一种柴油燃烧器及其烧嘴
技术领域
本实用新型属于燃烧器技术领域，更具体地说，涉及一种柴油燃烧器及其烧嘴。
背景技术
柴油燃烧器具有不可替代的地位，其燃烧状况很大程度取决于柴油与氧气的混合程度，而目前的燃烧器存在可调性差，无法适用于不同类型的燃烧方式的缺陷。
传统柴油燃烧器通常是将柴油经喷射后直接与氧气进行混合后点火燃烧，由于柴油与氧气混合程度不好，燃烧时氧气不充足，容易造成燃烧不充分，燃烧不稳定的情况，冒出的黑烟污染大，不符合清洁能源的标准。
针对上述柴油燃烧器可调性差、点火燃烧不稳定的问题，现有技术中有的做出了相应的改进，例如中国专利申请号为：CN201820039959.X，公开日为：2018年4月24日的实用新型专利申请，公开了一种柴油燃烧器，包括燃烧器壳体、切向风壳体、固定筒、叶轮及调节螺杆；切向风壳体上设有调节风管，调节风管包括调节管体、调节风管输入端及调节风管输出端；调节风管输出端为管体状，且其靠近调节管体的一端与调节管体内端相切连接；调节风管输出端的中轴线与切线呈45°夹角，调节风管输出端的末端设有用于调节其开闭及开闭大小的调节阀。此方案的不足之处在于：调节风管调节助燃风与液体燃油进行混合，容易造成液体燃油与氧气混合不充分，易造成燃烧时氧气不充足，导致燃油燃烧不充分，冒黑烟的情况，造成环境污染、燃料浪费的情况。
发明内容
1、要解决的问题
本实用新型提供一种柴油燃烧器及其烧嘴，目的在于解决现有的柴油燃烧器中的液体燃油与助燃风混合不充分导致的燃烧不充分的问题。本实用新型的柴油燃烧器将液体燃油经喷射分散成为细小油滴后，分散后的油滴经过雾化形成油蒸汽，最终油蒸汽与助燃风混合，进行点火燃烧，大大增强了助燃风与柴油的混合程度，使柴油燃烧充分。
2、技术方案
为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。
一种柴油燃烧器烧嘴，包括内腔为助燃风通道的壳体，在所述壳体内腔中的设置有雾化气管道、柴油管道和雾化腔体；所述雾化气管道套在所述柴油管道外，在两者之间形成雾化气通道；所述雾化腔体内腔为雾化腔，其一端具有进气口和进油口，另一端具有靠近所述壳体出口的喷雾口；所述柴油管道的出油端连接所述雾化腔体的进油口；所述雾化气管道的出气端通过所述雾化腔体的进气口连通所述雾化腔体的雾化腔。
更进一步的，所述雾化腔体的进气口的中轴线与所述雾化气管道的轴线，以及所述雾化腔体的喷雾口的中轴线与所述雾化气管道的轴线均呈30°～60°夹角。
更进一步的，所述雾化腔体的进气口孔径为φ5～10mm；所述雾化腔体的喷雾口孔径为φ2.5～6mm。
更进一步的，所述雾化腔体从一端到另一端依次分为进油连接段、锥形进气段、圆管主体段和锥形喷雾段；所述雾化腔体的进油口位于进油连接段中，进气口位于锥形进气段上，喷雾口位于锥形喷雾段上。
更进一步的，所述雾化腔体的进油连接段插入所述柴油管道中，被进油连接段外设置的凸缘限位。
更进一步的，所述雾化腔体的圆管主体段由所述与雾化气管道的管壁延伸形成。
更进一步的，所述壳体分为内壁和外壁，内外壁之间形成冷却水通道。
更进一步的，所述壳体内腔中靠近出口处，在所述雾化气管道外设有旋流叶片，将所述助燃风通道分为左右两部分；所述旋流叶片的旋流角为15°～30°。
更进一步的，所述壳体末端的管口直径逐渐减小形成锥形收口部，所述收口部的锥度为0°～45°。
一种柴油燃烧器，包括烧嘴，该烧嘴采用上述方案中的任意一种柴油燃烧器烧嘴。
3、有益效果
相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型为了使柴油燃烧效果更好，在烧嘴中设置有雾化气管道和雾化腔体，柴油和雾化气体分别通过柴油管道和雾化气管道共同通入雾化腔体中对柴油进行雾化，在柴油以高速经由进油口进入雾化腔体的过程中，由于液体油的表面张力和雾化气体的阻力，喷入的柴油被分散成细小的油滴在雾化腔体中分散，进而可以与雾化气体进行充分混合，雾化气体能够将油滴雾化成油蒸汽，从而实现对柴油的充分雾化。经过雾化气体雾化后的柴油，由液体油变为油蒸汽，再与助燃风混合进行点火燃烧，可以使柴油燃烧更充分。
(2)本实用新型的雾化腔体的锥形进气段上设置有多个小孔型的进气口，进气口的中轴线与雾化气管道的轴线夹角为30°～60°，通过调整进气口的角度可以控制雾化气体喷射的范围，本实用新型中进气口的中轴线与锥形进气段垂直设置，通过锥形进气段与进气口的配合设计可以进一步扩大雾化气体喷进雾化腔体中的范围，更有利于将柴油分散呈细小液滴，并与油滴进行充分混合，使柴油的雾化效果更好；雾化腔体的锥形喷雾段上设置有多个小孔型的喷雾口，喷雾口的中轴线与雾化气管道的轴线的夹角为30°～60°，通过调整锥形喷雾段的角度以及喷雾口的角度，可以实现调整雾化柴油在壳体出口处的喷射的范围，从而实现可以调整燃烧火焰的直径，得到不同的燃烧火焰的形态，同时喷射出的雾化柴油也可以对壳体出口处的流场进行组织，达到强化燃烧的目的。
(3)本实用新型中，进气口和喷雾口都设计为小孔型，由于小孔的直径越小压力损失越小，因此，进气口的直径设计为5～10毫米，可以减少雾化气体喷入雾化腔体中的压力损失，通过调整进气口的直径大小，可以控制喷入雾化腔体中雾化气体量的多少，从而控制柴油的雾化效果；喷雾口的直径设计为2.5～6毫米，此小孔的设计可以减小雾化柴油喷出雾化腔体的压力损失。并且通过调整喷雾口的直径大小可以控制喷出雾化柴油的量，进而可以控制燃烧火焰的范围和直径，以及雾化柴油燃烧的程度。
(4)本实用新型的雾化腔体的圆管主体段是雾化气管道的管壁延伸形成的，此种设计易于加工，其中，进油连接段与柴油管道焊接或螺纹连接，通过进油连接段外的凸缘对柴油管道进行限位。
(5)本实用新型的燃烧器烧嘴设有冷却水通道，冷却水可以吸收热量，对烧嘴进行降温，防止烧嘴温度过高，造成烧嘴损坏，有助于延长烧嘴的使用寿命。
(6)本实用新型的柴油燃烧器烧嘴中设置的旋流叶片不仅可以对雾化腔体起到固定支撑的作用，而且通过调整旋流叶片的数量以及旋流叶片的旋流角度可以控制助燃风的风向，从而能够有效的控制燃烧火焰的长度，提高燃烧的稳定性。
(7)本实用新型壳体末端锥形收口部的锥度为0°～45°，通过改变收口部的锥角能够改变助燃风的风向，同时配合旋流叶片的设置，可以相应的改变燃烧火焰的直径和形态。
附图说明
图1为本实用新型柴油燃烧器烧嘴的剖面图；
图2为本实用新型柴油燃烧器的雾化腔体的剖面示意图。
图中：1、壳体；2、柴油管道；3、雾化气管道；4、助燃风通道；5、雾化腔体；6、进油口；7、进气口；8、喷雾口；9、进油连接段；10、进气段；11、凸缘；12、圆管主体段；13、喷雾段；14、旋流叶片；15、收口部。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。
实施例
现有的柴油燃烧器，液态柴油直接从柴油管道2中喷出，与助燃风进行混合燃烧，因此会导致柴油与助燃风混合不够充分，燃烧效果不好。为了使柴油与助燃风混合的更加充分、燃烧效果更好，本实施例提供了一种柴油燃烧器，本柴油燃烧器对烧嘴进行了优化设计：在烧嘴的壳体1内设置有柴油管道2、雾化气管道3和雾化腔体5，柴油和雾化气体分别通过柴油管道2和雾化气管道3共同通入雾化腔体5内进行混合，将液态柴油雾化成油蒸汽，再将油蒸汽从雾化腔体5中喷出与助燃风进行混合燃烧，使得燃烧效果更好。
本实施例的柴油燃烧器烧嘴的结构示意图如图1所示，壳体1的内腔为助燃风通道4，柴油管道2、雾化气管道3和雾化腔体5设置在壳体1的内腔中。雾化气管道3的直径比柴油管道2的直径大，所述雾化气管道3套在柴油管道2外，两者之间形成雾化气通道，雾化气通道内充入雾化气体，雾化气体可用压缩空气、压缩氮气和蒸汽等多种带压气体。雾化腔体5的一端设置有进油口6和进气口7，雾化腔体5的进油口6连接柴油管道2的出油端，柴油管道2中的柴油通过进油口6可以流入雾化腔体5内；雾化腔体5的进气口7连接雾化气管道3的出气端，雾化气管道3内的雾化气体通过进气口7可以通入雾化腔体5内；雾化腔体5的另一端设置有喷雾口8，喷雾口8靠近壳体1的出口。
本实施例提供的这种柴油燃烧器烧嘴结构，在装置运作过程中，柴油以高速经由进油口6进入雾化腔体5中，由于雾化腔体5中的雾化气体的阻力和流经喷孔时的内部扰动作用，喷入的柴油被分散成细小的油滴在雾化腔体5中分散，进而可以与雾化气体进行充分混合，雾化气体能够将油滴雾化成油蒸汽，从而实现对柴油的充分雾化。经过雾化气体雾化后的柴油，由液态油变为油蒸汽，进而从喷雾口8以雾状形态喷出，因此能够与助燃风充分混合进行点火燃烧，可以使柴油燃烧更充分。
为了使柴油的雾化效果更好，对雾化腔体5进行了特别的设计。雾化腔体5的结构示意图如图2所示，它包括依次连接的进油连接段9、进气段10、圆管主体段12和喷雾段13，连接形成的空腔为雾化腔，柴油和雾化气体在雾化腔体5中混合进行对柴油的雾化。其中，雾化腔体5的进油口6位于进油连接段9中，进气口7位于进气段10上，喷雾口8位于喷雾段13上；柴油从柴油管道2经过进油口6进入到雾化腔中的同时，雾化气体从雾化气管道3中经过进气口7喷射入雾化腔中，两者在雾化腔中进行混合，对柴油进行雾化，雾化后的柴油从喷雾口8喷出，与助燃风进行混合燃烧。同时，基于对装置的实际加工是否方便等因素的考虑，将雾化腔体5的圆管主体段12与雾化气管道3的管壁一体制成的。其中，进油连接段9外设置有凸缘11，且进油连接段9与柴油管道2采用焊接或螺纹连接的方式进行连接。当采用焊接时，在进油连接段9外设置的凸缘11便于与柴油管道2之间进行焊接；当采用螺纹连接时，在柴油管道2的内壁设置有内螺纹，在进油连接段9的外壁设置有与柴油管道2内壁设置的内螺纹相匹配的外螺纹，两者螺纹连接；其中，凸缘11不仅可以对柴油管道2进行限位，也有利于螺纹的拧紧，防止松动。
需要特别说明的是：为了扩大雾化气体喷入雾化腔中的范围，对进气口7和进气段10进行优化设计，将雾化腔体5的进气段10设计为锥形，由于进气口7位于雾化腔体5的进气段10上，出于对雾化效果的考虑，进气口7的中轴线与雾化气管道3的轴线之间的夹角设计为30°～60°，本实施例的优选角度为45°，此角度与锥形进气段10进行配合可以进一步扩大雾化气体喷进雾化腔体5中的范围，更有利于将柴油分散成细小液滴，并与油滴进行充分混合，使柴油的雾化效果更好。因此，为了将气体喷入范围最大化，进气口7的中轴线与进气段10的锥面垂直设置，进而可以使柴油的雾化效果更好，因此本实施例通过进气口7与进气段10角度的相互配合，能够进一步增强柴油的雾化效果。
雾化腔体5的喷雾口8的角度也需要特别设计，如果喷雾口8的角度过大会把燃料喷射到火焰管壁上去，造成积炭和不完全燃烧；角度过小会使雾化柴油不能有效地分布到整个燃烧室空间，会过多的喷射到缺氧的回流区中，造成与空气的不良混合，发生积碳，进而发生排气冒黑烟的情况，因此，本实施例中雾化腔体5的喷雾口8的中轴线与雾化气管道3的轴线呈30°～60°夹角，本实施例中的优选角度为45°，此角度不仅可以使雾化柴油与助燃风进行充分混合，同时喷射出的雾化柴油也可以对壳体1出口处的流场进行组织，达到强化燃烧的目的。同时，为了优化喷雾口8喷射油雾的范围，对雾化腔体5的喷雾段13也进行了相应的优化设计，将喷雾段13也设计成锥形，优选的，喷雾口8的中轴线与喷雾段13垂直，并且通过锥形喷雾段13的角度以及喷雾口8的角度的相互配合作用，可以实现调整雾化柴油在壳体1出口处的喷射的范围，进而可以调整燃烧火焰的直径，得到不同的燃烧火焰的形态。
更进一步的，根据小孔的直径越小压力损失越小这一原理，在本实施例中，将进气口7和喷雾口8都设计为小孔型，可以减少气体的压力损失。同时，为了保证喷射气体的量，小孔直径不能设计的太小，因此，进气口7的直径设计为5～10毫米，可以保证将液态柴油充分雾化，喷雾口8的直径设计为2.5～6毫米，保证喷射出的雾化柴油可以与助燃风充分混合，达到充分燃烧的目的。并且进气口7和喷雾口8均开设有6～12个，通过调整进气口7的直径大小和数量的多少，可以控制喷入雾化腔体5中雾化气体量的多少，从而控制柴油的雾化效果；通过调整喷雾口8的直径大小和数量的多少可以控制喷出雾化柴油的量，进而可以控制燃烧火焰的范围和直径，以及雾化柴油燃烧的程度。
为了更好的控制燃烧火焰，提高燃烧的稳定性，本实施例中在助燃风通道4内沿雾化气管道3的周向均匀布置的有旋流叶片14，旋流叶片14可以改变助燃风的风向，其数量设计有6～20片，旋流角度设置在15°～30°之间。旋流叶片14将助燃风通道4分为左右两个通道，助燃风在左边通道流动的风向基本呈水平状态，经过旋流叶片14后，通过调整旋流叶片14的数量以及旋流叶片14的旋流角度可以控制助燃风的风向以及风速，从而能够有效的控制燃烧火焰，提高燃烧的稳定性。而且旋流叶片14固定在助燃风管道和雾化腔体5的圆管主体段12之间，还可以对雾化气管道3起到一个固定支撑的作用。同时，为了提高旋流叶片14的使用效果，壳体1末端的管口直径逐渐缩小，形成锥形收口部15，可以加快助燃风的风速，从而能够加强助燃风与雾化柴油的混合强度，使燃烧反应更加充分；所述收口部15的锥度为0°～45°，本实施例中优选角度为45°，收口部15和旋流叶片14的配合使用，可以调整助燃风的风向以及风速，从而控制燃烧火焰形态。
由于考虑到燃烧会释放出大量的热量，长时间处于高温燃烧状态会使烧嘴产生高温变形等，降低使用寿命，因此为了提高烧嘴的使用寿命，需要对烧嘴进行降温，为了使降温效果更好，在壳体1内外壁之间的冷却水通道内充入冷却水，利用冷却水吸热，从而对烧嘴进行降温，可以防止烧嘴因温度过高而损坏，能够有效的提高烧嘴的使用寿命。
本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围。
