專利名稱：預(yù)混燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及的是一種預(yù)混燃燒器，從本質(zhì)上來講，這種預(yù)混燃燒器至少是由兩塊部分的錐形體組成，在流動的方向上其中的一個套在另一個里面，其各自的錐體軸線都相對于中心軸線錯開一定距離，其結(jié)果是形成了用于燃燒空氣的切向槽口。
這樣的預(yù)混燃燒器已經(jīng)由專利，例如，EP-B1-0321809所公開。此預(yù)混燃燒器被設(shè)計成一種渦旋燃燒器，它基本上是由兩個錐形的半殼組成，它使燃燒空氣發(fā)生旋轉(zhuǎn)。把燃料噴進旋轉(zhuǎn)著的空氣中并在這里與其混合。在燃燒器出口處形成一界限明確的帽罩形循環(huán)區(qū)，而點火就在此循環(huán)區(qū)的尖部進行?；鹧姹旧碛扇紵髑胺降拇搜h(huán)區(qū)所穩(wěn)定，而不需要機械的火焰穩(wěn)定器。通常這種燃燒器的熱聲學(xué)特性是穩(wěn)定的，此燃燒器以簡單而成本低的構(gòu)造而聞名。
如果此燃燒器是用氣體燃料工作的話，則為此在由兩個錐形半殼所形成的切向槽口附近，設(shè)置一些氣體入流開口，它們沿縱向分布在兩個部分體的壁上。使用氣體工作時，在入口槽口區(qū)域就已經(jīng)開始與燃燒空氣形成混合物。
在錐形半殼的尖部安裝有一個液體燃料噴嘴。燃料以銳角注入空心的錐體中。所形成的錐形燃料流線由切向的內(nèi)流空氣所包圍。由于與壓縮空氣混合的結(jié)果，燃料的濃度在軸向連續(xù)地減少。在這種情況下，燃料的注入角度由預(yù)混燃燒器的開口角度所確定。然而，小的開口角度很難在液體和氣體燃料之間進行好的混合，因而這個開口角度是一個可導(dǎo)致較高污染物散出的因素。
在部分負(fù)荷的情況下，當(dāng)注入到切向槽口附近的氣體燃料不再保證預(yù)混燃燒器工作時，氣體燃料就經(jīng)由設(shè)置在錐形半殼尖部的燃料噴嘴注入。由于在回流區(qū)和燃料噴嘴之間有大的軸向距離，就存在著由此而產(chǎn)生的火焰軸向位置的改變的危險和產(chǎn)生脈動的危險。因而，由于回流區(qū)和燃料噴嘴之間大的軸向距離，所需要的燃料量增加了。這可能導(dǎo)致污染物散出的增加。
在開始提到的那種類型的預(yù)混燃燒器中，本發(fā)明的一個目的是減少污染物的散出以及對回流區(qū)進行穩(wěn)定。
按照本發(fā)明，此目的是這樣來實現(xiàn)的安裝一個供料噴槍，這個供料噴槍從部分的錐形體尖部開始向下游延伸而進入預(yù)混燃燒器的內(nèi)部，它基本上關(guān)于中心軸線成對稱地延伸；而且在供料噴槍的下游端至少設(shè)置有一個燃料噴嘴。
因為供料噴槍突出來伸入燃燒器的內(nèi)部，就會使回流區(qū)和燃料噴嘴之間的軸向距離縮短，在這一事實中尤其能看到本發(fā)明的優(yōu)點。因而在每個負(fù)荷范圍內(nèi)回流區(qū)在軸向方向上都被穩(wěn)定，而且避免了脈動。此外，由于靠近回流區(qū)通過燃料噴嘴實現(xiàn)了燃料的注入，為穩(wěn)定火焰所需的燃料就少了。因而也可以在部分負(fù)荷運行時，使預(yù)混燃燒器工作時散出的氧化氮低。此外，供料噴槍的外表面起剪切面的作用，這有助于氣體燃料和燃燒空氣的混合，從而減少了污染物的散出。把燃料噴嘴安放在靠近回流區(qū)的地方，在使用液體燃料時，可以增加液體燃料供料噴嘴的注入角，從而改進預(yù)混合過程，以及減少氧化氮的散出。
如果供料噴槍向下游延伸，至少要正好進入預(yù)混燃燒器靠底部的三分之一中，這會是特別有利的。這就防止了火焰前沿回火而進入燃燒器內(nèi)部。
此外，由槍管和槍管中的燃料管線來組成供料噴槍是有利的。因而某些燃料空氣可以通過槍管噴入，其結(jié)果是有助于燃料和空氣的互相混合。而且，避免了火焰建立在供料噴槍的端部。
把渦旋體安置在槍管和燃料管線之間是有利的。因而任何渦旋都可加到通過槍管噴進來的空氣上，其結(jié)果是使混合得到進一步的優(yōu)化。
此外，在槍管的下游端安裝一個空氣流噴霧嘴是有利的。這就使得液體燃料可以燃燒而污染物散出的少。
此預(yù)混燃燒器至少在燃燒器出口附近有一個圓形橫截面是有利的。圓形的燃燒器出口會產(chǎn)生相對于中心軸線的軸向?qū)ΨQ流動。因而避免了由部分錐體軸線所決定的脈動，而且回流區(qū)得到進一步的穩(wěn)定。
附圖中，憑借一個預(yù)混燃燒器來描述本發(fā)明的一個實施例子。
這些附圖有

圖1表示出通過預(yù)混燃燒器的部分縱向截面；圖2表示出通過圖1中預(yù)混燃燒器沿II-II線的部分橫截面；圖3表示了圖1中的細(xì)節(jié)III；圖4表示了沿圖3中IV-IV線的部分截面；
圖5表示了沿圖1中V-V線通過預(yù)混燃燒器的部分截面；圖6表示了適配器的部分橫截面；圖7以圖示表示了適配器的透視圖。
圖中只表示出對理解本發(fā)明的重要部件，工作介質(zhì)的流動方向用箭頭表示。
現(xiàn)在參考附圖，圖中同樣的標(biāo)記號碼表示幾個圖中的同一或相應(yīng)的部分。在圖1和圖2中圖示出了一個預(yù)混燃燒器11。此預(yù)混燃燒器11基本上是一種象由開始提到的專利EP-B1-0321809公開的所謂雙錐體燃燒器。此預(yù)混燃燒器用來把燃燒空氣和燃料在燃燒之前混合起來，例如在燃?xì)廨啓C組中就是這樣。這種預(yù)混燃燒器11由兩個空心的半錐形部分體12和13組成，它們在流動方向上一個套在另一個內(nèi)。在這種配置時，這兩個部分體的各自的錐體軸線14和15相對于預(yù)混燃燒器11的中心軸線都錯開了一個距離。這兩個部分體的相鄰錐壁在其縱向延伸范圍上形成了用于壓縮燃燒空氣9的槽口16，于是，壓縮的燃燒空氣9就由此通入燃燒器的內(nèi)部。
在切向槽口16附近的兩個部分體的壁上安裝了縱向走向的氣體供應(yīng)管線18。經(jīng)由從氣體供應(yīng)管線18分支出來的氣體流入開口(未畫出)來實現(xiàn)氣體燃料的注入。
從部分錐體12，13形成的尖部開始并與預(yù)混燃燒器11的中心軸線10對稱地安裝有向下游延伸的供料噴槍1。供料噴槍由槍管2和裝在槍管中的燃料管線3組成。在這種配置中，供料噴槍1的下游端的軸向位置最好處在至少預(yù)混燃燒器11的底部的三分之一中，也就是說，供料噴槍也可以從預(yù)混燃燒器11中伸出。例如，供料噴槍1可以從預(yù)混燃燒器中伸出而達(dá)到預(yù)混燃燒器軸向高度的百分之二十。渦旋體6安置在槍管2的內(nèi)部，最好靠近下游端。
按照圖3和圖4所示，渦旋體6是由一些導(dǎo)流體7組成，這些導(dǎo)流體安置在槍管內(nèi)壁和燃料管線3之間。在燃料管線3的內(nèi)部安裝有一個環(huán)形的外燃料供應(yīng)通道5和一個內(nèi)燃料供應(yīng)通道4。燃料通過內(nèi)通道4供給位于燃料管線3下游端的燃料噴嘴8。此噴嘴8設(shè)計成用于注入液體和氣體燃料的雙重噴嘴形式。外通道5分支出來經(jīng)由導(dǎo)流體7進入外燃料供應(yīng)通道5a，此通道又是處于槍管2的下游端的內(nèi)部。通過外通道5供給的液體燃料30因而通入槍管2的下游端。位于槍管2下游端的槍管外邊緣用做霧化邊緣17。
壓縮機(未畫出)中產(chǎn)生的壓縮燃燒空氣9通過切向槽口16進入預(yù)混燃燒器11的內(nèi)部。預(yù)混燃燒器11的構(gòu)形使此壓縮空氣9發(fā)生旋轉(zhuǎn)，渦旋速度在流動方向是增加的。在用氣體工作時，在入口槽口16的區(qū)域內(nèi)就開始形成與燃燒空氣9的混合物。槍管2的外壁作為附加的剪切面，進一步有助于燃燒空氣9和氣體燃料的相互混合。在燃燒器出口20處的整個起作用的橫截面上出現(xiàn)了盡可能均勻的燃料濃度。由燃燒室的壁19形成了燃燒室，在此燃燒室中的燃燒器出口20處，形成了界限明確的帽形回流區(qū)21，點火就在帽形回流區(qū)21的尖部進行。回流區(qū)21的軸向位置由供料噴槍1的下游端的軸向位置所固定。由此避免了回流區(qū)的軸向移動，同時也避免了脈動。
在部分負(fù)荷情況下，當(dāng)向切向槽口16附近注入的氣體燃料不再能保證預(yù)混燃燒器11工作時，氣體燃料就經(jīng)由噴嘴8來注入。由于靠近回流區(qū)21處被注入了氣體燃料，其結(jié)果是避免了全負(fù)荷和部分負(fù)荷工作之間的脈動。而且由于燃料是直接注入到回流區(qū)21，必須通過噴嘴8所注入燃料的需求量也減少了。
燃燒空氣9a同樣是通過槍管2和燃料管線3之間的空間而供給的。在這種情況下，通過槍管供給的燃料空氣部分9a可以達(dá)到全部空氣流的25％。渦旋體6使燃燒空氣9a產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。此處渦旋的形式和強度必須適應(yīng)于預(yù)混燃燒器的相應(yīng)條件。因此渦旋體6可以這樣設(shè)計，例如由渦旋體所產(chǎn)生渦旋的走向與預(yù)混燃燒器11的渦旋相反。這就增加了燃燒空氣9，9a和燃料的互相混合，此外還避免了回流區(qū)21的回火，因而也避免了供料噴槍1下游端的火焰回火。
如果預(yù)混燃燒器11是用液體燃料工作的，燃料就由供料噴槍1來注入。這是通過外通道5而實現(xiàn)的，液體燃料30經(jīng)由此外通道而供給霧化邊刃17。通過由槍管2供給的空氣9a，就形成了空氣流噴霧嘴22。為了改善霧化過程，相對與空氣9來說，空氣9a必須進一步壓縮。
此外，液體燃料可以經(jīng)由燃料噴嘴8來注入。考慮到噴嘴8在預(yù)混燃燒器11內(nèi)部的軸向位置，噴嘴8的噴射角度可以選擇得很大。因而空氣9，9a和燃料的相互混合得到了改善。
按照圖5所示，預(yù)混燃燒器至少在燃燒器出口20處設(shè)置有一個圓形出口。為此目的，部分錐形體12，13的兩個軸14，15必須安裝在一起，例如安裝在中心軸線10上?；亓鲄^(qū)21被進一步穩(wěn)定，脈動也由于圓形出口而避免了。
按照圖6和圖7所示，為了把預(yù)混燃燒器11的截面轉(zhuǎn)換成圓形截面，預(yù)混燃燒器11的下游端必須連接上一個適配器39。在這種情況下，在向適配器39過渡的地方，這兩個部分錐形體12，13的內(nèi)半徑Ri要比適配器39的出口半徑Ra大。適配器39的高度h和角度α的大小取決于通入適配器39的入口形狀。角度α與平均的流動角度相適應(yīng)，因此不會發(fā)生分離。適配器的自由流通截面在從適配器39的入口指向出口的方向上是減小的；因此在這里適配器使流動額外地得到加速。
當(dāng)然，本發(fā)明不受所述的實施例的限制。此預(yù)混燃燒器當(dāng)然可以裝備有多個切向入口槽口。供料噴槍當(dāng)然也可以裝在不同于雙錐形燃燒器的預(yù)混燃燒器中。雙重噴嘴也可以是由兩個噴嘴組成，在這種情況下內(nèi)供應(yīng)通道必須進行適當(dāng)?shù)男薷?。外燃料供?yīng)通道也可以從燃料管線移入槍管中。
顯然，按照前面的技術(shù)來看，本發(fā)明可以進行多種改善和變化。因而應(yīng)該理解為在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以不按上述的工藝來付諸實踐。
標(biāo)號一覽表1 供料噴槍2 槍管3 燃料管線4 內(nèi)燃料供應(yīng)管道5，5a 外燃料供應(yīng)管道6 渦旋體7 導(dǎo)流體8 燃料噴嘴9，9a 壓縮的燃燒空氣10 中心軸線
11預(yù)混燃燒器12部分錐形體13部分錐形體14錐體軸15錐體軸16切向槽口17霧化邊刃18氣體－供應(yīng)管線19燃燒室壁20燃燒器出口21帽形回流區(qū)22空氣流噴霧嘴30液體燃料31氣體燃料39適配器α平均流動角Ri部分錐形體的內(nèi)半徑Ra適配器的出口半徑h 適配器的高度
權(quán)利要求
1.一種預(yù)混燃燒器(11)，從本質(zhì)上來講，它至少是由兩塊部分錐形體(12，13)所組成，在流動方向上這兩塊部分錐形體一個套在另一個里面，其相應(yīng)錐體軸線(14，15)相對于中心軸線(10)錯開一定距離，由于這樣的結(jié)果，形成了用于燃燒空氣(9)的切向槽口(16)，其特征在于從部分錐形體(12，13)的尖部開始，安裝了一個供料噴槍(1)，此噴槍向下游延伸而進入預(yù)混燃燒器(11)的內(nèi)部，基本上關(guān)于中心軸線(10)對稱，而且至少在供料噴槍(1)的下游端安裝了一個燃料噴嘴(8)。
2.按照權(quán)利要求1所述預(yù)混燃燒器，其特征在于供料噴槍(1)向下游延伸，至少正好進入預(yù)混燃燒器(11)的底部的三分之一中。
3.按照權(quán)利要求1所述的預(yù)混燃燒器，其特征在于供料噴槍(1)基本包含一個槍管(2)和一個安裝在其中的燃料管線(3)，而且燃料噴嘴(8)安裝在燃料管線(3)的下游端。
4.按照權(quán)利要求3所述的預(yù)混燃燒器，其特征在于在燃料管線(3)中安裝有一個內(nèi)燃料供應(yīng)通道(4)和一個外燃料供應(yīng)通道。
5.按照權(quán)利要求3所述的預(yù)混燃燒器，其特征在于在槍管(2)的下游端安裝有一個空氣流噴霧嘴(22)。
6.按照權(quán)利要求3所述的預(yù)混燃燒器，其特征在于在槍管(2)和燃料管線(3)之間安裝有一個渦旋體。
7.按照權(quán)利要求6所述的預(yù)混燃燒器，其特征在于此渦旋體是由一些導(dǎo)流體(7)組成的。
8.按照權(quán)利要求1所述的預(yù)混燃燒器，其特征在于在燃燒器出口(20)的附近，預(yù)混燃燒器(11)至少有一個圓形的橫截面。
9.按照權(quán)利要求1所述的預(yù)混燃燒器，其特征在于在預(yù)混燃燒器(11)的下游端安置有一個適配器(39)，此適配器(39)的下游端具有一圓形的橫截面。
10.按照權(quán)利要求9所述的預(yù)混燃燒器，其特征在于預(yù)混燃燒器(11)的兩塊部分錐形體(12，13)的內(nèi)半徑(Ri)在向此適配器(39)的過渡處比適配器(39)的出口半徑(Ra)大。
全文摘要
預(yù)混燃燒器(11)從本質(zhì)上來講，至少由兩個部分錐形體(12，13)組成，在流動方向上它們的一個套在另一個里面，其相應(yīng)的錐體軸線相對于中心軸線(10)錯開了一定距離。因而形成了用于燃燒空氣(9)的切向槽口(16)。從部分錐形體(12，13)的尖端開始，安裝了一個供料噴槍(1)，它向下游延伸而進入預(yù)混燃燒器(11)的內(nèi)部，它基本上是相對于中心軸線(10)成對稱的分布。在供料噴槍(1)的下游端安裝了至少一個燃料噴嘴(8)。
文檔編號F23D11/24GK1163372SQ9612187
公開日1997年10月29日 申請日期1996年12月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月5日
發(fā)明者R·麥克米倫 申請人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司