專利名稱：氣體火焰抗風雨穩定燃燒裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種氣體燃燒方法及燃燒裝置，尤其一種在任何外界暴風驟雨的大氣環境下都能穩定燃燒的氣體火焰抗風雨穩定燃燒裝置及方法。
背景技術：
在許多實際工作生活中，人們需要一種理想的氣體穩定燃燒器，以保證在各種外部風向風力甚至狂風暴雨的條件下氣體火焰不被吹熄，維持穩定氣體火焰穩定燃燒。一般對氣體火焰穩定燃燒的認識一直停留在高溫煙氣的回流對初始燃料流的加熱作用上，主要采用鈍體或旋流器產生的高溫煙氣回流結構來達到的。由于回流區自身固有的高溫、低速、和反向流動屬性，是燃燒過程中最為有利的著火源區域，一旦著火即能穩住火焰。
雖然這些方法應用在工業燃燒系統中獲得了很大的成功，但旋流器結構比較復雜，難于應用到一般的日常生活中，而簡單的鈍體能否產生回流以及產生回流后其形狀與大小都取決于外部氣流流動的方向和速度大小，這些方法都具有明顯的局限性。在瞬時風速超過50公里/小時甚至達到200公里/小時狂風暴虐的氣候條件下，要使氣體火焰不被吹熄，本人認為單獨的回流區并不能實現氣體火焰的穩定燃燒，必須依靠一個獨立于外界氣候條件的屏蔽腔體，以及高溫煙氣回流區共同形成的環境來實現氣體火焰穩定著火，這個屏蔽腔體內高溫煙氣回流區獨立于外部風向風力，對突如其來的風速改變不敏感，而且外部屏蔽部件還需要具有隔熱防雨水功能，阻止內部高溫部件接觸到外界雨水，產生汽化，隔絕腔體內氣體火焰燃燒所需的空氣。因此，這樣才能保證氣體火焰(或至少火焰的根部)在各種外界風雨氣候條件下不被吹熄。
發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種在各種外界大氣環境下氣體火焰不被吹熄、且能夠保持穩定燃燒的氣體火焰抗風雨穩定燃燒裝置及方法。
技術方案本發明的氣體火焰抗風雨穩定燃燒裝置，該裝置由氣體燃料噴嘴、外杯、內杯、和多孔板所組成，所述的外杯腔體高度大于內杯高度，內杯放置在外杯腔體內，外杯和內杯的兩個軸線重合，外杯)和內杯的杯口朝上，外杯的底部設置有外空氣進口，內杯的底部設置有內空氣進口，氣體燃料噴嘴穿過外杯的底部與內杯的底部相連通，多孔板位于內杯的上方，并固定在外杯內的上部，多孔板上開設有混合氣流出口，氣體燃料噴嘴底部為氣體燃料進口。
所述的氣體燃料噴嘴設置的位置高度高于所述的外杯的底面，但低于內杯高度的一半。所述外杯和內杯的空氣進口設置在外杯和內杯的側壁面或底面上，或二者的結合。所述的外杯、內杯的橫截面形狀呈圓形、或橢圓、或三角形、或四邊形等多邊形中的一種。
本發明的氣體火焰抗風雨穩定燃燒裝置的燃燒方法為在外杯和多孔板與內杯和之間形成一屏蔽空間，在內杯腔體內部流動形成一個相對封閉的穩定回流區域，氣體燃料從氣體燃料噴嘴噴入內杯，外界空氣通過氣體燃料射流的卷吸作用從各空氣進口吸入內杯腔體混合成混合氣體；點火時，被引燃的外部火焰引燃內杯腔體內混合氣體，一旦外部火焰受外界風雨影響熄滅時，位于內杯腔體內火焰被屏蔽在一個屏蔽空間內繼續燃燒，當外界影響消除后，內部火焰又反過來引燃外部的火焰，進而實現氣體火焰的穩定燃燒。
外杯和多孔板同時還具有隔熱防雨水功能，阻止內杯高溫部件接觸到外界雨水，產生汽化，隔絕腔體內氣體火焰燃燒所需的空氣。因此，這樣才能保證氣體火焰(或至少火焰的根部)在各種外界風雨氣候條件下始終保持整個火焰不完全熄滅。
本發明與傳統的高溫煙氣回流方式相比，設置了一個獨立于外界氣候條件的屏蔽腔體，在該屏蔽腔體內由于氣體燃料的噴射而形成一個高溫煙氣回流區，共同形成一個良好著火環境來實現氣體火焰穩定燃燒；這個屏蔽腔體不僅能保護氣體火焰(或至少火焰根部)在各種外界氣候條件下不被吹熄，而且還能產生一個自穩定的回流區，該回流區獨立于外部風向風力，而且對突如其來的風速改變不敏感。因此，內杯腔體內局部瞬時流動狀態在任何外界風力條件下均可控制在燃燒熄火要求的速度之下，有效地避免了點燃的火焰被高速流動的風力所吹熄。
本發明可以用于包括奧運或其它體育運動會火炬、慶典火壇和野炊爐火中。
有益效果常規的氣體火焰穩定燃燒技術是采用高溫煙氣的回流對初始燃料流的加熱作用，穩定火焰是靠使用鈍體或旋流器產生的高溫煙氣回流結構來達到的。但旋流器結構比較復雜，難于應用到一般的日常生活中，而簡單的鈍體能否產生回流以及產生回流后其形狀與大小都取決于外部氣流流動的方向和速度大小，這些方法都具有明顯得局限性。
本發明采用外杯、內杯以及多孔板設置了一個獨立于外界氣候條件的屏蔽腔體，在該屏蔽腔體內由于氣體燃料的噴射而形成一個高溫煙氣回流區，共同形成一個復合式著火環境來實現氣體火焰穩定燃燒，這個復合式環境不僅能保護火焰(或至少火焰的根部)在各種外界氣候條件下不被吹熄，而且還能產生一個自穩定的回流區，該回流區獨立于外部風向，而且對突如其來的風速改變不敏感。
根據本發明提供的幾何結構，能夠控制外部空氣進入腔體內的流動，使空氣和燃料達到最佳狀態；本發明同時還具有很好的內外火焰相互引燃的功能，既能使外部火焰在被初次點燃的時候引燃內部火焰，也能使內部火焰引燃被吹熄的外部火焰；外杯和多孔板同時還具有隔熱防雨水功能，阻止內杯高溫部件接觸到外界雨水，產生汽化，隔絕腔體內氣體火焰燃燒所需的空氣。因此，這樣才能保證氣體火焰(或至少火焰的根部)在各種外界風雨氣候條件下始終保持整個火焰不完全熄滅。
如何實現氣體火焰穩定，是氣體穩定燃燒技術的關鍵，其裝置及方法有著廣泛的工業和商業應用前景。
圖1是本發明的總體結構示意圖。
圖2是本發明中，在內杯3的側壁上設有空氣進口C的結構示意圖。
圖3是圖1結構的腔體內氣體流動示意圖。
圖4是圖2結構的腔體內氣體流動示意圖。
以上的圖中有氣體燃料噴嘴1、外杯2、內杯3、和多孔板4，氣體燃料進口A，外空氣進口B，內空氣進口C，混合氣流出口D。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明的氣體火焰抗風雨穩定燃燒裝置，是由氣體燃料噴嘴1、外杯2、內杯3、和多孔板4所組成；該裝置由氣體燃料噴嘴1、外杯2、內杯3、和多孔板4所組成，所述的外杯2腔體高度大于內杯3高度，內杯3放置在外杯2腔體內，外杯2和內杯3的兩個軸線重合，外杯2和內杯3的杯口朝上，外杯2的底部設置有外空氣進口B，內杯3的底部設置有內空氣進口C，氣體燃料噴嘴1穿過外杯2的底部與內杯3的底部相連通，多孔板4位于內杯3的上方，并固定在外杯2內的上部，多孔板4上開設有混合氣流出口D，氣體燃料噴嘴1底部為氣體燃料進口A。
如圖2所示，本實施例與上述實施例不同之處是內杯3的內空氣進口C的設置位置，本實施例是在內杯3側壁面上開設空氣進口C。
本發明方法是在外杯2和多孔板4與內杯3和之間形成一屏蔽空間，在內杯3腔體內部流動形成一個相對封閉的穩定回流區域，氣體燃料從氣體燃料噴嘴1噴入內杯3，外界空氣通過氣體燃料射流的卷吸作用從各空氣進口吸入內杯3腔體混合成混合氣體；點火時，被引燃的外部火焰引燃內杯3腔體內混合氣體，一旦外部火焰受外界風雨影響熄滅時，位于內杯3腔體內火焰被屏蔽在一個屏蔽空間內繼續燃燒，當外界影響消除后，內部火焰又反過來引燃外部的火焰，進而實現氣體火焰的穩定燃燒。所述的氣體燃料噴嘴1設置的位置高度高于所述的外杯2的底面，但低于內杯3高度的一半。
如圖3、圖4所示，本發明當燃燒發生時，氣體燃料經氣體燃料噴嘴1高速射入內杯3腔體，使得位于內杯3內側壁面和氣體燃料射流之間的腔體形成負壓，進而使外部空氣經外杯2上空氣進口B、內杯3和外杯2之間的通道、以及內杯3上空氣進口C吸入內杯3腔體，進入內杯3腔體的空氣與氣體燃料射流產生的擾動，形成一個較強的漩流渦環，使得氣體燃料與空氣在此區域相互混合，一部分混合氣體加入氣體燃料射流，最終一同經由多孔板4的混合氣流出口D流出腔體，與外部空氣進一步混合燃燒，形成外部火焰；整個氣體燃燒器的絕大部分火焰發生在多孔板4上方，而多孔板4和內杯3之間的腔體內火焰只占很小一部分。
本發明方法所提供的氣體火焰燃燒裝置具有聯接內外火焰的相互引燃路徑，外杯2和多孔板4同時還具有隔熱防雨水功能，阻止內杯3高溫部件接觸到外界雨水，產生汽化，隔絕腔體內氣體火焰燃燒所需的空氣。因此，這樣才能保證氣體火焰(或至少火焰的根部)在各種外界風雨氣候條件下始終使氣體火焰處于穩定的燃燒狀態，保持整個火焰不完全熄滅。
上述實施例中，外杯2、內杯3的橫截面形狀可以采取各種形狀，比如圓形、橢圓形、三角形、四邊形及多邊形等，外杯2和內杯3的截面形狀可以相同，也可以是不同截面的結合。
上述實施例中，外杯2和內杯3上的空氣進口B、C可以是均勻分布的多個，空氣進口B、C的開口形狀可以是各種各樣，比如圓形、橢圓形、十字形、三角形、四邊形及多邊形等。
上述實施例中，混合氣流出口C可以設置在多孔板4的邊緣、中央、或邊緣和中央都設置，混合氣流出口可以是均勻分布的多個，其形狀可以是圓形、橢圓形、十字形、三角形、四邊形及多邊形等各種各樣。
權利要求
1.一種氣體火焰抗風雨穩定燃燒裝置，其特征在于該裝置由氣體燃料噴嘴(1)、外杯(2)、內杯(3)、和多孔板(4)所組成，所述的外杯(2)腔體高度大于內杯(3)高度，內杯(3)放置在外杯(2)腔體內，外杯(2)和內杯(3)的兩個軸線重合，外杯(2)和內杯(3)的杯口朝上，外杯(2)的底部設置有外空氣進口(B)，內杯(3)的底部設置有內空氣進口(C)，氣體燃料噴嘴(1)穿過外杯(2)的底部與內杯(3)的底部相連通，多孔板(4)位于內杯(3)的上方，并固定在外杯(2)內的上部，多孔板(4)上開設有混合氣流出口(D)，氣體燃料噴嘴(1)底部為氣體燃料進口(A)。
2.根據權利要求1所述的氣體火焰抗風雨穩定燃燒裝置，其特征在于所述的氣體燃料噴嘴(1)設置的位置高度高于所述的外杯(2)的底面，但低于內杯(3)高度的一半。
3.根據權利要求1或2所述的氣體火焰抗風雨穩定燃燒裝置，其特征在于所述外杯(2)和內杯(3)的空氣進口設置在外杯(2)和內杯(3)的側壁面或底面上，或二者的結合。
4.根據權利要求1或2所述的氣體火焰抗風雨穩定燃燒裝置，其特征在于所述的外杯(2)、內杯(3)的橫截面形狀呈圓形、或橢圓、或三角形、或四邊形等多邊形中的一種。
5.一種如權利要求1所述的氣體火焰抗風雨穩定燃燒裝置的燃燒方法，其特征在于在外杯(2)和多孔板(4)與內杯(3)和之間形成一屏蔽空間，在內杯(3)腔體內部流動形成一個相對封閉的穩定回流區域，氣體燃料從氣體燃料噴嘴(1)噴入內杯(3)，外界空氣通過氣體燃料射流的卷吸作用從各空氣進口吸入內杯(3)腔體混合成混合氣體；點火時，被引燃的外部火焰引燃內杯(3)腔體內混合氣體，一旦外部火焰受外界風雨影響熄滅時，位于內杯(3)腔體內火焰被屏蔽在一個屏蔽空間內繼續燃燒，當外界影響消除后，內部火焰又反過來引燃外部的火焰，進而實現氣體火焰的穩定燃燒。
全文摘要
一種氣體火焰抗風雨穩定燃燒裝置及方法，該裝置由氣體燃料噴嘴(1)、外杯(2)、內杯(3)、和多孔板(4)所組成，所述的外杯(2)腔體高度大于內杯(3)高度，內杯(3)放置在外杯(2)腔體內，外杯(2)和內杯(3)的兩個軸線重合，外杯(2)和內杯(3)的杯口朝上，外杯(2)的底部設置有外空氣進口(B)，內杯(3)的底部設置有內空氣進口(C)，氣體燃料噴嘴(1)穿過外杯(2)的底部與內杯(3)的底部相連通，多孔板(4)位于內杯(3)的上方，并固定在外杯(2)內的上部，多孔板(4)上開設有混合氣流出口(D)，氣體燃料噴嘴(1)底部為氣體燃料進口(A)。該裝置在各種外界大氣環境下氣體火焰不被吹熄、且能夠保持穩定燃燒。
文檔編號F23D14/26GK1807978SQ200610038340
公開日2006年7月26日 申請日期2006年2月17日 優先權日2006年2月17日
發明者沈來宏, 張輝 申請人:東南大學