一種高速燃?xì)鉄釃娡坑萌加挽F化噴嘴的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高速燃?xì)鉄釃娡坑萌加挽F化噴嘴，屬于燃油霧化燃燒技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于液體燃料燃燒產(chǎn)生高速燃?xì)獾臒釃娡考夹g(shù)可用于金屬或非金屬涂層的制備， 該技術(shù)通常包括氧氣助燃高速火焰噴涂和空氣助燃高速火焰噴涂?jī)煞N類型，其共同特點(diǎn)是 使煤油等液體燃料發(fā)生霧化，同時(shí)與氧氣或空氣混合產(chǎn)生可燃混合氣，在外加熱源作用下 點(diǎn)火燃燒產(chǎn)生高溫高速的燃?xì)?，燃?xì)饧訜岵⒓铀俪练e待噴涂材料形成涂層。
[0003] 目前應(yīng)用較多的是氧氣助燃煤油高速火焰噴涂技術(shù)，這是因?yàn)橄鄬?duì)空氣助燃高速 火焰噴涂來(lái)說，氧氣助燃的燃油點(diǎn)火和穩(wěn)定燃燒過程要容易許多。以專利號(hào)為01246984. X的中國(guó)實(shí)用新型專利為例說明，煤油通過兩個(gè)或多個(gè)小孔與高壓空氣呈35°~45°夾角 相交匯，在圓形混合室內(nèi)，煤油借助空氣的高速?zèng)_擊作用霧化成小液滴，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)煤油和氧 氣的點(diǎn)火與燃燒。但是這種噴嘴并不適用于空氣助燃高速火焰噴涂技術(shù)，原因在于，空氣與 煤油混合產(chǎn)生高速氣液兩相流的燃燒過程對(duì)噴嘴的要求更高，首先要實(shí)現(xiàn)煤油和空氣的均 勻混合與煤油的充分霧化，然后借助高能熱源將其點(diǎn)燃，點(diǎn)燃的高速射流并不穩(wěn)定，容易熄 滅，因而還需要采取特定的穩(wěn)焰措施來(lái)使煤油和空氣持續(xù)穩(wěn)定的燃燒。
[0004] 依靠氣體動(dòng)力霧化的氣動(dòng)噴嘴，按結(jié)構(gòu)形式分類，其主要包括外混式噴嘴和內(nèi)混 式噴嘴。外混式噴嘴主要依靠高速流動(dòng)的氣體和液流在噴嘴外部的撞擊作用下發(fā)生霧化， 通常這種結(jié)構(gòu)的噴嘴還借助機(jī)械結(jié)構(gòu)使氣流和液流發(fā)生旋轉(zhuǎn)來(lái)產(chǎn)生離心作用的效果，因而 噴嘴的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、尺寸較大，并不適合高速火焰噴涂。內(nèi)混式噴嘴主要依靠氣體的高速動(dòng) 能沖擊細(xì)小液體射流，并在腔室內(nèi)充分混合后噴出，從而實(shí)現(xiàn)液體的霧化，這種結(jié)構(gòu)噴嘴的 霧化效果與氣體的速度以及氣液間的壓力差等因素密切相關(guān)，控制要求相對(duì)較高，因此在 空氣助燃的高速火焰噴涂技術(shù)中應(yīng)用難度較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種高速燃?xì)鉄釃娡坑萌加挽F化噴嘴，該燃油霧化噴嘴依 靠氣體動(dòng)力霧化燃油，既適用于氧氣助燃，又適用于空氣助燃，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)氣體和燃油 的均勻混合與霧化，另一方面噴嘴射流形成有低速回流區(qū)，對(duì)霧化射流的著火燃燒可充當(dāng) 穩(wěn)焰作用，從而能夠保證射流的可靠著火和穩(wěn)定燃燒。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0007] -種高速燃?xì)鉄釃娡坑萌加挽F化噴嘴，其特征在于：它包括主腔體，主腔體的外 壁裝配有副腔體，主腔體的入口端開設(shè)有氣體入口而出口端設(shè)有與外部貫通的內(nèi)腔，內(nèi)腔 內(nèi)安裝有類錐體，類錐體的錐頭置于內(nèi)腔在主腔體出口端上形成的開口處，類錐體的外壁 與內(nèi)腔的內(nèi)壁之間形成從內(nèi)到外逐漸呈喇叭狀向周邊擴(kuò)張的環(huán)型主腔室且在主腔體出口 端的開口處形成環(huán)形主噴口，以用于實(shí)現(xiàn)向外發(fā)散擴(kuò)張式地傾斜噴射混合氣流，氣體入口 經(jīng)由輸氣通道與主腔室位于主腔體內(nèi)部的端部連通，副腔體上開設(shè)有用于輸送燃油的注油 孔，注油孔經(jīng)由輸油通道與主腔室的中部連通，副腔體上開設(shè)有用于輸送二次氣流的環(huán)型 畐IJ腔室，副腔室經(jīng)由環(huán)形副噴口與外部相貫通，副噴口位于主噴口的外周側(cè)，以使副噴口噴 出的二次氣流與主噴口噴出的混合氣流以設(shè)定夾角交匯而發(fā)生撞擊。
[0008] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
[0009] 1、本發(fā)明噴嘴一方面能夠?qū)崿F(xiàn)氣體和燃油的均勻混合與霧化，另一方面噴嘴射流 形成有低速回流區(qū)，對(duì)霧化射流的著火燃燒可充當(dāng)穩(wěn)焰作用，從而能夠保證射流的可靠著 火和穩(wěn)定燃燒。
[0010] 2、燃油在霧化前基本呈油膜狀與高速氣流摻混，并非以簡(jiǎn)單的液體射流與氣體摻 混，這樣可以較大程度地細(xì)化燃油的粒度，并提高燃油與氣體混合的均勻性。
[0011] 3、本發(fā)明噴嘴結(jié)構(gòu)緊湊，易于加工和安裝，在氣體壓力低至3巴、燃油壓力低至 3. 5巴時(shí)也能產(chǎn)生良好的霧化效果，這樣對(duì)供油設(shè)備和供氣設(shè)備便可降低要求，控制也更容 易。
[0012] 4、本發(fā)明噴嘴集成了霧化與穩(wěn)焰的功能于一體，不僅可提高空氣助燃高速火焰噴 涂時(shí)的點(diǎn)火可靠性和燃燒穩(wěn)定性，還可用在氧氣助燃高速火焰噴涂等情形下，可在更大范 圍內(nèi)調(diào)節(jié)氧氣和燃油的混合比。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明噴嘴實(shí)施例1的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖2是圖1的A-A向剖面示意圖。
[0015] 圖3是本發(fā)明噴嘴實(shí)施例2的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖4是圖3的B-B向剖面示意圖。
[0017] 圖5是本發(fā)明噴嘴的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0018] 圖6是圖5的C-C向剖面示意圖。
[0019] 圖7是本發(fā)明噴嘴實(shí)現(xiàn)的霧化流場(chǎng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 本發(fā)明高速燃?xì)鉄釃娡坑萌加挽F化噴嘴包括主腔體，主腔體的外壁裝配有副腔 體，主腔體的入口端開設(shè)有氣體入口而出口端設(shè)有與外部貫通的內(nèi)腔，內(nèi)腔內(nèi)安裝有類錐 體，類錐體的錐頭置于內(nèi)腔在主腔體出口端上形成的開口處，類錐體的外壁與內(nèi)腔的內(nèi)壁 之間形成從內(nèi)到外逐漸向周邊擴(kuò)張（呈喇叭狀）的環(huán)型主腔室且在主腔體出口端的開口 處與開口之間形成環(huán)形主噴口，以用于實(shí)現(xiàn)向外發(fā)散擴(kuò)張式地傾斜噴射混合氣流（主氣流 與燃油的混合），主腔室位于主腔體內(nèi)部的端部的流通截面積大于主噴口的流通截面積，例 如，主腔室的流通截面積可逐漸減小或先增大后減小，當(dāng)然還可有其它變化形式。主腔室與 氣體入口不直接連通，而是氣體入口經(jīng)由輸氣通道與主腔室位于主腔體內(nèi)部的端部連通， 主腔室位于主腔體內(nèi)部的端部與主噴口分別位于主腔室的兩端，副腔體上開設(shè)有用于輸送 燃油的注油孔，注油孔經(jīng)由輸油通道與主腔室的中部連通，主腔室的中部介于主腔室位于 主腔體內(nèi)部的端部與主噴口之間，副腔體上開設(shè)有用于輸送二次氣流的環(huán)型副腔室，副腔 室經(jīng)由環(huán)形副噴口與外部相貫通，副噴口位于主噴口的外周側(cè)而包圍主噴口，以使副噴口 噴出的二次氣流與主噴口噴出的混合氣流以設(shè)定夾角交匯而發(fā)生撞擊，副噴口平行于主腔 體的軸線噴出二次氣流。
[0021] 在本發(fā)明中，類錐體類似錐體，可視為錐體，類錐體的一端為錐頭而另一端為錐 尾，錐頭的截面積大于錐尾的截面積，類錐體的結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域的熟知結(jié)構(gòu)，故不在這里詳 述。
[0022] 實(shí)施例1 :
[0023] 如圖1和圖2所示，本發(fā)明噴嘴實(shí)施例1包括主腔體2,主腔體2的外壁裝配有副 腔體15，主腔體2的入口端開設(shè)有氣體入口 1而出口端設(shè)有與外部貫通的內(nèi)腔，內(nèi)腔中心安 裝有類錐體9，類錐體9的錐頭91置于內(nèi)腔在主腔體2出口端上形成的開口處而錐尾92位 于主腔體2內(nèi)部，類錐體9的外壁與內(nèi)腔的內(nèi)壁之間形成從內(nèi)到外逐漸呈喇叭狀向周邊擴(kuò) 張的環(huán)型主腔室6且在主腔體2出口端的開口處與開口之間形成環(huán)形主噴口 8,用于實(shí)現(xiàn)向 外發(fā)散擴(kuò)張式地傾斜噴射混合氣流，如圖1，主腔室6位于主腔體2內(nèi)部的端部的流通截面 積要大于主噴口 8的流通截面積。氣體入口 1經(jīng)由開設(shè)在主腔體2上的斜孔3(斜孔3傾 斜于主腔體2的軸線，與氣體入口 1連通）、環(huán)形流道16、垂直孔4 (垂直孔4與主腔體2的 軸線相垂直，與主腔室6連通）與主腔室6位于主腔體2內(nèi)部的端部連通，副腔體15上開 設(shè)有環(huán)型副腔室7,副腔室7經(jīng)由副腔體15上開設(shè)的水平孔5 (水平孔5平行于主腔體2軸 線）與環(huán)形流道16連通，并且副腔室7經(jīng)由環(huán)形副噴口 17與外部相貫通，副噴口 17位于 主噴口 8的外周側(cè)而包圍主噴口 8,副噴口 17平行于主腔體2的軸線噴出二次氣流，副噴口 17噴出的二次氣流與主噴口 8噴出的混合氣流以設(shè)定夾角交匯而發(fā)生撞擊，副腔體15上開 設(shè)有注油孔12,注油孔12經(jīng)由開設(shè)在主腔體2上的環(huán)形集油槽13、主腔體2上開設(shè)的多個(gè) 微型偏心孔10與主腔室6的中部連通。如圖2,多個(gè)微型偏心孔10以相同的偏心距離環(huán) 繞主腔體2的軸心0均布，微型偏心孔10的偏轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)使得其延長(zhǎng)線不貫穿主腔體2的軸心 0,這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)燃油在主腔室6內(nèi)的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。如圖1，在注油孔12的兩側(cè)，介 于主腔體2與副腔體15之間設(shè)有0型密封圈11和14,以達(dá)到在燃油進(jìn)入主腔室6之前與 高壓氣流之間的隔離，避免發(fā)生相互滲漏。
[0024] 高壓氣體從主腔體2的氣體入口 1進(jìn)入，再通過均布的斜孔3進(jìn)入主腔體2與副 腔體15之間形成的環(huán)形流道16內(nèi)，然后氣體分兩路，一路通過主腔體2上均布的垂直孔4 進(jìn)入主腔室6的端部，另一路通過副腔體15上分布的水平孔5進(jìn)入副腔室7。燃油通過副 腔體15上的注油孔12流入主腔體2上形成的集油槽13,隨后通過均布的微型偏心孔10 進(jìn)入主腔室6中，燃油在主腔室6內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，旋轉(zhuǎn)的燃油在平行于主腔室6軸線方向 的主氣流推動(dòng)作用下形成一層均勻的油膜，且油膜緊貼主腔室6內(nèi)壁呈螺旋狀地向主噴口 8運(yùn)動(dòng)，從主噴口 8傾斜向外擴(kuò)張加速噴射出，燃油和主氣流混合后形成的混合氣流與通過 副噴口 17噴射出的二次氣流以一定角度交匯，發(fā)生撞擊而破碎，以將油膜均勻霧化成細(xì)小 的液滴，完成燃油與氣體均勻摻混的同時(shí)保證了燃油