專利名稱：一種家用脈動(dòng)燃燒熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于民用加熱領(lǐng)域，具體涉及一種家用脈動(dòng)燃燒熱水器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的熱水器一般是以燃?xì)庾鳛槿剂希ㄟ^燃燒加熱的方式將熱量傳遞到流經(jīng)熱交換器的冷水中以達(dá)到制備熱水的目的，其具有出熱水快、持續(xù)恒溫、容易調(diào)節(jié)、結(jié)水垢少、 體積小、安裝方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)我國的實(shí)際情況和使用習(xí)慣，燃?xì)鉄崴髂壳叭允潜姸嘞M(fèi)者的首選。但不能忽視的是傳統(tǒng)的燃?xì)鉄崴髟谑褂脮r(shí)要排出大量的廢氣，廢氣中除了二氧化碳外，還有一氧化碳等有害氣體。同時(shí)隨著人們的環(huán)保意識的提高，高效、節(jié)能、環(huán)保已經(jīng)成為科技發(fā)展的趨勢。盡管很多廠家都對產(chǎn)品進(jìn)行了改進(jìn)，推出了燃燒效率更高的熱水器，但依然無法達(dá)到理想的程度，這主要是由這種熱水器依然使用傳統(tǒng)的燃燒方式所決定的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)燃?xì)鉄崴魅紵什桓叩膯栴}，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、燃燒效率更高的熱水器，從而有效的達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。一種家用脈動(dòng)燃燒熱水器，包括水箱、風(fēng)機(jī)、空氣去耦室、燃?xì)馊ヱ钍?、排氣去耦室、空氣膜片閥、燃?xì)饽てy、混合室、燃燒室、尾管、進(jìn)氣消聲器、排氣消聲器和保溫層；水箱設(shè)有冷水出入口和熱水出口，燃燒室、排氣去耦室分別固定在水箱中，兩者通過尾管連接；排氣去耦室連接冷凝水出口和排氣出口 ；熱水器還設(shè)有空氣進(jìn)口，空氣進(jìn)口連接風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)連接空氣去耦室，空氣去耦室通過空氣膜片閥連接混合室；熱水器還設(shè)有燃?xì)膺M(jìn)口，燃?xì)膺M(jìn)口連接燃?xì)馊ヱ钍?，燃?xì)馊ヱ钍彝ㄟ^燃?xì)饽てy連接混合室；混合室穿過水箱側(cè)壁連接燃燒室，在水箱的側(cè)壁處設(shè)有火花塞。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)可以自行吸入空氣和燃料，不需要鼓風(fēng)排煙設(shè)備，使其簡化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有更小的體積；(2)具有極高的燃燒效率，提高了燃?xì)獾睦寐?，大大減小了對空氣的污染，排放煙氣中的N0X、CO等污染物含量極低，沒有煙塵，有利于保護(hù)大氣環(huán)境。


圖1為本發(fā)明的總裝示意圖；圖2為本發(fā)明圖1中A-A剖面的示意圖；圖3為本發(fā)明的排氣管路示意圖；圖4為本發(fā)明的空氣閥裝配圖；圖5為本發(fā)明的空氣閥閥座盤示意圖；圖6為本發(fā)明的空氣閥止動(dòng)盤示意圖7為本發(fā)明的千分規(guī)螺桿示意圖；圖8為本發(fā)明的空氣閥套盤示意圖；圖9為本發(fā)明的燃?xì)忾y裝配圖；圖10為本發(fā)明的燃?xì)忾y閥座盤示意圖；圖11為本發(fā)明的燃?xì)忾y止動(dòng)盤示意圖；圖中
101-空氣進(jìn)口102-進(jìn)氣消聲器103-燃燒室
104-風(fēng)機(jī)105-空氣去耦室106-混合室
107-火花塞108-支座109-冷水出入口
110-冷凝水出口111-排氣出口112-排氣去耦室
113-尾管114-水箱115-保溫層
116-熱水出口117-燃?xì)膺M(jìn)口118-燃?xì)馊ヱ钍?br> 201-空氣膜片閥202-空氣閥閥座盤203-空氣閥止動(dòng)盤
204-空氣閥套盤301-燃?xì)饽てy302-燃?xì)忾y閥座盤
303-燃?xì)忾y止動(dòng)盤401-千分規(guī)鏍桿501-排氣消聲器
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和工作原理。本發(fā)明的一種家用脈動(dòng)燃燒熱水器，總裝圖如圖1、圖2和圖3所示，包括水箱 114、風(fēng)機(jī)104、空氣去耦室105、燃?xì)馊ヱ钍?18、排氣去耦室112、空氣膜片閥201、燃?xì)饽てy301、混合室106、燃燒室103、尾管113、進(jìn)氣消聲器102、排氣消聲器501和保溫層115。水箱114設(shè)有冷水出入口 109和熱水出口 116，冷水出入口用于加入冷水，經(jīng)過熱水器加熱后的熱水通過熱水出口 116排出，冷水出入口 109和熱水出口 116可以相對設(shè)置， 水箱114外圍設(shè)有保溫層115，用于給水箱114保溫；燃燒室103、排氣去耦室112分別固定在水箱114中，兩者通過尾管113連接；排氣去耦室112連接冷凝水出口 110和排氣出口 111，凝水出口 110將排氣去耦室112中產(chǎn)生水蒸氣排到大氣中，排氣出口 111將排氣去耦室112中產(chǎn)生的尾氣排到大氣中，所述的排氣出口 111可以設(shè)置排氣消聲器501，用于減少噪音；空氣進(jìn)口 101連接風(fēng)機(jī)104，用于通入空氣，在空氣進(jìn)口 101上可以設(shè)置進(jìn)氣消聲器 102，用于減少噪音，風(fēng)機(jī)104連接空氣去耦室105，空氣去耦室105通過空氣膜片閥201連接混合室106 ；燃?xì)膺M(jìn)口 117連接燃?xì)馊ヱ钍?18，用于通入燃?xì)?，燃?xì)馊ヱ钍?18通過燃?xì)饽てy301連接混合室106 ；混合室106穿過水箱114側(cè)壁連接燃燒室103，在水箱114的側(cè)壁處設(shè)有火花塞107，用于點(diǎn)燃燃燒室103內(nèi)的混合氣體。所述的混合室106與燃燒室103的相對連接位置，混合室106與燃燒室103垂直連接，二者的中心軸線不相交。所述的火花塞107相對于混合室106的安裝位置，火花塞107垂直安裝于混合室 106，二者的中心軸線相交?？諝饽てy201如圖4所示，主要包括空氣閥閥座盤202、空氣閥止動(dòng)盤203和空氣閥套盤204 ；空氣閥閥座盤202和空氣閥止動(dòng)盤203如圖5和圖6所示，中部開有用于連接的安裝孔，圓周部分開有大小相同的通氣孔，空氣閥閥座盤202和空氣閥止動(dòng)盤203開設(shè)的通氣孔數(shù)量和大小相同；空氣閥閥座盤202和空氣閥止動(dòng)盤203之間設(shè)有游動(dòng)的膜片，兩盤通過千分規(guī)鏍桿401穿過安裝孔固定連接，千分規(guī)鏍桿401如圖7所示，空氣閥套盤204 如圖8所示，中部設(shè)有中空結(jié)構(gòu)，尾部設(shè)有通孔，空氣閥套盤204通過螺栓連接空氣閥閥座盤202，使得空氣閥止動(dòng)盤203位于中空結(jié)構(gòu)之中，空氣膜片閥201的空氣閥閥座盤202位于空氣解耦室105中，空氣閥套盤204尾端連接混合室106，空氣通過空氣閥閥座盤202和空氣閥止動(dòng)盤203的通氣孔進(jìn)入空氣膜片閥201的空腔中，然后通過尾部的通孔進(jìn)入混合室 106。燃?xì)饽てy301如圖9所示，主要包括燃?xì)忾y閥座盤302、燃?xì)忾y止動(dòng)盤303和燃?xì)忾y閥套304。燃?xì)忾y閥座盤302和燃?xì)忾y止動(dòng)盤303如圖10和圖11所示，中部開有用于連接的安裝孔，圓周部分開有大小相同的通氣孔，燃?xì)忾y閥座盤302和燃?xì)忾y止動(dòng)盤303開設(shè)的通氣孔數(shù)量和大小相同；燃?xì)忾y閥座盤302和燃?xì)忾y止動(dòng)盤303之間設(shè)有游動(dòng)的膜片， 兩盤通過千分規(guī)鏍桿401穿過安裝孔串接固定連接，通過螺釘加以固定，燃?xì)忾y閥套304中部設(shè)有中空結(jié)構(gòu)，尾部設(shè)有通孔，兩個(gè)閥套分別固定連接燃?xì)忾y閥座盤302的兩邊，燃?xì)忾y止動(dòng)盤303位于其中一個(gè)燃?xì)忾y閥套302的空腔之中，這個(gè)燃?xì)忾y閥套302尾端的通孔連接混合室106，另一個(gè)燃?xì)忾y閥套302尾端的通孔連接燃?xì)馊ヱ钍?18。所述的家用脈動(dòng)燃燒熱水器中的所有部件可以安裝在一個(gè)封閉的外殼中，水箱 114通過支座108連接殼體，殼體上留有空氣進(jìn)口 101、冷水出入口 116、熱水出入口 109、冷凝水出口 110和排氣出口 111。熱水器從整體上可以分為進(jìn)氣系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)三大部分。對于進(jìn)氣系統(tǒng)，主要包括進(jìn)氣消聲器102、風(fēng)機(jī)104、空氣去耦室105及燃?xì)馊ヱ钍?118。熱水器先通過冷水出入口 109為水箱114加入合適水量的冷水，開始工作時(shí)，空氣由空氣進(jìn)氣口 101進(jìn)入空氣管道，經(jīng)由風(fēng)機(jī)104進(jìn)入空氣去耦室105，燃?xì)饨?jīng)由燃?xì)膺M(jìn)口 117進(jìn)入燃?xì)馊ヱ钍?18。因?yàn)槊}動(dòng)燃燒所特有的自吸作用，在熱水器正常工作時(shí)會(huì)把燃燒所需的空氣和燃?xì)庾詣?dòng)吸入混合室106中，因此風(fēng)機(jī)104的功率一般不需要太大，而且在正常工作時(shí)風(fēng)機(jī)104處于停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)空氣去耦室105和燃?xì)馊ヱ钍?18達(dá)到一定量時(shí)，便被擠壓通過各自的膜片閥(燃?xì)饽てy301和空氣膜片閥201)，進(jìn)入燃燒器最核心的燃燒系統(tǒng)。燃燒系統(tǒng)主要包括空氣膜片閥201、燃?xì)饽てy301、混合室106、燃燒室103及尾管 113?？諝饽てy201和燃?xì)饽てy301的閥座盤和止動(dòng)盤開有相同通氣孔，兩盤之間是游動(dòng)的膜片。通過配合脈動(dòng)燃燒特有的燃燒特點(diǎn)，這種閥結(jié)構(gòu)具有很好的單向性。當(dāng)燃燒室壓力低于上游壓力，膜片被推向止動(dòng)盤，氣體從閥座盤上的通氣孔流進(jìn)，再通過止動(dòng)盤上的腰形孔和止動(dòng)盤與閥室內(nèi)壁的縫隙流進(jìn)燃燒室；當(dāng)燃燒室壓力高于上游壓力，由于止動(dòng)盤上也開有通氣孔，膜片被推向閥座盤，堵住閥座盤上的通氣孔，從而停止進(jìn)氣。這里還要注意的是，空氣膜片閥201間隙的變化影響空氣的進(jìn)氣量和余氣系數(shù)，即空氣和燃料的混合比。余氣系數(shù)過大或過小可能會(huì)引起放熱過分超前或滯后于壓力脈動(dòng)的正確相位，以至造成突然熄火。所以間隙的變化應(yīng)該有一個(gè)大致的范圍。由于余氣系數(shù)不能太大也不能太小，所以當(dāng)余氣系數(shù)在1. 0至1. 6范圍內(nèi)變化時(shí)，空氣膜片閥201間隙的調(diào)解應(yīng)在0. 4mm至0. 6mm之間?？諝夂腿?xì)饨?jīng)由各自的空氣膜片閥201和燃?xì)饽てy301后進(jìn)入混合室106 進(jìn)行混合，然后混合氣再經(jīng)由混合室106進(jìn)入燃燒室103中。其中混合室106的結(jié)構(gòu)尺寸對空燃比及進(jìn)入燃燒室103的混合氣的均勻程度影響很大。當(dāng)混合室106和燃燒室103的混合氣充分混合均勻，火花塞107通過放電點(diǎn)火將混合氣點(diǎn)燃，從而進(jìn)入脈動(dòng)燃燒的工作過程中。在一個(gè)脈動(dòng)周期內(nèi)，當(dāng)燃燒室103壓力從峰值壓力降到燃?xì)夤苈穳毫σ韵聲r(shí)，燃?xì)饴氏韧ㄟ^燃?xì)饽てy流301進(jìn)混合室106，并且和上一周期脈動(dòng)燃燒遺留下的少量氧混合發(fā)生燃燒反應(yīng)；當(dāng)燃燒室103壓力降到大氣壓力以下時(shí)，空氣又通過空氣膜片閥201進(jìn)入燃燒室103，與燃?xì)饣旌习l(fā)生劇烈的燃燒反應(yīng)，燃燒強(qiáng)度開始增加，隨后燃燒室103壓力也開始升高；當(dāng)燃燒室103壓力高于大氣壓力時(shí)，空氣膜片閥201的膜片漸漸關(guān)閉；當(dāng)升高到燃?xì)夤苈返膲毫σ陨蠒r(shí)，燃?xì)饽てy301的膜片漸漸關(guān)閉，燃燒強(qiáng)度已減弱，這一周期的燃燒趨于完成。在保證裝置穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，還要充分利用尾管113換熱系數(shù)大的特點(diǎn)，適當(dāng)增加尾管113的長度，便于更多熱量的充分交換。由于脈動(dòng)燃燒極高的燃燒效率，產(chǎn)生的尾氣中只有極少的有害氣體和大量的C02和部分水蒸氣。尾氣通過尾管113進(jìn)入排氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)主要包括排氣去耦室112、冷凝水出口 110以及連在排氣去耦室上112的排氣出口 111。為了最大化的降低噪聲影響，排氣系統(tǒng)上也加有排氣消聲器501。燃燒室103和混合室106都可以認(rèn)為是內(nèi)壓圓筒，其中燃燒室103的設(shè)計(jì)外徑不滿足橢圓形封蓋的最小外徑要求，所以它們兩端的封蓋都采用平蓋形式。去耦室設(shè)計(jì)上，一般要求燃?xì)馊ヱ钍?18體積約為燃燒室體積的五分之一；空氣去耦室105體積不小于燃燒室體積的兩倍；排氣去耦室112體積約為燃燒室體積的五倍，管徑為尾管113管徑的五到六倍?？諝馊ヱ钍?05及燃?xì)馊ヱ钍?18能阻斷燃燒室103的壓力波動(dòng)向空氣管線和燃?xì)夤芫€的上游傳播，保護(hù)管線上元器件；排氣去耦室112能減弱燃燒室103內(nèi)的壓力波動(dòng)向燃?xì)夤苈废掠蝹鞑?，降低外界氣流對熱水器穩(wěn)定性的影響，還可以擴(kuò)大換熱面。
權(quán)利要求
1.一種家用脈動(dòng)燃燒熱水器，其特征在于，包括水箱、風(fēng)機(jī)、空氣去耦室、燃?xì)馊ヱ钍摇?排氣去耦室、空氣膜片閥、燃?xì)饽てy、混合室、燃燒室、尾管、進(jìn)氣消聲器、排氣消聲器和保溫層；水箱設(shè)有冷水出入口和熱水出口，燃燒室、排氣去耦室分別固定在水箱中，兩者通過尾管連接；排氣去耦室連接冷凝水出口和排氣出口 ；熱水器還設(shè)有空氣進(jìn)口，空氣進(jìn)口連接風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)連接空氣去耦室，空氣去耦室通過空氣膜片閥連接混合室；熱水器還設(shè)有燃?xì)膺M(jìn)口，燃?xì)膺M(jìn)口連接燃?xì)馊ヱ钍?，燃?xì)馊ヱ钍彝ㄟ^燃?xì)饽てy連接混合室；混合室穿過水箱側(cè)壁連接燃燒室，在水箱的側(cè)壁處設(shè)有火花塞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種家用脈動(dòng)燃燒熱水器，其特征在于，冷水出入口和熱水出口相對設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種家用脈動(dòng)燃燒熱水器，其特征在于，水箱外圍設(shè)有保溫層，用于給水箱保溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種家用脈動(dòng)燃燒熱水器，其特征在于，所述的排氣出口和空氣進(jìn)口設(shè)置排氣消聲器和進(jìn)氣消聲器，用于減少噪音。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種家用脈動(dòng)燃燒熱水器，其特征在于，所述的空氣膜片閥包括空氣閥閥座盤、空氣閥止動(dòng)盤和空氣閥套盤；空氣閥閥座盤和空氣閥止動(dòng)盤中部開有用于連接的安裝孔，圓周部分開有大小相同的通氣孔，空氣閥閥座盤和空氣閥止動(dòng)盤開設(shè)的通氣孔數(shù)量和大小相同；空氣閥閥座盤和空氣閥止動(dòng)盤之間設(shè)有游動(dòng)的膜片，兩盤通過千分規(guī)鏍桿穿過安裝孔固定連接，空氣閥套盤中部設(shè)有中空結(jié)構(gòu)，尾部設(shè)有通孔，空氣閥套盤通過螺栓連接空氣閥閥座盤，使得空氣閥止動(dòng)盤位于中空結(jié)構(gòu)之中，空氣膜片閥的空氣閥閥座盤位于空氣解耦室中，空氣閥套盤尾端連接混合室。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種家用脈動(dòng)燃燒熱水器，其特征在于，所述的燃?xì)饽てy包括燃?xì)忾y閥座盤、燃?xì)忾y止動(dòng)盤和燃?xì)忾y閥套；燃?xì)忾y閥座盤和燃?xì)忾y止動(dòng)盤中部開有用于連接的安裝孔，圓周部分開有大小相同的通氣孔，燃?xì)忾y閥座盤和燃?xì)忾y止動(dòng)盤開設(shè)的通氣孔數(shù)量和大小相同；燃?xì)忾y閥座盤和燃?xì)忾y止動(dòng)盤之間設(shè)有游動(dòng)的膜片，兩盤通過千分規(guī)鏍桿穿過安裝孔串接固定連接，通過螺釘加以固定，燃?xì)忾y閥套中部設(shè)有中空結(jié)構(gòu)， 尾部設(shè)有通孔，兩個(gè)閥套分別固定連接燃?xì)忾y閥座盤的兩邊，燃?xì)忾y止動(dòng)盤位于其中一個(gè)燃?xì)忾y閥套的空腔之中，這個(gè)燃?xì)忾y閥套尾端的通孔連接混合室，另一個(gè)燃?xì)忾y閥套尾端的通孔連接燃?xì)馊ヱ钍摇?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種家用脈動(dòng)燃燒熱水器，其特征在于，所述的混合室與燃燒室的相對連接位置，混合室與燃燒室垂直連接，但二者的中心軸線不相交。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種家用脈動(dòng)燃燒熱水器，其特征在于，所述的火花塞相對于混合室的安裝位置，火花塞垂直安裝于混合室，二者得中心軸線相交。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種家用脈動(dòng)燃燒熱水器，其特征在于，所述的燃?xì)馊ヱ钍殷w積約為燃燒室體積的五分之一；空氣去耦室體積不小于燃燒室體積的兩倍；排氣去耦室體積約為燃燒室體積的五倍，管徑為尾管管徑的五到六倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種家用脈動(dòng)燃燒熱水器，其特征在于，所述的家用脈動(dòng)燃燒熱水器中的所有部件安裝在一個(gè)封閉的外殼中，水箱通過支座連接殼體，殼體上留有空氣進(jìn)口、冷水出入口、熱水出入口、冷凝水出口和排氣出口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種家用脈動(dòng)燃燒熱水器，屬于民用加熱領(lǐng)域，包括水箱、風(fēng)機(jī)、空氣去耦室、燃?xì)馊ヱ钍?、排氣去耦室、空氣膜片閥、燃?xì)饽てy、混合室、燃燒室、尾管、進(jìn)氣消聲器、排氣消聲器和保溫層；該熱水器利用脈動(dòng)燃燒原理進(jìn)行工作，由于能夠自行吸入空氣和燃料，從而簡化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少了空間體積的占用；而相對于傳統(tǒng)的燃?xì)鉄崴?，脈動(dòng)燃燒熱水器具有極高的燃燒強(qiáng)度、優(yōu)越的換熱性能和非常高的熱效率；并且其排放煙氣中的NOx、CO等污染物含量極低，沒有煙塵，有利于大氣環(huán)境的保護(hù)。
文檔編號F16K15/16GK102410622SQ20111033159
公開日2012年4月11日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者婁德全, 梁樹強(qiáng), 覃粒子, 郭志海 申請人:北京航空航天大學(xué)