[发明专利]一种产生曲面均匀温度场的微火焰阵列燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，尤其是涉及一种产生曲面均匀温度场的微火焰阵列燃烧器。

背景技术

工业加热工艺或日常生活中常常需要加热曲表面，即受热体的外表面为非平面，如半球、抛物面、其他曲面甚至无规则的曲面形状等。当采用燃料燃烧的单一火焰来直接加热这些曲面时，受烧嘴或燃烧器结构限制，无法形成与加热面形状相吻合的火焰面，导致加热物体不能均匀受热。因此，往往需要采用移动火焰以局部加热的方式或采用调节火焰长度的方式来实现。

授权公告号为CN201678584U的专利文件公开了一种喷枪可移动的水晶玻璃加工自动烘料机。在燃烧加热箱的侧壁上有水平长条孔，在机架上水平长条孔同侧安装有水平设置的导轨，有一个移动架安装在导轨上，移动架与导轨之间形成滑动配合；在移动架上安装在喷火枪，喷火枪的一端有燃气喷嘴，燃气喷嘴设置在水平长条孔内，移动架连接移动机构。这种烘料机的加热效果虽然较以往的烘料机更好，但仍存在加热面不能同时受热的问题，使得加热时间变长和加热能量利用率低，同时加热过程操作复杂。

而采用非火焰的其他加热方法如电磁场辐射加热，授权公告号为CN2201644Y的专利文件公开的一种利用红外辐射作为热源来加热物体的光电管加热炉。这种加热炉是由设在炉体中央的炉胆周围均布安装的多个由石英卤钨灯及其后侧的反射体构成的单体加热器而构成的。每个反射体的内凹发射曲面可以是椭圆柱形、抛物柱形或椭圆、抛物复合柱形，并经过表面处理加工。这种加热炉虽然能够实现曲面均匀受热，但加工成本较高，而且电能属于二次能源，从总的能量转换角度来讲，能源利用效率低于燃料燃烧直接火焰加热。

为此，需要一种能通过火焰直接加热实现曲面均匀受热的燃烧器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于曲面加热的微火焰阵列燃烧器，以满足通过火焰直接加热实现曲面均匀受热的要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:

一种产生曲面均匀温度场的微火焰阵列燃烧器，包括燃料/空气混合分配腔、伴流空气腔和若干个高度不等阵列排列的微喷嘴，阵列微喷嘴出口截面形成整体上的曲面,阵列微喷嘴穿过伴流空气腔与燃料/空气混合分配腔连通，所述燃料/空气混合分配腔上设有用于燃料和空气的入口，伴流空气腔设有伴流空气进口与出口。

本发明的工作原理如下：

若干个微喷嘴穿过伴流空气腔，以一定的阵列排列方式安装在燃料/空气混合分配腔上。微喷嘴与燃料/空气混合分配腔连通，从燃料/空气混合分配腔的入口通入的燃料和空气进入燃料/空气混合分配腔，在燃料/空气混合分配腔内进一步混合并形成均匀流速的流体进入微喷嘴，在微喷嘴末端燃烧后形成火焰面。

为了保证燃料/空气混合分配腔内燃料和空气的混合效果，燃料/空气混合分配腔内可设有惰性轻质小球，材质为玻璃或者耐温泡沫陶瓷等。

由于微尺度效应，当微喷嘴的内径小于1毫米时，单个微喷嘴不能形成燃料/空气混合化学当量比是1或小于1的稳定预混合火焰，因此，需要在微喷嘴四周供给适量空气以稳定火焰。因此，设置有伴流空气腔，伴流空气腔优选是一个上下两面平行的空腔体，腔体形状可以为圆柱体或立方体。伴流空气腔为四周进气方式，腔体的上端面为伴流空气出口板，伴流空气出口板同时又是微喷嘴定位板，根据微喷嘴排列方式，在多孔板上阵列布置与微喷嘴管外径大小一致的孔，伴流空气腔的下端面为不透气金属板，在金属板上开有与上端面多孔板对应一致的阵列孔，孔内径与微喷嘴外径相配合，微喷嘴通过伴流空气腔上下端面的孔进行定位布置。

通过气泵或者压缩气体供给，气体进入伴流空气腔内部，由于伴流空气腔的下端面是由不透气的金属板组成，伴流空气腔内的气体会从伴流空气出口板渗透到微喷嘴处，为微喷嘴提供均匀低速的流动空气。

为了保证伴流空气出口板具有较好的透气率，伴流空气出口板由粉末烧结多孔板构成，可以选择高孔隙率烧结材料烧结，如金属或者陶瓷。伴流空气出口板的厚度优选为3-5毫米。

燃料/空气混合分配腔为柱状结构，腔体形状可以为圆柱体或立方体。为了保证微喷嘴安装稳固，燃料/空气混合分配腔的上端面优选为一弹性板，弹性板上开有与伴流空气腔下端面对应一致的小孔，孔的大小与微喷嘴保持紧密配合，利用弹性保证微喷嘴不能自由上下移动。由于微火焰阵列燃烧器的加热面是由若干微喷嘴组成的。当安装微喷嘴时，若没有统一的定位基准，加热曲面将难以获得预定的形状。为此，微喷嘴底部与弹性板底部平齐，使得微喷嘴阵列底部在同一水平面上。