CN110107893A - 一种多孔发热体、制作方法及安装有该发热体的燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多孔发热体、制作方法及安装有该发热体的燃烧器，发热体为粉末冶金一体结构件，在所述的发热体上具有上下贯穿的弯曲的孔道。所述的孔道在其长度方向上包括多个弯曲部，同一孔道上相邻弯曲部的弯曲方向相反，且平滑过渡连接。本发明的多孔发热体不但能够大幅提高燃烧的稳定性，具有更好的防回火功能，而且工艺简单，制作精度高，制造成本低，特别适合标准化大批量生产。
Description
技术领域
本发明属于燃烧器领域，具体地说，涉及一种多孔发热体、发热体制作方法及安装有该发热体的燃烧器。
背景技术
市场上现有用在家用燃气灶具红外线燃烧器上的发热载体有以下几种：①.堇青石蜂窝陶瓷发热体，②.金属箔带缠绕式蜂窝发热体，③.金属纤维发热体，④.金属泡沫发热体，⑤.平板式多孔发热体。其中，堇青石蜂窝陶瓷发热载体使用量较大，稳定性较好，性价比高，易于批量化生产。金属蜂窝发热载体采用不锈钢金属箔带缠绕焊接制成的金属蜂窝发热载体用量较大，这种金属蜂窝发热载体加工制作工艺成熟，通过几年时间的市场检验，产品在稳定性方面也有了很大提高。
其中，蜂窝陶瓷发热板最大缺点就是抗热震性差，红外线陶瓷板燃烧器在使用过程中陶瓷板易炸裂，此外，因为陶瓷板的加工工艺所限，只能加工出竖直的通孔，容易导致回火。对于金属薄带缠绕式蜂窝发热体，需要在下表面焊接一层不锈钢网或在金属蜂窝发热体下表面加一层金属泡沫起隔热和平衡气流作用，这是为了克服金属材料热导率过高容易引起燃烧器产生回火现象，发热载体材质自身湿润性差没有稳定气流功能导致燃烧器燃烧不充分所采取的防范措施，但由于金属材料具有热胀冷缩的特性和金属蜂窝发热体使用环境比较恶劣，以上两种结构的金属蜂窝发热体在使用过程中存在很大隐患。
在此之前本申请人申请了一种红外燃烧辐射板及其防回火结构的专利，专利采用粉末冶金法，包括在金属粉末或合金粉末中添加粘结剂，均匀混合后采用一种带有多根细钢针的模具挤压出多孔坯体，压坯经干燥、脱除粘结剂后，在真空或保护气氛中烧结，即可制成多孔粉末冶金结构件。这是一种挤出成型工艺，这种工艺只能形成单一的混合材料，无法实现梯度材料，同时成型比较简单，只能成型直孔，两端面为平面，无法实现凸凹面，也会造成回火问题。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种多孔发热体、制作方法及安装有该发热体的燃烧器。本发明的多孔发热体不但能够大幅提高燃烧的稳定性，具有更好的防回火功能，而且制作的方法简单，制作精度高，制造成本低，特别适合标准化大批量生产。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
本发明的第一目的是提供一种多孔发热体，所述的发热体为粉末冶金一体结构件，在发热体上具有上下贯穿的弯曲的孔道。
进一步的方案，所述的孔道在其长度方向上包括多个弯曲部，同一孔道上相邻弯曲部的弯曲方向相反，且平滑过渡连接。
进一步的方案，所述孔道包括多个，相邻孔道的相对位置的弯曲部的弯曲方向相同。
进一步的方案，所述孔道的进口端和/或出口端为直线孔道段，进口端和出口端之间的孔道为弯曲孔道段，直线孔道段与弯曲孔道段之间平滑过渡。
进一步的方案，所述发热体分为多层，至少包括上层和下层，上层和下层由相同或者不同热传导率的金属粉末材料制成，所述孔道贯穿上层和下层。
进一步的方案，上层的金属粉末材料的热传导率大于下层金属粉末材料的热传导率。
进一步的方案，所述的孔道包括相互贯通的第一弯曲孔道和第二弯曲孔道，第一弯曲孔道位于上层，第二弯曲孔道位于下层；所述的第一弯曲孔道的直径与第二弯曲孔道的直径相同；
或者，所述第一弯曲孔道的直径大于第二弯曲孔道的直径。
优选的，第一弯曲孔道的长度大于第二弯曲孔道的长度。
本发明的第二目的是提供一种多孔发热体的制作方法，采用粉末冶金法，具体包括如下步骤：
(1)将金属粉末或合金粉末分散在含有有机单体和交联剂的预混液中；
(2)加入引发剂和催化剂，搅拌均匀后脱气形成浆料，注入带若干根弯曲形针状物的模具中；
(3)在一定的温度下反应，浆料在模具中原位凝固，形成具有若干个上下贯穿的孔道的湿坯体；
(4)湿坯体经干燥、排胶后，在真空或保护气氛中烧结成型，制成粉末冶金多孔发热体。
进一步的方案，所述的弯曲形针状物包括具有不同直径的多段，并分别与第一弯曲孔道的直径和第二弯曲孔道的直径相匹配。
本发明的第三目的是提供一种燃烧器，包括炉头，在所述炉头上安装有发热体，所述发热体为上述任一方案所述的多孔发热体；
或者，所述发热体采用上述任一方案所述的制作方法制作。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明的多孔发热体采用粉末冶金一体结构件，不但结构稳定，且可提高燃烧稳定性。
2、本发明的多孔发热体上设置若干的弯曲形的贯穿的孔道，弯曲的孔道对炉包预混腔中预混燃气的稳流功能比直线形的孔道稳流效果更好，同时弯曲的孔道比直线通道具有更好的防回火功能。
3、本发明的多孔发热体采用两层结构，其中的弯曲形的孔道采用包括不同直径的段，更适合用于燃气设备燃烧器上的发热载体使用，当预混气体从下半部分孔径小的阻火分布层进入上半部分孔径大的燃烧层时，预混气体经过一稳一放后点燃，火焰在多孔体上表面孔径内部实现稳定燃烧，大幅提高燃烧的稳定性，同时弯曲形的孔道进一步提高燃烧的稳定性。
4、本发明在多孔发热体制作过程中，采用安装有若干个弯曲形针状物的模具，利用凝胶注膜成型工艺制作，不但工艺简单，制作精度高，制造成本低，材料利用率高，而且易于成型具有直径梯度的、弯曲形的孔道结构，特别适合标准化大批量生产。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。在附图中：
图1是本发明具有弯曲型孔道的多孔发热体的剖面结构示意图；
图2是本发明具有弯曲型孔道和同体异性双重功能的多孔发热体剖面结构示意图；
图3是本发明具有弯曲型孔道且同体异性及同体异目三重功能的多孔发热体剖面结构示意图；
图中：1发热体，11上层，12下层，2孔道，21第一弯曲孔道，22第二弯曲孔道，23直线孔道段，24弯曲孔道段。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
如图1-图3所示，本实施例提供一种多孔发热体1，发热体1为粉末冶金一体结构件，在发热体1上具有上下贯穿的弯曲的孔道2。孔道2即为燃烧器的出火孔，燃气在发热体1的上表面上燃烧。发热体1的上表面可以为平面，也可以为凹面或凸面、或凹凸面，当多孔发热体1应用在红外辐射燃烧器上，红外辐射燃烧器对炊具底部进行红外辐射加热时，会有一部分红外辐射热量被反射回来。由于现在炊具底部大多采用平底方式，平底锅炊具底部对红外辐射热量反射效果很大，尤其是亮底平底锅对红外辐射光波反射效果更大，大量的红外辐射光波热量被反射回红外辐射燃烧器多孔发热载体上表面，然后红外光波辐射热通过粉末冶金的多孔发热体1上表面的孔道2进入炉包预混腔中对预混燃气进行加热。对于具有直线型孔道2的发热体1来说，红外辐射燃烧器长时间工作后，极易产生回火现象。而本实施例中孔道2是弯曲形的弯曲结构，可以有效抑制反射的热量进入孔道2，防止回火现象。
本方案中，孔道2设置有若干个，各个孔道2在其长度方向上包括多个弯曲部，同一孔道2上相邻弯曲部的弯曲方向相反，且平滑过渡连接。如此，各孔道2的弯曲部的弯曲程度没有死角，可以保证预混气体能够从下部顺利地到达发热体1的上表面，而不受较大的阻挡。
进一步的，所述孔道2包括多个，相邻孔道2的相对位置的弯曲部的弯曲方向相同。多个孔道2弯曲方向相同，并排设置，如此，不仅能够防止回火，也能够保证自下向上流通的预混气体顺畅通过，火焰在多孔体上表面孔径内部实现稳定燃烧。
进一步的方案，所述孔道2的进口端和/或出口端为直线孔道段23，进口端和出口端之间的孔道2为弯曲孔道段24，直线孔道段23与弯曲孔道段24之间平滑过渡。孔道2的进口端连通发热体1的下表面，出口端连通发热体1的上表面。
本方案的进口端为预混气体进入的一端，出口端为预混气体在发热体1表面燃烧的一端。本方案这种两端直线设置，中部弯曲设置的方式，既可以防止回火，也可以保证火焰燃烧时能够不偏向某一方向，而是竖直向上燃烧，使燃烧更加均匀稳定。
本实施例的发热体1为粉末冶金一体结构件，稳定性好，易于成型。所述发热体1分为多层，至少包括上层11和下层12，上层11和下层12由相同或者不同热传导率的金属粉末材料制成，所述孔道2贯穿上层11和下层12。
发热体1可以由一种金属粉末材料制成，也可以由多层金属粉末材料制成，形成不同热传导率的上层11和下层12，保证火焰的稳定燃烧。
所述的孔道2包括相互贯通的第一弯曲孔道21和第二弯曲孔道22，第一弯曲孔道21位于上层11，第二弯曲孔道22位于下层12；所述的第一弯曲孔道21的直径与第二弯曲孔道22的直径可以相同，也可以不同，从而使采用这种发热体1的红外辐射燃烧器燃烧更加充分，进一步更加有效避免燃烧器出现回火现象。
实施例二
如图1所示，本实施例为实施例一的进一步的限定，本实施例的发热体1包括上层11和下层12，上层11和下层12由一种金属粉末材料制成，弯曲的孔道2上下贯穿发热体1，包括相互贯通的第一弯曲孔道21和第二弯曲孔道22，第一弯曲孔道21位于上层11，第二弯曲孔道22位于下层12。所述的第一弯曲孔道21的直径与第二弯曲孔道22的直径相同。该种方案的发热体1既能够起到防回火的作用，也能够保证火焰燃烧的稳定性。
进一步的方案，为了增强防回火功能，本实施例还提供另一种多孔发热体1，发热体1上具有上下贯穿的弯曲形的孔道2，所述的孔道2包括贯通连接的两段，分别为上层11的第一弯曲孔道21和下层12的第二弯曲孔道22，所述第一弯曲孔道21的直径大于第二弯曲孔道22的直径。
相应的，发热体1采用上、下两层的结构，上层11为燃烧层。在上层11上设置有若干个第一弯曲孔道21，在下层12上设置有若干个第二弯曲孔道22，第一弯曲孔道21和第二弯曲孔道22上下连通形成贯穿发热体1的具有直径梯度的贯穿通孔。上层11的第一弯曲孔道21的直径大于下层12的第二弯曲孔道22的直径。这样，下层12直径较小的第二弯曲孔道22能够起到稳定燃气与空气形成的预混气体的作用。当预混气体从下半部分孔径小的阻火分布层进入上半部分孔径大的燃烧层时，预混气体经过一稳一放后点燃，火焰在多孔体上表面孔径内部实现稳定燃烧，大幅提高燃烧的稳定性。
其中，上层11的一个第一弯曲孔道21可与一个或同时与多个第二弯曲孔道22连通。本实施例中优选每个第一弯曲孔道21与一个第二弯曲孔道22连通，即第一弯曲孔道21和第二弯曲孔道22呈一一对应的关系设置。另外，第一弯曲孔道21的长度大于第二弯曲孔道22的长度，即上层11的厚度要远大于下层12的厚度，第一弯曲孔道21和第二弯曲孔道22之间的长度比和孔径比根据不同的燃烧气体有所不同。
本实施例中多孔发热体1为同体异目的弯曲型梯度结构体，不但结构更稳定，而且稳火性能更佳，助燃效果更好，燃烧更加充分，燃烧效率更高，且能够很好的防止产生回火现象，更适合用于燃气设备燃烧器上的发热载体使用。
具体的过程为：燃气和空气预混后的预混气体由预混腔先进入下层12的第二弯曲孔道22内，再经过第二弯曲孔道22进入上层11的第一弯曲孔道21内，在上层11的上表面上燃烧。由于多孔发热体1的上层11部分弯曲孔道2的孔径大，下层12部分孔径小，下层12可以起到阻火、稳火的作用，当预混气体从下层12孔径小的阻火分布层进入上层11孔径大的燃烧层时，预混气体经过一稳一放后点燃，火焰在多孔体上表面孔径内部实现稳定燃烧。其中，关键的参数是临界熄火孔径(d临),本实施例中，下层12上的第二弯曲孔道22的孔径尺寸d≤d临,以阻止回火现象发生，而在上层11上的第一弯曲孔道21的孔径尺寸必须为d≥d临,混合气流从下层12的第二弯曲孔道22进入上层11的第一弯曲孔道21时，pecklet准数产生突然变化，点火后火焰在上层11稳定燃烧。通常，对所有燃气，Pe(pecklet准数)的临界值约为65，发热体1下层12的Pe<65，上层11的Pe>65。燃气设备燃烧器上的粉末冶金多孔发热载体只有在这种情况下，火焰才能在多孔体内(上层11)稳定传播、燃烧，火焰燃烧的稳定性得以大幅提高。
实施例三
如图2所示，本实施例为实施例一的进一步的限定，本实施例提供一种多孔发热体1，发热体1上具有上下贯穿的弯曲形的孔道2，并且，所述发热体1由多层金属粉末材料制成，多层材料的热传导率不同，沿着长度方向弯曲设置的孔道2贯穿多层材料，且孔道的直径上下相同。
本方案的多孔发热体包括上层和下层，上层11金属粉末材料的热传导率大于下层12金属粉末材料的热传导率，且上层11的厚度远大于下层12的厚度。
在上层11上设置有若干个第一弯曲孔道21，在下层12上设置有若干个第二弯曲孔道22，第一弯曲孔道21和第二弯曲孔道22均为弯曲型，且上下贯通。同时，第一弯曲孔道21和第二弯曲孔道22的直径相同，形成同体异性的结构，因此本方案的多孔发热体具有同体异性和弯曲孔道的双重功能，可以避免回火，保持燃烧的稳定性。
本方案的多孔发热体的弯曲的孔道直径上下相同，加工工艺简单，且由于下层12部分热传导率低，能够起到有效防止回火的效果，更适合用于燃气设备燃烧器上的发热载体使用。
实施例四
如图3所示，本实施例提供一种多孔发热体1，发热体1上具有上下贯穿的弯曲形的孔道2，并且，所述发热体1由多层金属粉末材料制成，多层材料的热传导率不同，沿着长度方向弯曲设置的孔道2贯穿多层材料。
本实施例中，发热体1采用多层的结构，且多层材料的热传导率不同，优选发热体1采用上、下两层的结构，上层11金属粉末材料的热传导率大于下层12金属粉末材料的热传导率，且上层11的厚度远大于下层12的厚度。
本发明中多孔发热体1为同体异性的梯度结构体，上层11部分的热传导率高，下层12部分的热传导率低，不但结构更稳定，而且稳火性能更佳，助燃效果更好，提高燃烧器的热负荷，使燃烧更加充分，燃烧效率更高，而且由于下层12部分热传导率低能够起到有效防止回火的效果，更适合用于燃气设备燃烧器上的发热载体使用。
如图3所示，为了使采用这种发热载体的红外辐射燃烧器燃烧更加充分，进一步避免燃烧器出现回火现象，优选，弯曲的孔道2包括相互连通但直径不同的多段。配合发热体1的双层结构，弯曲型的孔道2采用两段式的梯度孔结构。
在上层11上设置有若干个第一弯曲孔道21，在下层12上设置有若干个第二弯曲孔道22，第一弯曲孔道21和第二弯曲孔道22均为弯曲型，且上下连通形成贯穿发热体1的具有梯度的贯穿通孔。
优选上层11的第一弯曲孔道21的直径大于下层12的第二弯曲孔道22的直径，一个第一弯曲孔道21可与一个或同时与多个第二弯曲孔道22连通，本实施例中优选每个第一弯曲孔道21与一个第二弯曲孔道22连通，即第一弯曲孔道21和第二弯曲孔道22呈一一对应的关系设置。另外，第一弯曲孔道21的长度大于第二弯曲孔道22的长度，即上层11的厚度要远大于下层12的厚度，第一弯曲孔道21和第二弯曲孔道22之间的长度比和孔径比根据不同的燃烧气体有所不同。
本实施例中第一弯曲孔道21和第二弯曲孔道22的直径的规格大小的设置采用实施例二中的方案。
本方案中，多孔发热体1为弯曲型孔道2、同体异目及同体异性的梯度结构体，具有三重功能，上层11部分热传导率高且孔径大，下层12部分热传导率低且孔径小，不但结构更稳定，而且稳火性能更佳，助燃效果更好，燃烧更加充分，燃烧效率更高，点火后火焰可在上层11稳定燃烧，由于下层12部分热传导率低可起到有效防止回火的效果，配合弯曲型的第一弯曲孔道21和第二弯曲孔道22，可以进一步防止回火，更适合用于燃气设备燃烧器上的发热载体使用。
实施例五
本实施例提供一种多孔发热体1的制作方法，采用粉末冶金法，具体包括如下步骤：
(1)将金属粉末或合金粉末分散在含有有机单体和交联剂的预混液中；
其中，有机单体为结合剂，交联剂为水基凝胶体系，常用的水基凝胶体系有丙烯酸酯体系和丙烯酰胺体系两种。所述的金属粉末或合金粉末与结合剂的重量配比为60-90％∶40-10％。所述的金属粉末或合金粉末包括铬-镍或铬-镍-钼不锈钢，锡青铜，电解铜，铁-铬-铝耐热合金，铁-铜粉末材料。
(2)加入引发剂和催化剂，搅拌均匀后脱气形成浆料，注入带若干根弯曲形针状物的模具中；其中，引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，催化剂为四甲基乙二胺；所述的模具材料为塑料或蜡模。
(3)在一定的温度下反应，浆料在模具中原位凝固，形成具有若干个上下贯穿的孔道的湿坯体；在一定的温度条件下会引发有机单体聚合，使浆料粘度骤增，从而导致浆料原位凝固，形成湿坯体。
(4)湿坯体经干燥、排胶后，在真空或保护气氛中烧结成型，制成粉末冶金多孔发热体。
湿坯体在一定的温度和湿度条件下干燥，得到高强度坯体，最后将干坯排胶后连同塑料模具一同放入真空炉中烧结，在真空烧结过程中塑料模具及塑料弯曲细针都融化挥发掉了，即可制成具有弯曲孔道的粉末冶金多孔发热体1。
优选的方案，所述的弯曲形针状物包括具有不同直径的多段，并分别与第一弯曲孔道的直径和第二弯曲孔道的直径相匹配。所述第一弯曲孔道21的直径大于第二弯曲孔道22的直径。
为了在烧结中去掉模具和针状物，模具和针状物由塑料或者蜡制成。本发明采用安装有若干个弯曲形的针状物的模具，采用凝胶注膜工艺制作，不但工艺简单，工艺流程短，制作精度高，制造成本低，材料利用率高，而且易于成型具有梯度的弯曲孔道2的结构，有利于标准化大批量生产。而且通过该工艺制作的同体异目和/或同体异性的结构体，特别易于在发热体1的上表面实现平面、凹面、凸面、凹凸面的结构。
方案1，如图1所示，先配置丙烯酰胺和N，N-亚甲基双丙烯酰胺的预混液，丙烯酰胺的质量浓度为15％。将合金粉末-锡青铜、电解铜、铁-铜分散在预混液中，合金粉末与结合剂的重量配比为60∶40。然后加入0.5wt％的过硫酸铵和0.1wt％的四甲基乙二胺，充分搅拌均匀后脱气形成浆料，注入带若干根弯曲形塑料细针的模具中。然后在30℃下，进行聚合，浆料的粘度骤增，在原位凝固，形成湿坯体。湿坯体在＜200℃温度下干燥，得到高强度坯体，最后将干坯排胶后连同塑料模具一同放入真空炉中在1200-1350℃温度下烧结，在真空烧结过程中塑料模具及塑料弯曲细针都融化挥发掉了，即可制成具有弯曲孔道的粉末冶金多孔发热体1。
方案2，如图2所示，先配置丙烯酰胺和N，N-亚甲基双丙烯酰胺的预混液，丙烯酰胺的质量浓度为15％。将合金粉末-铬-镍、铬-镍-钼不锈钢分散在预混液中。把按照合金粉末与结合剂的重量配比80:20和70:30重量比例配制好的两种合金粉末分别分散在预混液中，形成具有不同热传导率性质的粉末冶金两种浆料。然后分别加入0.6wt％的过硫酸铵和0.2wt％的四甲基乙二胺，充分搅拌均匀后脱气形成浆料，分上下层注入带若干根弯曲形塑料细针的多层模具中。然后在30℃下，进行聚合，浆料的粘度骤增，在原位凝固，形成湿坯体。湿坯体在＜200℃温度下干燥，得到高强度坯体，最后将干坯排胶后连同塑料模具一同放入真空炉中在1200-1350℃温度下烧结，在真空烧结过程中塑料模具及塑料弯曲细针都融化挥发掉了，即可制成具有弯曲孔道加同体异性结构的粉末冶金多孔发热体。
方案3，如图3所示，先配置丙烯酰胺和N，N-亚甲基双丙烯酰胺的预混液，丙烯酰胺的质量浓度为15％。将合金粉末，即铁-铬-铝耐热合金分散在预混液中，把按照合金粉末与结合剂的重量配比90:10和80:20重量比例配制好的两种合金粉末分别分散在预混液中，形成具有不同热传导率性质的粉末冶金两种浆料。然后分别加入0.4wt％的过硫酸铵和0.1wt％的四甲基乙二胺，充分搅拌均匀后脱气形成浆料，分层注入带多根前细后粗的弯曲形塑料细针的多层模具的不同层中。然后在30℃下，进行聚合，浆料的粘度骤增，在原位凝固，形成湿坯体。湿坯体在＜200℃温度下干燥，得到高强度坯体，最后将干坯排胶后连同塑料模具一同放入真空炉中在1200-1350℃温度下烧结，在真空烧结过程中塑料模具及塑料弯曲细针都融化挥发掉了，即可制成具有弯曲孔道加同体异性及同体异目结构三重功能的粉末冶金多孔发热体。
利用具有梯度的针状物制作具有梯度孔的同体异目和/或同体异性结构体，也可以使用压制模具压制成型和注射成型工艺来制作。
实施例六
本实施例与实施例五的区别在于，本实施例提供的多孔发热体的制作方法，采用粉末冶金法，且利用压制模具压制成型来制作。具体为：
A、在金属粉末或合金粉末中添加粘结剂。其中，粘结剂优选采用水基粘结剂，粘结剂的组分包括粘接组分、增塑剂组分、润滑组分、溶剂。粘接组分主要包括聚乙烯醇，增塑剂组分主要包括羧甲基纤维素，润滑组分主要包括甘油，溶剂主要包括乙醇，其余为水。粘结剂各组分的重量配方优选为聚乙烯醇5-15％，羧甲基纤维素15-25％，甘油1-6％，乙醇0.5-5％。
金属粉末或合金粉末包括铬-镍或铬-镍-钼不锈钢，锡青铜，6-6-3青铜，铁-铬-铝耐热合金，铁-铜粉末材料。金属粉末或合金粉末与粘结剂的重量配比优选为60-90％∶40-10％。
B、金属粉末或合金粉末与粘结剂均匀混合后，利用带有若干弯曲形根针状物的压制模具将金属粉末或合金粉末压制出具有若干个贯穿的弯曲形孔道的多孔坯体。
具体为，按重量比例配制好的合金粉末和水基粘结剂在搅拌机中预先混合40分钟，然后在混炼机上混炼120-150分钟，制成坯团，然后再注入带有多根前细后粗的塑料弯曲的压制模具中，在＜200MPa的挤压力下压制成型。
C、坯体经干燥、脱除粘结剂后，在真空或保护气氛中烧结成型，制成具有同体异目结构粉末冶金多孔发热体结构件。
具体为经压制的坯体在＜200℃温度下干燥，在1200℃-1350℃温度下真空烧结，即可制成具有同体异目结构的粉末冶金多孔梯度结构件。
方案1，如图1所示，采用的合金粉末为锡青铜、电解铜、铁-铜时，粘结剂的重量配方为聚乙烯醇15％，羧甲基纤维素15％，甘油5％，乙醇1％，水64％，把按60:40重量比例配制好的合金粉末和水基粘结剂在搅拌机中预先混合40分钟，然后在混炼机上混炼120-150分钟，制成坯团，注入带有多根塑料弯曲细针的压制模，在＜200MPa的挤压力下压制，压坯在＜200℃温度下干燥，在1200-1350℃温度下真空烧结，在真空烧结过程中模具中的塑料弯曲细针挥发掉了，即可制成具有弯曲孔隙通道结构的粉末冶金多孔结构件。
方案2，如图2所示，采用的合金粉末为铬-镍、铬-镍-钼不锈钢时，粘结剂的重量配方为聚乙烯醇15％，羧甲基纤维素15％，甘油5％，乙醇3％，水62％，把按80:20和70:30重量比例配制好的两种合金粉末和水基粘结剂在搅拌机中分别独立预先混合40分钟，然后在混炼机上混炼120-150分钟，制成坯团，均匀混合出具有两种热传导率性质的粉末冶金混合料，然后先后将两种混合料分别注入带有多根塑料弯曲细针的多层压制模具的不同层中，在＜200MPa的挤压力下压制成型，压坯在＜200℃温度下干燥，在1200-1350℃温度下真空烧结，在真空烧结过程中模具中的塑料弯曲细针挥发掉了，即可制成具有弯曲孔隙通道加同体异性结构的粉末冶金多孔结构件。
方案3，如图3所示，采用的合金粉末为铁-铬-铝耐热合金时，粘结剂的重量配方为聚乙烯醇10％，羧甲基纤维素20％，甘油1％，乙醇6％，水63％,把按90:10和80:20重量比例配制好的合金粉末和水基粘结剂在搅拌机中分别独立预先混合40分钟，然后在混炼机上混炼120-150分钟，制成坯团，均匀混合出具有两种热传导率性质的粉末冶金混合料，然后先后将两种混合料分别注入带有多根前细后粗塑料弯曲细针的多层压制模具的不同层中，在＜200MPa的挤压力下挤压，挤压坯在＜200℃温度下干，1250-1350℃温度下真空或干燥的H2(露点-60℃)气氛中烧结，在真空烧结过程中模具中的塑料弯曲细针挥发掉了，即可制成具有弯曲孔隙通道加同体异性及同体异目三重结构的粉末冶金多孔梯度结构件。
本实施例的制备方法艺简单，工艺流程短，制作精度高，制造成本低，材料利用率高，而且易于成型具有梯度的弯曲孔道2的结构，不易回火，有利于标准化大批量生产。而且通过该工艺制作的同体异目和/或同体异性的结构体，特别易于在发热体1的上表面实现平面、凹面或凸面、或凹凸面的结构。
实施例七
本实施例中提供一种燃烧器，包括炉头，在炉头上具有燃气预混腔，预混腔的一端连接有引射管，在预混腔的上方安装有发热体1，发热体1采用如实施例一到实施例四中任一方案或组合方案中所提供的多孔发热体1，该多孔发热体1采用如实施例五或实施例六中所提供的制作方法制作。
燃气和空气预混后的预混气体由预混腔先进入下层12的第二弯曲孔道22内，再经过第二弯曲孔道22进入上层11的第一弯曲孔道21内，在上层11的上表面上燃烧。由于第一弯曲孔道21和第二弯曲孔道22均为弯曲形，反射的光波热量不容易进入孔道2中，也就能够防止回火现象。
进一步的，当发热体1采用同体异目的弯曲形多孔发热体1结构，且上层11部分为弯曲孔道2且孔径大，下层12部分为弯曲孔道2且孔径小，当预混气体从下层12孔径小的阻火分布层进入上层11孔径大的燃烧层时，下层12可以起到阻火、稳火的作用，预混气体经过一稳一放后点燃，火焰在多孔体上表面孔径内部实现稳定燃烧，防回火效果好。
进一步的，当发热体1采用同体异目和同体异性的弯曲形多孔发热体1结构，且上层11部分热传导率高孔径大，下层12部分热传导率低孔径小，当预混气体从下层12孔径小的阻火分布层进入上层11孔径大的燃烧层时，下层12可以起到阻火、稳火的作用，预混气体经过一稳一放后点燃，火焰在多孔体上表面孔径内部实现稳定燃烧，点火后火焰可在上层11稳定燃烧，且由于下层12部分热传导率低可起到有效防止回火的效果，弯曲形的上层11和下层12的孔道2进一步防止回火现象的产生。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (10)
1.一种多孔发热体，其特征在于，发热体为粉末冶金一体结构件，在所述的发热体上具有上下贯穿的弯曲的孔道。
2.根据权利要求1所述的一种多孔发热体，其特征在于，所述的孔道在其长度方向上包括多个弯曲部，同一孔道上相邻弯曲部的弯曲方向相反，且平滑过渡连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种多孔发热体，其特征在于，所述孔道包括多个，相邻孔道的相对位置的弯曲部的弯曲方向相同。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种多孔发热体，其特征在于，所述孔道的进口端和/或出口端为直线孔道段，进口端和出口端之间的孔道为弯曲孔道段，直线孔道段与弯曲孔道段之间平滑过渡。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种多孔发热体，其特征在于，所述发热体分为多层，至少包括上层和下层，上层和下层由相同或者不同热传导率的金属粉末材料制成，所述孔道贯穿上层和下层。
6.根据权利要求5所述的一种多孔发热体，其特征在于，上层的金属粉末材料的热传导率大于下层金属粉末材料的热传导率。
7.根据权利要求5或6所述的一种多孔发热体，其特征在于，所述的孔道包括相互贯通的第一弯曲孔道和第二弯曲孔道，第一弯曲孔道位于上层，第二弯曲孔道位于下层；所述的第一弯曲孔道的直径与第二弯曲孔道的直径相同；
或者，所述第一弯曲孔道的直径大于第二弯曲孔道的直径。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的多孔发热体的制作方法，其特征在于，采用粉末冶金法，具体包括如下步骤：
(1)将金属粉末或合金粉末分散在含有有机单体和交联剂的预混液中；
(2)加入引发剂和催化剂，搅拌均匀后脱气形成浆料，注入带若干根弯曲形针状物的模具中；
(3)在一定的温度下反应，浆料在模具中原位凝固，形成具有若干个上下贯穿的孔道的湿坯体；
(4)湿坯体经干燥、排胶后，在真空或保护气氛中烧结成型，制成粉末冶金多孔发热体。
9.根据权利要求8所述的一种多孔发热体的制作方法，其特征在于，所述的弯曲形针状物包括具有不同直径的多段，并分别与第一弯曲孔道的直径和第二弯曲孔道的直径相匹配。
10.一种燃烧器，包括炉头，在所述炉头上安装有发热体，其特征在于：所述发热体为权利要求1-7任一项所述的多孔发热体。
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