CN105246382A - 用于燃气烤架的薄型多管燃烧器 - Google Patents

Abstract

公开了一种烧烤架和一种燃烧器组件（30），所述燃烧器组件具有用于将燃气输送到所述燃烧器的文丘里管（40）、具有前歧管和后歧管（32、34）的燃烧器管，其中，所述文丘里管连接到所述前歧管和所述后歧管，并且在连接接口处具有限流器，以至少部分地抑制燃气进入到所述前歧管中。

Description

用于燃气烤架的薄型多管燃烧器

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月5日提交的美国临时专利申请序列号61/772,828的权益，所述申请通过引用整体地结合于本文中。

背景技术

在当前领域中，大多数燃气烤架具有非常笨重的火箱（firebox），其具有几个缺点：1）它们对于搬运和安装而言太重，并且重量使它们对运输和搬运而言太昂贵；2）它们由于需要更多材料制作太昂贵；以及3）因为火箱的大体积，它们热效率较低。当研究若干类型的目前市售的烤架时，会理解为何火箱被制作得如此笨重。主要原因在于燃烧器的设计。在大多数情况下，在平均150平方英寸（17"长×8-1/2"宽）的烹饪区下使用单管燃烧器，但在一些情况下，在200平方英寸至240平方英寸的烹饪区下使用具有单控制阀的两管燃烧器。这些常规的燃烧器设计需要大火箱来实现足够的热用于烹饪，以及通过安全使用所需的燃烧测试。

发明内容

待解决的问题是如何使火箱对燃气烤架而言尽可能薄。为了制作更薄的火箱，燃烧器管需要更靠近烹饪炉排定位。与这种方法相关联的主要挑战是产品认证所要求的燃烧测试的失败。单管燃烧器上有限数量的端口以较高和较强的火焰燃烧燃气，所述较高和较强的火焰冲击烹饪炉排（cookinggrate）或辐射元件并且使所述燃烧测试失败。为了解决此问题，燃烧器需要被设计成具有多个管，使得能够容纳更多燃烧器端口来使火焰较短和较弱，以避免火焰冲击。添加附加的文丘里管（venturitube）或管，以与例如前歧管和后歧管的多个歧管连通。还进行其他调整，以用限流器等的形式来均衡燃气压力。

附图说明

图1是烤架结构中一种类型的现有技术的燃烧器的局部剖视图；

图2是图1中所示的所述类型的现有技术的燃烧器的透视图；

图3是本薄型（thinprofile）燃烧器的实施例的透视图；

图4是图3中所示的燃烧器的另一透视图；

图5是具有文丘里-歧管接口的详细视图A和详细视图B的沿图4的线5-5所取的剖面图；

图6是本薄型燃烧器的替代性实施例的透视图；

图7是具有文丘里-歧管接口的详细视图C和详细视图D的沿图6的线7-7所取的剖面图；

图8是示出了现有技术的燃烧器和本薄型燃烧器的相对轮廓的示意图；

图9是具有文丘里-歧管接口的详细视图A和详细视图B的本燃烧器的替代性实施例的部分以剖面示出的透视图；

图10是本燃烧器的另一实施例的分解透视图；以及

图11是在前面的附图中示出的燃烧器的透视图，此处其以组装的状态示出。

具体实施方式

现在更具体地参考附图，并且特别是参考图1，10一般标示燃气烧烤架（gasbarbecuegrill）的火箱。火箱10能够被安装在如本领域中公知的手推车（cart）组件上，或者它能够被安装在适当材料的固定式构造中，例如在支架上或在户外厨房中。所述火箱具有前面板11，所述前面板11具有用于燃气阀以及还用于燃气的点火的控制装置。设置在火箱10中的是平行管燃烧器12。安装在燃烧器12上方的是辐射材料，例如陶瓷玻璃或金属板13，其用作通过燃烧器加热的红外发射器。安装在发射器13上方的是烹饪炉排14，在其上放置待烹饪的食物。

在剖视版本中能够看到，燃烧器12以具有大致平行的纵向构件15的格状布置形成，所述纵向构件15在其每个端部处通过半圆形导管16来连接。纵向构件15能够利用半圆形导管部段16连续地形成，或它们能够被分离地形成，并且组装到处于中心的燃气歧管中，如图2中所示。通过对于本领域而言已知的以及在图1和图2中图示的方法，燃气被许可进入到燃烧器管，所述方法包括操作燃气阀的控制旋钮通过合适的导管将丙烷气（propanegas）发送到抽吸器，在那里，气体与初级燃烧空气（primarycombustionair）混合，并且被发送到歧管21，用于分配到燃气燃烧器管12。在图1和图2中所示的现有技术的实施例中，没有试图减小燃烧器系统的深度，并且燃烧的产物被路由到平板再辐射元件的前后。

燃气在燃烧器管中的点火可以通过使用接近燃烧器12合适地放置的跨电极（未示出）电弧放电的火花发生器、相似放置的热表面点火器及其他已知的方法来实现。

图3是本薄型燃烧器30的一个实施例的透视图。此燃烧器具有前歧管32、后歧管34以及至少一个细长的文丘里管36，所述文丘里管36此处示出为处于燃烧器的中央。所述细长的文丘里管与前歧管和后歧管流体连通。燃烧器管38也与前歧管和后歧管流体连通。合适的可燃性气体经由文丘里管40被引入到燃烧器中。当燃气进入时，它以本领域中已知的方式通过抽吸器42来抽取对燃烧而言必要的空气中的一部份（如果不是全部）。为了便于描述，可燃性气体/空气混合物在本文中一般将被称为燃气供应（gassupply）。

如具有详细视图A和详细视图B的图4和图5中所示，进入前歧管的燃气供应利用限流装置来限制，例如，相对小的孔39或挡板（baffle）（详细视图A），而在后部中没有限制（详细视图B）。在现有技术中，如果现有技术的燃烧器构造有两个歧管（它们没有），由于燃气供应首先进入前歧管，则燃气在前歧管32中比在后歧管34中正常地将具有更高的压力。在图2中所示的现有技术的燃烧器中，燃气在燃烧器管最靠近燃气入口的部分中具有较高的压力。所述挡板或孔39至少部分地抑制燃气供应的进入。限流装置此处被示出为处于文丘里管中。它们也可以被内置到歧管中，并且实现基本上相似的结果。

现有技术的构造将在前部燃烧器管中产生相对强的火焰，并且在后部燃烧器管中产生相对较弱的火焰。因此，在伴随的烹饪均匀性的变化、热点以及一般低效率的性能的情况下，均匀加热将会是并且是难以实现的。在前歧管供应接口41中具有限制孔并且后歧管供应接口43中没有限制的情况下，燃气被均匀地分配并且火焰在前部和后部中具有基本上相等的高度。

再次参考图5中的细节A，代替现有技术的常规的、完全打开的文丘里管，形式为小孔39的限流器在前部文丘里歧管接口47处被内置到细长的文丘里管或歧管自身中。这与细长的文丘里管36和后歧管34的完全打开的接口43形成对比。此构造均衡了前歧管和后歧管之间（并且因此，燃烧器管它们自身中）的燃气压力。当可燃性气体-空气混合物被点燃时所产生的火焰是相对矮的，并且与在现有技术的设计中看到的相比具有较小的速度。因此，燃烧器能够具有更薄的轮廓，并且能够更靠近放置在燃烧器和烹饪炉排之间的IR发射器或其他辐射材料定位。

查看图5的细节，将看到细长的文丘里管以其全直径通向后歧管，并且通过一组小孔通向前歧管32。前部处的面积与后部处的面积的比率是60%。在这种情况下，对后歧管的开口处于其最大限度，并且无法进一步增加。对于本领域技术人员而言将清楚的是，如图5的细节中所示的到后歧管的进口和到前歧管的进口之间的流阻的差异大于面积比所给出的差异。这是因为，给定相同的初始条件，穿过许多小开口的压力下降远大于穿过一个相同面积的大开口的压力下降。这是流体力学的公知事实。

取决于燃烧器的尺寸、期望的流率和燃气的类型，面积比的变化可能是必要的，并且能够通过改变前部中的孔的数量和尺寸以及通过在后部中引入图7中所示的特征来改变，其中，通向后歧管的开口的面积能够与文丘里管的直径相同，但流阻将更大。可替代地，能够使这些开口的面积小于文丘里管的面积，并且仍然大于对前歧管的开口。

给定这些可能的变化，到前歧管的入口的面积与到后歧管的入口的面积的比率能够是从50%到70%。或者它们能够范围从40%到75%。目的在于平衡前歧管和后歧管中的压力和流量，以避免先前概述的不良影响。

图6和图7中示出了一替代性实施例。这里，燃烧器60具有前歧管62、后歧管64以及中央的细长文丘里管66。在此设计中，文丘里管/前歧管接口61和文丘里管/后歧管接口63的两个端部构造有降流孔隙（flowreducingaperture）。如详细视图C和详细视图D中所示，前部接口处的孔隙65小于后部接口处的孔隙67。作为结果的前部处的燃气压力的降低导致燃气压力在前歧管和后歧管之间（并且因此，在连接的燃烧器管自身中）的均衡。

虽然限流器被示出和描述为孔隙，但也预期了用于限制燃气流量的其他装置，例如，可以利用狭缝、闸门、阀以及在本领域中已知的其他装置。

另一实施例提出了一种构造，其中，改变燃烧器管中的端口尺寸来均衡燃气压力。在这种设计中，较接近管的中心或处于管的中心处的燃烧器端口大于较靠近端部的那些燃烧器端口。这也实现了压力均衡。

附图中所示的燃烧器30和燃烧器60被示出为具有中央的细长文丘里管。这并不意在是限制性的，并且附加的一个或多个前-后连接的文丘里管能够被定位在一个或多个不同的位置，即偏离中心、左边、右边等。文丘里管/歧管导管可以被形成为单制造件，或者它可以是以流体密封方式形成和连接的分离件。

在对于燃烧测试具有成功的结果之后，系统经过全面测试并且具有一些意想不到的结果：

1）燃烧器非常均匀地加热炉排。与具有从25度至50度的温度增量（Delta-T）的常规系统相对，此系统的该数量在5华氏度之内。

2）系统是非常高效节能的。在最小火箱体积的情况下，能量的浪费显著减少，并且还因为烹饪炉排非常靠近具有3500华氏度的温度的燃烧器火焰，它直接从火焰获得大量的红外能量。常规的系统热效率为大约20%至大约35%，但取决于所用的烹饪炉排，本系统的效率超过40%。

3）显著减少了预热时间。常规的烤架花费10分钟到15分钟来预热，但本系统仅花费2分钟来预热。它确实地瞬间加热炉排。

4）由于食物更靠近热源，所以它接收更高百分比的IR热，这使食物保持更加多汁。

5）利用本燃烧器系统，热点被消除，并且利用适合的烹饪炉排系统，火焰爆发现象（flare-up）也被消除。

因此，实现了最佳设计以具有薄的火箱系统。虽然它取决于系统的尺寸，但在150平方英寸（17"长×8-1/2"宽）的常规烹饪尺寸（cookingsize）上，火箱80的深度（从烹饪炉排下面到火箱的底部）通常是4英寸（图8中的参考尺寸A）。在本燃烧器系统的情况下，能够使火箱82的深度/厚度为大约1-1/2英寸厚（图8中的参考尺寸A'）。为了给出此系统能够为多薄的概念，常规系统和本系统二者都被图解式地示出在图8中。注意，尽管在燃烧器中存在多个管，但燃烧器仅受一个阀控制。这当然能够根据烤架的尺寸来改变。这种深度的减小节省了制造成本、更换成本和材料成本，而在这一切的同时提供极大地优于现有技术的燃烧器的性能。

图9中示出了本燃烧器的一替代性实施例。燃烧器90具有下部段92和上部段94。每个部段分别具有前歧管96和100以及后歧管98和102。下部段92具有两个燃烧器管104和106，其与前上部歧管100和后上部歧管102流体连通。

可燃气体/空气混合物分别通过下部的细长文丘里管110和上部的细长文丘里管112被供应到燃烧器。如详细视图A中所示，前文丘里管/前歧管接口具有相对小的限流器或挡板114。如详细视图B中所示，后文丘里管/后歧管接口具有相对较大的限流器或挡板116。与图6和图7中所示的设计相似，这种构造导致燃气压力在歧管中（并且因此，在连接的燃烧器管中）的均衡。

图9-11中所示的结构图示了以独特的重叠和交错的燃烧器结构构造的燃烧器，因而创建了利用双出口、单控制阀来操作的两段式燃烧器。这样的阀在本领域中是已知的，并且无需进一步详细描述。所述燃烧器部段通过本领域中已知的装置固定到彼此，并且可以是可分离的，如用于修理或更换特定元件，或者它们可以被形成为单一的单元，或者它们可以是基本上永久地固定在一起的分离的单元。此操作使得例如图9中的上部段94能够在低流量/低热的条件下操作。当要求较高的流量/较高的温度时，附加的燃气/空气流被路由到下部段92。替代性地，所述操作能够被颠倒，即下部段操作为主燃烧器或正常燃烧器，并且上部段操作为附加燃烧器，以提供高于正常的加热速率，除其他目的之外，用于快速加热烤架，在寒冷的条件下烹饪，或用于非常快速地烧烤肉类。

图10和图11图示了图9中所示的燃烧器的更大版本。在分解图10中，下部段120具有四个下部燃烧器管122，其分别与前下部歧管124和后下部歧管126流体连通。上部段128具有两个上部燃烧器管130，其分别与前上部歧管132和后上部歧管134流体连通。

如在图10中从上部歧管部段和下部歧管部段的相应的端部和壁能够看到的，在组装成图11中所示的燃烧器元件时，上部歧管和下部歧管是分离的结构。下部歧管将燃气/空气混合物供应给下部燃烧器管122，而上部歧管将燃气/空气混合物供应给上部管130。所述燃烧器通过双出口、单控制阀以燃气/空气混合物来供应，如在本领域中已知的。

与上述操作说明一样，关于图9中所示的燃烧器，下部段能够被用作主燃烧器或正常燃烧器，而上部段用于提供高于正常的加热速率。相关的功能也能被颠倒。此外，所有的燃烧器管都能够同时操作，以提供基本上较高的热、快速烹饪环境，或它们能够被分别地用于慢速烹饪、加温食物，或与调味材料结合，例如，如在烟熏型烧烤中的木屑（woodchips）。

虽然本文已详细地示出和描述了一种用于燃气烤架的薄型、多歧管的多管燃烧器的实施例及其修改，但可以作出各种附加的改变和修改，而不脱离本公开或所附权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种用于具有燃气供应的燃气烧烤架的燃烧器组件，其包括：至少一个燃烧器管，其具有前端、后端和形成在其中的多个燃气出口端口；连接到所述前端的前歧管和连接到所述后端的后歧管，两个所述歧管与所述燃烧器管流体连通，以允许可燃气体/空气混合物的进入；文丘里管，其连接到所述前歧管和所述后歧管并且连接到所述燃气供应，用于将燃气传输到所述燃烧器组件，并且所述文丘里管在所述文丘里管/所述前歧管接口处包括限流装置，以至少部分地抑制燃气/空气混合物的进入。

2.如权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述文丘里管在所述文丘里管/所述后歧管接口处包括限流装置，以至少部分地抑制所述燃气/空气混合物的进入。

3.如权利要求1所述的燃烧器组件，包括改正到所述前歧管和所述后歧管的多个燃烧器管。

4.如权利要求1所述的燃烧器组件，包括：至少一个附加的燃烧器管，其具有前端、后端和形成在其中的多个燃气出口端口；连接到所述前端的附加的前歧管和连接到所述后端的附加的后歧管，两个所述附加的歧管与所述附加的燃烧器管流体连通，以允许可燃气体/空气混合物的进入；附加的文丘里管，其连接到所述附加的前歧管和所述附加的后歧管，并且连接到所述燃气供应，用于将燃气传输到所述燃烧器组件，并且所述附加的文丘里管在所述文丘里管/所述前歧管接口处包括限流装置，以至少部分地抑制所述燃气空气混合物的进入。

5.如权利要求4所述的燃烧器组件，其特征在于，所述附加的文丘里管在所述文丘里管/所述后歧管接口处包括限流装置，以至少部分地抑制所述燃气/空气混合物的进入。

6.如权利要求4所述的燃烧器组件，包括连接到所述附加的前歧管和所述附加的后歧管的多个附加的燃烧器管。

7.一种用于具有燃气供应的燃气烧烤架的燃烧器组件，其包括：至少一个燃烧器管，其具有前端、后端和形成在其中的多个燃气出口端口；连接到所述前端的前歧管和连接到所述后端的后歧管，两个所述歧管与所述燃烧器管流体连通，以允许可燃气体/空气混合物的进入；文丘里管，其连接到所述前歧管和所述后歧管，并且连接到所述燃气供应，用于将燃气传输到所述燃烧器组件，并且所述前歧管包括限流装置，以至少部分地抑制所述燃气/空气混合物的进入。

8.如权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述后歧管包括限流装置，以至少部分地抑制所述燃气/空气混合物的进入。

9.如权利要求1所述的燃烧器组件，包括改正到所述前歧管和所述后歧管的多个燃烧器管。

10.如权利要求1所述的燃烧器组件，包括：至少一个附加的燃烧器管，其具有前端、后端和形成在其中的多个燃气出口端口；连接到所述前端的附加的前歧管和连接到所述后端的附加的后歧管，两个所述附加的歧管与所述附加的燃烧器管流体连通，以允许可燃气体/空气混合物的进入；附加的文丘里管，其连接到所述附加的前歧管和所述附加的后歧管，并且连接到所述燃气供应，用于将燃气传输到所述燃烧器组件，并且所述附加的前歧管包括限流装置，以至少部分地抑制所述燃气空气混合物的进入。

11.如权利要求4所述的燃烧器组件，其特征在于，所述附加的后歧管包括限流装置，以至少部分地抑制所述燃气/空气混合物的进入。

12.如权利要求4所述的燃烧器组件，包括连接到所述附加的前歧管和所述附加的后歧管的多个附加的燃烧器管。

13.一种燃气烧烤架，包括：火箱，其具有安装在其中的燃烧器组件；安装在所述燃烧器组件上方的烹饪网格；以及连接到所述燃烧器组件的燃气供应，所述燃烧器组件包括：至少一个燃烧器管，其具有前端、后端和形成在其中的多个燃气出口端口；连接到所述前端的前歧管和连接到所述后端的后歧管，两个所述歧管与所述燃烧器管流体连通，以允许可燃气体/空气混合物的进入；文丘里管，其连接到所述前歧管，并且连接到所述燃气供应，用于将燃气传输到所述燃烧器组件，并且所述文丘里管在所述文丘里管/所述前歧管接口处包括限流装置，以至少部分地抑制燃气/空气混合物的进入。

14.如权利要求13所述的燃气烧烤架，其特征在于，所述文丘里管在所述文丘里管/所述后歧管接口处包括限流装置，以至少部分地抑制所述燃气/空气混合物的进入。

15.如权利要求14所述的燃气烧烤架，其特征在于，所述文丘里管/所述前歧管接口处的所述限流装置小于所述文丘里管/所述后歧管接口处的所述限流装置。