CN106196048A - 一种汇流式燃气器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汇流式燃气器，属于机械技术领域，由铝合金材料制成，包括燃烧盘，沿所述燃烧盘的轴线方向对称设置有两个外环进气通道；燃烧架，设置于所述燃烧盘的一侧，且所述燃烧架的两端分别设置有外环进气部和内环进气部；分火盘，包括：外环火盘和内环火盘，分别嵌装于所述燃烧盘的另一侧，且所述外环火盘与所述内环火盘同心设置；所述铝合金的成分按质量百分比包括：Zn0.6～0.7，Mg0.6％～0.7％，Cu0.4％～0.5％，Mn0.2％～0.5％，Cr0.1％～0.2％，Fe0.1％～0.2％，Ti0.1％～0.2％，Zr0.18％～0.2％，Sc0.5％～0.6％，Ce0.3～0.5％，Al93～96％。本发明的汇流式燃气器燃烧充分，力学强度高，导热耐磨、安全系数高。

Description

一种汇流式燃气器及其制备方法
技术领域
本发明属于机械技术领域，涉及一种燃气器，特别是一种汇流式燃气器。
背景技术
燃气灶是以液化石油气、人工煤气、天然气等气体燃料进行直火加热的厨房用具，其核心部件是燃气器(主要由炉头和分火盖构成)；其中，炉头通将燃气与空气混合点燃形成火焰，炉头设计的进风方式影响着火力的大小、燃烧的效率等，而分火盖则是根据加热的需求特点设计成旋火式或直火式，从而令火焰的输出形态呈旋火或直火。目前，燃气灶的研发重点包括燃烧气体的混合燃烧效率、火焰输出的力度与均匀度等方面，这些方面的优化改进需通过合理的构造设计来实现，燃气灶的材料需要有足够的强度和导热性能，还要耐磨才能保证使用寿命。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种燃烧充分，力学强度高，导热耐磨、安全系数高的汇流式燃气器。
本发明的技术方案为：一种汇流式燃气器，由铝合金制成，包括：
燃烧盘，呈回转体状设置，沿所述燃烧盘的轴线方向对称设置有两个外环进气通道，且两个所述外环进气通道之间设置内环进气通道，且所述外环进气通道的开口方向与所述内环进气通道的开口方向相反；
燃烧架，设置于所述燃烧盘的一侧，且所述燃烧架的两端分别设置有外环进气部和内环进气部，其中，所述外环进气部与所述外环进气通道相连通，所述内环进气部与所述内环进气通道相连通；
分火盘，包括：外环火盘和内环火盘，分别嵌装于所述燃烧盘的另一侧，且所述外环火盘与所述内环火盘同心设置，其中所述铝合金的成分按质量百分比包括：Zn0.6～0.7，Mg0.6％～0.7％，Cu0.4％～0.5％，Mn0.2％～0.5％，Cr0.1％～0.2％，Fe0.1％～0.2％，Ti0.1％～0.2％，Zr0.18％～0.2％，Sc0.5％～0.6％，Ce0.3～0.5％，Al93～96％。
在上述的一种汇流式燃气器中，所述外环进气通道和所述内环进气通道位于所述燃烧盘的同侧，且所述外环进气通道与所述燃烧盘一体成型，其中，所述内环进气通道呈L形，一端位于两所述外环进气通道之间，另一端设置有所述内环凹槽。
在上述的一种汇流式燃气器中，沿用以嵌装所述内环火盘一端的所述内环进气通道的轴线方向对称设置有两个卡槽，且所述卡槽连接于所述内环进气通道的外侧壁上。
在上述的一种汇流式燃气器中，位于所述外环进气通道相对一侧的所述燃烧盘上设置有外环凹槽，且所述外环凹槽分别与两个所述外环进气通道相连通，其中，两个所述外环进气通道与所述外环凹槽相连部位通过一与所述燃烧盘一体成型的挡板相隔。
在上述的一种汇流式燃气器中，沿所述燃烧盘的轴线方向呈环形阵列设置有若干个弧形凹槽。
在上述的一种汇流式燃气器中，所述燃烧架包括：
底架，呈日字状设置，且所述底架的各个部角上设置有定位柱，其中所述底架较短一边上设置有凸块，与所述内环进气部相连；
两个中空柱体，对称设置于所述底架较长两边上，且所述中空柱体的一端与所述底架相连，所述中空柱体的另一端卡接在所述卡槽上；
上支架，呈C形，位于所述底架另一较短的一边上。
在上述的一种汇流式燃气器中，所述外环进气部包括：
外环主进气管，设置于所述上支架封闭端的中部；
两个外环支进气管，呈L形，并位于所述上支架封闭端的两侧，其中，所述外环支进气管的一端与所述外环主进气管相连，所述外环支进气管的另一端通过螺纹紧固件与所述外环进气通道相连。
在上述的一种汇流式燃气器中，所述外环火盘呈回转体状设置，并沿所述外环火盘的轴线方向呈环形阵列设置有若干个外环火焰孔，且所述外环火焰孔所在一侧的所述外环火盘向内凹陷了；所述内环火盘呈回转体状设置，并沿所述内环火盘的轴线方向呈环形阵列设置有若干个花瓣状圆弧，且每一个所述花瓣状圆弧上设置一内环火焰孔，且所述内环火焰孔所在一侧的所述内环火盘向内凹陷。
与现有技术相比，本发明提供的汇流式燃气器上设置有外环进气通道和内环进气通道，其中进入外环进气通道的气体在外环凹槽中汇聚，增大了镶嵌在外环凹槽中外环火盘的火焰强度以及减少点燃外环火盘上火焰的时间，减短了食物烹饪的时间，提高了效率。
在铝合金中加入Zn、Mg、Cu元素，能够增强粒子的弥散程度，增强即时析出相的粒子的强度，大大强化了部分共格的中间相η’和共格的G.P区，因此在基体中，时效时析出的相粒子主要是由略粗的共格G.P区和细小的η’相组成，最后成型的铝合金具有较高的强度。
进一步地，铝合金中Zn、Mg、Cu的含量比为1～1.8：1～1.5：1。当添加的微量元素太高时，不利于铝合金中元素的共溶，反而降低铝合金的力学性能，加入的Zn、Mg、Cu的比例为1～1.8：1～1.5：1时，能够保证加入的微量元素都能弥散在基体中，不会出现偏析的现象，有利于提高铝合金的性能。
进一步地，所述铝合金中还包括质量百分比为0.2～0.4％的CeO2。加入微量的CeO2具有熔点高，比重大的特点，在熔炼的过程中加入到铝合金溶液中，不会产生剧烈的沸腾，产生的二次氧化极少，因此裹入的再生氧化膜的量很少。CeO2的加入可以细化铸态晶粒，也可以明显细化支晶组织，对铸态组织起到变质的作用，可以对铝合金有限固溶强化及第二相强化，在改善力学性能，提高硬度的同时还能显著提高耐热性能，弥散在基体中的高熔点CeO2与基体牢固结合，还可以消除分布在晶界的微量杂质的有害作用。
本发明的另一个目的是提供一种汇流式燃气器的制备方法，所述制备工艺包括如下步骤：
S1、配置所需成分的原料，将原料混合、熔化为铝液，加入粒度为5～10nm的CeO2，然后进行精炼；
S2、铝液经气体吹落制粉后进行热压烧结，再经固溶处理、时效处理、最后成型得到铝合金铸锭。
粒度为5～10nm的CeO2可以在熔炼过程中均匀分散在基体中，粒度过大不容易分散，为粒度过小容易在加入的过程中团聚，同样不利于分散在基体中发挥作用。
进一步地，S1中精炼过程中，加入质量百分数0.1％～0.2％的磷酸三甲酚酯。铝合金的磨损主要为年结磨损，在熔炼中加入质量百分数0.1％～0.2％的磷酸三甲酚酯可以在铝合金的表面形成一层磷酸铝的表面膜，这层磷酸铝的表面膜具有剪切强度较低的特性，可以有效提高铝合金的减磨耐磨性能。
进一步地，S1中精炼温度为700～720℃，精炼剂为质量比为2.3～2.5:1的六氯乙烷和二氧化钛的混合物，精炼时间25～30min。添加合适配比的六氯乙烷和二氧化钛可以兼有精炼和变质的作用，减少合金元素的熔炼损耗。
进一步地，S2中所述热压烧结工艺为：对粉末进行压胚，压胚密度2.4～2.5g/cm3，在保护气的气氛下，以10～13℃/min的速度升温至595～597℃，然后保温30～32min，在烧结时，温度过低不能形成较多的液相铝，温度过高，过多的液相铝液会使胚体变形，甚至坍塌，不利于烧结的进行。
本发明相对于现有技术的优点为：
(1)汇流式燃气器上设置有外环进气通道和内环进气通道，其中进入外环进气通道的气体在外环凹槽中汇聚，增大了镶嵌在外环凹槽中外环火盘的火焰强度以及减少点燃外环火盘上火焰的时间，减短了食物烹饪的时间，提高了效率。
(2)铝合金的成分配比合理，通过各成分之间的作用，提高汇流式燃气器的力学强度和硬度、有效延长铝合金的使用寿命；
(3)通过添加CeO2，可以细化铸态晶粒，细化支晶组织，对铸态组织起到变质的作用，可以对铝合金有限固溶强化及第二相强化，在改善力学性能、提高硬度的同时还能显著提高耐热性能；
(4)熔炼过程中加入磷酸三甲酚酯可以在铝合金的表面形成一层磷酸铝的表面膜，这层磷酸铝的表面膜具有剪切强度较低的特性，可以有效提高铝合金的减磨耐磨性能。
(5)通过合理的熔炼和烧结工艺保证合金成分均匀，提高烧结强度，进一步提高力学性能；
附图说明
图1是本发明一种汇流式燃气器的结构示意图。
图2是图1的仰视图。
图3是本发明一种汇流式燃气器中燃烧盘的结构示意图。
图4是图3所示燃烧盘另一视角的结构示意图。
图5是本发明一种汇流式燃气器中燃烧架的结构示意图。
图中，100、燃烧盘；110、外环进气通道；120、内环进气通道；121、内环凹槽；122、卡槽；130、外环凹槽；140、挡板；150、弧形凹槽；200、燃烧架；210、外环进气部；211、外环主进气管；212、外环支进气管；220、内环进气部；230、底架；231、定位柱；232、凸块；240、中空柱体；250、上支架；300、分火盘；310、外环火盘；311、外环火焰孔；320、内环火盘；321、花瓣状圆弧；322、内环火焰孔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明提供了一种汇流式燃气器，包括：燃烧盘100，呈回转体状设置，沿燃烧盘100的轴线方向对称设置有两个外环进气通道110，且两个外环进气通道110之间设置内环进气通道120，且外环进气通道110的开口方向与内环进气通道120的开口方向相反；燃烧架200，设置于燃烧盘100的一侧，且燃烧架200的两端分别设置有外环进气部210和内环进气部220，其中，外环进气部210与外环进气通道110相连通，内环进气部220与内环进气通道120相连通；分火盘300，包括：外环火盘310和内环火盘320，分别嵌装于燃烧盘100的另一侧，且外环火盘310与内环火盘320同心设置。
优选地，如图3和图4所示，外环进气通道110和内环进气通道120位于燃烧盘100的同侧，且外环进气通道110与燃烧盘100一体成型，其中，内环进气通道120呈L形，一端位于两外环进气通道110之间，另一端设置有内环凹槽121，用以嵌装内环火盘320。
优选地，如图3和图4所示，外环进气通道110的进气端呈喇叭状。
优选地，如图3和图4所示，沿用以嵌装内环火盘320一端的内环进气通道120的轴线方向对称设置有两个卡槽122，且卡槽122连接于内环进气通道120的外侧壁上。
优选地，如图3和图4所示，位于外环进气通道110相对一侧的燃烧盘100上设置有外环凹槽130，用以嵌装外环火盘310，其中，外环凹槽130分别与两个外环进气通道110相连通，且两个外环进气通道110与外环凹槽130相连部位通过一与燃烧盘100一体成型的挡板140相隔，防止两股从两个外环进气通道110进入外环凹槽130时发生冲撞，出现气流紊乱的现象。
优选地，如图3和图4所示，沿燃烧盘100的轴线方向呈环形阵列设置有若干个弧形凹槽150，作为空气的进气通道。
优选地，如图1和图5所示，燃烧架200包括：底架230，呈日字状设置，且底架230的各个部角上设置有定位柱231，用以固定燃烧器，其中底架230较短一边上设置有凸块232，与内环进气部220相连；两个中空柱体240，对称设置于底架230较长两边上，且中空柱体240的一端与底架230相连，另一端卡接在卡槽122上；上支架250，呈C形，位于底架230另一较短的一边上，作为外环进气部210的安装端。
优选地，如图5所示，外环进气部210包括：外环主进气管211，设置于上支架250封闭端的中部；两个外环支进气管212，呈L形，并位于上支架250封闭端的两侧，其中，外环支进气管212的一端与外环主进气管211相连，外环支进气管212的另一端通过螺纹紧固件与外环进气通道110相连，气体先进入外环主进气管211，后经外环支进气管212，进入外环进气通道110中，最后流入外环火盘310中。
优选地，如图1和图2所示，外环火盘310呈回转体状设置，并沿外环火盘310的轴线方向呈环形阵列设置有若干个外环火焰孔311，且外环火焰孔311所在一侧的外环火盘310向内凹陷。
优选地，如图1和图2所示，内环火盘320呈回转体状设置，并沿内环火盘320的轴线方向呈环形阵列设置有若干个花瓣状圆弧321，且每一个花瓣状圆弧321上设置一内环火焰孔322，且内环火焰孔322所在一侧的内环火盘320向内凹陷。
本发明提供的汇流式燃气器上设置有外环进气通道110和内环进气通道120，其中进入外环进气通道110的气体在外环凹槽130中汇聚，增大了镶嵌在外环凹槽130中外环火盘310的火焰强度以及减少点燃外环火盘310上火焰的时间，减短了食物烹饪的时间，提高了效率。
其中制成汇流式燃气器铝合金的实施例如下：
实施例1
配置所需成分的原料：按质量百分比包括：Zn0.7，Mg0.6％，Cu0.5％，Mn0.5％，Cr0.2％，Fe0.1％，Ti0.2％，Zr0.18％，Sc0.6％，Ce0.3％，余量为Al，将原料混合、熔化为铝液，加入粒度为10nm、质量百分数0.4％的CeO2，然后进行精炼；精炼温度为700℃，精炼剂为质量比为2.3:1的六氯乙烷和二氧化钛，精炼时间25min，精炼过程中，加入质量百分数0.2％的磷酸三甲酚酯，铝液经气体吹落制粉后进行热压烧结，再经固溶处理、时效处理、最后成型得到铝合金铸锭，将铸锭加工成型制成汇流式燃气器。
实施例2
配置所需成分的原料：按质量百分比包括：Zn0.6，Mg0.6％，Cu0.5％，Mn0.2％，Cr0.1％，Fe0.1％，Ti0.2％，Zr0.2％，Sc0.5％，Ce0.5％，余量为Al，将原料混合、熔化为铝液，加入粒度为8nm的质量百分数0.2％的CeO2，然后进行精炼；精炼温度为700℃，精炼剂为质量比为2.5:1的六氯乙烷和二氧化钛，精炼时间30min，精炼过程中，加入质量百分数0.1％的磷酸三甲酚酯，铝液经气体吹落制粉后进行热压烧结，再经固溶处理、时效处理、最后成型得到铝合金铸锭，将铸锭加工成型制成汇流式燃气器。
实施例3
配置所需成分的原料：按质量百分比包括：Zn0.6，Mg0.6％，Cu0.45％，Mn0.3％，Cr0.2％，Fe0.1％，Ti0.1％，Zr0.2％，Sc0.6％，Ce0.3％，余量为Al，将原料混合、熔化为铝液，加入粒度为7nm质量百分数为0.3％的CeO2，然后进行精炼；精炼温度为700℃，精炼剂为质量比为2.4:1的六氯乙烷和二氧化钛，精炼时间30min，精炼过程中，加入质量百分数0.2％的磷酸三甲酚酯，铝液经气体吹落制粉后进行热压烧结，再经固溶处理、时效处理、最后成型得到铝合金铸锭，将铸锭加工成型制成汇流式燃气器。
实施例4
配置所需成分的原料：按质量百分比包括：Zn0.7，Mg0.6％，Cu0.5％，Mn0.5％，Cr0.1％，Fe0.1％，Ti0.2％，Zr0.2％，Sc0.5％，Ce0.3％，余量为Al，将原料混合、熔化为铝液，加入粒度为10nm质量百分比0.3％的CeO2，然后进行精炼；精炼温度为700℃，精炼剂为质量比为2.5:1的六氯乙烷和二氧化钛，精炼时间25min，精炼过程中，加入质量百分数0.1％的磷酸三甲酚酯，铝液经气体吹落制粉后进行热压烧结，再经固溶处理、时效处理、最后成型得到铝合金铸锭，将铸锭加工成型制成汇流式燃气器。
实施例5
配置所需成分的原料：按质量百分比包括：Zn0.7，Mg0.6％，Cu0.5％，Mn0.3％，Cr0.2％，Fe0.1％，Ti0.2％，Zr0.18％，Sc0.5％，Ce0.4％，余量为Al，将原料混合、熔化为铝液，加入粒度为6nm质量百分比为0.3％的CeO2，然后进行精炼；精炼温度为720℃，精炼剂为质量比为2.4:1的六氯乙烷和二氧化钛，精炼时间28min，精炼过程中，加入质量百分数0.1％的磷酸三甲酚酯，铝液经气体吹落制粉后进行热压烧结，再经固溶处理、时效处理、最后成型得到铝合金铸锭，将铸锭加工成型制成汇流式燃气器。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅为铝合金的成分按质量百分比包括：Cu0.3％％，Mn.5％，Cr0.2％，Fe0.2％，Ti0.2％，Zr0.2％，Sc0.5％，Ce0.5％，0.4％CeO2，余量为Al。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅为铝合金的成分不含CeO2。
对比例3
本对比例与实施例1的区别仅为精炼过程中不加入磷酸三甲酚酯。
对比例4
本对比例与实施例1的区别仅为S1中精炼温度为720℃，精炼时间35min。
表1 实施例与对比例性能对比数据
从表中实施例与对比例的对比可以看出，本发明制备的汇流式燃气器具有较好的力学强度和耐磨性能，同时具有较高的导热系数。
鉴于本发明方案实施例众多，各实施例实验数据庞大众多，不适合于此处逐一列举说明，但是各实施例所需要验证的内容和得到的最终结论均接近，故而此处不对各个实施例的验证内容进行逐一说明，仅以上述部分实施例作为代表说明本发明申请优异之处。在涉及同一指标的不同测试方案时，采用本发明方案指出的任一均可以，并且均不超出本发明要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种汇流式燃气器，由铝合金制成，包括：
燃烧盘，呈回转体状设置，沿所述燃烧盘的轴线方向对称设置有两个外环进气通道，且两个所述外环进气通道之间设置内环进气通道，且所述外环进气通道的开口方向与所述内环进气通道的开口方向相反；
燃烧架，设置于所述燃烧盘的一侧，且所述燃烧架的两端分别设置有外环进气部和内环进气部，其中，所述外环进气部与所述外环进气通道相连通，所述内环进气部与所述内环进气通道相连通；
分火盘，包括：外环火盘和内环火盘，分别嵌装于所述燃烧盘的另一侧，且所述外环火盘与所述内环火盘同心设置；其中所述铝合金的成分按质量百分比包括：Zn0.6～0.7，Mg0.6％～0.7％，Cu0.4％～0.5％，Mn0.2％～0.5％，Cr0.1％～0.2％，Fe0.1％～0.2％，Ti0.1％～0.2％，Zr0.18％～0.2％，Sc0.5％～0.6％，Ce0.3～0.5％，Al93～96％。
2.根据权利要求1所述的一种汇流式燃气器，其特征在于：所述外环进气通道和所述内环进气通道位于所述燃烧盘的同侧，且所述外环进气通道与所述燃烧盘一体成型，其中，所述内环进气通道呈L形，一端位于两所述外环进气通道之间，另一端设置有内环凹槽,沿用以嵌装所述内环火盘一端的所述内环进气通道的轴线方向对称设置有两个卡槽，且所述卡槽连接于所述内环进气通道的外侧壁上。
3.根据权利要求2所述的一种汇流式燃气器，其特征在于：位于所述外环进气通道相对一侧的所述燃烧盘上设置有外环凹槽，且所述外环凹槽分别与两个所述外环进气通道相连通，其中，两个所述外环进气通道与所述外环凹槽相连部位通过一与所述燃烧盘一体成型的挡板相隔，沿所述燃烧盘的轴线方向呈环形阵列设置有若干个弧形凹槽。
4.根据权利要求3所述的汇流式燃气器，其特征在于：燃烧架包括：
底架，呈日字状设置，且所述底架的各个部角上设置有定位柱，其中所述底架较短一边上设置有凸块，与所述内环进气部相连；
两个中空柱体，对称设置于所述底架较长两边，且所述中空柱体的一端与所述底架相连，所述中空柱体的另一端卡接在所述卡槽上；
上支架，呈C形，位于所述底架另一较短的一边上；
所述外环进气部包括：
外环主进气管，设置于所述上支架封闭端的中部；
两个外环支进气管，呈L形，并位于所述上支架封闭端的两侧，其中，所述外环支进气管的一端与所述外环主进气管相连，所述外环支进气管的另一端通过螺纹紧固件与所述外环进气通道相连。
5.根据权利要求4所述的汇流式燃气器，其特征在于：所述外环火盘呈回转体状设置，并沿所述外环火盘的轴线方向呈环形阵列设置有若干个外环火焰孔，且所述外环火焰孔所在一侧的所述外环火盘向内凹陷了；所述内环火盘呈回转体状设置，并沿所述内环火盘的轴线方向呈环形阵列设置有若干个花瓣状圆弧，且每一个所述花瓣状圆弧上设置一内环火焰孔，且所述内环火焰孔所在一侧的所述内环火盘向内凹陷。
6.根据权利要求1所述的汇流式燃气器，其特征在于：所述铝合金中Zn、Mg、Cu的含量比为1～1.8：1～1.5：1。
7.根据权利要求1所述的汇流式燃气器，其特征在于：所述铝合金中还包括质量百分比为0.2～0.4％的CeO2。
8.一种根据权利要求1～7任一所述的汇流式燃气器的制备方法，其特征在于：所述制备工艺包括如下步骤：
S1、配置所需成分的原料，将原料混合、熔化为铝液，加入粒度为5～10nm的CeO2，然后进行精炼；
S2、铝液经气体吹落制粉后进行热压烧结，再经固溶处理、时效处理、成型得到铝合金铸锭，将铸锭加工成型制成汇流式燃气器。
9.根据权利要求8所述的一种汇流式燃气器的制备方法，其特征在于：S1中精炼过程中，加入质量百分数0.1％～0.2％的磷酸三甲酚酯。
10.根据权利要求8所述的一种汇流式燃气器的制备方法，其特征在于：S1中精炼温度为700～720℃，精炼剂为质量比为2.3～2.5:1的六氯乙烷和二氧化钛的混合物，精炼时间25～30min。
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