CN109253473A - 一种燃气灶自适应进风装置及燃气灶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及厨房燃气灶技术领域，具体公开了一种燃气灶自适应进风装置，其中，包括：燃气监测单元、空气监测单元、主控制器、增压泵调节单元和风门调节单元；燃气监测单元用于实时监测燃气管道内的燃气流量，并将监测到的燃气流量形成燃气流量电信号；空气监测单元用于实时监测空气管道内的空气流量，并将监测到的空气流量形成空气流量电信号；主控制器用于将空气流量电信号与燃气流量电信号进行处理分析后得到控制信号；增压泵调节单元用于根据控制信号进行增压泵转速的调节；风门调节单元用于根据控制信号调节风门的开度。本发明还公开了一种燃气灶。本发明提供的燃气灶自适应进风装置能够达到燃气完全燃烧、充分利用能源的目的。
Description
技术领域
本发明涉及厨房燃气灶技术领域，尤其涉及一种燃气灶自适应进风装置及包括该燃气灶自适应进风装置的燃气灶。
背景技术
目前公知的燃气灶，燃气从燃气管道进入，经过控制燃气流量大小的燃气开关、从喷嘴喷出后，经引射管、最后进入炉头进行燃烧，来加热炊具，达到烹饪的目的。引射管是公知燃气灶最主要的部分，前面连接炉头，后面连接燃气灶风门和喷嘴，风门与大气相通，其作用是进入空气。燃气从喷嘴喷出时在风门处产生负压，从而将空气吸入，并在引射管内与空气混合，混合后的可燃气体进入炉头内进行燃烧。但目前公知的燃气灶也具有以下明显的不足：第一，因为公知的燃气灶是依靠喷嘴产生的负压来吸入空气，因此，空气量不能主动控制，很难有充足的空气使燃气燃烧完全，使火焰温度达到最高；第二，由于各地燃气压力有波动，公知的燃气灶很难保证在任何时候、任何地点燃气与空气的混合都能达到最佳比例；第三，由于不能控制进气量，容易使得燃烧不充分，造成能源的浪费；第四，由于不能控制进气量，为了使得燃烧充分，公知的燃气灶往往还设计了二次进风结构，因此使得燃气与空气的混合不论从理论上还是在结构上都变得复杂化；第五，由于容易造成燃烧不充分，由此而产生的有害物质不仅会危害烹饪者的健康，同时也会造成环境污染；第六，由于很难保持燃气与空气的最佳混合比例，这样容易产生由于空气供给与燃气燃烧需要量不匹配而产生的回火（燃气在炉头内甚至在燃气灶内部燃烧）现象，造成安全上的隐患；第七，由于燃气种类不同，所以公知的燃气灶的设计往往只能满足一种燃气的燃烧，如果更换燃气种类，则必须要更换燃气灶，这样造成燃气灶品种繁多，不仅会增加消费者更换燃气种类时的成本，同时也会使得制造商的生产和管理成本增加、难度增大。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种燃气灶自适应进风装置及包括该燃气灶自适应进风装置的燃气灶，以解决现有技术中的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种燃气灶自适应进风装置，其中，所述燃气灶自适应进风装置包括：燃气监测单元、空气监测单元、主控制器、增压泵调节单元和风门调节单元，所述燃气监测单元设置在燃气管道内，所述空气监测单元设置在空气管道内，所述燃气监测单元、空气监测单元、增压泵调节单元和风门调节单元均与所述主控制器连接；
所述燃气监测单元用于实时监测所述燃气管道内的燃气流量，并将监测到的所述燃气流量形成燃气流量电信号；
所述空气监测单元用于实时监测所述空气管道内的空气流量，并将监测到的所述空气流量形成空气流量电信号；
所述主控制器用于将所述空气流量电信号与所述燃气流量电信号进行处理分析后得到控制信号；
所述增压泵调节单元用于根据所述控制信号进行增压泵转速的调节；
所述风门调节单元用于根据所述控制信号调节风门的开度。
优选地，所述增压泵调节单元包括增压泵驱动器和增压泵，所述增压泵与所述增压泵驱动器连接，所述增压泵驱动器与所述主控制器连接，所述增压泵驱动器用于将所述控制信号转换成为转速调节驱动信号，所述增压泵根据所述驱动信号进行转速调节。
优选地，所述风门调节单元包括风门电机驱动器、风门电机和风门，所述风门电机与所述风门电机驱动器连接，所述风门与所述风门电机连接，所述风门电机驱动器与所述主控制器连接，所述风门电机驱动器用于将所述控制信号转换成为开度调节驱动信号，所述风门电机用于根据所述开度调节驱动信号进行调节所述风门的开度。
优选地，所述风门调节单元还包括风门电机轴，所述风门电机轴设置在所述风门电机与所述风门之间，所述风门电机轴与所述风门固定，所述风门电机轴在所述风门电机的驱动下能够旋转，所述风门电机轴的旋转能够带动所述风门旋转。
优选地，所述燃气监测单元包括燃气流量计。
优选地，所述空气监测单元包括空气流量计。
优选地，所述主控制器包括单片机。
优选地，所述燃气灶自适应进风装置还包括电源模块，所述电源模块与所述主控制器连接，所述电源模块用于向所述主控制器提供工作电源。
作为本发明的第二个方面，提供一种燃气灶，其中，所述燃气灶包括燃气管道、空气管道、混合器、炉头和前文所述的燃气灶自适应进风装置，所述燃气管道和所述空气管道均通过所述混合器连通至所述炉头，所述燃气灶自适应进风装置的燃气监测单元设置在所述燃气管道内，所述燃气灶自适应进风装置的空气监测单元设置在所述空气管道内。
优选地，所述燃气管道上设置有燃气开关。
本发明提供的燃气灶自适应进风装置，通过燃气监测单元对燃气流量进行实时监控，以及通过空气监测单元对空气流量进行实时监控，主控制器将空气与燃气的理论最佳比例与实际监测到的空气流量和燃气流量实际比例进行比对后进行处理得到控制信号，以控制增压泵转速的调节以及风门的开度的调节，从而将燃气灶燃气量与空气量的比例调节到最佳，达到燃气完全燃烧、充分利用能源的目的，解决了现有技术中燃气灶的缺陷，本发明提供的燃气灶自适应进风装置，同时由于燃气燃烧充分，从而能够有效利用热能。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的燃气灶自适应进风装置的结构框图。
图2为本发明提供的燃气灶自适应进风装置的具体实施方式结构框图。
图3为本发明提供的燃气灶的结构示意图。
图4为本发明提供的混合器的第一种结构示意图。
图5为本发明提供的风门安装结构的第一种示意图。
图6为本发明提供的风门安装结构的第二种示意图。
图7为本发明提供的风门挡板安装位置示意图。
图8为本发明提供的风门弹簧安装示意图。
图9为本发明提供的弹簧拉杆结构示意图。
图10为本发明提供的弹簧固定孔结构示意图。
图11为本发明提供的混合器的第二种结构示意图。
图12为本发明提供的空气旁通结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的第一个方面，提供一种燃气灶自适应进风装置，其中，如图1所示，所述燃气灶自适应进风装置100包括：燃气监测单元110、空气监测单元120、主控制器130、增压泵调节单元140和风门调节单元150，所述燃气监测单元110设置在燃气管道内，所述空气监测单元120设置在空气管道内，所述燃气监测单元110、空气监测单元120、增压泵调节单元140和风门调节单元150均与所述主控制器130连接；
所述燃气监测单元110用于实时监测所述燃气管道内的燃气流量，并将监测到的所述燃气流量形成燃气流量电信号；
所述空气监测单元120用于实时监测所述空气管道内的空气流量，并将监测到的所述空气流量形成空气流量电信号；
所述主控制器130用于将所述空气流量电信号与所述燃气流量电信号进行处理分析后得到控制信号；
所述增压泵调节单元140用于根据所述控制信号进行增压泵转速的调节；
所述风门调节单元150用于根据所述控制信号调节风门的开度。
本发明提供的燃气灶自适应进风装置，通过燃气监测单元对燃气流量进行实时监控，以及通过空气监测单元对空气流量进行实时监控，主控制器将空气与燃气的理论最佳比例与实际监测到的空气流量和燃气流量实际比例进行比对后进行处理得到控制信号，以控制增压泵转速的调节以及风门的开度的调节，从而将燃气灶燃气量与空气量的比例调节到最佳，达到燃气完全燃烧、充分利用能源的目的，解决了现有技术中燃气灶的缺陷，本发明提供的燃气灶自适应进风装置，同时由于燃气燃烧充分，从而能够有效利用热能。
具体地，如图2所示，所述增压泵调节单元140包括增压泵驱动器141和增压泵142，所述增压泵142与所述增压泵驱动器141连接，所述增压泵驱动器141与所述主控制器130连接，所述增压泵驱动器141用于将所述控制信号转换成为转速调节驱动信号，所述增压泵142根据所述驱动信号进行转速调节。
具体地，如图2所示，所述风门调节单元150包括风门电机驱动器151、风门电机152和风门153，所述风门电机152与所述风门电机驱动器151连接，所述风门153与所述风门电机152连接，所述风门电机驱动器151与所述主控制器130连接，所述风门电机驱动器151用于将所述控制信号转换成为开度调节驱动信号，所述风门电机152用于根据所述开度调节驱动信号进行调节所述风门153的开度。
进一步具体地，所述风门调节单元150还包括风门电机轴154，所述风门电机轴154设置在所述风门电机152与所述风门153之间，所述风门电机轴154与所述风门153固定，所述风门电机轴154在所述风门电机152的驱动下能够旋转，所述风门电机轴154的旋转能够带动所述风门153旋转。
优选地，所述燃气监测单元110包括燃气流量计。
优选地，所述空气监测单元120包括空气流量计。
优选地，所述主控制器130包括单片机。
具体地，如图2所示，所述燃气灶自适应进风装置100还包括电源模块160，所述电源模块160与所述主控制器130连接，所述电源模块160用于向所述主控制器130提供工作电源。
应当理解的是，本发明提供的燃气灶自适应进风装置可以应用于家用燃气灶。
下面结合图3所示的家用燃气灶的结构示意图，对本发明提供的燃气灶自适应进风装置的工作原理进行详细说明。
当打开燃气开关116时，燃气从燃气进口117进入燃气管道115，经燃气监测单元110计量后进入混合器105与空气进行混合。燃气监测单元110将燃气输入量的信号送给主控制器130，主控制器130经过计算后得出空气的需要量，并将该空气的需要量转换成风门153开度和增压泵142转速的电信号分别输出给风门电机驱动器151和增压泵驱动器141，并由风门电机驱动器151和增压泵驱动器141来分别驱动风门电机152和增压泵142，进而达到调节风门153开度和增压泵142转速的目的，最终实现与燃气输入量相匹配的空气的输入量。
可以理解的是，主控制器130由电源模块160提供电能，并通过信号与控制线118来接收燃气监测单元110和空气监测单元120的输入信号，同时输出相应的控制信号给风门电机驱动器151和增压泵驱动器141，来调节风门153的开度和增压泵142的转速。
作为本发明的第二个方面，提供一种燃气灶，其中，如图3所示，所述燃气灶包括燃气管道115、空气管道106、混合器105、炉头104和前文所述的燃气灶自适应进风装置100，所述燃气管道115和所述空气管道106均通过所述混合器105连通至所述炉头104，所述燃气灶自适应进风装置100的燃气监测单元110设置在所述燃气管道115内，所述燃气灶自适应进风装置100的空气监测单元120设置在所述空气管道106内。
本发明提供的燃气灶，通过采用燃气灶自适应进风装置，其中燃气监测单元对燃气流量进行实时监控，以及通过空气监测单元对空气流量进行实时监控，主控制器将空气与燃气的理论最佳比例与实际监测到的空气流量和燃气流量实际比例进行比对后进行处理得到控制信号，以控制增压泵转速的调节以及风门的开度的调节，从而将燃气灶燃气量与空气量的比例调节到最佳，达到燃气完全燃烧、充分利用能源的目的，解决了现有技术中燃气灶的缺陷，本发明提供的燃气灶，同时由于燃气燃烧充分，从而能够有效利用热能。同时，由于始终保持了燃气与空气的最佳混合比例，避免产生回火危害，提高了使用的安全性。
空气从空气进口101，经过空气监测单元120和增压泵142后进入空气管道106，通过风门153和空气旁通107后进入混合器105，在混合器105中，与输入的燃气进行充分混合后，由混合器出口802输出（如图4所示的混合器的结构示意图）至炉头104，进行燃烧。空气监测单元120将空气输入量的信号反馈给主控制器130，主控制器130在接收到空气输入量的信号后，与燃气监测单元110的输入信号进行综合分析，输出相应的控制信号来控制风门153开度和增压泵142转速，这样达到对燃气输入量和空气输入量的实时监测和闭环控制的目的。
具体地，所述燃气管道115上设置有燃气开关116。
如图5至图7所示，风门153为圆形板，具有一定的厚度以便获得足够的强度和刚度，由风门电机152通过风门电机轴154来控制其旋转，风门电机轴154的旋转带动风门153旋转，从而调节风门的开度，进而调节空气进气量。风门153沿风门旋转轨迹401可做0°~90°的旋转，0°定义为风门153处于与空气管道106截面相平行的位置，此时关闭空气管道106，空气不能通过（但可从空气旁通107通过）。90°定义为风门153处于与空气管道106截面相垂直的位置，此时空气管道106处于完全打开状态，空气能够最大量的通过空气管道106。风门112处于0°~90°之间的任何状态是调节空气管道106不同的开度大小，以便适应燃气输入量。
进一步具体地，如图5至图10所示，风门电机轴154一端与风门电机152的轴连接，另一端从空气管道106的管壁穿过，并有一弹簧拉杆202固定其上，弹簧拉杆202为一金属板，下端开有电机轴孔601，与风门电机轴154相固定，并随着风门电机轴154的转动而转动。风门电机轴154的上部设计有一弹簧拉杆槽301，用来安装风门弹簧201的上端，在风门电机轴154的端部，设计有一弹簧孔701，用来固定弹簧201的下端。这样，风门电机轴154的转动带动弹簧拉杆202的转动，进而拉动风门弹簧201，使其随着弹簧拉杆202的运动而获得弹性能量。风门电机轴154通过风门轴承303支撑在管壁两边，风门轴承303用密封轴承，用以防止空气泄露。
当风门153处关闭状态时，风门弹簧201不受力，处于自由状态。当风门153处在打开的某一位置时，风门弹簧201随着弹簧拉杆202的转动处于拉开的位置，此时，如果需要风门153关闭时，主控制器130只需要给出断电的指令，风门153就会在风门弹簧201的弹力回复的拉动下自动关闭。
在风门153处的空气管道106壁的上下位置各设有一个风门挡板302，其作用是限位，当风门153在风门弹簧201的弹力回复的拉动下转动到关闭状态时，风门挡板302可阻止风门153继续旋转的的趋势，起到关闭限位的作用，消除了由于关闭不严而造成漏气现象的隐患。
如图12所示，风门153处的空气管道106设计有一个空气旁通107，其作用是当燃气开关116的开度处在最小位置时，此时，燃气输入量最少，因此，空气的输入量要求也最少，为了节约电能，此时主控制器130给风门电机驱动器151发出断电指令，使风门电机152断电，由上所述，风门153在风门弹簧201的拉动下关闭空气管道106，使空气不再通过空气管道106输入，而只能通过空气旁通107输入。空气旁通107的管道直径与空气管道106的直径相比较小，其设计以满足燃气开关116的开度处在最小位置时，最小燃气输入量与从空气旁通107输入的空气量达到最佳混合比例为适宜。如果由于不同地区的燃气压力不同而造成的燃气输入量增加，主控制器130会自动根据所测燃气流量来控制增压泵142和风门电机152来调节空气输入量，以实现燃气和空气的混合比例达到最佳的目的。
如图4和图11所示，混合器105的作用是将输入的燃气和空气充分进行混合，以满足完全燃烧的需求，达到提高能源利用率并节约能源的目的。混合器105为一球形容器，设有两个进口：一个是混合器燃气进口801，另一个是混合器空气进口803，且位于混合器105的下部，并处在球的同一个截面圆上，且混合器空气进口803位置在前，混合器燃气进口801位置在后，位置前方的定义为燃气在燃气压力的作用下从混合器燃气进口801进入混合器105后沿其截面圆旋转的方向为前方。这样设计的目的在于：当燃气在燃气压力的作用下从混合器燃气进口801进入混合器105后沿其截面圆快速旋转时，旋转燃气气流在经混合器空气进口803时，会产生负压，空气在该负压的作用下，会增加从空气管道106和空气旁通107进入混合器105的输入量，以提高混合效率，特别是在风门153关闭时，产生的负压会自动将空气经空气旁通107吸入混合器105，同时主控制器130也会根据燃气监测单元110和空气监测单元120的信号来判断从空气旁通107进入混合器105的空气量是否充足，是否需要打开风门153和增压泵142来补充空气。这样设计的目的是为了尽可能的节约电能。
混合器105设计成球形容器以及混合器燃气进口801和混合器空气进口803位置的设计目的，是为了使在压力下进入混合器105的燃气和空气在混合器内形成涡流，充分混合后由下往上输出，以便使燃烧更完全、更彻底。
在混合器105球形的顶端，设计有一个混合器出口，其作用是将混合器中充分混合后的燃气与空气的混合气体由此出口输送给炉头以燃烧。
综上，本发明提供的燃气灶自适应进风装置及燃气灶具有以下优势：
1、始终保持燃气量与空气量的最佳混合比例，使得燃烧充分、完全，提高了能源利用率，节约了燃气能源。
2、由于燃烧充分、完全，避免了有害物质的产生，消除了危害烹饪者健康的隐患，同时也保护了环境不受有害物质的污染。
3、由于燃烧充分、完全，消除了火焰燃烧产生回火现象的安全隐患，有效提高了烹饪者使用燃气灶的安全性，因而也延长了燃气灶的使用寿命。
4、由于采用了空气增压泵来提高空气的输入量以及风门电机控制风门的开度，原理简单，易于实现，降低了燃气灶在一次进风和二次进风的结构设计、试验、验证等工作中的难度和复杂性。
5、由于采用了空气增压泵来提高空气的输入量以及风门电机控制风门的开度，原理简单，适用于各种燃气种类的使用，这样不仅使得消费者在更换燃气种类时不用更换燃气灶，节约了生活成本，同时也会降低制造商的设计、生产和管理的难度，提高了通用化设计水平，节约整个制造费用。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种燃气灶自适应进风装置，其特征在于，所述燃气灶自适应进风装置包括：燃气监测单元、空气监测单元、主控制器、增压泵调节单元和风门调节单元，所述燃气监测单元设置在燃气管道内，所述空气监测单元设置在空气管道内，所述燃气监测单元、空气监测单元、增压泵调节单元和风门调节单元均与所述主控制器连接；
所述燃气监测单元用于实时监测所述燃气管道内的燃气流量，并将监测到的所述燃气流量形成燃气流量电信号；
所述空气监测单元用于实时监测所述空气管道内的空气流量，并将监测到的所述空气流量形成空气流量电信号；
所述主控制器用于将所述空气流量电信号与所述燃气流量电信号进行处理分析后得到控制信号；
所述增压泵调节单元用于根据所述控制信号进行增压泵转速的调节；
所述风门调节单元用于根据所述控制信号调节风门的开度。
2.根据权利要求1所述的燃气灶自适应进风装置，其特征在于，所述增压泵调节单元包括增压泵驱动器和增压泵，所述增压泵与所述增压泵驱动器连接，所述增压泵驱动器与所述主控制器连接，所述增压泵驱动器用于将所述控制信号转换成为转速调节驱动信号，所述增压泵根据所述驱动信号进行转速调节。
3.根据权利要求1所述的燃气灶自适应进风装置，其特征在于，所述风门调节单元包括风门电机驱动器、风门电机和风门，所述风门电机与所述风门电机驱动器连接，所述风门与所述风门电机连接，所述风门电机驱动器与所述主控制器连接，所述风门电机驱动器用于将所述控制信号转换成为开度调节驱动信号，所述风门电机用于根据所述开度调节驱动信号进行调节所述风门的开度。
4.根据权利要求3所述的燃气灶自适应进风装置，其特征在于，所述风门调节单元还包括风门电机轴，所述风门电机轴设置在所述风门电机与所述风门之间，所述风门电机轴与所述风门固定，所述风门电机轴在所述风门电机的驱动下能够旋转，所述风门电机轴的旋转能够带动所述风门旋转。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的燃气灶自适应进风装置，其特征在于，所述燃气监测单元包括燃气流量计。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的燃气灶自适应进风装置，其特征在于，所述空气监测单元包括空气流量计。
7.根据权利要求1至4中任意一项所述的燃气灶自适应进风装置，其特征在于，所述主控制器包括单片机。
8.根据权利要求1所述的燃气灶自适应进风装置，其特征在于，所述燃气灶自适应进风装置还包括电源模块，所述电源模块与所述主控制器连接，所述电源模块用于向所述主控制器提供工作电源。
9.一种燃气灶，其特征在于，所述燃气灶包括燃气管道、空气管道、混合器、炉头和权利要求1至8中任意一项所述的燃气灶自适应进风装置，所述燃气管道和所述空气管道均通过所述混合器连通至所述炉头，所述燃气灶自适应进风装置的燃气监测单元设置在所述燃气管道内，所述燃气灶自适应进风装置的空气监测单元设置在所述空气管道内。
10.根据权利要求9所述的燃气灶，其特征在于，所述燃气管道上设置有燃气开关。
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