CN106895402B - 一种具有引射器调节机构的集成灶具 - Google Patents

一种具有引射器调节机构的集成灶具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有引射器调节机构的集成灶具，采用内外双圈燃烧器，具有坡向内置、旋转、条缝形火孔、切向供气引射器、燃烧器头部和火盖，其中燃烧器头部和火盖的上方还设有蜂窝状多孔陶瓷板。经测试验证，本发明的集成灶具大大提高了混合空气和燃气的混合效率，实现燃烧充分、火力细分、节能低碳；同时还公开了一种集成灶具的工作方法。

Description

一种具有引射器调节机构的集成灶具
技术领域
本发明涉及集成灶具，尤其是一种集成灶具的引射器调节机构。
背景技术
近几年，随着人们生活水平的提高，家用灶具数量得到迅速增加，并且还在以每年大约7％的速度增加。目前市场上出现的家用集成灶种类居多，让人们目不暇接。而这些集成灶虽然有着美观大方符合整体厨房观念的优点，但是也有着热效率普遍不高，烟气中有害气体含量较高等缺点。可以想象如果将集成灶的热效率提高5％，即使只有1％，那么这将为国家节约相当可观的天然气。因此，研究提高集成灶热效率就成为了必要。经济节能的家用集成灶不仅对家用灶具的合理使用、实现行为节能和减少家用炊事能耗具有指导意义，而且对国家能源可持续性发展具有重要意义。
发明内容
影响大气式集成灶工况的因素众多，包括燃气的热值、华白指数、压力；燃烧器引射器吸气收缩管截面积、一次空气吸入口的截面积、混合管度、扩压管长度以及燃烧器头部的尺寸、火孔形状、大小、布置方式和锅架高度和锅底面积。
发明人根据多年研究，创造性地对集成灶的引射器结构作出改进，为此针对现有技术的不足，本发明提供一种集成灶引射器调节机构。
为实现该技术目的，本发明采用的技术方案是：一种集成灶燃烧器，采用内外双圈燃烧器，具有坡向内置、旋转、条缝形火孔和切向供气引射器，燃气受到一定的压力就会从喷嘴中以一定的流速喷出，然后流入吸气收缩管，在燃气能量的帮助下，吸入一次空气，在引射器内一次空气会与燃气进行充分混合，之后会从火孔中以一定的角度、流速喷出，一边旋转一边燃烧，这样在这个过程中就会形成聚集在一起的螺旋形柱体，在圆柱体的轴上会出现烟气回流区，其中燃烧器头部和火盖的上方还设有蜂窝状多孔陶瓷板，
进一步地，本发明的蜂窝状多孔陶瓷板，为圆形，中间为2×2mm的陶瓷小方孔，陶瓷壁厚60μm，孔壁上附着有催化剂。天然气与空气的混合物流经小方孔，在孔内进行催化燃烧，燃烧后的气体沿小孔排出。
进一步地，本发明用的多孔陶瓷载体附着有两种催化剂，其成分分别为：催化剂1：成分Pd2.1‰、La3.33‰、Ce38.83‰、Ba8.448‰、Al2O311％，附着在载体上，目数200目；催化剂2：成分Pd2.2‰、La3.2376‰、Ce37.677‰、Ba8.1966‰、Al2O311％，附着在载体上，目数200目。
进一步地，所述引射器包括喷嘴、吸气收缩管、混合管、扩压管、一次空气吸入口，所述吸气收缩管的进口截面积的设计是在喉部出口的面积基础上扩大4-6倍，所述混合管为圆柱形混合管，所述扩压管的扩压管张角为6°-8°时，所述一次空气吸入口设在吸气收缩管上，其开口面积为燃烧器火孔总面积的1.25倍-2.25倍；
进一步地，为了提高混合管中空气与燃气的混合作用，本发明还提供了集成灶引射器调节机构，所述引射器调节机构为一混合风扇，通过安装在混合管中的支架而位于混合管的中心轴线上，所述支架具有左右两根立柱6，两根立柱安装在混合管的内壁上，左右两个立柱之间安装有转轴7，混合风扇安装在该转轴上，当混合气体通过时，混合风扇在气流作用下发生转动，从而提高了空气和燃气的混合作用，所述混合风扇具有空心轴17，空心轴17的内径比转轴7的直径稍大，以便混合风扇能够围绕转轴7自由转动，沿着空心轴17轴线等距设置3个风扇叶片13、14、15，每个风扇叶片上开设有两个孔16，空心轴两端的端部均设有凸台，凸台可保证在混合风扇在转动过程避免与左右两根立柱发生刮擦磨损，顺着空心轴17的方向进行投影，前后叶片在投影平面上每相邻两个风扇叶片之间的角度为120度，且在该投影平面上具有相同的螺旋角旋向。
进一步地，本发明还提供一种集成灶工作方法：燃气在一定的压力下，通过控制系统控制流经进气控制装置和阀体，以一定的流速从喷嘴流出，进入炉头的吸气收缩管，燃气靠本身的能量吸入一次空气，在引射器内通过混合风扇将燃气和一次空气充分混合，然后经头部流出，在燃烧器上经高压放电和二次空气发生反应进行燃烧，形成本生火焰；将3V直流电的电源输入到脉冲放大电路，该脉冲电路中有二个放大变频电路，其中一路经过二次放大，使3V直流电变成1.4万伏以上的脉冲电源，提供电磁阀工作，该初级变频电路有两路，一路提供给动作吸动线圈，一路提供给保持维持线圈。使自吸阀在短时间内自动吸合，并保持在吸合状态，当火焰点燃时，保持维持线圈中产生0.1mA的电流，通过火焰传递到感应针，在变频电路中产生回路，使保持线圈能正常工作，如火焰产生异常现象，使火焰中的电流产生断路，使保持线圈电压下降，电磁阀失灵，截断气源，起到安全保护作用。当火焰燃烧时，将会产生大量的离子和电子，它们被带一定电荷的电极吸引，可产生约0.01mA的电流，一个电极接地，另一个电极置于火焰中，是一个耐热的金属棒，如有电流通过则表示有火焰存在，如果电流消失，则表明火焰熄灭，这时电磁阀就会在放大器的指示下自动切断燃气气源。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：大大提高了混合空气和燃气的混合效率，实现燃烧充分、火力细分、节能低碳。
附图说明
图1为本发明的引射器；
图2本发明的集成灶具燃烧器立体结构示意图；
图3为本发明的蜂窝状多孔陶瓷板；
图4为本发明的引射器调节机构结构图；
图5为本发明的引射器调节机构轴向投影图；
图6为本发明的两种试验集成灶燃气流量与使用费用关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，本发明中提及的各个商品型号或通讯协议及各技术术语，都是所属技术领域中早已明确知晓的技术用语，故不再做过多解释。
实施例一：
一种集成灶燃烧器，采用内外双圈燃烧器，具有坡向内置、旋转、条缝形火孔和切向供气引射器。燃气受到一定的压力就会从喷嘴9中以一定的流速喷出，然后流入吸气收缩管，在燃气能量的帮助下，吸入一次空气。在引射器10内一次空气会与燃气进行充分混合，之后会从火孔中以一定的角度、流速喷出，一边旋转一边燃烧，这样在这个过程中就会形成聚集在一起的螺旋形柱体，在圆柱体的轴上会出现烟气回流区，如图2所示，其中燃烧器头部3和火盖4的上方还设有蜂窝状多孔陶瓷板，如图3所示。
作为本发明的重点内容之一，本发明的蜂窝状多孔陶瓷板，为圆形，中间为2×2mm的陶瓷小方孔，陶瓷壁厚60μm，孔壁上附着有催化剂。天然气与空气的混合物流经小方孔，在孔内进行催化燃烧，燃烧后的气体沿小孔排出。本发明用的多孔陶瓷载体附着有两种催化剂，其成分分别为：催化剂1：成分Pd2.1‰、La3.33‰、Ce38.83‰、Ba8.448‰、Al2O311％，附着在载体上，目数200目；催化剂2：成分Pd2.2‰、La3.2376‰、Ce37.677‰、Ba8.1966‰、Al2O311％。经测试，本发明的上述蜂窝状多孔陶瓷板可以催化燃烧以增加燃气燃烧效率，相比于现有技术节省10-20％的能量消耗。
如图1所示，本发明的引射器包括喷嘴1、吸气收缩管2、混合管3、扩压管4、一次空气吸入口5。其中喷嘴的作用是输送所要求的燃气量，并将燃气本身的势能转换为动能，借助引射的自身动力引射燃烧所需的空气量。家用集成灶具的额定热负荷的大小根据喷嘴的结构和燃气气质有关。
吸气收缩管的作用是为了减缓引射进入空气的管壁阻力，吸气收缩管的进口截面积的设计一般在喉部出口的面积基础上扩大4-6倍，也就是喉部直径2.2倍作为进口直径。混合管的作用是使燃烧所需的空气与燃气进行充分的混合，使燃烧所需的空气-燃气混合物在进入扩压管之前，均匀的分布混合气体的浓度场，温度场及速度场，为此通常设计为圆柱形混合管，但是某些特殊情况下也可不设计混合管。扩压管的作用是使一部分燃烧所需的空气-燃气混合物的动压变为静压，以提高燃烧所需的空气-燃气混合物的压力，其次是使燃气与空气进一步混合均匀。扩压管张角为6°-8°时，阻力最小，通常取7°。在某些情况下也可不用扩压管。一次空气吸入口设在吸气收缩管上，其开口面积一般为燃烧器火孔总面积的1.25倍-2.25倍，一般设置调节板来调节一次空气吸入量。
作为本发明的重点内容之一，为了提高混合管中空气与燃气的混合作用，本发明还提供了集成灶引射器调节机构，如图4所示，引射器调节机构为一混合风扇，通过安装在混合管中的支架而位于混合管的中心轴线上，所述支架具有左右两根立柱6，两根立柱安装在混合管的内壁上(安装方式可以采用各类适合的机械安装方式，如焊接等)，左右两个立柱之间安装有转轴7，混合风扇安装在该转轴上。当混合气体通过时，混合风扇在气流作用下发生转动，从而进一步提高了空气和燃气的混合效果。所述混合风扇具有空心轴17，空心轴17的内径比转轴7的直径稍大，以便混合风扇能够围绕转轴7自由转动，沿着空心轴17轴线等距设置3个风扇叶片13、14、15，每个风扇叶片上开设有两个孔16，其可以增加气体流动路径进而使得混合效率进一步提升，同时空心轴两端的端部均设有凸台，凸台可保证在混合风扇在转动过程避免与左右两根立柱发生刮擦磨损。顺着空心轴17的方向进行投影，前后叶片在投影平面上每相邻两个风扇叶片之间的角度为120度，且在该投影平面上具有相同的螺旋角旋向，如图5所示。
根据上述内容，本发明的集成灶燃烧器工作原理如下：燃气在一定的压力下，通过控制系统控制流经进气控制装置和阀体，以一定的流速从喷嘴流出，进入炉头的吸气收缩管，燃气靠本身的能量吸入一次空气，在引射器内燃气和一次空气混合，然后经头部流出，在燃烧器上经高压放电和二次空气发生反应进行燃烧，形成本生火焰；其中控制系统的工作原理为：一定电压和能量的电源(3V直流电)输入到脉冲放大电路，该脉冲电路中有二个放大变频电路，其中一路经过二次放大，使3V直流电变成1.4万伏以上的脉冲电源，提供电磁阀工作，该初级变频电路有两路，一路提供给动作(吸动)线圈，一路提供给保持(维持)线圈。使自吸阀在短时间内自动吸合，并保持在吸合状态，当火焰点燃时，保持(维持)线圈中产生0.1mA的电流，通过火焰传递到感应针，在变频电路中产生(形成)回路，使保持(维持)线圈能正常工作，如火焰产生异常(脱火、离焰、火焰发黄等)现象，使火焰中的电流产生断路，使保持(维持)线圈电压下降，电磁阀失灵，截断气源，起到安全保护作用。燃气燃烧过程中存在着离子反应，使火焰中存在正负离子，当电场施加于火焰时，外电路即可产生微弱电流，其工作原理如下：当火焰燃烧时，将会产生大量的离子和电子，它们被带一定电荷的电极吸引，可产生约0.01mA的电流，一个电极接地(通常以燃烧器头部作为接地极)，另一个电极置于火焰中，是一个耐热的金属棒，如有电流通过则表示有火焰存在，如果电流消失，则表明火焰熄灭，这时电磁阀就会在放大器的指示下自动切断燃气气源。
采用本发明的引射器和多孔陶瓷板，进行性能测试，如下下表所示：
热负荷/kW 烟气中的COα＝1/％ 烟气中的NOxα＝1/％ 热效率/％
1 21.5 0.03 0.0004 54
2 22 0.035 0.003 57
有该表的数据可以看出，该热效率原高于现行国家标准CJ/T3030-1995规定的20％，大大提高了燃烧效率。
采用本发明的引射器和多孔陶瓷板，进行燃气流量与使用费用测试，如图6所示。
对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种集成灶燃烧器，采用内外双圈燃烧器，其特征在于，具有坡向内置、旋转、条缝形火孔、切向供气引射器、燃烧器头部和火盖，其中燃烧器头部和火盖的上方还设有蜂窝状多孔陶瓷板；
所述蜂窝状多孔陶瓷板为圆形，中间为2×2mm的陶瓷小方孔，陶瓷壁厚60μm，孔壁上附着有催化剂；所述蜂窝状多孔陶瓷板附着有催化剂，其成分为：Pd2.1‰、La3.33‰、Ce38.83‰、Ba8.448‰、Al2O311％，附着在载体上，目数200目；或者，
所述蜂窝状多孔陶瓷板附着有催化剂，其成分为：Pd2.2‰、La3.2376‰、Ce37.677‰、Ba8.1966‰、Al2O311％，附着在载体上，目数200目；
所述引射器包括喷嘴、吸气收缩管、混合管、扩压管、一次空气吸入口，所述吸气收缩管的进口截面积的设计是在喉部出口的面积基础上扩大4-6倍，所述混合管为圆柱形混合管，所述扩压管的扩压管张角为6°-8°时，所述一次空气吸入口设在吸气收缩管上，其开口面积为燃烧器火孔总面积的1.25倍-2.25倍；
所述引射器具有集成灶引射器调节机构，所述引射器调节机构为一混合风扇，通过安装在混合管中的支架而位于混合管的中心轴线上，所述支架具有左右两根立柱，两根立柱安装在混合管的内壁上，左右两个立柱之间安装有转轴，混合风扇安装在该转轴上，当混合气体通过时，混合风扇在气流作用下发生转动，所述混合风扇具有空心轴，空心轴的内径比转轴的直径稍大，沿着空心轴轴线等距设置3个风扇叶片，每个风扇叶片上开设有两个孔，空心轴两端的端部均设有凸台，顺着空心轴的方向进行投影，前后叶片在投影平面上每相邻两个风扇叶片之间的角度为120度，且在该投影平面上具有相同的螺旋角旋向。
2.一种使用权利要求1所述的集成灶燃烧器的方法，其特征在于燃气在一定的压力下，通过控制系统控制流经进气控制装置和阀体，以一定的流速从喷嘴流出，进入炉头的吸气收缩管，燃气靠本身的能量吸入一次空气，在引射器内通过混合风扇将燃气和一次空气充分混合，然后经头部流出，在燃烧器上经高压放电和二次空气发生反应进行燃烧，形成本生火焰；将3V直流电的电源输入到脉冲放大电路，该脉冲放大电路中有二个放大变频电路，其中一路经过二次放大，使3V直流电变成1.4万伏以上的脉冲电源，提供电磁阀工作，初级变频电路有两路，一路提供给动作吸动线圈，一路提供给保持维持线圈；使自吸阀在短时间内自动吸合，并保持在吸合状态，当火焰点燃时，保持维持线圈中产生0.1mA的电流，通过火焰传递到感应针，在变频电路中产生回路，使保持维持线圈能正常工作，如火焰产生异常现象，使火焰中的电流产生断路，使保持维持线圈电压下降，电磁阀失灵，截断气源，起到安全保护作用；当火焰燃烧时，将会产生大量的离子和电子，它们被带一定电荷的电极吸引，可产生0.01mA的电流，一个电极接地，另一个电极置于火焰中，是一个耐热的金属棒，如有电流通过则表示有火焰存在，如果电流消失，则表明火焰熄灭，这时电磁阀就会在放大器的指示下自动切断燃气气源。
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