一種具有突擴(kuò)通道的燃料空氣混合器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)，更具體而言涉及一種燃燒室燃料空氣混合器，屬于燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源緊缺及全世界對環(huán)境保護(hù)問題的重視，各國對燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室排放和燃燒效率的要求越來越嚴(yán)格，一般要求燃?xì)廨啓C(jī)在50%及以上負(fù)荷區(qū)間，燃燒室排放能維持在較低水平，同時保持較高的燃燒效率。為了達(dá)到低排放的目的，預(yù)混燃燒技術(shù)被廣泛采用。因此，需要能夠?qū)崿F(xiàn)燃料與空氣預(yù)先混合的裝置，即燃料空氣混合器，并在混合器出口處形成混合均勻及有一定速度型的燃料空氣混合氣，進(jìn)而進(jìn)入火焰筒內(nèi)參與燃燒。
[0003]由于從燃料空氣混合器噴射出的燃料在燃燒室內(nèi)以預(yù)混火焰的方式燃燒，為達(dá)到極低的污染排放，火焰工作在可燃邊界附近，加上混合器噴射出的燃料空氣混合氣體射流速度較大，火焰的穩(wěn)定是比較困難的，現(xiàn)有技術(shù)中解決方法通常是中心體軸向長度小于燃料空氣混合器外壁面的長度，使得燃料空氣混合氣體從環(huán)形預(yù)混通道流出時先向中心體頭部端壁下游的中心區(qū)域擴(kuò)張，在中心體頭部端壁下游的中心區(qū)域形成回流區(qū)，然后進(jìn)入火焰筒內(nèi)在火焰筒內(nèi)進(jìn)一步擴(kuò)張，進(jìn)而在火焰筒內(nèi)形成較大的回流區(qū)域，用于火焰的穩(wěn)定，但這兩個回流區(qū)域易受火焰筒內(nèi)其他氣流的影響作用，使得火焰存在不能穩(wěn)定或穩(wěn)定性差的風(fēng)險。
[0004]為了提高火焰的穩(wěn)定性，現(xiàn)有專利文獻(xiàn)CN1704574中，采用了在混合器出口中心體附近制造與主流流動方向相反的撞擊空氣流動，形成再循環(huán)渦流，減少了噴射到回流區(qū)中的空氣量，從而降低混合器出口附近射流速度，提高了火焰穩(wěn)定性。而這種混合器內(nèi)層擋板等結(jié)構(gòu)加工連接等較為復(fù)雜，且不易于維修更換，并且再循環(huán)渦流并不容易控制，有可能難以解決穩(wěn)火的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供了一種具有突擴(kuò)通道的燃料空氣混合器，旨在進(jìn)一步提高混合器的穩(wěn)火性能，同時具有結(jié)構(gòu)簡單、且便于加工維修的特點。
[0006]本實用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種具有突擴(kuò)通道的燃料空氣混合器，包括中心體和與中心體同軸布置的環(huán)形燃料空氣通道，在環(huán)形燃料空氣通道內(nèi)設(shè)有旋流裝置，中心體末端開有中心空氣噴射孔，其特征在于:環(huán)形燃料空氣通道下游段至少具有一段由環(huán)形突擴(kuò)段形成的突擴(kuò)通道，且中心體末端的軸向位置處于突擴(kuò)通道的軸向范圍內(nèi)。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述的環(huán)形突擴(kuò)段呈階梯狀排列。
[0009]優(yōu)選地，所述的環(huán)形突擴(kuò)段為2?5段。
[0010]本實用新型的技術(shù)特征還在于:所述的環(huán)形突擴(kuò)段上設(shè)置有突擴(kuò)段壁面冷卻孔；突擴(kuò)段壁面冷卻孔為直孔或斜孔。位于突擴(kuò)通道內(nèi)的中心體側(cè)壁上設(shè)置有中心體側(cè)壁冷卻孔；所述的中心體側(cè)壁冷卻孔為直孔或斜孔。
[0011]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果:本實用新型通過在環(huán)形燃料空氣通道末端設(shè)置環(huán)形突擴(kuò)段，從而形成突擴(kuò)通道，該突擴(kuò)通道使混合氣流在此突然減速，從而在突擴(kuò)通道處形成局部的、獨立的、穩(wěn)定的突擴(kuò)通道回流區(qū)，且突擴(kuò)通道回流區(qū)不易受下游火焰筒內(nèi)其它氣流的影響，因此有效提高了火焰的穩(wěn)定性。同時，由于是對混合器外周壁的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，不受燃燒室其它部件的限制，沒有匹配等問題，且具有結(jié)構(gòu)簡單，易于加工維修的特點。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型提供的一種結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0013]圖2為一種整體三維結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖3為本實用新型的氣動原理示意圖。
[0015]圖中符號說明如下:
[0016]1-中心體；2_環(huán)形燃料空氣通道；3_旋流裝置；4_中心體末端；5_中心空氣噴射孔；6_環(huán)形突擴(kuò)段；7_突擴(kuò)通道；8_突擴(kuò)段壁面冷卻孔；9_中心體側(cè)壁冷卻孔；10_旋流葉片；11_燃料孔；12-燃料通道；13-突擴(kuò)段內(nèi)中心體側(cè)壁；14-突擴(kuò)通道回流區(qū)；15_中心體突擴(kuò)回流區(qū)；16_火焰筒突擴(kuò)回流區(qū)。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本實用新型的原理、結(jié)構(gòu)和【具體實施方式】做進(jìn)一步的說明。
[0018]圖1為本實用新型提供的一種具有突擴(kuò)通道的燃料空氣混合器，該燃料空氣混合器包括中心體1、環(huán)形燃料空氣通道2和旋流裝置3 ;中心體I的內(nèi)部設(shè)有中心空氣通道和環(huán)形燃料通道12，中心體I的末端設(shè)有中心空氣噴射孔5 ;環(huán)形燃料空氣通道2與中心體I同軸布置；旋流裝置3包括周向設(shè)置的中空旋流葉片10，在中空旋流葉片上設(shè)置有燃料孔11，環(huán)形燃料通道12與燃料孔相連通。
[0019]環(huán)形燃料空氣通道2下游段至少具有一段由環(huán)形突擴(kuò)段6形成的突擴(kuò)通道7，且中心體末端4的軸向位置處應(yīng)在環(huán)形突擴(kuò)段6的軸向范圍內(nèi)；環(huán)形突擴(kuò)段6數(shù)量范圍優(yōu)選為2?5段，其直徑逐漸增大，并呈階梯狀排列；環(huán)形突擴(kuò)段6上設(shè)置有突擴(kuò)段壁面冷卻孔8 ;突擴(kuò)段壁面冷卻孔8的形式可以是直孔和斜孔；處于環(huán)形突擴(kuò)段范圍內(nèi)的中心體側(cè)壁13上設(shè)置有中心體側(cè)壁冷卻孔9沖心體側(cè)壁冷卻孔9的形式可以是直孔和斜孔。
[0020]本實用新型的工作原理如下:
[0021]空氣通過環(huán)形燃料空氣通道2限定的空間流進(jìn)混合器內(nèi)部，并經(jīng)過旋流裝置3形成旋轉(zhuǎn)流動的氣流；燃料氣從燃料通道12進(jìn)入中空的旋流葉片10，并從旋流葉片10上設(shè)置的燃料孔11噴射而出；空氣和燃料氣在旋流裝置3所處的位置開始混合，流經(jīng)至中心體末端的軸向位置，與中心體末端4上開有的中心空氣噴射孔5流出的空氣匯合。設(shè)置在此處的由環(huán)形突擴(kuò)段6限定的突擴(kuò)通道7使混合氣流突然減速，在突擴(kuò)通道7處形成局部的、獨立的、穩(wěn)定的突擴(kuò)通道回流區(qū)14，且突擴(kuò)通道回流區(qū)14不易受下游火焰筒內(nèi)其他氣流的影響，有助于提高火焰穩(wěn)定的可靠性；由于氣流在中心體I頭部端壁4下游進(jìn)行擴(kuò)張，會在中心體末端4下游的中心區(qū)域內(nèi)形成中心體突擴(kuò)回流區(qū)15 ;氣流從混合器進(jìn)入火焰筒后，會在火焰筒內(nèi)形成較大的火焰筒突擴(kuò)回流區(qū)16，在突擴(kuò)通道回流區(qū)14、中心體突擴(kuò)回流區(qū)15、火焰筒突擴(kuò)回流區(qū)16的共同作用下最終實現(xiàn)了可靠穩(wěn)定的燃燒火焰；同時，環(huán)形突擴(kuò)段6上開設(shè)的突擴(kuò)段壁面冷卻孔8以及突擴(kuò)段內(nèi)中心體側(cè)壁13上開設(shè)的中心體側(cè)壁冷卻孔9，有冷卻氣體流出，以達(dá)到對此處壁面的冷卻作用，且該冷卻氣流不會對附近的回流區(qū)有明顯的破壞作用以保證穩(wěn)定的回流區(qū)域。
【主權(quán)項】
1.一種具有突擴(kuò)通道的燃料空氣混合器，包括中心體(I)和與中心體(I)同軸布置的環(huán)形燃料空氣通道(2)，在環(huán)形燃料空氣通道內(nèi)設(shè)有旋流裝置(3)，中心體末端(4)開有中心空氣噴射孔(5)，其特征在于:環(huán)形燃料空氣通道(2)下游段至少具有一段由環(huán)形突擴(kuò)段(6)形成的突擴(kuò)通道(7)，且中心體末端(4)的軸向位置處于突擴(kuò)通道(7)的軸向范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有突擴(kuò)通道的燃料空氣混合器，其特征在于:所述的環(huán)形突擴(kuò)段(6)呈階梯狀排列。
3.如權(quán)利要求2所述的一種具有突擴(kuò)通道的燃料空氣混合器，其特征在于:所述的環(huán)形突擴(kuò)段(6)為2?5段。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的一種具有突擴(kuò)通道的燃料空氣混合器，其特征在于:所述的環(huán)形突擴(kuò)段(6)上設(shè)置有突擴(kuò)段壁面冷卻孔(8)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種具有突擴(kuò)通道的燃料空氣混合器，其特征在于:突擴(kuò)段壁面冷卻孔(8)為直孔或斜孔。
6.如權(quán)利要求如權(quán)利要求1、2或3所述的一種具有突擴(kuò)通道的燃料空氣混合器，其特征在于:位于突擴(kuò)通道(7)內(nèi)的中心體側(cè)壁上設(shè)置有中心體側(cè)壁冷卻孔(9)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種具有突擴(kuò)通道的燃料空氣混合器，其特征在于:所述的中心體側(cè)壁冷卻孔(9)為直孔或斜孔。
【專利摘要】一種具有突擴(kuò)通道的燃料空氣混合器，屬于燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。該燃料空氣混合器包括中心體、環(huán)形燃料空氣通道以及設(shè)置在環(huán)形燃料空氣通道內(nèi)的旋流裝置；環(huán)形燃料空氣通道下游段至少具有一段由環(huán)形突擴(kuò)段形成的突擴(kuò)通道，且中心體末端的軸向位置處于突擴(kuò)通道的軸向范圍內(nèi)。本實用新型在環(huán)形燃料空氣通道末端，通過設(shè)置環(huán)形突擴(kuò)段，從而形成突擴(kuò)通道，該突擴(kuò)通道使混合氣流突然減速，在突擴(kuò)通道處形成局部的、獨立的、穩(wěn)定的突擴(kuò)通道回流區(qū)，且突擴(kuò)通道回流區(qū)不易受下游火焰筒內(nèi)其它氣流的影響，有效提高了火焰的穩(wěn)定性。同時，由于是對混合器外周壁的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，從而具有結(jié)構(gòu)簡單，易于加工維修的特點。
【IPC分類】F23R3-22, F23R3-20
【公開號】CN204404239
【申請?zhí)枴緾N201420853915
【發(fā)明人】付鎮(zhèn)柏, 查筱晨, 張珊珊
【申請人】北京華清燃?xì)廨啓C(jī)與煤氣化聯(lián)合循環(huán)工程技術(shù)有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2014年12月26日