一種金屬網(wǎng)格蓄熱穩(wěn)焰的微型燃燒器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及燃燒裝置，尤其涉及一種金屬網(wǎng)格蓄熱穩(wěn)焰的微型燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)末開(kāi)始，微機(jī)電系統(tǒng)受到研宄者的關(guān)注。微機(jī)電系統(tǒng)一般由傳感器、執(zhí)行器和微能源三大部分組成，其最顯著的特點(diǎn)就是體積小，系統(tǒng)集成度高。隨著研宄的不斷深入，微機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)用涉及眾多領(lǐng)域，比如航空航天、信息通信、醫(yī)療、生物化學(xué)等。微能源作為微機(jī)電系統(tǒng)中重要的組成部分，為微機(jī)電系統(tǒng)提供運(yùn)行所需的能量。目前為微機(jī)電系統(tǒng)提供能量的一般都是化學(xué)電池，然而傳統(tǒng)的電池技術(shù)儲(chǔ)能能力低，能量密度不高，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)過(guò)重，因而不能提供足夠的續(xù)航能力。電池的另一缺點(diǎn)是需要充電且充電耗時(shí)較長(zhǎng)，影響設(shè)備的連續(xù)工作和工作的穩(wěn)定性，同時(shí)化學(xué)電池處理不當(dāng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。液體碳?xì)淙剂嫌捎谄錈嶂蹈撸谂c傳統(tǒng)化學(xué)電池占據(jù)相同體積的情況下可以獲得更高的能量密度，大約比傳統(tǒng)電池能量密度高出一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)，因而使用液體碳?xì)淙剂蠟槲C(jī)電系統(tǒng)功能有利于提高微機(jī)電系統(tǒng)的集成度。液體碳?xì)淙剂铣浞秩紵蟮漠a(chǎn)物是水和二氧化碳，大大降低了對(duì)環(huán)境造成的壓力。
[0003]使用液體碳?xì)淙剂蠟槲C(jī)電系統(tǒng)供能，最為重要的部件就是能夠使液體碳?xì)淙剂戏€(wěn)定高效燃燒的微型燃燒器。微尺度燃燒與常規(guī)尺度燃燒有不同的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:一、燃燒器表面積與體積比增大，相對(duì)于傳統(tǒng)燃燒器要高兩到三個(gè)數(shù)量級(jí)，表面積與體積比增大造成散熱損失增加。二、尺寸減小造成停留時(shí)間短，燃料的完全燃燒更加困難，燃燒組織不好，會(huì)使大量燃料未燃盡直接隨尾氣排出，降低燃燒效率?；谝陨蟽牲c(diǎn)，使得微尺度下燃燒難以持續(xù)高效穩(wěn)定的進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種金屬網(wǎng)格蓄熱穩(wěn)焰的微型燃燒器，解決燃燒器在微尺度下，液體碳?xì)淙剂想y以持續(xù)穩(wěn)定、充分燃燒的技術(shù)冋題。
[0005]本實(shí)用新型通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種金屬網(wǎng)格蓄熱穩(wěn)焰的微型燃燒器，包括燃燒器外筒2、設(shè)置在燃燒器外筒2底部的燃燒器底板5、設(shè)置在燃燒器外筒2側(cè)壁的點(diǎn)火器3、設(shè)置在燃燒器外筒2內(nèi)的燃燒器；所述燃燒器包括縱截面形狀呈倒三角形的中空鈍體7、多孔介質(zhì)盤(pán)8和金屬網(wǎng)格9，所述多孔介質(zhì)盤(pán)8置于中空鈍體7的上方，金屬網(wǎng)格9置于多孔介質(zhì)盤(pán)8的上方；所述中空鈍體7的底部連接燃料通道4，燃料通道4貫穿燃燒器底板5連接外部液體燃料。
[0007]所述中空鈍體7頂部的直徑占燃燒器外筒2內(nèi)徑的寬度的0.3?0.6 ;所述金屬網(wǎng)格9的直徑為多孔介質(zhì)盤(pán)8直徑的0.5?0.8倍。
[0008]所述燃燒器底板5上開(kāi)設(shè)有氣體入口 6，燃燒器外筒2上端為尾氣排出口 I。
[0009]所述中空鈍體7的橫截面形狀呈圓形，所述多孔介質(zhì)盤(pán)8為圓形。
[0010]所述金屬網(wǎng)格9與多孔介質(zhì)盤(pán)8之間具有間隙，間隙尺寸為Imm?3mm。
[0011]所述燃燒器外筒2由碳化硅、陶瓷或者石棉材料制成。
[0012]所述燃料通道4采用不銹鋼、陶瓷、碳化硅、氮化硅或者磷化硅材料制成。
[0013]所述燃料通道4內(nèi)通入液體燃料為液體碳?xì)淙剂稀?br>[0014]所述多孔介質(zhì)盤(pán)8采用泡沫鋁或者陶瓷材料制成；所述中空鈍體7采用不銹鋼或者氧化銷(xiāo)材料制成。
[0015]所述微型燃燒器的燃燒方法如下:
[0016]液體碳?xì)淙剂辖?jīng)過(guò)燃料通道4進(jìn)入中空鈍體7后，接著經(jīng)多孔介質(zhì)盤(pán)8分散、吸熱蒸發(fā)；與此同時(shí)，氧化劑由氣體入口 6進(jìn)入燃燒器外筒2的燃燒室內(nèi)；點(diǎn)火器3點(diǎn)燃燃料；氧化劑在中空鈍體7的出口處形成回流；在中空鈍體7的回流作用及金屬網(wǎng)格9的蓄熱與放熱下，使火焰穩(wěn)定附著于金屬網(wǎng)格之上，燃燒后的尾氣由尾氣排出口 I排除，從而實(shí)現(xiàn)燃料在燃燒室內(nèi)穩(wěn)定、充分燃燒。
[0017]本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0018](I)本微型燃燒器利用置于火焰中的金屬網(wǎng)格蓄熱，金屬網(wǎng)格作為蓄熱介質(zhì)，火焰溫度升高時(shí)，金屬網(wǎng)格可以積蓄更多熱量，火焰溫度降低時(shí)，網(wǎng)格釋放蓄熱，提升火焰溫度，使火焰維持一定的溫度水平，火焰附著在金屬網(wǎng)格上，不會(huì)隨燃燒工況的改變發(fā)生大幅度擺動(dòng)或上下移動(dòng)，大大提升了燃燒的穩(wěn)定性，利于燃燒穩(wěn)定持續(xù)進(jìn)行。
[0019](2)本微型燃燒器，當(dāng)燃料通道內(nèi)通入液體碳?xì)淙剂蠒r(shí)，多孔介質(zhì)盤(pán)增加了液體碳?xì)淙剂险舭l(fā)表面積，有利于液體碳?xì)淙剂系姆稚⒓拔鼰嵴舭l(fā)。
[0020](3)本微型燃燒器在燃燒室內(nèi)設(shè)有一個(gè)中空鈍體，氧化劑經(jīng)過(guò)中空鈍體，在其后形成低速回流區(qū)，增加氧化劑與液體碳?xì)淙剂系耐Ａ魰r(shí)間，拓寬穩(wěn)燃極限。
[0021](4)本微型燃燒器設(shè)有點(diǎn)火裝置，使點(diǎn)火過(guò)程更方便，符合工程實(shí)際的需要。
[0022](5)本微型燃燒器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，零部件少，性能優(yōu)越，加工費(fèi)用低、難度小、組裝方便，應(yīng)用前景廣闊。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為圖1中，多孔介質(zhì)盤(pán)和金屬網(wǎng)格組合示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0026]實(shí)施例
[0027]如圖1、2所示。本實(shí)用新型一種金屬網(wǎng)格蓄熱穩(wěn)焰的微型燃燒器，包括燃燒器外筒2、設(shè)置在燃燒器外筒2底部的燃燒器底板5、設(shè)置在燃燒器外筒2側(cè)壁的點(diǎn)火器3、設(shè)置在燃燒器外筒2內(nèi)的燃燒器；所述燃燒器包括縱截面形狀呈倒三角形的中空鈍體7、多孔介質(zhì)盤(pán)8和金屬網(wǎng)格9，所述多孔介質(zhì)盤(pán)8置于中空鈍體7的上方，金屬網(wǎng)格9置于多孔介質(zhì)盤(pán)8的上方；所述中空鈍體7的底部連接燃料通道4，燃料通道4貫穿燃燒器底板5連接外部液體燃料。
[0028]液體碳?xì)淙剂贤ㄟ^(guò)微型注射泵進(jìn)入燃料通道4，高壓氣瓶(圖中未示出)出來(lái)的氧化劑經(jīng)過(guò)減壓閥減壓之后，按照所需流量通入氣體入口 6進(jìn)入燃燒器外筒2 (燃燒室內(nèi))，利用點(diǎn)火器3進(jìn)行點(diǎn)火，通過(guò)控制不同的氧化劑流量和通入燃料通道4內(nèi)的液體碳?xì)淙剂狭髁?，可以?shí)現(xiàn)在不同的當(dāng)量比下液體碳?xì)涞姆€(wěn)定高效燃燒。
[0029]所述中空鈍體7頂部的直徑占燃燒器外筒2內(nèi)徑的寬度的0.3?0.6 ;所述金屬網(wǎng)格9的直徑為多孔介質(zhì)盤(pán)8直徑的0.5?0.8倍。
[0030]所述燃燒器底板5上開(kāi)設(shè)有氣體入口 6，燃燒器外筒2上端為尾氣排出口 I。
[0031]所述中空鈍體7的橫截面形狀呈圓形，所述多孔介質(zhì)盤(pán)8為圓形。
[0032]所述金屬網(wǎng)格9與多孔介質(zhì)盤(pán)8之間具有間隙，間隙尺寸為Imm?3mm。
[0033]所述燃燒器外筒2由碳化硅、陶瓷或者石棉材料制成。
[0034]所述燃料通道4采用不銹鋼、陶瓷、碳化硅、氮化硅或者磷化硅材料制成。
[0035]所述燃料通道4內(nèi)通入液體燃料為液體碳?xì)淙剂稀?br>[0036]所述多孔介質(zhì)盤(pán)8采用泡沫鋁或者陶瓷材料制成；所述中空鈍體7采用不銹鋼或者氧化銷(xiāo)材料制成。
[0037]微型燃燒器外部成圓筒形，燃燒器外筒2的內(nèi)徑為8?12_，外徑為10?14_，燃燒器整體高度為30mm，燃燒器底板5厚度3mm，外徑20mm。中空鈍體7外形近似圓臺(tái)狀，頂部直徑5_，底部直徑1.1mm,噴管外徑1.1mm,內(nèi)徑0.9mm,材質(zhì)為碳化娃，燃料通道4稍微插入中空鈍體7中，連接部分經(jīng)過(guò)粗糙處理后使二者緊密連接。多孔介質(zhì)盤(pán)8厚度為2_，多孔介質(zhì)盤(pán)8的外緣裝有4顆微型螺栓(見(jiàn)圖2)，用來(lái)固定及支撐金屬網(wǎng)格9，金屬網(wǎng)格厚度為0.3mm，直徑4臟，金屬網(wǎng)格密度為100孔/cm2。
[0038]微型燃燒器的燃燒方法可通過(guò)如下方法實(shí)現(xiàn):
[0039]液體碳?xì)淙剂辖?jīng)過(guò)燃料通道4進(jìn)入中空鈍體7后，接著經(jīng)多孔介質(zhì)盤(pán)8分散、吸熱蒸發(fā)；與此同時(shí)，氧化劑由氣體入口 6進(jìn)入燃燒器外筒2的燃燒室內(nèi)；點(diǎn)火器3點(diǎn)燃燃料；氧化劑在中空鈍體7的出口處形成回流；在中空鈍體7的回流作用及金屬網(wǎng)格9的蓄熱與放熱下，使火焰穩(wěn)定附著于金屬網(wǎng)格之上，燃燒后的尾氣由尾氣排出口 I排除，從而實(shí)現(xiàn)液體碳?xì)淙剂显谌紵覂?nèi)穩(wěn)定、充分燃燒。
[0040]如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
[0041]本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬網(wǎng)格蓄熱穩(wěn)焰的微型燃燒器，包括燃燒器外筒(2)、設(shè)置在燃燒器外筒(2)底部的燃燒器底板(5)、設(shè)置在燃燒器外筒(2)側(cè)壁的點(diǎn)火器(3)、設(shè)置在燃燒器外筒(2)內(nèi)的燃燒器，其特征在于: 所述燃燒器包括縱截面形狀呈倒三角形的中空鈍體(7)、多孔介質(zhì)盤(pán)(8)和金屬網(wǎng)格(9)，所述多孔介質(zhì)盤(pán)⑶置于中空鈍體(7)的上方，金屬網(wǎng)格(9)置于多孔介質(zhì)盤(pán)⑶的上方；所述中空鈍體(7)的底部連接燃料通道(4)，燃料通道(4)貫穿燃燒器底板(5)連接外部液體燃料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬網(wǎng)格蓄熱穩(wěn)焰的微型燃燒器，其特征在于:所述中空鈍體(7)頂部的直徑占燃燒器外筒⑵內(nèi)徑的寬度的0.3?0.6;所述金屬網(wǎng)格(9)的直徑為多孔介質(zhì)盤(pán)⑶直徑的0.5?0.8倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬網(wǎng)格蓄熱穩(wěn)焰的微型燃燒器，其特征在于:所述燃燒器底板(5)上開(kāi)設(shè)有氣體入口 ￠)，燃燒器外筒(2)上端為尾氣排出口(I)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述金屬網(wǎng)格蓄熱穩(wěn)焰的微型燃燒器，其特征在于:所述中空鈍體(7)的橫截面形狀呈圓形，所述多孔介質(zhì)盤(pán)(8)為圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述金屬網(wǎng)格蓄熱穩(wěn)焰的微型燃燒器，其特征在于:所述金屬網(wǎng)格(9)與多孔介質(zhì)盤(pán)⑶之間具有間隙，間隙尺寸為Imm?3mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述金屬網(wǎng)格蓄熱穩(wěn)焰的微型燃燒器，其特征在于:所述燃燒器外筒(2)由碳化硅、陶瓷或者石棉材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬網(wǎng)格蓄熱穩(wěn)焰的微型燃燒器，其特征在于:所述燃料通道(4)采用不銹鋼、陶瓷、碳化硅、氮化硅或者磷化硅材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬網(wǎng)格蓄熱穩(wěn)焰的微型燃燒器，其特征在于:所述燃料通道(4)內(nèi)通入液體燃料為液體碳?xì)淙剂稀?br>9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬網(wǎng)格蓄熱穩(wěn)焰的微型燃燒器，其特征在于:所述多孔介質(zhì)盤(pán)(8)采用泡沫鋁或者陶瓷材料制成；所述中空鈍體(7)采用不銹鋼或者氧化鋁材料制成。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種金屬網(wǎng)格蓄熱穩(wěn)焰的微型燃燒器，包括燃燒器外筒、設(shè)置在燃燒器外筒內(nèi)的點(diǎn)火器，燃燒器包括縱截面形狀呈倒三角形的中空鈍體、多孔介質(zhì)盤(pán)和金屬網(wǎng)格，多孔介質(zhì)盤(pán)置于中空鈍體的上方，金屬網(wǎng)格置于多孔介質(zhì)盤(pán)的上方；中空鈍體的底部連接燃料通道。多孔介質(zhì)盤(pán)保證燃料均勻分散，增大其表面積，加快蒸發(fā)速率。中空鈍體的出口附近形成高溫低速回流區(qū)，增加燃料停留時(shí)間，金屬網(wǎng)格作為蓄熱介質(zhì)，兼具吸熱與放熱，可將火焰溫度維持在一定的水平，相比于其他燃燒器，能使火焰穩(wěn)定附著于金屬網(wǎng)格之上，不會(huì)隨工況的變化出現(xiàn)大幅度的擺動(dòng)或者上下移動(dòng)，大大提升了微尺度下液體碳?xì)淙紵姆€(wěn)定性。
【IPC分類(lèi)】F23D5-02, F23D5-12
【公開(kāi)號(hào)】CN204593383
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520168591
【發(fā)明人】甘云華, 陳小文, 張夏
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年3月24日