CN104373937B - 燃气预混燃烧器及燃气热水器 - Google Patents

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Abstract

本申请实施方式公开了一种燃气预混燃烧器及燃气热水器。燃气预混燃烧器具有燃烧方向，所述燃气预混燃烧器能与设置在所述燃气预混燃烧器的燃烧方向上游的预混腔相配接，燃气和空气在所述预混腔混合后能通过所述燃气预混燃烧器进行燃烧；所述燃气预混燃烧器包括：燃烧器基板，设置在所述燃烧器基板上的主燃烧孔；在所述燃烧器基板上还设有沿所述燃烧方向设置在所述主燃烧孔下游的辅助燃烧孔；所述辅助燃烧孔的辅助火焰与所述主燃烧孔的主火焰相交。本申请将主燃烧孔沿燃烧方向设置在辅助燃烧孔的上游，由于主火焰通常比辅助火焰的规模大，使得将主火焰设置在辅助火焰的上游，较易于辅助火焰与主火焰相交，进而通过辅助火焰与主火焰形成火焰对冲实现稳定火焰的效果。

Description

燃气预混燃烧器及燃气热水器
技术领域
本申请涉及热水器领域，特别涉及一种燃气预混燃烧器及燃气热水器。
背景技术
预混燃烧是指将燃气和空气在预混腔中混合，混合后的气体在燃烧器上进行燃烧。燃烧器的结构设计对混合后气体的燃烧情况具有较大影响。现有的燃烧器，如铁铬铝金属丝网燃烧器，其为以一种以特殊材料所制的金属网覆盖于支撑元件表面的燃烧器。火焰附着于金属网表面，其孔隙率大、火焰稳定性好，调节比也较大，污染物排放等均处于较好水平。然而，由于金属丝网的特殊性，其制造工艺复杂，成本较高。
为了降低制造难度，一些制造工艺简单的平板式燃烧器被研制出来，如申请号为201320092745，专利名为《全预混燃烧器》的中国专利，和申请号为201310135997，专利名为《正压引射式全预混燃烧供热装置》的中国专利，均提出了以不锈钢平板或有一定弧度的板为基板的预混燃烧器，其火孔为圆孔或矩形孔的组合，制造简单，成本很低。其缺点在于，单一的圆孔或矩形孔火孔火焰稳定性较差，在供气流量不稳定的情况下，较易产生离焰现象，进一步的可能由于离焰现象引起燃烧器的共振，可能致使与燃烧器关联的元器件损坏。进一步的，参见申请号为201410313365.X，专利申请名称为《燃气预混燃烧器》，其提出了在高于基板的燃烧平台上设置主燃烧火孔，并通过辅助火孔的辅助火焰与主燃烧火孔的主火焰相交，以期望达到通过火焰相交稳定火焰的作用。然而，该专利申请中，主燃烧火孔高于辅助火孔，在小负荷情况下，可能会发生辅助火焰的长度不够，难以很好的与主火焰相交的情况，此时火焰的稳定性相对较差。
发明内容
本申请实施方式的目的是提供一种具有较佳火焰稳定性的燃气预混燃烧器及燃气热水器。
为解决上述技术问题，本申请提供一种燃气预混燃烧器，其具有燃烧方向，所述燃气预混燃烧器能与设置在所述燃气预混燃烧器的燃烧方向上游的预混腔相配接，燃气和空气在所述预混腔混合后能通过所述燃气预混燃烧器进行燃烧；所述燃气预混燃烧器包括：燃烧器基板，设置在所述燃烧器基板上的主燃烧孔；在所述燃烧器基板上还设有沿所述燃烧方向设置在所述主燃烧孔下游的辅助燃烧孔；所述辅助燃烧孔的辅助火焰与所述主燃烧孔的主火焰相交。
进一步的，所述燃烧器基板具有基板燃烧面；所述燃烧器基板上设置有燃烧平台，所述主燃烧孔开设在所述燃烧平台上，所述燃烧平台具有平台燃烧面，所述平台燃烧面沿所述燃烧方向设置在所述基板燃烧面上游。
进一步的，所述辅助燃烧孔位于所述平台燃烧面和所述基板燃烧面之间。
进一步的，所述主燃烧孔及所述辅助燃烧孔均通过所述燃烧器基板加工而成。
进一步的，所述主燃烧孔及所述辅助燃烧孔均通过所述燃烧器基板冲压而成，所述辅助燃烧孔是冲压形成的裂缝。
进一步的，所述辅助燃烧孔设置在所述燃烧器基板上，在所述辅助燃烧孔靠近所述基板燃烧面的部分设置有导向嘴，以使所述辅助燃烧孔朝向所述主燃烧孔或所述主火焰。
进一步的，所述主燃烧孔和/或所述辅助燃烧孔的形状选自长条形孔、圆形孔、多角形孔或不规则形孔。
进一步的，所述主燃烧孔为长条形孔，其宽度的取值小于等于3mm；和/或所述辅助燃烧孔为长条形孔，其宽度取值小于等于3mm。
进一步的，所述燃烧器基板上设置有间隔相邻两个所述燃烧平台的间隔部，所述间隔部的宽度为25mm以下。
进一步的，所述间隔部设置有第三燃烧孔。
进一步的，所述第三燃烧孔的孔径小于3mm，所述间隔部设置有至少二种不同孔径的所述第三燃烧孔，且不同孔径的所述第三燃烧孔相互交错布置。
进一步的，所述主燃烧孔的总面积为A1，所述辅助燃烧孔的总面积为A2，所述第三燃烧孔的面积是A3，所述燃烧器基板的面积为A，孔隙率K＝(A1+A2+A3)/A，K的数值>5％。
进一步的，所述燃烧器基板材料为铝或不锈钢。
进一步的，所述燃烧器基板的所述基板燃烧面的为平面或曲面。
本申请实施方式还提供一种燃气热水器，所述燃气热水器安装有上述任一所述的燃气预混燃烧器。
进一步的，所述燃气热水器的预混腔内安装有混合气分配板，在所述混合气分配板上设置有通气孔，进入所述预混腔的空气和燃气能经过所述通气孔后再通过所述燃气预混燃烧器燃烧。
由以上本申请实施方式提供的技术方案可见，本申请提供的燃气预混燃烧器，将主燃烧孔沿燃烧方向设置在辅助燃烧孔的上游，由于主火焰通常比辅助火焰的规模大，使得将主火焰设置在辅助火焰的上游，较易于辅助火焰与主火焰相交，进而通过辅助火焰与主火焰形成火焰对冲实现稳定火焰的效果；由于主燃烧孔下沉，金属壁面伸入预混腔内，燃气与空气的混合气在燃烧前得到预热，进而使得在燃烧过程中火焰根部更贴近燃烧器的燃烧孔，燃烧更加稳定；另外，主燃烧孔下沉，使得整个燃气预混燃烧器表面的整体火焰高度降低，更有利于燃烧的稳定；在此之上，本申请有着较佳的热负荷。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一个实施方式提供的燃气预混燃烧器的立体图；
图2为本申请一个实施方式提供的燃气预混燃烧器工作状态示意图；
图3为本申请一个实施方式提供的燃气预混燃烧器的正视图；
图4为本图3中的燃气预混燃烧器沿着直线A-A的剖视图；
图5为本图3中的燃气预混燃烧器沿着直线B-B的剖视图；
图6为本申请一个实施方式提供的燃气预混燃烧器的剖视示意图；
图7为本申请一个实施方式提供的燃气预混燃烧器与预混腔配接的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都应当属于本申请保护的范围。
请参阅图1，为本申请的一个实施方式提供的燃气预混燃烧器10。该燃气预混燃烧器10具有燃烧方向F。在使用时，燃气预混燃烧器10能与设置在燃气预混燃烧器10的燃烧方向F上游的预混腔相配接，使得在预混腔内混合的空气和燃气能够通过燃气预混燃烧器10后燃烧。
燃气预混燃烧器10包括：燃烧器基板11，设置在燃烧器基板11上的主燃烧孔13；在燃烧器基板11上还设有沿所述燃烧方向F设置在主燃烧孔13下游的辅助燃烧孔15；在工作状态下，辅助燃烧孔15的辅助火焰与主燃烧孔13的主火焰相交。
请一并参阅图1和图2，本申请实施方式通过将辅助燃烧孔15设置在主燃烧孔13沿燃烧方向F的下游，并使辅助火焰与主火焰相交，实现可以抑制离焰的作用，从而使辅助火焰和主火焰更加稳定。燃气预混燃烧器10安装至燃气热水器中后，燃气预混燃烧器10与预混腔相配接，空气和燃气在预混腔内混合后形成混合气体，所述混合气体可以经过燃气预混燃烧器10后燃烧。为了实现辅助火焰与主火焰相交，混合气体流经辅助燃烧孔15后的气流方向与流经主燃烧孔13的气流方向相交。具体的，流经主燃烧孔13的气流可以为第一气流，所述第一气流燃烧时产生的火焰可以为所述主火焰；流经辅助燃烧孔15的气流可以为第二气流，所述第二气流燃烧时产生的火焰可以为所述辅助火焰。所述第一气流和所述第二气流的方向相交，使得所述主火焰和所述辅助火焰相交，即形成了火焰对冲现象。在一些情况下，预混腔内的气体流速忽然增大，使得第一气流和第二气流的流速增大，在主火焰和辅助火焰对冲的作用下，可以降低第一气流和第二气流的流速，使得主火焰和辅助火焰相交后形成的火焰对冲可以对离焰现象有抑制作用，以达到稳定主火焰和辅助火焰的效果。
请一并参阅图3、图4和图5，燃烧器基板11可以采用金属材料制成，在本实施方式中，其可以采用铝或不锈钢材料制成。燃烧器基板11具有面对所述主火焰的基板燃烧面17，和背对所述主火焰的基板进气面19。混合后的气体可以从的基板进气面19穿过燃烧器基板11至基板燃烧面17后进入燃烧状态。燃烧器基板11的基板燃烧面17可以为平面或曲面。基板进气面19的边缘可以设置有安装部20，在燃气预混燃烧器10安装至预混腔时，可以通过安装部20与预混腔配接。燃气预混燃烧器10可以独立与一个的预混腔配接。具体的，燃气预混燃烧器10可以与一个预混腔相对应，使得一个预混腔可以仅需要安装一个燃烧器基板11，使得燃气预混燃烧器10较为便于与预混腔组装。
燃烧器基板11可以设置有至少一个燃烧平台21，主燃烧孔13开设在燃烧平台21上。燃烧平台21具有面向所述主火焰的平台燃烧面25和背对所述主火焰的平台进气面27。所述平台燃烧面25沿预混燃烧器10燃烧方向F设置在基板燃烧面17上游。在本实施方式中，通过在燃烧器基板11上设置具有主燃烧孔13的燃烧平台21，实现在燃烧器基板上设置主燃烧孔21。
在本实施方式中，平台燃烧面25沿所述燃烧方向F设置在所述基板燃烧面17的上游，如此设置可以实现主燃烧孔13沿所述燃烧方向F设置在辅助燃烧孔15的上游，即辅助燃烧孔15沿所述燃烧方向F位于主燃烧孔13的下游。由于主火焰的规模大于辅助火焰的规模，使得将辅助燃烧孔15设置在主燃烧孔13的下游可以易于辅助火焰与主火焰之间相交，产生火焰对冲。具体的，可以在燃烧器基板11上临近燃烧平台21的位置设置辅助燃烧孔15。
在本申请的一个实施方式中，辅助燃烧孔15位于平台燃烧面25和基板燃烧面17之间。由于平台燃烧面25沿所述燃烧方向F位于基板燃烧面17的上游，使得在平台燃烧面25与基板燃烧面17之间存在一定空间。将辅助燃烧孔15设置在平台燃烧面25和基板燃烧面17之间，使得辅助燃烧孔15与设置在燃烧平台21上的主燃烧孔13较为接近，以有利于主火焰和辅助火焰相交。再者，平台燃烧面25和基板燃烧面17之间的空间沿所述燃烧方向F处于平台燃烧面25的下游，由前文介绍，在该空间形成的辅助燃烧孔15，可以将辅助燃烧孔15朝向主燃烧孔13或主火焰，进一步促使辅助火焰与主火焰相交，产生火焰对冲的效果。在本实施方式中，辅助燃烧孔15的数量可以为至少一个。具体的，举例为：若辅助燃烧孔15的数量为一个，其可以是一个条形孔；若辅助燃烧孔15的数量为二个，其可以相对设置在燃烧平台21的两侧。更多数量的情况不再赘述。
在本实施方式中，所述燃气预混燃烧器10还可以包括连接所述燃烧平台21与所述燃烧器基板11的连接部29。所述连接部29可以构成辅助燃烧孔15的侧壁。在辅助燃烧孔15的数量多于一个时，所述连接部29可以间隔相邻的辅助燃烧孔15。所述连接部29还可以起到为主火焰导向的作用，即从主燃烧孔13流出的混合气体在燃烧的过程中，会沿着连接部29移动，实现主火焰更加集中，可以减少热能损失。
在本申请的一个实施方式中，主燃烧孔13及辅助燃烧孔15均通过燃烧器基板11加工而成。可以采用注塑成型或冲压成型的方式，将主燃烧孔13和辅助燃烧孔15形成在燃烧器基板11上。即燃烧平台21与燃烧器基板11一体成型制成，从而使得燃气预混燃烧器10便于加工制造。在本实施方式中，较佳的，主燃烧孔13及辅助燃烧孔15均通过燃烧器基板11冲压而成，辅助燃烧孔15是冲压形成的裂缝。
请参阅图6，在本申请的一个实施方式中，辅助燃烧孔15设置在燃烧器基板11上，在辅助燃烧孔15靠近基板燃烧面17的部分设置有导向嘴31，以使辅助燃烧孔15朝向主燃烧孔13或主火焰。在本实施方式中，通过导向嘴31使辅助燃烧孔15朝向主燃烧孔13或主火焰，从而实现辅助火焰与主火焰相交，产生火焰对冲，以抑制离焰的现象。
当然，燃烧器基板11并不限于上述设置主燃烧孔13和辅助燃烧孔15的方式，还可以通过直接在燃烧器基板11上开设贯通孔的方式实现设置主燃烧孔13。并可以通过设置凸出基板燃烧面17的导向嘴的方式实现辅助燃烧孔15朝向主燃烧孔13或主火焰，以使辅助火焰与主火焰相交。
请参阅图1，在本申请的一个实施方式中，主燃烧孔13和/或辅助燃烧孔15的形状选自长条形孔、圆形孔、多角形孔或不规则形孔。在本实施方式中，具体的，主燃烧孔13为长条形孔，其宽度的取值小于等于3mm；和/或辅助燃烧孔15为长条形孔，其宽度取值小于等于3mm。发明人经过研究发现，在主燃烧孔13和辅助燃烧孔15均为长条形孔时，燃气预混燃烧器10的燃烧效果达到最佳。
在本申请的一个实施方式中，燃烧器基板11上可以设置若干主燃烧孔13和辅助燃烧孔15，其中可以将部分主燃烧孔13分别设置在一个燃烧平台21上，将部分主燃烧孔13直接开设在燃烧器基板11上，并可以按照前述实施方式的描述设置辅助燃烧孔15。当然，也可以将全部主燃烧孔13均分别设置在一个燃烧平台21上，并可以按照前述实施方式的描述设置辅助燃烧孔15。
请一并参阅图1和图3，在本申请的一个实施方式中，所述燃烧器基板上设置有间隔相邻两个所述燃烧平台的间隔部33，所述间隔部33的宽度为25mm以下。发明人经过试验发现，在间隔部33的宽度大于25mm后，燃气预混燃烧器的单位面积热负荷降低较快。
在本申请的一个实施方式中，所述间隔部33设置有第三燃烧孔35。在本实施方式中，燃烧器基板11的间隔部33上还可以开设有第三燃烧孔35，所述第三燃烧孔35的气体喷出方向可以与主燃烧孔13的气体喷出方向相同。第三燃烧孔35的开孔面积可以小于主燃烧孔13的开孔面积，使得第三燃烧孔35的火焰长度会小于主火焰的长度。三种形式的燃烧孔与现有单一形式的孔相比，不易引起共振。
在一个实施方式中，第三燃烧孔35的孔径小于3mm，间隔部33设置有至少二种不同孔径的第三燃烧孔35，且不同孔径的第三燃烧孔35相互交错布置。如此设置，可以获得合理的火力分配，做到与主燃烧孔13和辅助稳焰15燃烧孔相互配合。具体的，举例为：燃烧平台21的俯视方向投影可以为矩形，并且，多个燃烧平台21以矩形阵列的形式排布在燃烧器基板11上，第三燃烧孔35分布在相邻两个燃烧平台21之间的间隔部33上，多个第三燃烧孔35可以形成具有一定行距和列距的行列式排布，其中，第三燃烧孔35可以在行向方向上和列向方向上相交，即第三燃烧孔35可以在行向方向上和列向方向上共有一个燃烧孔，该燃烧孔为大口径第三燃烧孔36，其余第三燃烧孔为小口径第三燃烧孔38。大口径第三燃烧孔36的孔径大于小口径第三燃烧孔38。大口径第三燃烧孔36设置在两行和两列共4个燃烧平台21之间的中心处，该中心处距离各燃烧平台21的距离最远，因而，该中心处有相对充分的空间设置大口径第三燃烧孔36，这样能够充分提高燃烧面积，提高燃烧效率。再者，发明人经过研究发现，第三燃烧孔35的孔径小于3mm时，可以提高单位面积热负荷。本实施方式中，第三燃烧孔35能够增加燃烧孔隙率，提高了单位面积的热负荷。
在一个实施方式中，主燃烧孔13的总面积为A1，辅助燃烧孔15的总面积为A2，第三燃烧孔25的面积是A3，燃烧器基板11的面积为A，孔隙率K＝(A1+A2+A3)/A，K的数值>5％。其中，孔隙率K＝(A1+A2+A3)/A，该值表明了燃烧器基板的利用率。孔隙率越大，燃烧室截面的单位面积上产生的热负荷越大，即燃烧器基板的利用率越高；换言之，在同等热负荷要求下，孔隙率较大的燃烧器总面积较小。本申请的孔隙率K的数值>5％，以实现燃气预混燃烧器10具有较好的热负荷和利用率。
本申请实施方式还提供一种燃气热水器，所述燃气热水器可以安装有任意前述实施方式介绍的燃气预混燃烧器10。所述燃气热水器具有较高的加热效率，且能够较佳的抑制离焰现象产生，延长了产品的使用寿命。
请参阅图7，在本申请的一个实施方式中，所述燃气热水器的预混腔40内安装有混合气分配板42，在混合气分配板42上设置有通气孔44，进入预混腔40的空气和燃气能经过通气孔44后再通过燃气预混燃烧器10燃烧。通过设置混合气分配板42，可以使进入预混腔的空气和燃气能够更加充分的混合，以使混合的气体能在燃气预混燃烧器10处更加充分的燃烧。预混腔40由壳体46围成，在壳体46内部的侧壁上可以设置有支撑部48，用于安装混合气分配板42。
由以上本申请实施方式提供的技术方案可见，本申请提供的燃气预混燃烧器，将主燃烧孔沿燃烧方向F设置在辅助燃烧孔的上游，由于主火焰通常比辅助火焰的规模大，使得将主火焰设置在辅助火焰的上游，较易于辅助火焰与主火焰相交，进而通过辅助火焰与主火焰形成火焰对冲实现稳定火焰的效果。在此之上，本申请有着较佳的热负荷。
虽然通过实施方式描绘了本申请，在本申请技术精髓启示下，本领域技术人员可能对上述多个实施方式之间进行组合，也可以对本申请的实施方式进行变化，但只要其实现的功能和效果与本申请相同或相似，均应涵盖于本申请的保护范围内。

Claims (14)

1.一种燃气预混燃烧器，其特征在于，其具有燃烧方向，所述燃气预混燃烧器能与设置在所述燃气预混燃烧器的燃烧方向上游的预混腔相配接，燃气和空气在所述预混腔混合后能通过所述燃气预混燃烧器进行燃烧；所述燃气预混燃烧器包括：燃烧器基板，设置在所述燃烧器基板上的主燃烧孔；在所述燃烧器基板上还设有沿所述燃烧方向设置在所述主燃烧孔下游的辅助燃烧孔；所述辅助燃烧孔的辅助火焰与所述主燃烧孔的主火焰相交；所述燃烧器基板具有基板燃烧面；所述燃烧器基板上设置有燃烧平台，所述主燃烧孔开设在所述燃烧平台上，所述燃烧平台具有平台燃烧面，所述平台燃烧面沿所述燃烧方向设置在所述基板燃烧面上游；所述辅助燃烧孔位于所述平台燃烧面和所述基板燃烧面之间。
2.如权利要求1所述的燃气预混燃烧器，其特征在于：所述主燃烧孔及所述辅助燃烧孔均通过所述燃烧器基板加工而成。
3.如权利要求2所述的燃气预混燃烧器，其特征在于：所述主燃烧孔及所述辅助燃烧孔均通过所述燃烧器基板冲压而成，所述辅助燃烧孔是冲压形成的裂缝。
4.如权利要求1所述的燃气预混燃烧器，其特征在于：所述主燃烧孔和/或所述辅助燃烧孔的形状选自长条形孔、圆形孔、多角形孔或不规则形孔。
5.如权利要求4所述的燃气预混燃烧器，其特征在于：所述主燃烧孔为长条形孔，其宽度的取值小于等于3mm；和/或所述辅助燃烧孔为长条形孔，其宽度取值小于等于3mm。
6.如权利要求1所述的燃气预混燃烧器，其特征在于：所述辅助燃烧孔设置在所述燃烧器基板上，在所述辅助燃烧孔靠近所述基板燃烧面的部分设置有导向嘴，以使所述辅助燃烧孔朝向所述主燃烧孔或所述主火焰。
7.如权利要求1所述的燃气预混燃烧器，其特征在于：所述燃烧器基板上设置有间隔相邻两个所述燃烧平台的间隔部，所述间隔部的宽度为25mm以下。
8.如权利要求7所述的燃气预混燃烧器，其特征在于：所述间隔部设置有第三燃烧孔。
9.如权利要求8所述的燃气预混燃烧器，其特征在于：所述第三燃烧孔的孔径小于3mm，所述间隔部设置有至少二种不同孔径的所述第三燃烧孔，且不同孔径的所述第三燃烧孔相互交错布置。
10.如权利要求8所述的燃气预混燃烧器，其特征在于，所述主燃烧孔的总面积为A1，所述辅助燃烧孔的总面积为A2，所述第三燃烧孔的面积是A3，所述燃烧器基板的面积为A，孔隙率K＝(A1+A2+A3)/A，K的数值>5％。
11.如权利要求1所述的燃气预混燃烧器，其特征在于，所述燃烧器基板材料为铝或不锈钢。
12.如权利要求1所述的燃气预混燃烧器，其特征在于，所述燃烧器基板的所述基板燃烧面的为平面或曲面。
13.一种燃气热水器，其特征在于，所述燃气热水器安装有如权利要求1至12中任一所述的燃气预混燃烧器。
14.如权利要求13所述的燃气热水器，其特征在于：所述燃气热水器的预混腔内安装有混合气分配板，在所述混合气分配板上设置有通气孔，进入所述预混腔的空气和燃气能经过所述通气孔后再通过所述燃气预混燃烧器燃烧。
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