新颖的瓦斯燃烧器喷嘴结构.pdf

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摘要
申请专利号:

CN92101874.6

申请日:

1992.03.17

公开号:

CN1076516A

公开日:

1993.09.22

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

|||公开

IPC分类号:

F23D14/58

主分类号:

F23D14/58

申请人:

徐忠雄; 陈吉勇

发明人:

徐忠雄; 陈吉勇

地址:

中国台湾

优先权:

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

林长安

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内容摘要

一种新颖的瓦斯燃烧器喷嘴,其内流进、流出孔口制成细管形,短细管状喷出口与发散型预混合管室接合处形成锐孔管状结构,各个孔口管制成渐缩/渐扩管状,利用喷出口周围主、副进气孔共同构成节流结构。喷嘴上设有空气辅助管孔,其贯通配合细管状空气口孔,在瓦斯喷出孔前形成一可变压力区域。喷嘴前端出气口处设置一可调整瓦斯喷嘴与燃烧器收敛管颈之相对位置的结构。

权利要求书

1: 一种新颖的瓦斯燃烧喷嘴结构,一收敛型瓦斯进气管孔,一瓦斯短细管喷出口及一发散型预混合管室,其特征在于喷出口与预混合管室的接合处形成锐孔管状结构,该锐孔管状结构在瓦斯喷出口后侧周围设置具有多个收敛型细管状一次空气主进气孔及副进气孔,其中主、副进气孔、分别与设置于预混合管室周缘的发散型长细管状空气辅助管孔连通,该喷嘴内流进、流出孔口均制成细管形,各个孔口管制成渐缩/渐扩管状,利用瓦斯喷出口周围的主、副进气孔共同构成使流经喷嘴之混合气体可获得极高流速形成等熵流动以稳定混合气之分子行为动态并使该气体流动的压力头损失高以确保以后续之燃烧过程平衡的节流结构。
2: 如权利要求1所述的新颖瓦斯燃烧器喷嘴结构,其特征在于其中该喷嘴上的一次空气主进气孔及副进气孔各由一发散型长细管状空气辅助管孔连通,该空气辅助管孔能响应燃烧器本体因温度升降的不同压力及所需的空燃比变化现象,而即时回馈空气给喷嘴的一次空气副进气口,以便自动微调成适当的空气供给量而长时间保持良好燃烧状况。
3: 如权利要求1所述的新颖瓦斯燃烧器喷嘴结构,其特征在于在瓦斯喷嘴之预混合管室上设一套筒,预混合管室与套筒间设置有使套筒具有伸缩功能的螺纹,从而使瓦斯喷嘴口伸入收敛管颈的位置可得到适宜的调整以便准确控制预混合空气的进气量大小。

说明书


本发明一般涉及瓦斯燃烧器,具体涉及新颖的瓦斯燃烧器喷嘴结构。

    一般与燃烧器本体配合使用的传统的喷嘴(如图1所示),其作用主要由喷嘴1′喷出瓦斯气体,在混合管2′内预先与一部份从进气口孔21′吸入的空气(称为一次空气)混合,混合后再输送到燃烧部3′进行燃烧,另再由燃烧火焰周围吸收更多的空气(称为二次空气)以助燃之。

    但因目前使用的瓦斯燃料,为各种可燃性单纯的碳氢化合物类混合物(通常为丙烷C3H8及丁烷C4H10的混合物),其特性为可燃烧范围窄、燃烧速度慢、安定性低。所以其对容易因热引起的变动因素如瓦斯-空气之混合速度及在混合室内的空燃比(空气/燃气)……等因素极为敏感。

    所以燃烧过程产生的热会经由燃烧器本体的传导作用使温度、压力产生变化,混合气流中的气体分子行为亦将发生变化,进而影响混合气之流速、空燃比及室燃比,故无法得到稳定之质量、流速、流动供给燃烧。

    另外,瓦斯供给压力(即指调整器供给压力)的大小如偏离预设的适用范围(典型的限制在220-330mm H2O间之狭窄压力范围内),亦将影响混合气的流速、空燃比及室燃比,使燃烧状况失衡,故为稳定气体供给燃烧的流速及保持衡定的空燃比,所以须配置节气闸板A2,并时而加以调整以求稳定,然而实际上节气闸板只是一种调节空气进气量的辅助微调装置,并不能真正完全有效地主控空气-燃气的正确比例,而真正具有重大影响的乃取决于瓦斯气体喷出口与燃烧器收敛管颈设置的相对位置正确与否。依据流体力学原理:收敛管的管颈部位流速最大,而传统燃烧器结构的预混空气进气量借助瓦斯气自喷出口进入燃烧器收敛管颈地行程间所引起的气流速度的变化顺带吸引预混空气进入;故若瓦斯气自喷出口进入燃烧器收敛管颈之间行程过长,将会导致吸入过多的预混空气量(即使设置有节气闸板,因其闸板与燃烧器端面并非完全密封,而留有能让空气进入之缝隙,故亦将会导致过多空气量进入),故而形成浮火、飞火、呼吼声或瓦斯混合气虽喷流但却无法着火引燃…等不良燃烧状态;相反,如果瓦斯气自喷出口进入燃烧器收敛管之间的行程过短,则将使预混空气量吸入过少,造成红火、黄火、逆火、熄爆音……等不完全的燃烧状态。另,依一般使用状态,瓦斯燃烧器在使用时,操作者绝少会随时调整节气闸板以求达到适合应用的火候,大多任其产生不良的燃烧状态。

    诸如此类现象将产生下列各种不良缺陷,轻微者浪费能源,严重者可能危及生命财产:

    1.不完全燃烧会产生一氧化碳毒气,危害人体生命安全。

    2.不正确空燃比的瓦斯混合气在燃烧器燃烧部燃烧时,容易发生黄火、逆火、浮火、熄爆音及呼吼声……等不良现象,极易酿成各种灾害。

    3.尤其在产生浮火状态时,如未即时燃尽而尚含有微薄瓦斯量之混合气,该混合气会飘散稀释至空气中,如此不但浪费燃料,亦会使操作场所的空气恶化,有甚者,如人体长久累积吸入将会导致瓦斯中毒。

    综上所述可知,基于传统燃烧器结构与现有家用瓦斯燃气的特性,必须令到瓦斯喷嘴具备使初始的瓦斯-空气预混行程中有高流速-近乎等熵(绝热)流动,以及具备可有效调控预混合空气的进气量大小的结构,才能保持衡定的空燃比及室燃比,造成理想的瓦斯燃烧条件,从而达成安定、完全燃烧反应。

    有鉴于此,经过对瓦斯之燃料化学特性、燃烧条件、燃烧过程的温度、压力变化、混合气体分子行为变动等因素中,深入分析探讨,根据瓦斯混合气的空燃比、流速、室燃比发生变动的原因,谋求克服传统燃烧器缺陷,因而提出一种理想的燃烧器喷嘴结构设计。

    因此,本发明的主要目的在于提供一种瓦斯燃烧器的新颖的瓦斯燃烧气喷嘴结构,该喷嘴的流进、流出孔均设计成细管形,使短细管状喷出口与发散型预混合管室的接合处形成锐孔管状结构,并将各个孔口管设计成渐缩/渐扩管状,以及利用瓦斯喷出口周围之主、副进气孔共同构成节流结构。由此,流经喷嘴之混合气体可获得极高流速,形成等熵(绝热)流动以稳定混合气的分子行为动态,并使其气流的压力头损失高,以确保后续的燃烧过程衡定。

    本发明的另一个目的在于提供一种设有空气辅助管孔的瓦斯喷嘴,该喷咀贯通配合细管状空气进气口孔,在瓦斯喷出孔前形成一可变压力区域,使其能因瓦斯供给压力变化、燃烧器本体因受热所致的温度升降而造成的不同压力及所需的空燃比变化,使其能因瓦斯供给压力及所需的空燃比变化,而能即时回馈喷嘴的一次空气进气口,以自动调微成适当的空气供给量(压力),而长时间保证良好的燃烧状况。

    本发明的再一个目的在于提供一种设有混合空气量调控结构的瓦斯喷嘴,该喷嘴主要于该喷嘴前端出气口设置一可用以调整瓦斯喷嘴与燃烧器收敛管颈的相对位置的结构,使瓦斯喷嘴口的深入收敛管颈的位置得到适宜的调整,以便准确控制预混合空气的进气量大小而达到节流的功效,从而造成良好的瓦斯燃烧状况。

    为更彻底阐明本发明的技术构思,兹举一实施例配合附图及设计原理详细说明其结构及功能。

    图1所示为传统燃烧器结构的剖视图。

    图2为本发明的新颖瓦斯燃烧器喷嘴结构的实施例的透视图。

    图3为本发明的新颖的喷嘴结构的实施例的剖视图。

    图4为本发明的新颖的喷嘴结构的运作示意图。

    图5为本发明调整喷嘴套筒的操作示意图。

    参阅图2、3,所示为本发明的实施例的喷嘴1,该喷嘴1主要设有一收敛型瓦斯进气管孔11、一瓦斯短细管状喷出口12及一发散型预混合管室13,使喷出口12与预混合管室13的接合处形成锐孔管状结构,该喷嘴1在瓦斯喷出口12后侧周围设置具有多个收敛型细管状一次空气主进气孔14及副进气孔15,其中主进气孔14、副进气孔15分别与设置于预混合管室13周缘的发散型长细管状空气辅助管孔16连通;另,在瓦斯喷嘴1的预混合管室13外设置一套筒41,预混合管室13与套筒41间设有螺纹42使套筒41具有伸缩功能。参阅图4,所示为本发明的喷嘴1锁固枢接在旋塞3上;喷嘴1与燃烧器本体2配合组装时,将其预混合管室13的套筒41开口端43串置于燃烧器的收敛管颈21前端喉部的适当位置处,其伸入的深度约等于管环22的宽度h时为最恰当。

    再请参阅图4,本发明于使用时其产生的作用功效叙述如下:

    首先瓦斯喷嘴1的瓦斯喷出口12高压喷出瓦斯燃气,在短细管状喷出口12处获得极高的流速,形成等熵(绝热)流动状态(因流速极快,流体滞留在导流体的时间很短,且热传送面积也很小),以免因热传导效应使后续燃气与空气混合的行程中预混合饱和度(空燃比)产生变动。

    当瓦斯气自喷出口12喷出后,在进入与预混合管室13交接的锐孔管结构处,会使气流的压力头即时降低,同时从在其周围设置的一次空气主进气孔14及副进气口15吸入大量的一次空气后,便进入预混合管室13作一次预混合,此时,由发散型预混合管室13与瓦斯喷出口12侧周围设置的具有多个收敛型细管状一进气孔14、副进气孔15共同构成的节流结构,将即时降低气流压力头(初始喷流压力越大,在此处压力的降低也越大)使混合气流在预混合管室13可作较充分、均匀的一次预混。

    之后,混合气流再从预混合管室开口端17以较弱的喷流强度经过燃烧器2的收敛管颈21进入混合室23以作更均匀的、更充分的混合;在预混合气流经燃烧器收敛管颈21之同时,会从烧器前端的空气进气孔24(以下称之为二次进气孔)吸入适量的二次空气,以便使二次空气在混合室23中与预混合气再次拌混,以达完全燃烧所需要的含有20-50%过剩空气量的重要条件。

    然而,当使用燃烧器一段时间后,因燃烧部的高温经热传导使燃烧器本室23内的压力及其空燃比产生变化,喷嘴1便可即时透过空气辅助管孔16回馈空气并自动调节与其连通的一次空气副进气孔15的空气进气量(压力)来响应那些变化,此一调节过程也会间接影响预混合管室开口端17的预混气喷流强度及二次空气进气量,从而使其空燃比自动调整成合适该燃烧状态。

    再者,本发明的喷嘴1,因在纵向5设置以多孔性空气辅助管孔16,在预混合管室13的预混合气流以相当快速流动时,在管孔中便会有气流流动,从而能迅速有效地消除由燃烧器本体传导而来之热量从而恒保常温,故不会产生致使喷出孔阻塞的燃气热分解现象,并且可隔绝热量传导至旋塞,使旋塞油不会因受热而硬化,以增长旋塞之使用寿命。

    另外,如发生瓦斯-空气预混比例不当、燃烧不良现象严重时,则可利用旋扭套筒41,调节其伸入深度,以调整瓦斯气喷出口43与收敛管颈21之间的适当的相对位置(参阅图5所示),达到准确控制空气进气量的效果,以改善燃烧状态。

    综上所述可知,本发明之瓦斯喷嘴有下列优点:

    1.造成完全而安定燃烧的基本重要条件,可增进热效能,有效利用能源。

    2.喷嘴部恒保常温,不会产生致使喷出孔阻塞的燃气热分解现象。且可隔绝燃烧器本体的热量传导至旋塞,使旋塞油不会因受热而硬化,以增长旋塞之使用寿命。

    3.可有效改进传统燃烧器的红火、逆火、浮火、熄爆音、呼吼声及燃烧不完全……等不良现象。

    4.保持安定的、完全的燃烧,降低所产生的一氧化碳等有毒气体的量至最低程度。

    5.可免除传统的燃烧器须设置节气闸板的限制,简化了燃烧器结构、工费及材料成本。

    6.喷嘴的节流构造可用来自动调变初始供给高压至接近适合使用压力,突破传统燃烧器狭窄的瓦斯压力使用范围限制,使瓦斯燃烧器可于10-1000mmH2O宽阔压力范围间使用时,亦可正常顺利运作而不影响燃烧状况。

    7.喷嘴设置以空气辅助管孔,使其能响应燃烧器本体因温度升降造成的不同炉压及所需的空燃比变化现象,即时地回馈一次空气于喷嘴进气口,以自动调整适当的空气供给量,以便长时间保持良好的燃烧状况。

    8.于喷嘴前端出气口处设置一可调整瓦斯喷嘴与燃烧器收敛管颈之相对位置的结构,在发生瓦斯-空气预混比例不当、燃烧不良现象严重时,则可调整改变旋扭套筒长度,以控制瓦斯气喷出口与收敛管颈之间的适当相对位置,达到准确控制空气进气量的效果,从而改善燃烧状况。

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一种新颖的瓦斯燃烧器喷嘴,其内流进、流出孔口制成细管形,短细管状喷出口与发散型预混合管室接合处形成锐孔管状结构,各个孔口管制成渐缩/渐扩管状,利用喷出口周围主、副进气孔共同构成节流结构。喷嘴上设有空气辅助管孔,其贯通配合细管状空气口孔,在瓦斯喷出孔前形成一可变压力区域。喷嘴前端出气口处设置一可调整瓦斯喷嘴与燃烧器收敛管颈之相对位置的结构。 。

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