專利名稱：燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃燒器，更為具體地說，涉及一種用于燃?xì)廨啓C的燃?xì)廨啓C燃燒器。
背景技術(shù)：
圖11表明一種先前技術(shù)中的燃燒器的縱向剖面視圖，此燃燒器內(nèi)裝一種燃油噴嘴，曾披露在日本未審專利申請(Kokai)第6-2848號之中。一如圖11之中所示，一起動噴嘴300設(shè)置在一燃燒器100內(nèi)管180的中心軸線上。許多基本上平行于起動噴嘴300而伸展的燃油噴嘴200圍繞起動噴嘴300在圓周方向上等距地間隔開來。燃油供向起動噴嘴300和各燃油噴嘴200。一旋流葉輪或一旋流器290圍繞燃油噴嘴200的棒狀件設(shè)置。許多從燃油噴嘴200側(cè)壁沿徑向向外伸展的空心筒柱250設(shè)置在燃油噴嘴200上。各空心筒柱250連接于燃油噴嘴200。許多噴射孔口260設(shè)置在每一空心筒柱250上以朝向燃油噴嘴200的頂端噴出燃油。一混合室150制成在燃油噴嘴200頂端附近，而一起動燃燒室160由起動噴嘴300頂端附近的一預(yù)混噴嘴170予以限定。
經(jīng)由燃燒器100空氣入口110進入燃燒器110的用于燃燒的空氣在內(nèi)管端部120處反轉(zhuǎn)達大約180°并流入一空氣通道140。一部分用于燃燒的空氣與從空心筒柱250的各噴射孔口260噴出的燃油混合在一起，而后流入燃油噴嘴200的旋流器290。于是，用于燃燒的空氣主要在圓周方向上轉(zhuǎn)動而促進用于燃燒的空心與燃油的混合。因而，在混合室150內(nèi)產(chǎn)生了預(yù)混空氣。
余下的用于燃燒的空氣流入設(shè)置在起動噴嘴300與預(yù)混噴嘴170之間的旋流器390。在起動燃燒室160內(nèi)，用于燃燒的空氣與從起動噴嘴300頂端噴出的燃油一起被燃用以產(chǎn)生起動火焰。與從空心筒柱250各噴射孔口260噴出的燃油混合在一起的預(yù)混空氣與起動火焰接觸，而后被燃用以產(chǎn)生主要火焰。
在披露在日本未審專利出版物(Kokai)第6-2848號中的燃燒器中，燃油從具有燃油噴射孔口的空心筒柱中噴出，以使燃油與空氣均勻地混合在一起。為了加強混合作用，一直在考慮增加每一空心筒柱250的噴射孔口數(shù)量和空心筒柱的數(shù)量。不過，空心筒柱的數(shù)量和噴射孔口的數(shù)量實際上是有限的，并因此混合作用的加強是有限的。一般，隨著燃油對燃燒空氣的比值的增大，趨向于增加NOx的出現(xiàn)，亦即出現(xiàn)一種熱點。因此，最好是燃油均勻地與空氣混合在一起。
在披露在日本未審專利出版物(Kokai)第6-2848號之中的預(yù)混式燃燒器中，燃燒釋放出來的空間能量密度當(dāng)燃燒是在較為狹窄的空間之內(nèi)進行時被增大了。因此，燃燒振動出現(xiàn)了。燃燒振動與筒柱共振相關(guān)聯(lián)，并由燃燒器的長度、容量和流動阻力確定。在此情況下，燃油的濃度由于預(yù)混噴嘴170中的速度變化而變化，并因而出現(xiàn)燃燒振動，即一種自激振動現(xiàn)象。燃燒由于燃燒振動而成為非穩(wěn)定的，燃燒器也不可能被穩(wěn)定地操縱。因此，必須防止出現(xiàn)燃燒振動。
日本專利申請第2000-220832號披露了一種燃燒器噴嘴，其中一速度變化吸收裝置設(shè)置在一入口部分之內(nèi)以吸收其中的空氣以便防止出現(xiàn)燃燒振動。在此先前技術(shù)中，速度變化吸收裝置產(chǎn)生流動阻力以吸收燃燒振動造成的速度變化，并因而防止了燃燒振動。
不過，在披露在日本專利申請第2000-220832號之中的燃燒器中，空氣流經(jīng)位于入口部分之內(nèi)的速度變化吸收裝置并在內(nèi)管端部處反轉(zhuǎn)大約180°，而后流向旋流器和混合室。亦即，在上述的日本專利申請第2000-220832號之中，速度變化吸收裝置與混合室之間的距離較長。因此，有可能由于入口部分之內(nèi)速度變化吸收裝置而引起的空氣紊流在混合室附近減少了，或者在混合室附近完全消失了。若設(shè)披露在日本專利申請第2000-220832號之中的燃燒器速度變化吸收裝置是嚴(yán)格地為了控制燃燒振動，而不考慮由紊流造成的混合作用。因此，當(dāng)燃油與空氣的混合因紊流而得以加強時，必須保持氣流的紊亂。
在上述的披露在日本未審專利出版物(Kokai)第6-2848號之中的燃燒器中，由于空心筒柱噴射孔口的直徑是根據(jù)機加工精度或孔眼堵塞問題來確定的，所以噴射孔口數(shù)量的增大是有限的。其次，當(dāng)空心筒柱的數(shù)量增大時，難以向混合室供給空氣，因為各空心筒柱250干擾氣流。因此，需要一種用于加強燃油與空氣混合作用而不增大空心筒柱數(shù)量和空心筒柱噴射孔口數(shù)量的方法。
在披露在日本專利申請第2000-220832號之中的位于空氣入口部分之內(nèi)的速度變化吸收裝置中，假定燃燒振動在存在于空氣入口部分與一預(yù)混器之間的容量影響下可以有效地予以減低。于是，需要一種比較有效的燃燒振動減低裝置，幾乎不受預(yù)混器上游一側(cè)容器的影響。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種燃?xì)廨啓C燃燒器，其中燃燒振動得以防止而同時燃油與空氣的混合作用得以加強。
按照本發(fā)明的第一實施例，提供一種燃?xì)廨啓C燃燒器，包括一空氣通道以向內(nèi)部供應(yīng)空氣；以及一燃油噴嘴，配有一噴射孔口以噴射燃油并設(shè)置在空氣通道之內(nèi)，燃燒器中在空氣通道內(nèi)在燃油噴嘴的噴射孔口附近設(shè)置一紊流生成裝置以生成紊流。
亦即，按照本發(fā)明第一實施例，一紊流生成件可在燃油噴射孔口附近氣流中產(chǎn)生紊流。于是，空氣可以與燃油混合在一起而同時保持空氣紊流。因此，燃油與空氣的混合作用可以加強。熱點的出現(xiàn)通過均勻地使空氣與燃油混合在一起而得以防止，并因而NOx的出現(xiàn)可以防止。其次，紊流生成件還起到一種壓力降低件的作用。于是，燃燒振動中的速度變化可以通過造成流動阻力來予以吸收。因而，一位于紊流生成件上游的空氣筒柱的空氣容量和長度的影響得以減低，而在預(yù)混噴嘴中速度變化幅度得以減小。因此，在預(yù)混噴嘴中燃油的濃度變化得以減低，而燃燒振動的出現(xiàn)得以防止。


圖1是符合本發(fā)明第一實施例的一種燃燒器的縱向局部剖面視圖；圖2是沿著圖1中直線a-a所取的剖面視圖；圖3是符合本發(fā)明第一實施例的一種燃燒器的一燃油噴嘴周圍的放大視圖；圖4a是一種多孔板件的透視示意圖；圖4b是一種多孔板件的透視示意圖；
圖5a是一種多孔板件的透視示意圖；圖5b是一種多孔板件的透視示意圖；圖6是符合本明第二實施例的一種燃燒器的縱向局部剖面視圖；圖7是示于圖6之中的一種燃燒器的一燃油噴嘴的放大視圖；圖8是沿著圖6中直線b-b所取的剖面視圖；圖9是符合本發(fā)明另一實施例的一種燃燒器的縱向局部剖面視圖；圖10是沿著圖9中直線c-c所取的剖面視圖；以及圖11是內(nèi)裝一已知燃油噴嘴的一種燃燒器的縱向剖面視圖。
具體實施例方式
下面將參照各

本發(fā)明的一些實施例。在各圖中，同樣的構(gòu)件用同樣的參照編號表示。為易于理解，改變了這些圖的比尺。
圖1表明符合本發(fā)明第一實施例的一種燃燒器的縱向局部剖面視圖。圖2是沿著圖1中直線a-a所取的剖面視圖。類似于上述實施例，一起動噴嘴(pilot nozzle)30設(shè)置在一燃燒器10內(nèi)管18的中心軸線上。一如自圖2可以看出，許多燃油噴嘴圍繞起動噴嘴30在圓周方向上等距地間隔開來。一旋流葉片或一旋流器29圍繞燃油噴嘴20的棒狀主體設(shè)置。許多空心筒柱25設(shè)置在燃油噴嘴20上?？招耐仓?5沿徑向向外從燃油噴嘴的側(cè)壁延伸，并連接于燃油噴嘴20。許多噴射孔口26設(shè)置在每一空心筒柱25上，以致流經(jīng)噴嘴20的燃料被引進空心筒柱25并隨后從這些噴射孔口被噴向燃油噴嘴的頂端。其次，一混合室15形成在噴嘴20頂端附近，而一起動燃燒室16由一起動噴嘴30頂端附近的一預(yù)混噴嘴17限定。
經(jīng)由燃燒器10空氣入口11進入燃燒器10的用于燃燒的空氣在一內(nèi)管端部12處反轉(zhuǎn)大約180°以流經(jīng)一空氣通道14。一部分用于燃燒的空氣與從空心筒柱25噴出的燃料混合并隨后流入燃油噴嘴20的旋流器29。于是，用于燃油的空氣主要在圓周方向上轉(zhuǎn)動，促進了用于燃燒的空氣與燃料的混合。因而，在混合室15中產(chǎn)生了預(yù)混合空氣。
余下的用于燃燒的空氣流進設(shè)置在起動噴嘴30與預(yù)混噴嘴17之間的旋流器39。用于燃燒的空氣與從起動噴嘴30噴出的燃油在起動燃燒室16中一起被燃燒以產(chǎn)生起動火焰。與從空心筒柱25噴出的燃油混合的預(yù)混空氣與起動火焰接觸而被燃燒以產(chǎn)生主火焰。
圖3是符合本發(fā)明第一實施例的一種燃燒器的燃油噴嘴周圍的放大視圖。一如圖1和圖3所示，在本實施例中，一紊流生成件60沿氣流方向在空心筒柱25上游側(cè)設(shè)置得靠近空心筒柱25。紊流生成件60是比如由金屬制成的具有許多孔眼的一多孔板件，即沖孔金屬板。圖4a和圖4b是多孔板件60的兩種透視草圖。一如這兩圖中所示，許多孔眼61設(shè)置在多孔板件60上，而空氣流過這些孔眼。狀為一圓圈的孔眼61示于圖4a之中，而狀為一矩形的孔眼61示于圖4b之中。
一如上述，經(jīng)由空氣入口11進入燃燒器10的空氣在內(nèi)管端部12處反轉(zhuǎn)大約180°以流過空氣通道14中的多孔板件60。氣流的橫截面積被迅速減小，而后當(dāng)空氣流過多孔板件60的各孔眼61時又被迅速增大。氣流的不規(guī)則亦即紊流在橫截面積迅速增大時出現(xiàn)。這樣一種紊流甚至在空氣流過位于多孔板件60下游的空心筒柱25以后得以保持。因此，空氣與從空心筒柱25噴射孔口26噴出的燃油的混合作用可以由多孔板件60予以加強。其次，多孔板件60還起到壓力減低件的作用。于是，燃燒振動的速度脈動(thevelocity fluctuation of the combustion vibration)可以通過形成流動阻力而予以吸收。因而，空氣容量和位于紊流生成件上游的空氣柱長度的影響得以降低，而在預(yù)混噴嘴中速度脈動的幅度得以減小。因此，預(yù)混噴嘴中燃油的濃度變化得以減小，以致可以防止出現(xiàn)燃燒振動。
可以采用作為圖4a中另一范例的一種金屬制多孔板件(未畫出)或作為圖4b中另一范例的一金屬絲網(wǎng)(未畫出)。另一種多孔板件示于圖5a和圖5b之中。制成在多孔板件60上的各孔眼可以是示于圖5a之中的各圓周方向的狹縫62，或者可以是示于圖5b之中的各徑向狹縫63。即使在采用多孔板件的這些范例時，流過各孔眼或各狹縫的空氣都產(chǎn)生紊流，以致可以主要在徑向上加強空氣與燃油的混合作用，并可以通過生成流動阻力而吸收燃燒振動的速度脈動。
在本實施例中，多孔板件60設(shè)置在空心筒柱25上游而靠近空心筒柱25。不過，多孔板件60可以設(shè)置在空心筒柱25下游。即使在此情況下，氣流的不規(guī)則也出現(xiàn)在多孔板件60的下游。于是，可以加強燃油與空氣的混合作用，并可以吸收燃燒振動的速度變化。
圖6是符合本發(fā)明第二實施例的一種燃燒器的縱向局部剖面視圖。圖7是示于圖6中的一種燃燒器的一燃油噴嘴的放大視圖。圖8是沿著圖6中直線b-b所取的剖面視圖。一如圖6之中所示，一擴散部分70設(shè)置在燃燒器10內(nèi)管18內(nèi)。擴散部分70包含一在徑向上狹窄的狹窄部75和一在徑向上寬廣的寬廣部76，以及一把狹窄部75平滑地連接于寬廣部76的傾斜部77。燃油噴嘴20和起動噴嘴30分別具有突起22，32。這些突起22，32基本上成形得狀為一圓錐，在氣流的下游方向上逐漸變窄，并分別具有傾斜部23，33。一如從圖6中可以看出，一環(huán)形室13由擴散部分70的內(nèi)壁和起動噴嘴30的外壁限定。包含突起22的各燃油噴嘴20在環(huán)形室13中沿圓周方向基本上等距地間隔開來。
一如圖8之中所示，空心筒柱25設(shè)置在狹窄部75與突起32之間。因此，空氣流過擴散部分70的入口，此入口在狹窄部75與突起32之間是最窄的。當(dāng)空氣和從噴射孔口26噴出的燃油流過擴散部分70時，擴散部分70中沿著傾斜部77和傾斜部23，33出現(xiàn)紊流。因而，可以促進環(huán)形室13中燃油與空氣的混合作用。當(dāng)然，擴散部分70被形成使得主氣流的速度分量大到足以不在擴散部分70中產(chǎn)生回火。擴散器的擴散角需做得適當(dāng)，且使擴散器中出現(xiàn)的壓力損失低到足以不降低燃?xì)廨啓C的效率。
擴散部分70中的紊流用以主要在徑向上加強空氣與燃油的混合作用。一如上述，旋流器29具有在圓周方向上使空氣與燃油混合的功能。因此，徑向上的混合作用主要出現(xiàn)在由擴散部分70的內(nèi)壁和起動噴嘴30的外壁所限定的環(huán)形室13之內(nèi)，而主要在圓周方向上的混合作用則因旋流器而出現(xiàn)在混合室15之內(nèi)。因而，空氣可以極為均勻地與燃油混合在一起。
在本實施例中，空氣的速度和動壓力在擴散部分70入口內(nèi)是極大的。因此，當(dāng)進入擴散部分70的氣流具有周向分布時，此分布因擴散部分70入口內(nèi)的動壓力而被減少。因而，可以在擴散部分入口內(nèi)使空氣與燃油的混合比在周向上相等。
圖9是符合本發(fā)明另一實施例的一種燃燒器的縱向局部剖面視圖。圖10是沿著圖9中直線c-c所取的剖面視圖。在本實施例中，許多燃油噴嘴20被免除了，而許多空心筒柱35被設(shè)置在起動噴嘴30周圍。許多空心筒柱35沿徑向向外從起動噴嘴30的側(cè)壁伸出。示于本實施例之中的空心筒柱35伸至擴散部分70狹窄部分75附近。許多噴射孔口36設(shè)置在每一空心筒柱35上。于是，流過起動噴嘴30的燃油流過每一空心筒柱35并從多個噴射孔口36沿下游方向噴出。起動噴嘴30具有一突起32。突起32基本上成形得狀為一圓錐，朝向氣流方向下游側(cè)逐漸變窄，并具有一傾斜部33。類似于示于圖6之中的實施例，環(huán)形室13由擴散部分70的內(nèi)壁與起動噴嘴30的外壁限定。一柱桿38設(shè)置用來盡量減小由旋流器29造成的渦流核心的面積。
即使在本實施例中，徑向上的混合作用也主要出現(xiàn)在由擴散部分70的內(nèi)壁與起動噴嘴30的外壁所限定的環(huán)形室13之內(nèi)，而圓周方向上的混合作用因旋流器29而主要出現(xiàn)在混合室15之內(nèi)。在本實施例中，燃油噴嘴20不成為一種阻礙，因為燃油噴嘴20并不存在。于是，空氣可以順利地經(jīng)由空氣通道14流入環(huán)形室13。其次，燃燒器10的構(gòu)造可以簡化，以及由于不存在燃油噴嘴20而燃燒器10的總重可以降低。
當(dāng)然，在示于圖6和圖9的各實施例中，在空氣通道中裝設(shè)紊流生成件，比如多孔板件，是包含在本發(fā)明的范疇之內(nèi)的。
在本發(fā)明第一實施例中，紊流生成件造成空氣的紊流，并因而在保持空氣紊流的同時空氣可以與燃油混合在一起。因此，可以獲得一種普遍的效果，即空氣與燃油的混合作用可以在徑向上得到加強。紊流生成件還起到壓力降低件的作用。因此，可以獲得一種普遍的效果，即燃燒振動中的速度變化可以通過產(chǎn)生流動阻力得到吸收。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)廨啓C燃燒器，包括一空氣通道以向內(nèi)部供應(yīng)空氣；以及一燃油噴嘴，配設(shè)有一噴射孔口以噴射燃油并設(shè)置在空氣通道中，其中一紊流生成裝置設(shè)置在空氣通道中以在燃油噴嘴的噴射孔口附近產(chǎn)生紊流。
2.按照權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C燃燒器，其中紊流生成裝置靠近燃油噴嘴的噴射孔口。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的燃?xì)廨啓C燃燒器，其中一形成有許多孔眼的多孔板件作為紊流生成裝置沿氣流方向設(shè)置在噴射孔口上游側(cè)。
4.按照權(quán)利要求3所述的燃?xì)廨啓C燃燒器，其中所述孔眼成形為一圓孔。
5.按照權(quán)利要求3所述的燃?xì)廨啓C燃燒器，其中所述孔眼成形為一矩形孔。
6.按照權(quán)利要求3所述的燃?xì)廨啓C燃燒器，其中所述孔眼在多孔板件的徑向延伸。
7.按照權(quán)利要求3所述的燃?xì)廨啓C燃燒器，其中所述孔眼在多孔板件的周向延伸。
8.按照權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C燃燒器，其中一擴散部分作為紊流生成裝置沿氣流方向在噴射孔口上游側(cè)設(shè)置在空氣通道中，擴散部分使得位于噴射孔口附近的空氣通道部分的橫截面積小于沿氣流方向位于噴射孔口下游的空氣通道下游部分的橫截面積。
9.按照權(quán)利要求8所述的燃?xì)廨啓C燃燒器，還包括一起動噴嘴以供給起動燃油，其中擴散部分是一環(huán)形擴散部分，由空氣通道的內(nèi)壁與起動噴嘴的外壁限定。
10.按照權(quán)利要求8或9所述的燃?xì)廨啓C燃燒器，其中沿氣流方向噴射孔口上游側(cè)還設(shè)置一配設(shè)有許多孔眼的多孔板件作為紊流生成裝置。
11.按照權(quán)利要求10所述的燃?xì)廨啓C燃燒器，其中孔眼成形為一圓孔。
12.按照權(quán)利要求10所述的燃?xì)廨啓C燃燒器，其中孔眼成形為一矩形孔。
13.按照權(quán)利要求10所述的燃?xì)廨啓C燃燒器，其中孔眼在多孔板件的徑向上延伸。
14.按照權(quán)利要求10所述的燃?xì)廨啓C燃燒器，其中孔眼在多孔板件的圓周方向上延伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C燃燒器，包括一空氣通道以向內(nèi)部供應(yīng)空氣；以及一燃油噴嘴，配有一噴射孔口以噴射燃油并設(shè)置在空氣通道之內(nèi)，燃燒器中在空氣通道內(nèi)靠近燃油噴嘴的噴射孔口設(shè)置一紊流生成裝置。其次，本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C燃燒器，包括一空氣通道以向內(nèi)部供應(yīng)空氣；以及一燃油噴嘴，配有一噴射孔口以噴射燃油并設(shè)置在空氣通道之內(nèi)，燃燒器中一擴散部分設(shè)置在空氣通道之內(nèi)，而擴散部分使得位于噴射孔口附近的一部分空氣通道的橫截面積小于在氣流方向上位于噴射孔口下游的空氣通道下游部分的橫截面積。因而，燃油與空氣的混合作用可以加強，而燃燒振動可以防止。
文檔編號F23R3/10GK1464959SQ02802307
公開日2003年12月31日 申請日期2002年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月7日
發(fā)明者齊藤圭司郎 申請人:三菱重工業(yè)株式會社