CN109724085B - 混气结构和燃气热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种混气结构和燃气热水器，混气结构用于燃气热水器，所述混气结构具有一混气通道，以及分别与所述混气通道连通的空气入口、混合气出口和燃气入口，所述空气入口处设有扰流叶片，以使得从所述空气入口流进的空气形成旋转气流。本发明技术方案能够提高燃气与空气的混合效果。

Description

混气结构和燃气热水器

技术领域

本发明涉及热水器技术领域，特别涉及一种混气结构和燃气热水器。

背景技术

为使得燃气热水器的燃烧效果更好，则在燃烧器上进行燃烧的空气与燃气一般需要先经过混气结构混合，再流动到燃烧器。现有燃气热水器上的混气结构通常为一大的混合腔，该混合腔具有两个进口，以及多个出口，燃气与空气分别从一个进口流入混合腔，由于从进口到混合腔内部，气体的流动空间突然增大，则空气与燃气均向四周扩散而混合在一起，混合后的气体从多个出口中流出。该类混气结构中，由于空气与燃气是完全依靠从小空间到大空间的这种扩散来混合，并不能够保证空气与燃气的混合均匀，特别是当空气与燃气的流速较大时，会存在部分空气和燃气未经混合就直接冲出混合腔的现象的发生，因而其混气效果较差。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种混气结构，旨在提高燃气与空气的混合效果。

为实现上述目的，本发明提出的混气结构，用于燃气热水器，所述混气结构具有一混气通道，以及分别与所述混气通道连通的空气入口、混合气出口和燃气入口，所述空气入口处设有扰流叶片，以使得从所述空气入口流进的空气形成旋转气流。

优选地，所述空气入口和所述混合气出口相对设置，所述燃气入口位于所述空气入口和所述混合气出口之间。

优选地，自所述空气入口朝所述混合气出口的方向上，所述混气通道包括依次连通的扰流段、混合段以及扩散段，所述混合段先渐缩后渐扩设置，所述燃气入口与所述混合段连通，所述扰流叶片位于所述扰流段。

优选地，所述混气结构包括内外套设的内管和外管，所述内管内的通道为所述混气通道；在靠近所述内管两端的位置，所述内管的外周与所述外管的内周之间密封配合；所述外管的管壁上设有所述燃气入口，所述内管在对应所述燃气入口的位置与所述外管之间具有进气间隙，所述燃气入口与所述进气间隙连通，所述内管的管壁上且在所述混合段设有与所述进气间隙连通的多个进气孔。

优选地，所述进气孔的轴线沿所述内管的径向方向延伸。

优选地，所述进气间隙呈环状，多个所述进气孔沿所述内管的周向均匀设置。

优选地，所述内管的管壁部分朝内凹陷，以在所述内管外形成所述进气间隙，并在所述内管内且对应所述进气间隙的位置形成所述混合段。

优选地，所述外管的两端均设有朝外翻折的安装翻边。

优选地，所述扰流叶片相对所述空气入口的进风方向倾斜设置，和/或所述扰流叶片远离所述空气入口的一侧朝所述空气入口所在的方向弯折。

优选地，所述扰流叶片的数量为多个，并以所述混气通道的轴线为中心呈中心对称设置。

优选地，多个所述扰流叶片的靠近所述混气通道的轴线的一端相互连接，另一端固定在所述混气通道的内壁上。

本发明还提出一种燃气热水器，所述燃气热水器包括混气结构，所述混气结构具有一混气通道，以及分别与所述混气通道连通的空气入口、混合气出口和燃气入口，所述空气入口处设有扰流叶片，以使得从所述空气入口流进的空气形成旋转气流。

优选地，所述燃气热水器具有燃烧室，且所述燃气热水器包括：

集热筒，一端与所述混气结构的混合气出口连通，另一端伸入所述燃烧室内；

预热燃烧器，设于所述集热筒内；

集热罩，设于所述燃烧室内，并正对所述集热筒的另一端设置，且所述集热罩朝向所述集热筒的一端呈敞口设置；以及，

催化燃烧器，位于所述集热罩内。

本发明中，由于在混气通道内且空气入口设置了扰流叶片，当空气流经扰流叶片时，在扰流叶片的作用下形成旋转气流。燃气从燃气入口喷入旋转气流的中心，燃气在旋转气流的带动下，与旋转气流相互作用而充分混合，混合后的气体从混合气出口流出。该通过设置扰流叶片来将空气形成旋转气流的方式，使得燃气与空气的混合效果更好。

附图说明

图1为本发明燃气热水器一实施例的结构示意图；

图2为图1中混气结构的结构示意图；

图3为图2中混气结构的剖切示意图；

图4为图2中混气结构的仰视图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种燃气热水器，如图1所示，所述燃气热水器包括壳体10、换热器30、燃烧器和混气结构20，壳体10具有一燃烧室11，换热器30和燃烧器均位于燃烧室11内。该燃烧室11具有混合气进口和排烟口，混合气进口与混气结构20连通，燃气与空气在混气结构20内混合后流入燃烧室11，并在燃烧器上进行点火燃烧，以对换热器30进行加热，使得流经换热器30的水被加热为热水，以供用户使用，燃烧产生的烟雾则从排烟口排出。本实施例中，燃烧器优选为催化燃烧器40，以对燃气与空气的混合气体进行催化燃烧。催化燃烧器40通常包括基体以及设于基体上的催化剂，催化剂通常具有固定的催化起燃温度，即当催化燃烧器40本身的温度达到催化起燃温度后，流经其的燃气将会在催化剂作用下与空气中的氧气进行无焰燃烧以释放热量，以减少一氧化碳和氮氧化物等有害物质的生成。为对催化燃烧器40进行预热，进一步地，该燃气热水器还包括有预热燃烧器60，预热燃烧器60位于混合气体的流通管道上，即预热燃烧器60可以是设置在混气结构20与混合气进口的连通管路上，或者是设置在混合气进口与催化燃烧器40之间。

请结合参考图2和图3，本实施例中，所述混气结构20具有一混气通道21，以及分别与所述混气通道21连通的空气入口21d、混合气出口21e和燃气入口21f，所述空气入口21d处设有扰流叶片24，以使得从所述空气入口流进的空气形成旋转气流。

本实施例中，所述燃气入口21f位于所述空气入口21d和所述混合气出口21e之间，或者，燃气入口21f与空气入口21d位于混气通道21的同一端，且燃气入口21f到混合气出口21e的距离，与空气入口21d到混合气出口21e的距离相等。

本实施例中，扰流叶片24的具体形状可为平直的片状结构、或者弯曲的片状结构等，具体结构可参见风扇的叶片。扰流叶片24可相对空气入口21d的进气方向倾斜设置；或者也可相对空气入口21d的进气方向平行设置，当扰流叶片24相对于空气入口21d的进气方向平行设置时，扰流叶片24呈卷曲状，以达到更好的旋转气流；或者该扰流叶片24部分平行于空气入口21d的进气方向，其余部分弯折。扰流叶片24的数量可为一个或多个，当扰流叶片24为多个时，多个扰流叶片24可以混气通道21的轴线为中心呈中心对称设置，或者是沿混气通道21的径向并排设置。

本实施例中，混气结构20为圆管、方管或为在块状结构上开设通孔形成等。

进一步地，燃气热水器还包括风机80，风机80的出风侧与混气结构20的空气入口21d连通，以朝混气通道21内鼓入空气。燃气入口21f与混气结构20的燃气罐连通。

本发明中，由于在混气通道21内且空气入口21d设置了扰流叶片24，当空气流经扰流叶片24时，会在扰流叶片24的作用下形成旋转气流，旋转气流的速度较快，当燃气从燃气入口21f喷入旋转气流的中心后，燃气在旋转气流的带动下，与旋转气流相互作用而充分混合，混合后的气体从混合气出口21e流出。本发明中，由于在混气通道21内设置了扰流叶片24来将空气形成旋转气流，如此使得燃气与空气的混合效果更好。

本实施例中，空气入口21d与混合气出口21e相对，而燃气入口21f位于空气入口21d与混合气出口21e两者之间。为使得混气效果更好，自所述空气入口21d朝所述混合气出口21e的方向上，所述混气通道21包括依次连通的扰流段21a、混合段21b以及扩散段21c，所述混合段21b先渐缩后渐扩设置，所述燃气入口21f与所述混合段21b连通，所述扰流叶片24位于所述扰流段21a。本实施例中，通过设置先渐缩后渐扩的混合段21b，空气流动到混合段21b时，由于混气通道21逐渐变窄，则空气被压缩，气体流速加快，气体在混合段21b的后侧(即渐扩的位置)形成一个类似的真空区，并对燃气入口21f处的燃气产生一定的吸附作用，而将燃气带入混气通道21，燃气随着压缩后的空气一起流进混合段21b的扩散腔内，以进行更好的混合。

扰流段21a和扩散段21c可为等径的通道，当然扰流段21a和扩散段21c也可在相互远离的方向上呈渐扩设置。

本实施例中，混气结构20是由两根同轴设置的管道内外套设所构成，当然，在其它实施例中，混气结构20也可以是由一根管道所形成。具体地，请结合参考图4，所述混气结构20包括内外套设的内管22和外管23，在靠近所述内管22两端的位置，所述内管22的外周与所述外管23的内周之间密封配合。该实施例中，内管22的外周与外管23的内周之间密封配合具体可以是内管22与外管23过盈配合，或者内管22与外管23小间隙配合，两者之间通过密封胶或密封圈进行密封。本实施例中，所述内管22内的通道为所述混气通道21，内管22的一端为空气入口21d，另一端为混合气出口21e。在所述外管23的管壁上设有所述燃气入口21f，所述内管22在对应所述燃气入口21f的位置与所述外管23之间具有进气间隙22a，所述燃气入口21f与所述进气间隙22a连通，所述内管22的管壁上且在所述混合段21b设有与所述进气间隙22a连通的多个进气孔22b。当燃气从燃气入口21f流入进气间隙22a后，燃气被多个进气孔22b分流成多股，而分散流入到混气通道21内，从而能够更好地与混气通道21内的空气进行混合。由于内管22与外管23的两端是密封配合的，则能够避免燃气从内管22与外管23的两端空隙流出。

本实施例中，所述进气间隙22a优选呈环状，多个所述进气孔22b沿所述内管22的周向均匀设置。如此燃气能够在进气间隙22a内环绕在内管22外周，并从内管22周向的不同位置流进混气通道21，从而使得混合效果更好。

本实施例中，所述进气孔22b的轴线沿所述内管22的径向方向延伸，相当于进气孔22b的中心是正对着混气通道21的中心的，则燃气能够从进气孔22b直接喷入旋流气体的中心，如此提高了燃气与空气的混合效果。进气孔22b可为等径的圆孔，或者为开口渐扩的锥形孔，或者为椭圆形孔，或是方形孔等。例如，进气孔22b可为沿着燃气进气方向呈渐扩的锥形孔，则燃气从进气孔22b流入到混气通道21内时，燃气被释放，朝四周喷散开来，以更好与空气进行混合。

本发明中，进气间隙22a的形成方式具有多种，例如，在本实施例中，外管23的内周壁紧密贴合在内管22的外周壁上，且内管22的管壁部分朝内凹陷，如此凹陷的位置就与外管23之间间隔开来，以在所述内管22外形成所述进气间隙22a；与该凹陷的位置所对应的内侧则形成凸起，从而在所述内管22内且对应进气间隙22a的位置形成所述混合段21b。当然，在其它实施例中，内管22与外管23之间是间隙配合的，内管22与外管23的两端间隙通过密封圈进行密封。

本发明一些实施例中，扰流叶片24相对于空气入口21d的方向倾斜设置，以改变从空气入口21d流进来的空气的流动方向，则使得空气的流动方向由混气通道21的轴向，改变为与混气通道21的轴向呈一定的夹角的方向，对空气起到扰流作用。在本发明另一些实施例中，扰流叶片24远离所述空气入口21d的一侧朝所述空气入口21d所在的方向弯折，则使得空气的流动方向由混气通道21的轴向，改变为与混气通道21的轴向呈一定的夹角的方向，对空气起到扰流作用。在其它实施例中，扰流叶片24相对所述空气入口21d的进风方向倾斜设置，且扰流叶片24远离所述空气入口21d的一侧朝所述空气入口21d所在的方向弯折，从而使得扰流效果更好。

本实施例中，所述扰流叶片24的数量为多个，并以所述混气通道21的轴线为中心呈中心对称设置。同时设置多个扰流叶片24，使得扰流叶片24形成类似风扇的风轮的结构，空气在流经扰流叶片24时，经过每一片扰流叶片24导向后的旋转方向都是一致的，例如均是沿着顺时针或者同时沿着逆时针方向旋转并朝混合气出口21e流动，如此能够形成更好的旋转气流。同时，燃气是从混合段21b上的多个均匀设置的进气孔22b中喷入混气通道21内的，相当于从每一个进气孔22b喷入的每一股燃气均是对着旋转气流的轴心喷射，则燃气能够随着旋转气流一同进行旋流，从而更好地与空气混合。

由于设置了扰流叶片24来使空气形成旋转气流，且通过设置先渐缩后渐扩的混合段21b来供空气流动，如此增大了空气的流动速度，则燃气热水器用于朝空气入口21d泵送空气的风机80，可选择静压较小的类型，静压小的风机80的功率较低，且体积较小，有利于节省能源，并减小整机体积。

本实施例中，多个所述扰流叶片24的靠近所述混气通道21的轴线的一端相互连接，如在混气通道21的轴线上设置安装柱，多个扰流叶片24均安装在安装柱上。多个所述扰流叶片24的另一端固定在所述混气通道21的内壁上，例如焊接在混气通道21的内壁上，或者与混气通道21的内壁上的插槽插接等。此外，还可将安装柱延伸到混气通道21外，而与其它结构进行固定。

本实施例中，所述扰流叶片24与所述混气通道21的轴线的夹角为60°-70°，例如，扰流叶片24与所述混气通道21的轴线的夹角为60°、65°或者是70°，扰流叶片24的数量可为6-12片，例如，扰流叶片24为6片、10片或12片等，以能够形成更好的旋转气流。

请再次结合参考图1，本实施例中，催化燃烧器40用于加热所述换热器30，催化燃烧器40可位于换热器30下方，以朝上喷火；或者，催化燃烧器40位于换热器30上方，以朝下喷火；或者，催化燃烧器40位于换热器30的侧面，以朝侧面喷火。

预热燃烧器60同样可设于催化燃烧器40的上方、下方或者是侧面。预热燃烧器60可设置在燃烧室11内，当然，预热燃烧器60也可设置在燃烧室11外。具体地，预热燃烧器60对少量的燃气与空气的混合气体进行点火燃烧，来加热催化燃烧器40，当催化燃烧器40的温度上升到催化起燃温度后，燃气热水器的控制器增大燃气与空气在单位时间内的进气量，使得空气及燃气的进气速度达到预热燃烧器60的脱火线速度，以使预热燃烧器60上的火焰快速熄灭，进而切换至由催化燃烧器40处的催化燃烧。

进一步地，所述壳体10内设有集热罩50，所述集热罩50位于所述预热燃烧器60燃烧产生的热气流的流径上，所述集热罩50朝向所述预热燃烧器60的一端呈敞口设置，所述催化燃烧器40位于所述集热罩50内。集热罩50大体呈方体状或圆筒状等，由于设置了集热罩50，如此在预热燃烧器60进行燃烧时，燃烧释放的热气流在集热罩50的围阻下集中并对位于集热罩50内的催化燃烧器40进行预热，在集热罩50内壁的反射作用下，热辐射可以更好地集中作用于催化燃烧器40，进而加快加热速度，由此提高了对催化燃烧器40的加热效率。

进一步地，所述壳体10上还设有集热筒70，所述集热筒70的一端伸入所述壳体10内，并邻近所述集热罩50的敞口设置，所述集热筒70的另一端连通所述混气结构20的混合气出口21e，所述预热燃烧器60位于所述集热筒70内。在本实施例中，集热筒70用于将预热燃烧器60燃烧产生的热气流集中朝同一方向引导，使得热气流尽量进入集热罩50内，提高对催化燃烧器40的加热效率。同时，由于集热筒70的另一端是连通混合气出口21e的，可以使位于集热筒70内的预热燃烧器60加大与空气和燃气的接触面积，在燃烧时能使燃气和空气进行燃烧产生的热量更为集中。

优选地，集热筒70伸入集热罩50内设置。延伸至集热罩50内的集热筒70一方面能将预热燃烧器60燃烧产生的热气流全部导向催化燃烧器40，提高对催化燃烧器40的加热效率；另一方面，在催化燃烧器40进行无焰燃烧时，燃气与空气也是经由集热筒70导向并流经催化燃烧器40，由此，在集热筒70的集中导向与集热罩50的围阻作用下，增加了燃气与催化燃烧器40的接触面积，从而使燃气在催化燃烧器40上的燃烧更加充分。

本实施例中，集热筒70的另一端贯穿壳体10设置，当然，集热筒70的另一端也可位于壳体10内。本实施例中，当集热筒70贯穿壳体10设置时，所述壳体10上设有供所述集热筒70的另一端密封穿设的让位口，该让位口即为混合气进口。所述让位口的孔缘向所述壳体10内延伸形成加固壁12，所述集热筒70与所述加固壁12密封连接。在本实施例中，加固壁12用于固定并支撑集热筒70，加固壁12的设置使集热筒70在壳体10上的安装更加稳固，同时是增大了集热筒70与壳体10的接触面积，使得密封效果更好，且还增强了壳体10在让位口处的结构强度。

本发明中的换热器30可采用热立方和翅片式的组合结构，或者是套管式和翅片式的组合结构，本实施例中的换热器30为翅管式。

以下以换热器30、催化燃烧器40、预热燃烧器60以及混气结构20沿上下方向依次设置为例进行说明。在本实施例中，集热罩50的敞口朝下，集热筒70沿上下方向延伸，并朝下贯穿壳体10的底壁设置(即供集热筒70密封穿设的让位口是设置在壳体10的底壁上)，集热筒70的下端与混气结构20固定且连通，燃气和空气的混合气体在混气结构20内混合后，从集热筒70流入到集热罩50内后，在催化燃烧器40进行催化燃烧，且燃烧产生的热气流遇到集热罩50顶部的挡火壁后朝四周且朝下流动，并从敞口流出到燃烧室11，而加热换热器30。

本实施例中，混气结构20外管23的两端均设有朝外翻折的安装翻边25，外管23靠近集热筒70一端的安装翻边25是与集热筒70的端面固定的，优选为通过螺钉固定。外管23远离集热筒70的一端的安装翻边25是与风机80的蜗壳固定的。通过设置安装翻边25，能够增大与集热筒70和与蜗壳的接触面积，使得密封接触效果更好。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种混气结构，用于燃气热水器，其特征在于，所述混气结构具有一混气通道，以及分别与所述混气通道连通的空气入口、混合气出口和燃气入口，所述燃气入口位于所述空气入口与所述混合气出口两者之间，所述空气入口处设有扰流叶片，以使得从所述空气入口流进的空气形成旋转气流；

所述空气入口和所述混合气出口相对设置；

自所述空气入口朝所述混合气出口的方向上，所述混气通道包括依次连通的扰流段、混合段以及扩散段，所述混合段先渐缩后渐扩设置，所述燃气入口与所述混合段连通，所述扰流叶片位于所述扰流段。

2.如权利要求1所述的混气结构，其特征在于，所述混气结构包括内外套设的内管和外管，所述内管内的通道为所述混气通道；在靠近所述内管两端的位置，所述内管的外周与所述外管的内周之间密封配合；所述外管的管壁上设有所述燃气入口，所述内管在对应所述燃气入口的位置与所述外管之间具有进气间隙，所述燃气入口与所述进气间隙连通，所述内管的管壁上且在所述混合段设有与所述进气间隙连通的多个进气孔。

3.如权利要求2所述的混气结构，其特征在于，所述进气孔的轴线沿所述内管的径向方向延伸。

4.如权利要求2所述的混气结构，其特征在于，所述进气间隙呈环状，多个所述进气孔沿所述内管的周向均匀设置。

5.如权利要求2所述的混气结构，其特征在于，所述内管的管壁部分朝内凹陷，以在所述内管外形成所述进气间隙，并在所述内管内且对应所述进气间隙的位置形成所述混合段。

6.如权利要求2所述的混气结构，其特征在于，所述外管的两端均设有朝外翻折的安装翻边。

7.如权利要求1至6任意一项所述的混气结构，其特征在于，所述扰流叶片相对所述空气入口的进风方向倾斜设置，和/或所述扰流叶片远离所述空气入口的一侧朝所述空气入口所在的方向弯折。

8.如权利要求1至6任意一项所述的混气结构，其特征在于，所述扰流叶片的数量为多个，并以所述混气通道的轴线为中心呈中心对称设置。

9.如权利要求8所述的混气结构，其特征在于，多个所述扰流叶片的靠近所述混气通道的轴线的一端相互连接，另一端固定在所述混气通道的内壁上。

10.一种燃气热水器，其特征在于，所述燃气热水器包括如权利要求1-9任意一项所述混气结构。

11.如权利要求10所述的燃气热水器，其特征在于，所述燃气热水器具有燃烧室，且所述燃气热水器包括：

集热筒，一端与所述混气结构的混合气出口连通，另一端伸入所述燃烧室内；

预热燃烧器，设于所述集热筒内；

集热罩，设于所述燃烧室内，并正对所述集热筒的另一端设置，且所述集热罩朝向所述集热筒的一端呈敞口设置；以及，

催化燃烧器，位于所述集热罩内。