专利名称：发散型氧气和燃气加热烧嘴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气体燃料燃烧加热技术，尤其涉及氧气和燃气加热烧嘴。
背景技术：
气体燃料燃烧加热技术是一项发展较为成熟的技术。例如煤气加热技术，已有民用煤气器具和专用煤气加热器具，以及液化石油气器具。这些器具的设计目的主要有两个，第一是一般的民用加热器具(包括炊具和锅炉燃具)，采用气体燃料与空气(包括压缩空气)混合的加热技术；第二为专业型气体燃烧器具，采用气体燃料与氧气混合，产生高温高速的火焰进行切割和高速加热，主要的产品为各种割嘴和高能烧嘴。民用燃器具的火焰温度较低，一般温度在300℃至600℃之间，通常类450℃以下。而专业用割具和高能烧嘴等的火焰温度又过高，达2000℃以上。专业用割具和高能烧嘴都采用汇聚式火焰加热技术，加热过程中的火焰是集中在一个很小的空间体积范围内，以实现高温和高速加热或高速切割的工艺目的。600℃至1500℃之间采用气体燃料直接与氧混合燃烧加热的器具出现一定程度的空白。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种发散型氧气和燃气加热烧嘴，该烧嘴采用发散型结构，火焰温度在600℃至1500℃之间，且火焰可调节。
本实用新型是这样实现的一种发散型氧气和燃气加热烧嘴，其特征是包括一级气体导管、集气一腔、一级气体喷射孔、二级气体导管、集气二腔、二级气体喷射孔、混合腔、稳流孔、发散区，集气一腔位于烧嘴下段，集气二腔位于烧嘴中段，混合腔位于烧嘴中上段，一级气体导管为从烧嘴底部中心打孔与集气一腔连通的孔道，集气一腔经一级气体喷射孔与混合腔连通，二级气体导管为从烧嘴底部打孔与集气二腔连通的孔道，集气二腔为环形腔室并位于混合腔外，集气二腔经二级气体喷射孔与混合腔连通，混合腔上部经稳流孔连通发散区，发散区位于烧嘴顶部，发散区为锥形，锥形顶点为点火点。
上述的发散型氧气和燃气加热烧嘴，所述一级气体喷射孔、混合腔、稳流孔和发散区在同一轴心线上。
上述的发散型氧气和燃气加热烧嘴，所述二级气体喷射孔为多个，多个二级气体喷射孔均匀分布在与一级气体喷射孔中心线成一定角度的平面内，所述角度为与一级气体喷射孔中心线的垂直线为中心的正负10度。
上述的发散型氧气和燃气加热烧嘴，所述多个二级气体喷射孔聚焦在一级气体喷射孔中心线的一点上，二级气体喷射孔的孔数为偶数且成几何对称分布；或者多个二级气体喷射孔以一定角度偏斜相切在一个与一级气体喷射孔中心线垂直的圆上。
上述的发散型氧气和燃气加热烧嘴，所述稳流孔为一个；或者稳流孔为多个，一个位于轴心线上，其它绕轴心线均匀分布。
本实用新型加热烧嘴可为有焰型和无焰型，其工作原理为有焰型工作原理。燃气从一级气体导管进入集气一腔，经一级气体喷射孔喷射入混合区形成燃气流。助燃氧气从二级气体导管进入集气二腔，经二级气体喷射孔喷射入混合区。在混合区中由二级气体喷射孔喷出的多个助燃气流切割由一级气体喷射孔喷出的燃气流，此时由于烧嘴内部结构不同，两种气流的混合方式也不同。一种是燃气流经聚焦的助燃气流切割后形成紊乱混合气流，随着紊乱混合气流向稳流区的扩散混合逐渐充分；另一种是燃气流与旋转助燃气流交汇后形成涡旋气流，旋转上升，在稳流区收缩达到平稳。在点火点处点火后，高温火焰在发散区火焰的截面积放大，达到大面积加热的目的。紊流混合气流形成中心区的温度高且喷射距离远的火焰，涡旋混合气流由稳流区喷出的气体强度均匀，各个区域的温度和火焰长度相近。由于燃气从一级气体导管进入，经一级气体喷射孔喷出，其中心线与烧嘴的中心线相重合，在燃气喷出压力及气流吸射作用下，有一部分的燃气与助燃气体在混合区混合不充分，在扩散区进一步混合燃烧形成火焰，且火焰的中心部为内焰，即未燃烧的燃气。
无焰型工作原理。助燃氧气从一级气体导管进入集气一腔，经一级气体喷射孔喷射入混合区形成中心助燃气流。而燃气从二级气体导管进入集气二腔，经二级气体喷射孔喷射入混合区。在混合区中由二级气体喷射孔喷出的多个燃气流切割由一级气体喷射孔喷出的助燃气流。助燃气流经聚焦的燃气流切割后也形成紊乱混合气流，随着紊乱混合气流的扩散混合逐渐充分。如果助燃气流与旋转燃气流交汇后形成涡旋混合气流，旋转上升，在稳流区收缩达到平稳。在点火点处点火后，高温火焰在发散区完全燃烧，形成高温发散气流，达到加热的目的。紊流混合气流形成高温气流中心区的温度高且喷射距离远，涡旋混合气流由稳流区喷出的气体强度均匀，各个区域的温度和高温气流强度相近。涡旋混合气流由于助燃气从一级气体导管进入，经一级气体喷射孔喷出，其中心线与烧嘴的中心线相重合，在助燃气喷出压力及气流吸射作用下，燃气的混合非常充分与助燃气体有一定程度的过剩，因此点火后完全燃烧不形成火焰。当燃气略有过剩时，由于烧嘴的中心为助燃气体流，在混合气体燃烧过程中外焰在中部，两种气体在发散区高速混合燃烧，也不形成火焰，而只形成高温加热气流。或者只形成非常短小的火焰。
通过助燃气从一级气体导管进入或从二级气体导管进入的不同进入方式，可以调节烧嘴的火焰温度高低。采用的助燃气为氧气或压缩空气的不同，也可调节火焰温度。当然，燃气为煤气或液化气，其火焰的温度也不同。为达到不同的火焰温度，可选择性地选用某一组合。
本实用新型采用发散型结构，火焰温度可调整在600℃至1500℃之间，火焰可调节，可适合各种加热需求。
(四)
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型发散型氧气和燃气加热烧嘴结构示意图；图2为
图1中烧嘴中段二级气体喷射孔聚焦一点的A-A剖面示意图；图3为
图1中烧嘴中段二级气体喷射孔偏斜的A-A剖面示意图为示意图；图4为
图1中烧嘴上段B-B剖面示意图。
图中1一级气体导管，2集气一腔，3一级气体喷射孔，4二级气体导管，5集气二腔，6二级气体喷射孔，7混合腔，8稳流孔，9点火点，10发散区。
具体实施方式
参见
图1，一种发散型氧气和燃气加热烧嘴，包括一级气体导管1、集气一腔2、一级气体喷射孔3、二级气体导管4、集气二腔5、二级气体喷射孔6、混合腔7、稳流孔8、发散区10。集气一腔2位于烧嘴下段，集气二腔5位于烧嘴中段，混合腔7位于烧嘴中上段。一级气体导管1为从烧嘴底部中心打孔与集气一腔2连通的孔道，集气一腔2经一级气体喷射孔3与混合腔7连通。二级气体导管4为从烧嘴底部打孔与集气二腔5连通的孔道，集气二腔5为环形腔室并位于混合腔7外，集气二腔5经二级气体喷射孔6与混合腔7连通。混合腔7上部经稳流孔8连通发散区10，发散区10位于烧嘴顶部，发散区10为锥形，锥形顶点为点火点9。一级气体导管1、一级气体喷射孔3、混合腔7、稳流孔8和发散区10在同一轴心线上。
参见
图1，二级气体喷射孔6为多个，多个二级气体喷射孔6均匀分布在与一级气体喷射孔3中心线成一定角度的平面内，所述角度为与一级气体喷射孔3中心线的垂直线为中心的正负10度。即
图1中所示二级气体喷射孔6在与一级气体喷射孔3中心线垂直的平面内，这一角度可以在一定范围调整，如-30°至+30°，最佳范围为-10°至+10°。
参见图2，多个二级气体喷射孔6聚焦在一级气体喷射孔3中心线的一点上，二级气体喷射孔6的孔数为偶数且成几何对称分布。图2中所示为6个二级气体喷射孔6；在混合腔7中由二级气体喷射孔6喷出的多个助燃气流切割由一级气体喷射孔3喷出的燃气流形成混合气体紊流；这种结构形成火焰为中心区的温度高，并且喷射距离远。
参见图3，多个二级气体喷射孔6以一定角度偏斜相切在一个与一级气体喷射孔3中心线垂直的圆上，喷出气流相互作用形成旋转气流。二级气体喷射孔6喷射出的相切气流与一级气体喷射孔3喷出的气流交汇后形成涡旋混合气流，旋转上升，燃烧后达到混合的目的。这种结构形成火焰为中心区的温度和周围的温度相近，高温气流喷射距离相近。
参见图4，稳流孔8为一个或多个，一个位于轴心线上，其它绕轴心线均匀分布。图4中所示为七个等径的稳流孔8，各个稳流孔8之间可以是平行排列，也可以是呈一定的角度发散排列，进一步达到发散加热的目的。各个稳流孔8之间的直径可以相同也可以不同。
实施例1。燃气为液化气，压力为0.045MPa，助燃气体压力为0.045MPa，燃气与助燃气体流量为燃烧比1∶1，点火温度为室温。烧嘴结构参数见表1。实验结果见表2。
表1
注气体喷射孔6与垂直面/水平面角度是分别指喷射孔6中心线与烧嘴中心线(也是一级喷射孔3的中心线)在垂直面和水平面内所成的角度。以下同表2
从实验结果可以看出，助燃气体进入方式不同产生的火焰类型不同。燃气从底部进入，即从一级气体导管1进入，助燃气体从侧面进入，即从二级气体导管4进入，产生火焰，说明此时烧嘴内部的两相气体混合程度较小。气体在烧嘴以外进一步混合燃烧产生火焰，火焰的温度也相对较低。当助燃气体从底部的一级气体导管1进入时，其吸射作用及燃气对助燃气体的切割，形成的混合效果好，在烧嘴的中心助燃气体浓度相对较高，形成了无火焰式燃烧，火焰的温度也相对较高，同时火焰的发散程度也由于气体中心温度高、膨胀大而相对较大。压缩空气形成的火焰温度明显低于纯氧气，但火焰的发散程度大，其原因可能是混合气体中含有大量的氮气所致。
实施例2。燃气为煤气，压力为0.045MPa，助燃气体压力为0.05MPa，燃气与助燃气体流量为燃烧比1∶1，点火温度为室温。烧嘴结构参数见表3。实验结果见表4。
表3
表4
从实验结果可以看出，使用煤气的燃烧效果与液化气的燃烧效果相近，所不同的是火焰温度比液化气低，并且火焰的长度较大。当助燃气体进入方式不同时产生的火焰类型不同，燃气从底部进入，即从一级气体导管1进入，助燃气体从侧面进入，即从二级气体导管4进入，产生火焰，说明此时烧嘴内部的两相气体混合程度较小。气体在烧嘴以外进一步混合燃烧产生火焰，火焰的温度也相对较低。当助燃气体从底部的一级气体导管1进入时，其吸射作用及燃气对助燃气体的切割，形成的混合效果好，在烧嘴的中心助燃气体浓度相对较高，形成了无火焰式燃烧，火焰的温度也相对较高，同时火焰的发散程度也由于气体中心温度高、膨胀大而相对较大。可是当氧气从小直径喷射孔喷出时，可由于流速的关系造成混合不均匀形成有焰式燃烧。采用压缩空气为助燃气体时形成的火焰温度明显低于纯氧气，但火焰的发散程度大，其原因也是由于混合气体中含有大量的氮气所致。
通过助燃气从一级气体导管1进入或从二级气体导管4进入的不同进入方式，可以调节烧嘴的火焰温度高低。采用的助燃气为氧气或压缩空气的不同，也可调节火焰温度。当然，燃气为煤气或液化气，其火焰的温度也不同。为达到不同的火焰温度，可选择性地选用某一组合。
本实用新型采用发散型结构，火焰温度在600℃至1500℃之间，且火焰可调节，可适合各种加热需求。
权利要求1.一种发散型氧气和燃气加热烧嘴，其特征是包括一级气体导管、集气一腔、一级气体喷射孔、二级气体导管、集气二腔、二级气体喷射孔、混合腔、稳流孔、发散区，集气一腔位于烧嘴下段，集气二腔位于烧嘴中段，混合腔位于烧嘴中上段，一级气体导管为从烧嘴底部中心打孔与集气一腔连通的孔道，集气一腔经一级气体喷射孔与混合腔连通，二级气体导管为从烧嘴底部打孔与集气二腔连通的孔道，集气二腔为环形腔室并位于混合腔外，集气二腔经二级气体喷射孔与混合腔连通，混合腔上部经稳流孔连通发散区，发散区位于烧嘴顶部，发散区为锥形，锥形顶点为点火点。
2.根据权利要求1所述的发散型氧气和燃气加热烧嘴，其特征是一级气体喷射孔、混合腔、稳流孔和发散区在同一轴心线上。
3.根据权利要求1或2所述的发散型氧气和燃气加热烧嘴，其特征是二级气体喷射孔为多个，多个二级气体喷射孔均匀分布在与一级气体喷射孔中心线成一定角度的平面内，所述角度为与一级气体喷射孔中心线的垂直线为中心的正负10度。
4.根据权利要求3所述的发散型氧气和燃气加热烧嘴，其特征是多个二级气体喷射孔聚焦在一级气体喷射孔中心线的一点上，二级气体喷射孔的孔数为偶数且成几何对称分布。
5.根据权利要求3所述的发散型氧气和燃气加热烧嘴，其特征是多个二级气体喷射孔以一定角度偏斜相切在一个与一级气体喷射孔中心线垂直的圆上。
6.根据权利要求1或2所述的发散型氧气和燃气加热烧嘴，其特征是稳流孔为一个。
7.根据权利要求1或2所述的发散型氧气和燃气加热烧嘴，其特征是稳流孔为多个，一个位于轴心线上，其它绕轴心线均匀分布。
专利摘要本实用新型涉及气体燃料燃烧加热技术，尤其涉及氧气和燃气加热烧嘴。一种发散型氧气和燃气加热烧嘴，其集气一腔位于烧嘴下段，集气二腔位于烧嘴中段，混合腔位于烧嘴中上段，一级气体导管为从烧嘴底部中心打孔与集气一腔连通的孔道，集气一腔经一级气体喷射孔与混合腔连通，二级气体导管为从烧嘴底部打孔与集气二腔连通的孔道，集气二腔为环形腔室并位于混合腔外，集气二腔经二级气体喷射孔与混合腔连通，混合腔上部经稳流孔连通发散区，发散区位于烧嘴顶部，发散区为锥形，锥形顶点为点火点。本实用新型采用发散型结构，火焰温度在600℃至1500℃之间，且火焰可调节，可适合各种加热需求。
文档编号F23D14/66GK2807020SQ20052004307
公开日2006年8月16日 申请日期2005年6月30日 优先权日2005年6月30日
发明者张俊宝, 史弼, 方园 申请人:宝山钢铁股份有限公司