CN111750534B - 一种燃气分配装置及应用该装置的燃气热水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃气分配装置及应用该装置的燃气热水器，其中燃气分配装置包括壳体、至少两个喷嘴和封堵机构，其中封堵机构包括有转轴、驱动转轴旋转的动力机构、至少两个封堵件以及连接架、连接组件和驱动机构，每组连接组件对应与一个所述封堵件相连，并每组连接组件与连接架能脱扣地相连，每组连接组件在弹性件作用下具有朝向喷嘴移动的趋势；驱动机构随着转轴的转动而驱动不同位置或不同数量的连接组件与连接架脱离以朝向喷嘴移动或驱动连接组件向远离喷嘴方向移动以与连接架相连。本发明的燃气分配装置使得不同位置和不同数量的喷嘴能够一次性被打开或关闭多个，无需逐一打开或关闭，如此对燃气流量的调节方便快捷且灵活。

Description

一种燃气分配装置及应用该装置的燃气热水器

技术领域

本发明属于具有热发生装置的流体加热器技术领域，具体涉及一种燃气分配装置及应用该装置的燃气热水器。

背景技术

燃气热水器或壁挂炉在使用中存在一个缺陷，即在夏季使用时，即使将燃气调至最小供气量，淋浴时仍感到水温过热，而到冬季又会出现水温不够热的现象。为解决前述问题，很多生产商采用了燃气分配器(又名燃气分段器或前管)，即采用控制阀控制分气管上的不同喷嘴火排燃烧，来达到热水器燃烧火力的大小，提高热水器的适应范围。

如专利号为ZL201721254505.6(公告号为CN207196901U)的中国实用新型专利公开的《一种燃气热水器》所示，火排由第一火排组、第二火排组和第三火排组组成，第一火排组和第三火排组通过第一燃气支管与燃气比例阀连接，第二火排组通过第二燃气支管与燃气比例阀连接，第一燃气支管和第二燃气支管为并联连接，并分别设有第二电磁阀和第三电磁阀，第三火排组受控于第四电磁阀。

上述专利存在的缺陷在于：燃烧火力可调节的段数少(即火力调节档次少)，且调节的梯度太大，对燃气流量的控制不够精准，依然容易出现最低水温过高或最高水温过低的现象，难以满足地域差异、季节差异、人的个体差异的问题，影响用户的使用舒适度；另外，电磁阀体积大、成本高，考虑到热水器的内部空间和成本问题，现有的燃气流量分配装置也有待于进一步改进。

针对上述问题，专利号为ZL201810676132.4(公开号为CN108758628A)的中国发明专利公开的《燃烧器及火力自动调节方法》，燃烧器包括流量分配系统和燃烧系统，所述流量分配系统包括一燃气主管、设置于所述燃气主管内的活塞、一端与所述活塞连接的丝杆、与所述丝杆啮合的从动锥形齿轮、与从动锥形齿轮啮合的主动锥形齿轮和驱动主动锥形齿轮转动的伺服电机，所述燃气主管为管道结构，所述燃气主管上设置有多个喷嘴，所述喷嘴中心开有孔，所述燃气主管一端为进气端，燃气主管另一端安装有从动锥形齿轮，所述从动锥形齿轮中心设有内螺纹且与丝杆的外螺纹匹配，所述丝杆可沿燃气主管轴向移动。

该专利中活塞的位移取决于伺服电机旋转的角度，两者之间存在线性比例关系，活塞的位移决定了参与燃烧的喷嘴数量，也就决定了燃气流量的大小，使得燃烧火力可调节的段数多、调节梯度小，使水温调节范围更精细，燃气流量控制精准，热水器可根据具体情况调节参与燃烧的喷嘴数量，避免水温过高或过低的现象，为用户提供了更多选择。

但是该专利存在的缺陷在于：1、通过活塞的平移从右至左按顺序打开喷嘴，即喷嘴只能逐一打开或关闭，而不能一次性打开或关闭多个，如此对燃气流量的调节不够灵活和方便快捷；2、因通过一个活塞的平移来实现不同喷嘴数量的打开，为防止燃气从活塞或密封圈处进入位于活塞左边的喷嘴，活塞或密封圈的外壁需与燃气主管的内壁之间无缝隙，且燃气流量的调节只能通过该一个活塞的移动来实现，活塞或密封圈易磨损，导致密封性变差；3、为使得活塞或密封圈移动顺畅，通常会在活塞和密封圈上涂抹润滑油脂，但油脂容易堵塞喷嘴；4、若活塞被磨损而失去封堵作用，则整个装置的燃气流量调节失灵。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种避免因一个封堵件封堵性能降低而使得整个装置燃气流量调节失灵的燃气分配装置。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能灵活调节打开或关闭的喷嘴的数量和位置的燃气分配装置。

本发明所要解决的第三个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种燃烧火力可调节的段数多、且仅需一套动力机构即能实现多段数调节的应用上述燃气分配装置的燃气热水器。

本发明解决上述前两个技术问题所采用的技术方案为：一种燃气分配装置，包括壳体，所述壳体上设有至少一个供燃气进入壳体的第一进气口；

喷嘴，至少有两个并沿左右方向间隔设于壳体侧壁上，用以供燃气流出壳体；

封堵机构，用于封堵喷嘴；

其特征在于，所述封堵机构包括有

转轴，设于所述壳体内，沿喷嘴的间隔设置方向轴向延伸；

动力机构，动力输出端与转轴相连，用于驱动转轴绕自身轴线旋转；

封堵件，用于封堵喷嘴，至少有两个且每个封堵件对应一个喷嘴；

连接架，相对壳体固定设置；

连接组件，数量与封堵件数量相同，每组连接组件对应与一个所述封堵件相连，并每组连接组件同时与连接架能脱扣地相连，每组连接组件在弹性件作用下具有朝向喷嘴移动的趋势；

驱动机构，设于转轴上，随着转轴的转动而驱动不同位置或/和不同数量的连接组件与连接架脱离以朝向喷嘴移动或驱动连接组件向远离喷嘴方向移动以与连接架相连。

优选地，所述驱动机构有至少两组，每组连接组件对应由一组驱动机构驱动；

各所述连接组件包括

阀杆，朝向喷嘴方向轴向延伸，所述阀杆一端与连接架能脱扣地连接，另一端与封堵件相连接，并在所述弹性件作用下具有朝向喷嘴移动的趋势；

传动链，呈封闭环状，与阀杆相连，且传动链上设有沿封堵件移动方向延伸的齿条；各所述驱动机构包括

齿轮，套设于转轴上并随转轴转动，所述齿轮位于传动链内并能与齿条相啮合而使得传动链整体向远离喷嘴方向移动；

驱动块，径向突出于转轴上并随着转轴转动能推动阀杆与连接架脱离。

为了能够方便快捷地调节燃气流量，至少两个所述齿轮的齿部之间沿周向分段错位设置，如此随着转轴的转动，喷嘴被打开的数量改变，以使得火力调节的梯度小，调节范围精细；且所有所述驱动块位于与转轴轴线平行的同一直线上，以使得所有喷嘴能够同时关闭。

为了使得驱动机构的结构紧凑，所述驱动块设于齿轮上，所述驱动块的高度大于齿轮上的齿部的高度，如此既能保证驱动块拨动扣脚而齿轮又不会与扣脚产生干涉；所述传动链上开设有供驱动块伸入的避让槽，以防止齿轮驱动传动链时驱动块与传动链产生干涉。

为了使得阀杆与连接架能脱扣地相连，所述阀杆的一端设有能被驱动块推动的扣脚，所述连接架上设有供扣脚扣于其内的卡口。当需要遮蔽喷嘴时，转轴转动，使得驱动块拨动扣脚，在扣脚脱出卡口后，阀杆在弹性件作用下带动传动链整体向后移动以使封堵件遮蔽喷嘴；当需要打开喷嘴时，转轴转动而使齿轮与齿条啮合，传动链在齿轮的作用下向远离喷嘴方向移动，在此过程中，封堵件随之向远离喷嘴的方向移动，直至扣脚扣设于卡口内。

为了保证封堵件和喷嘴之间的密封性良好，所述喷嘴和封堵件之间的接合面为能相配合密封的斜面，以提高封堵件的工作可靠性，防止喷嘴处有燃气漏出。

为了防止传动链前后移动时运行不平稳，所述壳体内设置有供所述传动链放置的固定架，否则传动链运行不稳，会导致封堵件不能有效准确的启闭喷嘴。

所述动力机构可以有多种结构形式，优选地，所述动力机构包括电机和传动机构，所述传动机构的动力输入端与电机驱动相连，所述传动机构的动力输出端与转轴驱动相连。

所述传动机构可以有多种结构形式，优选地，所述传动机构包括与电机输出端驱动相连的初级齿轮、以及设于转轴上的末级齿轮，所述初级齿轮和末级齿轮直接啮合、或通过链条传动相连、或通过其他传动件传动连接。

本发明解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：一种应用上述燃气分配装置的燃气热水器，其特征在于：所述燃气热水器还包括燃烧器和用于控制燃气进入量的阀组，所述燃烧器与喷嘴相连通，所述阀组与第一进气口相连通。

与现有技术相比，本发明的优点：1、本发明的燃气分配装置设置有转轴和驱动机构，驱动机构设于转轴上，各喷嘴均对应有能启闭该喷嘴的封堵件，各封堵件之间独立动作并分别与一连接组件相连，随着转轴转动驱动机构能驱动不同位置或/和不同数量的连接组件移动，以驱动对应的封堵件打开或关闭对应的喷嘴，从而使得不同位置和不同数量的喷嘴能够一次性被打开或关闭多个，无需逐一打开或关闭，如此对燃气流量的调节方便快捷且灵活；2、即使其中有一个封堵件被磨损，其他封堵件依然能正常工作，对燃气流量的调节仍能进行，容错率高；3、各喷嘴均对应有能启闭该喷嘴的封堵件，即每个封堵件仅负责对应的喷嘴即可，相对于现有技术，各封堵件移动的次数少，减少磨损，提高各封堵件的工作可靠性，也延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图(去掉前侧板)；

图2为图1的去掉固定架的结构示意图；

图3为图2的局部结构示意图；

图4为图3的局部结构示意图；

图5为图3的局部结构示意图；

图6为图2中的其中一个齿轮和驱动块的结构示意图；

图7为图2中的转轴、动力机构和齿轮的结构示意图；

图8为图7的另一方向的局部结构示意图；

图9为图2的剖视图(喷嘴处于打开状态)；

图10为图2的剖视图(喷嘴处于关闭状态)；

图11为图9的A处放大图；

图12为图10的B处放大图；

图13为图1的燃气分配装置用于燃气热水器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图13所示，本优选实施例的燃气分配装置10用于燃气热水器，当然也可用于燃气壁挂炉中，燃气热水器包括燃烧器101、燃气分配装置10以及控制燃气进气量的燃气阀组102。

如图1～12所示，燃气分配装置10包括壳体1、喷嘴12、封堵件2、转轴3、驱动机构、连接组件、连接架4和动力机构5，转轴3、驱动机构和动力机构5、连接组件、连接架、封堵件2构成用于封堵喷嘴12的封堵机构。如图1、2所示，壳体1包括顶板103、底板104、左侧板105、右侧板106、连接板107、前侧板108以及后侧板109，顶板103、底板104、左侧板105、右侧板106及后侧板109一体成型呈无盖的箱体状，前侧板108可拆卸的安装于箱体前端以便于将部件安装于壳体1内，如图13所示，前侧板108装上后使壳体1呈封闭状态。连接板107上下两端分别连接顶板103和底板104，且连接板107位于右侧板106的左侧，以在连接板107和右侧板106之间形成安装腔110。

底板104上设有一个供燃气进入壳体1的第一进气口11，燃气阀组102与该第一进气口11相连通，当然第一进气口11也可以为多个。在后侧板109上设有至少两个供燃气流出壳体1的喷嘴12，多个喷嘴12沿左右方向间隔布置并与燃烧器101相连通。

转轴3沿喷嘴12的间隔设置方向轴向延伸并位于喷嘴12前方，转轴3第一端转动安装于左侧板105上，第二端穿过连接板107位于安装腔110内。以靠近喷嘴12为后方，以远离喷嘴12为前方。

本实施例中，动力机构5包括电机51和传动机构，电机为伺服电机，传动机构包括与电机51输出端驱动相连的初级齿轮52、以及能传递动力至转轴3上的末级齿轮53，该末级齿轮53设于转轴3上，初级齿轮52和末级齿轮53之间通过链条55传动，当然也可通过其他传动件如至少一个中间齿轮传动相连。

本实施例中，邻近每个喷嘴12入口端的前方均设有一个封堵件2，喷嘴12和对应封堵件2之间的接合面为能相配合密封的斜面，即封堵件2朝向喷嘴12的端部呈锥状，对应喷嘴12的入口处也为与封堵件2相配合密封的锥状，且封堵件2为橡胶材质。所有封堵件2沿着转轴3的轴向依次排列，每个封堵件通过一组连接组件对应由一组驱动机构驱动。壳体1内设有数量与连接组件数量相同的连接架4，各连接架4转动套设于转轴3上并相对壳体1固定设置，各连接架4上设有卡口41。

如图3～6、9～12所示，每组连接组件包括阀杆61和传动链63，传动链63呈封闭环状，且传动链63上设有一条沿封堵件2移动方向(前后)延伸的齿条631；阀杆61朝向喷嘴12方向轴向延伸并穿过传动链63，阀杆61前端位于传动链63内、并设有能脱扣地卡设于对应卡口41内的扣脚611，卡口41的口径略大于扣脚611的体积，以保证扣脚611能从卡口41内顺利脱出，阀杆61后端位于传动链63外侧并与封堵件2相连接，即传动链63与封堵件2相连。本实施例中，阀杆61为金属材质，扣脚611为具有弹性的金属材质，记忆金属，不易变形。阀杆61上套设有弹性件62而使阀杆61具有向后移动的趋势，在阀杆61与连接架4相连的状态下，弹性件62的两端分别抵靠阀杆61和连接架4。

各所述驱动机构包括齿轮7和驱动块402，齿轮7套设于转轴3上并随转轴3转动，且齿轮7位于传动链63内并能与齿条631相啮合而使得传动链63整体相对喷嘴12向前移动；驱动块402径向突出于转轴3上并随着转轴3转动能推动扣脚611从卡口41内脱出，在扣脚611脱出卡口41的状态下，阀杆61在弹性件62作用下带动传动链63整体向后移动以使封堵件2遮蔽喷嘴12。

如图7、8所示，本实施例中，驱动块402设于对应的齿轮7上，所有驱动块402位于与转轴3轴线平行的同一直线上，相邻两个齿轮7的齿部71之间沿周向分段错位设置，且驱动块402的高度大于齿轮7上的齿部71的高度，传动链63上开设有供驱动块402伸入的避让槽632。

壳体1内固定设有一供传动链63放置的固定架8，以防止传动链63移动不平稳，且固定架8上开设有防止固定架8与驱动块402干涉的避让口。

由上可知，当需要遮蔽喷嘴12时，转轴3转动，使得驱动块402拨动对应扣脚611，在扣脚611脱出卡口41后，阀杆61在弹性件62作用下带动传动链63整体向后移动以使封堵件2遮蔽对应喷嘴12；当需要打开喷嘴12时，转轴3转动而使齿轮7与对应齿条631啮合，传动链63在齿轮7的作用下向前移动，在此过程中，封堵件2随之向远离喷嘴12的方向移动，直至扣脚611扣设于卡口41内。

本实施例的燃气分配装置10的工作过程如下：在燃气热水器停止运行时，主控器控制电机51动作，驱动转轴3转动，驱动块402随之移动并拨动扣脚611，使扣脚611从卡口41内脱出，封堵件2在弹性件62弹力作用下朝向喷嘴12移动，因所有驱动块402位于与转轴3轴线平行的同一直线上，故能同时关闭所有燃气喷嘴12。当燃气热水器负荷变化时，主控器控制伺服电机51动作，转轴3带动齿轮7旋转，因齿轮7的齿部71之间沿周向分段错位设置，故传动链63依次向前移动以带动对应的封堵件2远离喷嘴12，调节流出该装置的燃气流量，直至提起所有封堵件2，此时所有喷嘴12有燃气流出、为最大负荷运行。转轴3旋转一周，保证可以使燃气喷嘴12从所有关闭到所有打开再到所有关闭，且喷嘴12打开数量随着转轴3顺时针旋转或逆时针旋转递增。

本实施例中，各齿轮7的齿部71和与其相邻的齿轮7的齿部71沿转轴3周向分段错位设置，故喷嘴12被逐一打开，当然，以转轴3的一个径向截面为参照，也可使至少两个齿轮7的齿部71在前述径向截面上的水平方向的投影重合(沿转轴3轴向看)，如此喷嘴12可以有多个被同时打开。并且投影重合的至少两个齿部71可以非相邻设置，从而使被打开的喷嘴12非相邻，避免火力集中在某一区域燃烧，从而使得燃气均匀分段燃烧，保证热交换器受热均匀，燃烧火焰均匀稳定，避免热交换器产生冷凝水，提高机器使用寿命。换言之，齿轮7的齿部71布置方式可定义，针对不同的具体热水器机型可调整性大，适应性强，便于设计更改，以更灵活方便的调节燃气流量。

本实施例的燃气分配装置10使得燃烧火力能调节段数多，各段数间调节梯度小、精度高，从而使水温调节范围更精细，燃气流量控制精准，热水器可根据具体情况调节参与燃烧的喷嘴12数量，避免水温过高或过低的现象，为用户提供了更多选择；且该燃气分配装置可以把最低温升降的很低，有效解决夏天水太烫的问题，节省燃气；另外，通过设置一套动力机构5能实现多段数火力调节，节省壳体1内部空间，降低多段数燃气流量的控制成本。

Claims (10)

1.一种燃气分配装置，包括

壳体(1)，所述壳体(1)上设有至少一个供燃气进入壳体(1)的第一进气口(11)；

喷嘴(12)，至少有两个并间隔设于壳体(1)侧壁上，用以供燃气流出壳体(1)；

封堵机构，用于封堵喷嘴(12)；

其特征在于，所述封堵机构包括有

转轴(3)，设于所述壳体(1)内并沿喷嘴(12)间隔设置的方向轴向延伸；

动力机构(5)，其动力输出端与转轴(3)相连，用于驱动转轴(3)绕自身轴线旋转；

封堵件(2)，用于封堵喷嘴(12)，至少有两个且每个封堵件(2)对应一个喷嘴(12)；

连接架(4)，相对壳体(1)固定设置；

连接组件，数量与封堵件(2)数量相同，每组连接组件对应与一个所述封堵件(2)相连，并且每组连接组件同时与连接架(4)能脱扣地相连，每组连接组件在弹性件(62)作用下具有朝向喷嘴(12)移动的趋势；

驱动机构，设于转轴(3)上，随着转轴(3)的转动而驱动不同数量或/和不同位置的连接组件与连接架(4)脱离以朝向喷嘴(12)移动或驱动连接组件向远离喷嘴(12)方向移动以与连接架(4)相连。

2.根据权利要求1所述的燃气分配装置，其特征在于：所述驱动机构有至少两组，每组连接组件对应由一组驱动机构驱动；

每组连接组件包括

阀杆(61)，朝向喷嘴(12)方向轴向延伸，所述阀杆(61)一端与连接架(4)能脱扣地连接，另一端与封堵件(2)相连接，并在所述弹性件(62)作用下具有朝向喷嘴(12)移动的趋势；

传动链(63)，呈封闭环状，与阀杆(61)相连，且传动链(63)上设有沿封堵件(2)移动方向延伸的齿条(631)；

每组驱动机构包括有：

齿轮(7)，套设于转轴(3)上并随转轴(3)转动，所述齿轮(7)位于传动链(63)内并能与齿条(631)相啮合而使得传动链(63)整体朝远离喷嘴(12)方向移动；

驱动块(402)，径向突出于转轴(3)上并随着转轴(3)转动能推动阀杆(61)与连接架(4)脱离。

3.根据权利要求2所述的燃气分配装置，其特征在于：至少两个所述齿轮(7)的齿部(71)之间沿周向分段错位设置，且所有所述驱动块(402)位于与转轴(3)轴线平行的同一直线上。

4.根据权利要求3所述的燃气分配装置，其特征在于：所述驱动块(402)设于齿轮(7)上，所述驱动块(402)的高度大于齿轮(7)上的齿部(71)的高度，所述传动链(63)上开设有供驱动块(402)伸入的避让槽(632)。

5.根据权利要求2所述的燃气分配装置，其特征在于：所述阀杆(61)的一端设有能被驱动块(402)推动的扣脚(611)，所述连接架(4)上设有供扣脚(611)扣于其内的卡口(41)。

6.根据权利要求1所述的燃气分配装置，其特征在于：所述喷嘴(12)和封堵件(2)之间的接合面为能相配合密封的斜面。

7.根据权利要求2所述的燃气分配装置，其特征在于：所述壳体(1)内设置有供所述传动链(63)放置的固定架(8)。

8.根据权利要求1所述的燃气分配装置，其特征在于：所述动力机构(5)包括电机(51)和传动机构，所述传动机构的动力输入端与电机(51)驱动相连，所述传动机构的动力输出端与转轴(3)驱动相连。

9.根据权利要求8所述的燃气分配装置，其特征在于：所述传动机构包括与电机(51)输出端驱动相连的初级齿轮(52)、以及设于转轴(3)上的末级齿轮(53)，所述初级齿轮(52)和末级齿轮(53)直接啮合、或通过链条(55)传动相连、或通过其他传动件传动连接。

10.一种应用权利要求1～9中任一权利要求所述的燃气分配装置的燃气热水器，其特征在于：所述燃气热水器还包括燃烧器(101)和用于控制燃气进入量的阀组(102)，所述燃烧器(101)与喷嘴(12)相连通，所述阀组(102)与第一进气口(11)相连通。

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