專利名稱：雙聲源節(jié)能燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及應(yīng)用聲學(xué)領(lǐng)域中的一種強(qiáng)超聲霧化裝置。
國內(nèi)外大量實(shí)驗(yàn)證明，強(qiáng)力超聲對燃料霧化，加速燃燒和促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)有著廣泛的應(yīng)用前途。中國科學(xué)院聲學(xué)研究所在70年代末對超聲助燃器進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)研究，并取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果，節(jié)省燃油在10％以上。因受工業(yè)實(shí)驗(yàn)的條件限制而中斷。目前我國采用的燃燒器，主要是機(jī)械霧化和蒸汽霧化，它的霧化機(jī)理是在力的作用下使燃料薄層分解，因?yàn)樵诜纸鈺r(shí)，射流中產(chǎn)生各種頻率的不穩(wěn)定波，所以生成的霧滴有很廣泛的尺寸范圍。隨著工業(yè)爐的改進(jìn)和燃料的不斷更新燃料油粘度的增大，水煤漿，瀝青漿等代用燃料的出現(xiàn)，急需解決適合這些燃料使用的新型燃燒器。
本實(shí)用新型的目的在于提出一種主要由第一聲源，第二聲源，加速噴口，穩(wěn)壓穩(wěn)流室，旋渦室，進(jìn)氣噴嘴，進(jìn)氣通道，燃料噴嘴，燃料通道，進(jìn)氣管，進(jìn)料管所構(gòu)成的雙聲源節(jié)能燃燒器。它不僅霧化均勻，粒度小，能助燃，不結(jié)焦，抗磨蝕和粉碎結(jié)塊，而且結(jié)構(gòu)簡單，便于更換，價(jià)格低廉，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案在于，它主要由第一聲源，第二聲源，加速噴嘴，穩(wěn)壓穩(wěn)流室，旋渦室，進(jìn)氣噴嘴，進(jìn)氣通道，燃料噴嘴，燃料通道，進(jìn)料管和進(jìn)氣管所組成。第一聲源采用典型的旋渦哨，氣源(蒸汽或壓縮空氣)經(jīng)進(jìn)氣通道，穩(wěn)壓穩(wěn)流室，由進(jìn)氣噴嘴從切線方向射入旋渦室。燃料(重油、喳油或漿體燃料)經(jīng)燃料通道由燃料噴嘴從切線方向射入旋渦室。高速射入的燃料和氣體混合并高速旋轉(zhuǎn)，在旋渦室中心產(chǎn)生渦旋，并從小孔溢出時(shí)產(chǎn)生聲波。這種發(fā)生器的功率不大(3-10瓦)，頻率3000-7000赫茲。但對燃料結(jié)塊的磨碎和霧化都能達(dá)到良好的效果。第二聲源采用了桿式振腔哨和環(huán)筒式哨。這兩種哨的結(jié)構(gòu)不同，發(fā)聲原理也不同；桿式振腔哨分內(nèi)腔和外腔，但發(fā)聲原理都一樣，當(dāng)高速氣流由加速噴口射入共振腔，使共振腔的壓力和射流的壓力，瞬間達(dá)到動(dòng)力平衡，開始膨脹，再充氣，再膨脹，反復(fù)進(jìn)行產(chǎn)生高強(qiáng)聲波，在共振腔的一側(cè)設(shè)置了次級共振室；使其提高輻射能量和增強(qiáng)聲功率。環(huán)筒式哨又稱靜旋笛，它也分內(nèi)腔，外腔，發(fā)聲原理也一樣，加速噴口噴注的超聲速氣流在主空腔內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，并返回而沖擊其底部噴口，造成噴注周期性偏折而產(chǎn)生聲波，而且有頻率極高的超聲組分(即邊棱聲)，輔助空腔與主空腔起著推挽作用，這樣增加了脈動(dòng)效應(yīng)。在兩腔的上方是環(huán)形指數(shù)喇叭，用以提高發(fā)聲效率和增強(qiáng)指向性。以上兩種哨的共同特性是頻率為8000-16000赫茲，聲強(qiáng)都在150分貝以上，工作壓力3-8個(gè)大氣壓。通過調(diào)整進(jìn)氣壓力與燃料進(jìn)口壓力；或者改變第二聲源的發(fā)聲結(jié)構(gòu)，可以改變霧化角和火焰的噴射長度，以及燃料的消耗量。
本實(shí)用新型的主要特點(diǎn)和霧化機(jī)理在于超聲的空化效應(yīng)和毛細(xì)波的產(chǎn)生，處于振動(dòng)表面的薄液層在超聲振動(dòng)的作用下，激起毛細(xì)重力波，當(dāng)振動(dòng)面的振動(dòng)幅度達(dá)到一定值時(shí)，液滴從駐波峰上飛出而成霧，液滴的直徑大小與振動(dòng)頻率及液體的物理參數(shù)有關(guān)，改變發(fā)生\聲頻率可方便地控制液滴直徑的大小。其次是由于渦流或超聲的物理作用，形成局部的暫時(shí)負(fù)壓區(qū)，于是在液體中產(chǎn)生空穴或氣泡，當(dāng)它們突然閉合時(shí)產(chǎn)生激波，在局布微小區(qū)域有很大壓強(qiáng)。由于氣泡的非線性振動(dòng)和破滅時(shí)產(chǎn)生的巨大壓力，破壞了燃料表面的穩(wěn)定性而形成霧化。伴隨著空化現(xiàn)象，會(huì)產(chǎn)生許多物理和化學(xué)效應(yīng)。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)為雙聲源第一是為充分霧化和對結(jié)塊的磨碎，第二是為再次霧化和加速燃燒，它與機(jī)械霧化和氣流霧化相比，有霧化粒度均勻，平均粒徑小3/5到2/3倍，抗磨蝕，能助燃，節(jié)省能源，霧化介質(zhì)耗量少(0.2左右)，對燃料結(jié)塊有粉碎作用，動(dòng)態(tài)范圍大，聲功率降低22倍時(shí)<由330降到15瓦特>，液滴尺寸只增加50-60％，仍在允許范圍內(nèi)(低于180微米)，能適應(yīng)各種燃料的霧化和助燃(包括輕油，重油，特別是漿體燃料)，對霧化介質(zhì)和霧化壓力要求不高，蒸汽、壓縮空氣、煤氣均可使用，壓力3-8個(gè)大氣壓就能滿足霧化要求，并有明顯的節(jié)能效果，而且結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，使用壽命長，有很強(qiáng)的實(shí)用性。


圖1為本實(shí)用新型具體結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本實(shí)用新型外腔桿式振腔哨結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本實(shí)用新型外腔環(huán)筒哨結(jié)構(gòu)圖。
圖4為本實(shí)用新型現(xiàn)場安裝示意圖。
現(xiàn)結(jié)合上述各附圖來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例。如
圖1至圖3所示，本實(shí)用新型主要有第一聲源17，第二聲源18，加速噴口19，穩(wěn)壓穩(wěn)流室20，旋渦室21，進(jìn)氣噴嘴22，進(jìn)氣通道23，燃料噴嘴24，燃料通道25，進(jìn)料管26，進(jìn)氣管27，次級共振室28，共振腔29，反射腔30，次振室反射腔31，環(huán)形指數(shù)喇叭32，輔助空腔33，主空腔34，環(huán)形配風(fēng)口35，鼓風(fēng)口36，配風(fēng)器37，進(jìn)氣口38，進(jìn)料口39，回料口40所組成，SZR-是燃燒器型號。
在
圖1中發(fā)生器內(nèi)套1，發(fā)生器外套2，共振腔頂蓋3，反射腔壁4，噴口外壁5，噴口內(nèi)壁6，導(dǎo)流套7，兩用法蘭8，旋渦哨帽9，旋渦消噴咀10，旋渦哨底蓋11，內(nèi)外絲扣聯(lián)接套12，進(jìn)料管接頭13，進(jìn)氣管接頭14，進(jìn)料管15，進(jìn)氣管16，組合而成。
發(fā)生器內(nèi)套1的下端和兩用法蘭8連接，發(fā)生器外套2的下端和進(jìn)氣管接頭14連接，并將所有發(fā)生器另件都鎖緊在兩用法蘭8上，內(nèi)、外套的頂部作成流線形，以減少阻抗，共振腔頂蓋3的彎下部份和反射腔壁4的內(nèi)孔構(gòu)成共振腔29，反射腔壁4較大的內(nèi)圓和噴口外壁5的上平面構(gòu)成反射腔30，反射腔的底部作成直角或圓弧角均可，噴口外壁5和噴口內(nèi)壁6之間的夾縫為加速噴口19、發(fā)生器內(nèi)套1的外徑和共振腔頂蓋3的內(nèi)徑之間的窄槽為次級共振室28，噴口內(nèi)壁6上平面的弧形槽為次級共振室的反射腔31，導(dǎo)流套7上端的斜面與兩用法蘭8之間形成的空室為穩(wěn)壓穩(wěn)流室20，導(dǎo)流套7的下端和兩法蘭8之間的通道為主進(jìn)氣通道23，蒸汽或壓縮空氣經(jīng)進(jìn)氣通道23進(jìn)入穩(wěn)壓穩(wěn)流室20后，一部份通過兩用法蘭上的開孔到達(dá)進(jìn)氣噴咀22，切向噴入旋渦室21，另一部份經(jīng)加速噴口19向共振腔29充氣。旋渦哨帽9，旋渦哨噴咀10和旋渦哨底蓋11共同組成旋渦哨，因氣流和燃料在哨內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)對材料磨損很快，為此選用了抗磨性極好的碳化鎢，硬化工具鋼，滲硼和滲氮鋼以及陶瓷等材料，旋渦哨帽9的出口部份插在發(fā)生器內(nèi)套1的孔內(nèi)，下端卡在旋渦哨噴咀10的定位槽內(nèi)，沿旋渦哨噴咀內(nèi)圓的切線方向開有3-6個(gè)寬度為2-4毫米的長方孔作為氣體和燃料噴咀，其中氣體噴咀22為2-4個(gè)，燃料噴咀24為1-2個(gè)，氣體自上而下進(jìn)入噴咀，燃料自下而上進(jìn)入噴咀，旋流哨底蓋11卡在旋渦哨噴咀10下面的定位槽內(nèi)，底蓋的內(nèi)面作成球弧形，內(nèi)外絲扣聯(lián)接套12的上端為外扣與兩用法蘭8連接，下端為內(nèi)扣與進(jìn)料管接頭13連接，擰緊上下螺扣能使旋渦哨牢固定位，進(jìn)料管接頭13的內(nèi)面有2-4條向外擴(kuò)展的槽作為燃料通道25，內(nèi)孔和進(jìn)料管15連接，進(jìn)氣管接頭14和發(fā)生器外套2連接，使整個(gè)燃料器構(gòu)成一個(gè)牢固的整體，進(jìn)氣管接頭14的內(nèi)孔連接進(jìn)氣管16，進(jìn)氣管接頭和進(jìn)料管接頭之間的空隙構(gòu)成進(jìn)氣通道23，進(jìn)料管15和進(jìn)氣管16的長度根據(jù)選用的配風(fēng)器決定。
圖1上的第二聲源為內(nèi)腔桿式振腔哨結(jié)構(gòu)圖，圖2是外腔桿式振腔哨結(jié)構(gòu)圖，它們的相關(guān)尺寸和工作原理都一樣，圖3是外腔式環(huán)筒哨結(jié)構(gòu)圖，如果把主空腔34和輔助空腔33調(diào)換方向位置便可成為內(nèi)腔式環(huán)筒哨，以上結(jié)構(gòu)不同的幾種哨均可在第二聲源使用。其主要尺寸旋渦哨出口d1，10-30毫米，旋渦室直徑d2，30-90毫米，旋渦哨出口長度L＝2-3倍d1，旋渦室長度L1+L2＝25-60毫米，噴咀長度L2，8-15毫米，共振腔深L3，4-15毫米，噴口到腔口距離L4，8-16毫米，噴口長度L5、4-8毫米，次級共振腔寬度H1，8-16毫米，共振腔寬度H2，3-5毫米，噴口寬度H3，0.6-1.5毫米、環(huán)筒哨主空腔34開口長度L6，8-12毫米、主空腔內(nèi)徑φ，15-30毫米，輔助空腔33稍大于空腔34，根據(jù)所用燃料的不同和爐型的不同，可制作多種型號的雙聲源節(jié)能燃燒器，因此它具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
權(quán)利要求1.一種雙聲源節(jié)能燃燒器，其特征在于它主要由第一聲源、第二聲源，加速噴口，穩(wěn)壓穩(wěn)流室，旋渦室，進(jìn)氣噴嘴，進(jìn)氣通道，燃料噴嘴，燃料通道，進(jìn)料管和進(jìn)氣管所組成，其中所說的第一聲源，它是由旋渦哨帽，旋渦哨噴嘴和旋渦哨底蓋所構(gòu)成；旋渦哨噴嘴內(nèi)側(cè)設(shè)有上下定位槽，并有兩用法蘭，內(nèi)外絲扣聯(lián)接套和進(jìn)料管接頭把它們牢牢壓緊在一起，旋渦哨噴嘴外側(cè)上下分別有進(jìn)氣槽和進(jìn)料槽，進(jìn)料管接頭的頂部有2-4條向外擴(kuò)展的分料槽；所說的第二聲源是由桿式振腔哨和可以替換的環(huán)筒哨所構(gòu)成，桿式振腔哨由發(fā)生器外套，共振腔頂蓋，反射腔壁，自上而下安裝在一起構(gòu)成共振腔和反射腔，噴口外壁和噴口內(nèi)壁之間是加速噴口，發(fā)生器內(nèi)套和共振腔之間的窄槽為次級共振腔；環(huán)筒哨是由加速噴口，主空腔，輔助空腔所組成，兩腔的出口作成環(huán)狀指數(shù)喇叭形。
2.按照權(quán)利要求1所說的雙聲源節(jié)能燃燒器，其特征在于所說的旋渦哨，其出口d1在10-30毫米范圍，旋渦室直徑d2在30-90毫米范圍，噴嘴長度L2在8-15毫米，出口長是d1的2至3倍。
3.按權(quán)利要求1所說的雙聲源節(jié)能燃燒器，其特征在于所說的第二聲源用的振腔哨，它分內(nèi)腔式或外腔式，其共振腔寬度H2在3-5毫米范圍，共振腔深度L3在4-15毫米范圍，加速噴口寬度H3在0.6-1.5毫米范圍，加速噴口長度L5在4-8毫米范圍，噴口到共振腔距離L4在8-16毫米范圍，次級共振腔寬度H1也在8-16毫米范圍。
4.按照權(quán)利要求1所說的雙聲源節(jié)能燃燒器，其特征在于所說的第二聲源代換發(fā)生器環(huán)筒哨，其主空腔開口長度L6在8-12毫米范圍，主空腔直徑Φ在15-30毫米范圍。
專利摘要本實(shí)用新型涉及應(yīng)用聲學(xué)領(lǐng)域中的一種超聲霧化裝置。它主要由第一聲源、第二聲源、加速噴口,穩(wěn)壓穩(wěn)流室,旋渦室,進(jìn)氣噴嘴,進(jìn)氣通道,燃料噴嘴,燃燒通道,進(jìn)料管和進(jìn)氣管所組成,它利用蒸氣或壓縮空氣作動(dòng)力源及霧化介質(zhì),由第一聲源的旋渦哨進(jìn)行霧化燃料,第二聲源采用振腔哨或環(huán)筒哨進(jìn)行二次霧化和助燃,它不僅霧化效果好,能加速燃燒,而且有明顯的節(jié)能效果,因此它具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號F23D11/00GK2299234SQ9720357
公開日1998年12月2日 申請日期1997年4月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月17日
發(fā)明者李新民, 李潔 申請人:李新民, 李潔