CN109790977A - 燃烧器单元 - Google Patents

Abstract

一种新型且改进的燃气燃烧器单元，其可用于需要低排放和高效率的应用，包括：燃烧器本体，其具有带有底部的下壳体单元；位于底部上方的分配元件；位于分配元件上方的燃烧器平台；以及位于燃烧器平台上方的金属纤维网格元件。燃烧器平台支撑金属纤维网格并将金属纤维网格与内部分配元件间隔开以限定燃烧器头部。至少一个入口导管与燃烧器本体连通并延伸到燃烧器本体中，以在位于分配元件下方和下壳体单元的底部上方的区域中将燃气/空气混合物递送到燃烧器本体。燃烧器头部具有大于700升/小时的渗透率，下壳体单元的底部包括多个肋，所述多个肋向燃烧器本体提供增加的刚性并消除燃烧噪音。

Description

燃烧器单元

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年7月28日提交的国际申请PCT/IB2017/054619的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及燃烧器，并且特别地涉及低排放的燃气燃烧器。

背景技术

许多类型的燃烧器可用于燃气器具，诸如热水器、锅炉、烹饪器具以及洗衣装置。由于联邦、州和国际排放要求和效率标准，需要构造为产生低排放的燃料效率燃烧器。

发明内容

本发明提供了新型且改进的燃气燃烧器单元，其可用于各种燃气燃烧器具。本发明的燃烧器单元可用于需要低排放和高效率的应用中。

在本发明的一个实施例中，公开了一种燃烧器本体，其具有下壳体单元，该下壳体单元具有底部和至少一个向上延伸的侧壁。下壳体单元在一端上与端盖接合，并且在第二端上与具有入口孔的入口盖接合。分配元件位于下壳体单元的底部上方。燃烧器平台位于分配元件上方，并且金属纤维网格元件位于燃烧器平台上方。金属纤维网格元件和燃烧器平台的组合在本文中称为燃烧器头部。分配元件、燃烧器平台和金属纤维网格元件各自与下壳体单元的至少一个侧壁以及端盖和入口盖接合，使得分配元件、燃烧器平台、以及金属纤维网格元件固定到下壳体单元。

入口导管通过入口盖中的孔延伸到燃烧器本体中。通过这种布置，入口导管与燃烧器本体连通，并且在位于分配元件下方和下壳体单元的底部上方的区域中将燃气/空气混合物递送到燃烧器本体。在某些实施例中，两个或更多个入口导管通过入口盖中的两个或更多个孔延伸到燃烧器本体中，以将燃气/空气混合物递送到燃烧器本体。

燃烧器头部(即组合的燃烧器平台和金属纤维网格层)具有大于700升/小时、更优选地在1000与3500升/小时之间、甚至更优选地在1400到2800升/小时之间的空气渗透率。燃烧器头部的渗透率是重要的，因为如果它小于最小值，则由于燃烧期间气流的过度限制性而形成过量的氮氧化物(NO_X)。如果渗透率大于最大值，则回火的风险显著地增加。应该认识到，如果燃烧器平台具有高度的渗透性以允许燃气自由流动通过燃烧器平台，则在这种情况下，可以仅由金属纤维网格限定渗透率。在一个实施例中，金属纤维网格元件由诸如铁-铬-铝(FeCrAl)合金的耐腐蚀材料构成。在一个实施例中，金属纤维网格是编织的板材料。在另一个实施例中，金属纤维网格是针织的。在又一个实施例中，金属纤维网格包括烧结纤维。针织、编织以及烧结金属纤维网格结构都允许将燃烧器头部的渗透率或金属纤维网格的渗透率控制在在本文所述的范围内。

燃烧器平台支撑金属纤维网格并将金属纤维网格与内部分配元件间隔开。燃烧器平台优选地具有比金属纤维网格更大的渗透率，使得它不进一步限制用于燃烧的气流。在一个实施例中，燃烧器平台由钢构造。优选地，钢构造是耐腐蚀的，并且在一些实施例中也可以是磁性的。

在一个实施例中，分配元件具有倒U形构造。在该实施例中，分配元件可以包括形成在其中的一系列圆形或椭圆形孔。在更优选的实施例中，开口以平行排的集合布置。然而，其他孔、狭槽、分配模式(例如，平行或随机)可用于形成通过分配元件的孔。在其他实施例中，分配元件可以大体上是矩形的，其一端附接到入口管的终端，并且另一端附接到燃烧器本体，使得分配元件向下成角度，其中孔形成为一系列狭槽。再次，在该实施例中，其他孔、狭槽、分配模式(例如，平行或随机)也可用于形成通过分配元件的孔。在任一实施例中，孔可以或可以不均匀地间隔开或确定尺寸，使得开口面积密度可以跨越分配元件的表面区域而变化。

在一个实施例中，下壳体单元的底部包括多个肋，所述多个肋向燃烧器本体提供增加的刚性。增加的刚性将系统的本征频率从燃烧器操作区域移出，从而避免可能的噪音。多个肋可以在底部上的中心位置处相交，并且在下壳体单元的底部上形成X形状。替代地，多个肋可以不相交，并且替代地是沿着燃烧器本体的底部彼此以平行取向、横向取向、对角取向、同心取向或其他取向布置。

在一个实施例中，分配元件、燃烧器平台和金属纤维网格元件通过将侧壁的上部压接或铆接到分层的燃烧器平台和金属纤维网格而与侧壁接合。在优选实施例中，分配元件首先相对于燃烧器本体的侧壁定位，然后被压接或铆接到那里。然后将端盖和入口盖定位在燃烧器本体的各端部处，垂直于侧壁并夹紧或压接到燃烧器本体。在其他实施例中，端盖和入口盖被焊接就位。入口盖、端盖和侧壁中的每个具有用于固定燃烧器平台和金属纤维网格元件的向上延伸的凸缘。因此，在该实施例中，燃烧器平台和金属纤维网格元件定位在分配元件上方并且在侧壁处夹紧或压接到燃烧器本体并且也夹紧或压接到入口盖和端盖。替代地，分配元件、燃烧器平台和金属纤维网格元件可以通过点焊、磁力或本领域技术人员知晓的其他固定接合的方法与燃烧器本体接合。

在示例性实施例中，入口导管延伸通过入口盖中的孔并通过一系列焊接件固定就位。在更优选的实施例中，入口导管包括延伸到燃烧器本体的内部区域中并且具有不成角度的排放端的部段。根据示出的实施例，入口导管包括文丘里管入口，并限定空气/燃气混合物进入燃烧器本体的内部区域的流动路径。在一个实施例中，用于热水器燃烧室门的安装板定位在入口导管上，并且然后会聚的文丘里管部分附接到入口导管的一端或直接与入口导管的一端形成在一起。然后将热水器燃烧室安装板点焊就位。入口导管通过入口盖中的孔插入到燃烧器本体中。内部分配元件具有上表面，该上表面没有悬垂板、翅片、肋或其他向外延伸特征，但是包括助于将入口导管定位在燃烧器本体中的一个或多个向下延伸的构件。然后入口导管通过模制被周向地扩展，并且然后被点焊到入口盖，从而将入口导管固定到入口盖。入口导管的位于燃烧器本体中的一部分也可以被点焊到燃烧器本体的下表面。

根据本发明的另一方面，燃烧器单元适于在燃气加热装置(诸如热水器)内起作用。在该公开的实施例中，加热装置包括燃烧室和与燃烧室连通的流体通道，燃烧产物通过流体通道排出。根据本发明构造的燃气燃烧器位于燃烧室内。在一个实施例中，大体上U形的支架或喷射器保持件通过孔接收喷射器，并将喷射器邻近入口管的文丘里管入口定位，并且优选地与入口管同轴。当混合有一次空气的燃气进入文丘里管入口用于在燃烧器本体中燃烧时，喷射器释放该混合有一次空气的燃气。

通过阅读结合附图进行说明的详细描述，可以获得本发明的附加信息和对本发明的更全面的理解。

附图说明

图1是根据本发明优选实施例构造的燃烧器单元的立体图；

图2是根据本发明优选实施例构造的燃烧器单元的分解图；

图3是根据本发明优选实施例构造的燃烧器单元的俯视图，并且示出了燃烧表面下方的剖面层；

图4是示出本申请的燃烧器头部的构造的立体图的图示。

图5是其中使用了两个导管的根据本发明优选实施例构造的燃烧器单元的立体图。

图6是其中使用两个导管的根据本发明优选实施例构造的燃烧器单元的分解图。

图7是其中使用两个导管的根据本发明优选实施例构造的燃烧器单元的俯视图。

具体实施方式

图1和图5示出了根据本发明优选实施例构造的燃烧器单元10。公开的燃烧器单元10构造为相对于更常规的燃烧器以高效率操作并产生低排放。燃烧器单元10与向燃烧器提供可燃燃气的装置(未示出)相关联，比如，如本领域所公知的具有气孔的燃气歧管。当燃气进入燃烧器单元10时，排放的燃气夹带空气并与空气混合。夹带的空气通常称为一次空气。在示例性图中，燃烧器单元10显示在水加热应用中。应该注意的是，热水器只是公开的燃烧器可以与其一起使用的燃气器具类型的一个示例。本发明本身不限于水加热应用。燃烧器可用于诸如室内加热器、锅炉烹饪器具和烤箱的许多其他类型的燃气器具。

燃烧器单元10包括燃烧器本体12。燃烧器本体12包括下壳体单元14。如图1、图2、图5和图6所示，下壳体单元14包括底部16和一对向上延伸的侧壁18。下壳体单元14与端盖20接合，该端盖附接到下壳体单元14的第一终端22。具有至少一个入口孔26的入口盖24附接到下壳体单元14的第二入口端28。下壳体单元的底部16可以包括用于向燃烧器本体12提供增加的刚性的多个肋56。增加的刚性助于消除燃烧噪音。如图2所示，多个肋56可以在底部16上的中心位置处相交并且在下壳体单元14的底部16上形成X形状。替代地，如图6所示，多个肋56可以不相交，而是替代地沿着燃烧器本体12的底部以平行方式布置。替代地，可以使用肋56的其他布置，包括但不限于沿着燃烧器本体12的底部相对于彼此的横向取向、对角取向、同心取向或其他取向。

现在参考图2和图6，分配元件30位于下壳体单元14的底部16的上方。在图2中示出的实施例中，分配元件30具有倒U形构造。分配元件30可以由任何耐热金属构造，并且优选地由诸如不锈钢的金属板构造，并且可以由镀铝钢或镀锌钢构造。分配元件30包括形成在其中的一系列开口或孔32，燃气混合物通过所述开口或孔沿其路径行进到由金属纤维网格元件34限定的燃烧表面。在所示实施例中，孔32是圆形或椭圆形的并且布置为多组平行的排，但是这种形状和布置不是必需的。内部分配元件30具有上表面31，该上表面没有悬垂板、翅片、肋或其他向外延伸的特征。分配元件30的下表面33包括助于将一个或多个入口导管40定位在燃烧器本体14中的一对或多对向下延伸的构件35。

分配元件30设计为增强燃气和空气的混合，并且将燃气/空气混合物更均匀地分配到金属纤维网格元件34以用于燃烧，同时还助于将每个入口导管40固定到适当的位置。分配元件30还助于将辐射能反射离开燃烧器的内部，从而助于提高效率。分配元件30可以由金属板冲压件构造，其中孔32通过冲压穿过材料而形成。替代地，孔32可以包括其他形状的孔、狭槽或开口、以及替代的分配样式(例如，平行的或随机的)。而且，孔可以或可以不均匀地间隔开或定尺寸，使得开口面积密度可以跨越分配元件的表面区域而变化。在一个替代实施例中，分配元件30可以具有大体上矩形构造，其一端附接到入口管的终端，并且另一端附接到燃烧器本体，使得分配元件向下成角度，孔32形成为通过分配元件30的一系列狭槽。

如图2和图6所示，限定燃烧表面的纤维网格元件34位于分配元件30上方。燃烧器平台36位于分配元件30上方但在纤维网格元件34下方。纤维网格元件34和燃烧器平台36可以是辐射式的。如图4所示，纤维网格元件34和燃烧器平台36的组合限定燃烧器头部37。通过将燃烧器头部37定位在分配元件30上方，由燃烧器的纤维网格元件34限定的上燃烧表面与分配元件30分隔开，从而允许空气/燃气混合物沿着纤维网格元件34的增强分布，同时还向纤维网格元件34提供了增加的刚性。这种增加的刚性操作为抑制在燃烧器单元操作期间(例如在燃烧器单元的初始启动期间)可能发生的纤维网格元件34中的振动。

金属纤维网格元件34可由诸如高温钢合金金属丝布的若干材料构造，或可由以商品名/商标INCONEL和NICROFER销售的材料构造。然而，在所示实施例中，金属纤维网格元件34由铁-铬-铝合金(FeCrAl)构造。在一个实施例中，纤维的组份包含18-24％重量的Cr，4-8％重量的Al，以及余量的Fe。在其他实施例中，纤维包含18-24％重量的Cr，4-8％重量的Al，0.40％最大重量的C，0.07％最大重量的Ti，0.40％最大重量的Mn，0.045％最大重量的S，0.045％最大重量的P，0.60％最大重量的Si，以及余量的Fe。在又一实施例中，纤维的组份包括纤维包含18-24％重量的Cr，4-8％重量的Al，0.40％最大重量的C，0.07％最大重量的Ti，0.40％最大重量的Mn，0.045％最大重量的S，0.045％最大重量的P，0.60％最大重量的Si，0.001％至0.10％重量的稀土金属，以及余量的Fe。在一个示例性实施例中，稀土金属是钇或铪。

通过使用优选的合金中的一种，燃烧器头部37能够实现大于700升/小时(L/hr)、更优选地每小时1000至3500升、甚至更优选地每小时1400至2800升的空气渗透率。在某些情况下，可以优选的是选择燃烧器头部37的渗透率范围在每小时1600至2300升之间，而在其他情况下，范围可以是1400至2000L/hr，1500至2100L/hr，1600至2200L/hr，1700至2300L/hr，1800至2400L/hr，1900至2500L/hr，2000至2600L/hr，2100至2700L/hr或2200至2800L/hr。燃烧器头部37和金属纤维网格元件34的渗透率是重要的，因为如果它小于最小值，则由于燃烧期间气流的过度限制性而形成过量的氮氧化物(NO_X)。如果渗透率大于最大值，则回火的风险显著增加。

本文所述的所有渗透率值通过如下在室温下的内部测试来确定。将本文所述的不同结构的金属纤维网格元件34切割成具有60mm直径的圆形样本，并焊接在由具有60mm外径和带有40mm直径的同心孔的金属板制成的圆形框架上。然后将金属纤维网格元件34的每个样本固定在气密的样本保持件中，该样本保持件在两侧上与具有40mm内径的两个管子连接，以形成具有恒定40mm直径的管道，待分析的金属纤维网格元件34的样本定位在管道的中心点处。因此，经过样本的气流流过直径为40mm、具有1256.6mm²面积的圆形探测区域。在40mm直径的管子中，在金属纤维网格元件34样本的位置的前方和后方约4cm处进行压力测量。当气流穿过系统时，气流被测量并被调节。当达到5Pa+/-0.1Pa的压降时设定气流。参考气流的方向，在这个时候，压降被测量为样本保持件前面的压力与其后面的压力之间的差值。当达到目标压降时，由标准气流计测量的气流值被记录并换算成升/小时。该值在内部被记录为空气渗透率，并且这些值在本文中列出。

金属纤维网格元件34可以由单丝纤维、成束纤维或其他布置构造。在一个实施例中，金属纤维网格元件34是具有5μm与60μm之间，并且优选地25μm与45μm之间的纤维横截面尺寸的针织网格。针织网格可以具有在1.10kg/m²与2.60kg/m²之间，替代地在1.50kg/m²与2.20kg/m²之间，1.10kg/m²与1.90kg/m²之间或1.80kg/m²与2.60kg/m²之间的每平方米的重量(kg/m²)；可以具有在1.20mm与2.80mm之间，并且替代地在1.60mm与2.40mm之间，1.2mm与2.2mm之间，或2.00mm与2.8mm之间的厚度(mm)；并且空气渗透率大于700L/hr，替代地在1400与2800L/hr之间。在另一个实施例中，金属纤维网格元件34是具有5与60μm之间，优选地在25与45μm之间的纤维横截面尺寸的编织纤维元件。编织纤维网格可以具有在0.60kg/m²与1.5kg/m²之间，并且可选地在0.80kg/m²与1.2kg/m²之间，0.60与1.1kg/m²或0.9与1.5kg/m²之间的每平方米的重量；可以具有在0.50mm与2.00mm之间，并且可选地在0.75mm与1.75mm之间，0.50mm到1.50mm，或1.00mm到2.00mm的厚度(mm)；并且空气渗透率大于700L/hr，更优选地为1000至3500升/小时，甚至更优选为1400至2800升/小时。通过管理金属纤维网格元件34的纬线和经线，可以实现本文所述的渗透率范围。

此外，通过使用优选的FeCrAl合金，金属纤维网格元件34提供有益的氧化行为，从而形成防止氧气的扩散的保护层。在作为燃烧表面使用的最初100个小时期间，FeCrAl金属纤维网格将通过金属纤维网格纤维中的铝组分产生氧化铝氧化皮。氧化铝氧化皮生长直到纤维中的所有铝耗尽。在铝耗尽后，氧化铬来自纤维中的铬组分；然而，发现氧化铬的保护性低于氧化铝。氧化铝氧化皮与金属纤维网格元件34的粘附性取决于网格纤维的组成参数。特别地，发现合金中稀土元素的存在提供更好的氧化铝氧化皮粘附性。如上所述，氧化铝的存在此后增强了金属纤维网格元件34的耐久性，并且受到氧化铝氧化皮生长的动力与合金的初始铝含量，暴露于大气的特定表面的影响(部分地取决于纤维横截面尺寸)，以及氧化铝剥落的趋势的影响。

燃烧器平台36也可以由诸如可以被针织或编织的高温钢合金金属丝布的若干材料构造。替代地，燃烧器平台36可以由冲压或冲孔金属板构造。优选地，燃烧器平台36由诸如钢(优选地不锈钢或镀铝钢)的非腐蚀性合金构造，以便提供所需的刚性从而支撑金属纤维网格元件34并增强空气/燃气混合物的扩散。在一些实施例中，燃烧器平台36也可以是磁性的。燃烧器平台36优选地具有比金属纤维网格元件34更大的渗透率，使得它不进一步限制用于燃烧的气流。

分配元件30、燃烧器平台36以及纤维网格元件34相对于下单元14的组合结构操作为使在燃烧表面处产生的辐射能远离下壳体单元14和入口导管40而消散。这允许下壳体单元14在较低温度下操作，减少了不希望的辐射能路径。应该注意的是，可以通过改变分配元件30、燃烧器平台36以及纤维网格元件34的尺寸来改变燃烧器的热输出能力。增加这些元件尺寸的一种方法是增加它们的纵向尺寸，由此增加了燃烧器单元10的纵向尺寸。另一种方法是增加横向尺寸，从而有效地增加底表面16、入口盖24，端盖20、分配元件30、燃烧器平台36以及纤维网格34的宽度。在分配元件30的情况下，增加其尺寸的一种方法是增加额外的孔的行数。因此，具有增加尺寸的燃烧器单元将具有更大的热输出能力。另外，如图5至图7中所示可以包括两个或更多个入口导管40以增加热容量。

分配元件30、燃烧器平台36以及金属纤维网格元件34可以各自与下壳体单元14的至少一个侧壁18以及端盖20和入口盖24接合，使得分配元件30、燃烧器平台36金属纤维网格元件34固定到下壳体单元14，并向上且远离下壳体单元14的底部16间隔开。可以通过将侧壁18的上部19压接或铆接到分层的燃烧器平台36和金属纤维网格34，使燃烧器平台36和金属纤维网格元件34与下壳体单元14接合。在一个实施例中，分配元件30首先相对于燃烧器本体14的底部16和侧壁18定位。分配元件30可以通过点焊、冲压、铆接、螺栓连接或通过其他附接方式的固定而紧固到底部16。替代地，分配元件30可以通过点焊、冲压、铆接、螺栓连接或通过其他附接方式的固定或通过与侧壁18的上部19压接或铆接而紧固到相应的侧壁18。然后，端盖20和入口盖24可以定位在燃烧器本体14的各端部22、28处并垂直于侧壁18。端盖20和入口盖24通过压接或铆接固定在燃烧器本体14上。在其他实施例中，端盖20和入口盖24通过焊接、冲压、螺栓连接或通过本领域已知的其他方式固定到燃烧器本体14。在一个实施例中，入口盖24、端盖20以及侧壁18中的每个具有向上延伸的凸缘19，所述凸缘用于将燃烧器平台36和金属纤维网格元件34固定到燃烧器本体14。因此，在该实施例中，燃烧器平台36和金属纤维网格元件34定位在分配元件30上方并且在侧壁18处夹紧或压接到燃烧器本体14并且还通过夹紧或压接侧壁18、入口盖24和端盖20的凸缘19而夹紧或压接到入口盖24和端盖20，以固定燃烧器平台36和金属纤维网格元件34的边缘。替代地，可以通过点焊、磁性接合或本领域技术人员公知的其他固定接合方法，使分配元件30、燃烧器平台36以及金属纤维网格元件34与燃烧器本体14接合。

替代地，下壳体单元14可以形成有一体的端盖20以及由整体的冲压壳体产生的入口盖24。在该替代实施例中，单独的凸缘元件19用于将燃烧器平台36和金属纤维网格元件34的相对应的侧边缘夹紧或压接到侧壁18、入口盖24以及端盖20以固定燃烧器平台36与金属纤维网格元件34的边缘。

每个入口导管40优选地是文丘里管入口导管，其在下表面16处或附近将燃气和一次空气的混合物递送到下壳体单元14中。如前所述，入口盖24包括至少一个孔26。入口盖24的每个孔26接收入口导管40，使得入口导管40的终端50可以邻近下壳体单元14的下表面16定位在燃烧器本体12中。通过首先将导管40通过孔26插入预定深度，然后通过在将入口导管40定位在入口盖24中的期望位置之后机械地周向地扩大入口导管40，使得每个入口导管40都与入口盖24密封地接合，并且随后通过将入口盖24点焊到入口导管40以将导管40固定就位并密封导管使空气/燃气混合物仅流入到燃烧器本体12的内部。如图3和图7所示，预定深度被定义为距离D，并且内部分配元件30可以包括助于将每个入口导管40居中地定位在燃烧器本体14中的一对或多对向下延伸的构件35。距离D可以在15至50mm之间，并且在更优选的实施例中，距离D在20至40mm之间。距离D是重要的，因为它是优化一次空气的气流进入燃烧器本体10以用于燃烧的功能尺寸。通过在上面确定的范围内建立距离D，一次空气的量被优化用于降低NO_X排放。

如上所述，示出的实施例展示了热水器应用中的燃烧器单元10。这些方面是常规的，并且不形成本发明的一部分，并且未在任何附图中示出。热水器本身可以是具有圆柱形外壳或壳体的常规设计，其封闭或限定用于保持待加热的水的室和燃烧室。这种常规的加热器还包括烟道，该烟道延伸穿过壳体的中心并连接到烟道、烟囱或其他导管，用于通常在热水器所在的结构的外部排出燃烧副产物。圆顶或盖结构或分隔壁可以限定烟道，并且还可以限定水室的底部和燃烧室的顶部。如本领域所公知的，燃烧器单元10悬置在燃烧室内并定位在烟道下方，通常位于附接到燃烧室内部底部的底板上。具有从底板向下延伸的孔的环形环用作用于使其与地面间隔开的热水器的底座。燃烧器单元10正常操作所需的二次空气被允许通过形成在底板中的多个孔进入到燃烧室中。常规的热水器通常还包括点燃装置，诸如用于点燃燃烧器的引燃器。

参照图1-图3以及图5-图7，示出了当燃烧器10安装在热水器内时使用的某些部件。如常规那样，热水器外壳通常限定略微矩形的开口，燃烧器单元10通过该开口插入或进入。为了适应常规的热水器结构，本发明的燃烧器单元10包括支撑入口导管40的安装板42。安装板42也可以称为门或隔板配件。在安装期间，安装板42固定到并覆盖热水器外壳中的矩形开口。在示出的实施例中，安装板42包括孔44、46，紧固件(未示出)延伸穿过孔44,46以与热水器外壳接合。通常使用合适的垫圈或垫圈材料将安装板42密封到热水器外壳。

在示例性实施例中，每个入口导管40延伸穿过入口盖24中的孔26至预定长度，并且通过一系列焊接件定位在适当位置处。在另一示例性实施例中，每个入口导管40包括延伸到燃烧器本体14的内部区域中并且具有不带角度的排放端50的部段。根据图1-图3以及图5-图7的示出的实施例，入口导管40包括文丘里管入口52并限定空气/燃气混合物进入燃烧器本体14的内部区域的流动路径。在图1-图3中所示一个示例性实施例中，通过使入口导管40插入通过安装板42中的孔48，而使得用于热水器燃烧室门的安装板42定位在入口导管40上。入口导管40的入口端50通过安装板42中的开口48插入，然后会聚的文丘里管部分52附接到入口导管40的一端。替代地，会聚的文丘里管部分52直接与入口导管40一起形成。入口导管40与安装板42对接并保持预定的对准，同时使用合适的工具向外机械地扩展入口导管的入口端，使得入口导管40的外表面接合开口48的内表面。然后可以将入口导管40相对于安装板42焊接到固定位置。然后，入口导管40通过入口盖中的孔26插入并进入到燃烧器本体14中。如上所述，内部分配元件30具有一对向下延伸的构件35，其助于将入口导管40居中地定位在燃烧器本体14中。然后，入口导管40可以进一步机械地周向地扩展，然后点焊到入口盖24，从而将入口导管40固定到入口盖24并将入口导管40定位在燃烧器本体14内以供使用。入口导管40的位于燃烧器本体中的一部分也可以点焊到燃烧器本体14的下表面16。形成的连接既是刚性的又是气密的。如图5-图7的实施方式中所示，根据本发明可以使用一个或多个入口导管40。在这种情况下，跟随上述过程，但是相应的入口导管40将彼此横向地间隔开，安装板42将包括两个或更多个孔48，并且两个或更多个孔26将形成在入口盖26中以容纳两个或更多个入口管子40。助于将入口导管40居中地定位在燃烧器本体14中的额外向下延伸构件35也可以包含到内部分配元件30中。在具有一个或多个入口管子40的情况下，附接有安装板42的燃烧器单元10插入到热水器箱中，直到安装板42与热水器外壳对接。然后使用紧固件或其他装置将安装板42固定到壳体，从而将燃烧器单元10悬置在燃烧室内。

每个入口导管40的入口端52具有圆锥形状并且位于安装板42的外部，并且因此当连接到热水器时将位于箱外壳的外部。在替代实施例中，入口导管40的入口端52可以位于燃烧室内部。然后，燃气喷嘴形式的可燃燃气源通常邻近每个入口导管40的入口端52定位。当安装就位时，燃气喷嘴大体上与入口导管40的轴线对准并且与入口端52间隔开预定距离。如通常那样，由燃气喷嘴发出的燃气与一次空气一起进入入口导管40的入口52，并且使用由入口端52的圆锥形状产生的文丘里效应进行混合。当燃气和夹带的一次空气行进通过入口导管40并通过分配元件30时，发生另外的混合，从而形成基本上均匀的燃气混合物。同样，当一个以上入口导管包含到设计中时，将包含相对应的燃气喷嘴。

参见图1和图5，燃烧器单元10可包括一个或多个支架或喷嘴保持件54，以将燃气喷嘴相对于入口导管40的入口开口52保持在预定位置处。在示出的实施例中，支架或喷嘴保持件54是金属板结构，并且大体上为U形以接收燃气喷嘴。支架或喷嘴保持件54可以包括用于将支架或喷嘴保持件54固定到安装板42的多个附接元件。在将燃烧器单元10插入到燃烧室之前，支架或喷嘴保持件54可以附接到安装板42。替代地，在燃烧器本体12位于燃烧室中并且固定安装板42之后，支架或喷嘴保持件54可以附接到安装板42。然后可以将包括锁定凸耳的传统覆盖件安装在支架或喷嘴保持件54上。

应当注意，上述装配步骤可以根据实际设计和通常由使用燃烧器的器具的制造所使用的方法而基本上变化。因此，本发明不应限于上述讨论的步骤的顺序或步骤本身。

因此，本发明提供了一种燃烧器单元，其可适用于现有的热水器构造以及其他燃气器具。燃烧器旨在位于热水器的非密封燃烧室内，并且实际上依赖于允许进入燃烧室的二次空气以增强燃烧器操作。在热水器应用中，本发明的燃烧器可以构造为从紧邻热水器壳体外部的区域接收一次空气，或者替代地，通过热水器底板接收其一次空气。

尽管已经以一定程度的特殊性描述了本发明，但是应该注意，本领域技术人员可以在不脱离如下文要求的权利要求的本发明的精神或范围的情况下对其进行各种改变。

Claims (23)

1.一种燃气燃烧器单元包括：

燃烧器本体，所述燃烧器本体具有：下壳体单元，所述下壳体单元具有底部和至少一个向上延伸的侧壁；端盖；入口盖，其具有至少一个入口孔；分配元件，其位于所述底部上方；燃烧器平台，其位于所述分配元件上方；以及金属纤维网格元件，其位于所述燃烧器平台上方；所述燃烧器平台支撑所述金属纤维网格并将所述金属纤维网格与所述内部分配元件分隔开以限定燃烧器头部；所述燃烧器平台与金属纤维网格元件各自与所述下壳体单元的至少一个侧壁、所述端盖以及所述入口盖接合；

至少一个入口导管，其与所述燃烧器本体连通，并通过所述入口盖中的孔延伸到所述燃烧器本体中，并在位于所述分配元件下方与所述下壳体单元的底部上方的区域中将燃气/空气混合物递送到所述燃烧器本体；

所述燃烧器头部，其具有大于700升/小时的渗透率；

其中，所述下壳体单元的底部包括多个肋，所述多个肋向所述燃烧器本体提供增加的刚性并消除燃烧噪音。

2.根据权利要求1所述的燃气燃烧器单元，其中所述多个肋在所述底部的中心位置处相交。

3.根据权利要求1所述的燃气燃烧器单元，其中，所述多个肋不相交。

4.根据权利要求2所述的燃气燃烧器单元，其中，所述多个肋相交并在所述下壳体单元的底部上形成X形状。

5.根据权利要求1所述的燃气燃烧器单元，其中，所述金属纤维网格元件由铁-铬-铝合金构成。

6.根据权利要求1所述的燃气燃烧器单元，其中，这里所述金属纤维网格元件是针织的金属纤维网格。

7.根据权利要求1所述的燃气燃烧器单元，其中，这里所述金属纤维网格元件是编织的金属纤维网格。

8.根据权利要求1所述的燃气燃烧器单元，其中，所述金属纤维网格元件由铁-铬-铝合金构造，并且所述燃烧器头部具有在每小时1000升至3500升之间的渗透率。

9.根据权利要求6所述的燃气燃烧器单元，其中，所述金属纤维网格元件由具有5μm与60μm之间的横截面尺寸的铁-铬-铝合金纤维构造，并且其中所述金属纤维网格的厚度在1.20mm与2.80mm之间，并且每平方米的重量在1.10kg/m²与2.6kg/m²之间。

10.根据权利要求6所述的燃气燃烧器单元，其中，所述金属纤维网格元件由具有25μm与45μm之间的横截面尺寸的铁-铬-铝合金纤维构造，并且其中所述金属纤维网格的厚度在1.60mm与2.40mm之间，并且每平方米的重量在1.50kg/m²与2.2kg/m²之间。

11.根据权利要求9所述的燃气燃烧器单元，其中所述燃烧器平台具有每小时1400升至2800升的渗透率。

12.根据权利要求10所述的燃气燃烧器单元，其中所述燃烧器平台具有每小时1400升至2800升的渗透率。

13.根据权利要求7所述的燃气燃烧器单元，其中，所述金属纤维网格元件由具有5μm与60μm之间的横截面尺寸的铁-铬-铝合金纤维构造，并且其中所述金属纤维网格的厚度在0.50mm与2.00mm之间，并且每平方米的重量在0.60kg/m²与1.5kg/m²之间。

14.根据权利要求7所述的燃气燃烧器单元，其中，所述金属纤维网格元件由具有25μm与45μm之间的横截面尺寸的铁-铬-铝合金纤维构造，并且其中所述金属纤维网格的厚度在0.75mm与1.75mm之间，并且每平方米的重量在0.80kg/m²与1.2kg/m²之间。

15.根据权利要求13所述的燃气燃烧器单元，其中所述燃烧器平台具有每小时1400升至2800升的渗透率。

16.根据权利要求14所述的燃气燃烧器单元，其中所述燃烧器平台具有每小时1400升至2800升的渗透率。

17.根据权利要求5所述的燃气燃烧器单元，其中，所述合金基本上由18-24％重量的Cr，4-8％重量的Al，以及余量的Fe组成。

18.根据权利要求5所述的燃气燃烧器单元，其中，所述合金基本上由18-24％重量的Cr，4-8％重量的Al，0.40％最大重量的C，0.07％最大重量的Ti，0.40％最大重量的Mn，0.045％最大重量的S，0.045％最大重量的P，0.60％最大重量的Si，以及余量的Fe组成。

19.根据权利要求5所述的燃气燃烧器单元，其中，所述合金基本上由18-24％重量的Cr，4-8％重量的Al，0.40％最大重量的C，0.07％最大重量的Ti，0.40％最大重量的Mn，0.045％最大重量的S，0.045％最大重量的P，0.60％最大重量的Si，0.001％至0.10％重量的稀土金属，以及余量的Fe组成。

20.根据权利要求19所述的燃气燃烧器单元，其中，所述稀土金属是钇或铪。

21.根据权利要求1所述的燃气燃烧器单元，其中，这里所述金属纤维网格元件包括烧结纤维，并且所述燃烧器平台具有大于700升/小时的渗透率。

22.根据权利要求1所述的燃气燃烧器单元，其中，与所述燃烧器本体连通并延伸到所述燃烧器本体中的所述至少一个入口导管延伸到所述燃烧器本体中，使得所述入口导管的终端位于距所述端盖15mm至50mm之间的距离处。

23.根据权利要求22所述的燃气燃烧器单元，其中，所述入口导管的终端位于距所述端盖20mm至40mm的距离处。