CN102878557A - 一种预膜式介质雾化喷嘴 - Google Patents

Abstract

一种预膜式介质雾化喷嘴，特别适用于作为燃烧器（机）用的燃油雾化喷嘴，属工业燃烧领域。它包括锥形钝体、唇口、空气罩、旋流器、喷嘴接头、燃油管、雾化介质管等。燃油经过旋流器形成高速旋转运动的油膜，贴着唇口内壁旋转前进，从唇口与锥形钝体间的渐缩式环形缝隙高速喷出。雾化介质分为两路，一路从中心的雾化介质管进入，由唇口与锥形钝体间的渐缩式环形缝隙高速喷出；另一路雾化介质可以引射周围空气进入喷嘴，也可以另设一根雾化介质管强制供入，从空气罩与唇口间的渐缩式环形缝隙高速喷出。在内外两路雾化介质的高速冲击、剪切作用以及在喷嘴内部雾化介质对油膜的脉动摩擦作用下，燃油很快失稳雾化成细小粒径的油雾。其结构简单，雾化效果好，调节比大且调节方便，雾化角合理。

Description

一种预膜式介质雾化喷嘴

技术领域

本发明涉及预膜式介质雾化喷嘴，特别适用于作为燃烧器（机）用的燃油雾化喷嘴，属于能源动力及工业燃烧领域，也可用于除尘、脱硫等工艺。

背景技术

在工业燃油燃烧设备中，雾化喷嘴是核心部件，直接影响着燃油燃烧设备的工作性能。目前工程中广泛使用的雾化喷嘴可大体分为机械式（或称简单压力式）雾化喷嘴和介质雾化喷嘴两大类，其中机械式雾化喷嘴要求喷嘴进口的燃油压力高、雾化效果不如介质雾化喷嘴好、调节比较小且流量调节繁琐，因此不如后者使用广泛。所谓介质雾化喷嘴即利用燃油与雾化介质（压缩空气或蒸汽）的相互摩擦、冲击，克服燃油表面张力、粘性力和惯性力，将燃油破碎雾化成大量微小的液滴，使燃油表面积大大增加，因而有利于燃油迅速有效的燃烧。

目前工程中常见的介质雾化喷嘴有内混式、中间混合式（或称Y型喷嘴）、外混式等三种基本结构形式，由于这三种喷嘴本身结构和原理上的缺陷，使得这三种喷嘴分别存在着不同的缺点，其中，内混式介质雾化喷嘴和中间混合式（Y型）介质雾化喷嘴喷射出的燃油-雾化介质混合物呈多股射流形态，这就使得燃油雾滴在圆周方向分布不均匀，出现局部富油区，且内混式介质雾化喷嘴容易造成油气（汽）互窜的事故工况；外混式介质雾化喷嘴耗气量大，燃油从喷嘴中心喷射，雾化介质从燃油外围喷射，因而雾化角小，且容易将已经雾化的燃油雾滴重新聚合在一起，恶化雾化效果，点火困难。以上三种介质雾化喷嘴，雾化介质均与液柱形式的燃油相互作用，接触面积较小，雾化介质与燃油的相对速度较小，由于这时燃油液柱的粘性力、表面张力和惯性力较大，雾化介质对燃油的作用力有限，且没有被充分利用，原理和结构上均存在着不合理性。

综合现有各类型的雾化喷嘴的优点，克服其缺点，从原理和结构上优化喷嘴的设计，为将能量从雾化介质传递到燃油提供最有利的条件，总的指导思想是：雾化介质与燃油的相对速度大、紊流度强、将燃油旋展成膜且油膜薄、与雾化介质接触面积大、雾化角合理、流量调节方便、气（汽）耗率低，从而大大改善燃油雾化效果，提高燃烧效率，降低能耗与污染物排放量，为实现这一目的，提出本发明专利。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对现有技术中存在的原理和结构上的不足，提供一种结构简单、雾化效果好、雾化角合理、流量调节方便的预膜式介质雾化喷嘴。

技术方案：本发明的预膜式介质雾化喷嘴，包括锥形钝体、唇口、空气罩、旋流器、喷嘴接头、燃油管、雾化介质管等。

燃油从中心雾化介质管外的燃油管进入，经由喷嘴接头上的燃油孔④和旋流器上的旋流槽②，在燃油压力的作用下形成高速旋转运动的油膜，贴着唇口内壁旋转前进，从唇口与锥形钝体间的渐缩式环形缝隙高速喷出。雾化介质分为两路，一路从中心的雾化介质管进入，经过喷嘴接头和旋流器上的雾化介质孔③，从唇口与锥形钝体间的渐缩式环形缝隙高速喷出；另一路雾化介质有两种实现方式，可以利用从锥形钝体和唇口之间的渐缩式环形缝隙高速喷射出的燃油—雾化介质混合物的动能，造成局部低压区，引射周围静止的空气，这部分被引射的空气经由外围开有引射孔①的空气罩从空气罩与唇口间的渐缩式环形缝隙高速喷出，形成第二路雾化介质；也可以在燃油管的外部再另设一根雾化介质管，雾化介质经由喷嘴接头外层雾化介质孔⑥和唇口雾化介质孔⑤，进入外围不开设引射孔的空气罩，从空气罩与唇口间的渐缩式环形缝隙高速喷出，形成第二路雾化介质。

中心供入的雾化介质在唇口与锥形钝体间的渐缩式环形缝隙内不断加速，由于雾化介质为紊流状态，在没有从喷嘴喷射出去前，对贴附于唇口内壁上旋转运动的油膜不断进行着脉动摩擦，增大了油膜表面的紊流度，这部分脉动作用力对于油膜从喷嘴喷射出去后失稳雾化起到重要作用，随着油膜和雾化介质在唇口与锥形钝体间的渐缩式环形缝隙内不断加速，油膜在雾化介质的剪切作用下被越拉越薄，到喷嘴出口处，内外两路雾化介质对油膜高速冲击、剪切，再加上周围静止空气对燃油—雾化介质混合物的摩擦和油膜本身的脉动失稳，燃油被迅速雾化成细小油雾。

技术效果：本发明通过对旋流器、唇口与锥形钝体间的渐缩式环形缝隙、空气罩与唇口间的渐缩式环形缝隙的尺寸的合理组合，将燃油预先旋展成膜，大大增加了雾化介质与燃油的接触面积，增强了紊流度，利用内外两路雾化介质对油膜高速冲击和剪切，燃油被迅速雾化成粒径极小的油雾，从原理和结构上大大改善了燃油的雾化效果；油雾呈锥形从喷嘴高速喷出，克服了现有技术油雾呈多股射流形态喷出造成的圆周方向油雾分布不均匀，改善燃烧温度场；雾化效果的改善将大幅提升燃烧效率；气（汽）耗率低，额定工况下为0.02，现有技术的气（汽）耗率通常在0.2～0.6之间，大大减小运行成本；流量调节方便，只需在喷嘴入口设调节阀调节入口燃油压力即可方便的调节流量，无需更换部件；雾化角合理；无结焦现象；该预膜式介质雾化喷嘴从原理和结构上克服了现有技术的缺陷，结构紧凑，使用方便，雾化效果好，节能效果显著，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的实例一结构示意图。

图2是本发明的实例二结构示意图。

图中：1-螺钉；2-锥形钝体；3-带引射孔的空气罩；4-唇口；5-旋流器；6-喷嘴接头；7-燃油管；8-中心雾化介质管；9-不带引射孔的空气罩；10-带雾化介质孔的唇口；11-带外层雾化介质孔的喷嘴接头；12-外层雾化介质管；①-引射孔；②-旋流槽；③-旋流器雾化介质孔；④-喷嘴接头燃油孔；⑤-唇口雾化介质孔；⑥-喷嘴接头外层雾化介质孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实例作进一步的描述：

图1所示，预膜式介质雾化喷嘴由螺钉1、锥形钝体2、带引射孔的空气罩3、唇口4、旋流器5、喷嘴接头6、燃油管7、中心雾化介质管8等组成。锥形钝体2与旋流器5之间用螺钉1联接，或通过在锥形钝体2上攻丝联接，锥形钝体2端部开有锥形凹槽。旋流器5与喷嘴接头6之间通过螺纹联接，或将旋流器5与喷嘴接头6加工为一个整体零件，旋流器5在圆周方向上开有螺旋槽②，靠近中心处开有沿圆周方向均布的雾化介质孔③。喷嘴接头6与燃油管7、中心雾化介质管8焊接，喷嘴接头6中心开有大孔，大孔外围开有沿圆周方向均布的燃油孔④。唇口4与喷嘴接头6之间通过螺纹联接或焊接。带引射孔的空气罩3与唇口4之间通过螺纹联接或焊接，带引射孔的空气罩3的外圆上开有沿圆周均布的引射孔①。

其工作过程如下：燃油从燃油管7供入，经过喷嘴接头6上沿圆周均布的燃油孔④，进入旋流器5，在燃油压力的作用下，使燃油经过旋流器5上的旋流槽②后旋展成为油膜，油膜贴着唇口4的内壁旋转前进；一路雾化介质从中心雾化介质管8供入，经过喷嘴接头6中心的大孔与旋流器5上沿圆周均布的雾化介质孔③，在唇口4与锥形钝体2之间的渐缩式环形通道内不断加速，由于雾化介质为紊流状态，在没有从喷嘴喷射出去前，对贴附于唇口4内壁上旋转运动的油膜不断进行着脉动摩擦，增大了油膜表面的紊流度，这部分脉动作用力对于油膜从喷嘴喷射出去后失稳雾化起到重要作用，在接近喷嘴出口处，雾化介质将预先旋展成膜的燃油高速剪切拉薄，直至从喷嘴高速喷出；另一路雾化介质利用唇口4与锥形钝体2之间的渐缩式环形缝隙高速喷射出的燃油-雾化介质混合物的动能，造成局部低压区，引射周围的空气从带引射孔的空气罩3外圆上沿圆周均布的引射孔①进入引射孔的空气罩3，从带引射孔的空气罩3与唇口4之间的渐缩式环形缝隙内高速喷出；在内外两路雾化介质的高速冲击、剪切作用以及在喷嘴内部雾化介质对油膜的脉动摩擦作用下，燃油很快失稳雾化成细小粒径的油雾。

图2所示，预膜式介质雾化喷嘴由螺钉1、锥形钝体2、旋流器5、燃油管7、中心雾化介质管8、不带引射孔的空气罩9、带雾化介质孔的唇口10、带外层雾化介质孔的喷嘴接头11、外层雾化介质管12等组成。锥形钝体2与旋流器5之间用螺钉1联接，或通过在锥形钝体2上攻丝联接，锥形钝体2端部开有锥形凹槽。旋流器5与带外层雾化介质孔的喷嘴接头11之间通过螺纹联接，或将旋流器5与带外层雾化介质孔的喷嘴接头11加工为一个整体零件，旋流器5在圆周方向上开有螺旋槽②，靠近中心处开有沿圆周方向均布的雾化介质孔③。带外层雾化介质孔的喷嘴接头11与燃油管7、中心雾化介质管8、外层雾化介质管12焊接，带外层雾化介质孔的喷嘴接头11中心开有大孔，大孔外围开有沿圆周方向均布的燃油孔④，带外层雾化介质孔的喷嘴接头11靠近外围处开有沿圆周均布的喷嘴接头外层雾化介质孔⑥。带雾化介质孔的唇口10与带外层雾化介质孔的喷嘴接头11之间通过螺纹联接或焊接，带雾化介质孔的唇口10靠近外围处开有沿圆周均布的唇口雾化介质孔⑤。不带引射孔的空气罩9与带雾化介质孔的唇口10之间通过螺纹联接或焊接。

其工作过程如下：燃油从燃油管7供入，经过带外层雾化介质孔的喷嘴接头11上沿圆周均布的燃油孔④，进入旋流器5，在燃油压力的作用下，使燃油经过旋流器5上的旋流槽②后旋展成为油膜，油膜贴着带雾化介质孔的唇口10的内壁旋转前进；一路雾化介质从中心雾化介质管8供入，经过带外层雾化介质孔的喷嘴接头11中心的大孔与旋流器5上沿圆周均布的雾化介质孔③，在带雾化介质孔的唇口10与锥形钝体2之间的渐缩式环形通道内不断加速，由于雾化介质为紊流状态，在没有从喷嘴喷射出去前，对贴附于带雾化介质孔的唇口10内壁上旋转运动的油膜不断进行着脉动摩擦，增大了油膜表面的紊流度，这部分脉动作用力对于油膜从喷嘴喷射出去后失稳雾化起到重要作用，在接近喷嘴出口处，雾化介质将预先旋展成膜的燃油高速剪切拉薄，直至从喷嘴高速喷出；另一路雾化介质从外层雾化介质管12供入，经过带外层雾化介质孔的喷嘴接头11外围沿圆周均布的喷嘴接头外层雾化介质孔⑥、带雾化介质孔的唇口10外围沿圆周均布的唇口雾化介质孔⑤，进入不带引射孔的空气罩9、带雾化介质孔的唇口10之间的渐缩式环形缝隙高速喷出；在内外两路雾化介质的高速冲击、剪切作用以及在喷嘴内部雾化介质对油膜的脉动摩擦作用下，燃油很快失稳雾化成细小粒径的油雾。

Claims (7)

1.一种预膜式介质雾化喷嘴，其特征在于：燃油从喷嘴喷出之前被预先旋展成膜，在内外两层雾化介质的作用下被雾化；雾化介质为压缩空气或蒸汽；内层雾化介质由管路强制供入，外层雾化介质为通过引射方式吸入的周围空气进入喷嘴参与雾化，或由管路强制供入外层介质参与雾化。

2.根据权利要求1所述的预膜式介质雾化喷嘴，其特征在于：包括螺钉（1）、锥形钝体（2）、带引射孔的空气罩（3）、唇口（4）、旋流器（5）、喷嘴接头（6）、燃油管（7）、中心雾化介质管（8）、不带引射孔的空气罩（9）、带雾化介质孔的唇口（10）、带外层雾化介质孔的喷嘴接头（11）、外层雾化介质管（12）。

3.根据权利要求1、2所述的预膜式介质雾化喷嘴，其特征在于：所述的锥形钝体（2）与旋流器（5）之间通过螺钉（1）联接，或通过在锥形钝体（2）上攻丝联接；锥形钝体（2）端部开有锥形凹槽；旋流器（5）圆周上开有旋流槽②，中心外侧圆环处开有沿圆周均布的旋流器雾化介质孔③；旋流器（5）与喷嘴接头（6）之间通过螺纹联接，或将旋流器（5）与喷嘴接头（6）加工为一个整体零件。

4.根据权利要求1、2所述的预膜式介质雾化喷嘴，其特征在于：所述的带引射孔的空气罩（3）与唇口（4）之间通过螺纹联接或焊接；带引射孔的空气罩（3）外圆周上开有沿圆周均布的引射孔①，头部为渐缩式环形出口；唇口（4）出口为圆锥形。

5.根据权利要求1、2所述的预膜式介质雾化喷嘴，其特征在于：所述的唇口（4）与喷嘴接头（6）之间通过螺纹联接或焊接；喷嘴接头（6）中心开有供雾化介质流通用的大孔，中心外侧圆周处开有沿圆周均布的喷嘴接头燃油孔④；喷嘴接头（6）与燃油管（7）、中心雾化介质管（8）焊接。

6.根据权利要求1、2所述的预膜式介质雾化喷嘴，其特征在于：所述的不带引射孔的空气罩（9）与带雾化介质孔的唇口（10）之间通过螺纹联接或焊接；不带引射孔的空气罩（9）头部为渐缩式环形出口；带雾化介质孔的唇口（10）靠近外圆周处开有沿圆周均布的唇口雾化介质孔⑤，出口为圆锥形。

7.根据权利要求1、2所述的预膜式介质雾化喷嘴，其特征在于：所述的带雾化介质孔的唇口（10）与带外层雾化介质孔的喷嘴接头（11）之间通过螺纹联接或焊接；带外层雾化介质孔的喷嘴接头（11）中心开有供雾化介质流通用的大孔，中心外侧圆周处开有沿圆周均布的喷嘴接头燃油孔④，接头燃油孔④外侧圆周处开有沿圆周均布的喷嘴接头外层雾化介质孔⑥；带外层雾化介质孔的喷嘴接头（11）与旋流器（5）之间通过螺纹联接，或将带外层雾化介质孔的喷嘴接头（11）与旋流器（5）加工为一个整体零件；带外层雾化介质孔的喷嘴接头（11）与燃油管（7）、中心雾化介质管（8）、外层雾化介质管（12）焊接。

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