燃燒器噴嘴、燃燒器以及表面處理設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的前言所述的一種燃燒器噴嘴、一種燃燒器以及一種表面處理設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在燃燒器的上下文中，燃料是指以可在放熱反應(yīng)中實(shí)際上釋放成熱能的形式來(lái)存儲(chǔ)能量的流體。燃燒器是設(shè)備或設(shè)備布置，可借助于所述設(shè)備或設(shè)備布置在受控制的燃燒過(guò)程中應(yīng)用這些放熱過(guò)程。
[0003]燃燒器通常包含噴嘴，所述噴嘴具有用于燃料和氧化物質(zhì)的輸入端以及精心設(shè)計(jì)的通道布置，借助所述通道布置，燃料和氧化物質(zhì)混合成可燃混合物并且釋放到噴嘴前面的燃燒區(qū)域中。燃燒器通常分成兩種主要類型:預(yù)混合燃燒器和后混合燃燒器。在預(yù)混合燃燒器中，燃料和氧化物質(zhì)在被排入燃燒區(qū)域之前就完全混合。在后混合燃燒器中，燃料和氧化物質(zhì)保持分開(kāi)，直到它們單獨(dú)地被排入燃燒區(qū)域?yàn)橹?。后混合燃燒器的類別是部分摻氣燃燒器，其中只有完全燃燒必需的一部分化學(xué)計(jì)量氧氣量在進(jìn)入燃燒區(qū)域之前與燃料混合。額外的備用氧氣在點(diǎn)燃之后進(jìn)入火焰，以完成過(guò)程。
[0004]與后混合燃燒器相比，預(yù)混合燃燒器通常更有效，能提供更一致的火焰，且由于這些優(yōu)點(diǎn)將在許多應(yīng)用領(lǐng)域中受到偏愛(ài)。例如，在表面處理設(shè)備中，需要預(yù)混合燃燒器來(lái)提供均勻的涂層。然而，應(yīng)理解，當(dāng)燃料與空氣或氧氣的易燃混合物出現(xiàn)在燃燒區(qū)域上游的氣體容積中時(shí)，火焰可逆燃到含有預(yù)混合易燃物質(zhì)的氣體容積中，從而有可能因?yàn)橐兹嘉镔|(zhì)不可控地快速燃燒而造成爆炸。已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種機(jī)制來(lái)抑制火焰并阻止其回?zé)絿娮熘?，但出于安全的原因，后混合燃燒器在許多應(yīng)用中仍往往受到偏愛(ài)(甚至以性能為代價(jià))。在使用后混合燃燒器的應(yīng)用中，對(duì)于許多工業(yè)應(yīng)用(尤其是在表面處理設(shè)備的領(lǐng)域中)來(lái)說(shuō)，對(duì)尺寸(其中出于安全原因而必須保留噴嘴)的限制太小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種燃燒器構(gòu)造，所述燃燒器構(gòu)造提供預(yù)混合燃燒器，其安全水平更接近后混合燃燒器的安全水平，并且具有良好的表面處理效率。本發(fā)明的目標(biāo)是通過(guò)一種燃燒器噴嘴、一種燃燒器以及一種表面處理設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們的特征在獨(dú)立權(quán)利要求中有所陳述。從屬權(quán)利要求中公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。
[0006]本發(fā)明公開(kāi)了噴嘴主體，所述噴嘴主體包含縫隙，使得通往縫隙的線形通路在出口面表面中開(kāi)放。多個(gè)通道連接到所述縫隙。一組第一通道連接到氧化物質(zhì)源，并且一組第二通道連接到燃料源。第一通道和第二通道中的每個(gè)具有通往縫隙的周向通路，所述周向通路距出口面表面一段非零距離。此外，第一通道和第二通道中的每個(gè)形成為朝縫隙的側(cè)壁或朝縫隙的側(cè)壁中的一個(gè)或多個(gè)周向通路輸出定向管狀流。
[0007]本發(fā)明是基于將氧化物質(zhì)和燃料單獨(dú)地饋送到多個(gè)單獨(dú)的通道噴流中。多個(gè)噴流包含兩種類型的噴流。一組噴流提供燃料流，而另一組噴流提供氧化物質(zhì)流。所述噴流經(jīng)引導(dǎo)以朝縫隙的側(cè)壁中的一個(gè)或多個(gè)周向通路或朝縫隙的側(cè)壁輸出定向管狀流，使得它們?cè)诳p隙內(nèi)碰撞，并且在它們進(jìn)入燃燒區(qū)域的路上在縫隙內(nèi)有效混合。
[0008]縫隙是狹窄的，使得噴嘴內(nèi)處于易燃狀態(tài)下的預(yù)混合物料的體積在任何時(shí)候都保持為非常小。在縫隙的上游，通道僅含有來(lái)自燃料源或來(lái)自氧化物料源的物料。這意味著，即使發(fā)生火焰逆燃，也不會(huì)超出縫隙繼續(xù)燃燒，因此，不會(huì)造成顯著的損壞或爆炸。
[0009]另一方面，縫隙的深度使得燃料和氧化物料能夠有效混合，從而使得預(yù)混合的可燃流體進(jìn)入燃燒區(qū)域。
【附圖說(shuō)明】
[0010]下文將參考附圖更詳細(xì)地描述實(shí)施方案，在附圖中:
[0011]圖1說(shuō)明燃燒器噴嘴的側(cè)向端視圖；
[0012]圖2說(shuō)明燃燒器噴嘴的側(cè)向正視圖；以及
[0013]圖3說(shuō)明朝向出口面表面的燃燒器噴嘴的視圖；
[0014]圖4A和圖4B說(shuō)明通往縫隙的周向通路和通道的替代構(gòu)造；
[0015]圖5A到圖5C說(shuō)明通往縫隙的周向通路和通道的另外替代構(gòu)造；
[0016]圖6A和圖6B說(shuō)明通往縫隙的周向通路和通道的另外替代構(gòu)造；
[0017]圖7說(shuō)明應(yīng)用多孔物料片的另外構(gòu)造；
[0018]圖8說(shuō)明并入有燃燒器噴嘴的燃燒器的實(shí)施方案。
[0019]圖9說(shuō)明并入有燃燒器的表面處理設(shè)備的實(shí)施方案，所述燃燒器并入有燃燒器噴嘴。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下實(shí)施方案是示例性的。盡管說(shuō)明書中可提及“一”、“一個(gè)”或“一些”實(shí)施方案，但這未必意味著每個(gè)此類引用都是關(guān)于相同的實(shí)施方案，或特征僅應(yīng)用于單個(gè)實(shí)施方案。不同實(shí)施方案的單個(gè)特征也可組合，以提供另外的實(shí)施方案。
[0021]下文將結(jié)合可實(shí)施本發(fā)明的各種實(shí)施方案的燃燒器結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單實(shí)例來(lái)描述本發(fā)明的特征。僅詳細(xì)描述了用于說(shuō)明實(shí)施方案的相關(guān)元件。燃燒器、燃燒器噴嘴以及火焰設(shè)備的各種實(shí)施方式包括所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員一般知道但本文中可能并未具體描述的元件。
[0022]圖1說(shuō)明燃燒器噴嘴的實(shí)施方案的側(cè)面端視圖，圖2說(shuō)明燃燒器噴嘴的實(shí)施方案的側(cè)面正視圖，且圖3說(shuō)明燃燒器噴嘴的實(shí)施方案的出口面視圖。燃燒器噴嘴100包含并入有多種通道的噴嘴主體102，在燃燒器操作期間，流體可流經(jīng)所述通道。有利的是，噴嘴主體102是優(yōu)選某種陶瓷物料制成的實(shí)體體積，其包含對(duì)于所設(shè)計(jì)的噴嘴操作來(lái)說(shuō)必需的通道空心。然而，在不脫離保護(hù)范圍的情況下，可用其它方式來(lái)實(shí)施噴嘴主體102。例如，可應(yīng)用圍繞通道管的空心外殼。
[0023]噴嘴主體102包含終止到線形通路(也稱為噴嘴出口)104中的縫隙106，所述線形通路在噴嘴主體102的出口面表面150中開(kāi)放。術(shù)語(yǔ)縫隙在此處是指容積內(nèi)的狹長(zhǎng)空間，即，具有細(xì)長(zhǎng)橫截面的開(kāi)口，其中橫截面的長(zhǎng)度是橫截面的寬度的至少五倍，并且具有非零深度。在圖1中，從側(cè)面看，縫隙106的寬度和深度位于噴嘴主體102內(nèi)。通過(guò)示出在噴嘴主體102的出口面表面150中的縫隙的線形通路104，圖3說(shuō)明縫隙的長(zhǎng)度。線形通路104優(yōu)選成線性，但也可應(yīng)用其他非線性的形式。例如，可將波狀形式應(yīng)用于縫隙106和/或應(yīng)用于線形通路104。縫隙106提供平面狀連續(xù)空間，貫穿所述空間，流體可在燃燒器操作期間流經(jīng)周向通路110 (為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，圖2中僅標(biāo)出三個(gè)周向通路)，如圖2中所示。燃燒區(qū)域從線形通路104開(kāi)始，并且在操作期間從噴嘴射出的流體往往形成與縫隙106的形式對(duì)準(zhǔn)的連續(xù)平面狀火焰簾。
[0024]這種類型的以最佳方式燃燒的連續(xù)火焰簾的強(qiáng)度非常高。所述結(jié)構(gòu)有效地減少趨于降低燃燒溫度的大氣二次流，并且潛在地造成傳統(tǒng)的噴嘴構(gòu)造中出現(xiàn)雜質(zhì)和顆粒聚團(tuán)。
[0025]如圖1中所示，縫隙106從出口面表面150延伸到噴嘴主體102中的非零深度處。存在多個(gè)單獨(dú)的通道，所述通道經(jīng)由周向通路110連接到縫隙，所述周向通路被布置到縫隙106的側(cè)壁。術(shù)語(yǔ)周向在此處意指周向通路的周邊閉合以排出流體的管狀流。周邊有利地為圓形，但也可應(yīng)用其他形式。在多個(gè)單獨(dú)的通道中，一組第一通道112連接到一個(gè)或多個(gè)氧化物質(zhì)源120，并且一組第二通道114連接到一個(gè)或多個(gè)燃料源122。第一通道和第二通道中的每個(gè)的周向通路110距噴嘴主體102的出口面表面150具有非零距離。在圖1中，為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，僅標(biāo)出與通道112相關(guān)的周向通路110。
[0026]在圖1的示例性實(shí)施方案中，第一通道112的周向通路和第二通道114的周向通路成