形流道22顶部为空气入口23。上述结构，空气管道2设于燃气管道1外部，空气管道2内部中空且前端通过封闭板封闭，孔气管道的主管道为中空结构的圆柱管道21，垂直圆柱管道21轴线方向设置矩形流道22，矩形流道22顶部为空气入口23，用于空气进入。
29.所述的点火系统4为高压电火花点火结构，点火系统4包括高压点火包43、引线42、点火针41，高压点火包43设置在空气管道2前端外部的封闭板24上，高压点火包43通过引线42与点火针41相连。点火系统4点火时，点火针41点燃燃气和空气的混合气体。
30.所述的燃气管道2的出口段的收缩流道加速燃气从燃气喷孔111喷出，使燃气产生带角度的旋转，形成小幅度旋流，产生负压减缓燃气流速，卷吸气流；空气经矩形流道22扩散至圆柱管道21内，一部分空气通过多组滤孔组的滤孔进入布孔内胆211内部，先与燃气混合燃烧，越靠近布孔内胆211前端混合越快，形成一次燃烧区，降低热力型no
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生成量，混合气扩散过程中因阶梯2116影响产生压差加速流动，同时受波浪形锯齿21163影响，扰动增强气流混合，提升燃烧稳定性，另一部分空气绕掠环绕扩口曲面212表面通过通道25到达布孔内胆211末端与燃气混合，在布孔内胆211尾部形成小型回流区，构成二次燃烧区域，降低温度场平均温度。上述结构，是对整个低氮燃烧器的工作过程的描述，通过所述的结构改进，有效解决技术问题。
31.所述的空气管道2后端连接罩桶3，罩桶3为两端皆未封闭的圆柱管道结构，罩桶3前端与空气管道2末端相接，且相接部位密封。
32.本发明的燃烧器，燃气喷孔采用多孔式结构，均匀分布的喷孔使得空间内流速分布较为均匀，凸台的设计改变燃气流向，产生小幅度旋转，在出口处形成回流区域，提升流场流动稳定性，同时分割大面积燃烧火焰，增强该区域散热效果，弱化局部高温，抑制no
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生成。
33.本发明所述的低氮燃烧器，改进的技术方案，不仅改变结构，而且是基于工作原理的改进而改变结构，因此，和现有技术相比，具有明显的技术效果。本发明所述的低氮燃烧器采用分级燃烧与旋流相结合的方式，弱化局部高温区域影响、构造低速回流区，保证燃料稳定、充分地燃烧，将no
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排放量降低至≤30mg/nm3。在使用时，燃气流通过程为：燃气通过燃气入口进入燃气管道，燃气沿中心空气流道流动至出口段的收缩流道的凸台处，由收缩流道加速燃气流速，燃气从末端燃气喷孔喷出，进入圆柱管道中布孔内胆内。燃气在喷出时使燃气产生一定角度的旋转，形成小幅度旋流，产生微弱的负压减缓燃气流速，卷吸气流。空气流通过程为：空气由空气入口进入矩形流道，流动至圆柱管道中，一部分空气通过表面滤孔(2111-2215)进入布孔内胆内部，先与燃气混合燃烧，并且越靠近前端混合越快，形成一次燃烧区，大大降低热力型no
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生成量，混合气扩散过程中因阶梯影响产生压差加速流动，
同时受波浪形锯齿影响，扰动增强气流混合，提升燃烧稳定性，另一部分空气绕掠喇叭状扩口表面的空气后与燃气混合，在布孔内胆尾部形成小型回流区，构成二次燃烧区域，降低温度场平均温度。一方面分级燃烧弱化局部高温区影响，稳定流场，另一方面结构特征加速流动，减少混合气及烟气驻留时长，增强扰动促进混合，确保燃料完全燃尽。保证燃烧稳定性的同时降低no
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排放量。本发明的结构，燃气喷孔采用多孔式结构，结合收缩流道加速作用，可以强化燃气与空气的混合并分割火焰，增强流速场均匀性，弱化局部高温区的影响，抑制热力型no
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的生成。本发明中喇叭状的布孔内胆外表面设置多个圈层，每个圈层上分别均匀布置滤孔，圈层对通过布孔内胆外表面的气流起到一定的缓冲和绕流作用，具有增强燃烧稳定性的效果，而通过滤孔进入布孔内胆内部的空气先与燃气混合，实现分级效果，进一步降低no
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排放量。布孔内胆内壁面的阶梯使得内径突缩，产生压降，加速气流流动与混合，阶梯边缘波浪形锯齿进一步增强扰动，减少混合气及烟气驻留时长，降低炉内燃烧温度，达到抑制no
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生成的目的。本发明以分级燃烧与旋流相结合的方式，使燃料与空气快速充分混合，降低燃烧平均温度，同时小幅度卷吸燃烧产物，形成风烟混合物，创造低氧气浓度燃烧氛围，抑制no
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形成并改善燃烧效率及稳定程度。本发明所述的低氮燃烧器，针对现有技术中燃气燃烧时存在过量空气系数大、大量生成不完全燃烧产物及燃烧不稳定，促使大量热力型no
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产生等技术问题，提供一种结构简单，在燃气燃烧时有效起到分级燃烧与旋流的作用，降低燃烧区域平均温度、构造低速回流区，保证燃料稳定、充分地燃烧，降低no
x
排放量。
34.上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。