CN109458629A - 流量控制结构、燃气灶和燃气热水器 - Google Patents

流量控制结构、燃气灶和燃气热水器 Download PDF

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楼国进
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Abstract

本发明涉及一种容易加工的流量控制结构，以及具有此流量控制结构的燃气灶和燃气热水器。流量控制结构包括管体，管体内设有相互串联的多个节流孔，多个节流孔的其中一节流孔为输出节流孔，并且多个节流孔中相邻两个节流孔在垂直于流体流动方向上的一维尺寸的比值在0.8‑1.2之间。

Description

流量控制结构、燃气灶和燃气热水器
技术领域
本发明涉及一种流体输送结构，尤其是涉及小流量的流量控制结构，以及具有此流量控制结构的燃气灶和燃气热水器。
背景技术
在许多产品中需要控制可压缩流体的流量来实现小流量。通常的流量控制结构100如图1所示，包括小孔径的节流孔101。在此，通过控制节流孔101的孔径大小来控制可压缩流体的流量。但是，当孔径小到一定程度时，对加工难度和精度的要求急剧上升。例如加工小孔径的钻头细长而易断。而且加工精度要求高、难以保证，导致生产效率低、成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种更容易加工的流量控制结构，以及具有此流量控制结构的燃气灶和燃气热水器。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种流量控制结构，包括管体，所述管体内设有相互串联的多个节流孔，所述多个节流孔的其中一节流孔为输出节流孔，并且所述多个节流孔中相邻两个节流孔在垂直于流体流动方向上的一维尺寸的比值在0.8-1.2之间。
在本发明的一实施例中，所述管体在相邻的节流孔之间设有一个腔体或者连通的多个腔体。
在本发明的一实施例中，所述多个节流孔中，设从最上游的第二个节流孔开始的各节流孔在垂直于流体流动方向上的一维尺寸为d，与各节流孔在上游相邻的腔体在垂直于流体流动方向上的一维尺寸为D，则d/D在1/4到1/30之间。
在本发明的一实施例中，所述多个节流孔中，d/D在1/5到1/20之间。
在本发明的一实施例中，所述各节流孔为圆孔，所述在垂直于流体流动方向上的一维尺寸为所述各节流孔的直径。
在本发明的一实施例中，所述各节流孔的一维尺寸为0.1-2mm。
在本发明的一实施例中，设所述多个节流孔中，从最上游的第二个节流孔开始的各节流孔在垂直于流体流动方向上的一维尺寸为d，设与所述各节流孔在上游相邻的一个或多个腔体在沿着流体流动方向上的长度为L，则L/d在10-200之间。
在本发明的一实施例中，所述L在5-1000mm之间。
在本发明的一实施例中，所述流体为可压缩流体。
本发明的另一方面提出一种燃气灶，包括如上所述的流量控制结构，所述流量控制结构用于输送燃气。
本发明的另一方面提出一种燃气热水器，包括如上所述的流量控制结构，所述流量控制结构用于输送燃气。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，通过节流孔的串联，可以使得经过流体控制结构的可压缩流体的流量，小于经过单个节流孔的流量。这样，本发明中的各个节流孔不必做得很小，即有希望获得所需的较小流量。本发明的技术方案可以降低对节流孔的加工难度和加工精度的要求，因此可以提高加工效率、降低加工钻头损耗，从而降低小孔径加工成本。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1是一种现有的流量控制结构的剖面图。
图2是本发明一实施例的流量控制结构的剖面图。
图3是本发明另一实施例的流量控制结构的剖面图。
具体实施方式
为让本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本申请的具体实施方式作详细说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
在详述本申请实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本申请保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。例如，如果翻转附图中的器件，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”或“下面”的元件的方向将改为在所述其他元件或特征的“上方”。因而，示例性的词语“下方”和“下面”能够包含上和下两个方向。器件也可能具有其他朝向(旋转90度或处于其他方向)，因此应相应地解释此处使用的空间关系描述词。此外，还将理解，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
本发明的实施例描述流量控制结构，可以将流体的流量控制到期望小的程度，而且不依赖于单个节流孔的孔径，因而可以降低加工难度和精度要求。
图2是本发明一实施例的流量控制结构的剖面图。参考图2所示，本实施例的一种流量控制结构200可包括管体210。在此示例中，管体210为一体成型，或者可由多个管段组合而成。在一个示例中，管体210可为圆柱形，其截面为圆形。在其他示例中，管体210可为椭圆柱形和多棱柱形等。管体210具有第一端(左端)和第二端(右端)。管体210内设有相互串联的2个节流孔，其中在管体210的第一端设有第一节流孔202，在管体210的第二端设有第二节流孔203。在第一节流孔202和第二节流孔203之间设有一个腔体201。腔体201位于第一节流孔202上游且与之紧邻，且腔体201位于第二节流孔203上游且与之紧邻。第一节流孔202允许流体从管体210外部流入腔体201中，流体经过腔体201后，可经过第二节流孔203流到管体210外部。第二节流孔203作为输出节流孔。在一个示例中，第一节流孔202和第二节流孔可为圆形孔。在其他示例中，管体210可为椭圆形孔和多边形孔(如正多边形)等。尽管图1示出第一节流孔202和第二节流孔203之间仅有一个腔体201，但可以理解第一节流孔202和第二节流孔203之间可以有多个连通的腔体。在多个连通的腔体的情况下，这些腔体之间可不再具有节流孔而是设置较大的通孔。换言之，在本实施例中的2个节流孔之间不再设置其他节流孔。另外，在其他实施例中，管体210在第一节流孔202上游也可设置与之紧邻的另一腔体。
在此，第一节流孔202和第二节流孔203在垂直于流体流动方向(图2中垂直方向)上的一维尺寸d1与d2可以相同，也可以不同。例如d1与d2的比值在0.8-1.2之间。如果第一节流孔202过大，大于1.2，则第一节流孔就不起作用了，流经第一节流孔202的流量几乎没有区别；相反如果第一节流孔202过小，在节流作用就在第一节流孔202产生，第二节流孔203不起作用。
设腔体201在垂直于流体流动方向上的一维尺寸为D。为了限制流量，从最上游的第2个节流孔开始，第二节流孔203的一维尺寸d2，可为与第二节流孔203在上游相邻的腔体201的一维尺寸为D的1/4到1/30。当第一节流孔202和第二节流孔203之间有多个连通的腔体时，可以选择其中一个腔体，例如一维尺寸最大的腔体的一维尺寸来作为上述一维尺寸D。
另外需要指出的是，根据节流孔形状的不同，其一维尺寸可代表不同的参数。例如对于圆形孔来说，一维尺寸可以是直径；对于椭圆形孔来说，一维尺寸可以是长轴长度；对于多边形孔来说，一维尺寸可以是多边形最远端点间的距离。类似的，根据管体形状不同，腔体201的一维尺寸也可代表不同的参数。
在本发明的实施例中，d2与D的比例关系可以进一步优化，以得到所期望的流量控制。发现当这一比例在1/5到1/20之间时，可让流量显著下降，并且不明显阻碍流体的流动。进一步，这一比例的上限可降低到1/10，以获得期望的小流量。关于绝对尺寸，举例来说，第一节流孔202和第二节流孔203的一维尺寸可在0.1-2mm之间。更进一步，一维尺寸可为0.3-1.5mm之间。
流量控制结构对流量控制的作用也与腔体201的长度有关。腔体201在沿着流体流动方向(图中水平方向)上的长度L为第二节流孔203在垂直于流体流动方向上的一维尺寸的10-200倍。举例来说，长度L可为5-1000mm。当第一节流孔202和第二节流孔203之间有多个连通的腔体时，这里的长度L为多个腔体的长度之和。
可压缩流体经过节流孔后，压力会显著降低，速度显著提高。但可压缩流体速度的提高倍数弥补不了节流孔截面积的缩小倍数，故流量会下降。具体到图2所示结构，节流孔(202或203)孔径越小，孔前后压力差越大，流量下降得越多。在管体210外的流体流量为Q0，在经过第一节流孔202后，流量减小为Q1；Q1的流量进入腔体后，体积变大、密度减小、压力减小，再经过第二节流孔203时，截面积骤缩，速度增大，但流量减小为Qt。即有：
Q0＞Q1＞Qt。
因此本发明的实施例，通过节流孔的串联，可以使得经过流体控制结构的可压缩流体的流量，小于经过单个节流孔的流量。这样，本发明实施例中的各个节流孔不必做得很小，即有希望获得所需的较小流量。举例来说，可以通过2个一维尺寸为0.35mm的节流孔串联，起到相当于一个0.25mm的节流孔的流量控制作用。这样，本实施例可以将节流孔的最小孔径提升到0.35mm，从而降低加工难度。
图3是本发明另一实施例的流量控制结构的剖面图。参考图3所示，本实施例的一种流量控制结构300可包括管体310。在此示例中，管体310可由第一管段311和第二管段312组合而成。但可以理解，管体210可由更多管段组成，或者为一体成型。在一个示例中，管体310可为圆柱形，其截面为圆形。在其他示例中，管体310可为椭圆柱形和多棱柱形等。管体310具有第一端(左端)和第二端(右端)。管体310内设有2个相邻的腔体301和302。第二腔体302位于第一腔体301下游。管体310内设有相互串联的3个节流孔303-305，分别位于管体310的第一端、第二端和中部。第一腔体301位于第一节流孔301上游且与之紧邻，且第一腔体301位于第二节流孔304上游且与之紧邻。第二腔体302位于第二节流孔304下游且与之紧邻，且第二腔体302位于第三节流孔305上游且与之紧邻。第一节流孔303允许流体从管体310外部流入第一腔体301中，流体经过第一腔体301后，可穿过第二节流孔304进一步流入第二腔体302，再经过第三节流孔305流到管体310外部。第三节流孔305作为输出节流孔。在一个示例中，第一节流孔303、第二节流孔304和第三节流孔305可为圆形孔。在其他示例中，管体310可为椭圆形孔和多边形孔(如正多边形)等。尽管图1示出相邻的第一节流孔303和第二节流孔304之间仅有一个第一腔体301，但可以理解第一节流孔303和第二节流孔304之间可以有多个连通的腔体。在多个连通的腔体的情况下，这些腔体之间可不再具有节流孔而是设置较大的通孔。第二节流孔304和第三节流孔305之间也是如此。换言之，在本实施例中的3个相邻节流孔中，2个相邻节流孔之间不再设置其他节流孔。另外，在其他实施例中，管体310在第一节流孔302上游也可设置与之紧邻的另一腔体。
在此，第一节流孔303、第二节流孔304和第三节流孔305在垂直于流体流动方向(图2中垂直方向)上的一维尺寸d11、d12和d13可以相同，也可以不同。例如d11与d12的比值在0.8-1.2之间。如果第一节流孔303过大，大于1.2，则第一节流孔303就不起作用了，流经第一节流孔303的流量几乎没有区别；相反如果第一节流孔303过小，小于0.8，节流作用就在第一节流孔303产生，第二节流孔304不起作用。类似的，d12与d13的比值在0.8-1.2之间。
设腔体301和302在垂直于流体流动方向上的一维尺寸分别为D1和D2。为了限制流量，从最上游的第2个节流孔开始，即第二节流孔304的一维尺寸d12可为与第二节流孔304在上游相邻的腔体301的一维尺寸D1的1/4到1/30；类似的，d13可为D2的1/4到1/30。当第一节流孔303和第二节流孔304之间有多个连通的腔体时，可以选择其中一个腔体，例如一维尺寸最大的腔体的一维尺寸来作为上述一维尺寸D。第二节流孔304和第三节流孔305之间也是如此。
另外需要指出的是，根据节流孔形状的不同，其一维尺寸可代表不同的参数。例如对于圆形孔来说，一维尺寸可以是直径；对于椭圆形孔来说，一维尺寸可以是长轴长度；对于多边形孔来说，一维尺寸可以是多边形最远端点间的距离。类似的，根据管体形状不同，腔体的一维尺寸也可代表不同的参数。
在本发明的实施例中，d12与D1，d13与D2的比例关系可以进一步优化，以得到所期望的流量控制。发现当这一比例在1/5到1/20之间时，可让流量显著下降，并且不明显阻碍流体的流动。进一步，这一比例的上限可降低到1/10，以获得期望的小流量。关于绝对尺寸，举例来说，第一节流孔303、第二节流孔304和第三节流孔305的一维尺寸可在0.1-2mm之间。更进一步，一维尺寸可为0.3-1.5mm之间。
流量控制结构对流量控制的作用也与腔体301和302的长度有关。腔体301和302在沿着流体流动方向(图中水平方向)上的长度(图3中示例标记腔体302的长度L)为可分别为第二节流孔304和第三节流孔305在垂直于流体流动方向上的一维尺寸的10-200倍。举例来说，长度L可为5-1000mm。当第一节流孔303和第二节流孔304之间有多个连通的腔体时，这里的长度L为多个腔体的长度之和。
可压缩流体经过节流孔后，压力会显著降低，速度显著提高。但可压缩流体速度的提高倍数弥补不了节流孔截面积的缩小倍数，故流量会下降。具体到图3所示结构，节流孔(303、304或305)孔径越小，孔前后压力差越大，流量下降得越多。在管体310外的流体流量为Q0，在经过第一节流孔303后，流量减小为Q1；Q1的流量进入第一腔体301后，体积变大、密度减小、压力减小，再经过第二节流孔304时，截面积骤缩，速度增大，但流量减小为Q2；Q2的流量进入第二腔体302后，体积变大、密度减小、压力减小，再经过第三节流孔305时，截面积骤缩，速度增大，但流量减小为Qt。即有：
Q0＞Q1＞Q2＞Qt。
本发明的实施例并不限定串联的节流孔的数量，节流孔可以多余3个。无论如何，可以设置多个节流孔中相邻两个节流孔在垂直于流体流动方向上的一维尺寸的比值在0.8-1.2之间。另外，多个节流孔中从最上游的第二个节流孔开始的节流孔和与之在上游相邻的腔体之间可满足上面描述的尺寸关系。。
因此本发明的实施例，通过多个节流孔和多个腔体的组合，可以使得经过流体控制结构的可压缩流体的流量，小于经过单个节流孔的流量。这样，本发明实施例中的各个节流孔不必做得很小，即有希望获得所需的较小流量。
本发明实施例的流量控制结构可以应用在各种输送可压缩流体(例如气体)在用气设备，例如燃气灶和燃气热水器中。为此，本发明的一个方面提出一种燃气灶，包括前述的流量控制结构，这一流量控制结构用于输送燃气。例如设置在出气口处用于将燃气输送到燃气灶的喷嘴。本发明的另一方面提出一种燃气热水器，包括前述的流量控制结构，这一流量控制结构用于输送燃气。例如设置在出气口处用于将燃气输送到燃气热水器的喷嘴。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (11)

1.一种流量控制结构，包括管体，所述管体内设有相互串联的多个节流孔，所述多个节流孔的其中一节流孔为输出节流孔，并且所述多个节流孔中相邻两个节流孔在垂直于流体流动方向上的一维尺寸的比值在0.8-1.2之间。
2.如权利要求1所述的流量控制结构，其特征在于，所述管体在相邻的节流孔之间设有一个腔体或者连通的多个腔体。
3.如权利要求2所述的流量控制结构，其特征在于，所述多个节流孔中，设从最上游的第二个节流孔开始的各节流孔在垂直于流体流动方向上的一维尺寸为d，与各节流孔在上游相邻的腔体在垂直于流体流动方向上的一维尺寸为D，则d/D在1/4到1/30之间。
4.如权利要求3所述的流量控制结构，其特征在于，所述多个节流孔中，d/D在1/5到1/20之间。
5.如权利要求2所述的流量控制结构，其特征在于，所述各节流孔为圆孔，所述在垂直于流体流动方向上的一维尺寸为所述各节流孔的直径。
6.如权利要求2-5任一项所述的流量控制结构，其特征在于，所述各节流孔的一维尺寸为0.1-2mm。
7.如权利要求2所述的流量控制结构，其特征在于，设所述多个节流孔中，从最上游的第二个节流孔开始的各节流孔在垂直于流体流动方向上的一维尺寸为d，设与所述各节流孔在上游相邻的一个或多个腔体在沿着流体流动方向上的长度为L，则L/d在10-200之间。
8.如权利要求7所述的流量控制结构，其特征在于，所述长度L在5-1000mm之间。
9.如权利要求1所述的流量控制结构，其特征在于，所述流体为可压缩流体。
10.一种燃气灶，包括如权利要求1-9所述的流量控制结构，所述流量控制结构用于输送燃气。
11.一种燃气热水器，包括如权利要求1-9所述的流量控制结构，所述流量控制结构用于输送燃气。
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