CN110249178B

CN110249178B - 分层燃烧器

Info

Publication number: CN110249178B
Application number: CN201880009698.XA
Authority: CN
Inventors: 拉菲·T·威廉姆斯
Original assignee: Vt Burner Technology Co
Current assignee: Vt Burner Technology Co
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2022-01-07
Anticipated expiration: 2038-02-01
Also published as: CN110249178A; US20190072271A1; WO2018144776A1; CA3052191A1; MX2019009000A; CA3052191C; US11536449B2; BR112019015838A2

Abstract

一种分层燃烧器，其具有：文丘里管，其与腔室流体连通并且连接到该腔室，该腔室与多排燃烧器端口流体连通，该腔室具有外壁和内壁；多个叶片，其具有分层布局，其中所述多个叶片中的最下方叶片是最小的叶片；所述多个叶片中的每个叶片都具有内边缘，该内边缘从内壁朝着所述多个叶片的中心延伸并且在所述多排燃烧器端口中的一排燃烧器端口上方延伸，使得从这一排燃烧器端口发出的火焰被从上方冲击并因而被朝着所述多个叶片的中心引导；并且该文丘里管具有：收缩的中部；第一端，其产生到所述腔室的连接；以及第二端，其被构造成从气源接收燃气。

Description

分层燃烧器

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年2月1日提交的美国临时申请No.62/453,463的优先权，该美国临时申请通过引用的方式在不与本申请冲突的程度上并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及商业和住宅烹饪装置，更具体地，涉及燃气燃烧器。

背景技术

传统的燃气燃烧器利用火焰来加热烹饪器具，但是通常，当火焰在烹饪器具下方并与烹饪器具接触时，大部分热量和能量都消散损失掉。由于火焰没有被包含在烹饪器具下方，所以很多热量能够从正被加热的器具周围逃逸。这导致烹饪过程低效且时间长，并且还可能导致资源和能量的浪费。因而，需要一种更高效的加热烹饪器具并且更好地热传递的方法。

可能探究了或者可能已经探究了本节中提出的方面或问题以及相关联的技术方案；它们不一定是之前已经设想或探究过的方法。因此，除非另有说明，否则不应认为在本节中提出的任何方法仅仅因为它们存在于本申请的本节中而有资格作为现有技术。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键方面或本质方面。此外，本发明内容并非旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

在一个方面，分层燃烧器头部与火焰冲击叶片结合，使得热量被截留在烹饪表面下方。圆锥形状可以有助于减少热量的浪费量，并且通过辐射放热来提高对烹饪表面加热的速度，并且具有火焰冲击叶片的分层燃烧器头部的设计可以提供对流和辐射加热传递。该燃烧器被以以下方式设计：即，热燃烧气体可以被包含在烹饪表面下方的空间内，以允许提高烹饪效率。这可以通过迫使热气体朝着被加热表面向上并且使热燃烧气体的速度减慢以允许更多的热量被吸收到烹饪器具中来实现。燃烧器的圆锥形设计可以将热气流约束成以下样式：使被加热表面或烹饪器具周围的热量损失最小化并且提高烹饪效率。燃烧器可以设置有靠近燃烧器端口的一系列两个或更多个叶片，并且向被加热表面提供额外的加热小英，并且所述叶片可以提供红外表面以传递热量。因而，一个优点是：与传统的燃气燃烧器相比，损失的热量更少，并且还加快了对烹饪表面的加热速度。另一优点可以是：该分层燃烧器的烹饪-能量效率优于现有燃烧器构造。另一优点可以是：与现有燃烧器相比，用分层容器加热烹饪容器所需的能量更少。

该分层燃烧器还可以构造成使用低压安全基座(venture base)来工作，该低压安全基座能够允许VT燃烧器头部适合于现有安全基座。因而，优点可以在于分层燃烧器可以用于商业或住宅目的，并且能够适合于且能够与现有安全基座一起使用。

在另一方面，提供了一种分层燃烧器，其包括：腔室，该腔室限定具有圆形形状和第一体积的中空内部空间，该圆形腔室具有外壁和内壁；多个叶片，所述多个叶片呈分层布局，所述多个叶片中的每个叶片都具有连接到内壁的外边缘、以及内边缘，每个内边缘都从内壁延伸；沿着内壁的多排燃烧器端口，每一排燃烧器端口都在每个内边缘下方，使得从这一排燃烧器端口发出的火焰被该内边缘从上方冲击并因而被朝着腔室的中心引导，并且其中，所述多个叶片中的每个叶片都构造成被加热以变得炽热并发出红外辐射；沿着外壁的一排外燃烧器端口；其中所述多个叶片包括：第一最下方叶片，其具有第一直径，并且其中第一最下方叶片的内边缘最靠近腔室的中心；第二叶片，其在第一最下方叶片上方并具有第二直径，第二叶片的内边缘悬于第一最下方叶片的外边缘上方；第三叶片，其在第二叶片上方并具有第三直径，第三叶片的内边缘悬于第二叶片的外边缘上方；第四最上方叶片，其具有第四直径，第四最上方叶片的内边缘悬于第三叶片的外边缘上方；外叶片，其基本上与第四最上方叶片对齐，外叶片从外壁向外延伸并在所述一排外燃烧器端口上方，使得从所述一排外燃烧器端口发出的火焰被从上方冲击并且背向腔室的中心被引导，并使红外辐射传递到第四最上方叶片；并且其中第四直径大于第三直径，第三直径大于第二直径，且第二直径大于第一直径；中心空腔，其在腔室的中心处，该中心空腔由所述多个叶片限定并具有圆锥形状；以及文丘里管，其与所述中空内部空间流体连通，使得该文丘里管将燃气输送到所述中空内部空间中并因而穿过燃烧器端口进入中心空腔中，该文丘里管具有：第一端，其将文丘里管连接到所述腔室；第二端，其被构造成从气源接收燃气，第二端具有挡板，该挡板被构造成以可滑动的方式打开以控制输送到所述腔室的燃气的量；第二体积，其小于第一体积；以及收缩的中部。再次，一个优点是：与传统的燃气燃烧器相比，损失的热量更少，并且还加快了对烹饪表面的加热速度。另一优点可以是：该分层燃烧器的烹饪-能量效率优于现有燃烧器构造。另一优点可以是：与现有燃烧器相比，用分层容器加热烹饪容器所需的能量更少。

在另一方面，提供了一种分层燃烧器，其包括：腔室，该腔室限定中空内部空间，该腔室具有外壁和内壁；多个叶片，该多个叶片呈分层布局，所述多个叶片中的每个叶片都具有外边缘和内边缘，每个内边缘都从腔室的内壁延伸；沿着内壁的多排燃烧器端口，每一排燃烧器端口都位于每个内边缘下方，使得从这一排燃烧器端口发出的火焰被内边缘从上方冲击并因而被朝着所述多个叶片的引导；沿着外壁的一排外燃烧器端口；外叶片，其基本上与所述多个叶片中的最上方叶片对齐，外叶片从外壁向外延伸并在所述一排外燃烧器端口上方，使得从所述一排外燃烧器端口发出的火焰被从上方冲击并使热量传递到所述多个叶片中的最上方叶片；中心空腔，其位于所述多个叶片的中心处并由所述多个叶片限定，其中所述多个叶片的底端具有第一尺寸，并且所述多个叶片的顶端具有大于第一尺寸的第二尺寸；以及文丘里管，其与所述中空内部空间流体连通，使得该文丘里管将燃气输送到所述中空内部空间中并因而穿过燃烧器端口进入中心空腔中，该文丘里管具有：第一端，其将文丘里管连接到所述腔室；第二端，其被构造成从气源接收燃气；以及收缩的中部，使得燃气在该文丘里管内受到文丘里效应。再次，一个优点是：与传统的燃气燃烧器相比，损失的热量更少，并且还加快了对烹饪表面的加热速度。另一优点可以是：该分层燃烧器的烹饪-能量效率优于现有燃烧器构造。另一优点可以是：与现有燃烧器相比，用分层容器加热烹饪容器所需的能量更少。

在另一方面，提供了一种分层燃烧器，其包括：腔室；多个叶片；多排燃烧器端口；文丘里管，其与所述腔室流体连通并连接到所述腔室，并且所述腔室还与所述多排燃烧器端口流体连通；所述腔室具有外壁和内壁；所述多个叶片具有分层布局；所述多个叶片中的每个叶片都具有内边缘，该内边缘从内壁朝着所述多个叶片的中心延伸，并且在所述多排燃烧器端口中的一排燃烧器端口上方延伸，使得从这一排燃烧器端口发出的火焰被内边缘从上方冲击并因而被朝着所述多个叶片的中心引导；并且该文丘里管具有：收缩的中部；第一端，其产生到所述腔室的连接；以及第二端，其被构造成从气源接收燃气。再次，一个优点是：与传统的燃气燃烧器相比，损失的热量更少，并且还加快了对烹饪表面的加热速度。另一优点可以是：该分层燃烧器的烹饪-能量效率优于现有燃烧器构造。另一优点可以是：与现有燃烧器相比，用分层容器加热烹饪容器所需的能量更少。

从以下的描述和附图中，上述方面或示例和优点以及其它方面或示例和优点将变得明显。

附图说明

出于例证目的而非限制目的，在附图的各图中图示了本发明的方面、实施例或示例，其中：

图1图示了根据一个方面的分层燃烧器的顶视图。

图2图示了根据一个方面的分层燃烧器的透视图。

图3图示了根据一个方面的分层燃烧器的后视图。

图4图示了根据一个方面的分层燃烧器的前视图。

图5图示了根据一个方面的分层燃烧器的左视图。

图6图示了根据一个方面的分层燃烧器的右视图。

图7图示了根据一个方面的分层燃烧器的仰视图。

图8图示了根据一个方面的分层燃烧器的腔室的剖切透视图。

图9图示了根据一个方面的分层燃烧器的后视图，带有示出图10的剖视图的平面的线。

图10图示了根据一个方面的分层燃烧器的沿着图9的线的侧剖视图。

图11图示了根据一个方面的分层燃烧器的另一示例的透视图。

图12图示了根据一个方面的分层燃烧器的圆锥部的另一示例的剖切透视图。

图13图示了根据一个方面的处于使用中的分层燃烧器的冲击叶片和火焰的局部侧视剖面透视图。

图14A图示了根据一个方面的处于使用中的分层燃烧器的圆锥部的另一示例的剖切透视图。

图14B图示了根据一个方面的处于使用中的分层燃烧器的另一示例的俯视图。

图15A图示了根据一个方面的与烹饪器具一起使用的分层燃烧器的侧视截面图。

图15B图示了根据一个方面的与热板一起使用的分层燃烧器的另一示例的侧视截面图。

图16图示了表1，表1总结了使用各种分层燃烧器进行的测试的结果和观察值。

图17图示了根据一个方面的在图16的表1中进行和总结的许多测试中使用的燃烧器端口构造的示例。

图18图示了表2，表2总结了使用现有燃烧器与使用两种分层燃烧器VT-A和VT-B相比而进行的附加测试的结果和观察值。

具体实施方式

下面是可以实践本发明的各个方面、实施例和/或示例的描述。将参考附图，并且附图中包括的信息是该详细描述的一部分。本文中描述的方面、实施例和/或示例是出于例证目的而给出的，而不是出于限制目的。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员能够进行结构修改和/或逻辑修改。因此，本发明的范围由所附权利要求书及其等效物限定。

应当理解，为了附图和说明书的清楚性，如果本领域中已知的某些结构部件或步骤不是使本领域技术人员理解本发明所必需的，则不示出或描述关于这些结构部件或步骤的一些或全部细节。

对于以下的描述，可以假设图中的大多数被对应地标记的元件(例如，107和207等)具有相同的特性并且具有相同的结构和功能。如果被对应地标记的元件之间存在未指出的差异，并且这种差异导致特定实施例、示例或方面的元件的非对应的结构或功能，则以针对该特定实施例、示例或方面给出的冲突描述为准。

图1图示了根据一个方面的分层燃烧器100的顶视图。分层燃烧器100可以是圆锥形状的，并且可以包括腔室，该腔室可以是圆锥部(“腔室”、“燃烧器头部”或“圆锥部”)101，该圆锥部具有由腔室的内侧或壁限定的中空内部和中心空腔(“中心空腔”或“中央空腔”)107，热量可以从中心空腔107内传递到任何用于进行烹饪的表面(例如可以放置在分层燃烧器100的顶部上的任何类型的烹饪容器)的下侧。分层燃烧器100还可以设置有文丘里管102，用于允许将分层燃烧器100连接到例如燃气控制阀或任何其它合适的气源。

图2图示了根据一个方面的分层燃烧器200的透视图。分层燃烧器200可以具有至少两个冲击叶片(“冲击叶片”、“叶片”或“翼片”)203。如作为示例示出的，分层燃烧器200可以包括四个冲击叶片203。叶片203可以各自都是圆形的，并且可以布置成多个分层的层，其中最下方叶片具有最小的直径和圆周，而最上方叶片具有最大的直径和圆周。因而，这些叶片可以布置成使得每个圆形叶片都具有内边缘和外边缘(如将参考图8时进一步讨论的)，并且叶片的内边缘可以基本与其下方的叶片的外边缘对齐并悬挂在该外边缘上方。叶片的这些层可以形成倒圆锥形中空内部或中心空腔207。每个冲击叶片203都可以沿着空腔207放置，使得悬挂层(overhanging tier)被定位在一排燃烧器端口204上方，从而提供分层结构或叠瓦效应(shingled effect)。还可以沿着分层燃烧器200的外表面(“外表面”或“外部”)208设置一排外燃烧器端口204-a。作为示例，分层燃烧器200可以如图所示是圆形的，或者冲击叶片的所述层可以布置成矩形形状或任何其它合适的形状。如作为示例示出的，叶片203可以是实心的，或者每个叶片都可以带有肋(ribbed)，在肋的各部分之间具有分开的间断区(breaks)。

根据文丘里效应，穿过诸如从窄管到较宽管的空间移动的燃气会在窄部中加速，从而使压力降低。当处于管的较宽部处时，燃气会加速并且压力降低。文丘里管202可以设置有较薄或收缩的中部，使得朝向分层燃烧器200流动的燃气流动通过收缩部，以加速并降低压力。另外，设置在分层燃烧器200内的多个燃烧器端口204可以相当于比整个较窄的文丘里管202更大且宽很多的管，并且当离开燃烧器端口204时，热燃烧气体的速度减慢，其中燃气在该燃烧器端口204处被点燃并因而从燃烧器端口204发出火焰，用于加热烹饪器具。因而，这种效应可以允许更多的热量被吸收到烹饪器具中。文丘里管202还可以设置有挡板(shutter)218，该挡板218可以被打开或关闭或者被部分打开，并允许使用者控制被提供到文丘里管202中的燃气的量。

图3图示了根据一个方面的分层燃烧器300的后视图。文丘里管302可以包括任何合适的附接装置315，用于将分层燃烧器300附接到燃气阀。如作为示例示出的，可以设置有用于螺钉的孔315。在该视图中也可看到一排外燃烧器端口304-a。

图4图示了根据一个方面的分层燃烧器400的前视图。再次，在该视图中也可看到一排外燃烧器端口404-a。

图5图示了根据一个方面的分层燃烧器500的左视图。

图6图示了根据一个方面的分层燃烧器600的右视图。

图7图示了根据一个方面的分层燃烧器700的仰视图。

图8图示了根据一个方面的分层燃烧器800的腔室801的剖切透视图。圆锥体801可以设置有中空的内部空间805，燃气和空气可以在该内部空间805中混合并被点燃以进行燃烧。在此，如参考图2时所讨论的，圆锥体801可以设置有多个冲击叶片。如作为示例示的，该圆锥体可以包括四个叶片，从最下方叶片到最上方叶片分别被称为803-a至803-d。如图2中所示，每个叶片都可以是圆形的(在图8中被示出为部分圆形形状)。再次，这些叶片可以布置成多个分层的层，其中最下方叶片具有最小的直径和圆周，而最上方叶片具有最大的直径和圆周。每个叶片都可以具有内边缘816和外边缘817。作为示例，最下方叶片803-a的内边缘816可以是中心空腔807的最内侧部分。其上方的下一个叶片803-b的内边缘816可以基本上与最下方叶片803-a的外边缘817对齐并悬挂在该外边缘817上方，以此类推。因而，四个叶片803-a至803-d可以布置成使得叶片的这些层可以呈叠瓦状(shingled)，并且形成倒圆锥形中空内部或中心空腔807。每个冲击叶片203都可以沿着空腔207放置。再次，每个叶片都可以设置有一排燃烧器端口804。

图9图示了根据一个方面的分层燃烧器900的后视图，带有示出图10中所示的剖视图的平面的线906。

图10图示了根据一个方面的分层燃烧器1000的沿着图9的线906在箭头方向上观察的侧剖视图。如作为示例示出的，分层燃烧器1000可以沿着空腔1007设置有四排燃烧器端口1004，并且每排燃烧器端口1004都可以具有位于其上方的冲击叶片1003。作为示例，每个叶片都可以相对于该分层燃烧器的底表面以小于90度的角度向下倾斜，从而进一步有助于叶片对由燃烧器端口1004发出的火焰的冲击效应。

图11图示了根据一个方面的分层燃烧器1100的另一示例的透视图。

图12图示了根据一个方面的图11的分层燃烧器1200的圆锥部的另一示例的剖切透视图。

图13图示了根据一个方面的处于使用中的分层燃烧器的冲击叶片1303和火焰1309的局部侧视剖面透视图。来自燃烧器端口(为了视觉清晰，仅从燃烧器端口的前部示出)的火焰1309可以成排地定位在每个冲击叶片1303下方。叶片1303-a至1303-d在燃烧器端口上方的悬伸可以在火焰1309上引起冲击效应。因而，可以使火焰1309朝着该分层燃烧器的中心空腔被向内引导，而不是被向上引导。火焰1309还可以加热所述悬伸的冲击叶片1303-a至1303-d本身，以提高到烹饪表面的热量和热传递速率，这是因为冲击叶片1303变成被加热的红外表面，并且变得炽热(red-hot)以将辐射热传递给烹饪容器。一排外燃烧器端口1304-a(从该剖面图的内部中空部1305中可见)和来自这些燃烧器端口的火焰(“外部火焰”或“后燃烧器”)1309-a也可以沿着该分层燃烧器的外表面或外壁1308设置。来自该分层燃烧器的外侧或外壁1308的火焰1309-a也可以由于外叶片或外部叶片1303-e而以一定角度被引导出。在每个叶片的悬伸外边缘的直接下方以一定的角度被引导的外部火焰1309-a可以加热外部冲击叶片1303-e。当外部冲击叶片1303-e被加热时，这可能使该分层燃烧器的内部上的最上方冲击叶片1303-d变得被加热，并且可能变得被加热并传递红外热。类似地，当冲击叶片1303-b至1303-e被加热时，这可能使该分层燃烧器的叶片1303-b至1301-d变得被加热并且可能变得炽热并传递红外热。

由于最上方冲击叶片1303-d可能比下方的冲击叶片1303-a至1303-c更容易受到热损失，所以来自外部叶片1303-e的热量可以有助于维持最上方叶片1303-d的热量。如图2中所见，该分层燃烧器的空腔可以容纳热气流，并且可以最小化用于烹饪的器具表面周围的热损失，这可有助于提高烹饪效率并减少燃气的浪费。可以通过所述冲击叶片1303-a至1303-d、该分层燃烧器的物理形状、火焰和文丘里效应来实现将热燃烧气体约束在该空腔内，将热量截留在烹饪表面下方以及使热量的方向向上朝着烹饪表面。冲击叶片1303-a至1303-d可以以一定的角度向内和向上引导火焰1309和热量，并且可以通过分层(layered)或成层(tiered)结构来截留热量。燃烧器的物理圆锥形状以及由火焰1309沿着所述空腔产生的辐射壁也可以有助于约束燃气和热量。最后，通过文丘里效应实现的热燃烧气体的降低的速度也可以有助于约束热量并改善对烹饪表面的加热，该文丘里效应是由于从所有燃烧器端口1304的总和产生了比燃气进入燃烧器所经过的文丘里管(如图2中的202所示)更大的管面积而引起的。

每个叶片的底表面都可以相对于该分层燃烧器的顶表面或底表面是平坦的或与其平行的。每个叶片的顶表面都可以成一定角度，并且可以向下倾斜。作为示例，该顶表面可以相对于燃烧器的顶表面以一定角度(例如30度)向下倾斜。这可以帮助由燃烧器产生的热量朝着燃烧器的中心向上并向内辐射。作为另一示例，每个叶片的顶表面都可以相对于燃烧器的顶表面成小于90度的任何角度。

作为示例，外壁1308可以与该分层燃烧器的底表面垂直。内壁1308-a可以朝着该燃烧器的中心成一定角度。作为示例，该角度可以是45度或50度。

图14A图示了根据一个方面的处于使用中的分层燃烧器1400的圆锥部的另一示例的剖切透视图。如图所示，火焰1409可以从燃烧器端口被向内引导(为了视觉清晰，仅在该剖切图的左侧上示出了小部分火焰)。

图14B图示了根据一个方面的处于使用中的分层燃烧器1400的另一示例的俯视图。如作为示例示出的，分层燃烧器1400可以具有用于四排火焰1409的四排燃烧器端口。当分层燃烧器1400被开启并处于使用中时，空腔1407可以被填充有热气体，并且冲击叶片1403的被直接定位在每排火焰上方(如图14A中所示)的边缘可能由于火焰1409而变得过热。

图15A图示了根据一个方面的与烹饪器具1510一起使用的分层燃烧器1500的侧视截面图。烹饪器具1510(例如锅、盘或任何其它合适的器具)可以通过由包含在烹饪器具1510下方的圆锥形空腔1507中的热燃烧气体提供的热量而用于烹饪。随着燃烧过程的发生并且气体继续进入空腔1507的燃烧区域，可以排出气体，以便可以允许少量气体逸出燃烧区域。炉排、烤架、托盘或任何其它合适的支撑件1511(下文中称为“支撑件”)可以与分层燃烧器1500联合使用，使得在分层燃烧器1500和烹饪器具1510之间提供气隙1513，从而为所述气体产生排出装置。

图15B图示了根据一个方面的与热板1512一起使用的分层燃烧器1500的另一示例的侧视截面图。作为示例，热板或平底烤盘(griddle)1512或任何其它合适的加热装置都可以与分层燃烧器1500联合使用。热板1512可以通过任何支撑件1511(例如烤架或炉排)放置在燃烧器1500上方，以便同样为气体排出或排气而产生气隙1513。然后，可以将任何合适的烹饪器具(例如锅、盘、板)或食品放置在热板1512的顶部上进行烹饪。

图16图示了表1，表1总结了使用各种分层燃烧器进行的测试的结果和观察值。在进行的74次测试中，示出了效率前30的测试。用具的烹饪-能量效率是这样的量度：在烹饪过程期间，器具所消耗的能量有多少实际传递给了食品。ASTM国际组织开发和使用的用于测量烹饪用具能量效率的方法就是基于这种定义和以下等式，其中，施加给特定食品的能量的烹饪-能量效率量被表示为用具在烹饪事件期间消耗的能量的百分比，其中

η＝烹饪-能量效率

E_appliance＝进入用具中的能量

E_food＝到达食品的能量

E_sens+E_thaw+E_evap，其中

E_sens＝加入到食品的热量的量，其引起食品的温度从初始温度升高至“成品”食品的平均整体温度

W_i×C_p×(T_f-T_i)，其中

Wi＝食品的初始重量，以磅(lb)为单位

Cp＝食品的比热，以英热单位(BTU)/磅(BTU/lb)为单位，表达为华氏度(°F)

T_f＝食品的最终熟化温度，以°F为单位

T_i＝食品的初始内部温度，以°F为单位

E_thaw＝加入到食品中的熔化潜热，当食品温度达到32°F时，该熔化潜热导致食品中含有的水分(冰的形式)融化

×W_iwH_f，其中

W_iw＝食品中的水的初始重量，以lb为单位

H_f＝以BTU/lb为单位的熔化热，并且其中在32°F时为144BTU/lb

E_evap＝加入到食品中的(蒸发)潜热，其导致食品中含有的一些水分蒸发

×W_lossH_v，其中

W_loss＝烹饪期间水的重量损失，以lb为单位

H_v＝蒸发热，以BTU/lb为单位，并且其中在212°F时为970BTU/lb

使用上述等式和由ASTM测试方法描述的实验程序，美国食品服务技术中心(FSTC)进行了研究以发现各种用具的能量效率。已经发现，标准效率区间顶部(其是广泛或通常可用的区间顶部)具有25％-35％的效率。参考表1，使用各种类型的分层燃烧器进行的30次测试运行显示出更高的效率，标准效率区间顶部呈现从约48.4％到约62.3％的效率。

通过以下方式测试了各种分层燃烧器：在分层燃烧器的顶部上放置炉排并记录炉排高度，使用天然气或液化石油气(LP)、10或13英寸的标准锅尺寸、各种磅数的水以及各种构造的燃烧器端口(每个都有字母标记，其示例在图17中示出)。该研究中提到的另一个变量是挡板开口的量，其作为图2中以218示出的挡板的总开口的百分比。

如从表1中示出的结果所能看出的，分层燃烧器能够产生比标准的或通常可用的区间顶部的烹饪-能量效率高得多的烹饪-能量效率。另外。

图17图示了根据一个方面的在图16的表1中进行和总结的许多测试中使用的燃烧器端口构造的示例。在图17中作为示例示出了构造F，其中，实心圆表示存在燃烧器端口，空心圆表示不存在燃烧器端口。分层燃烧器可以使用任何适当的燃烧器端口构造。

图18示出了表2，表2总结了使用现有燃烧器与使用两种分层燃烧器VT-A和VT-B相比而进行的附加测试的结果和观察值。VT-A和VT-B是类似的分层燃烧器，但具有不同的燃烧器端口构造，并且针对VT-A测试了两种炉排高度。尽管这两个被测试的分层燃烧器VT-A和VT-B表现出与现有燃烧器相比增加的加热时间，但它们能够大大减少将食品加热到200°F所需的输入能量的量，并减少能量损失的量。对于现有燃烧器，需要32,235BTU/小时的输入速率。对于使用VT-A的第一个实验，仅需要20,238BTU/小时的输入速率。因而，需要较低的能量输入速率；另外，需要更少的能量消耗(与VT-A所需的6,784BTU相比为7,735BTU)，这表明该分层燃烧器是一种远远更节能的燃烧器。

应当理解，该分层燃烧器可以由铸铁、金属或任何其它合适的材料构成，用于有效地将热量传递到烹饪表面。

还应理解，虽然本公开集中于分层燃烧器的构造(其中在底部处具有最小直径叶片并在顶部处具有最大直径叶片，因而在底部处具有中心空腔的较窄部，并在顶部处具有中心空腔的较宽部)，但在替代实施例中，作为一个示例，该分层燃烧器也可以被构造成在顶部处具有中心空腔的较窄部并在底部处具有中心空腔的较宽部。

阐述在本专利文件中使用的某些词和短语的定义可能是有利的。术语“联接”及其衍生词是指两个或更多个元件之间的任何直接或间接连通，无论这些元件是否彼此物理接触。术语“或”是包含性的，意思是“和/或”。如本申请中所使用的，“和/或”的意思是所列出的项目是替选方案，但替选方案也包括所列项目的任何组合。

短语“与…相关联”和“与之相关联”及其衍生词的意思可以是包括、被包括在内、与之互连、包含、被包含在内、连接到或与之连接、联接到或与之联接、能够与之连通、协作、交错、并置、接近、被约束或通过其约束、具有、具有某种特性等等。

此外，如本申请中所使用的，“多个”表示两个或更多个。“一组”项目可以包括一个或多个这样的项目。术语“包含…”、“包括…”、“承载…”、“具有…”、“含有…”、“涉及…”等应被理解为开放式的，即意思是包括但不限于。只有过渡性短语“由…组成”和“基本上由…组成”分别是封闭式或半封闭式的过渡短语。

在整个说明书中，所示出的方面、实施例或示例都应被视为示例，而不是对所公开或要求保护的设备或程序的限制。尽管一些示例可能涉及方法动作或系统元件的特定组合，但应理解，那些动作和那些元件可以以其它方式组合以实现相同的目的。

仅结合一个方面、实施例或示例讨论的动作、元件和特征并非旨在被从其它方面、实施例或示例中的类似角色中排除。

可能将本发明的方面、实施例或示例描述为过程，所述过程通常使用流程图、流程表、结构图或框图来描绘。尽管流程图可能将操作描绘为顺序过程，但许多操作能够并行或同时执行。另外，可以重新安排这些操作的顺序。关于流程图，应当理解，可以采用额外的和更少的步骤，并且所示出的步骤可以组合或进一步细化以实现所描述的方法。

虽然本文已图示和描述了多个方面、实施例和/或示例，但本领域技术人员将容易察觉相同和/或等效变型的替选方案，其可能能够实现相同的结果，并且可以替代本文中所图示和描述的方面、实施例和/或示例而不偏离本发明的范围。因此，本申请的范围旨在涵盖这些可替选方面、实施例和/或示例。因此，本发明的范围由所附权利要求书及其等效物限定。此外，每个和所有权利要求都作为进一步的公开内容被并入说明书中。

Claims

1.一种分层燃烧器，包括：

腔室，所述腔室限定具有圆形形状和第一体积的中空内部空间，圆形的所述腔室具有外壁和内壁；

呈分层布局的多个叶片，所述多个叶片中的每个叶片都具有：

外边缘，所述外边缘连接到所述内壁；和

内边缘，每个内边缘都从所述内壁延伸；

沿着所述内壁的多排燃烧器端口，每一排燃烧器端口都在一个所述内边缘下方，使得从这一排燃烧器端口发出的火焰被所述内边缘从上方冲击并因而被朝着所述腔室的中心引导，并且其中，所述多个叶片中的每个叶片都构造成被加热以变得炽热并发出红外辐射；

沿着所述外壁的一排外燃烧器端口；

其中所述多个叶片包括：

第一最下方叶片，所述第一最下方叶片具有第一直径，并且其中所述第一最下方叶片的所述内边缘最靠近所述腔室的中心；

第二叶片，所述第二叶片在所述第一最下方叶片上方并具有第二直径，所述第二叶片的所述内边缘与所述第一最下方叶片的所述外边缘对齐并悬于所述第一最下方叶片的所述外边缘上方；

第三叶片，所述第三叶片在所述第二叶片上方并具有第三直径，所述第三叶片的所述内边缘与所述第二叶片的所述外边缘对齐并悬于所述第二叶片的所述外边缘上方；

第四最上方叶片，所述第四最上方叶片具有第四直径，所述第四最上方叶片的所述内边缘与所述第三叶片的所述外边缘对齐并悬于所述第三叶片的所述外边缘上方；

外叶片，所述外叶片基本上与所述第四最上方叶片对齐，所述外叶片从所述外壁向外延伸并在所述一排外燃烧器端口上方，使得从所述一排外燃烧器端口发出的火焰被从上方冲击并且背向所述腔室的中心被引导，并使红外辐射传递到所述第四最上方叶片；并且

其中所述第四直径大于所述第三直径，所述第三直径大于所述第二直径，并且所述第二直径大于所述第一直径；

中心空腔，所述中心空腔在所述腔室的中心处，所述中心空腔由所述多个叶片限定，由此所述多个叶片的所述分层布局使所述中心空腔具有圆锥形状，

其中，每一排燃烧器端口中的所述燃烧器端口被布置成交错形式，由此所述多个叶片的所述分层布局和每一排燃烧器端口中的所述燃烧器端口的所述交错使在连续排中的火焰避免重叠；以及

文丘里管，所述文丘里管与所述中空内部空间流体连通，使得所述文丘里管将燃气输送到所述中空内部空间中并因而穿过所述燃烧器端口进入所述中心空腔中，所述文丘里管具有：

第一端，所述第一端将所述文丘里管连接到所述腔室；

第二端，所述第二端被构造成从气源接收所述燃气，所述第二端具有挡板，所述挡板被构造成以可滑动的方式打开，以控制输送到所述腔室的所述燃气的量；

第二体积，所述第二体积小于所述第一体积；以及

收缩的中部，所述收缩的中部在所述第一端和所述第二端之间，

其中，每个叶片相对于所述分层燃烧器的底表面以小于90度的角度向下倾斜，以对定位在每个叶片下方的所述燃烧器端口发出的火焰引起冲击效应。

2.根据权利要求1所述的分层燃烧器，所述文丘里管的所述第二端还包括用于将所述文丘里管附接到所述气源的装置。

3.根据权利要求1所述的分层燃烧器，其中每个叶片的叶片顶表面以相对于所述分层燃烧器的上表面小于90度的角度向下倾斜。

4.一种分层燃烧器，包括：

腔室，所述腔室限定中空内部空间，所述腔室具有外壁和内壁；

呈分层布局的多个叶片，所述多个叶片中的每个叶片都具有外边缘和内边缘，每个内边缘都从所述腔室的所述内壁延伸；

沿着所述内壁的多排燃烧器端口，每一排燃烧器端口都位于一个所述内边缘下方，使得从这一排燃烧器端口发出的火焰被所述内边缘从上方冲击并因而被朝着所述多个叶片的中心引导；

沿着所述外壁的一排外燃烧器端口；

其中，每一排燃烧器端口中的所述燃烧器端口被布置成交错形式，由此所述多个叶片的所述分层布局和每一排燃烧器端口中的所述燃烧器端口的所述交错使在连续排中的火焰避免重叠；

外叶片，所述外叶片基本上与所述多个叶片中的最上方叶片对齐，所述外叶片从所述外壁向外延伸并在所述一排外燃烧器端口上方，使得从所述一排外燃烧器端口发出的火焰被从上方冲击并使热量传递到所述多个叶片中的所述最上方叶片；

中心空腔，所述中心空腔位于所述多个叶片的中心处并由所述多个叶片限定，其中所述多个叶片的底端具有第一尺寸，并且所述多个叶片的顶端具有大于所述第一尺寸的第二尺寸，使得所述中心空腔是圆锥形的；以及

第一端，所述第一端将所述文丘里管连接到所述腔室；

第二端，所述第二端被构造成从所述气源接收燃气；以及

收缩的中部，所述收缩的中部在所述第一端和所述第二端之间，使得所述燃气在所述文丘里管内受到文丘里效应，

5.根据权利要求4所述的分层燃烧器，其中所述多个叶片中的每个叶片都构造成被加热以发出红外辐射。

6.根据权利要求4所述的分层燃烧器，其中所述多个叶片是四个叶片。

7.根据权利要求4所述的分层燃烧器，所述文丘里管的所述第二端还包括：

用于将所述文丘里管附接到所述气源的装置；和

挡板，所述挡板被构造成以可滑动的方式打开，以控制被输送到所述腔室的所述燃气的量。

8.根据权利要求4所述的分层燃烧器，其中每个叶片的叶片顶表面以相对于所述分层燃烧器的上表面小于90度的角度向下倾斜。

9.根据权利要求4所述的分层燃烧器，其中每一排燃烧器端口中的各个燃烧器端口被布置成交错形式，使得所述燃烧器端口的顶部部分与第一叶片的外边缘的底侧对齐，并且所述燃烧器端口的底部部分与第二叶片的内边缘的顶侧对齐。

10.根据权利要求4所述的分层燃烧器，其中所述内壁朝向所述多个叶片的中心以相对于所述分层燃烧器的顶表面成45度至90度的角度向下倾斜。

11.一种分层燃烧器，包括：

腔室；

多个叶片；

多排燃烧器端口；

文丘里管，所述文丘里管与所述腔室流体连通且连接到所述腔室，并且所述腔室还与所述多排燃烧器端口流体连通；

所述腔室具有外壁和内壁；

所述多个叶片具有分层布局；

所述多个叶片中的每个叶片都具有内边缘，所述内边缘从所述内壁朝着所述多个叶片的中心延伸，并且在所述多排燃烧器端口中的一排燃烧器端口上方延伸，使得所述多排燃烧器端口和所述多个叶片沿着所述内壁布置，并且使得从所述一排燃烧器端口发出的火焰被所述内边缘从上方冲击并因而被朝着所述多个叶片的中心引导；

其中，每一排燃烧器端口中的所述燃烧器端口被布置成交错形式，由此所述多个叶片的所述分层布局和每一排燃烧器端口中的所述燃烧器端口的所述交错使在连续排中的火焰避免重叠；并且

所述文丘里管具有：

第一端，所述第一端产生到所述腔室的连接；

第二端，所述第二端被构造成从气源接收燃气；以及

12.根据权利要求11所述的分层燃烧器，其中所述多个叶片中的最下方叶片是最小的叶片，并且所述多个叶片中的最上方叶片是最大的叶片，并且所述腔室是圆形的。

13.根据权利要求11所述的分层燃烧器，其中每个叶片的叶片顶表面以相对于所述分层燃烧器的上表面小于90度的角度向下倾斜，并且其中所述内壁向下朝着所述多个叶片的中心倾斜。

14.根据权利要求11所述的分层燃烧器，其中所述腔室包围所述燃烧器端口。

15.根据权利要求11所述的分层燃烧器，其中所述燃烧器端口在所述腔室的所述内壁中穿孔。

16.根据权利要求11所述的分层燃烧器，还包括一排外燃烧器端口，所述一排外燃烧器端口在所述腔室的所述外壁中穿孔并且被构造成使热量传递到所述分层燃烧器的上表面。

17.根据权利要求11所述的分层燃烧器，其中所述多个叶片是四个叶片。

18.根据权利要求11所述的分层燃烧器，其中每一排燃烧器端口中的各个燃烧器端口被布置成交错形式，使得所述燃烧器端口的顶部部分与第一叶片的外边缘的底侧对齐，并且所述燃烧器端口的底部部分与第二叶片的内边缘的顶侧对齐。