CN101586873B - 内燃式蒸汽热水锅 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸汽热水锅，尤其是一种拱弧锅底设计的内燃式蒸汽热水锅。本发明采用弧底锅体、多级串连内燃管、水包火式等特殊设计，由弧底锅体、进水阀、排水阀、热水阀、水位标尺、平顶盖、蒸汽阀、安全阀、内燃管、集气器、排气管11个构件共同组成整个蒸汽锅具，克服目前公知锅具中燃烧效率低、热利用率小、燃料消耗大等缺陷，为用户提供一种受热面积大、热能损耗少、燃烧效率高，且升温迅速、安全可靠的锅具设计方案，所形成产品可广泛使用于餐饮、桑拿、沐浴、漂染、电镀、造纸等大量需要蒸汽、热水的行业，适用于酒店、饭店、机关、学校、工厂等单位使用。

Description

内燃式蒸汽热水锅

所属技术领域

本发明涉及一种的蒸汽热水锅，尤其是一种拱弧锅底设计的内燃式蒸汽热水锅。本发明所形成产品可广泛使用于餐饮、桑拿、沐浴、漂染、电镀、造纸等大量需要蒸汽、热水的行业，适用于酒店、饭店、机关、学校、工厂等单位使用。

背景技术

目前，一些公知的蒸汽热水锅，均采用平底悬胆式结构，使用时，热水锅置于燃料之上，燃料所产生的可燃气体在热水锅底部燃烧，所形成的火焰(热能气流)烧灼热水锅底部，并绕着热水锅外围向四周扩散，热水锅仅吸收其中的部分对流热能和小部分幅射热能，热能损失严重，热利用率仅为30％至45％。另外一些立式热水锅或立式锅炉，虽然锅内设置有若干烟气管道，允许部分燃烧热量从锅内通过，初步具备内部过热功能，但锅体仍然是平底设计，受热面积过小，且锅内管道笔直，内部没有一定的气流稳定区和火焰扩散区，因此，这种锅体没有形成可燃气体的二次燃烧机制，燃烧效率仍然不高。

发明内容

本发明的目的，在保持一般蒸汽热水锅具进水、蓄水、排水的同时，尽可能地改进锅具的受热功能，做到最大程度地提高燃料燃烧效率，减少燃烧热能损失，降低燃烧废气，节能减排，赋予蒸汽热水锅更大的使用空间和更宽广的使用范围。

本发明的原理是：

◆根据燃料燃烧热量损失与热幅射能、热对流能未被充分利用相关的特点，将锅具设计成水包火式的受热结构，将燃料燃烧所产生的热量最大限度地包容在锅具内部，减少热能损失。

◆根据锅具受热效率与锅具受热面积相关的特点，千方百计地扩大锅具的有效受热面积，使燃烧热能能够迅速地转化为锅内容液的热能。

◆根据燃料燃烧效率不高与燃料中可燃气体未被充分燃烧相关的特点，在锅具内部中设计附加燃烧室，使燃料可燃气体能在第一次燃烧之后，继续进行第二次燃烧、第三次燃烧……，充分提高燃料的燃烧效率。

本发明为实现原理而采取的技术方案是：

★在保持一般锅具进水阀、排水阀、排水阀、蒸汽阀等部件的同时，在锅具底部扩展出内层锅壁，并将内层锅壁顶穹设计成拱弧锅底，使扩展出来的锅底空间成为可燃气体燃烧的主燃烧室，形成水包火式的内部燃烧结构。

★在拱弧锅底设置若干贯通锅顶的热交换管(内燃管)，用于满足燃料燃烧时空气对流的需要，同时该管能起到锅具热能交换的作用。

★在热交换管中间设置囊状燃烧室与球体燃烧室，形成燃料二次燃烧、三次燃烧的机制，一方面用于提高燃料燃烧效率，一方面扩大锅具的受热面积，加快锅内容液升温速度。

与一般的燃烧锅具相比，本发明所形成产品可以取得以下有益效果：

●燃烧效率高：燃烧效率是指完全燃烧的燃料量与供给的燃料量之比；供

给燃料量经过锅具所形成的一级燃烧室、二级燃烧室、三

级燃烧室的燃烧，燃烧效率接近100％，几乎达到完全燃

烧的程度。

●受热效率高：受热效率是指锅具对燃料燃烧时所产生热量的吸收程度。

本发明所形成产品受热面积包括内层锅壁、拱弧锅底、内

燃管喇叭口管壁、内燃管囊状燃烧室腔壁、球状燃烧室腔

壁……，可以吸收燃料燃烧所产生的75％的幅射热和95％

的对流热，热利用率高达85％以上。

●升温速度快：本发明产品热交换面积是一般锅具的3-4倍，热传导部件

包括内层锅壁、拱弧锅底、内燃管喇叭口、内燃管囊状燃

烧室、球状燃烧室、热交换管……，受热均匀，升温速度

快；在常温情况下，5～10分钟即可产生大量蒸汽和开水。

●环保节能：上述原因，本发明产品使用时所产生的氮氧化物(一氧化氮、

二氧化氮、三氧化氮)、二氧化硫、二氧化碳、烟尘以及噪

音均比一般锅具减少20～30％，节约燃料25～35％，环保节

能。

另外，本发明产品还有使用简单、安全可靠的特点，应用范围广泛，市场空间广阔，具有极高的经济附加价值和社会价值。

下面，结合一实施例及附图，对本发明作进一步介绍。

附图说明

图1，是本发明一实施例的组织结构图。

图2，是本发明一实施例的零件组装图。

图3，是本发明一实施例弧底锅体构件的制造尺寸示意图。

图4，是本发明一实施例内燃管构件的制造尺寸示意图。

图5，是本发明一实施例的使用原理示意图。

具体实施方式

本发明作为一项技术方案，通过相应模块的组合，可得到具体实施。

图1中，本发明实施例锅具由弧底锅体、进水阀、排水阀、热水阀、水位标尺、平顶盖、蒸汽阀、安全阀、内燃管、集气器、排气管11个构件组成，其中，由进水阀、弧底锅体、排水阀、热水阀、水位标尺、平顶盖、蒸汽阀、安全阀、内燃管9个构件组成锅具水循环系统，由弧底锅体、内燃管、集气器、排气管4个构件组成受热排气系统。

本发明实施例中的各个锅具构件，根据图2所示的位置进行排列安装。

图2中，本发明实施例锅具以弧底锅体构件2为中心，在外层锅壁下部进水口位置和排水口位置分别安装连接进水阀构件1和排水阀构件11；在底部拱弧锅底位置，安装连接若干个内燃管构件3；在外层锅壁中间的水位口位置与热水口位置，共同安装连接水位标尺构件9；在水位标尺构件9下端，安装连接热水阀构件10；在锅口位置，覆盖连接平顶盖构件4；平顶盖构件4上面，相对设置安装着安全阀构件5与蒸汽阀构件8；在进水阀构件1、排水阀构件11、水位标尺构件9、热水阀构件10、内燃管构件3、平顶盖构件4、安全阀构件5、蒸汽阀构件8的共同组装配合下，弧底锅体构件2内部呈现密封的中空容器结构，形成整个蒸汽热水锅的水循环系统，实现进水、蓄水、排水、排汽和安全减压的功能。

同样在图2中，内燃管构件3安装规则是：内燃管构件3的喇叭口部分连接弧底锅体构件2的锅底通孔部分，热交换管部分贯通平顶盖构件4，与集气器构件7的底部连接。集气器构件7的上端与排气管构件6连接。上述各构件共同形成蒸汽热水锅的受热排气系统，实现燃料充分燃烧、热能高效吸收、热量快速传导、废气流畅排出的功能。

弧底锅体构件2与内燃管构件3各组成部分的位置名称与尺寸规格，分别如图3、图4所示。

图3中，弧底锅体构件由外层锅壁16、平环锅底22、内层锅壁13、拱弧锅底14、锅底通孔15、进水口12、排水口21、热水口20、水位口19、锅口18、锅口翻边17这十一个部分组成。弧底锅体各部分的方位关系是：拱弧锅底14是整个弧底锅体的中心，上面环状阵列多个锅底通孔15；拱弧锅底向外扩展，依次圆滑连接着内层锅壁13、平环锅底22、外层锅壁16、锅口翻边17；外层锅壁下部相对设置一个进水口12和一个排水口21，中部设置一个热水口20，上部设置一个水位口19；外层锅壁16上端向外翻边，形成锅体的锅口18。

弧底锅体各部分的主要制造尺寸是：以外层锅壁的直径值A作为整个弧底锅体的基准尺寸；外层锅壁的高度值C是基准尺寸A的1至1.5倍；内层锅壁的直径值B是基准尺寸A的0.8至0.9倍；内层锅壁高度值D是基准尺寸A的0.05至0.15倍；拱弧锅底的高度值E是基准尺寸的0.3至0.6倍。

图4中，内燃管构件由喇叭口23、囊状燃烧室24、球状燃烧室25、热交换管26、排气口27这五个部分组成；其中球体燃烧室25，由三个串连相接的中空球状体组成。内燃管各部分的方位关系是：喇叭口23连接着囊状燃烧室24，囊状燃烧室24连接着球状燃烧室25，球状燃烧室25连接着热交换管26，热交换管26的终端就是排气口；无论内燃管构件的长度如何，各部分之间的方位关系固定不变。

内燃管各部分的主要制造尺寸是：以热交换管的直径值F为整个内燃管的基准尺寸；球状燃烧室中空球状体的直径值G是基准尺寸F的1.5至2.5倍；囊状燃烧室的高度值H是基准尺寸F的8倍至12倍；囊状燃烧室的直径值I是基准尺寸F的2倍至4倍；喇叭口的直径值大于基准尺寸F，至于其具体数值，则根据其所连接的拱弧锅底位置而定。

本发明实施例所形成产品的使用原理，如图5所示。

图5中，锅具水循环的原理是：冷水通过进水阀进入弧底锅体中，在锅体内部形成具有一定容积的受热液体，其容积值通过水位标尺显示。当水位过高时，可以通过排水阀排出。锅内冷水受热变成热水时，可以通过水位标尺下方的热水阀排出。当锅内热火沸腾产生蒸汽时，蒸汽可以通过蒸汽阀导出，供餐饮、沐浴、漂染等使用。当锅内蒸汽压力过大，则通过安全阀排出，确保蒸汽热水锅的安全使用。

锅具受热排气的原理是：当燃料在锅具下方燃烧时，锅具底部内层锅壁与拱弧锅底，拱挺而起共同营造出燃料燃烧所需的空间，形成第一级燃烧室，形成水包火的燃烧结构；燃料在第一级燃烧室燃烧所产生的大部分幅射热和对流热，被内层锅壁与拱弧锅底吸收，小部分对流热随着燃烧气流涌入内燃管。当燃烧气流裹挟着未燃烧的可燃气体涌入内燃管囊状燃烧室时，由于空间骤然开阔，内热聚集，未燃烧的可燃气体将发生第二次燃烧，燃烧所产生的幅射热与对流热大部分被燃烧室腔壁吸收，未被吸收的部分对流热涌入球状燃烧室，继之发生第三次燃烧……，最终剩下的燃烧废气，通过内燃管排气口流向集气器构件，再通过排气管排出。就在这连续发生的燃烧过程中，燃料的可燃成分将被充分燃烧，所产生的热能绝大部分被锅具各构件所吸收，再传导给锅内容液，从而实现节能减排的目的。

本发明在实施过程中，可以根据实际情况而灵活地设计出各构件的具体形状和规格，并通过各种不同规格构件的有机组合，形成多种实施方案。

Claims (5)

1.一种内燃式蒸汽热水锅，由弧底锅体、进水阀、排水阀、热水阀、水位标尺、平顶盖、蒸汽阀、安全阀、内燃管、集气器、排气管11个构件组成，形成锅具的水循环系统和受热排气系统，其特征是：

(1)所述的弧底锅体构件，由外层锅壁、平环锅底、内层锅壁、拱弧锅底、锅底通孔、进水口、排水口、热水口、水位口、锅口、锅口翻边11个部分组成；

(2)所述的内燃管构件，由喇叭口、囊状燃烧室、球状燃烧室、热交换管、排气口5个部分组成；其中球状燃烧室，由三个串连相接的中空球状体组成；

(3)所述水循环系统的安装规则是：所述弧底锅体构件的进水口部分，连接着进水阀构件；所述弧底锅体构件的排水口部分，连接着排水阀构件；所述弧底锅体构件的水位口部分与热水口部分，共同连接着水位标尺构件；所述水位标尺构件的下端，连接着热水阀构件；所述弧底锅体构件的锅底通孔部分，连接着内燃管构件；锅口部分覆盖着平顶盖构件；所述平顶盖构件的上面，设置着安全阀构件与蒸汽阀构件；在进水阀构件、排水阀构件、水位标尺构件、热水阀构件、内燃管构件、平顶盖构件、安全阀构件、蒸汽阀构件的共同配合下，弧底锅体构件内部呈现为密封的中空的容器结构，形成整个蒸汽热水锅的水循环系统，实现进水、蓄水、排水、排汽和安全减压的功能；

(4)所述受热排气系统的安装规则是：所述内燃管构件的喇叭口部分，连接着弧底锅体构件的锅底通孔部分；所述内燃管的热交换管部分，贯通平顶盖构件，与集气器构件的底部连接；所述集气器构件的上端，连着排气管构件；上述构件共同形成蒸汽热水锅的受热排气系统，实现燃料充分燃烧、热能高效吸收、热量快速传导、废气流畅排出的功能。

2.根据权利要求1所述的内燃式蒸汽热水锅，其特征是：所述的拱弧锅底，是整个弧底锅体构件的中心，上面环状阵列多个锅底通孔；拱弧锅底向外扩展，依次平滑连接内层锅壁、平环锅底、外层锅壁、锅口翻边4个部分；外层锅壁下部相对设置一个进水口和一个排水口，中部设置一个热水口，上部设置一个水位口；外层锅壁上端向外翻边，形成锅体的锅口部分。

3.根据权利要求1所述的内燃式蒸汽热水锅，其特征是：所述外层锅壁的直径值，为整个弧底锅体的基准尺寸；外层锅壁的高度值是基准尺寸的1至1.5倍；内层锅壁的直径值是基准尺寸的0.8至0.9倍；内层锅壁高度值是基准尺寸的0.05至0.15倍；拱弧锅底的高度值是基准尺寸的0.3至0.6倍。

4.根据权利要求1所述的内燃式蒸汽热水锅，其特征是：所述内燃管构件各组成部分的排列顺序依次是；喇叭口、囊状燃烧室、球状燃烧室、热交换管、排气口，各部分之间的方位关系固定不变。

5.根据权利要求1所述的内燃式蒸汽热水锅，其特征是：所述热交换管的直径值为整个内燃管的基准尺寸；球状燃烧室中空球状体的直径值是基准尺寸的1.5至2.5倍；囊状燃烧室的高度值是基准尺寸的8倍至12倍；囊状燃烧室的直径值是基准尺寸的2倍至4倍；喇叭口的直径值大于基准尺寸。

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