專(zhuān)利名稱(chēng):用于噴燈的火焰穩(wěn)定頭組件的制作方法
本發(fā)明涉及的是用于氣體或燃油類(lèi)噴燈的火焰穩(wěn)定頭組件，同時(shí)涉及的是采用這種火焰穩(wěn)定頭組件的一種噴燈，更具體講，本發(fā)明涉及的是對(duì)已公開(kāi)并得到保護(hù)的下述美國(guó)專(zhuān)利中的火焰穩(wěn)定頭組件及噴燈的一種改進(jìn)，其美國(guó)專(zhuān)利為1973年5月15日的第3，733，169號(hào);1978年4月4日的第4，082，495號(hào)以及1984年9月18日的第4，472，136號(hào)，以上美國(guó)專(zhuān)利均為本發(fā)明人的專(zhuān)利。
本發(fā)明所涉及的這類(lèi)噴燈中，很重要的一點(diǎn)在于提供一種空氣與燃料的均勻混合，以使其燃燒限制在該噴燈的頭部而不是例如使其燃燒發(fā)生在形成噴燈之一部分的一個(gè)分離的燃燒室中。為達(dá)這一目的所采用之手段是使用一個(gè)火燃穩(wěn)定頭，該火焰穩(wěn)定頭安裝在該噴燈的空氣供給管道中。這樣的一個(gè)穩(wěn)定頭使得更好地控制及穩(wěn)定燃燒狀況成為可能。
雖然在上面列出的專(zhuān)利中所敘的火焰穩(wěn)定頭特別是在一個(gè)待批的專(zhuān)利申請(qǐng)中所敘述的火焰穩(wěn)定頭已證明是很成功的，但是現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，如果該火焰穩(wěn)定頭使用一個(gè)圓形導(dǎo)流器，該導(dǎo)流器橫向、同軸安裝在一個(gè)連續(xù)輪廓、向外擴(kuò)張的穩(wěn)定頭中，該穩(wěn)定頭包括一個(gè)燃料與空氣的混合腔室、一個(gè)第一膨脹腔室和一個(gè)隨后的第二膨脹腔室，以促使進(jìn)入該穩(wěn)定頭的空氣和燃料的混合物在第一或第二膨脹腔室中停留更長(zhǎng)時(shí)間，這樣的話(huà)，就可以明顯改善燃燒效率以及獲得更合適的火焰模型控制。
在這種改進(jìn)了的火焰穩(wěn)定頭組件中，空氣與燃料在混合腔室中得以混合。該混合物的第一次膨脹發(fā)生在一個(gè)第一向外擴(kuò)張的膨脹腔室中，進(jìn)而該火焰在被允許再次在一個(gè)第二向外擴(kuò)張的膨脹腔室(該第二膨脹腔室緊隨一個(gè)節(jié)流室)中膨脹之前，該火焰先在該節(jié)流室中得以壓縮，該節(jié)流室由一個(gè)向里收縮的側(cè)壁限定。與前面所列專(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)中所公開(kāi)的穩(wěn)定頭相反，用于維持燃燒及用于冷卻該穩(wěn)定頭的空氣僅僅允許進(jìn)入該第二膨脹腔室。
可以確信，之所以獲得了更高的燃燒效率以及更合適的火焰模型控制，是因?yàn)榻柚谠搶?dǎo)流器改善了在該混合腔室中的混合狀況，同時(shí)還因?yàn)樵趦蓚€(gè)膨脹階段之間發(fā)生了該火焰的壓縮，由此把空氣及氣體燃料的勢(shì)能轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能，這很有助于空氣及氣體燃料的更為均勻的混合。
更為具體的是，根據(jù)本發(fā)明的廣義概念，這里提供了一種用于噴燈的改進(jìn)了的火焰穩(wěn)定頭組件，該噴燈具有一個(gè)同軸安裝于一個(gè)空氣管道中的燃料噴管，該改進(jìn)的組件包括
a)一個(gè)連續(xù)輪廓、向外擴(kuò)張的穩(wěn)定頭，該穩(wěn)定頭位于該燃料噴管的前部并同軸安裝在該空氣管道中，這個(gè)穩(wěn)定頭包括
-一個(gè)大體上的筒形區(qū)域，該區(qū)域的直徑大于該燃料噴管的直徑，該區(qū)域的進(jìn)氣端相隔一個(gè)很短的距離安裝在該燃料噴管的前部，這個(gè)筒形區(qū)域確定了一個(gè)空氣與燃料的混合腔室;
-一個(gè)第一向外擴(kuò)張的區(qū)域，該區(qū)域是所述筒形區(qū)域的連續(xù)延伸，所述第一向外擴(kuò)張的區(qū)域確定了一個(gè)第一膨脹腔室;
-一個(gè)向里收縮的區(qū)域，該區(qū)域是所述第一向外擴(kuò)張的區(qū)域的連續(xù)延伸，這個(gè)向里收縮的區(qū)域確定了一個(gè)節(jié)流室，該節(jié)流室的直徑大于所述筒形區(qū)域的直徑，該節(jié)流室位于所述第一膨脹室的下流位置;和
-一個(gè)第二向外擴(kuò)張的區(qū)域，該區(qū)域是所述向里收縮的區(qū)域的連續(xù)延伸，這個(gè)第二向外擴(kuò)張的區(qū)域確定了一個(gè)第二膨脹腔室;
b)一個(gè)葉片板，它橫貫該穩(wěn)定頭筒形區(qū)域的進(jìn)氣端橫向安裝，這個(gè)葉片板確定了一個(gè)主要空氣進(jìn)口，其中包括
-一個(gè)柱形圈，該柱形圈具有一個(gè)中心孔，該中心孔的直徑大體上與該燃料噴管的直徑相同;和
-若干個(gè)葉片，它們規(guī)則地沿著該柱形圈分布，以使空氣通過(guò)各自由該燃料噴管的周邊和該穩(wěn)定頭的筒形區(qū)域的周邊之間所限定的環(huán)狀空間進(jìn)入和旋入該混合腔室，在該混合腔室中這種旋入的空氣與由該燃料噴管經(jīng)過(guò)該葉片板之中心孔排出的燃料進(jìn)行混合;
c)若干個(gè)穿過(guò)該穩(wěn)定頭的第二向外擴(kuò)張區(qū)域沿其區(qū)域圓周間隔設(shè)置的空氣孔，這些空氣孔用于與該空氣管道連通，以允許空氣進(jìn)入該第二膨脹腔室，來(lái)維持其腔室中的燃燒;和
d)一個(gè)園形導(dǎo)流器，該導(dǎo)流器同軸地安裝在該穩(wěn)定頭中，這個(gè)導(dǎo)流器橫貫該穩(wěn)定頭橫向擴(kuò)張，由此在該空氣和燃料穿過(guò)該筒形區(qū)域的進(jìn)氣端進(jìn)入該穩(wěn)定頭時(shí)使其在該第一膨脹室中停留更長(zhǎng)時(shí)間，并且使該混合物在該導(dǎo)流器的下流進(jìn)入該第二膨脹腔室時(shí)產(chǎn)生一種受控回流。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)最佳實(shí)施例，該圓形導(dǎo)流器由一個(gè)圓板構(gòu)成，該圓板放置在該穩(wěn)定頭中，其結(jié)果橫貫該穩(wěn)定頭橫向擴(kuò)張，該圓板大體處于這樣一個(gè)位置，從該位置處開(kāi)始了所述向里收縮的區(qū)域。由于該圓板處在中心位置上并由于其特殊結(jié)構(gòu)，它就可以迅速阻止由該燃料噴管排出的燃料，并且將其反射回該燃燒及第一膨脹腔室。由此在所述第一膨脹腔室中引起較大的紊流，并且實(shí)際上促進(jìn)了燃料與穿過(guò)該葉片板引進(jìn)的紊流空氣的混合。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例，該圓形導(dǎo)流器是由一個(gè)錐體構(gòu)成，該錐體同軸安裝在該穩(wěn)定頭中，這個(gè)錐體具有其圓形基面，該基面橫貫該穩(wěn)定頭橫向擴(kuò)張，并大體上處于這樣一個(gè)位置，從該位置外開(kāi)始了該向里收縮的區(qū)域，該錐體的尖部向上流延伸且緊鄰于葉片板的中心。由于該錐體的特定位置，它與該向里收縮的區(qū)域相互配合，形成了一個(gè)文杜里管，在該文杜里管中，在混合和第一膨脹腔室中形成的空氣與燃料的混合物就首先被加速，并隨后帶有很大的紊流被射入位于該錐體的基面下流位置處的該第二膨脹腔室中。
在這兩種情況中，由于改善了在該各個(gè)連續(xù)腔室中的發(fā)生的混合狀況，因此該穩(wěn)定頭組件的效率實(shí)際上得到了提高。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種噴燈裝置，其中包括
a)一個(gè)空氣管道，該空氣管道具有一個(gè)進(jìn)氣端，該進(jìn)氣端與一個(gè)空氣供給源連通，該空氣管道還具有一個(gè)出氣端;
b)一個(gè)噴燈，該噴燈包括一個(gè)燃料噴管，該燃料噴管具有一個(gè)進(jìn)氣端，該進(jìn)氣端用于與一個(gè)燃料供給源連通，該燃料噴管還具有一個(gè)出氣端，該噴燈還包括用于把這個(gè)噴管同軸安裝在該空氣管道中并使其緊鄰該空氣管道的出氣端的裝置;
c)一個(gè)連續(xù)輪廓、向外擴(kuò)張的穩(wěn)定頭，以及用于把這個(gè)穩(wěn)定頭同軸安裝在該空氣管道中并使其位于該燃料噴管前部的裝置，這個(gè)穩(wěn)定頭包括
-一個(gè)大體上的筒形區(qū)域，該區(qū)域的直徑大于該燃料噴管的直徑，該區(qū)域的進(jìn)氣端相隔一個(gè)很短的距離安裝在該燃料噴管的前部，這個(gè)筒形區(qū)域限定了一個(gè)空氣與燃料的混合腔室;
-一個(gè)第一向外擴(kuò)張的區(qū)域，該區(qū)域是所述筒區(qū)域的連續(xù)延伸，所述第一向外擴(kuò)張的區(qū)域限定了一個(gè)第一膨脹腔室;
-一個(gè)向里收縮的區(qū)域，該區(qū)域是所述第一向外擴(kuò)張的區(qū)域的連續(xù)延伸，這個(gè)向里收縮的區(qū)域限定了一個(gè)節(jié)流室，該節(jié)流室的直徑大于所述筒形區(qū)域的直徑，該節(jié)流室位于所述第一膨脹腔室的下流位置;和
-一個(gè)第二向外擴(kuò)張的區(qū)域，該區(qū)域是所述向里收縮的區(qū)域的連續(xù)延伸，這個(gè)第二向外擴(kuò)張的區(qū)域在截面上呈拋物線(xiàn)形，并且限定了一個(gè)第二膨脹室;
d)一個(gè)葉片板，它橫貫該穩(wěn)定頭筒形區(qū)域的進(jìn)氣端橫向安裝，這個(gè)葉片板限定了一個(gè)主要空氣進(jìn)口，其中包括
-一個(gè)柱形圈，該柱形圈具有一個(gè)中心孔，該中心孔的直徑大體上與該燃料噴管的直徑相同;和
-若干個(gè)葉片，它們規(guī)則地沿著該柱形圈分布，以使空氣通過(guò)各自由該燃料噴管的周邊和該穩(wěn)定頭的筒形區(qū)域的周邊之間所限定的環(huán)狀空間進(jìn)入和旋入該混合腔室，在該混合腔室中這種旋入的空氣與由該燃料噴管經(jīng)過(guò)該葉片板之中心孔排出的燃料進(jìn)行混合;
e)若干個(gè)穿過(guò)該穩(wěn)定頭的第二向外擴(kuò)張區(qū)域沿其區(qū)域圓周間隔設(shè)置的空氣孔，這些空氣孔用于與該空氣管道直接連通，以允許空氣進(jìn)入該第二膨脹腔室，來(lái)維持其腔室中的燃燒;和
f)一個(gè)圓板或錐體形導(dǎo)流器，該導(dǎo)流器同軸地安裝在該穩(wěn)定頭中，這個(gè)導(dǎo)流器橫貫該穩(wěn)定頭橫向擴(kuò)張，由此在該空氣和燃料穿過(guò)該筒形區(qū)域的進(jìn)氣端進(jìn)入該穩(wěn)定頭時(shí)使其在第一或第二膨脹腔室中停留更長(zhǎng)時(shí)間。
對(duì)于本發(fā)明以及其各種優(yōu)點(diǎn)可以從閱讀下面參照附圖非限定性敘述的三個(gè)最佳實(shí)施例中得到更好地理解，其中
圖1為噴燈裝置的軸截面視圖，該噴燈使用燃油作為燃料，并且該噴燈裝有本發(fā)明中經(jīng)過(guò)改進(jìn)的火焰穩(wěn)定頭組件，該穩(wěn)定頭組件具有一個(gè)圓板形導(dǎo)流器;
圖2為圖1中噴燈裝置的噴口部分放大的軸截面視圖，其中催化屏被拆掉了;
圖3為沿圖2的Ⅲ-Ⅲ線(xiàn)截取的橫截面視圖;
圖4為類(lèi)似于圖2中噴口部分的一個(gè)軸截面視圖，但是這里表明了本發(fā)明的另一個(gè)噴燈裝置，該噴燈使用氣體作為燃料;
圖5為沿圖4的Ⅴ-Ⅴ線(xiàn)截取的橫截面視圖;
圖6為圖4中噴燈裝置的一個(gè)前視圖;
圖7為本發(fā)明中第三個(gè)噴燈裝置的噴口部分的軸截面視圖，該噴燈裝置與圖1到圖3中噴燈裝置比較，除了使用了一個(gè)錐形導(dǎo)流器以外，其余部分類(lèi)似;和
圖8表明了另一種錐形導(dǎo)流器的側(cè)向立視圖，該導(dǎo)流器可以用于圖7中的噴燈裝置。
根據(jù)附圖中所示本發(fā)明的噴燈裝置，其中包括一個(gè)筒形空氣供給管道1，該空氣供給管道剛性地安裝在一個(gè)隔熱套筒15中。管道1在其端部17處設(shè)置有一組徑向孔，該徑向孔可采用一個(gè)套筒來(lái)調(diào)整其尺寸。該帶孔的端部17延伸到一個(gè)空氣增壓腔室3中，該腔室與一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)5的出氣口連通，并且該腔室由一個(gè)徑向檔板7加以封閉在該徑向檔板的中心部位設(shè)置有孔以便給一個(gè)氣體噴管9提供通路，該氣體噴管由一個(gè)墊圈11支撐，該墊圈與該徑向檔板7剛性固聯(lián)到一起。設(shè)置帶孔的端部17的目的在于抵消輸入的燃燒空氣的紊流，以便提供一種輸出的軸向空氣流。氣體噴管9可以通過(guò)螺釘13或任何其他適當(dāng)?shù)氖侄喂潭ㄔ趬|圈11上。這個(gè)氣體噴管設(shè)置有一個(gè)進(jìn)氣端(沒(méi)有表明)，該進(jìn)氣端位于增壓腔室3的外側(cè)，并且該氣體噴管還設(shè)置有一個(gè)出氣端19，該出氣端位于空氣管道1的內(nèi)部并緊鄰于這個(gè)空氣管道的出氣端21。位于該裝置外側(cè)的該氣體噴管的進(jìn)氣端可以以任何傳統(tǒng)方式與一個(gè)氣體供給源(沒(méi)有表明)連通。
根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)火焰穩(wěn)定頭31同軸地安裝在空氣管道1中，并且位于氣體噴管9的出氣端19的前部。這個(gè)穩(wěn)定頭31可以設(shè)置一種公知的助燃催化屏，該催化屏可以以一種公知的方式安裝。如所公知，這個(gè)催化屏可由鎳氧化物、鉑和/或鈀組成。這只用于以氣體為燃料的噴燈裝置。
如圖2中更詳細(xì)地示出的，氣體噴管9的出氣端19呈筒形形狀并由一個(gè)橫向檔板37封住，該檔板上設(shè)置有若干個(gè)沿其周邊間隔設(shè)置的小孔39，整個(gè)說(shuō)來(lái)限定了一個(gè)氣體排出孔或口41。
如上所述，火焰穩(wěn)定頭31相隔一個(gè)很短距離安裝在該氣體排出孔的前部。該穩(wěn)定頭31是一個(gè)向外擴(kuò)張的部件，最好是制成一體且具有如圖所示的一個(gè)內(nèi)部連續(xù)的曲線(xiàn)輪廓。
根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)穩(wěn)定頭是由四個(gè)不同區(qū)域組成，它們一個(gè)接一個(gè)地連續(xù)延伸，這四個(gè)區(qū)域如下
-一個(gè)大體上的筒形區(qū)域43，該區(qū)域的直徑大于氣體噴管9的出氣端19的直徑，并且限定了空氣與燃料的混合腔室45;
-一個(gè)第一向外擴(kuò)張的區(qū)域47，該區(qū)域是筒形區(qū)域43的連續(xù)延伸，這個(gè)區(qū)域47限定了一個(gè)第一膨脹腔室53;
-一個(gè)向里收縮的區(qū)域49，該區(qū)域是第一向擴(kuò)張的區(qū)域47的連續(xù)延伸，這個(gè)向里收縮的區(qū)域限定了一個(gè)節(jié)流室54，該節(jié)流室的直徑大于筒形區(qū)域43的直徑，該節(jié)流室位于第一膨脹腔室53的下流位置;和
-一個(gè)第二向外擴(kuò)張的區(qū)域55，該區(qū)域是向里收縮的區(qū)域49的連續(xù)延伸，這個(gè)第二向外擴(kuò)張的區(qū)域在橫截面上最好是呈拋物線(xiàn)形，并且由此限定了一個(gè)第二膨脹腔室57。
這樣，如前所述，穩(wěn)定頭31包括了兩個(gè)膨脹腔室53、57，它們由一個(gè)節(jié)流室54分隔開(kāi)，以提供一個(gè)改進(jìn)的燃燒及火燃模式控制。
從圖2中可以清楚地看到，穩(wěn)定頭31支撐了一個(gè)葉片板63，該葉片板橫貫筒形區(qū)域43的進(jìn)氣端安裝。這個(gè)板63包括一個(gè)柱形圈67，該柱形圈具有一個(gè)中心孔65(參見(jiàn)圖4)，該中心孔的直徑大體上與噴管9的孔41的直徑相同。柱形圈67裝有若干個(gè)葉片73，葉片個(gè)數(shù)最好為12個(gè)，它們規(guī)則地沿著該柱形圈外緣分布，以使空氣通過(guò)各自由燃料噴管9的周邊和該穩(wěn)定頭的筒形區(qū)域43的周邊之間所限定的環(huán)狀空間進(jìn)入和旋入混合腔室45。葉片73可以由扭曲一個(gè)焊接在柱形圈67上的環(huán)片71的周邊部分獲得，該扭曲是沿位于該環(huán)片的平面中的若個(gè)干經(jīng)向軸線(xiàn)進(jìn)行的，這一點(diǎn)眾所公知該葉片板63通過(guò)其葉片73被固定在該穩(wěn)定頭31的筒形區(qū)域43上。雖然在附圖中所示出的用于容納葉片73的混合腔室45有點(diǎn)呈錐形形狀，但是該混合腔室也可呈大體上的筒形形狀。
由于葉片73的特殊形狀以及其間限定的孔71的具體形狀，可以理解空氣旋入混合腔室45中時(shí)會(huì)被強(qiáng)烈地?cái)n動(dòng)，由此促進(jìn)了與從噴管9所排出的燃料的有效混合，從噴管9排出的燃料是經(jīng)過(guò)葉片板63的中心孔65排出的。
為了在第二膨脹腔室57中維持燃燒，在第二向外擴(kuò)張的區(qū)域55上設(shè)置了若干個(gè)沿圓周間隔開(kāi)的空氣孔75，該空氣孔向著空氣管道1開(kāi)口，以便允許空氣進(jìn)入該穩(wěn)定頭的第二膨脹腔室。更為可取的是，該空氣孔75可以沿著該穩(wěn)定頭成列等距地在徑向位置上排列，如附圖中所示，每一列可以包括三個(gè)孔。
如前所述，該穩(wěn)定頭31相隔一個(gè)很短的距離在空氣管道1中同軸地安裝在氣體噴管9的出氣端19的前部。為了達(dá)到這個(gè)目的，可以如圖1、2和4所示采用一個(gè)穩(wěn)定頭卡座77。
該穩(wěn)定頭卡座77包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的夾持臂83，每一個(gè)夾持臂的一端都連接在該穩(wěn)定頭31上，其連接方式可以穿過(guò)筒形區(qū)域43的側(cè)壁采用鉚釘或螺栓85來(lái)聯(lián)接。該夾持臂的另一端連接在至少一個(gè)定位環(huán)79上，該定位環(huán)同軸安裝在燃料噴管9上。如果期望的話(huà)，如圖4所示，可以采用兩個(gè)定位環(huán)，以使夾持臂83和穩(wěn)定頭31更好地固定在該噴管上。每一個(gè)定位環(huán)79都采用一組可調(diào)螺釘81固定在噴管9上，該螺釘沿著該噴管的周?chē)O(shè)置，以允許固定在該噴管上的卡座77和穩(wěn)定頭31可以相對(duì)該噴管進(jìn)行中心定位和調(diào)整。該螺釘可以如圖4和5所示穿過(guò)該定位環(huán)，或者如圖1和2所示穿過(guò)夾持臂83的本體。
可以理解，燃料噴管9的口41與該穩(wěn)定頭及葉片板組件之間的距離可以很容易地進(jìn)行調(diào)整，只要沿著噴管9移動(dòng)該卡座77即可修正或調(diào)整。對(duì)應(yīng)于該噴燈的最高效率的該距離之確定常需要事先進(jìn)行，這是因?yàn)樗Q于各種因素(燃料種類(lèi)、空氣及燃料的排放壓力、所期望的噴燈工作狀況，……)。在實(shí)際工作中，這個(gè)距離的范圍為1/16和1/2英寸之間。除了由卡座77在一端支撐之外，該穩(wěn)定頭及葉片板組件也可以在另一端被支撐及導(dǎo)向，這時(shí)可采用若干個(gè)細(xì)長(zhǎng)的小條91，該小條沿著空氣管道1的出氣端軸向及徑向向里延伸。這些小條91最好是沿著管道1的出氣口的圓周均勻間隔設(shè)置，當(dāng)該穩(wěn)定頭及葉片板63相對(duì)于噴管口47進(jìn)行軸向調(diào)整時(shí)，這些小條91用來(lái)保持其對(duì)中位置，并且用來(lái)給穩(wěn)定頭31的第二向外擴(kuò)張區(qū)域55的外端進(jìn)行橫向?qū)?。?duì)于該小條91通常使用3個(gè)或4個(gè)也就足亦了。如果期望的話(huà)，在一個(gè)或多個(gè)小條91的端頭可以做成彎曲形狀，以形成一個(gè)保持鉤92，用來(lái)防止把穩(wěn)定頭31向前推得太遠(yuǎn)。除了給穩(wěn)定頭31起對(duì)中作用之外，該小條91的作用也使穩(wěn)定頭31的排氣區(qū)域55的周邊與空氣管道1的內(nèi)表面保持分隔開(kāi)，由此在小條之間給空氣留出了排氣通道，這樣，沿著該穩(wěn)定頭31的外端周邊就提供了空氣供給。
除了穩(wěn)定頭31及時(shí)葉片板63之外，根據(jù)本發(fā)明，該穩(wěn)定頭組件進(jìn)而包括一個(gè)圓形導(dǎo)流器，該導(dǎo)流器同軸地安裝在穩(wěn)定頭31中，這樣該導(dǎo)流器則橫貫所述穩(wěn)定頭31橫向擴(kuò)張，由此在該空氣和燃料穿過(guò)筒形區(qū)域43的進(jìn)氣端進(jìn)入該穩(wěn)定頭時(shí)，使其在第一或第二膨脹腔室53或57中停留更長(zhǎng)時(shí)間。
在圖1到圖6所示的本發(fā)明的特定實(shí)施例中，該圓形導(dǎo)流器由一個(gè)圓板97構(gòu)成，該圓板橫向擴(kuò)張并位于該穩(wěn)定頭中心線(xiàn)上。由于圓板97處在中心位置上并由于其形狀，它就可以阻止由噴管口41排出的燃料，并且將其反射回該燃燒及第一膨脹腔室53，由此在該膨脹腔室53內(nèi)部引起較大的紊流，并且實(shí)際上促進(jìn)了該燃料與葉片板63穿過(guò)設(shè)置在其上的進(jìn)氣孔71所引進(jìn)的該紊流空氣的混合。
如圖2、3、4和6更清楚表明的，圓板97被固定在一個(gè)螺桿99的端部。該螺桿可以擰在一個(gè)螺母101中，該螺母由一個(gè)小托架103支撐，該托架位于葉片板63的中心孔65的中部，(參見(jiàn)圖4和圖6);或者如果有橫向擋板37來(lái)封住該氣體噴管的口41的話(huà)，該螺桿可以擰在一個(gè)螺孔105中，該螺孔就設(shè)置在橫向擋板37的中部(參見(jiàn)圖2和3)?？梢岳斫?，在螺母101中或者在螺孔105中只要轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿99就會(huì)相對(duì)噴管9的排氣口41調(diào)整圓板97的位置，這樣也就調(diào)整了由該圓板產(chǎn)生的紊流量，該紊流促進(jìn)了該空氣和燃料在第一膨脹腔室53中的更好混合，并且促進(jìn)了這一混合物在所述腔室53中的更長(zhǎng)時(shí)間的停留。更為可取的是，該圓板97可以調(diào)整到這樣一個(gè)位置，在該位置處該圓板在該第一膨脹腔室53的出氣口處橫貫該穩(wěn)定頭31橫向擴(kuò)張，所說(shuō)的第一膨脹腔室53的出氣口所處的位置是指從這里開(kāi)始了向里收縮的區(qū)域49。
正如附圖1到6中所示出的那樣，圓板97最好其直徑等于或大于葉片板63的中心孔65的直徑，以便于在第一膨脹腔室53的內(nèi)部使噴射來(lái)的燃料得到更好的反射，更為可取的是，所選擇的這個(gè)直徑是這樣的，以便圓板97的表面積比葉片板63的中心孔65的表面積大約大10%到30%。
在示于圖7的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，同軸安裝在穩(wěn)定頭31中的圓形導(dǎo)流器是由一個(gè)錐體197構(gòu)成，該錐體橫向擴(kuò)張并與該穩(wěn)定頭的中心線(xiàn)同軸。這個(gè)錐體具有其圓形基面198，該基面橫貫該穩(wěn)定頭橫向擴(kuò)張，并大體上處于這樣一個(gè)位置，從該位置處開(kāi)始了向里收縮的區(qū)域49，該錐體的尖部向上流延伸且緊鄰于葉片板63的中心。由于該錐體197的特定位置，它與由向里收縮的區(qū)域49所限定的節(jié)流室54相配合就形成了一個(gè)類(lèi)似文杜里管式的噴嘴，在該噴嘴中分別在混合和第一膨脹腔室45和53中形成的空氣與燃料的混合物就首先被加速，并隨后帶有很大的紊流被射入位于錐體197的基面198下流位置處的第二膨脹腔室57中。
如此產(chǎn)生的紊流除了使該空氣和燃料的混合物在該第二膨脹腔室57中停留更長(zhǎng)時(shí)間外，進(jìn)而還促進(jìn)了該空氣和燃料在該穩(wěn)定頭31中的混合。
錐體197的基礎(chǔ)直徑是可以變化的，這取決于該氣體和空氣混合物的供給量及供給速度。這樣，該錐體的基礎(chǔ)直徑可以小于或大于或等于葉片板63的中心孔65的直徑。
錐體197最好是以與圓板97相同的方式安裝在穩(wěn)定頭31中，在該錐體的尖部使用一個(gè)伸出的螺桿199。
如果期望的話(huà)，在該錐體197上可以如附圖8所示設(shè)置鰭狀物200，以便于進(jìn)一步增加紊流。
如前所提到的穩(wěn)定頭卡座77可以用來(lái)支撐一個(gè)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的火燃探測(cè)器25，該探測(cè)器可以在該穩(wěn)定頭31中沒(méi)有火焰時(shí)關(guān)閉該裝置，該卡座77還可以用來(lái)支撐一個(gè)電動(dòng)點(diǎn)火器27，該點(diǎn)火器具有一個(gè)電極29，該電極延伸到該穩(wěn)定頭中。如圖中所示，點(diǎn)火器27最好處于這樣的位置，它緊鄰圓板97的周邊來(lái)在電極29和圓板97之間產(chǎn)生一個(gè)電弧，以引著該空氣與燃料的混合物。點(diǎn)火的這一具體實(shí)例特別適用于允許該燃料與空氣的混合物可以直接點(diǎn)燃的場(chǎng)合，而不需要任何其他的點(diǎn)火裝置。另一方面，該火焰探測(cè)器25應(yīng)處在這樣一個(gè)位置，以便于通過(guò)設(shè)置在區(qū)域55中的一個(gè)孔在第二膨脹腔室57中探測(cè)該火焰，或者可使其探測(cè)任何一個(gè)所述膨脹腔室中的火焰。
進(jìn)而，如圖4和5所示，在該穩(wěn)定頭卡座77上可以設(shè)置凸棱107，這些凸棱特別適用于在該空氣進(jìn)入穩(wěn)定頭31之前穩(wěn)定空氣管道1中的空氣。
考慮一下上述說(shuō)明，我們可以理解，由鼓風(fēng)機(jī)5供給并進(jìn)入增壓腔室3中的壓縮空氣可以認(rèn)為被分成三種不同的空氣流，其主要空氣流位于中間環(huán)繞噴管9之周?chē)?，該主要空氣流?jīng)過(guò)葉片板63的孔71進(jìn)入混合腔室45，在此處被強(qiáng)烈擾亂。在該腔室45中，該空氣流迅速與從噴管9排出的燃料相遇并混合，這樣就發(fā)生了一個(gè)非常有效的第一次燃料與空氣的混合。
隨后，該燃料與空氣之混合物在腔室53中經(jīng)受了一個(gè)突然膨脹，由于由圓板97或錐體197產(chǎn)生的紊流而發(fā)生了進(jìn)一步混合。緊隨腔室53中的這一膨脹，在混合物被點(diǎn)著之后在節(jié)流室54中迅速發(fā)生了該混合物流的一個(gè)收縮，進(jìn)而在由拋物線(xiàn)區(qū)域55所形成的第二膨脹腔室57中再一次發(fā)生膨脹。在這個(gè)區(qū)域中，存在著一個(gè)第二空定頭31的相鄰區(qū)域。這些功能作用由一個(gè)第三空氣流來(lái)予以協(xié)助，該第三空氣流來(lái)自于管道1的內(nèi)周邊。
由發(fā)明人所做的實(shí)驗(yàn)表明，為了穩(wěn)定該火焰且防止在使用中該火焰的“漂移”，通過(guò)葉片板63上的孔所供給的主要空氣量(AP)(主要空氣流)與通過(guò)第二膨脹腔室57上的孔75所供給的次要空氣量(As)(第二空氣流)之比值(AP/As)必須小于2。這些實(shí)驗(yàn)已表明當(dāng)比值A(chǔ)P/As等于或小于1.4時(shí)獲得最佳燃燒率。
圖1到3和6中的噴燈裝置以燃油作為燃料。噴管口41的結(jié)構(gòu)表明在圖1到3中，該裝置不需任何催化屏。
在圖4到6所示實(shí)施例中，氣體用作燃料。在這種情況下，對(duì)于該火焰穩(wěn)定和模型控制頭31，除了它進(jìn)一步包括一個(gè)附加的葉片板111以外，其余部分與圖1到3所示實(shí)施例之形狀完全相同，該附加的葉片板111橫向安裝在燃料噴管9中，它與該噴管之出氣端41相距很短一段距離。這個(gè)附加葉片板111之結(jié)構(gòu)與橫向放置在橫貫穩(wěn)定頭31之筒形區(qū)域43的進(jìn)氣端處的葉片板63之結(jié)構(gòu)相同，亦即由一組沿周邊設(shè)置的葉片(最好12個(gè))構(gòu)成，該葉片之作用是把氣體的一部分勢(shì)能(即其壓力能)轉(zhuǎn)化成功能。該葉片板111也具有一個(gè)中心孔，其直徑的選擇是根據(jù)達(dá)到預(yù)先確定的需求熱量所需排出氣體的量來(lái)確定的，下表給出了可能直徑的兩個(gè)實(shí)例
表
熱需求量 該中心孔直徑
2到4 MBTU/h 5/16″
5到7 MBTU/h 9/16″
進(jìn)而，當(dāng)使用氣體作為燃料時(shí)，可以使用一個(gè)錐形催化屏，該催化屏固定在該穩(wěn)定頭的第二向外擴(kuò)張區(qū)域的外端。
權(quán)利要求
1、一種用于噴燈的火焰穩(wěn)定頭組件，該噴燈具有一個(gè)同軸安裝于一個(gè)空氣管道中的燃料噴管，所述穩(wěn)定頭組件包括
a)一個(gè)連續(xù)輪廓、向外擴(kuò)張的穩(wěn)定頭，該穩(wěn)定頭位于該燃料噴管的前部并同軸安裝在該空氣管道中，這個(gè)穩(wěn)定頭包括
-一個(gè)大體上的筒形區(qū)域，該區(qū)域的直徑大于該燃料噴管的直徑，該區(qū)域的進(jìn)氣端相隔一個(gè)很短的距離安裝在該燃料噴管的前部，所述筒形區(qū)域確定了一個(gè)空氣與燃料的混合腔室；
-一個(gè)第一向外擴(kuò)張的區(qū)域，該區(qū)域是所述筒形區(qū)域的連續(xù)延伸，所述第一向外擴(kuò)張的區(qū)域確定了一個(gè)第一膨脹腔室；
-一個(gè)向里收縮的區(qū)域，該區(qū)域是所述第一向外擴(kuò)張的區(qū)域的連續(xù)延伸，這個(gè)向里收縮的區(qū)域確定了一個(gè)節(jié)流室，該節(jié)流室的直徑大于所述筒形區(qū)域的直徑，該節(jié)流室位于所述第一膨脹腔室的下流位置；和
-一個(gè)第二向外擴(kuò)張的區(qū)域，該區(qū)域是所述向里收縮的區(qū)域的連續(xù)延伸，這個(gè)第二向外擴(kuò)張的區(qū)域確定了一個(gè)第二膨脹腔室；
b)一個(gè)葉片板，它橫貫該穩(wěn)定頭筒形區(qū)域的進(jìn)氣端橫向安裝，這個(gè)葉片板確定了一個(gè)主要空氣進(jìn)口，其中包括
-一個(gè)柱形圈，該柱形圈具有一個(gè)中心孔，該中心孔的直徑大體上與該燃料噴管的直徑相同；和
-若干個(gè)葉片，它們規(guī)則地沿著該柱形圈分布，以使空氣通過(guò)各自由該燃料噴管的周邊和該穩(wěn)定頭的筒形區(qū)域的周邊之間所限定的環(huán)狀空間進(jìn)入和旋入該混合腔室，在該混合腔室中這種旋入的空氣與由該燃料噴管經(jīng)過(guò)該葉片板之中心孔排出的燃料進(jìn)行混合；
c)若干個(gè)穿過(guò)該穩(wěn)定頭的第二向外擴(kuò)張區(qū)域沿其區(qū)域圓周間隔設(shè)置的空氣孔，這些空氣孔用于與該空氣管道連通，以允許空氣進(jìn)入該第二膨脹腔室，來(lái)維持其腔室中的燃燒；和
d)一個(gè)圓形導(dǎo)流器，該導(dǎo)流器同軸地安裝在該穩(wěn)定頭中，這個(gè)導(dǎo)流器橫貫該穩(wěn)定頭橫向擴(kuò)張，由此在該空氣和燃料穿過(guò)該筒形區(qū)域的進(jìn)氣端進(jìn)入該穩(wěn)定頭時(shí)，使其在該第一膨脹腔室中停留更長(zhǎng)時(shí)間，并且使該混合物在該導(dǎo)流器的下流進(jìn)入該第二膨脹腔室時(shí)產(chǎn)生一種受控回流。
2、一種在權(quán)利要求
1中所要求的穩(wěn)定頭組件，其中該圓形導(dǎo)流器是一個(gè)圓板，其直徑等于或大于該葉片板的中心孔的直徑。
3、一種在權(quán)利要求
2中所要求的穩(wěn)定頭組件，其中該圓板的直徑是這樣選擇的，所述圓板的表面積比該葉片板的中心孔的表面積大約大10%到30%。
4、一種在權(quán)利要求
2中所要求的穩(wěn)定頭組件，其中該圓板安裝在該穩(wěn)定頭中，其結(jié)果橫貫該穩(wěn)定頭橫向擴(kuò)張，該圓板大體上處于這樣一個(gè)位置，從該位置處開(kāi)始了所述向里收縮的區(qū)域。
5、一種在權(quán)利要求
2中所要求的穩(wěn)定頭組件，其中該圓板被固定在一個(gè)螺桿的端部，該螺桿擰在一個(gè)螺母中，該螺母安裝在該葉片板的中心孔的中部。
6、一種在權(quán)利要求
5中所要求的穩(wěn)定頭組件，其中
-該第二向外擴(kuò)張的區(qū)域在截面上呈拋物線(xiàn)形，和
-穿過(guò)該第二向外擴(kuò)張的區(qū)域設(shè)置了若干個(gè)空氣孔，該空氣孔沿著該穩(wěn)定頭成列等距地在徑向位置上排列。
7、一種在權(quán)利要求
1中所要求的穩(wěn)定頭組件，其中該圓形導(dǎo)流器是一個(gè)錐體。
8、一種在權(quán)利要求
7中所要求的穩(wěn)定頭組件，其中該錐體同軸地安裝在該穩(wěn)定頭中，所述錐體具有一個(gè)基面，該基面橫貫穩(wěn)定頭橫向擴(kuò)張，并大體上處在這樣一個(gè)位置，從該位置處開(kāi)始了所述向里收縮的區(qū)域，該錐體還具有一個(gè)尖部，該尖部向上流延伸且緊鄰于該葉片板的中心。
9、一種在權(quán)利要求
8中所要求的穩(wěn)定頭組件，其中該錐體的尖部與一個(gè)螺桿的一端固聯(lián)，該螺桿擰在一個(gè)螺母中，該螺母安裝在該葉片板的中心孔的中部。
10、一種在權(quán)利要求
9中所要求的穩(wěn)定頭組件，其中
-該第二向外擴(kuò)張的區(qū)域在截面上呈拋物線(xiàn)形;和
-穿過(guò)該第二向外擴(kuò)張的區(qū)域設(shè)置了若干個(gè)空氣孔，該空氣孔沿著該穩(wěn)定頭成列等距地在徑向位置上排列。
11、一種噴燈裝置包括
a)、一個(gè)空氣管道，該空氣管道具有一個(gè)進(jìn)氣端，該進(jìn)氣端與一個(gè)空氣供給源連通，該空氣管道還具有一個(gè)出氣端;
b)一個(gè)噴燈，該噴燈包括一個(gè)燃料噴管，該燃料噴管具有一個(gè)進(jìn)氣端，該進(jìn)氣端用于與一個(gè)燃料供給源連通，該燃料噴管還具有一個(gè)出氣端，該噴燈還包括用于把這個(gè)噴管同軸安裝在該空氣管道中并使其緊鄰該空氣管道的出氣端的裝置;
c)一個(gè)連續(xù)輪廓、向外擴(kuò)張的穩(wěn)定頭，以及用于把這個(gè)穩(wěn)定頭同軸安裝在該空氣管道中并使其位于該燃料噴管的前部的裝置，這個(gè)穩(wěn)定頭包括
-一個(gè)大體上的筒形區(qū)域，該區(qū)域的直徑大于該燃料噴管的直徑，該區(qū)域的進(jìn)氣端相隔一個(gè)很短的距離安裝在該燃料噴管的前部，這個(gè)筒形區(qū)域限定了一個(gè)空氣與燃料的混合腔室;
-一個(gè)第一向外擴(kuò)張的區(qū)域，該區(qū)域是所述筒形區(qū)域的連續(xù)延伸，所述第一向外擴(kuò)張的區(qū)域限定了一個(gè)第一膨脹腔室;
-一個(gè)向里收縮的區(qū)域，該區(qū)域是所述第一向外擴(kuò)張的區(qū)域的連續(xù)延伸，這個(gè)向里收縮的區(qū)域限定了一個(gè)節(jié)流室，該節(jié)流室的直徑大于所述筒形區(qū)域的直徑，該節(jié)流室位于所述第一膨脹室的下流位置;和
-一個(gè)第二向外擴(kuò)張的區(qū)域，該區(qū)域是所述向里收縮的區(qū)域的連續(xù)延伸，這個(gè)第二向外擴(kuò)張的區(qū)域在截面上呈拋物線(xiàn)形，并且限定了一個(gè)第二膨脹腔室;
d)一個(gè)葉片板，它橫貫該穩(wěn)定頭筒形區(qū)域的進(jìn)氣端橫向安裝，這個(gè)葉片板限定了一個(gè)主要空氣進(jìn)口，其中包括
-一個(gè)柱形圈，該柱形圈具有一個(gè)中心孔，該中心孔的直徑大體上與該燃料噴管的直徑相同;和
-若干個(gè)葉片，它們規(guī)則地沿著該柱形圈分布，以使空氣通過(guò)各自由該燃料噴管的周邊和該穩(wěn)定頭的筒形區(qū)域的周邊之間所限定的環(huán)狀空間進(jìn)入和旋入該混合腔室，在該混合腔室中這種旋入的空氣與該燃料噴管經(jīng)過(guò)該葉片板之中心孔排出的燃料進(jìn)行混合;
e)若干個(gè)穿過(guò)該穩(wěn)定頭的第二向外擴(kuò)張區(qū)域沿其區(qū)域圓周間隔設(shè)置的空氣孔，這些空氣孔用于與該空氣管道直接連通，以允許空氣進(jìn)入該第二膨脹腔室，來(lái)維護(hù)其腔室中的燃燒;和
f)一個(gè)圓形導(dǎo)流器，該導(dǎo)流器同軸地安裝在該穩(wěn)定頭中，這個(gè)導(dǎo)流器橫貫該穩(wěn)定頭橫向擴(kuò)張，由此在該空氣和燃料穿過(guò)該筒形區(qū)域的進(jìn)氣端進(jìn)入該穩(wěn)定頭時(shí)，使其在第一或第二膨脹腔室中停留更長(zhǎng)時(shí)間。
12、一種在權(quán)利要求
11中所要求的噴燈，其中該圓形導(dǎo)流器固聯(lián)在一個(gè)螺桿的一端上，并且相對(duì)于該葉片板可調(diào)整其間距離。
13、一種在權(quán)利要求
12中所要求的噴燈，其中該螺桿擰在一個(gè)螺母上，該螺母安裝在一個(gè)支撐物上，該支撐物位于該葉片板的中心孔的中部
14、一種在權(quán)利要求
12中所要求的噴燈，其中該螺桿擰在一個(gè)螺孔中，該螺孔設(shè)在一個(gè)支撐物上，該支撐物位于該燃料噴管的排氣端的中部。
15、一種在權(quán)利要求
12中所要求的噴燈，進(jìn)一步包括一個(gè)附加的葉片板，這個(gè)附加葉片板之結(jié)構(gòu)與橫向放置在橫貫該穩(wěn)定頭之筒形區(qū)域的進(jìn)氣端處的葉片板之結(jié)構(gòu)相同，該附加的葉片板橫向安裝在該燃料噴管中，并與該噴管之出氣端相距很短一段距離。
16、一種在權(quán)利要求
12中所要求的噴燈、其中所述用于把該穩(wěn)定頭同軸安裝在該空氣管道中并使其位于該燃料噴管的前部的裝置是一個(gè)穩(wěn)定頭卡座、其中包括
-至少一個(gè)定位環(huán)，該定位環(huán)安裝在該燃料噴管的周?chē)?
-至少一個(gè)夾持臂，該夾持臂把該穩(wěn)定頭牢固地連接在所述至少一個(gè)定位環(huán)上;和
-一種可調(diào)螺釘，該螺釘用于相對(duì)該燃料噴管對(duì)中和同時(shí)固定所述至少一個(gè)定位環(huán)。
17、一種在權(quán)利要求
16中所要求的噴燈，其中用于安裝該穩(wěn)定頭的所述裝置進(jìn)一步包括若干個(gè)細(xì)長(zhǎng)的小條，該小條沿著該空氣管道的出氣端軸向及徑向向里延伸并且相對(duì)于所述空氣管道間隔設(shè)置，用來(lái)橫向把該穩(wěn)定頭的第二向外擴(kuò)張區(qū)域的外端保持在對(duì)中位置，同時(shí)允許空氣沿著所述穩(wěn)定頭的外端周邊進(jìn)行供給。
18、一種在權(quán)利要求
17中所要求的噴燈，進(jìn)而包括一個(gè)點(diǎn)火器和一個(gè)火焰探測(cè)器，它們安裝在該穩(wěn)定頭卡座上。
19、一種在權(quán)利要求
18中所要求的噴燈，其中
-該點(diǎn)火器處在這樣一個(gè)位置，它緊鄰該圓板的周邊來(lái)點(diǎn)燃該空氣和燃料的混合物;和
-該火焰探測(cè)器處在這樣一個(gè)位置，在該位置處該火焰探測(cè)器可以探測(cè)任一個(gè)所述膨脹室中的火焰。
20、一種在權(quán)利要求
19中所要求的噴燈，進(jìn)一步包括凸棱，這些凸棱，這些凸棱安裝在該穩(wěn)定頭卡座上，這些凸棱用于在所述空氣進(jìn)入該穩(wěn)定頭之前穩(wěn)定該空氣管道中的空氣。
21、一種在權(quán)利要求
19中所要求的噴燈，其中穿過(guò)該穩(wěn)定頭的第二向外擴(kuò)張的區(qū)域所設(shè)置的空氣孔沿著該穩(wěn)定頭成列等距地在徑向位置上排列。
22、一種在權(quán)利要求
19中所要求的噴燈，其中該燃料供給源是一種氣體供給源，這時(shí)進(jìn)而包括一個(gè)錐形催化屏，該催化屏固定在該穩(wěn)定頭的第二向外擴(kuò)張區(qū)域的外端
23、一種在權(quán)利要求
12中所要求的噴燈，其中該圓形導(dǎo)流器是一個(gè)圓板，其直徑等于或大于該葉片板的中心孔的直徑，所述圓板安裝在該穩(wěn)定頭中，其結(jié)果橫貫該穩(wěn)定頭橫向擴(kuò)張，該圓板大體上處于這樣一個(gè)位置，從該位置處開(kāi)始了該向里收縮的區(qū)域。
24、一種在權(quán)利要求
12中所要求的噴燈，其中該圓形導(dǎo)流器是一個(gè)錐體，該錐體同軸地安裝在該穩(wěn)定頭中，所述錐體具有一個(gè)基面，該基面橫貫該穩(wěn)定頭橫向擴(kuò)張，并大體上處在這樣一個(gè)位置，從該位置處開(kāi)始了所述向里收縮的區(qū)域，該錐體還具有一個(gè)尖部，該尖部，向上流延伸且緊鄰于該葉片板的中心。
專(zhuān)利摘要
一種用于噴燈的火焰穩(wěn)定頭組件包括連續(xù)輪廓、向外擴(kuò)張的火焰穩(wěn)定頭，它位于燃料噴管前部同軸安裝在空氣管道中并從其進(jìn)氣端起連續(xù)確定了空氣與燃料混合室、第一膨脹室、節(jié)流室和第二膨脹室。一葉片板橫向裝在穩(wěn)定頭進(jìn)氣端，并設(shè)有規(guī)則分布的葉片。一圓形導(dǎo)流器橫向同軸裝在穩(wěn)定頭中，使進(jìn)入穩(wěn)定頭的空氣在膨脹室中停留更長(zhǎng)時(shí)間。在第二膨脹室中沿其圓周間隔設(shè)置了空氣孔，以使空氣進(jìn)入穩(wěn)定頭維持其燃燒。
文檔編號(hào)F23D11/40GK86102038SQ86102038
公開(kāi)日1986年11月19日 申請(qǐng)日期1986年3月27日
發(fā)明者丹尼斯·利費(fèi)布夫里 申請(qǐng)人:勞登科有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan