CN101329077B - 内燃式抽油烟方法及抽油烟装置 - Google Patents

Abstract

内燃式抽油烟方法及装置，其特征是：煤气注入燃烧室与空气混合燃烧，产生高温、压力气体形成气流经喷气口喷出，驱动涡轮转子高速旋转，涡轮转子带动压气机转子高速旋转，将室内烟气经压气口压入燃烧室，这样，烟气连续地从压气口进，从喷气口出，达到抽油烟的目的。厨房空气中的油雾、未燃烧充分的一氧化碳、固液漂浮物质等一起被压气机压入燃烧室燃烧，增加了额外动力，又不必拆洗油烟机，特别是，本发明将现有抽油烟方法和抽油烟机的效率从36％提高到90％以上。

Description

内燃式抽油烟方法及抽油烟装置

技术领域

本发明涉及一种将室内作业产生的污染气体排出至室外的方法及装置，特别是将室内作业产生的油雾、一氧化碳、固液漂浮物质与空气的混合物一起排出至室外的抽油烟方法及抽油烟装置，其主要用于烹饪的抽油烟。

背景技术

现有将室内作业产生的污染气体排出至室外的方法，是用离心风扇将气体强制排出室外，所用装置的离心风扇可以是排气扇，也可以是更复杂一点的抽油烟机等，它们靠电力驱动。

现有方法及装置，从能量转化路径来看，整个能量转化过程是矿物能源转化为电能再转化为离心风扇的机械能再转化为烟气(含油烟、水蒸气的空气，以下同)的动能，依据油(煤、气)电转化率50％、电力输送有效率90％、电能转化为烟气动能的效率为80％，那么总转化效率最高为36％。可见能量利用率很低。之所以能量利用率低，其主要原因是损失的能量几乎都是热能，而恰恰将烟气排出至室外的动力，除了烟气的动能以外，还有热能。比如工业用排出燃烧废气的烟囱，以及家庭燃烧煤炭的烟囱，就不需要任何额外动力，就能将废气排出。因此，抽油烟的方法，如果将动能和热能同时作为抽油烟的动力，所用装置将矿物能源直接转化为烟气的动能和热能，转化效率可以达到90％以上。比如涡轮喷气式发动机，油料经过在燃烧室内的燃烧，几乎全部转化为排出尾气的动能和热能。所以，利用燃烧的方式进行排出油烟，能量利用率要比现有技术的36％高的多，可以达到90％以上。

现有方法及装置，从能量利用来探讨，油烟中含有一定浓度的油雾、未燃烧充分的一氧化碳、固液漂浮物质等，这些应该是很好的驱动燃料，没有充分利用。

现有方法及装置，油烟中含有一定浓度的油雾、固液漂浮物质等，堵塞排气扇、抽油烟机，排气扇、抽油烟机的清洗问题，一直是个头痛问题。

并且，现有排气扇、抽油烟机的离心风扇体积大，所以结构不紧凑。

发明内容

本发明的目的是设计一种利用燃料(液化气、煤气)在燃烧室燃烧产生高温压力气体驱动离心叶片(涡轮转子)高速旋转，从而带动另一离心叶片(压气机转子)高速旋转，将室内烟气抽出；同时燃料燃烧所产生的热能使烟气膨胀直接转化为烟气的动能，将室内烟气抽出；烟气在两者的驱动下排出室外，其方法以及相应装置。另外，该方法及装置中，室内作业中产生的可燃性的油雾、未燃烧充分的一氧化碳、固液漂浮物质作进一步的燃烧，为烟气的排出提供部分动力。

本发明的工作原理类似于涡喷式发动机，不过大幅降低其尾气喷出的速度和温度，达到民用的安全性能。

本发明的内燃式抽油烟方法及抽油烟装置，可以直接用于将室内作业产生的污染气体排出至室外，也可以用于取代抽油烟机的离心风扇，做成抽油烟机。

本发明优点：1、相较于用电力驱动的排气扇、抽油烟机，其能源利用率从最高36％，提高到最少90％以上，因为本发明的方法及装置，将矿物燃料燃烧产生的热能，全部转化为烟气的动能和热能，是烟气排出的有效驱动力。2、烟气中的油雾、未燃烧充分的一氧化碳及其它有机小颗粒，进入燃烧室进一步燃烧，为本发明的抽油烟装置提供额外的动力，是烟气排出的额外有效驱动力，同时油烟全部燃烧，减少排出造成空气污染。3、结构紧凑，体积小，可以直接安装在墙壁上，也可以联结管道制成抽油烟机。4、尾气排放温度底，安全，特别是烟气中的水蒸汽进入燃烧室燃爆，促使热能转化为涡轮转子的机械能，从而转化为烟气的动能，同时降低了尾气的温度。5、油雾全部在燃烧室烧掉，免拆洗。

本发明的内燃式抽油烟方法，包含压气口和喷气口的燃烧室，燃料注

(压)入燃烧室与烟气(空气)混合燃烧，燃烧产生的高温、压力气体经过喷气口喷出，一方面将烟气排出，一方面驱动涡轮转子高速旋转，涡轮转子又带动压气机转子高速旋转，将烟气进一步压入燃烧室和燃料混合燃烧，这样，连续地将烟气注(压)入燃烧室，连续地进行燃烧和排出，达到抽油烟的目的。

本发明的抽油烟装置，从气流通道来看，包括燃料燃烧的燃烧室、设置在压气机定子上的进气口、设置在涡轮定子上的排气口，进气口经压气环的压气口与燃烧室连通，排气口经喷气环的喷气口与燃烧室连通，烟气从进气口进入燃烧室，从排气口排向室外。

从具体结构来看，压气机转子固定在旋转轴的一端，涡轮转子固定在旋转轴的另一端，压气机定子与压气环固定联结并最终固定在抽油烟装置的外壳上；压气环与轴承支承环固定联结，压气机轴承和涡轮轴承内套于轴承支承环，压气机轴承和涡轮轴承套在旋转轴的两端，分别作为涡轮转子和压气机转子旋转的支撑，这样，涡轮转子旋转，则带动压气机转子旋转，将烟气从室内经过进气口、压气环的压气口进入燃烧室。

排气罩与喷气环固定联结，喷气环与轴承支承环固定联结，涡轮转子叶片与喷气环的喷气口同轴线匹配，这样，燃烧室内燃烧的气体因膨胀从喷气环的喷气口喷出，驱动涡轮转子高速旋转，同时将气体从燃烧室通过涡轮定子的排气口排出。

燃烧室壳体、喷气环、轴承支承环、压气环互成直接或间接的固定联结，形成一个几何空间燃烧室，该燃烧室压气环的压气口进气，喷气环的喷气口喷气。

燃烧室设置有至少一个供气嘴和至少一根点火针，用于向燃烧室内供给燃料并在启动之时点火，使燃料燃烧。

供气嘴出口处设置有金属网，正常情况下被火焰加热，防止因为火焰被气流熄灭时候，能够依靠金属网的温度自动点燃。

本发明具体实施方式概述如下。

本发明的内燃式抽油烟方法，第一方案，在一个包含压气口和喷气口

的燃烧室，燃料注入燃烧室与烟气(空气)混合燃烧，燃烧产生的高温、压力气体形成气流经过喷气口喷出，将烟气排出；同时，气流驱动涡轮转子高速旋转，涡轮转子带动压气机转子高速旋转，将室内烟气通过压气口压入燃烧室进一步和燃料混合燃烧，这样，烟气连续地从压气口进，从喷气口出，达到抽油烟的目的；

第二方案，第一方案中，燃料燃烧产生的高温、压力气体，从喷气口喷出转化为烟气的动能，是烟气排出室外的驱动力之一；

第三方案，第一方案中，燃烧产生的高温、压力气体经过喷气口喷出，驱动一个或若干个涡轮转子高速旋转，带动与涡轮转子同旋转轴的压气机转子高速旋转，将烟气压入燃烧室，一方面为燃料持续燃烧提供所需空气(氧气)，另一方面也直接给烟气以压缩形式储存势能，然后转化为动能从喷气口喷出，是将烟气排出室外的驱动力之二；

第四方案，第一方案中，烟气中的油雾、未燃烧充分的一氧化碳、固液漂浮物质等一起被压气机压入燃烧室进一步燃烧，是将烟气排出室外的驱动力之三；

第五方案，第一方案中，烟气中的水雾及细小水珠，被压气机转子压入燃烧室高温燃爆，促使热能转化为涡轮转子的机械能，从而转化为烟气的动能，是将烟气排出室外的驱动力之四。

本发明的抽油烟装置，第一方案，包括燃料燃烧的燃烧室、设置在压气机定子上的进气口、设置在涡轮定子上的排气口，进气口经压气环的压气口与燃烧室连通，排气口经喷气环的喷气口与燃烧室连通，烟气从进气口进入燃烧室，经与燃料室内的燃料混合燃烧后，从排气口排出。

第二方案，第一方案中，涡轮定子与喷气环固定联结，喷气环与轴承支承环固定联结，涡轮转子叶片与喷气环的喷气口匹配，这样，燃烧室内燃烧的气体因膨胀从喷气环的喷气口喷出，驱动涡轮转子高速旋转，同时将气体从燃烧室通过涡轮定子的排气口排出。

第三方案，第一方案中，压气机转子固定在旋转轴的一端，涡轮转子固定在旋转轴的另一端，压气机定子与压气环固定联结并最终固定在抽油烟装置的外壳上；压气环与轴承支承环固定联结，压气机轴承和涡轮轴承内套于轴承支承环，压气机轴承和涡轮轴承套在旋转轴的两端，分别作为涡轮转子和压气机转子旋转的支撑，这样，涡轮转子旋转，则带动压气机转子旋转，将烟气从室内经过进气口、压气环的压气口进入燃烧室。

第四方案，第一方案中，燃烧室壳体、喷气环、轴承支承环、压气环互成直接或间接的固定联结，形成一个几何空间燃烧室，该燃烧室从压气环的压气口进气，从喷气环的喷气口喷气。

第五方案，第一方案或二或三或四方案中，燃烧室设置有至少一个供气嘴和一根点火针，用于向燃烧室内供给燃料并在启动之时点火，使燃料燃烧。

第六方案，第一方案或二或三或四方案中，旋转轴中心镂空成两端贯通，以减轻旋转轴的重量，在初始启动的时候能够快速达到正常工作时候的转速，同时还便于轴承散热。

第七方案，第一方案或二或三或四方案中，旋转轴接一启动电机，可以快速启动，启动以后电机自动关闭。

第八方案，第一方案或二或三或四方案中，供气嘴出口处设置有金属网。

附图说明

图1是本发明抽油烟装置结构剖面图

图2是本发明抽油烟装置涡轮转子结构示意图

图3是本发明抽油烟装置喷气环结构示意图

图4是本发明抽油烟装置压气环结构示意图

图5是本发明抽油烟装置压气机转子结构示意图

图6是本发明抽油烟装置供气嘴结构示意图

图7是本发明抽油烟装置带启动电机联结示意图

图8是本发明抽油烟装置用于抽油烟机示意图

图9是本发明抽油烟装置直接使用示意图

本发明内燃式抽油烟方法实施例：

图1，煤气、液化气等燃料注入燃烧室，与燃烧室内的烟气(空气)混合，经点火燃烧，燃烧产生的高温、压力气体经过喷气口7a喷出，将烟气排出，同时，喷气口7a喷出的压力气体驱动涡轮转子13高速旋转，涡轮转子13(图2中13a是涡轮转子叶片)带动压气机转子2高速旋转，将室内烟气从压气口4a压入燃烧室进一步和燃料混合燃烧，然后再经过喷气口7a喷出，这样，烟气连续地从压气口4a压进，从喷气口7a喷出，达到连续抽油烟的目的。

此外，燃料燃烧产生的热能，因膨胀使烟气经过喷气口7a喷出，部分转化为烟气的动能，是烟气排出的驱动力之一。

此外，燃烧产生的高温、压力气体经过喷气口7a喷出，驱动一个或若干个同轴涡轮转子13高速旋转，带动与涡轮转子13同旋转轴12的一个或多个压气机转子2高速旋转，将烟气压入燃烧室，一方面为燃料持续燃烧提供所需空气(氧气)，另一方面也直接给烟气以压缩形式储存势能，然后转化为从喷气口7a喷出的动能，是将烟气排出室外的驱动力之二。

此外，烟气中的油雾、未燃烧充分的一氧化碳、固液漂浮物质等一起被压气机转子2压入燃烧室进一步燃烧，放出的能量是将烟气排出室外的驱动力之三。

此外，烟气中的水雾及细小水珠，被压气机转子2压入燃烧室高温燃爆，促使热能转化为涡轮转子13的机械能，从而转化为烟气排出的动能，是将烟气排出室外的驱动力之四。

本发明抽油烟装置实施例：

本发明的抽油烟装置，图1，包括燃料燃烧的燃烧室、设置在压气机定子1上的进气口1a、设置在涡轮定子11上的排气口11a，进气口1a经压气环4的压气口4a(图4)与燃烧室连通，排气口11a经喷气环7的喷气口7a(图3)与燃烧室连通，室内烟气从进气口1a经过压气口4a进入燃烧室，经与燃料室内的燃料混合燃烧后，经过喷气口7a从排气口11a排出。

室内的烟气由被涡轮转子13驱动的、高速旋转的压气机转子2经过压气口4a压入燃烧室。压气机转子2通过螺母10固定在旋转轴12的下端，涡轮转子13通过螺母9固定在旋转轴12的上端，压气机定子1与压气环4与燃烧室壳体6通过螺丝33固定联结，并通过螺丝104固定在抽油烟装置的外壳101上。压气环4与轴承支承环5通过螺丝32固定联结，轴承支承环5下端内套压气机轴承3，上端内套涡轮轴承8，压气机轴承3和涡轮轴承8分别套在旋转轴12的下、上两端，并分别作为压气机转子2和涡轮转子13旋转的支撑；轴承支承环5上端外套喷气环7的内孔，并通过螺丝31固定联结，喷气环7同时与蜗轮定子11、燃烧室壳体6通过螺丝30固定联结。

燃烧室壳体6、喷气环7、轴承支承环5、压气环4互成直接或间接的固定联结，包覆形成一个几何空间燃烧室，该燃烧室从压气环4的压气口4a进气，从喷气环7的喷气口7a喷气。

燃烧室壳体6上设置一对供气嘴23，往燃烧室供燃料，该供气嘴23通过一个三通24连接到开关21，另外还在燃烧室壳体6设置有至少一根点火针20，用于向燃烧室内的燃料点火，使燃料燃烧。26是外接气源(煤气、液化气等燃料)，可以与煤气灶的气源相同，也可以不同。旋转开关旋扭22，供气嘴23往燃烧室供燃料，继续旋转则点火针20点火，点燃燃料燃烧。燃烧室燃烧产生的膨胀气流从喷气环7的喷气口7a冲出，在涡轮定子11的约束下，气流有效驱动涡轮转子13高速旋转，并通过旋转轴12带动压气机转子2旋转，将烟气从室内经过压气机定子1的进气口1a、压气环4的压气口4a压入燃烧室，机器正常工作。

供气嘴23出口处设置有金属网23a(图6)，正常情况下被火焰加热，防止因为火焰被气流熄灭时候，燃料依然能够依靠金属网的温度自动点燃。其功效类似防火打火机的作用原理。

为了在不使用启动电机也能正常启动，本发明的装置最好竖立状安装、工作。

图7，旋转轴接一启动电机30，可以快速启动，启动以后电机自动关闭。

旋转轴12中心镂空成通孔12a，以减轻旋转轴12的重量，在初始启动的时候能够快速达到正常工作时候的转速，同时还便于涡轮轴承8和压气机轴承3散热。

为了使装置稳定牢固，燃烧室壳体6通过焊接在其上的联结片29用螺丝104固定在外壳101上，同时固定的还有内壳103和夹在内壳103与外壳101之间、用于隔热的隔热材料102。

若非特别说明，所有部件均用金属或陶瓷材料制成，除按钮开关外的旋转部件用金属或陶瓷材料制成，并尽量采用铝合金等轻质材料。

图8、图9是本发明抽油烟装置的具体安装应用。图8，排气管201、收气罩205分别接本发明抽油烟装置200的排气端50和进气端40，203是煤气灶(液化气灶)，202是煤气管，接气源。

图9是本发明抽油烟装置直接安装在墙体上代替排气扇，抽油烟装置200安装在墙体206上，202接接气源。

安全性检测，在图8抽油烟机的排气端50，用温度计检测其温度，与周围环境没有明显温度变化，用手触摸油烟装置200的外壳101，没有灼热的感觉。

Claims (5)

1.一种内燃式抽油烟方法，其特征是：在一个包含压气口和喷气口的燃烧室，燃料注入燃烧室与烟气混合燃烧，燃烧产生的高温、压力气体形成气流经喷气口喷出，驱动涡轮转子高速旋转，涡轮转子带动压气机转子高速旋转，将室内烟气经压气口压入燃烧室，这样，烟气连续地从压气口进，从喷气口出，达到抽油烟的目的。

2.一种抽油烟装置，其特征是：包括燃料燃烧的燃烧室、设置在压气机定子上的进气口、设置在涡轮定子上的排气口，进气口经压气环的压气口与燃烧室连通，排气口经喷气环的喷气口与燃烧室连通，烟气从进气口进入燃烧室，经与燃烧室内的燃料混合燃烧后，从排气口排出；涡轮定子与喷气环固定联结，喷气环与轴承支承环固定联结，涡轮转子叶片与喷气环的喷气口匹配，这样，燃烧室内燃烧的气体因膨胀从喷气环的喷气口喷出，驱动涡轮转子高速旋转；

压气机转子固定在旋转轴的一端，涡轮转子固定在旋转轴的另一端，压气机定子与压气环固定联结并最终固定在抽油烟装置的外壳上；压气环与轴承支承环固定联结，压气机轴承和涡轮轴承内套于轴承支承环，压气机轴承和涡轮轴承套在旋转轴的两端，分别作为压气机转子和涡轮转子旋转的支撑，这样，涡轮转子旋转，则带动压气机转子旋转，使烟气从室内经过压气机定子的进气口、压气环的压气口进入燃烧室；

燃烧室壳体、喷气环、轴承支承环、压气环互成直接或间接的固定联结，形成燃烧室，该燃烧室从压气环的压气口进气，从喷气环的喷气口喷气；燃烧室设置有至少一个供气嘴和至少一根点火针，用于向燃烧室内供给燃料并在启动之时点火，使燃料燃烧。

3.根据权利要求2所述的抽油烟装置，其特征是：旋转轴中心镂空成两端贯通，以减轻旋转轴的重量，在初始启动的时候能够快速达到正常工作时候的转速，同时还便于轴承散热。

4.根据权利要求2所述的抽油烟装置，其特征是：旋转轴接一启动电机。

5.根据权利要求2所述的抽油烟装置，其特征是：供气嘴出口处设置有金属网。

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