CN1036822A - 气体燃烧器的改进 - Google Patents

Abstract

气体燃烧器有多个喷嘴，火焰由在空气中燃烧压 力燃气形成，包括空气箱(1)，其一个壁(3)上有许多 密封的孔(5)，与压力燃气源连接的燃气供给箱(7)， 其上有许多中空的针把箱内部和孔壁(3)上的孔的内 部相连；以确定火焰产生区(12)。空气箱与压力空气 源相连，孔是圆柱形的，在其出口中央有机械式障碍 物(16)，以使离开针的燃气产生偏转并与周围的空气 流混合。

Description

本发明涉及通过多个喷嘴分配由压力燃气在空气中燃烧而产生火焰的气体燃烧器，所用的燃气为下列之一或若干：天然气、丁烷或丙烷。

这种燃烧器可装备于热水器，浴水加热器，民用或工业用中央加热锅炉，炊具等。

本发明更具体地与下列燃烧器有关，即：包括一个空气箱，其外壁上有许多密排的孔，一个与压力气源连接的燃气供给箱，燃气供给箱上，与空气箱孔壁相对，有一个有多个孔的隔壁，它与空气箱的孔壁距离足够远，以便空气可在孔壁和隔壁之间自由流通，许多中空的针分别密封地连接在隔壁上孔的边缘处，并且开口在孔壁上的孔的入口的中央区内，以便在它们之间确定一个分配空气-燃气燃料混合物的形成一个火焰区的喷嘴。

已公知的燃烧器（称为“大气”式燃烧器）中，空气箱与大气相通，用于形成产生火焰的燃料混合物的空气被离开针的压力燃气流带动穿过孔，该孔有一个轮廓收敛的下游部。

这样很难在宽范围内调节燃烧器的加热功率，因为在低功率情况下，要避免某些火焰在上游退回而熄灭，以及在高功率时，要避免某些火焰在下游因脱离而熄灭。

此外，产生火焰的燃气混合物不均匀，在接近每个针的出口轴线的区域内燃气对空气的比率较高，与在分配喷嘴的周围区域相比在这个区域内燃气流不受任何阻碍，其结果是该混合物不充分燃烧，并且在燃烧生成物中产生不想要的有毒气体，特别是一氧化碳和氧化氮。

本发明的一个目的是克服以上缺点。

为此，按照本发明的燃烧器的基本特征是，空气箱与压力空气源相连，其中，每个孔至少是圆柱形的，跨越每个孔的中央区且在相应针的轴向延长线上有一个机械式障碍物，以便使从针中喷向包围着它的空气流的燃气发生偏转。

在最佳实施例中，还有如下一个或多个特点：

机械式障碍物是把相应孔分成相等的两部分的桥。

箱的孔壁的孔区的边缘至少被一组壁上的小通孔限定，这些小通孔开口于从壁上向外突出的台阶的根部。

空气箱的孔壁上，在上述孔之间均匀分布着截面小于孔截面的补充孔。

空气箱孔壁上的孔是圆形的，并且被壁外侧的锪孔所限定。

空气箱孔壁上的孔被壁外表面上的槽连在一起。

机械式障碍物是装在上述槽内的细线。

空气箱的孔壁和燃气供给箱的隔壁相隔距离为厘米级，孔壁上的孔的直径为4毫米级，针的内径为0.6-0.7毫米级，外径为1.2-1.4毫米级，相邻针的轴线间距为6-8毫米级，补充孔（若有的话）的直径为2-3毫米，边缘小通孔（若有的话）直径为2-3毫米。

空气箱的孔壁由两个面对面连接的壁组成，其中一个在里面，另一个在外面，其上有在相偏置的孔，以便使外壁（与内壁上孔的中央区相对）上的桥形成机械式障碍物。

上述壁中的孔具有边缘平行的细长形，并且在细长方向上对准。

面对面连接的两个壁是圆形的，其上的孔是径向直线延伸的。

内壁上孔间桥在面对面连接的最接近壁的轴线的壁区较宽。

内壁厚于外壁。

在空气箱孔壁内表面紧挨着每个孔附近，至少有一个使通过该孔的空气产生转动的空气入口。

空气箱的形状一般为圆柱蛋糕形，燃气供给箱是中空环形并容纳在空气箱内。

除以上主要特点外，本发明还包括某些其它特点，最好同时使用，它们将在下面更详细地加以说明。

接下去，将参考附图以不加限制的方式说明本发明的两个实施例。

图1和图2分别显示了本发明的气体燃烧器的沿Ⅰ-Ⅰ线的轴向剖视图和半个俯视图。

图3是图1的局部放大图。

图4和图5分别放大显示出形成该燃烧器部件的孔壁外表面和内表面的局部。

图6是按照本发明的一种气体燃烧器变型的俯视图。

图7和图8放大显示出该燃烧器通过8Ⅶ-Ⅶ线的轴向剖视图和俯视图。

图1到图5所显示的燃烧器包括一个空气箱1，其形式象一个厚蛋糕，即由一个圆柱形侧壁2和两个平的横壁3和4所限定。

其中一个平壁3上有许多密排的孔5，其内表面是圆柱形。

另一块平壁4上穿过一个风道6，它把箱与外部压力空气源（例如一个风扇，未示出）连接。

箱1内有一个供气箱7，它与箱1在所有方向上都有间隙，象箱1一样，它也是圆柱蛋糕形，但比箱1小，并且中央有一个烟囱8。

供气箱与箱1同心，通过管9与压力燃气源连接，其平壁18与孔壁3平行，其上直立着许多中空的针11，每个针11都把供气箱7的内部与一个小孔5的中央区连接起来。

壁3和10的相对表面之间的距离D足够大，以便空气能自由地进入它们之间的空间，同样，各针之间的距离E也足够大并且直径de足够小。

这样，空间Z中各点的空气压都相等。

类似地，环形供气箱7的容积也足够大，使通过管9来的燃气在箱7内的压力处处相等。

结果，分散流到不同针11出口的压力燃气全相等，而且通过孔5流出外箱1的压力空气也全相等。

结果，通过由孔5和针11出口形成的各喷嘴12分散到各燃烧区的待燃烧的空气-燃气混合物的成分是相同的，并且很容易通过调节进入箱1的空气的压力和/或进入供气箱7的燃气的压力来调节。

如果，燃料混合物的两种组分（空气和燃气）在指定区域直接混合，在这些区域点燃该混合物形成多个火焰13时就会自动得到极佳的和均匀的燃烧效果。

为实现这种直接混合，在每个孔5的中心区，即每个针11的轴向延伸方向都有一个机械的障碍物。

这些障碍物通过产生紊流的方式使从针中喷出的燃气偏转，以此保证它与压力空气流的直接混合，就在所获得的混合物从各相应喷嘴流出前，空气流前还包围着它。

在图1到5所示的实施例中，所提到的障碍物是不锈钢细线16形成，这些线被固定在空气箱的孔壁3上，沿直径方向跨过孔5。

燃烧的质量和均匀性还可以通过采用以下的空气箱孔壁3得到改进。

该壁的外表面上孔5有锪孔14。

锪孔14用在该面上的中空槽15联接起来形成一个小沟道网，有利于互相点火和保持火焰13，这些槽中的一些上有上述的线16，它也作为火焰保持器。

壁3上的打孔区的界限（里侧为外侧）由一圈小通孔17限定，这些小孔位于台肩18的根部，这些台阶自该壁向外突出。

在壁3的打孔区中，在孔5之间均匀分布许多小圆孔24，其直径小于孔5。

在壁3的内表面紧挨着每个孔5，至少有一个空气吸入口19（图3-5），它能使进入孔的压力空气产生旋转运动，以改进空气与离开中央针11的燃气的混合情况，当使用的燃气是丁烷或丙烷时，这一优点是十分宝贵的。

在实践中，喷嘴的各部分尺寸取下列值是有利的：

距离D，基本等于每个针11从壁10突起的长度：8-10mm，最佳为9mm。

相邻针的轴心距E：5-9mm，最佳值6-8mm。

每个针的内径di：0.4-0.8mm，最佳值0.6-0.7mm。

针的外径de：1-1.5mm，最佳值1.2-1.4mm。

孔壁3的厚度：2-5mm。

孔5的直径T：3-5mm，最佳值4mm。

锪孔14直径L：5-7mm，最佳值6mm，深度大约1mm。

孔17和孔24的直径（若有的话），2-3mm为好。

针的数目一般为几十个，甚至几百个。

各个针的开口所在的横向平面一般都与箱1的孔壁3的内表面有一小段轴向距离，即，位于箱之内，可是也可以向外超出一点，但不超过壁3的外表面。

在图中还可看出：

螺钉20用来把供气箱7固定在箱1内，并且与供气箱的特别厚的部分22处的螺孔21相配合。

一个例如压电火花型点火器23（图2）

空气箱1一般由不锈钢或铝这样的冲压金属板制成，孔壁3可用浇铸或烧结陶瓷制成，而供气箱7由金属件，例如浇铸铝合金制成。

图6-8所示的燃烧器与前述的类型相同，其区别仅在于空气箱的外孔壁不同。

该壁基本上也是一个圆板，但是它是由两个盘25、26，面对面地连接而成，其中一个盘25放在箱的内侧，它最好比另一个外盘26厚，每个盘的厚度具体为1-2mm。

该壁上的孔不是圆的，而是径向的槽孔，它由内盘25上的一个第一槽27和外盘上两个径向对准的槽28形成，这些槽的内侧面是圆柱面。

两个径向槽28被对着相应槽27中心的桥29隔开，即，它在相应针11的轴向延长线上。

桥29的作用是作为偏转障碍和紊流产生器，甚至火焰保持器，在前述实施例中，它是由金属线形成的。

槽27被桥30隔开，当压力空气要从空气箱飞出时，气流要撞击该桥。

两个盘的打孔方式设计成不同的，以便使这些盘简单的轴向重迭（角位置精确限定）就能使桥29对准槽27。

在图6-8所示的实施例中，这些孔是窄的径向槽并且径向对准，盘25上槽27的宽度比槽28的宽度大（典型地，2mm），隔开槽27的桥30比较宽，比较接近。

槽27和28也可有其他形状，如直线或扇形，例如，沿直线段相对于相应半径倾斜，或沿圆的同心弧，或沿螺旋弧或甚至交叉。

在各种情况下，槽的侧面都是圆柱壁，这意味着，可以用金属板简单冲压成形。

在各种情况下，障碍物与槽的中心相对，并且障碍物与空的空间接界。这些空间足够宽以允许产生燃料混合物的火焰从中通过而不干扰箱1的外面。

提到的障碍在出口平面上，桥与配合的分配孔配合，把它分成相等的两部分。

在盘上还可以有只作为压力空气通道的辅助孔。

空气-燃气混合流可以通过给定两种组分的预定流速进行一次或多次调节，这两种流速的比率与增加所需要的最少量过剩空气实现完全燃烧的化Ъ扑愎较喽杂Γ箍悸堑娇赡芡ü挥胝?1相配合的孔（17、24），供给空气。

在一种较好的变型中，可以随意调节两种成分的流速和压力，当然同时要注意使混合物的组成保持在最佳值附近。

因此，燃烧器的加热功率是可调的。

这种调制的范围特别广，可从1到20甚至更高，可现有的“大气式”燃烧器所能产生的加热功率的两极端值之间的比率很难超过4。

因此，上述燃烧器的加热功率可根据需要产生2到30Kw甚至更多，即，从只能在黑暗中才能看见的功率极低的微小的兰色珠状火焰，直到与气源或供气网和吹入的空气压力相当的最大值（考虑到分布孔的尺寸）。

无论按照以上何种实施例，都可得到按前面所述的结构和操作性能。

这些燃烧器有许多优点，特别是：

在整个被空气箱的有孔区所定义的燃烧器“面积”中都可得到极好的燃烧，它降低甚至消除了燃烧生成物中不需要的有毒气体（如一氧化碳和氧化氮）的比例。

可以用很简单的方法在极大范围内（极值比为1到20）调节功率。

很明显，从前所述，本发明绝不限制应用的方式和所述的实施例;相反，它包括所有的变化，特别是：

那些其火焰13的定位不局限于垂直上升，还可包括其他形式，例如垂直下降的，或水平的。

火焰从中伸出的孔壁不局限于所示的平垫片形，还可包括其它形状，例如平盘形，或用其他平的和细长矩形形成的点火斜坡，或甚至是至少侧面是圆柱面或非圆柱图，或者是半球的或切去一部分以作为所需气体的径向入口的球。

Claims (16)

1、气体燃烧器，包括一个空气箱(1)，一个其上有许多密排的孔的外壁(3，25，26)，一个与压力燃气源相连的燃气供给箱(7)，该供给箱与空气箱的孔壁相对，有一个与该孔壁足够远的有孔的隔壁(10)，以使空气在孔壁和隔壁间自由流动，还有许多中空的针(11)，每个针密封地连接到隔壁上的孔缘上，并且其开口位于孔壁上孔(5，27，28)进口的中区域内，以便确定一个分配空气-燃气混合物形成火焰(13)产生区的喷嘴(12)，其特征在于，空气箱(1)与压力空气源相连，其中每个孔(5，27、28)由至少一个圆柱形孔形成，横跨每个孔的出口的中央区在相应的针(11)的轴向延伸线上有一个机械式障碍物(16，29)，以便使从针喷向包围它的空气流的燃气偏转。

2、按权利要求1的燃烧器，其特征在于，机械式障碍物（16;19）是把相应孔（5;27;28）等分的桥。

3、按前述任一权利要求的燃烧器，其特征在于箱（1）的孔壁（3;25，26）的打孔区的边缘被壁上一组小直径通孔（17）所限定，其外面的开口在从壁向外突出的台阶（18）的根部。

4、按前述任一权利要求所述的燃烧器，其特征在于，在空气箱孔壁上有补充孔（24），它们均匀地分布在上述孔之间，其截面小于上述孔。

5、按前述任一权利要求所述的燃烧器，其特征在于，空气箱孔壁（3）上的孔（5）是圆形的，并且被壁外侧的锪孔（14）所限定。

6、按权利要求5的燃烧器，特征在于，孔（5）由壁（3）外表面上的槽（15）连接。

7、按权利要求6的燃烧器，其特征在于，作为机械式障碍的桥由槽（15）内的细线形成。

8、按上述任一权利要求所述的燃烧器，其特征在于，空气箱（1）的孔壁和燃气供给箱（7）的有孔隔壁相距一个厘米级的距离（D），孔壁上每个孔（5）的直径（T）为4毫米，每个针（11）的内孔直径（di）为0.6-0.7毫米，外直径（de）为1.2-1.4毫米，相邻的针之间的距离为6-8毫米，补充孔（24）（如果有的话）的直径2-3毫米，边缘小孔（17）（若有的话）的直径为2-3毫米。

9、如权利要求1-4之任一项所述的燃烧器，其特征在于，空气箱（1）的孔壁是由两个壁（25，26）面对面连接而成，一个在里面，一个在外面，其上有相互偏置的孔（27、28）、以便使与内壁孔的中央区相对的外壁形成机械式障碍桥（29）。

10、按权利要求9的燃烧器，其特征在于，孔（27、28）是有平行边缘的并且在细长方向对准的细长孔。

11、按权利要求10的燃烧器，其特征在于，面对面连接的两个壁（25、26）是圆形的，其上的孔（27、28）是沿径向伸长的。

12、按权利要求11的燃烧器，其特征在于，在内壁（25）的孔（27）之间形成的桥（30）比较宽。

13、按权利要求9到12中任一项的燃烧器，其特征在于，内壁（25）比外壁（26）厚。

14、按权利要求9到13中任一项所述的燃烧器，其特征在于，面对面连接的壁（25、26）的厚度为1到2毫米，壁上的孔（27、28）是宽度为2毫米级的冲成的槽。

15、按前述任一权利要求的燃烧器，其特征在于，空气箱孔壁内表面紧挨着每个孔，至少有一个空气入口（19），以使进入孔中的空气产生旋转运动。

16、按前述任一项权利要求所述的燃烧器，其特征在于，空气箱（1）的形状大体为一个圆柱蛋糕形，并且为中空环形的供气箱（7）同心地容纳在空气箱中。

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