專利名稱：燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃燒器，包括一個(gè)燃燒頭和一個(gè)火焰管，其燃燒頭具有由至少一個(gè)空氣引入噴嘴和一個(gè)燃料引入噴嘴組成的聚焦排氣裝置，在燃燒頭的流體流動(dòng)方向上有一個(gè)排氣殼體與火焰管相連，在排氣殼體內(nèi)設(shè)有一個(gè)部分地和排氣殼體的內(nèi)腔隔離開的腔室，并且在排氣殼體和腔室之間設(shè)有一個(gè)環(huán)形室作為再循環(huán)裝置。
為了提高燃?xì)廨啓C(jī)和燃燒裝置燃燒系統(tǒng)的效率以及減少有害物質(zhì)的排放，人們?cè)?jīng)對(duì)燃燒器做出了各種不同的改進(jìn)。有關(guān)最大有害物質(zhì)排放極限值的法律規(guī)定也已經(jīng)生效，燃燒系統(tǒng)必須滿足這些規(guī)定。除了其他的燃燒產(chǎn)物，對(duì)大氣污染起主要作用的是碳?xì)浠衔锖脱趸?NOx)。
氮一方面來源于具有天然氮?dú)夂康钠胀ù髿庑纬傻娜紵每諝?，另一方面來源于燃料中含有的有機(jī)化合氮。在燃燒過程中，氧化氮的形成除了受其他因素的影響外，還強(qiáng)烈地受到分子氮在火焰區(qū)內(nèi)停留時(shí)間的影響。停留的時(shí)間越短，所生成的氧化氮就越少。通過縮短停留時(shí)間，例如提高空氣和燃料的噴射速度，會(huì)造成燃燒器排出更多的未經(jīng)燃燒的液體化合物，從而降低了效率。
隨著炭黑的形成可以生成一氧化碳，而一氧化碳又有很高的熱值，如果燃料未被利用，則也隨之損失。
此外，氧化氮的形成還與火焰的溫度有關(guān)，氧化氮隨著火焰溫度的增加而增多。而火焰溫度的增加卻可以提高燃料能量的利用率。
在一種公知的飛機(jī)用燃?xì)廨啓C(jī)(DE-OS 3017034)的燃燒器中，為了在減少氧化氮等有害物質(zhì)的排放的同時(shí)提高其效率，其燃燒頭具有一聚焦的排氣裝置，排氣裝置的形狀為若干聚焦的、可單獨(dú)啟閉的排氣噴嘴，其中的燃料排氣噴嘴和空氣排出噴嘴自燃燒頭的中心出發(fā)徑向地交錯(cuò)布置。隨著和運(yùn)行條件相關(guān)的各個(gè)噴嘴的啟閉，可以產(chǎn)生一個(gè)(空載運(yùn)轉(zhuǎn))或者兩個(gè)(滿載運(yùn)轉(zhuǎn))燃燒區(qū)。在這種公知的燃燒器中，難燃、未燃的氣體化合物均被排出，從而大大地影響了燃料的能量利用率。
燃燒器不僅用于發(fā)動(dòng)機(jī)，還用于燃燒裝置。人們過去對(duì)其也進(jìn)行過各種改進(jìn)，以節(jié)約能源和減少有害物質(zhì)的排放。一種公知的減少有害物質(zhì)排放的方法是采用外部尾氣回流裝置。燃燒所產(chǎn)生的尾氣一般經(jīng)一個(gè)外部回流道被部分地引回燃燒區(qū)。這樣會(huì)降低火焰溫度，減少氧化氮的形成。
在“扎克(SAAKE)技術(shù)文獻(xiàn)”雜志1990.3第一期中，扎克公司建議了各種不同的尾氣反饋方法。
在同一份文獻(xiàn)中還介紹了一種內(nèi)部尾氣反饋方法。通過在燃燒腔內(nèi)安裝適當(dāng)?shù)牟考?，即設(shè)置與燃燒腔的外壁成一定間隔的管道將尾氣從火焰的后端引回火焰的根部。這種內(nèi)部尾氣回流裝置雖然可以通過阻止氧化氮的形成而減少有害物質(zhì)的排放，但必須付出降低火焰溫度的代價(jià)，從而減小了燃料的能量利用率。
德國專利說明書DE 4020237 Al中公開了一種如權(quán)利要求1的前序部分所述的燃燒器。這種公知燃燒器的結(jié)構(gòu)是專門為減少尾氣中的一氧化碳的含量而設(shè)計(jì)的、為此在燃燒氣體的邊緣區(qū)引入了助燃空氣，使燃料能在火焰管內(nèi)完全燃燒，從而達(dá)到降低一氧化碳含量的目的。這種吹入空氣的方法雖然也可以減少一部分氧化氮，但無論如何卻一并降低了火焰的溫度，從而帶來了上述公知燃燒器的缺點(diǎn)，即減小了燃料的能量利用率。將燃燒氣體自火焰管經(jīng)一個(gè)再循環(huán)裝置引回位于排氣殼體內(nèi)呈腔室狀的混合管，也無助于提高火焰的溫度，因?yàn)槿紵齾^(qū)一直延伸到混合管內(nèi)，自燃燒氣體的邊緣區(qū)引入助燃空氣的開孔不能和再循環(huán)裝置的入口端靠得太近，以防止多余的空氣混入回流氣體。
本發(fā)明的任務(wù)是，改進(jìn)如權(quán)利要求1的前序部分所述的燃燒器，使它在提高火焰溫度和增加燃料的能量利用率的同時(shí)可以減少有害物質(zhì)的排放。
該任務(wù)的解決方案是，其聚焦排氣裝置具有一個(gè)內(nèi)部空氣引入噴嘴和至少一個(gè)外部空氣引入噴嘴，并且燃料引入噴嘴位于內(nèi)部空氣引入噴嘴和外部空氣引入噴嘴之間，腔室和排氣裝置之間有一間隔，以使燃燒區(qū)在腔室內(nèi)開始，在腔室和排氣裝置之間有一個(gè)混合氣形成區(qū)，并且設(shè)有一個(gè)再循環(huán)裝置，以使難燃和未燃?xì)怏w化合物返回混合氣形成區(qū)，內(nèi)部空氣引入噴嘴和燃料引入噴嘴構(gòu)成將燃料從燃料引入噴嘴送入混合氣形成區(qū)的噴射器，經(jīng)外部空氣引入噴嘴可以送入低含氮空氣，外部空氣引入噴嘴朝內(nèi)傾斜，使得被送回的難燃、未燃?xì)怏w化合物與自外部空氣引入噴嘴排出的低含氮空氣相互混合，并且進(jìn)入腔室內(nèi)燃燒，而且低含2氮空氣在與被送回的難燃、未燃?xì)怏w化合物相互混合以前，在燃料引入噴嘴噴入的燃料周圍形成一道把外部大氣隔開的保護(hù)層。
在本發(fā)明所述的燃燒器內(nèi)，混合氣形成區(qū)位于排氣裝置和腔室之間，難燃、不燃?xì)怏w化合物可以經(jīng)再循環(huán)裝置進(jìn)入該混合氣形成區(qū)，并且低含氮空氣在此處混入難燃、未燃?xì)怏w化合物。所產(chǎn)生的混合氣進(jìn)入相鄰的腔室內(nèi)，和從中央被引入的燃料-空氣-混合氣同時(shí)被點(diǎn)燃，從而提高了能量的利用率和火焰的溫度。燃燒區(qū)也相應(yīng)地自燃燒頭內(nèi)的腔室開始。由于燃燒溫度高，所以不再產(chǎn)生未燃碳?xì)浠衔铩?br> 當(dāng)使用由一個(gè)外部空氣引入噴嘴送入的低含氮空氣時(shí)，該低含氮空氣同時(shí)起到隔絕周圍大氣的燃料射流的保護(hù)層的作用。這樣可以保證含有大量氮?dú)獾耐饨缈諝獠恢逻M(jìn)入燃燒區(qū)。
隨著難燃?xì)怏w化合物返回混合氣形成區(qū)，火焰的溫度開始有少許降低，其后果是火焰的根部朝著腔室的內(nèi)部移動(dòng)。隨著難燃?xì)怏w化合物的燃燒，火焰的溫度又重新升高，使火焰的根部又朝著腔室的外部移動(dòng)，這一過程不斷地重復(fù)進(jìn)行，使得火焰的根部以相對(duì)較高的頻率振動(dòng)。這種振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是，保護(hù)層的低含氮空氣在混合氣形成區(qū)內(nèi)與難燃、未燃?xì)怏w化合物的相互混合得到了促進(jìn)，保證了難燃、未燃?xì)怏w化合物的燃燒。隨著溫度的升高，這種振動(dòng)頻率也升高。
本發(fā)明的燃燒器和上述公知的燃燒器相比，其火焰溫度高，并且不產(chǎn)生溫度的下降。此外也無需尾氣和燃?xì)獾幕亓鳎蛔岆y燃、未燃?xì)怏w化合物反饋。這種反饋在燃燒器的燃燒頭內(nèi)即已開始，也就是在燃燒區(qū)的徑向外周進(jìn)行。而扎克技術(shù)文獻(xiàn)或者德國專利說明書DE4020237Al所述的燃燒器其尾氣和燃?xì)鈪s是從燃燒室返回的。
本發(fā)明的有利結(jié)構(gòu)是腔室位于排氣殼體內(nèi)的一個(gè)沿縱向延伸的、基本上呈卵形的、旋轉(zhuǎn)圓筒狀的空腔體的內(nèi)腔之中，該空腔體具有一個(gè)位于排氣裝置對(duì)面的入流孔和一個(gè)處在徑向另一端的出流孔;還包括一個(gè)用于無級(jí)調(diào)節(jié)被送入的低含氮空氣的流量和/或經(jīng)燃料引入噴嘴被送入的燃料流量的裝置;燃料引入噴嘴具有一個(gè)環(huán)形間隙，間隙的內(nèi)部由空氣引入噴嘴的一端構(gòu)成，間隙的外部由相對(duì)于該端呈斜角形的環(huán)形壁構(gòu)成，并且環(huán)形壁呈尖銳的環(huán)形刃形狀;外部空氣引入噴嘴由許多小噴嘴孔組成，這些小噴嘴孔引導(dǎo)保護(hù)層在混合氣形成區(qū)內(nèi)形成一束基本上呈錐形的空氣射流;空腔體的縱向截面具有一翼形斷面;火焰管的形狀與通過燃燒而產(chǎn)生的火焰前端的形狀相吻合，從而足以阻止周圍的大氣進(jìn)入火焰管和火焰前端之間;空腔體和排氣殼體之間有電氣絕緣，并且在空腔體內(nèi)裝有電極。
在權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)中，腔室是由一個(gè)位于燃燒頭的排氣殼體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)圓桶狀的、具有進(jìn)流口和出流口的空腔體的內(nèi)室構(gòu)成的，在該腔室內(nèi)有燃料/空氣-混合氣以及由低含氮空氣和返回的難燃、未燃?xì)怏w化合物組成的混合物流過。在上述空腔體和排氣殼體之間有均勻的間隙作為難燃、未燃?xì)怏w化合物的反饋通道。在射流方向上處在腔室后、火焰外區(qū)的難燃、未燃?xì)怏w化合物在文丘里效應(yīng)的作用下被吸入腔室前的區(qū)域，在此處難燃、未燃?xì)怏w化合物與來自外部空氣引入噴嘴的低含氮空氣相混合，并一起進(jìn)入腔室內(nèi)。
此外，權(quán)利要求2的空腔體是一個(gè)沿縱向延伸的基本上呈卵形的部件?？涨惑w的這種形狀可以產(chǎn)生一個(gè)確定的可控的火焰前端或者燃燒區(qū)。燃料-空氣-混合氣進(jìn)入空腔體后，空腔體的橫截面擴(kuò)展區(qū)可以有目的地降低混合氣的速度。一旦噴入的混合氣的速度下降到足夠低的程度，氣體即可通過普通的點(diǎn)火裝置點(diǎn)燃。這樣就在空腔體內(nèi)產(chǎn)生了一個(gè)位置穩(wěn)定的火焰根部振動(dòng)的燃燒區(qū)。
權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)使引入的空氣流量和/或燃料流量可調(diào)。它是通過可調(diào)式空氣引入噴嘴和燃料引入噴嘴實(shí)現(xiàn)的。
權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)可在空氣引入噴嘴(8)和燃料引入噴嘴(5)的尖銳的環(huán)形刃部產(chǎn)生特定的射流分裂，使噴入的燃料霧化。
權(quán)利要求5所述的結(jié)構(gòu)是通過位于混合氣形成區(qū)內(nèi)的許多小噴嘴孔實(shí)現(xiàn)的，它可使低含氮空氣在燃料周圍形成隔離外部大氣的保護(hù)層。
為了改善通過空腔體的氣流，并且改善通過空腔體外側(cè)的難燃、未燃?xì)怏w化合物的氣流，根據(jù)權(quán)利要求6所述，空腔體本身沿縱截面構(gòu)成翼形斷面。也就是說空腔體在流體方向上的壁厚首先增加，然后逐漸縮小。由于在空腔體出流區(qū)的火焰溫度很高，所以空腔體的壁厚不得小于一個(gè)特定的最小值。因此空腔體的翼形斷面不能完全做成流體力學(xué)上最佳的具有尖銳尾段的形狀。
權(quán)利要求7所述的火焰管形狀可使火焰自腔室噴出一段距離后即完全貼緊火焰管。這樣可避免處在腔室后面位于火焰和火焰管之間的難燃、未燃?xì)怏w化合物和火焰一起噴出，從而無法通過文丘里效應(yīng)回收。另外，火焰管的這種形狀還可阻止外部大氣的進(jìn)入。
根據(jù)權(quán)利要求8所述的結(jié)構(gòu)，混合氣在腔室內(nèi)可以通過簡單的方式點(diǎn)燃，并且將在腔室內(nèi)通過等離子體形成過程而產(chǎn)生的電荷引出。從中獲得的電能可以用來驅(qū)動(dòng)輔助機(jī)組。
下面對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步的說明。


圖1表示本發(fā)明所述帶有燃燒區(qū)和射流層的燃燒器的縱向剖視圖。
圖2表示本發(fā)明所述帶有燃燒頭和前部火焰管的燃燒器的縱向剖視圖。
圖3表示圖1所示燃燒器的放大圖。
圖1所示的燃燒器由燃燒頭B和與之相連的火焰管F組成。圖1左側(cè)的燃燒頭B用噴嘴體D表示，它具有一個(gè)聚焦排氣裝置，下面還要詳述。燃燒頭B的右側(cè)是一個(gè)具有底部21的排氣殼體22，它經(jīng)螺栓S和噴嘴體D相連。在排氣殼體22內(nèi)有一個(gè)與其內(nèi)壁呈均勻間隔的、沿縱向延伸的、基本上呈卵形的空腔體20，它由隔架23固定。隔架是由若干個(gè)位于空腔體20和排氣殼體22之間的鈹陶瓷絕緣體組成的空腔體20的內(nèi)室構(gòu)成一個(gè)腔室11。空腔體20具有一個(gè)朝向排氣裝置的入流孔12和一個(gè)朝向火焰管F的出流孔13。
排氣殼體22由未淬火的不銹鋼制成，并且在其和底部21相對(duì)的一端有一個(gè)法蘭26?；鹧婀蹻在其與排氣殼體22相對(duì)的一端有一個(gè)法蘭28。排氣殼體22和火焰管F通過若干夾持連接器24在法蘭26、28處相互固定在一起。
圖2所示的是放大的燃燒頭B和固定在其上的火焰管F的一部分火焰管F由氮化硅陶瓷制成。噴嘴體D由若干車制成的淬火不銹鋼部件L、R和T組成。在部件L、R和T之間的銅制密封件為簡化起見而未畫出。
噴嘴體D左側(cè)的部件T是一個(gè)噴嘴導(dǎo)向件，它有一個(gè)中心螺紋孔29和分別連接燃料管道BL和空氣管道LL的孔30a、30b。螺紋孔29自后部從噴嘴導(dǎo)向部件T與火焰管F相對(duì)的一側(cè)一直延伸到也為同心的、在噴嘴導(dǎo)向部件的前段內(nèi)構(gòu)成的配合孔31。在噴嘴導(dǎo)向部件T的螺紋孔29內(nèi)，和火焰管F相對(duì)另一側(cè)擰有帶外螺紋的空氣引入管1。在火焰管F對(duì)面一側(cè)的空氣引入管1上裝有一個(gè)圓柱形的配合塊，它的直徑與噴嘴導(dǎo)向部件T的配合孔31相配合，并且其直徑大于螺紋孔29的直徑。這樣空氣引入管1在配合孔31內(nèi)可呈同心布置。空氣引入管1的尖端33包含一個(gè)內(nèi)部空氣引入噴嘴2，該噴嘴是噴射器的一部分?？諝庖牍?的尖端33的外表面以及空氣引入噴嘴2的內(nèi)表面在被引入的空氣的射流方向上呈錐尖形，因此在尖端33的頭部形成了一個(gè)銳利的環(huán)形刃?？諝庖牍?擰在噴嘴導(dǎo)向部件T內(nèi)的深度大小是可調(diào)的。達(dá)到了規(guī)定的擰入深度后即可用鎖定螺母30將空氣引入管1的位置固定。
配合孔31的徑向外周在噴嘴導(dǎo)向部件T上形成了一個(gè)外圓筒狀配合面34，作為部件L的空氣導(dǎo)向體安裝在該配合面上。與噴嘴導(dǎo)向部件T同心的空氣導(dǎo)向體L上開有若干個(gè)軸向和徑向孔，用于引導(dǎo)燃料和空氣。
在空氣導(dǎo)向體L的徑向外周裝有作為部件R的燃料室環(huán)，它同樣帶有若干個(gè)軸向和徑向孔，用于引導(dǎo)燃料和空氣。
空氣導(dǎo)向體L在其外周上具有一個(gè)凹槽，它和燃料室環(huán)R組成一個(gè)環(huán)形的外部燃料室Ka。外部燃料室Ka經(jīng)空氣導(dǎo)向體L內(nèi)的若干徑向孔與環(huán)形的內(nèi)部燃料室Ki相連通，該室在徑向上是由空氣引入管1和空氣導(dǎo)向體L限定的。為了引入燃料，燃料室環(huán)R的軸向孔的一部分經(jīng)其徑向孔的一部分與外部燃料室Ka相連。在尖端33的前端，內(nèi)部燃料室Ki的橫截面強(qiáng)烈收縮，這是因?yàn)榭諝鈱?dǎo)向體L在其相鄰的端部具有強(qiáng)烈向內(nèi)傾斜的環(huán)壁6。該環(huán)壁6的端部呈尖端的棱邊形，從而構(gòu)成一個(gè)銳利的環(huán)形刃。該環(huán)壁6與尖端33一起形成了一個(gè)具有環(huán)狀出流橫截面的燃料引入噴嘴5。
空氣導(dǎo)向體L還在其與燃料室環(huán)R相鄰的端面具有一個(gè)環(huán)狀的穿孔E，它通過燃料室環(huán)R內(nèi)的軸向孔的一部分與空氣管道LL相連。有四個(gè)軸向孔36經(jīng)四個(gè)大徑向孔37與穿孔E相連，徑向孔37各通過一個(gè)沉頭螺釘18從外部被封死。徑向孔37經(jīng)外部空氣引入噴嘴8進(jìn)入排氣殼體22，外部空氣引入噴嘴8由四個(gè)直徑為0.5毫米的小噴嘴孔組成，腔室由噴嘴體D和空腔體20構(gòu)成。該腔室稱為混合氣形成區(qū)3外部空氣引入噴嘴8的噴嘴孔分別從四個(gè)徑向孔37出發(fā)朝著排氣殼體22的中軸線M傾斜，這些噴嘴孔的軸線與排氣殼體22的中軸線M相交于內(nèi)部空氣引入噴嘴2之前的某一點(diǎn)上?？諝鈱?dǎo)向體L在其相對(duì)于火焰管F一端的徑向外部的環(huán)壁6上有一個(gè)漏斗形的深槽39，在該槽上凸起環(huán)形壁6。漏斗形槽39的外表面從斷面上看相對(duì)于外部空氣引入噴嘴8的噴嘴孔大致呈直角。
噴嘴導(dǎo)向部件T、空氣導(dǎo)向體L、燃料室環(huán)R和排氣殼體22用螺栓S緊固在一起。在燃料室環(huán)R內(nèi)有通孔，在噴嘴導(dǎo)向部件T有螺紋孔，均用于容納螺栓S。在螺栓S的頭部裝有帶孔41的排氣殼體22。
如上所述，排氣殼體22內(nèi)部的空腔體20通過隔架23以均勻的間隔固定在排氣殼體22的內(nèi)壁上?？涨惑w20具有若干徑向相對(duì)設(shè)置的徑向孔，這些孔與隔架23內(nèi)的孔和排氣殼體22的孔構(gòu)成了徑向相對(duì)布置的通孔，這些孔在圖2中只能看到兩個(gè)。與高壓電源HV相連的點(diǎn)火電極Z穿過該通孔插在空腔體20內(nèi)，即插在腔室11中。此外點(diǎn)火電極Z還與輔助機(jī)組N相連。
下面對(duì)照附圖3說明燃燒器的工作方式。
來自圖中沒有畫出的中央氣源的低含氮空氣一方面通過空氣管道LL，另一方面通過空氣引入管1進(jìn)入噴嘴體D。燃料則通過燃料管道BL引入。
一部分低含氮空氣經(jīng)位于噴嘴體D中央的空氣引入管1進(jìn)入內(nèi)部空氣引入噴嘴2，并且經(jīng)內(nèi)部空氣引入噴嘴2的加速作為中央空氣射流噴入排氣殼體22。燃料經(jīng)燃料管道BL進(jìn)入噴嘴體D，并且在噴嘴體D內(nèi)經(jīng)若干徑向孔和軸向孔通過外部和內(nèi)部燃料室Ka和Ki進(jìn)入環(huán)形燃料引入噴嘴5。通過內(nèi)部空氣引入噴嘴2和燃料引入噴嘴5的噴射器構(gòu)造，從燃料引入噴嘴5噴出的燃料被中央空氣射流撕裂，并與空氣射流一起噴入排氣殼體22。由于空氣引入噴嘴2和環(huán)壁6相鄰的端部構(gòu)成尖端的環(huán)形刃，因此在該環(huán)形刃處可產(chǎn)生確定的流體分離，使噴入的燃料得到良好的霧化。經(jīng)霧化的燃料在混合氣形成區(qū)3內(nèi)與中央空氣射流徹底混合，并且作為易燃的燃料-空氣-混合氣噴入縱向設(shè)置的基本上呈卵形的空腔體20。
插在空腔體20內(nèi)的點(diǎn)火電極Z與高壓電源HV相連，并且產(chǎn)生一電弧，將燃料-空氣-混合氣點(diǎn)燃。此時(shí)產(chǎn)生了一個(gè)燃燒區(qū)，也稱為火焰前端40。該區(qū)開始于燃燒頭B的腔室11內(nèi)，并且具有一火焰根部，它在腔室11內(nèi)靠近入流孔12的地方形成?；鹧媲岸?0在噴出腔室11以前占據(jù)了整個(gè)腔室橫截面?；鹧媲岸?0從腔室11排出時(shí)達(dá)到其最高溫度。由于熱負(fù)荷極高，所以空腔體20用鎢制成?；鹧媲岸?0自腔室11噴出后先與出流孔13成一定間隙，然后完全貼到火焰管F上?；鹧媲岸?0的形狀特別與燃料的種類有關(guān)?；鹧婀蹻應(yīng)當(dāng)精確地和火焰前端40的形狀相吻合，從而不致在火焰管F和火焰前端40之間產(chǎn)生間隙，使難燃、未燃?xì)怏w化合物自火焰管F中逸出或者使周圍的大氣經(jīng)火焰管F進(jìn)入。
火焰前端40從空腔體20噴出時(shí)，在火焰前端40的外周區(qū)是難燃、還未燃的氣體化合物。這些化合物在火焰前端40自空腔體20排出后被釋放到排氣腔38中。排氣腔38是環(huán)形的，并且在噴出的火焰前端40和火焰管F之間構(gòu)成了一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)火焰前端40還沒有完全地貼在火焰管F上。通過文丘里原理，在排氣腔38內(nèi)的難燃、未燃?xì)怏w化合物經(jīng)環(huán)形室42朝著排氣裝置的方向被引回，環(huán)形室42構(gòu)成一個(gè)由空腔體20和排氣殼體22圍成的再循環(huán)裝置。這種反饋通過下列方式而易于進(jìn)行，即空腔體20的縱截面呈翼形斷面，因此能火焰良好地貼在空腔體20上并且避免產(chǎn)生渦流。
為了使難燃?xì)怏w化合物燃燒需要大量供氧。為此在回到混合區(qū)3內(nèi)的難燃、未燃?xì)怏w化合物中混合了來自外部空氣引入噴嘴8的噴嘴孔的低含氮空氣，而低含氮空氣經(jīng)位于噴嘴體D的車制件內(nèi)的孔30b、36、環(huán)形穿孔E以及與其相連的孔37進(jìn)入外部空氣引入噴嘴8。穿孔E是必要的，它可使外部空氣引入噴嘴8的所有噴嘴孔都處在相同的壓力下?？?6、37的橫截面大于外部空氣引入噴嘴8本身的噴嘴孔的橫截面，從而始終維持一個(gè)風(fēng)滯壓力。噴嘴孔8向內(nèi)傾斜，并指向在中央形成的燃料-空氣-混合氣，從而產(chǎn)生一束外圍錐形空氣射流。低含氮空氣的錐形射流的流體橫截面一直收縮到噴出的燃料-空氣-混合氣為止，以使接觸到燃料-空氣-混合氣后發(fā)生的氣體射流偏轉(zhuǎn)重新呈輕微的錐形擴(kuò)展，并且噴入空腔體20。這束圍繞燃料-空氣-混合氣噴出的低含氮空氣構(gòu)成一道隔絕周圍大氣的保護(hù)層25，大氣可經(jīng)孔41進(jìn)入，并且由于其高含氮量應(yīng)當(dāng)與燃燒隔離。除了保護(hù)層25之外，在保護(hù)層25的徑向外周還形成了一個(gè)環(huán)形低含氮空氣區(qū)27，它是由來自噴嘴孔8的低含氮空氣構(gòu)成的。在低含氮空氣區(qū)27內(nèi)的流體通過傾斜布置噴嘴孔8和空氣導(dǎo)向體L的形狀的作用，在噴嘴孔8后面使低含氮空氣部分地與反饋回來的難燃、未燃?xì)怏w化合物在混合氣形成區(qū)3內(nèi)相互混合，并且一起進(jìn)入腔室11。難燃、未燃?xì)怏w化合物從低含氮空氣獲得其燃燒所必須的氧氣進(jìn)入腔室11的難燃、未燃?xì)怏w化合物和低含氮空氣的混合比例應(yīng)當(dāng)保證在腔室11內(nèi)點(diǎn)火時(shí)能大大提高火焰的溫度。這樣就可使火焰根部朝著排氣裝置的方向移動(dòng)。這種反饋、混合和點(diǎn)火的過程不斷地重復(fù)進(jìn)行，使得火焰根部以相對(duì)較高的頻率做軸向振動(dòng)，從而導(dǎo)致燃燒器發(fā)出嗡嗡聲。這種振動(dòng)的附加優(yōu)點(diǎn)是，在混合氣形成區(qū)3內(nèi)產(chǎn)生的壓力柱同樣發(fā)生振動(dòng)，從而幫助和促使難燃、未燃?xì)怏w化合物和低含氮空氣相混合，并且防止外界大氣進(jìn)入腔室11。
為了最佳地實(shí)現(xiàn)燃燒器的功能，需要對(duì)送入的燃料和低含氮空氣流量進(jìn)行精確的調(diào)整。進(jìn)入的燃料流量可通過空氣引入管1在噴嘴導(dǎo)向部件T內(nèi)旋入的深淺來調(diào)整。由于空氣引入管1的尖端33同時(shí)構(gòu)成了環(huán)形燃料引入噴嘴5的內(nèi)壁，因此空氣引入管1較深地?cái)Q入噴嘴導(dǎo)向部件T后，會(huì)增加燃料引入噴嘴5的橫截面，使更多的燃料進(jìn)入混合氣形成區(qū)3。引入的低含氮空氣流量的調(diào)節(jié)通過圖中未畫出的調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行，通過該螺栓可以或多或少地減小空氣管道LL和空氣引入管1的橫截面。
火焰前端40自火焰管F的端部后面進(jìn)入一個(gè)圖中未畫出的燃燒室。試驗(yàn)證明，排放的尾氣中幾乎不含有碳?xì)浠衔?，只含有極少量的一氧化碳和氧化氮。
本燃燒器的結(jié)構(gòu)不僅允許使用礦物燃料或者有機(jī)燃料，也允許使用可燃?xì)怏w，特別是碳?xì)浠衔餁怏w。
除了通過燃燒獲取熱量外，還可以從燃燒器中引出電能。在腔室11內(nèi)的燃燒構(gòu)成了一種等離子體。其中產(chǎn)生的電荷可通過電極Z引出，以用于輔助機(jī)組N的能源供應(yīng)。用于普通燃燒裝置的燃燒器在燃燒時(shí)產(chǎn)生的電能可達(dá)數(shù)百瓦。為了能將電荷引出，空腔體20和排氣殼體22之間要有絕緣，如上所述。
權(quán)利要求
1.燃燒器，包括一個(gè)燃燒頭(B)和一個(gè)火焰管(F)，其燃燒頭(B)具有由至少一個(gè)空氣引入噴嘴(8)和一個(gè)燃料引入噴嘴(5)組成的聚焦排氣裝置，在燃燒頭(B)的流體流動(dòng)方向上有一個(gè)排氣殼體(22)與火焰管(F)相連，在排氣殼體(22)內(nèi)設(shè)有一個(gè)部分地和排氣殼體(22)的內(nèi)腔隔離開的腔室(11)，并且在排氣殼體(22)和腔室(11)之間設(shè)有一個(gè)環(huán)形室(42)作為再循環(huán)裝置，本發(fā)明的特征是，聚焦排氣裝置具有一個(gè)內(nèi)部空氣引入噴嘴(2)和至少一個(gè)外部空氣引入噴嘴(8)，并且燃料引入噴嘴(5)位于內(nèi)部空氣引入噴嘴和外部空氣引入噴嘴之間，腔室(11)和排氣裝置之間有一間隔，以使燃燒區(qū)在腔室內(nèi)開始，在腔室(11)和排氣裝置之間有一個(gè)混合氣形成區(qū)(3)，并且設(shè)有一個(gè)再循環(huán)裝置(42)，以使難燃和未燃?xì)怏w化合物返回混合氣形成區(qū)(3)，內(nèi)部空氣引入噴嘴(2)和燃料引入噴嘴(5)構(gòu)成將燃料從燃料引入噴嘴送入混合氣形成區(qū)(3)的噴射器，經(jīng)外部空氣引入噴嘴(8)可以送入低含氮空氣，外部空氣引入噴嘴(8)朝內(nèi)傾斜，使得被送回的難燃、未燃?xì)怏w化合物與自外部空氣引入噴嘴(8)排出的低含氮空氣相互混合，并且進(jìn)入腔室(11)內(nèi)燃燒，而且低含氮空氣在與被送回的難燃、未燃?xì)怏w化合物相互混合以前，在經(jīng)燃料引入噴嘴(5)被噴入的燃料周圍形成一道把外部大氣隔開的保護(hù)層(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征是，腔室(11)位于排氣殼體(22)內(nèi)的一個(gè)沿縱向延伸的、基本上呈卵形的、旋轉(zhuǎn)圓筒狀的空腔體(20)的內(nèi)腔之中，該空腔體(20)具有一個(gè)位于排氣裝置對(duì)面的入流孔(12)和一個(gè)處在徑向另一端的出流孔(13)。
3.如權(quán)利要求2所述的燃燒器，其特征是，包括一個(gè)用于無級(jí)調(diào)節(jié)被送入的低含氮空氣的流量和/或經(jīng)燃料引入噴嘴(5)被送入的燃料流量的裝置。
4.如權(quán)利要求2或3所述的燃燒器，其特征是，燃料引入噴嘴(5)具有一個(gè)環(huán)形間隙，間隙的內(nèi)部由空氣引入噴嘴(2)的一端構(gòu)成，間隙的外部由相對(duì)于該端呈斜角形的環(huán)形壁(6)構(gòu)成，并且空氣引入噴嘴(2)的相鄰端與環(huán)形壁(6)構(gòu)成尖銳的環(huán)形刃形狀。
5.如權(quán)利要求2至4之中任何一項(xiàng)所述的燃燒器，其特征是，外部空氣引入噴嘴(8)由許多小噴嘴孔組成，這些小噴嘴孔引導(dǎo)保護(hù)層(25)在混合氣形成區(qū)(3)內(nèi)形成一束基本上呈錐形的空氣射流。
6.如權(quán)利要求2至5之中任何一項(xiàng)所述的燃燒器，其特征是，空腔體(20)的縱向截面具有一翼形斷面。
7.如權(quán)利要求1至6之中任何一項(xiàng)所述的燃燒器，其特征是，火焰管(F)的形狀與通過燃燒而產(chǎn)生的火焰前端(40)的形狀相吻合，從而足以阻止周圍的大氣進(jìn)入火焰管(F)和火焰前端(40)之間。
8.如權(quán)利要求1至7之中任何一項(xiàng)所述的燃燒器，其特征是，空腔體(20)和排氣殼體(22)之間有電氣絕緣，并且在空腔體(20)內(nèi)裝有電極(Z)。
全文摘要
燃燒器，包括一個(gè)燃燒頭(B)和一個(gè)火焰管(F)，燃燒頭(B)具有一個(gè)由空氣引入噴嘴和燃料引入噴嘴組成的聚焦排氣裝置。該裝置產(chǎn)生的低含氮空氣和燃料的混合氣在一個(gè)空腔體(20)的腔室(11)內(nèi)被點(diǎn)燃。難燃、未燃?xì)怏w化合物自空腔體(20)排出后又沿其外表面返回到空腔體(20)前面的區(qū)域內(nèi)，并且與低含氮空氣在腔室(11)內(nèi)重新混合并燃燒。這種附加的燃燒提高了燃料的能量利用率并減少了尾氣排放的有害物質(zhì)。
文檔編號(hào)F23D11/40GK1086886SQ9310707
公開日1994年5月18日 申請(qǐng)日期1993年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月13日
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