CN108548178A - 燃烧器及应用其的热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃烧器及应用其的热水器，该燃烧器包括多个分火器，所述多个分火器沿宽度方向并排分布，所述分火器包括至少三个引射管，所述引射管按气体流向依次设置引射段和出气段，所述引射管包括：喉部，设置于所述引射段的最小截面处，所述引射段的长度为H1，所述喉部允许气体通过的最大宽度为D1，其中，8.5D1≤H1≤9.5D1；以及分流器，设置于所述出气段，具有用于使气体向两侧分流的顶角部，所述顶角部的角度为45度至85度。

Description

燃烧器及应用其的热水器
技术领域
本发明涉及燃烧器技术领域，尤其涉及一种燃烧器及应用其的热水器。
背景技术
热水器或壁挂炉是以燃气为主要能源，提供生活热水或居家供暖的家用设备。燃烧器是燃气热水器和壁挂炉的重要部件，是使燃料和空气以一定方式喷出，然后混合燃烧的装置的统称。燃烧器按类型和应用领域分工业燃烧器、燃烧机、民用燃烧器、特种燃烧器几种。
现有技术中常用的燃烧器有两种，一种是浓淡式燃烧器，另一种是水冷式燃烧器，如图1所示为现有技术中的水冷式燃烧器所用的分火器，多个分火器并排分布构成了燃烧器的主要部分，该分火器具有两条引射管1，以从下方引射气体，从上方的火孔3排出，并被点燃形成火焰。在两条引射管1的外侧有进水管通孔4和出水管通孔5，分别用于使冷水管的进水管和出水管通过，以冷却燃烧器。由于进水管通孔4和出水管通孔5设在两侧，使两条引射管需要居中设计，造成流道的异形结构，从而导致引射气体的阻力增大，燃烧效率降低，燃烧后产生的氮氧化物较多。
发明内容
本发明实施例提供一种燃烧器及应用其的热水器，以解决或缓解现有技术中的一项或更多项技术问题。
作为本发明实施例的一个方面，本发明实施例提供一种燃烧器，包括多个分火器，所述多个分火器沿宽度方向并排分布，所述分火器包括至少三个引射管，所述引射管按气体流向依次设置引射段和出气段，所述引射管包括：
喉部，设置于所述引射段的最小截面处，所述引射段的长度为H1，所述喉部允许气体通过的最大宽度为D1，其中，8.5D1≤H1≤9.5D1；以及
分流器，设置于所述出气段，具有用于使气体向两侧分流的顶角部，所述顶角部的角度为45度至85度。
进一步地，所述引射段包括：
预混段，所述引射管在所述预混段具有相同的截面形状，所述预混段的长度为H11，其中，2D1≤H11≤3D1；以及
扩压段，沿气体流动方向逐渐偏离所述引射管的中心轴，所述扩压段的长度为H12，其中，3.5D1≤H12≤4.5D1。
进一步地，所述引射段具有入口端和出口端，所述入口端的最大宽度大于等于所述出口端的最大宽度，以及所述入口端的最大宽度大于等于18mm。
进一步地，所述入口端具有弧形截面，所述弧形截面由所述入口端的中心向所述出口端内凹形成。
进一步地，11mm≤D1≤14mm。
进一步地，所述出气段的长度小于等于30％H1。
进一步地，所述燃烧器还包括分气装置，所述分气装置设置于各所述引射管的下方，所述分气装置内限定有多个燃气通道，所述分气装置还包括多个喷嘴，所述分气装置通过所述喷嘴与所述引射管连通，所述喷嘴的直径为D0，其中，D1＝2D0。
进一步地，所述分火器包括对称设置的第一壳体和第二壳体，所述引射管的气体通道由所述第一壳体和所述第二壳体围成；所述分流器包括对称设置的第一凹部和第二凹部，所述第一凹部由所述第一壳体向所述引射管的腔体凹陷而形成，所述第二凹部由所述第二壳体向所述引射管的腔体凹陷而形成，所述第一凹部和所述第二凹部之间限定有气体通道；所述分火器还包括顶板，盖合于所述引射管的上方，所述顶板开设有多个火孔；以及所述第一壳体扣合所述第二壳体，所述顶板扣合所述第一壳体以及所述第二壳体。
进一步地，所述分流器还包括至少两个通孔，所述通孔设置于相邻两个所述引射管之间，用于供冷水管通过，并与所述冷水管紧密接触。
作为本发明实施例的另一个方面，本发明实施例还提供一种热水器，包括如上所述的燃烧器。
本发明实施例采用上述技术方案，可以提高引射系数，减少氮氧化物的产生。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。
图1为现有技术中的燃烧器的分火器的主视图。
图2为本发明实施例的燃烧器的俯视图。
图3为本发明实施例的燃烧器的分火器的主视图。
图4为本发明实施例的燃烧器的两个分火器的左视图。
图5为本发明实施例的燃烧器的主视图。
图6为本发明实施例的燃烧器的爆炸图。
附图标记说明：
现有技术：
1：引射管；2：分流器；3：火孔；4：进水管通孔；5：出水管通孔。
本发明实施例：
10：燃烧器；100：分火器；
100A：第一壳体；100B：第二壳体；110：引射管；
111A：第一导流斜面；111B：第二导流斜面； 112：分流器；
112A：第一凹部；112B：第二凹部；112C：顶角部；
110A：引射段；110B：出气段；113：入口端；
113A：弧形截面；114：喉部；115：引射段的出口端；
120：顶板；121：火孔；131：进水管通孔；
132：出水管通孔；200：冷水管；
210：进水管；220：出水管；
300：分气装置；310：喷嘴；320：阀门连接件。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
如图2所示为本实施例的燃烧器10的俯视图，本实施例的燃烧器10包括多个分火器100以及贯穿多个分火器100的冷水管200，多个分火器100沿分火器100的宽度方向并排分布，冷水管200为U型管，包括进水管210和出水管220，以在燃烧器10的同一侧进排水，优选地，冷水管200为一体成型。
如图3所示为其中一个分火器100的主视图，本实施例的分火器100包括3个引射管110以及2个通孔(进水管通孔131和出水管通孔132)，其中，冷水管200的两端分别从对应的通孔穿过，即进水管通孔131用于供进水管210穿过，并与进水管210紧密接触，出水管通孔132用于供出水管220穿过，并与出水管220紧密接触。
如图4所示，为相邻两个分火器103和104的左视图，请结合参阅图2和图3，本实施例中，分火器100可以由第一壳体100A扣合第二壳体100B形成，即引射管100的气体通道由第一壳体100A和第二壳体100B围成，进水管通孔131和出水管通孔132贯穿第一壳体100A和第二壳体100B。分火器100还包括顶板120，盖合于3个引射管110的上方，并开设有多个火孔121。
请参阅图3和图4，每个引射管110按照气体流向依次设置引射段110A和出气段110B，其中，引射段110A具有入口端113、喉部114和出口端115，引射管110从入口端113垂直向上引射气体，经由喉部114和出气段110B，然后从火孔121排出后由点火器160点燃形成火焰。为了避免气流的喷力过大而导致的火焰太高，引射管110的出气段110B的端面向两侧倾斜以形成导流斜面(包括向左侧倾斜的第一导流斜面111A和向右侧倾斜的第二导流斜面111B)。
喉部114设置于引射段110A的最小截面处，即气体在喉部114处具有最小的通过面积。喉部114允许气体通过的最大宽度为D1，例如，当喉部114的截面形状为圆形时，最大宽度D1即为喉部114的直径；当喉部114的截面形状为矩形时，最大宽度D1即为喉部114的最长对角线。
降低喉部114的最大宽度D1可以减小分火器100的尺寸，增加引射段110A的长度H1以及喉部114的最大宽度D1可以降低能量损失系数，进而提高引射系数，并使燃气和空气的混合更均匀。实验表明，当H1＝6D1时，燃烧器引射的能量损失系数约为2.2；当H1＝8D1时，燃烧器引射的能量损失系数约为1.8；当8.5D1≤H1≤9.5D1时，燃烧器引射的能量损失系数约为1.5。降低能量损失系数有利于提高引射系数，当引射系数提高，实际燃烧产物的体积就会增大，从而导致燃烧温度急剧下降，进而可以减少热力型氧化反应，以降低氮氧化物的排放(热力型氧化反应是指空气中的氮气与氧气在高温下发生氧化发应而生成氮氧化物，实验证明，随着反应温度升高，氧化反应速率按指数规律增加)。
优选地，引射段110A包括预混段110A1和扩压段110A2，引射管110在预混段110A1具有相同的截面形状，预混段110A1的长度为H11，其中，2D1≤H11≤3D1；扩压段110A2沿气体流动方向逐渐偏离引射管110的中心轴，扩压段110A2的长度为H12，其中，3.5D1≤H12≤4.5D1。
进一步地，出气段110B的长度H2≤30％H1，以减小分火器100的尺寸。
优选地，11mm≤D1≤14mm，进而每个分火器100在喉部114所形成的气体通道的截面积为33mm2～42mm2，因此，增加引射管的数量有利于减小喉部114的最大宽度，以减小分火器100的尺寸。需要说明的是，本实施例中，引射管110可以是3个，也可以是大于3个，引射管110的数量增多可以提高引射系数，进而可以增加引射气体的量。
进一步地，入口端113的最大宽度D2大于等于出口端115的最大宽度D3，优选地，D2＝D3，并且入口端113的中心向出口端115内凹以形成弧形截面113A，如图3所示，这种大圆角设计的入口端113可以使气体流动更顺畅，并增加通过燃气引射空气的量，优选地，D2≥18mm。
如图3和图4所示，引射管110还具有分流器112，包括第一壳体100A向引射管110的腔体凹陷而形成的第一凹部112A以及第二壳体100B向引射管110的腔体凹陷形成的第二凹部112B。分流器112用于分流气体，即使一部分气体受分流器112的阻力影响，向引射管110的两侧分流，从与引射管110的两侧相对应的火孔121喷出，然后燃烧形成火焰；而另一部分气体由第一凹部112A和第二凹部112B之间的气体通道垂直向上，从与引射管110的中心相对应的火孔121喷出，然后燃烧形成火焰。
分流器112的顶角部112C的角度α优选为45°至85°，即顶角部112C用于使气体向其两侧分流的分流角度优选为45°至85°，以降低气体流动的阻力。
图5和图6分别示出了燃烧器10的主视图和爆炸图，即多个分火器100组合在一起时的视图，本实施例中，燃烧器10还包括分气装置300，设置于各引射管110的下方，分气装置300内限定有燃气通道，通过多个喷嘴310与引射管110连通。在燃烧器10工作时，与阀门连接件320连接的燃气阀门打开，燃气通过喷嘴310进入引射管110，喷嘴310的直径D0小于喉部114的最大宽度D1，优选地，D1＝2D0，以引射更多的气体进入引射管110，提高引射系数，减少氮氧化物的产生。
优选地，本实施例中，进水管通孔131和出水管通孔132分别位于相邻两个引射管110之间，进水管通孔131和出水管通孔132的顶部优选设置在同一水平面，进水管通孔131的顶部E1应高于分流器112的底部E2，以使冷水管200的位置接近顶板120，进而提升冷却效率，减少氮氧化物的产生。
本实施例中，燃烧器10是直立式结构，燃气从喷嘴310喷出后，气流方向也是垂直的，燃气和空气在引射管110中混合后再在火孔121被点燃，大圆角的入口端113可以引射更多的气体量，而减小喉部114的直径，增长引射段110A的长度可以在减小分火器100的尺寸的前提下使气体混合更加均匀。而至少3个引射管的设计，不仅可以增加引射气体的量，还可以使对应的喷嘴310的数量增多，进一步提高引射系数，减少氮氧化物的产生。实验表明，采用本实施例的这种流道设计可以将氮氧化物的排放量从80ppm(每立方厘米的粒子数)降低到20ppm。
进一步地，分火器100还包括设置于引射管110外部的间距定位机构150，每一个间距定位机构150包括对称设置的第一凸部151和第二凸部152，其中，第一凸部151是由第一壳体100A向引射管110的外部凸起而形成，第二凸部152是由第二壳体100B向引射管110的外部凸起而形成。
如图4所示，第一凸部151和第二凸部152之间的距离是D5，引射管110的入口端113的外直径是D4，其中D4等于D5，从而使相邻两个分火器103和104的入口端113的侧壁可以相抵，并使相邻两个分火器103和104的间距定位机构150可以相抵，即分火器103的第一凸部151和分火器104的第二凸部152相抵。
需要说明的是，本实施例并不限定间距定位机构150的数量，例如可以在其中一个引射管110外部设置一个间距定位机构150，也可以在每个引射管110外部各设置一个间距定位机构150。只要能够使相邻两个分火器100的入口端的侧壁相抵，以及相邻两个分火器的间距定位机构150相抵即可。
本实施例中，间距定位机构150可以使多个分火器100之间的固定更加牢靠，减少晃动或震动，从而降低燃烧器10在工作时所产生的噪音。
进一步地，如图5和图6所示，多个分火器100中包括排列在燃烧器10端部的第一分火器101和第二分火器102，燃烧器10还包括第一压板171、第二压板172、连接件180、第一紧固件191和第二紧固件192。其中，第一压板171位于第一分火器101的外侧，第二压板172位于第二分火器102的外侧；连接件180依次穿过第一压板171、各分火器100和第二压板172；以及，连接件180通过第一紧固件191与第一压板171紧固连接，连接件180通过第二紧固件192与第二压板172紧固连接，从而使第一压板171和第二压板172从燃烧器10的两端压紧各分火器100。优选地，本实施例中，连接件180可以是双头螺杆，第一紧固件191和第二紧固件192可以是螺栓。
作为本发明实施例的另一个方面，本实施例还提供一种烟道式燃气热水器，包括根据上述实施例所述的燃烧器。本实施例的燃气热水器的其他构成可以采用于本领域普通技术人员现在和未来知悉的各种技术方案，这里不再详细描述。本实施例的烟道式燃气热水器由于采用如上所述的燃烧器10，可以在没有风机的条件下，依然可以引射足够量的气体，进而提高引射系数，减少氮氧化物的产生。
作为本发明实施例的另一个方面，本实施例还提出一种壁挂炉，包括根据上述实施例所述的燃烧器。本实施例的壁挂炉的其他构成可以采用于本领域普通技术人员现在和未来知悉的各种技术方案，这里不再详细描述。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种燃烧器，其特征在于，包括多个分火器，所述多个分火器沿宽度方向并排分布，所述分火器包括至少三个引射管，所述引射管按气体流向依次设置引射段和出气段，所述引射管包括：
喉部，设置于所述引射段的最小截面处，所述引射段的长度为H1，所述喉部允许气体通过的最大宽度为D1，其中，8.5D1≤H1≤9.5D1；以及
分流器，设置于所述出气段，具有用于使气体向两侧分流的顶角部，所述顶角部的角度为45度至85度。
2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述引射段包括：
预混段，所述引射管在所述预混段具有相同的截面形状，所述预混段的长度为H11，其中，2D1≤H11≤3D1；以及
扩压段，沿气体流动方向逐渐偏离所述引射管的中心轴，所述扩压段的长度为H12，其中，3.5D1≤H12≤4.5D1。
3.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述引射段具有入口端和出口端，所述入口端的最大宽度大于等于所述出口端的最大宽度，以及所述入口端的最大宽度大于等于18mm。
4.根据权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，所述入口端具有弧形截面，所述弧形截面由所述入口端的中心向所述出口端内凹形成。
5.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，11mm≤D1≤14mm。
6.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述出气段的长度小于等于30％H1。
7.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括分气装置，所述分气装置设置于各所述引射管的下方，所述分气装置内限定有多个燃气通道，所述分气装置还包括多个喷嘴，所述分气装置通过所述喷嘴与所述引射管连通，所述喷嘴的直径为D0，其中，D1＝2D0。
8.根据权利要求1至7任一项所述的燃烧器，其特征在于，所述分火器包括对称设置的第一壳体和第二壳体，所述引射管的气体通道由所述第一壳体和所述第二壳体围成；所述分流器包括对称设置的第一凹部和第二凹部，所述第一凹部由所述第一壳体向所述引射管的腔体凹陷而形成，所述第二凹部由所述第二壳体向所述引射管的腔体凹陷而形成，所述第一凹部和所述第二凹部之间限定有气体通道；所述分火器还包括顶板，盖合于所述引射管的上方，所述顶板开设有多个火孔；以及所述第一壳体扣合所述第二壳体，所述顶板扣合所述第一壳体以及所述第二壳体。
9.根据权利要求1至7任一项所述的燃烧器，其特征在于，所述分流器还包括至少两个通孔，所述通孔设置于相邻两个所述引射管之间，用于供冷水管通过，并与所述冷水管紧密接触。
10.一种热水器，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的燃烧器。
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