CN102829494A - 一种燃气式家用集中供热装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于家庭供热技术领域，涉及一种高效环保型燃气式家用集中供热装置，兼具燃气灶、吸油烟机、暖气和洗浴功能；在吸油烟风机作用下，空气、油烟及蒸汽通过集气罩到进气管，燃气通过燃气管、燃气阀进入进气管与空气、油烟机水蒸汽混合形成燃气混合气进入炉腔，燃气混合气由燃烧器分流燃烧，加热炉板直接烘、烤、煎食物，加热炊具炒菜或做饭；吸气罩和吸油烟风机具有传统吸油烟机的功能；燃烧废气顶开排气阀进入排气管毫无遗漏地排到室外，在排出过程中根据室内温度调节三通阀，控制燃烧废气进入排气管上部或换热器的比例；其工作原理新颖，结构简单，操作控制便利，热效率高，洁净环保，功能多，适合农村家用等场合。

Description

一种燃气式家用集中供热装置

技术领域：

本发明属于家庭供热技术领域，涉及一种能量状态转换装置，特别是一种具有燃气灶、吸油烟机、暖气和洗浴多功能的高效环保型燃气式家用集中供热装置。

背景技术：

现有的厨房内油烟机与燃气灶结构与功能一般相互独立，具有成本高、占空间大、安装维护不便、控制复杂、运行费用高、节能环保效果差等缺点；另外，传统的燃气灶都是开式燃烧，其特点是天然气、煤制气、液化石油气或沼气等与空气混合后被点燃，在小于等于环境大气压力的条件下燃烧，燃烧区空燃比低，过量空气系数小于1，燃气燃烧不充分，热效率低于60%；当燃气为沼气时燃烧产生的臭味另人不堪忍受，锅内食物沸腾出来熄灭火焰的现象时有发生，而燃气继续外出，容易使人中毒或出现爆炸危险；油烟机对各种味道的气体及油烟不作燃烧净化，就直接排出室外，污染了室外的大环境。特别是农村冬天供暖和洗浴问题一直影响着人们的生活质量，即使有的住家安装了土暖气，利用煤炉排气管加热暖气片内的水或直接加热室内空气提高室内温度，但燃烧废气余热根本得不到很好利用；而集中洗浴的地方往往离家较远，逢年过节拥挤不堪，也极不卫生。经查新，现有的类似的已公开专利主要有：[1]尹发胜.内燃式燃气灶具.ZL0221078.X,20023-3-19；[2]王占义.封闭式燃气灶具.ZL93243708.7,1995-7-5；[3]梁富泉.内燃式多功能灶具.200510117651.X,2006-7-12；[4]郝毅.内燃排烟式安全节能环保燃气灶.ZL03239084.X,2004-8-11；[5]张洪信，张铁柱，张纪鹏.油烟机与燃气灶集成式内燃灶具.ZL200710016128.7，2009-01-21；上述公开技术的共同特点是：火焰在燃气灶面板下燃烧，燃烧的废气直接排出室外，不会污染室内的空气；专利[3]设置了热交换器，利用废气的余热加热自来水，具有一定节能效果；专利[1]、[2]、[3]、[4]虽然具有一定的节能环保效果，但不是真正的内燃，仍然具有传统燃气灶的最根本的特点；专利[5]的内燃原理作为本发明的内燃原理基础，通过结构原理的进一步优化，并根据实际需要提出改进方案，专利[5]是本发明的重要支撑。现有的这些专利都没有将燃气灶、油烟机、暖气及洗浴功能集成一体。所以寻求设计一种高效环保多功能燃气式集中供热系统装置，实现空气、蒸汽、油烟和燃气等混合气体在一个封闭空间、较高压力下、空然比及过量空气系数较大的情况下燃烧，混合气的压力通过吸油烟风机增压实现，压力大小由排气阀设定压力决定，炉体采用双层中空结构，热量的传导、对流和辐射损失将大为减少，燃气燃烧更为充分，废气直接排出室外，在排出过程中或加热进气管道内的空气，或加热水实现暖气供暖或洗浴，成为业界科研的重要探讨任务。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，利用燃气能源全面解决家庭的集中供热问题，通过燃气的真正内燃将燃气灶、油烟机、暖气片及热水器（洗浴用）的结构原理集成一体并实现相映的功能，设计制备一种高效环保型燃气式家用集中供热装置。

为了实现上述目的，本发明的设计原理是将空气、蒸汽、油烟等混合气在吸油烟风机作用下，通过集气罩吸入，经过进气管上部、中部，在进气管下部经过吸油烟风机增压，燃气也经过燃气管、燃气阀进入进气管下部，在进空气管下部形成燃气混合气，充入炉腔，在较高压力下、空燃比及过量空气系数较大的条件下燃烧，实现燃气混合气的内燃和充分燃烧；火焰加热炉板，炉板上直接烘、烤、煎食物，或加热炊具炒菜或做饭；吸气罩和吸油烟风机具有传统吸油烟机的功能，当燃气混合气燃烧压力大于排气阀的设定压力时，燃气混合气顶开排气阀芯，充分燃烧后的废气通过排气阀进入排气管下部，排气阀的设定压力应小于风机产生的气体压力；在排气管下部设有三通阀，根据室内温度调节控制燃烧废气进入排气管上部或换热器的比例关系，如果室内温度较高不用暖气、不用热水器，减少甚至关闭进入换热器的废气量，其余废气直接进入排气管上部，进入排气管上部的废气在排出过程中加热进气管内的气体；如果室内需要供暖或使用热水器洗浴，调节三通阀让燃烧废气全部或部分进入换热器；如果热水器总开关打开、暖气回水总开关和暖气供水总开关关闭，换热器水腔的水则依靠对流，使热水器内的水加热到一定温度，用于洗浴；热水器设有温度指示器、水位指示器以监视水温和水位，作为控制热水器注水开关、热水器总开关、暖气回水总开关、暖气供水总开关的依据，热水器内胆、热水器外壳之间有空隙以减少热损失，加强保温效果；热水器上设有排气口，以便注水时热水器内胆内的空气逸出。热水器注水开关的上面可直接自来水或其它水源。热水器通过出水调节阀调节洗浴时的水量；如果热水器总开关关闭、暖气回水总开关和暖气供水总开关打开，换热器水腔的水则依靠对流，使水在暖气片内循环流动，加热室内空气，实现暖气功能；暖气片根据需要设置一个或多个，通过暖气片开关来开通或截止暖气片内水流路径；换热器采用铝合金或铸铁材料，为圆柱形，有两个空腔，外面是环形的换热器水腔，里面是换热器废气通道；燃烧废气在换热器废气通道内形成之字路径，从换热器废气入口到换热器废气出口，在换热器内停留的时间较长，将热量传到其外围换热器水腔的水；进入排气管上部的废气在排出过程中利用废气余热加热经过进气管中部的气体，经过换热器的废气从换热器废气出口进入排气管；炉体采用双层中空结构，能降低热量的传导、对流和辐射损失；热水器与暖气片的上下位置高于换热器，天气转暖可打开暖气放水开关放出暖气内的水，天气变冷需要暖气功能时，需要从排气充水杯注水到暖气系统；混合气中的油烟被燃烧，燃烧废气全部排到室外，室内没有燃烧废气，环境友好。

本发明运行工作时，接通电源后吸油烟风机开始转动，按下并转动开关旋钮，燃气阀打开，点火器发出火花；或通过琴键开关和电控系统，空气、蒸汽、油烟等混合气在吸油烟风机作用下，通过集气罩吸入，经过进气管上部、中部，在进气管下部经过吸油烟风机增压，燃气也经过燃气管、燃气阀进入进气管下部，在进空气管下部形成燃气混合气，充入密封的炉腔，经燃烧器分流，在高于大气压而且空燃比及过量空气系数较大的条件下，遇到火花开始燃烧，实现燃气混合气的内燃和充分燃烧，火焰加热炉板直接烘、烤、煎食物，或加热炊具炒菜或做饭；当燃气混合气燃烧压力大于排气阀的设定压力时，燃气混合气顶开排气阀芯，充分燃烧后的废气通过排气阀进入排气管下部，三通阀根据室内温度调节控制燃烧废气进入排气管上部或换热器的比例关系，如果室内温度较高，减少甚至关闭进入换热器的废气量，其余废气进入排气管上部；如果室内需要供暖或使用热水器洗浴，调节三通阀让燃烧废气全部或部分进入换热器；在使用暖气功能时，先通过排气充水杯注水到暖气系统，燃烧废气经过换热器将热量传到其外围换热器水腔的水；洗浴时，关闭暖气回水总开关和暖气供水总开关，打开热水器总开关，换热器水腔的水则依靠对流，使热水器内的水加热到一定温度，用于洗浴；从水位指示器看热水器内胆储水量，如不足则打开热水器注水开关往里注水，热水器注水开关上面可直接自来水或其它水源，满足洗浴要求水量后关闭热水器注水开关；从温度指示器监视水温，满足洗浴要求后关闭热水器总开关，用出水调节阀调节洗浴时水量，出水调节阀的后面接有淋浴喷头或其它洗浴装置；供暖时，关闭热水器总开关，打开暖气回水总开关和暖气供水总开关，换热器水腔的水则依靠对流，使水在暖气片内循环流动，加热室内空气，实现暖气功能；暖气片根据需要设置一个或多个，通过暖气片开关截止或开通暖气片内水流路径；进入排气管上部的废气在排出过程中加热经过进气管中部的气体，废气余热得到充分利用，经过换热器的废气从换热器废气出口进入排气管，燃烧废气全部排到室外；当长时间不需要暖气功能时打开暖气放水开关放出暖气内的水。

本发明以燃气作为能源实现燃气灶、油烟机、暖气和热水器（洗浴用）的综合结构和功能，燃气混合气在高于大气压、空气富余的炉腔燃烧，燃烧充分且温度高；双层中空结构的炉体有效地降低热量的传导、对流和辐射损失；废气在排出过程中加热进入炉腔的空气或进入暖气片、热水器的水；吸油烟风机的风扇在进气管下部的管内，噪音小；内室内没有燃烧废气，油烟经过燃烧后排到室外减少了对室内外环境的污染；其工作原理新颖，结构简单，操作控制便利，热效率高，洁净环保，功能多，适合农村家用等场合。

附图说明：

图1为本发明的主体正面结构原理示意图。

图2为本发明的主体侧面结构原理示意图。

图3为本发明的换热器纵截面结构原理示意图。

图4为本发明的换热器横截面结构原理示意图。

具体实施方式：

下面结合附图并通过本实施例对本发明作进一步描述。

实施例：

本实施例中的主体结构包括开关旋钮1、燃气阀2、燃气管3、炉体4、进气管下部5、排气阀芯6、排气阀座7、排气阀弹簧8、吸油烟风机9、螺钉10、进气管中部11、排气管上部12、进气管上部13、集气罩14、换热器废气出口15、换热器废气通道16、换热器水腔17、换热器18、换热器废气入口19、三通阀20、排气管下部21、炉腔22、炉板23、燃烧器24、点火器25、第二暖气片开关26、暖气供水总管27、第一暖气片开关28、排气充水杯29、第二暖气片30、暖气回水总管31、第一暖气片32、暖气放水开关33、暖气回水总开关34、暖气供水总开关35和热水器44，采用常规技术电、水、气分别连通式组合构成一体式结构的系统装置，热水器44包括热水器总开关36、出水调节阀37、温度指示器38、水位指示器39、排气口40、热水器注水开关41、热水器内胆42和热水器外壳43；开关旋钮1、燃气阀2及燃气管3结构原理采用传统燃气灶，炉腔22是炉板23和炉体4围成的内部空间，炉板23与炉体4采用过赢联接；炉体4设计为双层中空结构；吸油烟风机9通过螺钉10固定安装在进气管下部5上；燃气管3末端固定接于进气管下部5的炉腔22的入口处，进气管下部5分别与进气管中部11、进气管上部13固联，进气管中部11内设有排气管上部12串入式通过，高温燃烧废气从排气管上部12排出并加热进气管中部11内的空气；进气管上部13与集气罩14固联；吸油烟风机9转动将空气、炒菜做饭产生的油烟及水蒸气从集气罩14吸入，分别经过进气管上部13和进气管中部11在进气管下部5与燃气混合形成燃气混合气进入炉腔22，经燃烧器24分流，燃烧器24固定设置在炉腔22的入口处，燃烧器24的结构功能采用现有的常规燃烧器；炉腔22的废气出口被排气阀芯6关闭，排气阀芯6在排气阀弹簧8的弹性力作用下与废气出口具有一定压力，排气阀芯6在排气阀座7的孔内左右移动，排气阀弹簧8设置在排气阀7的孔内，其一端与排气阀芯6接触，另一端与排气阀座7的孔底接触；排气阀座7焊接或过赢装配式固联于排气管下部21；炉腔22内混合气压力上升时顶开排进阀芯6，燃烧废气进入排气管下部21；排气管下部21与排气管上部12之间固定接有三通阀20，三通阀20的第三个接口与换热器废气入口19相通，转动三通阀20的手柄调节控制燃烧废气进入排气管上部12或换热器18的比例；换热器18上分别固定设有换热器废气通道16和换热器水腔17，其材料为铝合金或铸铁，换热器废气通道16为之字形结构；如果热水器总开关36打开、暖气回水总开关34和暖气供水总开关35关闭，换热器水腔17的水则依靠对流，使热水器内胆42的水加热；热水器44设有温度指示器38和水位指示器39控制热水器注水开关41、热水器总开关36、暖气回水总开关34和暖气供水总开关35，热水器内胆42和热水器外壳43之间设有空隙以减少热损失，加强保温效果；热水器44上面固定制有排气口40使注水时热水器内胆42内的空气逸出；如果热水器总开关36关闭、暖气回水总开关34和暖气供水总开关35打开，换热器水腔17的水则依靠对流，使水在暖气管路及暖气片内循环流动，加热室内空气，实现暖气功能；暖气供水总管27和暖气回水总管31之间接有第二暖气片30和第一暖气片32，根据供暖需要设置暖气片的数量；第二暖气片30、第一暖气片32和暖气供水总管27之间分别制有第二暖气片开关26、第一暖气片开关28，如果关闭暖气片开关，暖气将不再经过相应暖气片；换热器18选用铝合金或铸铁材料，结构为圆柱形，制有两个空腔，外面是环形的换热器水腔17，里面是换热器废气通道16；燃烧废气在换热器废气通道16内形成之字路径，从换热器废气入口19到换热器废气出口15，在换热器18内停留，将热量传给其外围换热器水腔17中的水；进入排气管上部12的废气在排出过程中利用废气余热加热经过进气管中部11的气体；经过换热器18的废气从换热器废气出口15进入排气管上部12；炉体4为双层中空结构；热水器44和暖气片的上下位置高于换热器18，天气转暖时打开暖气放水开关33放出暖气内的水，天气变冷需要暖气功能时，需要从排气充水杯29注水到暖气系统。

本实施例的图2中的双点划线表示第二暖气片30、第一暖气片32之间或并接其它暖气片。

本实施例工作时，接通电源吸油烟风机9开始转动，按下并转动开关旋钮1，燃气阀2打开，点火器25发出火花，上述操作也可以通过琴键开关和电控系统来实现；空气、蒸汽、油烟等混合气在吸油烟风机9作用下，通过集气罩14吸入，经过进气管上部13、中部11，在进气管下部5经过吸油烟风机9增压，燃气也经过燃气管3、燃气阀2进入进气管下部5，在进空气管下部5形成燃气混合气，充入密封的炉腔22，经燃烧器24分流，在高于大气压、空燃比及过量空气系数较大的条件下，遇到火花开始燃烧，实现燃气混合气的内燃和充分燃烧；火焰加热炉板23直接烘、烤、煎食物，或加热炊具炒菜或做饭；当燃气混合气燃烧压力大于排气阀的设定压力时，燃气混合气顶开排气阀芯6，充分燃烧后的废气通过排气阀进入排气管下部21；三通阀20根据室内温度调节控制燃烧废气进入排气管上部12或换热器18的比例关系，如果室内温度较高，可以减少甚至关闭进入换热器18的废气量，其余废气进入排气管上部12；如果需要供暖或洗浴，可以调节三通阀20让燃烧废气全部或部分进入换热器18；在使用暖气功能时，先通过排气充水杯29注水到暖气系统；燃烧废气经过换热器18将热量传到其外围换热器水腔17内的水；洗浴时，关闭暖气回水总开关34和暖气供水总开关35，打开热水器总开关36，换热器水腔17的水则依靠对流，使热水器44内的水加热用于洗浴；从水位指示器39看热水器内胆42储水量，如不足则打开热水器注水开关41往里注水，热水器注水开关41上面直接自来水或其它水源，满足洗浴要求水量后关闭热水器注水开关41；从温度指示器38监视水温，满足洗浴要求后关闭热水器总开关36；用出水调节阀37调节洗浴时水量，出水调节阀37的后面可接淋浴喷头或其它洗浴装置；供暖时，关闭热水器总开关36，打开暖气回水总开关34和暖气供水总开关35，换热器水腔17的水则依靠对流，使水在暖气片内循环流动，加热室内空气，实现暖气功能；暖气片设置一个或多个，通过暖气片开关截止或开通暖气片内水流路径；进入排气管上部12的废气在排出过程中加热经过进气管中部11的气体，使废气余热得到充分利用；经过换热器18的废气从换热器废气出口15进入排气管上部12，燃烧废气全部排到室外，当长时间不需要暖气功能时打开暖气放水开关33放出暖气内的水。

Claims (1)

1.一种燃气式家用集中供热装置，其特征在于主体结构包括开关旋钮、燃气阀、燃气管、炉体、进气管下部、排气阀芯、排气阀座、排气阀弹簧、吸油烟风机、螺钉、进气管中部、排气管上部、进气管上部、集气罩、换热器废气出口、换热器废气通道、换热器水腔、换热器、换热器废气入口、三通阀、排气管下部、炉腔、炉板、燃烧器、点火器、第二暖气片开关、暖气供水总管、第一暖气片开关、排气充水杯、第二暖气片、暖气回水总管、第一暖气片、暖气放水开关、暖气回水总开关、暖气供水总开关和热水器，采用常规技术电、水、气分别连通组合构成一体式结构的系统装置；热水器包括热水器总开关、出水调节阀、温度指示器、水位指示器、排气口、热水器注水开关、热水器内胆和热水器外壳；开关旋钮、燃气阀及燃气管结构原理采用传统燃气灶，炉腔是炉板和炉体围成的内部空间，炉板与炉体采用过赢联接；炉体设计为双层中空结构；吸油烟风机通过螺钉固定安装在进气管下部上；燃气管末端固定接于进气管下部的炉腔的入口处，进气管下部分别与进气管中部、进气管上部固联，进气管中部内设有排气管上部串入式通过，高温燃烧废气从排气管上部排出并加热进气管中部内的空气；进气管上部与集气罩固联；吸油烟风机转动将空气、炒菜做饭产生的油烟及水蒸气从集气罩吸入，分别经过进气管上部和进气管中部在进气管下部与燃气混合形成燃气混合气进入炉腔，经燃烧器分流，燃烧器固定设置在炉腔的入口处，燃烧器的结构功能采用现有的常规燃烧器；炉腔的废气出口被排气阀芯关闭，排气阀芯在排气阀弹簧的弹性力作用下与废气出口具有一定压力，排气阀芯在排气阀座的孔内左右移动，排气阀弹簧设置在排气阀的孔内，其一端与排气阀芯接触，另一端与排气阀座的孔底接触；排气阀座焊接或过赢装配式固联于排气管下部；炉腔内混合气压力上升时顶开排进阀芯，燃烧废气进入排气管下部；排气管下部与排气管上部之间固定接有三通阀，三通阀的第三个接口与换热器废气入口相通，转动三通阀的手柄调节控制燃烧废气进入排气管上部或换热器的比例；换热器上分别固定设有换热器废气通道和换热器水腔，其材料为铝合金或铸铁，换热器废气通道为之字形结构；如果热水器总开关打开、暖气回水总开关和暖气供水总开关关闭，换热器水腔的水则依靠对流，使热水器内胆水加热；热水器设有温度指示器和水位指示器控制热水器注水开关、热水器总开关、暖气回水总开关和暖气供水总开关，热水器内胆和热水器外壳之间设有空隙以减少热损失，加强保温效果；热水器上面固定制有排气口使注水时热水器内胆内的空气逸出；如果热水器总开关关闭、暖气回水总开关和暖气供水总开关打开，换热器水腔的水则依靠对流，使水在暖气管路及暖气片内循环流动，加热室内空气，实现暖气功能；暖气供水总管和暖气回水总管之间接有第二暖气片和第一暖气片，根据供暖需要设置暖气片的数量；第二暖气片、第一暖气片和暖气供水总管之间分别制有第二暖气片开关、第一暖气片开关，如果关闭暖气片开关，暖气将不再经过相应暖气片；换热器选用铝合金或铸铁材料，结构为圆柱形，制有两个空腔，外面是环形的换热器水腔，里面是换热器废气通道；燃烧废气在换热器废气通道内形成之字路径，从换热器废气入口到换热器废气出口，在换热器内停留，将热量传给其外围换热器水腔中的水；进入排气管上部的废气在排出过程中利用废气余热加热经过进气管中部的气体；经过换热器的废气从换热器废气出口进入排气管上部；炉体为双层中空结构；热水器和暖气片的上下位置高于换热器，天气转暖时打开暖气放水开关放出暖气内的水，天气变冷需要暖气功能时，从排气充水杯注水到暖气系统。

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