預(yù)混噴燃器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于操作熱發(fā)生器的預(yù)混噴燃器，該噴燃器至少具有旋流發(fā)生器、在旋流發(fā)生器下游的混合區(qū)段、以及用于將來自旋流發(fā)生器的旋流傳送到混合區(qū)段內(nèi)的過渡件。本發(fā)明還涉及用于這種預(yù)混噴燃器的過渡件。過渡件(2)包括連接到旋流發(fā)生器(1)的入口、連接到混合管的出口、以及在所述入口與所述出口之間的連續(xù)限流內(nèi)部輪廓(12)，其中所述內(nèi)部輪廓(12)至少在入口區(qū)段中朝混合管的內(nèi)徑徑向向內(nèi)彎曲，且其中內(nèi)部輪廓(12)在出口處與混合管的內(nèi)部限流輪廓齊平。
【專利說明】預(yù)混噴燃器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于操作熱發(fā)生器的預(yù)混噴燃器(burner)，該噴燃器至少具有旋流發(fā)生器、在旋流發(fā)生器下游的混合區(qū)段、以及用于將來自旋流發(fā)生器的旋流傳送到混合區(qū)段內(nèi)的過渡件。本發(fā)明還涉及用于這種預(yù)混噴燃器的過渡件。
【背景技術(shù)】
[0002]從許多出版物例如EP 704657、EP 780629中已知上述通用型的預(yù)混噴燃器。
[0003]這種類型的預(yù)混噴燃器基于以下普通操作原理:將燃燒空氣和氣態(tài)和/或液體燃料噴射到成圓錐形設(shè)計(jì)的旋流發(fā)生器內(nèi)，在其中混合并產(chǎn)生燃料/空氣混合物的旋流，其中旋流發(fā)生器提供以相互重疊裝配以形成用于燃料和空氣的切向入口槽的至少兩個圓錐形半殼。在旋流發(fā)生器的下游布置有用于使燃料和空氣在點(diǎn)火發(fā)生之前均勻地混合的混合區(qū)?；旌衔锏狞c(diǎn)火和燃燒發(fā)生在帶有預(yù)混火焰的燃燒室內(nèi)部。由于在噴燃器出口處從噴燃器到燃燒室內(nèi)的不連續(xù)過渡，旋流變得不穩(wěn)定且最終分解成帶有中央再循環(huán)區(qū)的環(huán)形流，預(yù)混火焰形成于中央再循環(huán)區(qū)的前向區(qū)域中。預(yù)混火焰的空間位置由旋流在混合區(qū)的出口處的空氣動力學(xué)表現(xiàn)確定。
[0004]來自旋流發(fā)生器的流經(jīng)由過渡件被引導(dǎo)至混合區(qū)內(nèi)。
[0005]過渡件已在EP 1714081中或在WO 2006094939中公開。圖2是EP 1714081的圖7的復(fù)制品。旋流發(fā)生器I的錐形外殼部段4相對于貫穿預(yù)混噴燃器居中地延伸的噴燃器軸線A安置。錐形外殼4界定在流動方向上成圓錐形地展寬的旋流空間。在任何情況下，彼此相鄰布置的兩個外殼部段4封閉空氣入口槽5，空氣流通過該空氣入口槽滲透到旋流空間內(nèi)。每個單獨(dú)的錐形外殼部段4具有用于使燃料混合到經(jīng)過空氣入口槽5的進(jìn)入空氣流內(nèi)的燃料供應(yīng)管線6。單獨(dú)的錐形外殼部段4展開，它們的下游端位于過渡件2的內(nèi)側(cè)壁7上。沿著相交線8，單獨(dú)的錐形外殼4連接到過渡件2的內(nèi)壁7上。該壁7可包括沿下游方向成圓錐形地漸縮的截頂圓錐形部分。
[0006]當(dāng)前的過渡件共存以下問題:必須包括銳利邊緣以將旋流從角狀排出截面引入圓形截面。過去，已發(fā)現(xiàn)這些過渡件是由于低速條紋而回火或通過形成局部再循環(huán)區(qū)而過早自行點(diǎn)火的風(fēng)險的主要誘因。旋流器的端部區(qū)域的形狀和特征是總體噴燃器穩(wěn)固性的重要參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明致力于優(yōu)化旋流發(fā)生器與混合區(qū)之間的過渡件以避免已知過渡件的上述缺點(diǎn)。本發(fā)明的一個目的是提供限流輪廓從旋流發(fā)生器到混合區(qū)內(nèi)的平滑過渡。借助獨(dú)立權(quán)利要求的主題來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這個和其它目的。有利實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中給出。
[0008]本發(fā)明基于以下主要概念:通過旋流器直徑的增加和徑向過渡區(qū)段的添加來替換旋流發(fā)生器的下游端，其使突出的外殼后緣延伸到混合區(qū)內(nèi)，使用銳利邊緣過渡件(參看例如EP 1714081，圖5)，其中添加徑向過渡區(qū)段以便在槽的下游端向進(jìn)入流提供徑向速度分量并向混合管內(nèi)壁提供平滑過渡。
[0009]本發(fā)明的一個重要方面涉及一種用于熱發(fā)生器的預(yù)混噴燃器，該預(yù)混噴燃器主要包括:
?旋流發(fā)生器，該旋流發(fā)生器具有至少兩個噴燃器外殼，其彼此互補(bǔ)以形成軸向成圓錐形地展寬的旋流空間且其在軸向錐體縱向方向上互相限定切向槽，燃燒空氣經(jīng)切向槽被引入旋流空間內(nèi)，以 及用于將燃料供給到至少布置在沿著切向槽的區(qū)段中的燃燒空氣流內(nèi)的裝置，
?旋流發(fā)生器下游的混合管，用于在將燃料-空氣混合物引入發(fā)生點(diǎn)火的燃燒室內(nèi)之前使燃料和燃燒空氣均勻地混合，
?旋流發(fā)生器與混合管之間的過渡件，用于將燃燒空氣和燃料流從旋流發(fā)生器傳送到混合管內(nèi)，其中該過渡件包括連接到旋流發(fā)生器的入口和連接到混合管的出口、以及在所述入口與所述出口之間的連續(xù)限流內(nèi)部輪廓，
?其中所述內(nèi)部輪廓至少在入口區(qū)段中朝混合管的內(nèi)徑徑向向內(nèi)彎曲，且其中，該內(nèi)部輪廓在出口處與混合管的內(nèi)壁齊平。
[0010]本發(fā)明的另一方面涉及一種用于預(yù)混噴燃器的過渡件，其中該預(yù)混噴燃器主要包括:
?旋流發(fā)生器，該旋流發(fā)生器具有至少兩個噴燃器外殼，其彼此互補(bǔ)以形成軸向成圓錐形地展寬的旋流空間且其在軸向錐體縱向方向上互相限定切向槽，燃燒空氣經(jīng)切向槽被引入旋流空間內(nèi)，以及用于將燃料供給到至少布置在沿著切向槽的區(qū)段中的燃燒空氣流內(nèi)的裝置，
?并且其中，過渡件被設(shè)計(jì)成連接到該預(yù)混噴燃器的旋流發(fā)生器的出口，
?其中，所述過渡件至少包括殼體，該殼體帶有內(nèi)通道、入口、出口、以及在所述入口與所述出口之間的連續(xù)限流內(nèi)部輪廓，
?其中，所述內(nèi)部輪廓至少在入口區(qū)段中徑向向內(nèi)彎曲。
[0011]過渡件的徑向向內(nèi)彎曲入口區(qū)段在旋流發(fā)生器的下游端始于槽的前緣。
[0012]由此，徑向速度分量施加到燃燒空氣和燃料的進(jìn)入流上。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，內(nèi)部輪廓在過渡件的入口處配備有凹入形狀。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施例，內(nèi)部輪廓在過渡件的入口處配備有圓弧型面。
[0015]該措施的優(yōu)點(diǎn)是簡化的設(shè)計(jì)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，限流內(nèi)部輪廓的徑向向內(nèi)彎曲區(qū)段向上延伸到過渡件的出口，與混合管的內(nèi)徑齊平。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的備選方面，內(nèi)部輪廓的徑向向內(nèi)彎曲區(qū)段止于出口上游的區(qū)段中，且內(nèi)部輪廓從該上游區(qū)段以恒定直徑延續(xù)到出口。
[0018]本發(fā)明致力于改進(jìn)噴燃器以防止流路中的局部再循環(huán)和低速區(qū)域，由此降低回火的風(fēng)險。一個基本事實(shí)是，過渡件中的內(nèi)部輪廓的延伸不具有陡然拐折點(diǎn)，從而避免流分離的風(fēng)險。這特別是在利用中等或高度活性燃料操作噴燃器時是一個重要優(yōu)點(diǎn)。
[0019]所公開的過渡幾何形狀產(chǎn)生軸向速度分布朝混合管中心的增加，使得過早點(diǎn)火的風(fēng)險被最小化。
[0020]本發(fā)明適用于任意類型的“圓錐形噴燃器”，不論名義直徑或錐角如何。在本發(fā)明中典型地考慮直徑小于180mm且錐角低于20°的噴燃器，盡管本發(fā)明并不限于噴燃器的尺寸。
[0021]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，“圓錐形噴燃器”是普通技術(shù)術(shù)語。圓錐形噴燃器例如在 EP 321809、EP 704657 或 EP 780629 中公開。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]通過示例的方式，下文參照附圖更完整地描述本公開的實(shí)施例，在附圖中:
圖1示出普通預(yù)混噴燃器的剖面?zhèn)纫晥D；
圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的過渡件的透視圖；
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的過渡件的透視圖；
圖4a、4b示出根據(jù)本發(fā)明的過渡件的兩個示例性實(shí)施例的剖面?zhèn)纫晥D。
[0023]附圖標(biāo)記:
I旋流發(fā)生器 2過渡件 3混合管 4錐形外殼部段 5槽
6燃料供應(yīng)管線 7 2的內(nèi)壁 8相交線 9內(nèi)部空間 10燃料噴管 11燃料 12 2的內(nèi)部輪廓 13梯度
142的入口
152的出口
163的內(nèi)部輪廓/有效直徑。
【具體實(shí)施方式】
[0024]現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在全部附圖中相似附圖標(biāo)記用于表示相似元件。在以下描述中，出于說明的目的，闡述了許多具體細(xì)節(jié)以提供本公開的透徹理解。然而，本公開可在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐，且不限于本文公開的示例性實(shí)施例。
[0025]圖1和圖2示意性地示出用于熱發(fā)生器的通用預(yù)混噴燃器的原理設(shè)計(jì)。此類噴燃器的使用領(lǐng)域?yàn)殪o止燃?xì)鉁u輪。所述噴燃器由帶有至少兩個中空圓錐形外殼4的圓錐形旋流發(fā)生器I組成，錐形外殼4彼此內(nèi)外嵌套，以限定成圓錐形地?cái)U(kuò)張的內(nèi)部旋流空間9并提供縱向槽5，燃燒空氣經(jīng)縱向槽5切向地噴射到內(nèi)部旋流空間9內(nèi)。在旋流空間9的初始部分，收納有優(yōu)選用于噴射液體燃料的中央燃料噴管10。沿著切向空氣入口槽5布置，圓錐形截面外殼4各自具有燃料管線6，其帶有用于將優(yōu)選氣態(tài)的燃料噴射到流經(jīng)其的燃燒空氣內(nèi)的開口。切向地進(jìn)入旋流空間9的燃燒空氣和燃料在其中產(chǎn)生旋流。來自旋流發(fā)生器I的旋流被引導(dǎo)至混合管3內(nèi)。這是經(jīng)由過渡件2完成的，過渡件2將流傳送到混合管3的鄰接截面中。流無損失地平滑引入旋流發(fā)生器I與混合管3之間防止了回流區(qū)的直接形成。
[0026]在圖3和圖4中示出過渡區(qū)段內(nèi)的限流內(nèi)部輪廓的設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，其特征在于從旋流發(fā)生器I到混合管3內(nèi)的平滑過渡。過渡件2提供了在入口與出口之間沒有任何陡然拐折(abrupt inflection)的連續(xù)限流內(nèi)部輪廓12。過渡區(qū)段2在旋流發(fā)生器I中的槽5的下游端開始于外殼4的前緣。限流輪廓12在該點(diǎn)進(jìn)入徑向向內(nèi)彎曲區(qū)段。圓錐形外殼4的下游端在該徑向向內(nèi)彎曲區(qū)段中鄰接內(nèi)部輪廓12。彎曲區(qū)段的最大梯度13處于該起點(diǎn)。梯度13沿下游方向均勻地下降。當(dāng)梯度13接近零時，達(dá)到混合管3的有效直徑16。
[0027]用于內(nèi)部輪廓12的徑向向內(nèi)彎曲的延伸的一個變型為圓弧型面。這種型面的一個優(yōu)點(diǎn)是其容易的設(shè)計(jì)。
[0028]在優(yōu)選實(shí)施例中，限流內(nèi)部輪廓12的所述徑向向內(nèi)彎曲區(qū)段向上延伸到過渡件2的出口 15。
[0029]根據(jù)另一實(shí)施例，內(nèi)部輪廓12的徑向向內(nèi)彎曲區(qū)段止于出口上游的區(qū)段中，且內(nèi)部輪廓12從該上游區(qū)段以恒定直徑延續(xù)到出口 15。
[0030]在每種情況下，在其出口處，過渡件2的內(nèi)部輪廓12與混合管3的內(nèi)部輪廓16齊平，即不帶銳利邊緣或截面跳躍的過渡。
【權(quán)利要求】
1.一種用于熱發(fā)生器的預(yù)混噴燃器，主要包括: 旋流發(fā)生器(I)，所述旋流發(fā)生器(I)具有至少兩個噴燃器外殼(4)，其彼此互補(bǔ)以形成軸向成圓錐形地展寬的旋流空間(9)且其在軸向錐體縱向方向上互相限定切向槽(5)，燃燒空氣經(jīng)所述切向槽被引入所述旋流空間(9)內(nèi)，以及用于將燃料供給到至少布置在沿著所述切向槽(5)的區(qū)段中的燃燒空氣流內(nèi)的裝置(6)， 所述旋流發(fā)生器(I)下游的混合管(3)，用于在將燃料-空氣混合物引入發(fā)生點(diǎn)火的燃燒室內(nèi)之前使燃料和燃燒空氣均勻地混合， 所述旋流發(fā)生器(I)與所述混合管(3)之間的過渡件(2)，用于將燃燒空氣和燃料流從所述旋流發(fā)生器(I)傳送到所述混合管(3)內(nèi)， 其特征在于， 所述過渡件(2)包括連接到所述旋流發(fā)生器(I)的入口(14)、連接到所述混合管(3)的出口(15)以及在所述入口(14)與所述出口(15)之間的連續(xù)限流內(nèi)部輪廓(12)，其中所述內(nèi)部輪廓(12)至少在入口區(qū)段中朝所述混合管(3)的內(nèi)徑徑向向內(nèi)彎曲，并且其中所述內(nèi)部輪廓(12)在所述出口(15)處與所述混合管(3)的內(nèi)部限流輪廓齊平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混噴燃器，其特征在于，所述過渡件(2)的所述徑向向內(nèi)彎曲的內(nèi)部輪廓(12)在所述旋流發(fā)生器(I)的下游端始于所述槽(5)的前緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的預(yù)混噴燃器，其特征在于，所述內(nèi)部輪廓(12)在所述過渡件(2)的所述入口區(qū)段處的配備有凹入形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的預(yù)混噴燃器，其特征在于，所述徑向向內(nèi)彎曲輪廓(12)具有梯度(13)，且該梯度(13)沿下游方向下降。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的預(yù)混噴燃器，其特征在于，所述內(nèi)部輪廓(12)在所述過渡件(2)的所述入口區(qū)段處配備有圓弧型面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)混噴燃器，其特征在于，所述圓弧型面區(qū)段包括中心角(μ )且其中μ≤90°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)混噴燃器，其特征在于，μ<45°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混噴燃器，其特征在于，所述內(nèi)部輪廓(12)的所述徑向向內(nèi)彎曲區(qū)段從所述過渡件⑵的入口(14)向上延伸到其出口(15)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混噴燃器，其特征在于，所述內(nèi)部輪廓(12)的徑向向內(nèi)彎曲區(qū)段止于所述出口(15)的上游。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的預(yù)混噴燃器，其特征在于，所述過渡件(2)包括帶有徑向向內(nèi)彎曲的入口區(qū)段和圓柱形出口區(qū)段的內(nèi)部限流輪廓(12)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的預(yù)混噴燃器，其特征在于，所述圓柱形出口區(qū)段與所述混合管(3)的內(nèi)部輪廓齊平。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混噴燃器，其特征在于，所述過渡件(2)為所述旋流發(fā)生器(I)的整體部分。
13.一種用于預(yù)混噴燃器的過渡件，其中所述預(yù)混噴燃器主要包括: 旋流發(fā)生器(I)，所述旋流發(fā)生器(I)具有至少兩個噴燃器外殼(4)，其彼此互補(bǔ)以形成軸向成圓錐形地展寬的旋流空間(9)且其在軸向錐體縱向方向上互相限定切向槽(5)，燃燒空氣經(jīng)所述切向槽被引入所述旋流空間(9)內(nèi)，以及用于將燃料供給到至少布置在沿著所述切向槽(5)的區(qū)段中的燃燒空氣流內(nèi)的裝置(6)， 并且其中，所述過渡件(2)被設(shè)計(jì)成連接到該預(yù)混噴燃器的所述旋流發(fā)生器(I)的出Π, 其特征在于， 所述過渡件(2)至少包括殼體，所述殼體帶有內(nèi)通道、入口(14)、出口(15)、以及在所述入口(14)與所述出口(15)之間的連續(xù)限流內(nèi)部輪廓(12)，其中所述內(nèi)部輪廓(12)至少在所述入口區(qū)段中徑向向內(nèi)彎曲。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的過渡件，其特征在于，所述內(nèi)部輪廓(12)至少在所述入口區(qū)段中配備有凹入形狀。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的過渡件，其特征在于，所述徑向向內(nèi)彎曲輪廓(12)具有梯度(13)，且該梯度(13)沿下游方向下降。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的過渡件，其特征在于，所述內(nèi)部輪廓(12)至少在所述入口區(qū)段中配備有圓弧型面。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的過渡件，其特征在于，所述圓弧型面包括中心角(μ)且其中μ≤90°。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的過渡件，其特征在于，μ<45°。
19.根據(jù)權(quán)利要求13至18中的一項(xiàng)所述的過渡件，其特征在于，所述徑向向內(nèi)彎曲入口區(qū)段從其入口(14)向上延伸到其出口(15)。
20.根據(jù)權(quán)利要求13至18中的一項(xiàng)所述的過渡件，其特征在于，所述內(nèi)部輪廓(12)包括徑向向內(nèi)彎曲的入口區(qū)段和圓柱形出口區(qū)段。
【文檔編號】F23D14/64GK103672891SQ201310387167
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月31日
【發(fā)明者】F.M.根恩, M.里伊克, B.派科特 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司