一種多腔燃氣空氣混合裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種多腔燃氣空氣混合裝置，包括至少兩個混合腔，各個所述混合腔分別具有空氣入口、與燃燒器相連通的混合氣出口，各個所述混合腔分別內(nèi)置設有燃氣管道，在各所述燃氣管道上均開設有燃氣噴口，所述燃氣噴口的朝向與進入所述混合腔內(nèi)的空氣流向相交叉。本實用新型將燃氣空氣混合器有效分段，實現(xiàn)大的負荷調(diào)節(jié)比，在各負荷段都不產(chǎn)生冷凝水，提高了系統(tǒng)可靠性和壽命。本實用新型內(nèi)置燃氣通道既實現(xiàn)了控制開關(guān)管道燃料的主動控制，又縮小了混合器的體積，大幅降低了成本。并且本實用新型燃氣噴口的朝向與進入混合腔內(nèi)的空氣流向相交叉,使燃氣與空氣充分混合。
【專利說明】一種多腔燃氣空氣混合裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種應用于全預混燃燒的燃氣熱水器的多腔燃氣空氣混合裝置，尤其是一種能夠?qū)崿F(xiàn)分段燃燒功能的混合器，屬于熱水器【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]全預混燃燒系統(tǒng)是指將燃氣和空氣一次性混合均勻后進行燃燒的系統(tǒng)。其特點在于:具有較小的過量空氣系數(shù)(即實際所需空氣量與理論所需空氣量的比值，一般小于
1.5)，較低的污染物(NOx，CO)排放，燃燒強度大、火焰短，燃燒的面積熱負荷較大，燃燒噪音小等多種優(yōu)點。在燃氣熱水器領(lǐng)域，全預混燃燒系統(tǒng)的應用已有一定的歷史，并且隨著各種性能要求的提高，特別是國家對污染物排放的控制越來越嚴格，其發(fā)展前景較為樂觀。
[0003]然而，現(xiàn)有的全預混燃燒系統(tǒng)不能適用于非冷凝式產(chǎn)品。全預混燃燒器和常見的部分預混燃燒器有很大不同，其材料一般為陶瓷、不銹鋼板、碳纖維板和鐵鉻鋁金屬絲網(wǎng)等。其特征在于在較小的過量空氣系數(shù)下，可以燃燒的很充分；同時，由于供燃燒的空氣少，導致火焰溫度比部分預混燃燒的溫度高300°C左右。較高的煙氣溫度和較少的煙氣量(過量空氣系數(shù))大大提高了換熱效率，容易產(chǎn)生冷凝水，因此全預混燃燒方式往往用于冷凝式燃燒系統(tǒng)。
[0004]設定出現(xiàn)冷凝水的概率為P，則
[0005]P=f (Q, A, a).[0006]其中Q為輸入負荷，A為換熱器有效換熱面積，α為過量空氣系數(shù)。
[0007]對一個正常工作的熱水器而言，A的值是固定的，因此上式可以簡化為P=f(Q, α)0即冷凝水產(chǎn)生的概率由系統(tǒng)的過量空氣系數(shù)與輸入負荷確定:1)輸入負荷在一定范圍內(nèi)線性變化時，負荷`越小，相對換熱面積越大，換熱效率越高，產(chǎn)生冷凝水的概率就越高，對一個確定的燃燒系統(tǒng)，過量空氣系數(shù)不變時，若輸入負荷小到某一值，必然出現(xiàn)冷凝水。2)過量空氣系數(shù)與冷凝水的產(chǎn)生有直接關(guān)系。一般來說，露點溫度Td是衡量是否會產(chǎn)生冷凝水的重要參數(shù)，煙氣溫度小于露點溫度時必然產(chǎn)生冷凝水，煙氣露點則與煙氣含濕量(ds)成正比，煙氣含濕量等于煙氣中水蒸汽質(zhì)量與總煙氣質(zhì)量之比，顯然，過量空氣系數(shù)越大，總煙氣質(zhì)量越大，煙氣含濕量越小，煙氣露點溫度則越低，產(chǎn)生冷凝水的概率就越低。因此，對于非冷凝式產(chǎn)品，避免產(chǎn)生冷凝水就要從這兩個方面入手。
[0008]對傳統(tǒng)的部分預混式燃燒，燃燒系統(tǒng)大都由若干獨立的燃燒器構(gòu)成，通過控制部分燃燒器的啟停，可以完成最大和最小負荷之間的調(diào)節(jié)，如圖1所示，為現(xiàn)有的部分預混式分段燃燒的特征圖，圖中橫坐標I為調(diào)節(jié)電流值，縱坐標Q為輸入負荷，將一個共有15個燃燒器的系統(tǒng)分為段I (燃燒器數(shù)目nl=5)和段2 (燃燒器數(shù)目n2=15)，可以大大提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)比。且當最大負荷時，所有的燃燒器工作，其過量空氣系數(shù)一般約為2 ;最小負荷時，只有部分燃燒器工作，另外一部分燃燒器只通過空氣，此時過量空氣系數(shù)可達10以上，因此這種系統(tǒng)產(chǎn)生冷凝水的可能性非常小。
[0009]但對全預混燃燒而言，在整個負荷范圍內(nèi)，其過量空氣系數(shù)均維持在1.5左右，過高則離焰，過低則熄火或回火，這會使小負荷時冷凝水出現(xiàn)的概率大大增加。根據(jù)實驗結(jié)果，對一個定型的換熱系統(tǒng)，只有當過量空氣系數(shù)超過2時冷凝水出現(xiàn)的可能才會降低。因此，如何將全預混燃燒系統(tǒng)應用于非冷凝式產(chǎn)品，又沒有產(chǎn)生冷凝水的風險，是本實用新型要解決的課題之一。
[0010]一篇中國專利申請?zhí)枮?00310101740，實用新型名稱為《能夠多級控制的燃氣燃燒器》，公開了一種能夠多級控制的燃氣燃燒器，該燃燒器由多個獨立的管型燃燒器組成，每個單獨的管型燃燒器內(nèi)又設置混合氣供給裝置，在混合氣供給裝置外又設置文氏管(文丘里管)和歧管，分別控制燃氣和空氣的供給與混合。該實用新型雖然能夠解決分段的問題，但結(jié)構(gòu)復雜、體積龐大，對制造和裝配工藝要求較高，成本也相應較高。
[0011]另一篇中國專利申請?zhí)枮?01310135997，實用新型名稱為《正壓引射式全預混燃燒供熱裝置》也公開了相似的結(jié)構(gòu)。
[0012]綜上所述，開發(fā)一種可分段、負荷范圍大、不易產(chǎn)生冷凝水、體積小巧、成本低廉、且安全可靠的預混燃燒系統(tǒng)，是一項有意義的工作，設計優(yōu)秀的燃氣/空氣混合器則是其中的一個關(guān)鍵步驟。
實用新型內(nèi)容
[0013]本實用新型的目的是提供一種多腔燃氣空氣混合裝置，該混合裝置能夠減小體積，并能夠?qū)⑷細夂涂諝獬浞只旌?，且在燃燒斷面上均勻分布；還具有燃燒分段功能，使小負荷時換熱器上不產(chǎn)生冷凝水，延長系統(tǒng)使用壽命。
[0014]為達到上述目的，本實用新型提出一種多腔燃氣空氣混合裝置，包括至少兩個混合腔，各個所述混合腔分別具有空氣入口、與燃燒器相連通的混合氣出口，各個所述混合腔分別內(nèi)置設有燃氣管道，在各所述燃氣管道上均開設有燃氣噴口，所述燃氣噴口的朝向與進入所述混合腔內(nèi)的空氣流向相交叉。
[0015]如上所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其中，至少兩個所述混合腔內(nèi)的燃氣管道連通，所述相連通的燃氣管道包括至少一個控制開關(guān)管道。如上所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其中，所述相連通的燃氣管道還包括至少一個常開管道，所述常開管道與外設的燃氣輸送管道相連接，在所述控制開關(guān)管道與所述常開管道之間設有控制所述控制開關(guān)管道啟閉的燃氣通斷閥。
[0016]如上所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其中，所述燃氣通斷閥是電磁閥，所述電磁閥的密封部件能移動的封堵于所述控制開關(guān)管道與所述常開管道之間。
[0017]如上所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其中，所述燃氣管道垂直設置于所述混合腔的空氣流通路徑上。
[0018]如上所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其中，所述混合腔呈文丘里型，所述文丘里型混合腔具有漸縮狀的喉口段和漸擴狀的混合段。
[0019]如上所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其中，所述至少兩個混合腔并排設置，相鄰的兩個所述混合腔之間通過隔板相分隔，所述燃氣管道通過所述隔板開設的安裝孔貫穿設置于所述混合腔內(nèi)。
[0020]如上所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其中，在所述混合腔的上部設有均風結(jié)構(gòu)。
[0021]如上所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其中，所述均風結(jié)構(gòu)為具有多孔結(jié)構(gòu)的平板。[0022]如上所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其中，所述至少兩個混合腔包括第一混合腔和第二混合腔，在所述第一混合腔內(nèi)設有第一燃氣管道，所述第二混合腔內(nèi)設有所述第二燃氣管道，所述第二燃氣管道與所述第一燃氣管道連通，所述第二燃氣管道與所述第一燃氣管道上均有所述燃氣噴口，且所述第二燃氣管道與所述第一燃氣管道之間設置所述燃氣通斷閥。
[0023]如上所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其中，所述第一燃氣管道上的燃氣噴口面積之和與所述第二燃氣管道上的燃氣噴口面積之和的比值為1:3?1:1之間。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下特點和優(yōu)點:
[0025]1、本實用新型通過多個混合腔將燃氣空氣混合器有效分段，實現(xiàn)大的負荷調(diào)節(jié)t匕，在各負荷段都不產(chǎn)生冷凝水，提高了系統(tǒng)可靠性和壽命。
[0026]2、本實用新型內(nèi)置燃氣通道既實現(xiàn)了控制開關(guān)管道燃料的主動控制，又縮小了混合器的體積，大幅降低了成本。
[0027]3、本實用新型燃氣噴口的朝向與進入混合腔內(nèi)的空氣流向相交叉，使燃氣與空氣充分混合。
[0028]綜上所述，本實用新型和已有技術(shù)相比，解決了常規(guī)全預混燃燒系統(tǒng)不能分段的問題，采用燃氣通道內(nèi)置于混合器的結(jié)構(gòu)，通過燃氣通斷閥有效控制上述控制開關(guān)管道燃料的供給，結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉、安全性高，具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本實用新型公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本實用新型的理解，并不是具體限定本實用新型各部件的形狀和比例尺寸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型的教導下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本實用新型。
[0030]圖1為現(xiàn)有的部分預混式分段燃燒的特征圖；
[0031]圖2為本實用新型多腔燃氣空氣混合裝置的實施例一的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為圖2的A-A斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4為圖3的B-B斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖5為本實用新型多腔燃氣空氣混合裝置的實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]附圖標記說明:
[0036]1-第一混合腔；11-第一空氣入口 ； 12-第一燃氣管道；
[0037]2-第二混合腔；21_第二空氣入口 ；22_第二燃氣管道；
[0038]3-第三混合腔；32_第三燃氣管道；
[0039]4-燃氣噴口 ；5_燃氣通斷閥；501_密封部件；51_第一電磁閥；52_第二電磁閥；
[0040]6-隔板；7-喉口段；8-混合段。
【具體實施方式】
[0041]結(jié)合附圖和本實用新型【具體實施方式】的描述，能夠更加清楚地了解本實用新型的細節(jié)。但是，在此描述的本實用新型的【具體實施方式】，僅用于解釋本實用新型的目的，而不能以任何方式理解成是對本實用新型的限制。在本實用新型的教導下，技術(shù)人員可以構(gòu)想基于本實用新型的任意可能的變形，這些都應被視為屬于本實用新型的范圍。
[0042]本實用新型提出了一種多腔燃氣空氣混合裝置，包括至少兩個混合腔，各個混合腔分別具有空氣入口、與燃燒器相連通的混合氣出口，各個混合腔分別內(nèi)置設有燃氣管道，減小了混合裝置的整體體積。在各燃氣管道上均開設有燃氣噴口，燃氣噴口的朝向與進入混合腔內(nèi)的空氣流向相交叉。這樣，使得空氣與燃氣在混合腔內(nèi)充分混合。
[0043]如圖2至圖4所示，圖2為本實用新型多腔燃氣空氣混合裝置的實施例一的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的A-A斷面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3的B-B斷面結(jié)構(gòu)示意圖。本實用新型多腔燃氣空氣混合裝置包括:第一混合腔1、第二混合腔2、第一空氣入口 11、第二空氣入口 21、第一燃氣管道12、第二燃氣管道22、燃氣通斷閥5、混合氣出口(圖中未示出)。第一混合腔I和第二混合腔2分別具有空氣入口 11、21和混合氣出口，空氣入口 11、21與大氣相連，通過風機提供空氣，使得外界空氣進入混合腔1、2中并沿混合腔的內(nèi)腔形成的空氣通道流動?；旌蠚獬隹趧t與燃燒器相連，以向混合腔提供混合燃氣。如圖2、圖3所示，第一混合腔I內(nèi)置有第一燃氣管道12，第一燃氣管道12的一端與燃氣輸送管道及燃氣調(diào)節(jié)閥相連，圖3中的箭頭方向為燃氣輸入方向，通過燃氣調(diào)節(jié)閥控制引入第一燃氣管道12的燃氣量，第一燃氣管道12的另一端與內(nèi)置于第二混合腔2內(nèi)的第二燃氣管道22相連，使得燃氣能夠通過第一燃氣管道12輸送至第二燃氣管道22。在第一燃氣管道12、第二燃氣管道22上均開設有燃氣噴口 4，燃氣由置于混合器中的燃氣管道的燃氣噴口 4射入混合器，燃氣噴口 4的朝向與進入混合腔1、2內(nèi)的空氣流向相交叉，使得混合腔1、2內(nèi)的燃氣流與空氣流相交叉混合，燃氣流在混合后改變方向并隨空氣流一起流動，這樣就增加了混合腔1、2中燃氣與空氣的實際混合路徑的長度，從而既實現(xiàn)了燃氣與空氣的充分混合，又減少了裝置的整體體積。當然，本實用新型也可以設置并排三個、四個或更多個混合腔，只要能夠保證混合腔1、2內(nèi)的燃氣流與空氣流相交叉混合即可。
[0044]進一步的，燃氣管道12、22分別垂直設置于混合腔1、2的空氣流通路徑上，進一步使得燃氣與空氣的混合更加充分，并進一步減少了燃燒器的整體體積。
[0045]在本實施例中，如圖2、圖3所示，第一燃氣管道12與第二燃氣管道22連通，第二燃氣管道22與第一燃氣管道12之間設有控制第二燃氣管道22啟閉的燃氣通斷閥5。第一燃氣管道12為常開管道，即第一燃氣管道12保持常開狀態(tài)，第二燃氣管道22為控制開關(guān)管道，即第二燃氣管道22可通過燃氣通斷閥5控制啟閉，實現(xiàn)了分段燃燒功能。這樣，不僅提高了系統(tǒng)的負荷調(diào)節(jié)比，同時有效降低煙氣產(chǎn)生冷凝水的概率。在本實用新型中，根據(jù)混合腔數(shù)量的不同，燃氣管道也可以適應設置三個、四個或更多個，各個燃氣管道依次連通，相連通的燃氣管道包括至少一個控制開關(guān)管道和至少一個常開管道，常開管道與外設的燃氣輸送管道相連接，在控制開關(guān)管道的連接管上設有控制控制開關(guān)管道啟閉的燃氣通斷閥。
[0046]進一步的，如圖2、圖3所示，在本實施例中，燃氣通斷閥5是電磁閥，電磁閥的密封部件501由第二燃氣管道22的外側(cè)能移動的設置于第一燃氣管道12與第二燃氣管道22之間，起到封堵第二燃氣管道22進氣口的作用，實現(xiàn)第二燃氣管道22的閉合功能。當需要開啟第二燃氣管道22時，只需將密封部件501移動至第二燃氣管道22的一側(cè)即可，使得第一燃氣管道12與第二燃氣管道22恢復連通。在本實用新型中，燃氣通斷閥5還可以采用截止閥、球閥、碟閥、柱塞閥或其它公知的開關(guān)閥，只要能夠?qū)崿F(xiàn)控制開關(guān)管道的啟閉功能即可，本實用新型對此不作限制。
[0047]進一步的，第一燃氣管道12上的燃氣噴口 4面積之和與第二燃氣管道22上的燃氣噴口 4面積之和的比值為1:3?1:1之間。
[0048]進一步的，如圖2、圖3所示，第一混合腔I與第二混合腔2之間通過隔板6相分隔，第一燃氣管道12與第二燃氣管道22通過隔板6開設的安裝孔貫穿設置于第一混合腔I與第二混合腔2內(nèi)，使得結(jié)構(gòu)更加緊湊。
[0049]進一步的，在第一混合腔I與第二混合腔2的上部設有均風結(jié)構(gòu)，使得混合氣通過均風結(jié)構(gòu)均勻地輸送至燃燒器。優(yōu)選的，均風結(jié)構(gòu)為具有多孔結(jié)構(gòu)的平板。
[0050]進一步的，如圖4所示，第一混合腔I和第二混合腔2呈文丘里型，文丘里型混合腔1、2具有漸縮狀的喉口段7和漸擴狀的混合段8。在本實施例中，燃氣噴口 4位于文丘里喉口段7前側(cè)，燃氣與空氣在該區(qū)域發(fā)生第一次混合，隨后經(jīng)過喉口段7的壓縮加速，在喉口段7下游處擴撒，并在隨后的文丘里型混合腔的大弧度拐角和若干流道變形處對燃氣和空氣進行預混，在到達燃燒器之前充分混合，確保燃燒充分，污染物排放低。
[0051]在本實用新型另一個可選的實施例中，如圖5所示，為本實用新型多腔燃氣空氣混合裝置的實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例與實施例一的不同之處在于，混合腔可以進一步分為第一混合腔1、第二混合腔2、第三混合腔3，還包括空氣入口、第一燃氣管道12、第二燃氣管道22、第三燃氣管道32、第一電磁閥51、第二電磁閥52、混合氣出口。其中,第一燃氣管道分別與第二燃氣管道22、第三燃氣管道32相連接，連接處設置燃氣密封平臺，通過電磁閥51、52的密封部件501與燃氣密封平臺的接合與分離控制第二燃氣管道22、第三燃氣管道32的啟閉。通過本實施例的上述結(jié)構(gòu)設計，可以將混合裝置分為三段，進一步提高了燃燒負荷調(diào)節(jié)比，對大功率系統(tǒng)更有益。
[0052]本實用新型的多腔燃氣空氣混合裝置可以通過整體成型的方式制造，材料可以是鋁或PPS等塑料。
[0053]綜上所述，本實用新型將燃氣噴入裝置和混合器一體化，使燃氣空氣混合器具備燃燒分段功能，使大負荷下效率較高，不僅提高了系統(tǒng)的負荷調(diào)節(jié)比，同時因小負荷下不產(chǎn)生冷凝水，有效降低煙氣產(chǎn)生冷凝水的概率；同時，燃氣通道內(nèi)置于混合器，使燃氣和空氣的混合更充分均勻，有效降低了燃燒污染物的排放，且混合器尺寸得到優(yōu)化，實現(xiàn)了減小系統(tǒng)體積的目的，使整體成本大幅降低，具有顯著的技術(shù)進步。
[0054]針對上述各實施方式的詳細解釋，其目的僅在于對本實用新型進行解釋，以便于能夠更好地理解本實用新型，但是，這些描述不能以任何理由解釋成是對本實用新型的限制，特別是，在不同的實施方式中描述的各個特征也可以相互任意組合，從而組成其他實施方式，除了有明確相反的描述，這些特征應被理解為能夠應用于任何一個實施方式中，而并不僅局限于所描述的實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種多腔燃氣空氣混合裝置，包括至少兩個混合腔，各個所述混合腔分別具有空氣入口、與燃燒器相連通的混合氣出口，其特征在于，各個所述混合腔分別內(nèi)置設有燃氣管道，在各所述燃氣管道上均開設有燃氣噴口，所述燃氣噴口的朝向與進入所述混合腔內(nèi)的空氣流向相交叉。
2.如權(quán)利要求1所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其特征在于，至少兩個所述混合腔內(nèi)的燃氣管道連通，所述相連通的燃氣管道包括至少一個控制開關(guān)管道。
3.如權(quán)利要求2所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其特征在于，所述相連通的燃氣管道還包括至少一個常開管道，所述常開管道與外設的燃氣輸送管道相連接，在所述控制開關(guān)管道與所述常開管道之間設有控制所述控制開關(guān)管道啟閉的燃氣通斷閥。
4.如權(quán)利要求3所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其特征在于，所述燃氣通斷閥是電磁閥，所述電磁閥的密封部件能移動的封堵于所述控制開關(guān)管道與所述常開管道之間。
5.如權(quán)利要求1所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其特征在于，所述燃氣管道垂直設置于所述混合腔的空氣流通路徑上。
6.如權(quán)利要求1所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其特征在于，所述混合腔呈文丘里型，所述文丘里型混合腔具有漸縮狀的喉口段和漸擴狀的混合段。
7.如權(quán)利要求1所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其特征在于，所述至少兩個混合腔并排設置，相鄰的兩個所述混合腔之間通過隔板相分隔，所述燃氣管道通過所述隔板開設的安裝孔貫穿設置于所述混合腔內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其特征在于，在所述混合腔的上部設有均風結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其特征在于，所述均風結(jié)構(gòu)為具有多孔結(jié)構(gòu)的平板。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其特征在于，所述至少兩個混合腔包括第一混合腔和第二混合腔，在所述第一混合腔內(nèi)設有第一燃氣管道，所述第二混合腔內(nèi)設有第二燃氣管道，所述第二燃氣管道與所述第一燃氣管道連通，所述第二燃氣管道與所述第一燃氣管道上均有所述燃氣噴口，且所述第二燃氣管道與所述第一燃氣管道之間設置所述燃氣通斷閥。
11.如權(quán)利要求10所述的多腔燃氣空氣混合裝置，其特征在于，所述第一燃氣管道上的燃氣噴口面積之和與所述第二燃氣管道上的燃氣噴口面積之和的比值為1:3?1:1之間。
【文檔編號】F23D14/62GK203628660SQ201420013061
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】張世萍, 畢大巖, 韋瑞洪 申請人:艾歐史密斯(中國)熱水器有限公司