CN111750535B - 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、喷嘴和封堵机构，壳体上设有第一进气口和至少两个喷嘴，封堵机构包括有转轴、驱动转轴转动的动力机构以及封堵件，封堵件至少有两个并沿轴向间隔设于转轴上，各封堵件对应遮蔽一个喷嘴，在转轴转动至封堵件与喷嘴相对应的状态下，对应的喷嘴被封堵件遮蔽，在转轴转动至封堵件与喷嘴错开的状态下，喷嘴的入口端与第一进气口相连通。本发明的封堵件有多个，每个封堵件对应一个喷嘴，即使其中有一个封堵件封堵性能下降，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。

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、安装于活塞上的密封圈、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，即活塞和密封圈构成能封堵喷嘴的封堵件。

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与燃气主管之间的缝隙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，仅通过一个活塞和密封圈移动来控制参与燃烧的喷嘴数量，活塞和密封圈长时间使用后会有磨损，导致活塞或密封圈与燃气主管之间存在缝隙，对燃气流量的调节不够准确，导致整个装置的燃气流量调节失灵；另外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；3、需设置丝杆、活塞、密封圈等部件，涉及部件多。

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，提供一种涉及部件少、工作可靠性高的燃气分配装置。

本发明所要解决的第四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控制参与燃烧的喷嘴数量的应用上述燃气分配装置的燃气热水器。

本发明解决上述第一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，设于所述壳体内并沿喷嘴间隔设置的方向轴向延伸；

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，至少有两个并沿轴向间隔设于转轴上，各封堵件对应遮蔽一个喷嘴，在所述转轴转动至封堵件与喷嘴相对应的状态下，对应的喷嘴被封堵件遮蔽，在所述转轴转动至封堵件与喷嘴错开的状态下，所述喷嘴的入口端与第一进气口相连通。

本发明解决上述第二个和第三个技术问题所采用的技术方案为：

所述转轴为内部中空的转筒，且所述转轴与喷嘴的入口端面始终处于接触状态；在转轴侧壁上设有至少一组供燃气进入转轴的第二进气口以及至少两组沿转轴轴向间隔布置的供燃气流出转轴的出气孔组，每组出气孔组对应与一个封堵件沿转轴周向设置，所述封堵件为对应位置的所述转轴的侧壁，各所述出气孔组包括一个或至少两个沿转轴周向设置的出气孔，各所述出气孔能与对应的喷嘴相连通，各所述出气孔组与对应的封堵件随着转轴的转动依次交替地转动至对应的喷嘴处。。

通过在转轴上开设第二进气口和出气孔组，即能实现对燃气流量的控制，结构简单，涉及部件少，易于加工制作，且无需多余的中间过渡部件，避免了中间过渡部件失灵而不能精确调节流量的隐患。所述封堵件为对应位置的转轴的侧壁，无需设置专门的封堵件。

为了使得喷嘴被打开的数量随着转轴转动而改变，至少两组出气孔组中的出气孔数量不同。

为了使得喷嘴被打开的数量随着转轴转动增多，所述每组出气孔组中的出气孔数量沿转轴轴向依次增多；或者至少每相邻两组出气孔组中的出气孔数量相同且所有出气孔组的出气孔数量在总体上沿转轴轴向依次增多。

非相邻出气孔组中的出气孔中，至少有两个出气孔的中心分布在与转轴平行的同一条直线上，从而使得被打开的喷嘴至少两个非相邻，避免火力集中在某一区域燃烧。

为了防止出气孔组对应喷嘴时，当两个出气孔之间的部位对准喷嘴时，喷嘴被遮蔽，至少一组出气孔组中的出气孔相连通，如此使得出气孔组对应喷嘴时，喷嘴处始终有燃气流经。

为了防止燃气还未流至距第二进气口较远的喷嘴处就已断流，所述第二进气口有至少两组并沿转轴轴向布置，各所述第二进气口包括一个或至少两个沿转轴周向设置的进气孔，且第二进气口与出气孔组沿转轴轴向交替设置，始终有至少一个进气孔与第一进气口相连通。如此燃气能从多个部位进入转轴内，使各个喷嘴距离第二进气口的距离都不太远。

为了防止转轴侧壁封堵喷嘴的状态下，二者之间具有间隙而导致漏气，在每个喷嘴的入口端面处均设有密封圈，密封圈起到密封作用，提高封堵件的封堵可靠性；且能防止封堵件和喷嘴之间产生硬干涉，损伤部件。

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至少一个中间齿轮间接啮合或通过其他传动件传动连接。

本发明解决上述第四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、本发明的封堵件有多个，每个封堵件对应一个喷嘴，即使其中有一个封堵件封堵性能下降，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；2、本发明通过使每个喷嘴均对应一个出气孔组和一个封堵件，一个出气孔组和一个封堵件对应并沿转轴周向设置，且各出气孔组包括至少一个出气孔，随着转轴转动不同位置和不同数量的喷嘴被封堵件遮蔽，使得喷嘴能够一次性被打开或关闭多个，无需逐一打开或关闭该燃气流量调节方式方便快捷且灵活；3、本发明通过在中空的转轴侧壁上开设与喷嘴相对应的出气孔，即能实现多段数燃气流量的调节，结构简单，易于加工制作，无中间过渡零件，避免了中间过渡零件失灵而影响燃气流量调节的隐患，提高了该燃气分配装置的工作可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例1的分解示意图；

图2为图1的装配示意图；

图3为图1的转轴的结构示意图；

图4为图1的剖视图；

图5为图1的另一方向的剖视图；

图6为图2的燃气分配装置应用于燃气热水器上的结构示意图；

图7为本发明实施例2的转轴、出气孔组的结构示意图。

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6所示，本优选实施例的燃气分配装置10可以用于燃气热水器或燃气壁挂炉中，本实施例以燃气热水器为例，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1～5所示，燃气分配装置10包括壳体1、喷嘴12、封堵件2、转轴3以及一套动力机构5，封堵件2、转轴3以及动力机构5构成用于封堵喷嘴12的封堵机构。壳体1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。在壳体1的侧壁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设于壳体1内并沿喷嘴12的间隔设置方向轴向延伸，转轴3在动力机构5的驱动下绕自身轴线旋转。本实施例中，动力机构5包括电机51和传动机构，电机51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、以及设于转轴3上的末级齿轮53，初级齿轮52和末级齿轮53之间通过中间齿轮54啮合传动。

当然，传动机构也可以有其他结构形式，初级齿轮52和末级齿轮53之间通过其他传动件如链条传动。

本实施例中，转轴3为内部中空的转筒，壳体1内设有与转筒相适配并供转筒置于其内的容置腔32，容置腔32与第一进气口11相连通，且转轴3与喷嘴12的入口端面始终处于接触状态，在每个喷嘴12的入口端面处还设有橡胶材质的密封圈121。

在转轴3侧壁上设有供燃气进入转轴3的第二进气口33以及至少两组沿转轴3轴向间隔布置的供燃气流出转轴3的出气孔组34，每组出气孔组34对应与一个封堵件沿转轴3周向设置，封堵件为对应位置的转轴3的侧壁(对应位置是指：封堵件与对应的出气孔组34沿转轴3周向围成一个封闭环状)，各出气孔组34包括一个或至少两个沿转轴3周向设置的出气孔34a，各出气孔34a能与对应的喷嘴12相连通使得燃气进入喷嘴12内，各出气孔组34与对应的封堵件随着转轴3的转动依次交替地转动至对应的喷嘴12处。

至少两组出气孔组34的出气孔34a数量不同，本实施例中，至少每相邻两组出气孔组34中的出气孔34a数量相同且所有出气孔组34的出气孔34a数量在总体上沿转轴3轴向依次增多，从而使得随着转轴3的转动，喷嘴12被打开的数量逐渐增多。当然，也可使出气孔组34的出气孔34a数量沿转轴3轴向依次增多。出气孔34a呈圆形状，且所有出气孔组34的出气孔34a中，至少两个出气孔34a的圆心位于与转轴3轴线平行的同一直线上。本实施例中，沿转轴3周向，圆心位于与转轴3轴线平行的同一直线上的出气孔34a数量逐渐增多，从而使得随着转轴3转动，被打开的喷嘴12数量逐渐增多。

第二进气口33有至少两组并沿转轴3轴向布置，各所述第二进气口33包括一个或至少两个沿转轴3周向设置的进气孔33a，且第二进气口33与出气孔组34沿转轴3轴向交替设置。本实施例中，进气孔33a呈长度方向沿转轴3周向延伸的条形，并且始终有至少一个进气孔33a与第一进气口11相连通，以保证无论转轴3转至哪个角度，均有燃气进入转轴3内。所有进气孔33a的口径总面积大于所有喷嘴12的喷孔122面积之和的两倍，从而使通过第二进气口33的燃气流量能均匀分配到各出气孔34a至喷嘴12，防止燃气流量未到相对第二进气口33位置较远的喷嘴12处就断流了。

本实施例的燃气分配装置的工作原理如下：

燃气热水器要停止运行时，主控器控制电机51动作，驱动转轴3转动，直至所有出气孔组34均未转动至对应的喷嘴12处，即所有封堵件均转动至对应的喷嘴12处，此时转轴3的侧壁封堵所有喷嘴12。

燃气热水器需最大负荷运行时，主控器控制电机51动作，驱动转轴3转动，直至所有出气孔组34均转动至对应的喷嘴12处，每个喷嘴12对应一个出气孔34a，此时所有燃气喷嘴12可以喷出燃气。

当燃气热水器负荷变化时，主控器控制电机51动作，驱动转轴3转动，直至部分出气孔组34转动至对应的喷嘴12处，另一部分出气孔组34未对应喷嘴12而是封堵件对应喷嘴12。

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，且转轴3顺时针旋转或逆时针旋转时喷嘴12打开数量递增。换言之，通过旋转转轴3，改变转轴3上出气孔34a与喷嘴12对齐的数量以改变流出该装置燃气流量大小。

另外，也可以使非相邻出气孔组34中的出气孔34a中，至少有两个出气孔34a的中心分布在与转轴3平行的同一条直线上，使得被打开的喷嘴12不是相邻设置，从而使得火力均匀，避免集中在某一区域燃烧，烧坏换热器，影响整机寿命。

由上可知，本实施例的燃气分配装置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能实现多段数火力调节，节省壳体内部空间，降低多段数燃气流量的控制成本。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于：出气孔组的结构不同。

如图7所示，为了防止出气孔组34对应喷嘴12时，当两个出气孔34a之间的部位对准喷嘴12时，喷嘴12被遮蔽，故使至少一组出气孔组34中的出气孔34a相连通，即该出气孔组34为条形孔带，如此使得出气孔组34对应喷嘴12时，喷嘴12处始终有燃气流经。

由上述多个实施例可知，出气孔组34和出气孔34a的布置方式可定义，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。

Claims (7)

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，至少有两个并沿轴向设于转轴(3)上，各封堵件对应遮蔽一个喷嘴(12)，在所述转轴(3)转动至封堵件与喷嘴(12)相对应的状态下，对应的喷嘴(12)被该封堵件遮蔽，在所述转轴(3)转动至封堵件与喷嘴(12)错开的状态下，所述喷嘴(12)的入口端与第一进气口(11)相连通；

所述转轴(3)为内部中空的转筒，且所述转轴(3)与喷嘴(12)的入口端面始终处于接触状态，在每个喷嘴(12)的入口端面处还设有橡胶材质的密封圈(121)；

在转轴(3)侧壁上设有至少一个供燃气进入转轴(3)的第二进气口(33)以及至少两组沿转轴(3)轴向间隔布置的供燃气流出转轴(3)的出气孔组(34)，每组出气孔组(34)对应与一个封堵件沿转轴(3)周向设置，所述封堵件为对应位置的所述转轴(3)的侧壁，各所述出气孔组(34)包括一个或至少两个沿转轴(3)周向设置的出气孔(34a)，各所述出气孔(34a)能与对应的喷嘴(12)相连通，各所述出气孔组(34)与对应的封堵件随着转轴(3)的转动依次交替地转动至对应的喷嘴(12)处；

所述第二进气口(33)有至少两组并沿转轴(3)轴向布置，各所述第二进气口(33)包括一个或至少两个沿转轴(3)周向设置的进气孔(33a)，且第二进气口(33)与出气孔组(34)沿转轴(3)轴向交替设置，始终有至少一个进气孔(33a)与第一进气口(11)相连通；

所述每组出气孔组(34)中的出气孔(34a)数量沿转轴(3)轴向依次增多；或者至少每相邻两组出气孔组(34)中的出气孔(34a)数量相同且所有出气孔组(34)的出气孔(34a)数量在总体上沿转轴(3)轴向依次增多。

2.根据权利要求1所述的燃气分配装置，其特征在于：至少两组出气孔组(34)的出气孔(34a)数量不同。

3.根据权利要求1所述的燃气分配装置，其特征在于：非相邻出气孔组(34)中的出气孔(34a)中，至少有两个出气孔(34a)的中心分布在与转轴(3)平行的同一条直线上。

4.根据权利要求1所述的燃气分配装置，其特征在于：至少一组出气孔组(34)中的出气孔(34a)相连通。

5.根据权利要求1～4中任一权利要求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。

6.根据权利要求5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)直接啮合或通过至少一个中间齿轮(54)间接啮合、或通过其他传动件传动连接。

7.一种应用权利要求1～6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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