一种双工作模式喷嘴、喷嘴阵列和燃烧器的制造方法_2

文档序号:9783873阅读:来源:国知局
-支撑圆筒;25-斜流通道;31-外层圆筒;41-步进电机;42-螺杆;43-控制器;44-火焰稳定性监测装置;D-内层圆筒的出口端与外层圆筒的出口端错开的距离。
【具体实施方式】
[0033]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。
[0034]请参见图1-7,本发明第一实施例的双工作模式喷嘴,其包括内层圆筒11、外层圆筒31和M层中间进气结构,M层中间进气结构夹设于内层圆筒11和外层圆筒31之间,沿圆筒四周的径向依次排列,相邻两层中间进气结构之间、最内层中间进气结构与内层圆筒11之间、最外层中间进气结构与外层圆筒31之间形成气流通道,至少一层中间进气结构可沿圆筒轴向移动,实现扩散燃烧模式和预混燃烧模式的切换,其中,I < MS 100。
[0035]优选地,内层圆筒11与外层圆筒31可同轴设置,二者的轴线也可平行设置,所述至少一层中间进气结构可沿圆筒轴向移动,指的是至少一层中间进气结构可沿内层圆筒的轴向和/或外层圆筒的轴向移动;
[0036]优选地,如图1-4所示,内层圆筒的出口端与外层圆筒的出口端在轴向可对齐设置,如图7所示,内层圆筒的出口端也可在轴向向流体入口方向与外层圆筒的出口端错开一定距离设置,其中,内层圆筒的出口端与外层圆筒的出口端错开的距离D为O?100mm。
[0037]优选地,该M层中间进气结构全部可沿圆筒轴向移动,或者M层中间进气结构中的部分中间进气结构可沿圆筒轴向移动,进一步地,最内层中间进气结构和/或最外层中间进气结构可沿圆筒轴向移动。
[0038]优选地,通过手动方式实现至少一层中间进气结构沿圆筒轴向的移动。
[0039]本发明第一实施例的双工作模式喷嘴,喷嘴运行后,M层中间进气结构位于图3所示的上限位置,燃料和空气分别经由不同的气流通道后由喷嘴喷出,在喷嘴出口附近燃烧,此时喷嘴工作于扩散燃烧模式,扩散燃烧虽然容易点火、燃烧稳定,但火焰长度较长,燃烧完全性较差。
[0040]其中,所述上限位置指的是M层中间进气结构的出口端与外层圆筒的出口端在轴向对齐。
[0041]接着,至少一层中间进气结构沿圆筒轴向向流体入口方向移动,直到火焰出现轻微不稳定状态或至少一层中间进气结构到达图1所示的下限位置,该至少一层中间进气结构两侧的气流通道中的燃料和空气在气流通道出口附近掺混,并由喷嘴喷出,在喷嘴出口附近燃烧,此时喷嘴工作于预混燃烧模式,以提高燃烧反应速度、火焰传播速度以及燃烧完全性。
[0042]其中,所述下限位置指的是至少一层中间进气结构的出口端与外层圆筒的出口端在轴向错开1mm-1OOOmm0
[0043]当火焰不稳定状态加剧或出现回火现象时,至少一层中间进气结构沿圆筒轴向向流体出口方向移动,直到火焰处于稳定状态或至少一层中间进气结构到达上限位置。当喷嘴停止运行时,若至少一层中间进气结构未处于上限位置,则至少一层中间进气结构继续沿圆筒轴向向流体出口方向移动,直到至少一层中间进气结构处于上限位置,如此实现了扩散燃烧模式和预混燃烧模式的切换。
[0044]由此可见,本发明第一实施例的双工作模式喷嘴,可以根据燃烧情况在扩散燃烧模式和预混燃烧模式之间切换,可以充分利用扩散燃烧模式和预混燃烧模式的优点,而尽量避免二者的缺点,可以适用于各种工况和燃料,极大地提高了燃烧性能。
[0045]本发明第二实施例的双工作模式喷嘴,为了达到简要说明的目的,上述第一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此,无需再重复相同叙述。
[0046]该双工作模式喷嘴,其中,中间进气结构为波浪旋转结构21,相邻两层波浪旋转结构21之间、最内层波浪旋转结构与内层圆筒11之间、最外层波浪旋转结构与外层圆筒31之间形成斜流通道25,该斜流通道25由波浪旋转结构的底端向顶端延伸,并与轴向具有一定角度。如图1-4、7所示,所述M取I,具有一层波浪旋转结构;如图6所示,所述M取2,具有两层波浪旋转结构。
[0047]优选地,波浪旋转结构21由沿径向起伏的N个波峰22和N个波谷23沿周向相间排列而成,相邻两层波浪旋转结构的波峰22和波谷23之间、最外层波浪旋转结构的波谷与外层圆筒31之间以及最内层波浪旋转结构的波峰与内层圆筒11之间形成斜流通道25,其中,2 <Ν< 10000ο
[0048]优选地,波浪旋转结构的截面形状可以为圆环形或多边环形。波浪旋转结构的加工方式可以为整体挤压成型、整体铸造或整体车铣;或者分块挤压成型、分块铸造、分块车铣,然后焊接成一体。波浪旋转结构的斜流通道25与轴向夹角为-89°?89°,波浪旋转结构的旋转方向可以为顺时针方向也可以为逆时针方向。
[0049]优选地,M层波浪旋转结构21同轴设置;M层波浪旋转结构的出口端可以在圆筒轴向对齐设置,也可以在圆筒轴向相互错开一定距离设置。
[0050]本发明第二实施例的双工作模式喷嘴,燃料和空气分别经过斜流通道25,在斜流通道25的作用下沿圆筒轴向流动,同时还会沿圆周方向旋转运动,使得燃料和空气能够更加充分地掺混,提高了燃烧效率,降低了污染物排放,改善了燃烧状态。
[0051]本发明第三实施例的双工作模式喷嘴,为了达到简要说明的目的,上述任一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此,无需再重复相同叙述。
[0052]该双工作模式喷嘴,中间进气结构还包括支撑圆筒24,该支撑圆筒的顶端与波浪旋转结构的波峰和波谷的底端连接,相邻支撑圆筒24之间形成引流通道,该引流通道与波浪旋转结构21形成的斜流通道连通,最内层支撑圆筒与内层圆筒11之间形成内侧流道,该内侧流道与最内层波浪旋转结构和内层圆筒11形成的斜流通道连通,最外层支撑圆筒与外层圆筒31之间形成外侧流道,该外侧流道与最外层波浪旋转结构和外层圆筒31形成的斜流通道连通。
[0053]本发明第三实施例的双工作模式喷嘴,支撑圆筒24起到导流作用,使得燃料和空气流速更平稳、流场更稳定,可进一步提高燃烧的稳定性、完全性和效率。
[0054]本发明第四实施例的双工作模式喷嘴,为了达到简要说明的目的,上述任一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此,无需再重复相同叙述。
[0055]该双工作模式喷嘴还包括步进电机41和螺杆42,步进电机41驱动螺杆旋转,螺杆42连接至少一层中间进气结构的支撑圆筒24,步进电机41和螺杆42共同带动至少一层中间进气结构沿圆筒轴向移动。
[0056]本发明第四实施例的双工作模式喷嘴,可以根据燃烧情况利用步进电机41和螺杆42实现至少一层中间进气结构沿圆筒轴向移动,完成扩散燃烧模式和预混燃烧模式之间切换。
[0057]本发明第五实施例的双工作模式喷嘴,为了达到简要说明的目的,上述任一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此,无需再重复相同叙述。
[0058]该双工作模式喷嘴还包括火焰稳定性监测装置44和控制器43,控制器43连接火焰稳定性监测装置44和步进电机41,火焰稳定性监测装置44监测火焰燃烧情况,根据燃烧情况向控制器43发送监测信号,控制器43根据监测信号生成控制信号,并发送给步进电机41,步进电机41根据控制信号驱动螺杆旋转,实现至少一层中间进气结构沿圆筒轴向移动,完成扩散燃烧模式和预混燃烧模式之间切换。
[0059]其中,该控制器43优选为单片机;火焰稳定性监测装置44为现有产品,火焰稳定性判定方法可以是基于压力波动测量、或者是基于图像分析处理、或者是基于气体成分测试等现有技术手段,这些细节超出了
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