CN101918763B - 新式预混燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种燃气燃烧器，优选地为预混燃烧器，其包括具有中心燃气进口的支架，所述中心燃气进口用于将燃气供应到燃气供应室中。所述燃气供应室由位于其侧部的第一金属燃烧器隔膜和与所述燃气进口相对的端盖包围。所述端盖连接到所述第一燃烧器隔膜的顶部上。所述燃烧器隔膜在底部处通过其基座部分连接到所述支架上。所述端盖由第二燃烧器隔膜形成。所述第一燃烧器隔膜的外表面和所述端盖由带孔的耐热金属板制成。

Description

新式预混燃烧器
技术领域
本发明提供了在现代热交换器的有限空间内进行最佳燃烧的改进燃气燃烧器。更具体地，本发明涉及预混燃气燃烧器，其包括位于燃烧器端盖处的另一有效燃烧器表面。
背景技术
现代热交换器的设计先进并且更加紧凑。由于现代热交换器的燃烧室中的可用空间有限，有必要使用提供最佳燃烧表面的改进燃气燃烧器。
传统燃烧器在现代热交换器中不能进行最佳燃烧，因为热交换器中的可用空间不能为所生成的火焰最佳地使用。这是燃气燃烧器的有效燃烧器表面所固有的，所述燃烧器表面不适合热交换器的设计。
EP 0594262中描述的常压燃烧器具有围绕燃气/空气混合室布置的金属丝网壁。然而，为了稳定火焰，导流壁安装在与金属丝网相距极短距离(1毫米)的位置处。这里所述的燃烧器具有熔铁炉燃烧器设计，包括布置在圆形或直线形排列的燃料喷嘴上方的燃气/空气混合室，燃烧器的一侧由连续的导流壁元件包围，另一侧由耐热的金属丝网壁包围。
US 5,474,443描述了用于锅炉的辐射式燃烧器。燃烧器为半球形形状，具有由金属丝布制成的弯曲燃烧器表面和布置在燃烧器表面下面、由带孔金属片制成的燃气分配器。然而，这种燃烧器的尺寸由半球的半径限定。然而，现代热交换器在尺寸方面需要更大的灵活性，使得燃烧室内的可用空间由所生成的火焰最佳地使用。
本申请人的WO 04/092647中描述了另一种类型的燃烧器。所述燃烧器包括燃烧器隔膜，该燃烧器隔膜从基座部分经过过渡部分连续地转变(flow)成封闭部分。特别地，当由不锈钢板或金属片制成时，某些形状的燃烧器难以连续地制成。
人们希望提供一种能够避免上述缺陷的燃烧器。
发明内容
本发明的总目标是提供一种使热交换器中的可用空间得到最佳利用的燃气燃烧器。
本发明的另一目标是提供一种具有最佳燃烧的燃气燃烧器。
本发明的又一目标是提供一种更有效使用材料的燃气燃烧器。
本发明的再一目标是提供一种对噪音具有改进作用的燃气燃烧器。
本发明的其它目标是提供一种更为紧凑、同时性能优于传统燃气燃烧器的燃烧器。
本发明的目标还在于提供一种具有改进的火焰分布的燃气燃烧器。
本发明提供了一种燃气燃烧器，其优选地为预混燃烧器，包括具有中心燃气进口的支架，所述中心燃气进口用于将燃气供应到燃气供应室中。燃气供应室由位于其侧部的第一燃烧器隔膜和与所述燃气进口相对的端盖包围。端盖通过连接区域或接缝连接到所述第一燃烧器隔膜的顶部上。燃烧器隔膜通过其基座部分、在底部连接到所述支架上。端盖由第二燃烧器隔膜形成。第一和第二燃烧器隔膜的外表面是带孔的耐热金属板。
根据本发明，术语″端盖″和″第二燃烧器隔膜″或″第二燃烧器表面″理解为具有相同的意思，即，端盖是有效端盖，还形成燃烧器隔膜，例如，具有用于进行燃烧的狭槽和/或孔。
本发明的燃气燃烧器的主要优点是，由于燃烧器具有扩大的表面积而更有效地使用材料。通过使用端盖作为有效燃烧器表面，对于相同容积的燃烧器来说或者以相反的方式使用本发明可以产生更大能量，对于更小容积的燃烧器来说可以产生相同大小的能量，使燃气燃烧器更为紧凑且仍能提供最佳燃烧。同样，通过使热交换器中的可用空间得到最佳利用，可以确保在现代热交换器的有限可用空间内进行最佳燃烧。
此外，本发明的燃气燃烧器在燃气供应室中提供更为均匀的气流并且具有改进的火焰分布。燃气可以从燃气进口侧自由流过燃气燃烧器，进一步轴向流过燃烧器。气流不会在燃烧器端部受到阻碍。由于端盖在本发明的燃气燃烧器中起到有效燃烧器的作用，与第一燃烧器隔膜和端盖之间的固定区域，例如焊接区相关的问题(例如，由温差引起的裂缝)显著减少。因此，直接结果是解决了与具有不透气端盖的传统燃气燃烧器相关的问题：在端盖处不存在压力增大，从而不会产生噪声影响或损坏，火焰稳定，端盖不会过热，不会产生因燃烧器侧部和端部之间的热膨胀差引起的裂缝，气流更顺畅，从而降低了氮氧化物和一氧化碳的排放。本发明提供了更为稳定的燃烧器。
由于第一燃烧器隔膜和第二燃烧器隔膜是两个部件，因此对两个部件来说可以使用不同的材料。例如，所述材料可以适应不同的耐热性。
在进一步的方面，提供了一种燃气燃烧器，其中，所述第一燃烧器隔膜和/或所述端盖包括带孔的耐热金属板，优选地不锈钢，更优选地
Figure GPA00001158681100031
或
Figure GPA00001158681100032
在第一优选实施例中，端盖在燃气供应室的顶侧通过焊接，例如点焊、钨极惰性气体保护焊或者激光焊连接到第一燃烧器隔膜上。在另一优选实施例中，端盖通过卷折连接到第一燃烧器隔膜上。优选地，在第一燃烧器隔膜和端盖之间没有材料重叠或者具有有限的材料重叠。
在另一方面，本发明提供了一种燃气燃烧器，其中，第一燃烧器隔膜和端盖无缝地或准连续地连接，从而尽可能避免了两个表面之间的任何阻碍固定点或锋利边缘。这改进了均质燃气流。
在可选实施例中，第一燃烧器隔膜顶侧和端盖边缘的接合不完全封闭。连接区域或接缝包括孔或非附接区域，而端盖牢固地固定到燃烧器顶部。这提供了更好的均匀火焰分布。
本发明还涉及燃气燃烧器，其中，所述第一燃烧器隔膜和所述第二燃烧器隔膜可以具有许多不同的形状。
本发明的一个方面提供了一种燃气燃烧器，其中，端盖为平坦的。在可选实施例中，端盖为凸形的，是指端盖表面的曲率向燃烧器外面延伸。端盖还可以是凹形的或者凸形和凹形波的组合。
在可选实施例中，端盖的形状为圆锥形、棱柱形、金字塔形、球形或由此推出的任何其它形状，例如具有平顶的圆锥形。
在热交换器的特殊设计中，有利地是提供具有更为复杂的几何体的燃烧器端部，例如具有圆锥形端盖的管式燃烧器。
在优选实施例中，本发明的燃气燃烧器的第一燃烧器隔膜的形状为圆柱形、圆锥形、棱柱形、金字塔形、球形或由此推出的任何其它形状，例如具有圆形边缘的圆柱体。
在特定实施例中，第一燃烧器隔膜在与燃气进口侧相对的侧部具有圆形边缘，以提供安装端盖的开口。边缘的圆形使燃气流更为流畅并且防止锋利边缘的阻碍。这还有利于端盖的设计和制造，所述端盖在特定实施例中可以是完全平坦的。附图显示了具有所述圆形边缘的圆柱形燃烧器和平坦端盖的实例，所述端盖安装在由所述边缘形成的开口中。
在可选实施例中，端盖具有提供开口的圆形边缘，其中，第一燃烧器隔膜的侧部准无缝地安装在开口中。
优选地，第一燃烧器隔膜的基座部分的形状为圆形、椭圆形或卵形、正方形、矩形、钻石形、三角形、五边形、六边形或由此推出的任何其它形状，例如，具有圆角的六边形。
在优选实施例中，本发明提供了一种燃气燃烧器，其中，第一燃烧器隔膜为圆柱形或管形，端盖燃烧器表面是凸形或平坦的，并且与基座部分的平面平行。
在进一步的方面，本发明提供了一种燃气燃烧器，包括分压器或燃气分配器以允许在燃烧器隔膜上具有最佳的燃气分布。除了位于侧部上的穿孔外，还可以在所述内部结构的端盖上设有穿孔，以便允许燃气流向燃烧器隔膜的端盖。优选地，内部结构制造为单个部件，但是出于结构难度考虑，例如，分压器可以由两个分开的部件制成。
本发明的燃气燃烧器的形状和大小(尺寸)可以容易地适应于现代热交换器的燃烧室的尺寸。可以为了最佳空间利用和火焰生成分别设计燃烧器的侧部和端盖，从而使燃烧器的侧部和端盖均具有自身形状和所用材料。
本领域的技术人员应当理解，通过本发明的燃气燃烧器可以获得燃气燃烧器的形状、直径和高度方面的大范围尺寸，同样，可以获得用于侧部和端盖燃烧器隔膜的大量材料组合。
举例来说，本发明的一些实施例通过附图进行描述。
附图说明
图1是根据本发明的燃烧器的示意图。图1a和1b显示了圆柱形燃烧器；图1c显示了圆锥形燃烧器。
图2a和2b显示了具有有效端盖的圆柱形燃烧器的横截面。图2c和2d显示了没有内管的可选实施例。
图3a和3b显示了示例性圆柱形燃烧器的横截面，包括两个(优选地不锈钢)结构：带孔内管(分压器)和带孔外管(燃烧器表面)。
图4显示了可选管状燃烧器的视图，包括由带孔不锈钢制成的燃烧器隔膜。
图5a显示了由带孔不锈钢制成的细长管状燃烧器，其安装在带孔不锈钢内管上。图5b显示了图5a的拆卸结构。
参考数字列表
102，202燃气供应室
104，204支架
205带孔内管，分压器
106，206第一燃烧器隔膜
108，208第二燃烧器隔膜
110，210第一燃烧器隔膜的基座部分
具体实施方式
图1a显示了根据本发明的圆柱形燃烧器，其包括底部连接到支架104上的燃气供应室102。支架104具有将燃气供应到燃气供应室102中的中心燃气进口。燃气供应室102由位于其侧部的第一燃烧器隔膜106和与所述燃气进口相对的第二燃烧器隔膜108包围。第二燃烧器隔膜108连接至燃烧器隔膜106的顶部。燃烧器隔膜106在底部处连接到支架104上。箭头表示沿与燃烧器表面大体上垂直的方向产生的火焰，从而在第一燃烧器隔膜106处提供径向气流，在第二燃烧器隔膜108处提供轴向气流。
图1b显示了与图1a所示燃烧器类似的圆柱形燃烧器，第二燃烧器隔膜108形成与第一燃烧器隔膜106相交成一定角度(不同于90度)的平面。箭头还表示沿与燃烧器表面106和108大体上垂直的方向产生的火焰。
图1c显示了根据本发明的可选圆锥形燃烧器，其包括第一燃烧器隔膜106，该第一燃烧器隔膜在其基座部分110处连接到支架104上。支架104具有将燃气供应到燃气供应室102的中心燃气进口。第二燃烧器隔膜108与基座部分110的平面平行。箭头表示沿与燃烧器表面大体上垂直的方向产生的火焰，从而在第一燃烧器隔膜106处提供径向气流，在第二燃烧器隔膜108处提供轴向气流。
图2a和2b显示了具有有效端盖208的圆柱形燃烧器的横截面，所述端盖准无缝地连接到位于燃气供应室202侧部的第一燃烧器隔膜206上。带孔内管205可以选择性设置在燃气供应室202中。在图2a中，第二燃烧器隔膜具有提供开口的圆形边缘，其中，第一燃烧器隔膜的端部准无缝地安装。接缝形成在筒体侧部。图2b显示了具有圆形边缘的圆柱形燃烧器和平坦的第二燃烧器隔膜的实例，所述第二燃烧器隔膜安装在由所述边缘形成的开口中。这里，接缝形成在燃烧器的顶部上。图2c和2d显示了没有内管的可选实施例。
图3a显示了圆柱形燃烧器的横截面，圆柱形燃烧器包括两个(优选地不锈钢)结构：带孔内管(分压器)和带孔外管(燃烧器表面)。燃气进口可以安装在支架中心以使燃气流入内管中的燃气供应室内。与燃气进口侧相对的侧部显示了位于内外管中的带孔端盖。从外管上可以看出，端盖和第一燃烧器隔膜是通过接缝彼此连接的两个部件。外部隔膜侧部的边缘朝向端盖成圆形并且提供用于安装平坦端盖的开口。
图4显示了根据本发明制造的可选燃烧器的视图。管状燃烧器包括由带孔不锈钢制成的第一燃烧器隔膜和端盖。它们可以选择性地安装在带孔不锈钢内管或分压器上。在该示例性实施例中，端盖或第二燃烧器表面具有70毫米的直径。长径比大约为1。端盖略微外凸并且具有朝向燃烧器侧部的圆形边缘。燃烧器侧部具有直的边缘。端盖和侧部的边缘通过钨极惰性气体保护焊缝连接。
图5显示了根据本发明制造的燃烧器。图5a显示了均由带孔不锈钢制成的侧部和端盖，所述侧部和端盖安装在带孔不锈钢内管(分压器)上，如图5b中的拆卸结构中所示。管状燃烧器结构(在左侧)包括带孔不锈钢燃烧器隔膜，其安装在右侧上显示的带孔不锈钢内管上。外管在底部处连接到内管上。端盖以与图4所示相同的方式安装。在本示例性实施例中，端盖具有63毫米的直径。燃烧器为细长的。
根据本发明的燃烧器的应用本质上各不相同，例如家用和工业预混燃烧器，家用热水器，工业锅炉和热水器，用于工业操作和食品工业中的红外散热器。

Claims (10)

1.一种燃气燃烧器，所述燃气燃烧器包括具有中心燃气进口的支架，所述中心燃气进口用于将燃气供应到燃气供应室中，所述燃气供应室由一表面包围，所述表面包括第一燃烧器隔膜和与所述燃气进口大体上相对的端盖，所述端盖连接到所述第一燃烧器隔膜的顶部上，所述第一燃烧器隔膜在底部处通过基座部分连接到所述支架，其中，所述端盖由第二燃烧器隔膜形成，所述第一燃烧器隔膜和所述第二燃烧器隔膜都是带孔的耐热金属板；其特征在于：所述第二燃烧器隔膜通过接缝与所述第一燃烧器隔膜相连，所述接缝具有用于提供另一燃烧器表面的中断部。
2.如权利要求1所述的燃气燃烧器，其中，所述燃气燃烧器是预混燃气燃烧器。
3.如权利要求1所述的燃气燃烧器，其中，所述金属板为不锈钢板。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的燃气燃烧器，其中，所述第二燃烧器隔膜焊接到所述第一燃烧器隔膜上。
5.如权利要求1-3中任意一项所述的燃气燃烧器，其中，所述第一燃烧器隔膜的形状为圆柱形、圆锥形、棱柱形、金字塔形或球形。
6.如权利要求1-3中任意一项所述的燃气燃烧器，其中，所述第一燃烧器隔膜的所述基座部分的形状为圆形、椭圆形、矩形、钻石形、三角形或五边形。
7.如权利要求6所述的燃气燃烧器，其中，所述基座部分的形状为正方形。
8.如权利要求1-3中任意一项所述的燃气燃烧器，其中，所述第二燃烧器隔膜是平坦的、凸形或凹形的。
9.如权利要求1-3中任意一项所述的燃气燃烧器，其中，所述第二燃烧器隔膜的形状为圆锥形、棱柱形或金字塔形。
10.如权利要求1-3中任意一项所述的燃气燃烧器，其中，所述第一燃烧器隔膜和所述第二燃烧器隔膜包围带孔不锈钢分压器，所述带孔不锈钢分压器在其侧部和顶部具有孔。
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