CN104094057B - 用于燃烧器的燃气空气混合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于燃烧器的燃气空气混合装置，并更具体地涉及如下的用于燃烧器的燃气空气混合装置，其可以有效地控制提供至设置在燃烧器(诸如锅炉或热水器等)中的烧嘴的燃气和空气的量，于是提高了调节比，从而导致了使用热水和热的便利性增加，并且提高了烧嘴的寿命。本发明包括：外壳，其一侧与涡轮风扇相连接并在其内部设置有燃气和空气可以在其中流动的预定大小的空间；排出部，其布置在所述外壳的一侧并与所述涡轮风扇相接触；第一和第二空气供应部，它们设置在所述排出部的另一侧并被第一分隔部隔开，以从外部吸入空气；第一和第二燃气供应部，它们被第二分隔部隔开，以提供与从所述第一和第二空气供应部流入的空气相混合并经由所述排出部被排出的燃气，其中，所述第二燃气供应部在其上部设置有突出预定长度的突出部，并与所述突出部具有相等的高度；以及打开/关闭装置，其用于在处于低输出模式时通过关闭所述第二空气供应部和所述第二燃气供应部来阻止燃气和空气的流动，并在处于高输出模式时打开所述第二空气供应部和所述第二燃气供应部使得燃气和空气可以流动。

Description

用于燃烧器的燃气空气混合装置
技术领域
本发明涉及用于燃烧器的燃气空气混合装置，并更具体地涉及如下的用于燃烧器的燃气空气混合装置，其可以有效地控制提供至设置在燃烧器(诸如锅炉或热水器等)中的烧嘴(burner)的燃气和空气的量，于是提高了调节比，从而导致了使用热水和热的便利性增加，并且提高了烧嘴的寿命。
背景技术
通常，诸如锅炉或热水器等用于热水和加热的燃烧器根据其所被提供的燃料被分为燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉和热水器，并被多样化地开发为适应不同的安装使用。
在这些燃烧器中，具体地，燃气锅炉和热水器通常使用煤气烧嘴(Bunsen Burner)或预混烧嘴(Premixed Burner)来燃烧气体燃料，并且其中，预混烧嘴的燃烧方法是通过以最佳燃烧状态的混合比将燃气和空气混合并将此混合物(空气+燃气)提供至用于燃烧的烧嘴口来执行的。
燃烧器的功能是通过调节比(Turn-Down Ratio，TDR)来评估的。调节比指的是在可调节燃气体积的燃气燃烧装置中的“最大燃气消耗与最小燃气消耗的比值”。例如，如果最大燃气消耗是24000kcal/h，且最小燃气消耗是8000kcal/h，那么调节比是3:1。根据在最小燃气消耗条件下维持稳定的火焰的能力来控制调节比。
在燃气锅炉和热水器中，使用热水和热的便利性随着调节比的增大而增大。即，如果调节比小(意味着最大燃气消耗高)，且以小负荷量的加热水或热而启动烧嘴，那么燃烧器出现频繁的打开/关闭，从而增大了温度控制期间的偏差并降低了设备的耐久性。因此，为了改善上述问题，已开发出各种方法以增大应用至燃烧器的调节比。
按比例控制而将燃气提供至这些类型的烧嘴的阀门主要分为通过电流值来控制的电调气阀以及通过在空气供应期间产生的压差来控制的气动调气阀。
在气动调气阀中，通过根据烧嘴中的燃烧所需要的空气供应而产生的压差并使用风扇来控制供应至烧嘴的燃气的量。此时，燃烧所需要的空气和燃气被混合在燃气空气混合器中，并被供应至烧嘴以作为混合物(空气+燃气)。
在使用这种气动调气阀的燃气烧嘴的燃气空气混合装置中，控制调节比的主要因素为燃气消耗(Q)与压差(ΔP)之间的关系。流体压力与流率(flow rate)之间的共同的关系如下：
Q = k ΔP
如上述公式所示，为使流体的流率加倍，压差需要为四倍。
因此，为具有3:1的调节比，压差比值必须为9:1，且为了具有10:1的调节比，压差比值必须为100:1。然而，不可能无限地增大供气压力。
为了解决上述问题，如图1所示，本发明描述了一种用于通过将燃气和空气供应路径分别地分隔成两个以上部分并打开/关闭注入到烧嘴中的燃气的每个通道来增大燃气烧嘴的调节比的方法。
[现有技术]
[专利文献]
(专利文献1)韩国专利申请10-2011-84417
该专利文献是本发明的申请人先前提交的申请并涉及具有可分离的通道的燃气空气混合器。参考图1，被分隔成两部分的燃气供应管(112)与空气供应管(113)的一侧相连接，且单独的分支机构(170)设置在空气供应管(113)的内部。因此，阀体(161，162)经由与电磁体(165)相连接的杆(163)的上下运动来打开和阻断燃气通道(116)和空气通道(118)，以提高调节比，通过该阀体(161，162)，可以控制最小输出模式和最大输出模式。
然而，空气通道(118)中的杆(163)的上述上下运动具有长的范围，这增加了行程，从而导致了驱动时间和驱动距离增大。
而且，由于单独的分支机构(170)被插入在空气通道(118)中，所以制造不方便且当设备坏了时难以拆卸。
发明内容
[技术问题]
为解决现有技术中存在的上述问题而提出了本发明，且本发明的目的在于提供一种用于燃烧器的燃气空气混合装置，其具有单独的用于控制流入烧嘴的空气和燃气的量的打开/关闭装置，通过该打开/关闭装置，可以控制空气和燃气的量来增大调节比。
[技术方案]
旨在解决上述问题的本发明包括：外壳，其一侧与涡轮风扇相连接并在其内部设置有燃气和空气可以流经的预定大小的空间；排出部，其布置在所述外壳的一侧并与所述涡轮风扇相接触；第一空气供应部和第二空气供应部，它们设置在所述排出部的另一侧以吸入外部空气，并被第一分隔部隔开；第一燃气供应部和第二燃气供应部，它们被第二分隔部隔开，以供应与从所述第一空气供应部和第二空气供应部流入的空气相混合并经由所述排出部被排出的燃气，其中，所述第二燃气供应部在其上部设置有突出预定长度的突出部，并与所述突出部具有相等的高度；以及打开/关闭装置，其用于在处于低输出模式时通过关闭所述第二空气供应部和所述第二燃气供应部来阻止燃气和空气的流动，并在处于高输出模式时打开所述第二空气供应部和所述第二燃气供应部以使燃气和空气流动。
在一个实施例中，所述打开/关闭装置包括：阀体，其通过与所述第二燃气供应部的上部相接触来阻止燃气进入；活塞，其与所述阀体相连接；以及锁存式电磁阀(latchsolenoid valve)，其与所述活塞相连接并控制所述活塞的上下运动以打开和关闭所述阀体。
在一个实施例中，所述活塞和所述阀体还包括第一弹簧，所述第一弹簧设置在所述活塞与所述阀体之间并弹性地支撑所述阀体。
在一个实施例中，所述第二空气供应部和所述第二燃气供应部的特征在于使得第二空气和第二燃气的流动方向一致。
在一个实施例中，阀门的特征在于所述阀门被配置为锁存式电磁阀或常规电磁阀。
[有益效果]
第一，通过使用根据本发明的用于燃烧器的燃气空气混合装置，可以增大调节比，以在更大的范围内调节所述燃烧器所需的燃气和空气的量。因此，可以在流动变化期间进行精细的热控制，并且还可以减小热水温度的变化范围。
第二，使用了具有结构简单的驱动部和优良的耐久性的锁存式电磁阀，且通过形成与阀体(其与所述锁存式电磁阀相连接)相接触的突出部和第二燃气供应部，可以在使所述锁存式电磁阀的故障率最小化的同时减小所述锁存式电磁阀的行程。
第三，燃气和空气被配置成穿过单个主体流入，从而容易修复损坏且可以使制造成本最小化。
第四，通过具有第二空气和第二燃气的相同的流动方向而简化了结构，从而减小了制造期间的时间和成本并使得容易维修。
附图说明
图1是示出了现有技术的图。
图2是示出了根据本发明的用于燃烧器的燃气空气混合装置的剖视图。
图3是图2的操作状态的剖视图。
图4是示出了根据本发明的用于燃烧器的燃气空气混合装置的另一实施例的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本发明的示例性实施例进行说明。可以将本发明的实施例变换成各种形式，且应当理解的是，本发明的范围不限于下面提供有详细说明的实施例。下列实施例向本领域技术人员提供了对本发明的更详细的说明。因此，为了更清楚地理解说明书，在附图中，元件的形状可能是夸张的。每个附图中的相同或对应的元件可用相同的附图标记表示。另外，省略了对被确定为妨碍理解本发明的已知功能或构造的说明。
下面，将参考附图对用于燃烧器的燃气空气混合装置的示例性实施例进行详细说明。
在附图中，图2是示出了根据本发明的用于燃烧器的燃气空气混合装置的剖视图，图3是示出了图2的操作状态的剖视图，且图4是示出了根据本发明的用于燃烧器的燃气空气混合装置的另一实施例的剖视图。
参考图2和图4，本发明的用于燃烧器的燃气空气混合装置包括外壳(500)，该外壳(500)在一侧与涡轮风扇相连接并在其中设置有燃气和空气可以流经的预定空间。另外，外壳(500)在一侧设置有排出部(300)，混合气体(即空气和燃气的混合物)通过该排出部(300)被排出。排出部(300)与涡轮风扇(未示出)相接触，使得从第一和第二空气供应部(210，220)以及第一和第二燃气供应部(230，240)供应的混合气体(即空气和燃气的混合物)通过该涡轮风扇被传输至烧嘴。
排出部(300)的另一侧吸入空气并被第一分隔部(201)隔开，从而在下部处形成柱形的第一空气供应部(210)并在其上部处形成第二空气供应部(220)。
第二空气供应部(220)与排出部(300)之间的中央下部被供应有燃气，并被第二分隔部(202)隔开，使得第一燃气供应部(230)形成在第二分隔部(202)的右侧，且第二燃气供应部(240)在第二分隔部(202)的左侧形成为柱形。第二燃气供应部(240)具有形成突出部(221)的突出端，该突出部(221)形成在与第二燃气和第二空气的流动方向相同的方向上，从而使空气和燃气容易混合，同时使得所述打开/关闭装置(400)的行程最小化。
为打开或关闭第二燃气和第二空气的流入，突出部(221)与设置在后述的打开/关闭装置(400)中的阀体(401)相接触。为与阀体(401)容易地连接，优选地使第二燃气供应部(240)突出至与突出部(221)相等的高度。
下面，将对用于控制第二空气供应部(220)和第二燃气供应部(240)的空气和燃气的流入的打开/关闭装置(400)进行详细说明。
打开/关闭装置(400)包括与突出部(221)和第二燃气供应部(240)的上部相接触以阻止燃气进入的阀体(401)、与阀体(401)相连接的活塞(402)以及与活塞(402)相连接并通过使活塞(402)上下运动而打开和关闭阀体(401)的阀门。
同时，阀门可以被配置为锁存式电磁阀(403)或常规电磁阀(403a)。
锁存式电磁阀(403)在其中设置有线圈，于是随着瞬时电流流动，活塞(402)由于磁力而进行操作，这使活塞(402)通过克服第二弹簧(407)的力而上升。这里，即使在没有连续的电流流向线圈，永磁体(408)使活塞(402)保持在位。同时，阀体(401)上升以打开第二空气供应部(220)和第二燃气供应部(240)，且因此第二燃气和第二空气流入外壳(500)。
另外，当电流以相反极性流经线圈时，磁力抵消永磁体的力，且因此活塞(402)由于第二弹簧(407)的力而下降。同时，阀体(401)与突出部和第二燃气供应部(221，240)相接触，这关闭了第二空气供应部(220)和第二燃气供应部(240)，从而阻止了第二空气和第二燃气。
同时，常规电磁阀(403a)具有与上述的包括锁存式电磁阀(403)的实施例完全相同的构造。应用常规电磁阀(403a)来代替锁存式电磁阀(403)仅针对阀门形状。
具体地，如图4所示，活塞(402)通过传输至常规电磁阀(403a)的电信号而上升，并且如果电信号被阻断，活塞(402)则由于设置在其中的弹簧(407)的弹力而下降。
另外，阀体(401)还在其下表面处设置有粘附部件(405)，以增加与第二燃气供应部(240)的接触区域的密封。
此外，为弹性地支撑阀体(401)，第一弹簧(404)介于阀体(401)与活塞(402)之间，且杆(406)设置在活塞(402)的两侧以引导阀体(401)的上下运动。
下面，将对本发明的如上配置的用于燃烧器的燃气空气混合装置的操作状态进行详细说明。
如图2所示，打开/关闭装置(400)的阀体(401)在低输出模式期间与第二燃气供应部(240)和突出部(221)相接触，这使仅仅将要在第一空气供应部(210)和第一燃气供应部(230)处混合的第一空气和第一燃气随后流入涡轮风扇。这里，第一燃气通过形成在第一燃气供应部(230)上的通孔(231)被排出。
随后，在如图3所示的高输出模式下，当锁存式电磁阀(403)通电时，活塞(402)进行操作，从而使活塞通过克服第二弹簧(407)的力而上升。因此，使阀体(401)上升以打开第二空气供应部(220)和第二燃气供应部(240)，从而使第二空气和第二燃气流入外壳(500)。
如果将模式切换回至如图2所示的低输出模式，那么当通过切换锁存式电磁阀(403)的极性来施加电压时，磁力抵消永磁体(408)的力，并且活塞由于第二弹簧(407)的力而下降。因此，阀体(401)下降至较低的区域以与突出部(221)相接触，这关闭了第二空气供应部(220)和第二燃气供应部(240)，从而阻止第二空气和第二燃气。
上述的与根据本发明的用于燃烧器的燃气空气混合装置的优选实施例有关的说明仅是示例。本领域技术人员应当理解可以根据提供的说明做出各种修改和其他类似的实施例。因此，清楚的是，本发明不限于上述优选实施例。因此，本发明要保护的范围必须基于所附的权利要求的技术原理。另外，应当理解的是，可以在不偏离本发明的如所附的权利要求所披露的范围和精神的情况下进行各种修改、增加和替换。
[附图标记]
201:第一分隔部 202:第二分隔部
210:第一空气供应部 220:第二空气供应部
221:突出部 230:第一燃气供应部
240:第二燃气供应部 300:排出部
400:打开/关闭装置 401:阀体
402:活塞 403:锁存式电磁阀
404:第一弹簧 405:粘附部件
406:杆 407:第二弹簧
408:永磁体

Claims (5)

1.一种用于热水器的空气和燃气混合阀，所述混合阀包括：
外壳(500)，其一侧与涡轮风扇相连接并在其内部设置有燃气和空气可以流经的预定大小的空间；
排出部(300)，其布置在所述外壳(500)的所述一侧并与所述涡轮风扇相接触；
第一空气供应部(210)和第二空气供应部(220)，它们设置在所述外壳(500)的另一侧并被第一分隔部(201)隔开，以吸入外部空气；
第一燃气供应部(230)和第二燃气供应部(240)，它们被第二分隔部(202)隔开，以供应与从所述第一空气供应部(210)和所述第二空气供应部(220)流入的空气相混合并经由所述排出部(300)被排出的燃气，其中，所述第二燃气供应部(240)具有设置在与突出部(221)的上端具有相等的高度处的上端，所述突出部(221)从所述第二分隔部(202)的上部突出预定长度；以及
打开/关闭装置(400)，其用于在低输出模式中通过关闭所述第二空气供应部(220)和所述第二燃气供应部(240)来阻止燃气和空气的流动，并在高输出模式中打开所述第二空气供应部(220)和所述第二燃气供应部(240)，
其中，所述打开/关闭装置(400)包括阀体(401)，所述阀体(401)在向下移动时通过与所述第二燃气供应部(240)和所述突出部(221)的上端相接触来关闭所述第二空气供应部(220)和所述第二燃气供应部(240)，并在向上移动时打开所述第二空气供应部(220)和所述第二燃气供应部(240)。
2.如权利要求1所述的用于热水器的空气和燃气混合阀，其特征在于，所述打开/关闭装置(400)包括：
活塞(402)，其与所述阀体(401)相连接；以及
阀门(403，403a)，其与所述活塞(402)相连接并通过控制所述活塞(402)的上下运动来打开和关闭所述阀体(401)。
3.如权利要求2所述的用于热水器的空气和燃气混合阀，其特征在于，所述活塞(402)和所述阀体(401)还包括第一弹簧(404)，所述第一弹簧(404)设置在所述活塞(402)与所述阀体(401)之间并弹性地支撑所述阀体(401)。
4.如权利要求1或2所述的用于热水器的空气和燃气混合阀，其特征在于，所述第二空气供应部(220)和所述第二燃气供应部(240)形成为使得第二空气和第二燃气的流动方向一致。
5.如权利要求2所述的用于热水器的空气和燃气混合阀，其特征在于，所述阀门是锁存式电磁阀(403)或常规电磁阀(403a)。
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