CN103201561B - 用于预混式燃气燃烧器的空气—燃气混合装置 - Google Patents

Abstract

一种用于燃气燃烧器的混合装置，包括：具有叶轮的风扇单元，叶轮具有围绕旋转轴线驱动的径向叶片；与旋转轴线同轴的第一管道；与第一管道同轴的第二管状管道；从叶轮的基面突伸的叶轮叶片；以及风扇容纳歧管。装置还包括沿远离旋转轴线的方向从第一管道突伸并位于第一管道外部的至少一个附加物，该附加物在由第一管道的终端部分、该终端部分朝向更靠近叶轮叶片的前导边缘的叶轮基面侧的叶轮基面的延伸部、叶轮叶片的前导边缘以及靠近叶轮叶片的相应前导边缘在叶轮叶片的前面定位的风扇容纳歧管的前表面轮廓联合限定的区域内延伸。至少一个附加物成形为定子叶片元件，并且具有板状外形并且从旋转轴线径向延伸并具有平直的相对面。

Description

用于预混式燃气燃烧器的空气—燃气混合装置

技术领域

本发明涉及一种用于预混式燃气燃烧器的混合装置，该燃烧器具有如独立权利要求1的前序部分中所述的特征。

背景技术

本发明尤其但非排它地涉及设计为空间加热或水加热的家用锅炉的技术领域。

在该领域中，家用锅炉必须满足各种要求，包括一些涉及到使用者舒适性和安全性的要求。安全性要求包括响应于可能发生在出烟口中的任何障碍的动作设置。

通常可以将锅炉视为一种输入燃气和冷水并输出热水和由燃气和空气燃烧所产生的燃烧产物的系统。燃烧产物通过管道或烟道排放，管道或烟道将燃烧产物运载到设备安装于其中的建筑物的外部，并将它们排放到外部环境中。

烟道通常是圆筒状管道，其一端连接到燃烧室且另一端连接到外部终端。由于终端处于外部环境中，所以其可能变成被外部媒介阻塞或堵塞，这些外部媒介例如鸟所筑的巢或被风带来并落在终端上的物体。在这种情况下，换句话说如果终端被堵塞，那么锅炉必须关闭或者必须在其一氧化碳输出减少到通过调节所设定的限值之下而运行。

锅炉中的燃烧过程在空气和可燃性气体结合下发生，空气通过风扇供应到设备内部。在到达风扇之前，吸入空气流进混合器并产生真空，从而抽吸可燃性气体。在紧凑系统中，混合器以汇聚管的形式制成并且在具有最小截面的部分中产生真空。燃气通过与汇聚管共轴的管道喷入空气流。

在其它无紧凑需求的系统中，将长度至少与汇聚管相同的分流管装配在最小截面的下游。

通过真空抽吸的燃气数量通过燃气阀门进行调节，该燃气阀门在风扇转速变化的情况下保持燃空比恒定。

如果出烟口被阻塞，即便风扇转速保持相同，通过风扇供应的空气流仍然减少，并且燃气流率也相应地减少。

在理想系统中，当空气流率降到低于最低的所需流率时，燃空比也应保持恒定。这样，燃烧过程继续，一氧化碳输出保持在限值之内，并且在低于一定的热功率水平时将锅炉关闭。

无论是由于火焰不能再保持稳定，还是由于借助电极检测火焰存在的锅炉安全系统检测到火焰中的离子电流低于锅炉的电流板中设定的参考限值，都关闭锅炉，并由此动作以关闭燃气阀。

如前面所述的仅具有汇聚管道的混合系统在烟道阻塞时通常不能令人满意地工作。当管道变得阻塞时，燃空比趋向于增大，导致一氧化碳输出远高于通过调节所设定的限值。

如前面所述已知的系统中，燃空比在烟道阻塞时增大。该比值的增大是由于真空度的增加且从而使得喷入的燃气数量增加。这种现象是因为叶轮的孔区域(吸入区部)所产生的不同的流体动力条件而产生的。在这些条件下，生成与叶轮的旋转轴线同轴的漩涡，并在叶片通道的进口和出口之间再循环。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有前述类型的空气—燃气混合装置，该混合装置从结构上和功能上被设计成克服上述现有技术的限制。

本发明借助根据所附权利要求书制成的空气—燃气混合装置来解决该问题。

附图说明

通过下面对某些优选实施示例的详细描述，出于指导和非限制性方式的目的结合附图，将使本发明的其它特征和优点变得清楚，其中：

图1是根据本发明所使用的装置的安装示意图，

图2是根据现有技术的混合装置的轴向截面示意图，

图3是根据本发明的装置、对应于图2的示意图，

图4和5是在不同的变形实施例中沿图3细节的轴向截面的示意图，

图6是前述附图中所示的根据本发明的装置的正视示意图，

图7是根据本发明的装置的又一示范性实施例的立体图。

具体实施方式

首先参照图1，数字1表示具有燃气燃烧器的锅炉，该燃气燃烧器具有空气和燃气预混合，例如用于加热环境2的锅炉，其中燃烧室(图中未示出)通过燃烧烟气出烟口3连接到如图所示的位于环境外部的排放终端4。

锅炉1包括供应在混合装置5中预先混合的可燃性空气—燃气混合物的燃烧器，该混合装置5以已知配置示出在图2中。该装置包括围绕旋转轴线X驱动的、具有叶轮7的风扇单元6，该风扇单元设有在轴向吸入区部9和径向相对的输送区部10之间延伸的径向叶片8。叶轮7容纳在其中形成有区部9和10的罩壳11内。

每个叶轮叶片8从叶轮的基面12突起，横向延伸到轴线X，并在吸入区部9内具有一个边缘13，多对相邻的边缘限定了前导边缘或相应叶片通道的嘴部，这些通道沿着区部9和10之间的叶片延伸部在成对的相邻叶片之间延伸。

在容纳叶轮7的歧管11中形成有面向叶片的与基面12轴向相对侧的前表面，在图2的轴向截面中使用数字14来表示该表面的轮廓。

在风扇的吸入区部9的上游，通过风扇将空气从该处抽吸并送往燃烧器，该混合装置包括设计成引导空气的管状管道15，该管道与轴线X同轴定位并具有朝向吸入区部9汇聚的终端部分15a，该部分的自由端具有最小的截面。在该截面中通过收敛性的几何外形产生真空并抽吸燃气流，该燃气流被导引通过至少部分地形成在管道15内部并与其同轴的第二管状管道16。可替代的是，管道16也可以在管道15外部延伸。

以传统的方式，通过在风扇转速变化的情况下保持燃空比恒定的燃气阀(图中未示出)对通过真空抽吸的燃气量进行调节。

根据本发明的原理特征，装置1还包括至少一个呈定子叶片元件20形式的附加物，其远离轴线X从管道外部的管道15侧向轮廓突起。

参照图3，假定叶片元件20的中间部分出现在图中轴向截面的平面(页平面)上，则叶片元件在由以下联合限定的区域(在图中用虚线表示)内延伸：

-汇聚管道15的终端部分的轮廓，

-终端部分至靠近表面12的点且平行于轴线X的延伸部分，

-叶轮的基面12与相应的叶片边缘13靠近的部分，

-叶片通道的相应前导边缘13，

-以及靠近相应边缘13相对于叶片8正面定位的叶轮容纳歧管11的表面轮廓14。

在上述限定的在图3-5中使用虚线表示的区域内，至少一个叶片元件20可以从汇聚元件的横向轮廓延伸以至少部分地占据该区域，同时与叶轮的叶片间隔开以避免与这些叶片干涉。

图4和5给出了根据歧管11的不同正面轮廓限定叶片元件20的区域的替代配置。

更具体的，叶片元件20具有带相对面20a的平板状外形，并限定横向厚度20b。

在一个示例性的实施例中，定子叶片元件20相对于旋转轴线X径向延伸，并且其相对面20a是平直的。显然，其它形状或位置也是可行的。叶片元件20的数量和角度位置也可以是变化的。

在另一个示例性的实施例中，如图7所示，四个叶片元件20沿圆周以相等的角度间隔设置并定位。叶片元件径向延伸并具有矩形几何形状的平直轮廓。

优选的是，每个叶片元件20的厚度20b大于0.2mm，并适宜地制成为1mm，同时汇聚管道15的壁厚21在其具有最小截面的端部处小于3mm。

根据本发明的定子叶片元件的作用在具体叙述如下。

当烟气至少部分地被阻碍时，燃空比趋于增大。这种增大是由于真空度的增加并由此导致喷入的燃气量增加。该现象是由于在叶轮的孔区域内产生的不同的流体动力学条件而导致的。在这些条件下，产生与旋转轴线X同轴的漩涡，并且在叶片通道的入口和出口之间再循环。定位在上述区域中的至少一个附加物或叶片20的设置趋于抵抗燃气混合物的这些流体动力学作用，从而在烟气受阻期间导致性能的改善。这样，当阻碍增大时空燃比趋于减小，使得锅炉被安全地关闭。

上述解决方案使得将要维护的混合器的紧凑配置变得可能，此外，由于当燃空比减少时火焰因为变得不稳定而趋于熄灭且不导致一氧化碳的产生，使得燃空比的减少是更为安全的因素。

这样，本发明解决了提出的问题，并提供了优于现有方案的所述优点。

Claims (4)

1.一种用于燃气燃烧器的混合装置，包括：

-风扇单元(6)，所述风扇单元具有叶轮(7)，所述叶轮(7)具有围绕旋转轴线(X)驱动的叶轮叶片(8)，所述风扇单元还具有轴向吸入区部(9)和径向输送区部(10)；

-用于容纳所述风扇单元的叶轮的风扇容纳歧管(11)；

-用于将空气流供应到所述吸入区部的第一管道(15)，所述第一管道与旋转轴线(X)同轴，并且具有邻近所述吸入区部(9)汇聚的终端部分(15a)；

-用于在所述终端部分(15a)的具有最小截面的端部处供应燃气流的第二管状管道(16)，所述第二管状管道与所述第一管道(15)同轴，以使空气流与燃气流在风扇的吸入区部(9)上游混合；

-从所述叶轮的基面(12)突伸的叶轮叶片(8)，每个叶轮叶片(8)具有位于所述吸入区部(9)的前导边缘(13)，这些前导边缘在相邻的成对叶片之间形成相应的叶片通道的嘴部，并在风扇单元的所述吸入区部(9)和所述输送区部(10)之间延伸；

-风扇容纳歧管(11)，具有位于叶轮叶片(8)前面并与其间隔开的前表面轮廓(14)；

其特征在于，包括沿远离所述轴线(X)的方向从所述第一管道(15)突伸并位于所述第一管道(15)外部的至少一个附加物，所述至少一个附加物在由所述第一管道(15)的终端部分、该终端部分(15a)朝向更靠近所述叶轮叶片的前导边缘(13)的叶轮基面(12)侧的叶轮基面(12)的延伸部、所述叶轮叶片的前导边缘(13)以及靠近所述叶轮叶片的相应前导边缘(13)在叶轮叶片(8)的前面定位的所述风扇容纳歧管(11)的前表面轮廓(14)联合限定的区域内延伸，

其中，所述至少一个附加物成形为定子叶片元件，所述至少一个附加物具有板状外形并且从所述旋转轴线(X)径向延伸并具有平直的相对面(20a)。

2.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，包括至少四个以规则角度间隔周向定位的定子叶片元件(20)。

3.根据权利要求2所述的混合装置，其特征在于，每个所述定子叶片元件(20)具有矩形平直轮廓。

4.根据权利要求3所述的混合装置，其特征在于，每个所述定子叶片元件(20)在相对面(20a)之间测得的厚度大于0.2mm，所述第一管道(15)在其具有最小截面的端部处具有小于3mm的厚度。