CN104697016A - 能够提高燃气灶具热效率的锅架及应用该锅架的燃气灶 - Google Patents

能够提高燃气灶具热效率的锅架及应用该锅架的燃气灶 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种能够提高燃气灶具热效率的锅架及应用该锅架的燃气灶，锅架包括顶板、多片肋片、底板和支撑脚；顶板和底板相互平行设置，该两者均设有通孔并且两者的通孔处于上下相对的位置，各片肋片均设置在顶板与底板之间，并且各片肋片环绕顶板的通孔布置，任意相邻两片肋片之间形成间隙通道，该间隙通道的一端朝向顶板的通孔所在位置、另一端朝向顶板的外侧，顶板和多片肋片的导热性能均优于底板。本发明的锅架既能够应用于红外线燃气灶，也能应用于大气式燃气灶，燃气灶通过本发明的锅架能够以热辐射、对流和传导三种热传递方式对锅具进行加热，大大的提高了热交换效率。

Description

能够提高燃气灶具热效率的锅架及应用该锅架的燃气灶
技术领域
本发明涉及一种能够提高燃气灶具热效率的锅架及应用该锅架的红外线燃气灶和大气式燃气灶。
背景技术
随着人民生活水平的提高，燃气用具产品包括家用燃气灶具已普及至千家万户，而节能减排已被提升至国家战略。燃气灶按照燃烧方式的差异，可分为红外线燃气灶具及大气燃气灶具，目前市面上流通的红外线燃气灶具或大气式燃气灶具，其对锅具加热的方式均为热辐射或热对流；由于红外线燃气灶具为完全预混燃烧，采用辐射和对流双重加热方式，其中辐射加热占换热量的55％～58％，对流换热占5％～12％，热效率一般为60％～70％，效率较高；而大气式燃气灶具为部分预混燃烧，基本采用对流换热方式，热效率一般在50％～60％左右，效率较低。目前市面上流通的锅支架结构，要想使热效率提升至一个新的台阶已非常困难，燃气灶具换热方式存在以下方面的缺陷：
采用完全预混燃烧的红外线燃气灶具，过剩空气系数一般控制在1.05～1.10左右，其不需要从周围获取二次空气，锅支架高度较低，在燃烧加热过程中，燃烧器表面加热到赤红状态时向锅具底部辐射加热，同时热烟气向外流动对锅具底部进行对流换热，虽已利用热辐射和热对流两种热传递换热方式，但依然有大量的热烟气未被利用吸收，从锅底与燃烧器之间流失。
采用部分预混燃烧的大气式燃气灶具，一次空气系数介于0.45～0.75，火焰内锥由燃气与一次空气混合物燃烧所形成，外锥由尚未燃烧的燃气从周围获取二次空气燃烧形成，受限于此，锅支架一般设计成敞开式结构，且锅具底部与燃烧器之间保持相对较高的距离，否则将难以调节燃烧工况及热效率之间的关系；由于技术上未能实现完全预混燃烧，几乎所有的大气式燃气灶具只能通过牺牲热效率指标来确保燃烧稳定性；由于锅支架高度较高，会增加周围空气向火焰扩散，降低火焰温度而减少换热量，造成大量的热烟气流失。
不论是红外线燃气灶具还是大气式燃气灶具，由于锅具底部与燃烧器之间均具有敞开式的排烟口，大量的热烟气未能被吸收利用，同时受到冷空气的干扰，导致热量从锅架边界层流失。就热传递的三种方式，即辐射、对流、传导，目前结构只有热辐射和部分热烟气对流加热，传导加热基本没有，所以热交换效率不理想。
因此，如何有效利用热烟气的热量，尤其是从锅具边界层流失的余热烟气，提高产品热效率，使产品热交换效率更高，更节约能源，成为目前燃气灶具产品设计的一大技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够提高燃气灶具热效率的锅架及应用该锅架的燃气灶。
解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种能够提高燃气灶具热效率的锅架，其特征在于：所述的锅架包括顶板、多片肋片、底板和支撑脚；顶板和底板相互平行设置，该两者均设有通孔并且两者的通孔处于上下相对的位置，各片肋片均设置在顶板与底板之间，并且各片肋片环绕顶板的通孔布置，任意相邻两片肋片之间形成间隙通道，该间隙通道的一端朝向顶板的通孔所在位置、另一端朝向顶板的外侧，顶板和多片肋片的导热性能均优于底板。
为了使得锅架能够适用于尖底锅或者尺寸小于顶板通孔直径的平底锅，作为本发明的一种改进，所述顶板的通孔壁面连接有三根或以上的悬臂式支腿，各根悬臂式支腿环绕顶板的通孔均匀布置。
为了使得高温烟气流通更为顺畅，并且使得锅架的传热均匀，作为本发明的一种改进，所述各片肋片环绕所述顶板的通孔均匀布置。
作为本发明的优选实施方式，所述的肋片为平面型或者曲面型肋片。其中，采用曲面型肋片，能够增大肋片与高温烟气的接触面积，进一步提高燃气灶具的热效率。
作为本发明的优选实施方式，所述各片肋片相互独立，每一片肋片的顶部均固定连接在所述顶板的底面，所述支撑脚固定连接在底板的底面，与所述顶板成为一体的各片肋片坐落在所述底板的顶面上。
作为本发明的优选实施方式，所述的顶板和底板均为圆形板件，顶板和底板的通孔均为开设在圆形板件中心的圆形通孔，该圆形顶板和圆形底板的外径相等，所述顶板和底板的通孔中心位于该两者的同一条垂线上，所述每一片肋片的外边沿与顶板的外边沿相平齐、内边沿与顶板的内边沿相平齐。
为了进一步确保高温烟气流通的顺畅性，作为本发明的一种改进，所述顶板的通孔孔径大于或等于所述底板的通孔孔径。
作为本发明的一种实施方式，所述的支撑脚为片状支撑腿，所述锅架设有三块或以上该片状支撑腿，并且各块片状支撑腿环绕所述底板的通孔均匀设置。
一种应用上述锅架的红外线燃气灶，包括灶具壳体和红外线燃烧器，红外线燃烧器安装在灶具壳体内并从灶具壳体的面板露出，其特征在于：所述的红外线燃气灶还包括上述锅架；所述支撑脚坐落在灶具壳体的面板上，使得所述顶板和底板均平行于灶具壳体的面板，并且，所述底板的通孔套装在所述红外线燃烧器外，所述底板的通孔壁面与所述红外线燃烧器的顶部侧壁相贴合。
一种应用上述锅架的大气式燃气灶，包括灶具壳体和大气式燃烧器，大气式燃烧器安装在灶具壳体内并从灶具壳体的面板露出，其特征在于：所述的大气式燃气灶还包括上述锅架；所述支撑脚坐落在灶具壳体的面板上，使得所述顶板和底板均平行于灶具壳体的面板，并且，所述底板的通孔套设在所述大气式燃烧器外，所述底板的通孔壁面与所述大气式燃烧器的顶部侧壁之间留有作为二次空气进气口的间隙。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明的锅架设有顶板、多片肋片、底板和支撑脚，其既能够应用于红外线燃气灶，也能应用于大气式燃气灶，燃气燃烧过程中产生的高温烟气能通过本锅架进行排烟，高温烟气的余热能够在对流过程中利用顶板和肋片回收并再用于对锅具的传导加热，并且本发明的锅架不会对燃气灶的辐射加热造成不良影响，因此，燃气灶通过本发明的锅架能够以热辐射、对流和传导三种热传递方式对锅具进行加热，大大的提高了热交换效率；
第二，应用本发明锅架的红外线燃气灶，由于锅架、红外线燃烧器和锅具的底面能够共同形成一个相对封闭的腔室，有效的阻止了腔室外部的低温空气对锅具的热交换过程造成干扰，最大限度的降低了辐射热的损失。经试验，该红外线燃气灶对平底锅加热的热交换效率可达80％以上；
第三，应用本发明锅架的大气式燃气灶，经试验，其对平底锅加热的热交换效率可达65％以上；
第四，本发明的锅架在倒置使用的状态下，能够作为现有技术中的普通锅支架使用；
第五，本发明的锅架具有可靠性高、结构简单、易于安装、使用方便、对燃气灶具适应范围广的优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图1-1为本发明实施例一的锅架立体结构示意图；
图1-2为本发明实施例一的锅架正视结构示意图；
图1-3为图1-2的A向剖面图；
图1-4为图1-2的B向剖面图；
图2-1为本发明实施例二的锅架的仰视剖面图；
图2-2为本发明实施例二的锅架的俯视剖面图；
图3为本发明实施例三中的顶板101和悬臂式支腿105的结构示意图；
图4为应用本发明的锅架的红外线燃气灶的剖面结构示意图；
图5为应用本发明的锅架的大气式燃气灶的剖面结构示意图；
图6为本发明的锅架可选的外轮廓形状之一；
图7为本发明的锅架可选的外轮廓形状之二；
图8为本发明的锅架可选的外轮廓形状之三。
具体实施方式
实施例一
如图1-1至图1-4所示，本发明实施例一的能够提高燃气灶具热效率的锅架1，包括顶板101、多片肋片102、底板103和支撑脚104，其中，顶板101和肋片102由导热性能优于底板103的材料制成。
上述顶板101和底板103均为中心开设有圆形通孔的圆形板件，其中顶板101和底板103的外径相等，顶板101的通孔孔径大于或等于底板103的通孔孔径。
上述肋片102为平面型肋片，每一片肋片102的顶部均固定连接在顶板101的底面，每一片肋片102的外边沿与顶板101的外边沿相平齐、内边沿与顶板101的内边沿相平齐，各片肋片102环绕顶板101的通孔均匀布置，任意相邻两片肋片102之间形成间隙通道1a，该间隙通道1a的一端朝向顶板101的通孔所在位置、另一端朝向顶板101的外侧。
上述支撑脚104为四块片状支撑腿，该四块片状支撑腿固定连接在底板103的底面并环绕底板103的通孔均匀设置。
上述与顶板101成为一体的各片肋片102坐落在底板103的顶面上，使得顶板101和底板103相互平行设置，并且，顶板101和底板103的通孔中心位于该两者的同一条垂线上。
其中，上述顶板101和肋片102可以为同一种导热材料，也可以分别使用不同导热材料组合为一体；上述底板103可使用金属材料，也可以使用非金属材料。
上述相邻两片肋片102之间的间隙通道1a宽度应根据燃气灶具燃烧燃气所产生的高温烟气流量进行设计，否则，过大的间隙通道1a宽度会造成对高温烟气热量回收速度慢，降低本锅架1对燃气灶具热交换效率的提升，而过小的间隙通道1a宽度则会造成高温烟气流通不畅顺，影响排烟效果，严重情况下还会造成燃气不完全燃烧。
实施例二
如图2-1和图2-2所示，本发明实施例二的锅架与实施例一基本相同，它们的不同点在于：本实施例二中，肋片102为曲面型肋片。从而，本实施例二相较于实施例一能够增大肋片102与高温烟气的接触面积，进一步提高燃气灶具的热效率。
实施例三
如图3所示，本发明实施例三可采用实施例一或二所述结构，它们的不同点在于：本实施例三中，顶板101的通孔壁面连接有三根或以上的悬臂式支腿105，各根悬臂式支腿105环绕顶板101的通孔均匀布置。从而，使得本发明的锅架能够适用于尖底锅或者尺寸小于顶板通孔直径的平底锅。
实施例四
如图4所示，本发明的红外线燃气灶，包括灶具壳体、红外线燃烧器2和采用上述实施例所述结构的锅架1。红外线燃烧器2安装在灶具壳体内并从灶具壳体的面板4露出，支撑脚104坐落在灶具壳体的面板4上，使得顶板101和底板103均平行于灶具壳体的面板4，并且，底板103的通孔套装在红外线燃烧器2外，底板103的通孔壁面与红外线燃烧器2的顶部侧壁相贴合。
采用本发明锅架的红外线燃气灶，其工作原理如下：
现有的红外线燃气灶的热传递方式是以热辐射为主、对流为辅，其中，热辐射即物体不依靠介质直接将能量发射出来传给其他物体的过程，对流则是靠液体或气体的流动使内能从温度较高部分传至较低部分的过程。具体的：输送入红外线燃烧器2中的燃气，通过红外线燃烧器2的多孔燃烧辐射板201在其上方溢出燃烧，由于燃气与空气是完全预混，故在多孔燃烧辐射板201上方形成无焰燃烧，从而将多孔燃烧辐射板201表面加热到赤红状态，温度达到900～1200℃，多孔燃烧辐射板201表面对锅具5的底部进行辐射加热。而燃气在多孔燃烧辐射板201上方溢出燃烧的过程中，燃烧产生的高温烟气将分成两部分，一部分上升直接对锅具5底部的中心区域进行对流加热，另一部分则从锅具5底部的边界区域流失，造成能源浪费。
而对于采用了本发明锅架的红外线燃气灶，由于锅架1、红外线燃烧器2和锅具5的底面共同形成了一个相对封闭的腔室，该腔室能够有效的阻止腔室外部的低温空气对锅具5的热交换过程造成干扰，红外线燃烧器2的多孔燃烧辐射板201在该腔室中对锅具5的底部进行辐射加热，最大限度的降低了辐射热的损失。而燃气燃烧过程中产生的高温烟气则分成两部分，一部分上升直接对锅具5底部的中心区域进行对流加热，另一部分则从肋片102之间的间隙通道1a流出锅架1外部实现排烟，在高温烟气流出过程中高温烟气对各肋片102和顶板101进行对流加热，利用肋片102和顶板101吸收高温烟气的余热。被加热了的肋片102和顶板101向锅具5的底部进行传导加热，该热传导是指由于大量分子、原子等相互碰撞，使物体的内能从温度较高部分传至较低部分的过程。
综上所述，采用了本发明锅架的红外线燃气灶能够以热辐射、对流和传导三种热传递方式对锅具5进行加热，最大限度的回收和利用了余热，其热量损失小、热交换效率高，具有节能减排效果。经试验，在采用本发明锅架的红外线燃气灶对底面大于顶板101的平底锅具5进行加热时，其热交换效率可达80％以上。
实施例五
如图5所示，本发明的大气式燃气灶，包括灶具壳体、大气式燃烧器3和采用上述实施例所述结构的锅架1。大气式燃烧器3安装在灶具壳体内并从灶具壳体的面板4露出，支撑脚104坐落在灶具壳体的面板4上，使得顶板101和底板103均平行于灶具壳体的面板4，并且，底板103的通孔套设在大气式燃烧器2外，底板103的通孔壁面与大气式燃烧器2的顶部侧壁之间留有作为二次空气进气口的间隙1b。
采用本发明锅架的大气式燃气灶，其工作原理与采用本发明锅架的红外线燃气灶的工作原理基本相同，不同之处在于：大气式燃气灶是有焰燃烧，燃气经大气式燃烧器3的分火盖301的火孔流出燃烧的过程中需从二次空气进气口补充二次空气，因此锅架1没有与红外线燃烧器2和锅具5形成相对封闭的腔室，在大气式燃气灶对锅具5的加热过程中，有部分低温空气会从底板103与大气式燃烧器3之间的间隙流入造成能量损失。但由于大气式燃气灶通过本发明的锅架1同样能够以热辐射、对流和传导三种热传递方式对锅具5进行加热，因此相对于现有的大气式燃气灶同样能够大幅提高热交换效率。经试验，在采用本发明锅架的大气式燃气灶对底面大于顶板101的平底锅具5进行加热时，其热交换效率可达65％以上。
本发明不局限与上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。
例如，顶板101和多片肋片102可以是相互独立的，相邻两片肋片102通过连接件进行连接固定使得所有的肋片102连接成一体，底板103与支撑脚104也既可以是一体的也可以是能够活动分离的；又如，对于截面非圆形的燃烧器，顶板101和底板103的通孔形状、各片肋片102的布置可适配于燃烧器的截面形状设计，以使得高温烟气到达各片肋片102的距离相等，即能确保锅架的导热均匀；再如，顶板101和底板103可设计成不同形状的板件，如多边形板件(参见图6)、方形板件(参见图7)或者花瓣形板件(参见图8)等。

Claims (10)

1.一种能够提高燃气灶具热效率的锅架，其特征在于：所述的锅架(1)包括顶板(101)、多片肋片(102)、底板(103)和支撑脚(104)；顶板(101)和底板(103)相互平行设置，该两者均设有通孔并且两者的通孔处于上下相对的位置，各片肋片(102)均设置在顶板(101)与底板(103)之间，并且各片肋片(102)环绕顶板(101)的通孔布置，任意相邻两片肋片(102)之间形成间隙通道(1a)，该间隙通道(1a)的一端朝向顶板(101)的通孔所在位置、另一端朝向顶板(101)的外侧，顶板(101)和多片肋片(102)的导热性能均优于底板(103)。
2.根据权利要求1所述的锅架，其特征在于：所述顶板(101)的通孔壁面连接有三根或以上的悬臂式支腿(105)，各根悬臂式支腿(105)环绕顶板(101)的通孔均匀布置。
3.根据权利要求1或2所述的锅架，其特征在于：所述各片肋片(102)环绕所述顶板(101)的通孔均匀布置。
4.根据权利要求1或2所述的锅架，其特征在于：所述的肋片(102)为平面型或者曲面型肋片。
5.根据权利要求1或2所述的锅架，其特征在于：所述各片肋片(102)相互独立，每一片肋片(102)的顶部均固定连接在所述顶板(101)的底面，所述支撑脚(104)固定连接在底板(103)的底面，与所述顶板(101)成为一体的各片肋片(102)坐落在所述底板(103)的顶面上。
6.根据权利要求1或2所述的锅架，其特征在于：所述的顶板(101)和底板(103)均为圆形板件，顶板(101)和底板(103)的通孔均为开设在圆形板件中心的圆形通孔，该圆形顶板(101)和圆形底板(103)的外径相等，所述顶板(101)和底板(103)的通孔中心位于该两者的同一条垂线上，所述每一片肋片(102)的外边沿与顶板(101)的外边沿相平齐、内边沿与顶板(101)的内边沿相平齐。
7.根据权利要求6所述的锅架，其特征在于：所述顶板(101)的通孔孔径大于或等于所述底板(103)的通孔孔径。
8.根据权利要求6所述的锅架，其特征在于：所述的支撑脚(104)为片状支撑腿，所述锅架设有三块或以上该片状支撑腿，并且各块片状支撑腿环绕所述底板(103)的通孔均匀设置。
9.一种应用权利要求1至8任意一项所述锅架的红外线燃气灶，包括灶具壳体和红外线燃烧器(2)，红外线燃烧器(2)安装在灶具壳体内并从灶具壳体的面板(4)露出，其特征在于：所述的红外线燃气灶还包括权利要求1至8任意一项所述锅架(1)；所述支撑脚(104)坐落在灶具壳体的面板(4)上，使得所述顶板(101)和底板(103)均平行于灶具壳体的面板(4)，并且，所述底板(103)的通孔套装在所述红外线燃烧器(2)外，所述底板(103)的通孔壁面与所述红外线燃烧器(2)的顶部侧壁相贴合。
10.一种应用权利要求1至8任意一项所述锅架的大气式燃气灶，包括灶具壳体和大气式燃烧器(3)，大气式燃烧器(3)安装在灶具壳体内并从灶具壳体的面板(4)露出，其特征在于：所述的大气式燃气灶还包括权利要求1至8任意一项所述锅架(1)；所述支撑脚(104)坐落在灶具壳体的面板(4)上，使得所述顶板(101)和底板(103)均平行于灶具壳体的面板(4)，并且，所述底板(103)的通孔套设在所述大气式燃烧器(3)外，所述底板(103)的通孔壁面与所述大气式燃烧器(3)的顶部侧壁之间留有作为二次空气进气口的间隙(1b)。
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