CN111750536B - 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，其上设有至少一个第一进气口；喷嘴至少有两个并间隔设于壳体侧壁上；封堵机构包括有封堵件、转轴、动力机构和驱动块组，封堵件至少有两个且每个封堵件对应一个喷嘴；转轴沿喷嘴的间隔设置方向轴向延伸；动力机构用于驱动转轴绕自身轴线旋转；驱动块组至少有两组并沿轴向间隔设置于转轴上，每组驱动块组对应驱动一个封堵件，各驱动块组包括一个或至少两个沿转轴周向设置的驱动块，各驱动块径向凸出于转轴上。本发明的燃气分配装置的各喷嘴均对应有封堵件，随着转轴转动不同位置和不同数量的封堵件被对应驱动，燃气流量调节方式方便快捷且灵活。

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；另外，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，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，密封性变差，对燃气流量的调节不够准确；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；并且，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。

另外，按顺序打开喷嘴的方式使得火力集中在某一区域燃烧，造成热交换器单边燃烧不均，会出现局部高温问题，容易出现冷凝水，且使用频率高的部位容易出现加速老化；另外，燃气需要通过与空气混和才可以进行燃烧反应，而供应空气的进气口是均匀分布的，单边燃烧时，另一侧的新鲜空气并未参与燃烧，而是直接通过热交换器排出了室外，降低了单边燃烧时的热效率。

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，提供一种避免小火燃烧时、火力集中在某一区域的燃气分配装置。

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。

本发明解决上述前三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

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；

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，其动力输出端与转轴相连，用于驱动转轴绕自身轴线旋转；

驱动块组，用于驱动封堵件封堵喷嘴，至少有两组并沿轴向间隔设置于转轴上，每组驱动块组对应驱动一个封堵件，各所述驱动块组包括一个或至少两个沿转轴周向设置的驱动块，各所述驱动块径向凸出于转轴上。

为了使得随着转轴的转动，喷嘴不是同时被全部打开或同时被全部关闭，至少其中两组驱动块组中的驱动块数量不同。从而使转轴在转动不同角度时，喷嘴被关闭的数量产生变化，如此燃气流量调节的梯度小、范围小、精度高。

为了使得喷嘴被打开的数量随着转轴的转动增多或减少，所述每组驱动块组中的驱动块数量沿转轴轴向依次增多；或者每相邻两组驱动块组中的驱动块数量相同且所有驱动块组的驱动块数量在总体上沿转轴轴向依次增多。

为了使得火力均匀分布，避免过于集中，非相邻驱动块组上的驱动块中，至少有两个驱动块分布在与转轴平行的同一条直线上。即在转轴转至某一角度时，打开的喷嘴至少有两个是不相邻的，如此使得打开的喷嘴分散，从而使小火燃烧时，燃烧火焰不至于太过集中烧坏换热器，影响整机寿命。

为了使得转轴在转动不同角度时，喷嘴被关闭的数量产生变化，至少有两组驱动块组中的驱动块数量相同，但在转轴周向上的排列不同。

为了使得封堵件能被驱动块驱动，每个封堵件对应与一个翘板的第二端相连，所述翘板的第一端相对壳体固定设置，翘板的第二端受到驱动块压迫而朝向喷嘴方向移动。当翘板受到驱动块压迫时，翘板带动封堵件朝向喷嘴移动以封堵喷嘴，当驱动块释放翘板时，翘板在自身弹性作用下带动封堵件向远离喷嘴方向移动以打开喷嘴。

为了防止翘板的自身弹力不足以带动封堵件远离喷嘴，邻近所述翘板的第二端设有使翘板始终保持向远离喷嘴方向复位趋势的弹性件，在翘板朝向喷嘴移动时，弹性件被压缩，当翘板受到的驱动块的压力消失后，弹性件的弹力被释放而推动翘板向远离喷嘴方向移动。

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。

为了防止在封堵件封堵喷嘴的状态下，二者之间具有间隙而导致漏气，所述封堵件为橡胶块，橡胶材质密封作用好，提高封堵件的封堵可靠性；且能防止封堵件封堵喷嘴时和喷嘴之间产生硬干涉，损伤部件。

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块组，驱动块组设于转轴上，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，因驱动块组有多组，每组驱动块组对应驱动一个封堵件，且各驱动块组有至少一个驱动块，从而使得随着转轴转动不同位置和不同数量的封堵件被对应驱动块组驱动，以遮蔽对应的喷嘴，如此喷嘴能够一次性被打开或关闭多个，无需逐一打开或关闭，并且也可使得不相邻的两个喷嘴同时处于打开状态，避免了集中打开某一区域内的喷嘴，进而避免火力集中在某一区域燃烧，从而使得燃气均匀燃烧，保证热交换器受热均匀，燃烧火焰均匀稳定，防止热交换器产生冷凝水，提高机器使用寿命，由前述可知该燃气流量调节方式方便快捷且灵活；2、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；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1的结构示意图(去掉前侧板)；

图2为图1的另一方向的结构示意图；

图3为图1的去掉壳体的结构示意图；

图4为图3的转轴和末级齿轮的结构示意图；

图5为图3的翘板和封堵件的结构示意图；

图6为图1的剖视图；

图7为图1的燃气分配装置用于燃气热水器的结构示意图；

图8为本发明实施例2的转轴和驱动块组的结构示意图。

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。

实施例1

如图7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，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1～6所示，燃气分配装置10包括壳体1、喷嘴12、封堵件2、转轴3、驱动块组40、动力机构5和翘板7，封堵件2、转轴3、驱动块组40和动力机构5构成用于封堵喷嘴12的封堵机构。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7所示，并前侧板108安装上后使壳体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，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。

动力机构5用于驱动转轴3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，电机51设于底板104上且其动力输出端穿过连接板107至安装腔110内，传动机构位于安装腔110内，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，末级齿轮53设于转轴3上，初级齿轮52和末级齿轮53之间通过中间齿轮54传动。

当然，传动机构也可以有其他结构形式，比如初级齿轮52和末级齿轮53直接啮合或通过其他传动件如链条传动连接。

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，所有封堵件2沿着转轴3的轴向依次排列，每个封堵件2对应有一个翘板7，即喷嘴12、封堵件2和翘板7三者数量相同。转轴3上设有与翘板7对应并能压迫翘板7使翘板7朝向喷嘴12方向移动的驱动块组40，其中翘板7具有弹性，优选为弹性钢片，翘板7的第一端通过螺钉71固定设于壳体1上，第二端为自由端，封堵件2设置在邻近翘板7第二端的位置并随翘板7同步移动；另外，翘板7的第二端设有使翘板7始终保持向远离喷嘴12方向复位趋势的弹性件409，该弹性件409为弹簧，一端设于翘板7上，另一端设于壳体1上。

如图4所示，驱动块组40至少有两组并沿轴向间隔设置于转轴3上，每组驱动块组40对应驱动一个翘板7。各驱动块组40包括一个驱动块402或至少两个沿转轴3周向设置的驱动块402，各驱动块402径向凸出于转轴3上。随着转轴3的转动，各驱动块组40中的驱动块402顺次压迫翘板7。

驱动块组40之间的排列方式可以有多种，至少其中两组驱动块组40中的驱动块402数量不同，本实施例中，每相邻两组驱动块组40中的驱动块402数量相同且所有驱动块组40的驱动块402数量在总体上沿转轴3轴向依次增多。当然，也可使每组驱动块组40中的驱动块402数量沿转轴3轴向依次增多。

本实施例中，至少其中两组驱动块组40的驱动块402中，至少两个驱动块402位于与转轴3轴线平行的同一直线上，换言之，位于同一直线上的所有驱动块402沿转轴3轴向为一排设置，且本实施例中，在同一直线上的驱动块402数量沿转轴3的转动方向逐渐增多，从而使得随着转轴3的转动，喷嘴12被关闭的数量逐渐增多或减少。

另外，所有驱动块组40在与转轴3轴线平行的一条直线上均没有驱动块402，当转轴3转动至该位置时，所有驱动块组40的驱动块402均不压迫对应的翘板7。

当需要调节燃气流量时，电机51启动带动转轴3旋转，转轴3上的驱动块402压在翘板7上时，翘板7在压力作用下朝向喷嘴12方向移动，直至封堵件2完全遮蔽对应喷嘴12的入口端面；当驱动块402离开翘板7时，翘板7在自身弹性和弹性件409的弹力下带动封堵件2离开对应喷嘴12，直至喷嘴12的入口处处于敞口状态与第一进气口11相连通。

封堵件2优选为橡胶材质，一来起到密封作用，防止喷嘴12未被完全关闭，二来封堵件2遮蔽喷嘴12时二者不会产生硬干涉，防止损伤部件。

本实施例的燃气分配装置10的工作原理如下：

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旋转，当所有驱动块组40中均有驱动块402压迫对应翘板7时(此时转动至翘板7处的、位于与转轴3轴线平行的同一直线上的驱动块402数量与喷嘴12数量相同)，驱使封堵件2关闭所有燃气喷嘴12。燃气热水器最大负荷运行时，主控器控制电机51动作，驱动转轴3旋转，当所有驱动块组40均未压迫对应翘板7时，此时翘板7的第二端未受到朝向喷嘴12方向的力，翘板7在自身弹性和弹性件409的弹力下带动封堵件2离开喷嘴12，以打开所有喷嘴12。当燃气热水器负荷变化时，主控器控制电机51动作，部分驱动块组40压迫对应翘板7(此时转动至翘板7处的、位于与转轴3轴线平行的同一直线上的驱动块402数量少于喷嘴12数量)，进而驱使对应封堵件2关闭部分燃气喷嘴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能实现喷嘴12打开数量递增。

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：转轴3上的驱动块组40及其驱动块402布置方式不同。

如图8所示，非相邻驱动块组40上的驱动块402中，至少有两个驱动块402分布在与转轴3平行的同一条直线上，换言之，位于同一条直线的驱动块402不是相邻设置而是间隔设置，故对应驱动的封堵件2不是相邻设置，如此使得打开的喷嘴12分散而不是相邻，以使燃烧火焰不至于太过集中烧坏换热器，影响整机寿命。并且至少有两组驱动块组40中的驱动块402数量相同，但在转轴3周向上的排列不同。

且新开启的喷嘴12位于上一阶段开启的喷嘴12的火焰传递能力范围内，如可设置为新开启的喷嘴12对应的拨动块402与上一阶段开启的喷嘴12对应的拨动块402相邻，即新开启的喷嘴12与上一阶段开启的喷嘴12相邻，从而使新开启的喷嘴12处燃气被相邻喷嘴12处火焰点燃，保证在火力从小至大调节时新打开的喷嘴12火焰顺利点燃。

由上述两个实施例可知，驱动块组40及其驱动块402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 (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

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)；

转轴(3)，设于所述壳体(1)内，沿喷嘴(12)的间隔设置方向轴向延伸；

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；

驱动块组(40)，用于驱动封堵件(2)封堵喷嘴(12)，至少有两组并沿轴向间隔设置于转轴(3)上，每组驱动块组(40)对应驱动一个封堵件(2)，各所述驱动块组(40)包括一个或至少两个沿转轴(3)周向设置的驱动块(402)，各所述驱动块(402)径向凸出于转轴(3)上。

2.根据权利要求1所述的燃气分配装置，其特征在于：至少其中两组驱动块组(40)中的驱动块(402)数量不同。

3.根据权利要求2所述的燃气分配装置，其特征在于：所述每组驱动块组(40)中的驱动块(402)数量沿转轴(3)轴向依次增多；或者每相邻两组驱动块组(40)中的驱动块(402)数量相同且所有驱动块组(40)的驱动块数量在总体上沿转轴(3)轴向依次增多。

4.根据权利要求1所述的燃气分配装置，其特征在于：非相邻驱动块组(40)上的驱动块(402)中，至少有两个驱动块(402)分布在与转轴(3)平行的同一条直线上。

5.根据权利要求1所述的燃气分配装置，其特征在于：至少有两组驱动块组(40)中的驱动块(402)数量相同，但在转轴(3)周向上的排列不同。

6.根据权利要求1～5中任一权利要求所述的燃气分配装置，其特征在于：每个封堵件(2)对应与一个翘板(7)的第二端相连，所述翘板(7)的第一端相对壳体(1)固定设置，翘板(7)的第二端受到驱动块(402)压迫而朝向喷嘴(12)方向移动。

7.根据权利要求6所述的燃气分配装置，其特征在于：邻近所述翘板(7)的第二端设有使翘板(7)始终保持向远离喷嘴(12)方向复位趋势的弹性件(409)。

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。

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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