CN104838207B - 燃烧装置用双重文氏管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃烧装置用双重文氏管，特别涉及调节供应至热水器的燃烧器一侧的燃气和空气的量，并且为提高调节比，结合马达和风门以使风门通过马达的驱动而旋转，使风门同时开放和阻断第二空气和燃气的流入口，从而能有效控制热量的燃烧装置用双重文氏管。本发明涉及燃烧装置用双重文氏管，为了分两阶段控制流入热水器等燃烧装置的空气和燃气的量，具备单独的开闭组件，所述开闭组件由马达和风门构成，风门通过马达的驱动进行旋转而同时开放或阻断第二空气和燃气的流入口，从而能控制空气和燃气的量。

Description

燃烧装置用双重文氏管
技术领域
本发明涉及燃烧装置用双重文氏管，特别涉及调节供应至热水器的燃烧器一侧的燃气和空气的量，并且为提高调节比，结合马达和风门以使风门通过马达的驱动而旋转，使风门同时开放和阻断第二空气和燃气的流入口，从而能有效控制热量的燃烧装置用双重文氏管。
背景技术
一般而言，以取暖和使用热水为目的使用的锅炉和热水器等燃烧装置，根据所使用的燃料分为燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉及热水器等，而且根据安装用途进行多样化开发并使用。
在上述燃烧装置中，特别是在燃气锅炉及热水器中，通常为了使气体燃料燃烧而使用本生燃烧器(Bunsen Burner)或预混燃烧器(Premixed Burner)，其中，预混燃烧器(Premixed Burner)的燃烧方式是将燃气和空气以最佳燃烧状态的混合比混合之后，将上述混合气体(空气+燃气)供应至火口部进行燃烧。
另外，燃烧装置的性能通过调节比(Turn-Down Ratio，TDR)来进行评价，调节比是指在可调节燃气量的燃气燃烧装置中的“最大燃气消耗量对最少燃气消耗量之比”。例如，当最大燃气消耗量为24,000kcal/h、最少燃气消耗量为8,000kcal/h时，调节比(TDR)为3:1。调节比(TDR)取决于在最少燃气消耗量条件下是否能够维持稳定的火焰。
在燃气锅炉及热水器的情况下，调节比(TDR)越大，取暖及热水使用越方便。即，当燃烧器在调节比(TDR)小(即，最少燃气消耗量高的情况)且取暖和热水的负荷小的区域运行时，燃烧装置频繁通断(On/Off)，因此温度控制时的偏差变大，装置的耐久性降低。因此，为了改善上述问题，开发出各种方法来提高燃烧装置中使用的燃烧器的调节比(TDR)。
在这种比例调节方式的燃烧器中供应燃气的阀门大致分为通过电流值控制的电动调节燃气阀(electrical modulating gas valve)和通过供应空气时产生的差压控制的气动调节燃气阀(pneumatic modulating gas valve)。
上述气动调节燃气阀通过利用送风机向燃烧器供应燃烧时所需空气时产生的差压，控制供应至燃烧器的燃气量，此时燃烧所需的空气和燃气在燃气-空气混合装置(Gas-air mixer)中混合之后以混合气体(空气+燃气)形式供应至燃烧器。
在使用这种气动调节燃气阀的燃气燃烧器的燃气-空气混合装置中，决定调节比(TDR)的基本因素是燃气消耗量(Q)和差压(ΔP)的关系，而一般的流体的差压和流量的关系如下：
Q＝k√(△P)
即，为了使流体的流量增加到2倍，需要使差压增加到4倍。
因此，例如为使调节比(TDR)变成3:1，需使差压之比变成9:1，而为使调节比(TDR)变成10:1，需使差压之比变成100:1，但问题是不可能无限增加燃气的供应压力。
为解决如上所述的不可能无限增加燃气供应压力的问题，如图1所示，公开一种将供应空气和燃气的路径划分为两个以上的区域并通过开闭向各燃烧器喷射的燃气的通道提高燃气燃烧器的调节比(TDR)的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：韩国申请号10-2011-84417号
发明内容
技术问题
上述专利文献是本发明人较早申请的发明，如图1所示，通道分离型燃气-空气混合装置在空气供应管13的一侧连接有分为两路的燃气供应管12，在上述空气供应管13的内侧具备另外的分路机构170，使与杆163结合的阀门体161、162通过与电磁铁165结合的杆163的上下运动开闭燃气通道116和空气通道118，由此能够以低输出模式和高输出模式控制锅炉，从而能够提高调节比。
但是，上述通道分离型燃气-空气混合装置存在如下问题：第一、利用分路机构对空气通道118的圆筒形的一个通道进行划分，以两阶段调节空气的流入量，因此在需要更多空气的流入量时，不能扩展空气通道118，从而无法实现更高的调节比。
第二、各燃气通道115、116的面积相同，因此无法形成燃气差压，从而无法有效提高调节比。
第三、在制造上述燃气-空气混合装置时通过挤出成型或压铸加工制作，因此制造时尺寸和精度误差较大，而且因为加工时产生毛刺(burr)等，所以需要进行去除毛刺的追加工序。
第四、根据燃烧装置的容量所需负荷热量各不相同，因此需根据容量制造燃气-空气混合装置，从而增加了产品的设计、制造费用。
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种燃烧装置用双重文氏管，为了分两阶段控制流入热水器等燃烧装置的空气和燃气的量，具备单独的开闭组件，上述开闭组件由马达和风门构成，风门通过马达的驱动进行旋转而同时开放或阻断第二空气和燃气的流入口，从而能控制空气和燃气的量。
技术方案
为达到上述目的，本发明的燃烧装置用双重文氏管包括：外壳，在所述外壳的一侧形成有与涡轮风扇结合的排出部，并且在内侧形成有供燃气和空气流动的一定空间；空气供应部，形成在所述外壳的内侧，通过被第一隔壁划分而分离为第一空气供应部和在中间形成有开闭孔的第二空气供应部；燃气供应部，形成于所述外壳的一侧面，并被第二隔壁划分，第一燃气供应部与所述第一空气供应部连通，第二燃气供应部通过开闭孔与所述第二空气供应部连通；燃气流入口，形成于所述燃气供应部的侧面，能使第一燃气和第二燃气同时流入，第一燃气流入口形成于所述第一燃气供应部一侧，第二燃气流入口形成于第二燃气供应部；以及开闭组件，当燃烧装置需要低热量时，阻断通过第二空气供应部流入的第二空气、以及通过第二燃气供应部流入的第二燃气的流动，当需要高热量时，开放第二空气供应部和第二燃气供应部。
在一实施例中，所述开闭组件包括设置在所述第二空气供应部的中间的开闭部，所述开闭部利用根据马达的驱动进行旋转的风门对通过所述第二空气供应部流入的空气、以及通过第二燃气供应部流入的燃气进行阻断或使其通过。
在一实施例中，所述开闭部包括：风门，在中心部形成有与所述马达的马达轴结合的轴孔，在所述轴孔的边缘区域交替形成有两个以上的突出形成的突起部和相对于所述突起部凹陷形成的凹陷部；移动体，形成有分别与所述突起部和凹陷部对应的突起部和凹陷部，通过所述风门的旋转，各所述突起部的尖端部相互接触，从而使所述移动体前进或后退；阀门，与所述移动体的一端部结合，并根据所述移动体的前进和后退运动，开闭所述开闭孔，以开放或阻断通过第二空气供应部和所述第二燃气供应部流入的空气和燃气；以及第一弹簧，设置在所述风门和移动体之间并通过弹力支撑，在所述阀门开放开闭孔之后阻断时提供复原力。
在一实施例中，所述阀门还包括设置于第一隔壁之间的第二弹簧，在所述风门旋转而使所述移动体向风门一侧复原而阻断开闭孔时，使移动体迅速复原。
在一实施例中，所述阀门还包括密封部件，用于维持所述开闭孔和阀门间的气密性。
在一实施例中，所述第一空气供应部和第二空气供应部的内侧还分别包括能根据燃烧时所需的热量负荷调节空气的量的能拆装的负荷调节用内壳。
有益效果
按照本发明的燃烧装置用双重文氏管具有如下效果：第一、能控制燃烧装置所需的高热量和低热量，因此能节省燃料费用。
第二、在第一空气供应部和第二空气供应部的内侧结合能根据所需负荷进行拆装的单独的内壳，从而根据不同的负荷只更换各自的内壳使用，能够应对不同燃烧装置所需的负荷热量，由此能节省产品设计、制造费用，提高经济性。
第三、简化双重文氏管的部件，缩短产品制作的设计时间、制作时间，并提高产品故障修理时的便利性。
第四、无需以不同结构构成第一和第二燃气流入口，从而简化双重文氏管的结构。
附图说明
图1是用于说明现有技术的图。
图2是本发明的燃烧装置用双重文氏管的立体图。
图3是图2的A-A线截面图。
图4是用于显示图2中具有的燃气供应部的内部结构的立体图。
图5a是表示图3中具有的风门的内部结构的立体图，图5b是表示移动体的状态的立体图。
图6是用于说明本发明的燃烧装置用双重文氏管的运行状态的图。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面将结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。但本发明的实施例可变形为各种其他形式，而本发明的范围不限于以下详细说明的实施例。本发明的实施例是为了向本领域技术人员更完整地说明本发明而提供的。因此，为便于说明，附图中因素的形状等可夸张表示。值得注意的是，在各附图中相同的部件用相同的附图标记表示。另外，对有可能给本发明的重点带来混淆的已公开结构及功能，在此不再赘述。
下面，结合附图对本发明的燃烧装置用双重文氏管的优选实施例进行详细说明。
图2是本发明的燃烧装置用双重文氏管的立体图，图3是图2的A-A线截面图，图4是用于显示图2中具有的燃气供应部的内部结构的立体图，图5a是表示图3中具有的风门的内部结构的立体图，图5b是表示移动体的状态的立体图，图6是用于说明本发明的燃烧装置用双重文氏管的运行状态的图。
如图2至图6所示，本发明的燃烧装置用双重文氏管具备外壳500，所述外壳500的一侧形成有与涡轮风扇(未图示)结合的排出部300，并且在所述外壳500的内侧形成有供燃气和空气流动的一定空间。
空气供应部100形成在所述外壳500的内侧，并且通过被第一隔壁130划分而分离为第一空气供应部110和第二空气供应部120。
另外，如图3及图4所示，在所述外壳500的一侧面形成有燃气供应部610，并被第二隔壁613划分，第一燃气供应部611与所述第一空气供应部110连通，第二燃气供应部612通过开闭孔121与所述第二空气供应部120连通。因此，所述燃气供应部610形成为一体，并且通过第二隔壁613使第一、第二燃气完全分离，因此无需像现有技术中那样分别设计第一、第二燃气通道，从而节省制造费用。
另外，在所述燃气供应部610的侧面形成有能使第一燃气和第二燃气同时流入的燃气流入口600，第一燃气流入口601形成于所述第一燃气供应部611一侧，第二燃气流入口602形成于第二燃气供应部612。
另外，在第二空气供应部120的中间结合有开闭组件400，所述开闭组件400阻断通过第二空气供应部120和第二燃气供应部612流入的空气和燃气的流动，而在需要高热量时，开放第二空气供应部120和第二燃气供应部612，从而能够根据燃烧装置所需的热量负荷调节热量。
如图3至图6所示，对所述开闭组件400更具体地进行说明，所述开闭组件400包括开闭部420，所述开闭部420位于所述第二空气供应部120的中间，并利用根据马达410的驱动进行旋转的风门430对通过所述第二空气供应部120和第二燃气供应部612流入的空气和燃气进行阻断或使其通过。
所述开闭部420包括风门430，所述风门430在中心部形成有与所述马达410的马达轴411结合的轴孔431，在所述轴孔431的边缘区域交替形成有两个以上的突出形成的突起部432和相对于所述突起部432凹陷形成的凹陷部433。
另外，所述开闭部420还包括移动体440，所述移动体440形成有分别与所述风门430的突起部432和凹陷部433对应的突起部442和凹陷部443，通过所述风门430的旋转，各所述突起部432、442的尖端部相互接触，从而使所述移动体440前进或后退。
另外，阀门444与所述移动体440的一端部结合，所述阀门444根据所述移动体440的前进和后退运动，开闭所述开闭孔121，以开放或阻断通过第二空气供应部120和所述第二燃气供应部612流入的空气和燃气。
另外，第一弹簧451设置在所述风门430和移动体440之间并通过弹力支撑，在所述阀门444开放所述开闭孔121之后阻断时提供复原力。
另外，所述阀门444还具备设置于第一隔壁130之间的第二弹簧452，在所述风门430旋转而使所述移动体440向风门430一侧复原而阻断开闭孔121时，使移动体440迅速复原。
另外，所述阀门444为维持所述开闭孔121和阀门444间的气密性还可具备密封部件445。从而在燃烧装置以低热量驱动时，可完全阻断第二燃气的供应。
所述第一空气供应部110和第二空气供应部120的内侧还分别具备能根据燃烧时所需的热量负荷调节空气的量的能拆装的负荷调节用内壳112、122。因此，以能拆装的方式构成根据热量负荷形成的各种体积的内壳112、122。
因此，在制作容量小的燃烧装置时，无需设计另外的双重文氏管，只要在所述第一空气供应部110和第二空气供应部120的内侧更换燃烧装置所需的小体积的内壳112、122就能够使用，从而提高了经济性。
下面，说明上述构成的本发明的燃烧装置用双重文氏管的运行状态。
首先，如图3所示，进行向热水器只供应第一燃气和第一空气的运行时，所述开闭部420的风门430相对于第二空气供应部120的空气和燃气流动的方向水平旋转而阻断第二空气供应部120，与此同时，移动体440的凹陷部443和风门430的突起部432、移动体440的突起部442和风门430的凹陷部433维持相互接触的状态。此时，因所述移动体440的阀门444阻断所述开闭孔121，从而阻断第二燃气的流入，而且因所述风门430旋转成与所述第二空气供应部120呈水平的状态，从而阻断第二空气的流入。此时，所述燃气流入口600中流入第一和第二燃气，但因所述阀门444阻断形成于所述第二空气供应部120的开闭孔121，因此第二燃气的流入被阻断。
因此，空气和燃气混合的混合气体只通过所述第一燃气供应部611和第一空气供应部110流入涡流风扇，从而能以低热量驱动燃烧装置。
另外，为了以高热量驱动燃烧装置，如图6所示，向所述马达410施加电源使所述风门430旋转90度，则风门430旋转成与所述第二空气供应部120的长度方向一致的状态。
与此同时，所述风门430旋转时，形成于内侧的突起部432和凹陷部433也同时旋转，因此所述风门430和移动体440的各突起部432、442(尖端部)相互接触，随着所述风门430的旋转，移动体440被推动而前进。
此时，与移动体440的后端结合的阀门444与所述密封部件445分离，从而使通过第二燃气供应部612流入的第二燃气流入所述开闭孔121，所述第二燃气与通过所述第二空气供应部120流入的第二空气混合，并且与通过所述第一空气供应部110和第一燃气供应部611流入的空气和燃气混合，从而形成更多的混合气体并流入涡流风扇，因此能以高热量驱动燃烧装置。在此，由于在所述风门430和移动体440之间设置有第一弹簧451，因此通过其弹力各突起部432、442能维持相互接触。
之后，为重新以低热量驱动燃烧装置，驱动所述马达410使风门430重新旋转成90度，则成为如图3所示的状态，阻断第二空气供应部120和开闭孔121，从而使燃烧装置以低热量运行。在此，由于在所述第一隔壁130和移动体440之间设置有第二弹簧452，因此在风门430旋转而阻断第二空气供应部120时，提高复原力以使移动体440和风门430的各突起部432、442和凹陷部433、443各自啮合。
上述实施例仅用于说明本发明的燃烧装置用双重文氏管，并且应当理解为本领域的普通技术人员可能对本发明进行修改、变形或者等同替换。因此，应当理解为本发明不限于上述说明的形式。本发明的真正的技术保护范围应由所附的权利要求书的技术思想来决定。另外，本发明应当被理解为包括由所附权利要求书规定的本发明的精神和其范围内的所有变形物和均等物及替代物。
附图标记说明
100：空气供应部 110：第一空气供应部
112：内壳 120：第二空气供应部
121：开闭孔 122：内壳
130：第一隔壁 300：排出部
400：开闭组件 410：马达
411：马达轴 420：开闭部
430：风门 431：轴孔
432：突起部 433：凹陷部
440：移动体 442：突起部
443：凹陷部 444：阀门
451：第一弹簧 452：第二弹簧
500：外壳 600：燃气流入口
601：第一燃气流入口 602：第二燃气流入口
610：燃气供应部 611：第一燃气供应部
612：第二燃气供应部 613：第二隔壁

Claims (5)

1.一种燃烧装置用双重文氏管，其特征在于包括：
外壳(500)，在所述外壳(500)的一侧形成有与涡轮风扇结合的排出部(300)，并且在所述外壳(500)的内侧形成有供燃气和空气流动的一定空间；
空气供应部(100)，形成在所述外壳(500)的内侧，通过被第一隔壁(130)划分而分离为第一空气供应部(110)和在中间形成有开闭孔(121)的第二空气供应部(120)；
燃气供应部(610)，形成于所述外壳(500)的一侧面，并被第二隔壁(613)划分，第一燃气供应部(611)与所述第一空气供应部(110)连通，第二燃气供应部(612)通过开闭孔(121)与所述第二空气供应部(120)连通；
燃气流入口(600)，形成于所述燃气供应部(610)的侧面，能使第一燃气和第二燃气同时流入，第一燃气流入口(601)形成于所述第一燃气供应部(611)一侧，第二燃气流入口(602)形成于第二燃气供应部(612)一侧；以及
开闭组件(400)，当燃烧装置需要低热量时，阻断通过第二空气供应部(120)流入的第二空气、以及通过第二燃气供应部(612)流入的第二燃气的流动，当需要高热量时，开放第二空气供应部(120)和第二燃气供应部(612)，
所述开闭组件(400)设置在所述第二空气供应部(120)的中间，且包括：
风门(430)，通过形成于中心部的轴孔(431)与马达(410)结合，在所述轴孔(431)的边缘区域交替形成有两个以上的突出形成的突起部(432)和相对于所述突起部(432)凹陷形成的凹陷部(433)，并根据所述马达(410)的驱动进行旋转对通过所述第二空气供应部(120)流入的空气进行阻断或使其通过；
移动体(440)，形成有分别与所述突起部(432)和凹陷部(433)对应的突起部(442)和凹陷部(443)，通过所述风门(430)的旋转，各所述突起部(432、442)的尖端部相互接触，从而使所述移动体(440)前进或后退；
阀门(444)，与所述移动体(440)的一端部结合，并根据所述移动体(440)的前进和后退运动，开闭所述开闭孔(121)，以开放或阻断通过所述第二燃气供应部(612)流入的燃气；以及
第一弹簧(451)，设置在所述风门(430)和移动体(440)之间并通过弹力支撑，在所述阀门(444)开放开闭孔(121)之后阻断时提供复原力。
2.根据权利要求1所述的燃烧装置用双重文氏管，其特征在于，所述阀门(444)还包括设置于第一隔壁(130)之间的第二弹簧(452)，在所述风门(430)旋转而使所述移动体(440)向风门(430)一侧复原而阻断开闭孔(121)时，使移动体(440)迅速复原。
3.根据权利要求1所述的燃烧装置用双重文氏管，其特征在于，所述阀门(444)还包括密封部件(445)，用于维持所述开闭孔(121)和阀门(444)间的气密性。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧装置用双重文氏管，其特征在于，所述阀门(444)设置于开闭孔(121)的外侧，以在阻断开闭孔(121)时利用从外侧供应的燃气压力加压而阻断开闭孔(121)。
5.根据权利要求1所述的燃烧装置用双重文氏管，其特征在于，所述第一空气供应部(110)和第二空气供应部(120)的内侧还分别包括能根据燃烧时所需的热量负荷调节空气的量的、并能按不同的容量变更TDR的能拆装的负荷调节用内壳(112、122)。
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