CN117419337B - 带有稳火装置的瓦斯脉动燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有稳火装置的瓦斯脉动燃烧器，包括依次连接的稳火装置、燃烧室和尾管。稳火装置包括外壳、收缩腔室和位于外壳内侧的嵌套结构。外壳的第一端为第一进气口，外壳的第二端为出气口。嵌套结构包括内腔室和套设于内腔室外侧的外腔室。内腔室和外腔室均为收缩状，内腔室和外腔室横截面积较小的一端均朝向出气口。外腔室横截面积较大的一端与外壳相连，内腔室横截面积较大的一端与外壳留有间隙。相比于现有技术，本发明的燃烧器能够控制燃烧室脉动燃烧的火焰方向，从而提高安全性。

Description

带有稳火装置的瓦斯脉动燃烧器

技术领域

本发明涉及瓦斯燃烧器技术领域，特别是涉及一种带有稳火装置的瓦斯脉动燃烧器。

背景技术

Hemholtz型无阀自激励脉动燃烧器作为一种不需要机械阀，可以直接依靠其特殊声学结构产生稳定脉冲燃烧的燃烧器，不仅保留了脉动燃烧器燃烧效率高、低污染排放等优点，而且不会受到自吸供气方式的限制，能够应用到大功率设备中。

虽然Hemholtz型无阀自激励脉动燃烧器的声学结构不仅能自主调节工况稳定性，且具有高容积热负荷和宽负荷调节范围的优点，但在实际投入使用时，燃烧室内的火焰方向难以稳定，仅仅依靠现有的燃烧器结构无法保证燃烧的安全性。一旦发生回火事故，造成的损失难以估量。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有稳火装置的瓦斯脉动燃烧器，以控制燃烧室脉动燃烧的火焰方向，提高安全性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种带有稳火装置的瓦斯脉动燃烧器，包括依次连接的稳火装置、燃烧室和尾管；

所述稳火装置包括外壳、收缩腔室和位于所述外壳内的嵌套结构；所述外壳的第一端为第一进气口，所述外壳的第二端为出气口；所述收缩腔室横截面积较大的一端与所述外壳的内壁相连，所述收缩腔室横截面积较小的一端朝向所述出气口；所述嵌套结构包括内腔室和套设于所述内腔室外侧的外腔室，所述内腔室与所述外腔室之间留有间隙；所述内腔室和所述外腔室均为收缩状，所述内腔室和所述外腔室横截面积较小的一端均朝向所述出气口；所述外腔室横截面积较大的一端与所述外壳相连，所述内腔室横截面积较大的一端与所述外壳留有间隙；

所述燃烧室的第一端与所述出气口相连，所述燃烧室的第二端与所述尾管的第一端相连。

优选地，所述嵌套结构包括多组，在所述外壳内，多组所述嵌套结构沿所述外壳的轴线间隔分布。

优选地，所述收缩腔室横截面积较小的一端，伸入相邻所述内腔室横截面积较大的一端，以在两者之间形成内侧间隙；

所述外腔室横截面积较小的一端，伸入相邻所述嵌套结构中所述内腔室横截面积较大的一端，以在两者之间形成内侧间隙；

同一个所述嵌套结构中，所述内腔室与所述外腔室之间的间隙称为外侧间隙。

优选地，所述外壳、所述燃烧室均为圆柱状，所述收缩腔室、所述内腔室、所述外腔室均为圆锥状，所述外壳、所述收缩腔室、所述内腔室、所述外腔室和所述燃烧室共轴线。

优选地，所述收缩腔室、所述内腔室、所述外腔室的锥度相同。

优选地，所述外壳上还设有第二进气口，所述第二进气口处连接有第一导流管，所述第一导流管的轴线穿过所述内侧间隙，所述第一导流管的轴线与所述外壳的轴线共面；所述第一导流管的轴线与所述外壳的轴线间的夹角，等于所述内腔室的母线与所述外壳的轴线的夹角。

优选地，所述燃烧室上设有第三进气口，所述第三进气口处连接有第二导流管，所述第二导流管的轴线垂直于所述燃烧室的轴线，所述第二导流管的轴线与所述燃烧室的轴线异面。

优选地，所述第二进气口和所述第三进气口均包括多个，多个所述第二进气口在所述外壳的圆周方向上间隔分布，多个所述第三进气口在所述燃烧室的圆周方向间隔分布。

优选地，所述燃烧室内设有电火花塞点火装置。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

当燃烧室内产生回火气流时，回火气流由出气口进入外壳，到达嵌套结构。此时回火气流分为两股，第一股由内腔室靠近出气口的一端进入内腔室。第二股流过内腔室与外腔室间的间隙，遇到另一嵌套结构(具体是另一嵌套结构的外腔室)或收缩腔室的阻碍，在阻碍作用下发生转向并消耗动能。之后，第二股回火气流由内腔室靠近第一进气口的一端进入内腔室。两股回火气流在内腔室内侧交汇并形成涡流，再一次消耗回火气流的动能。同理，由第一进气口流入外壳的助燃气体也会与回火气流交汇，从而消耗回火气流的动能。因此，本发明的燃烧器能够控制燃烧室脉动燃烧的火焰方向，提高安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例带有稳火装置的瓦斯脉动燃烧器的纵截面剖视图；

附图标记说明：1-第一法兰；2-第二法兰；3-第一导流管；4-内侧间隙；5-外侧间隙；6-内腔室；7-第二导流管；8-燃烧室；9-尾管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种带有稳火装置的瓦斯脉动燃烧器，以控制燃烧室脉动燃烧的火焰方向，提高安全性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。本实施例中，“收缩”是指，由一端至另一端，横截面积逐渐变小，或横截面积呈阶梯式变小，或两者的结合。本实施例中，以横截面积逐渐变小为例进行说明。

参照图1，本实施例提供一种带有稳火装置的瓦斯脉动燃烧器(以下简称为燃烧器)，包括依次连接的稳火装置、燃烧室8和尾管9。

稳火装置包括外壳、收缩腔室和位于外壳内侧的嵌套结构。外壳的第一端为第一进气口，外壳的第二端为出气口。收缩腔室横截面积较大的一端与外壳的内壁相连，收缩腔室横截面积较小的一端朝向出气口。嵌套结构包括内腔室6和套设于内腔室6外侧的外腔室，内腔室6与外腔室之间留有间隙。内腔室6和外腔室均为收缩状，内腔室6和外腔室横截面积较小的一端均朝向出气口。外腔室横截面积较大的一端与外壳相连，内腔室6横截面积较大的一端与外壳留有间隙。

燃烧室8的第一端与出气口相连，燃烧室8的第二端与尾管9的第一端相连。

当燃烧室8内未产生回火气流时，稳火装置只会起到渐缩管的作用，助燃气体从第一进气口流入外壳，从出气口流出外壳并进入燃烧室8，在燃烧室8内燃烧后流入尾管9，阻火器不会对助燃气体增加太多额外的轴向阻力。

当燃烧室8内产生回火气流时，回火气流由出气口进入外壳，到达嵌套结构。此时回火气流分为两股，第一股由内腔室6靠近出气口的一端进入内腔室6。第二股流过内腔室6与外腔室间的间隙，遇到另一嵌套结构(具体是另一嵌套结构的外腔室)或收缩腔室的阻碍，在阻碍作用下发生转向并消耗动能。之后，第二股回火气流由内腔室6靠近第一进气口的一端进入内腔室6。两股回火气流在内腔室6内侧交汇并形成涡流，再一次消耗回火气流的动能。同理，由第一进气口流入外壳的助燃气体也会与回火气流交汇，从而消耗回火气流的动能。

综上，本实施例的燃烧器能够消耗回火气流的动能，实现稳火的目的，从而提高安全性。当燃烧室8内未产生回火气流时，稳火装置只会起到渐缩管的作用，对助燃气体的正常流动的影响更小。

作为一种可能的示例，本实施例中，嵌套结构包括多组，在外壳内，多组嵌套结构沿外壳的轴线间隔分布。回火气流由出气口向第一进气口流动时，多组嵌套结构依次发挥作用，从而通过多次动能减弱，提高燃烧器的稳火能力。

作为一种可能的示例，本实施例中，收缩腔室横截面积较小的一端，伸入相邻内腔室6横截面积较大的一端，以在两者之间形成内侧间隙4。

外腔室横截面积较小的一端，伸入相邻嵌套结构中内腔室6横截面积较大的一端，以在两者之间形成内侧间隙4。

同一个嵌套结构中，内腔室6与外腔室之间的间隙称为外侧间隙5。

回火气流流经嵌套结构时，第一股回火气流流入内侧间隙4，第二股回火气流流入外侧间隙5。第二股回火气流在流出外侧间隙5后，在另一嵌套结构中外腔室的阻碍作用下，或在收缩腔室的阻碍作用下，经内侧间隙4进入内腔室6，此时第一股回火气流与第二股回火气流在内腔室6内侧交汇。设置内侧间隙4的目的是，将转向后的第二股回火气流送入内腔室6内更深的位置，以更好地抵消第一股回火气流的动能。

作为一种可能的示例，本实施例中，外壳、燃烧室8均为圆柱状，收缩腔室、内腔室6、外腔室均为圆锥状，外壳、收缩腔室、、内腔室6、外腔室和燃烧室8共轴线。可以理解的是，除了上述形状外，本领域技术人员也可以根据实际需要的不同选择其它形状。例如外壳、燃烧室8为四棱柱状，收缩腔室、内腔室6、外腔室均为四棱锥状。

作为一种可能的示例，本实施例中，收缩腔室、内腔室6、外腔室的锥度相同。即，内侧间隙4为等宽间隙，外侧间隙5也为等宽间隙。

作为一种可能的示例，本实施例中，外壳上还设有第二进气口，第二进气口处连接有第一导流管3，第一导流管3的轴线穿过内侧间隙4，第一导流管3的轴线与外壳的轴线共面。第一导流管3的轴线与外壳的轴线间的夹角，等于内腔室6的母线与外壳的轴线的夹角。通过第一进气口和第二进气口同时向外壳内通入助燃气体，提高助燃气体的流速，进而提高燃烧室8内的燃烧效率。

经第一导流管3流入外壳的助燃气体进入内侧间隙4时，能够消耗第一股回火气流的动能。经第一导流管3流入外壳的助燃气体进入外侧间隙5时，能够消耗第二股回火气流的动能。

作为一种可能的示例，本实施例中，燃烧室8上设有第三进气口，第三进气口处连接有第二导流管7，第二导流管7的轴线垂直于燃烧室8的轴线，第二导流管7的轴线与外壳的轴线异面。助燃气体经第二导流管7进入燃烧室8后在燃烧室8内形成旋流，以促进燃烧。

作为一种可能的示例，本实施例中，第二进气口和第三进气口均包括多个，多个第二进气口在外壳的圆周方向上间隔分布(优选为均布)，多个第三进气口在燃烧室8的圆周方向间隔分布(优选为均布)。

作为一种可能的示例，本实施例中，燃烧室8内设有电火花塞点火装置。外壳背离燃烧室8的一端设置第一法兰1，第一导流管3背离外壳的一端设置第二法兰2，第二导流管7背离燃烧室8的一端设置第三法兰，第一法兰1、第二法兰2和第三法兰用于连接进气管路。

作为一种可能的示例，本实施例中，燃烧室8的横截面积大于尾管9的横截面积，从而通过变径的方式形成特殊的声学结构，通过热声耦合产生稳定的脉动燃烧。

作为一种可能的示例，本实施例中，燃烧室8与外壳一体相连，两者形成一个整体。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种带有稳火装置的瓦斯脉动燃烧器，其特征在于，包括依次连接的稳火装置、燃烧室和尾管；

所述稳火装置包括外壳、收缩腔室和位于所述外壳内的嵌套结构；所述外壳的第一端为第一进气口，所述外壳的第二端为出气口；所述收缩腔室横截面积较大的一端与所述外壳的内壁相连，所述收缩腔室横截面积较小的一端朝向所述出气口；所述嵌套结构包括内腔室和套设于所述内腔室外侧的外腔室，所述内腔室与所述外腔室之间留有间隙；所述内腔室和所述外腔室均为收缩状，所述内腔室和所述外腔室横截面积较小的一端均朝向所述出气口；所述外腔室横截面积较大的一端与所述外壳相连，所述内腔室横截面积较大的一端与所述外壳留有间隙；

所述燃烧室的第一端与所述出气口相连，所述燃烧室的第二端与所述尾管的第一端相连；

所述嵌套结构包括多组，在所述外壳内，多组所述嵌套结构沿所述外壳的轴线间隔分布；

所述收缩腔室横截面积较小的一端，伸入相邻所述内腔室横截面积较大的一端，以在两者之间形成内侧间隙；

所述外腔室横截面积较小的一端，伸入相邻所述嵌套结构中所述内腔室横截面积较大的一端，以在两者之间形成内侧间隙；

同一个所述嵌套结构中，所述内腔室与所述外腔室之间的间隙称为外侧间隙。

2.根据权利要求1所述的带有稳火装置的瓦斯脉动燃烧器，其特征在于，所述外壳、所述燃烧室均为圆柱状，所述收缩腔室、所述内腔室、所述外腔室均为圆锥状，所述外壳、所述收缩腔室、所述内腔室、所述外腔室和所述燃烧室共轴线。

3.根据权利要求2所述的带有稳火装置的瓦斯脉动燃烧器，其特征在于，所述收缩腔室、所述内腔室、所述外腔室的锥度相同。

4.根据权利要求3所述的带有稳火装置的瓦斯脉动燃烧器，其特征在于，

所述外壳上还设有第二进气口，所述第二进气口处连接有第一导流管，所述第一导流管的轴线穿过所述内侧间隙，所述第一导流管的轴线与所述外壳的轴线共面；所述第一导流管的轴线与所述外壳的轴线间的夹角，等于所述内腔室的母线与所述外壳的轴线的夹角。

5.根据权利要求4所述的带有稳火装置的瓦斯脉动燃烧器，其特征在于，所述燃烧室上设有第三进气口，所述第三进气口处连接有第二导流管，所述第二导流管的轴线垂直于所述燃烧室的轴线，所述第二导流管的轴线与所述燃烧室的轴线异面。

6.根据权利要求5所述的带有稳火装置的瓦斯脉动燃烧器，其特征在于，所述第二进气口和所述第三进气口均包括多个，多个所述第二进气口在所述外壳的圆周方向上间隔分布，多个所述第三进气口在所述燃烧室的圆周方向间隔分布。

7.根据权利要求1所述的带有稳火装置的瓦斯脉动燃烧器，其特征在于，所述燃烧室内设有电火花塞点火装置。