CN112747474B - 燃气分配器及热水器的燃气分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气分配器及热水器的燃气分配方法，燃气分配器包括前管本体、锥形阀以及运动机构。前管本体具有分配腔，分配腔具有进气口和若干出气喷嘴；锥形阀与出气喷嘴一一对应连接。锥形阀具有齿条部，运动机构包括与齿条部一一对应啮合的齿轮，运动机构被设置为通过驱动各齿轮转动带动锥形阀沿第二直线方向运动来控制各出气喷嘴的出气截面积。燃气分配方法通过获取比例阀输入端燃气的压力值，并将压力值与预设的压力区间做比较，判断出压力值所处的压力区间，由此识别出燃气的类型，并调取相应的出气截面积的初始值来匹配燃气种类，然后再进入正常燃烧模式，从而实现了燃气分配器自动适应燃气种类的效果。

Description

燃气分配器及热水器的燃气分配方法

技术领域

本发明涉及一种燃气分配器及热水器的燃气分配方法。

背景技术

燃气热水器用气源分为人工煤气、天然气以及液化石油气。我国的燃气供应领域起步较晚，当前三种气源均在使用中，导致切换燃气热水器的气源时需要更换不同的分配器，需要专业的人员进行上门操作，且操作过程中需要打开燃气热水器的面罩进行更换分配器，费时费力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种燃气分配器及热水器的燃气分配方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种燃气分配器，包括：

前管本体，具有分配腔，所述分配腔具有进气口和若干沿第一直线方向分布的出气喷嘴；

锥形阀，与所述出气喷嘴一一对应连接，所述锥形阀用于控制所述出气喷嘴的出气截面积，所述锥形阀具有齿条部；

运动机构，固定于所述分配腔内，所述运动机构包括与所述齿条部一一对应啮合的齿轮，所述运动机构被设置为通过驱动各所述齿轮转动带动所述锥形阀沿垂直于所述第一直线方向的方向运动来控制各所述出气喷嘴的出气截面积。

优选地，所述锥形阀包括锥形阀芯和阀杆，所述齿条部位于所述阀杆上，所述阀杆的一端与所述锥形阀芯固定，另一端与所述齿轮啮合。

优选地，所述锥形阀芯具有阀芯锥形面，所述出气喷嘴具有第一分段、第二分段及第三分段，所述第二分段的内壁为与所述阀芯锥形面相匹配的喷嘴锥形面，所述第一分段和所述第三分段的内壁面均为圆柱面，并分别连接所述喷嘴锥形面的两端。

优选地，所述齿条部凸出于所述阀杆的表面；和/或，所述齿条部部分深入所述出气喷嘴内。

优选地，所述阀杆具有沿其径向向外凸出的凸出部，所述凸出部沿所述阀杆的轴向方向延伸，所述齿条部位于所述凸出部上。

优选地，所述燃气分配器还包括与所述阀杆一一对应设置的导向件，所述导向件的一端固定于所述前管本体上，所述阀杆贯穿所述导向件的另一端，并与所述导向件滑动连接。

优选地，所述导向件包括导向部，所述导向部具有供所述阀杆穿过的导向槽和滑动槽，所述阀杆运动时，所述齿条部在所述滑动槽内滑动。

优选地，所述导向槽的四周闭合或者一侧具有开口，和/或，所述导向件还包括杆部，所述杆部的两端分别与所述前管本体和所述导向部固定。

优选地，所述运动机构包括连杆，所述连杆的两端与所述前管本体转动连接，所述齿轮与所述连杆同轴固定。

优选地，所述连杆上对称设有沿其轴向延伸的键，所述齿轮上设有与所述键匹配的键槽；

和/或，所述运动机构还包括用于防止齿轮沿所述连杆的轴向窜动的限位体，所述限位体的一端固定于所述连杆上；

和/或，所述运动机构还包括外置于所述前管本体的驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述连杆固定连接。

一种热水器的燃气分配方法，采用如上任一项所述的燃气分配器实现，所述燃气分配方法包括如下步骤：

S10、通过压力传感器获取比例阀输入端的燃气的压力值，其中，所述比例阀的输出端连接前管本体的进气口；

S20、判断所述压力值所在的压力区间，根据所述压力值所在的压力区间控制运动机构将所述出气喷嘴的出气截面积调整为与压力区间相适应的值，不同压力区间对应的出气截面积不同；

S30、控制热水器进入正常燃烧模式。

优选地，步骤S10中，压力区间包括小于1000、[1000，2800]以及大于2800这三个区间，对应的压力单位为Pa。

优选地，步骤S10中：

所述压力值小于1000时，控制所述运动机构将各出气喷嘴的出气截面积调整在[4.9，7]平方毫米内，并控制用于补入空气的风机在[4042，4558]转/每分钟内；

和/或，所述压力值在[1000，2800]时，控制所述运动机构将各出气喷嘴的出气截面积调整在[1.32，2.54]平方毫米内，并控制用于补入空气的风机在[4512，5088]转/每分钟内；

和/或，所述压力值大于2800时，控制所述运动机构将各出气喷嘴的出气截面积调整在[0.63，095]平方毫米内，并控制用于补入空气的风机在[4982，5618]转/每分钟内。

优选地，步骤S10中：

所述压力值小于1000时，控制所述运动机构将各出气喷嘴的出气截面积调整为7平方毫米，并控制用于补入空气的风机为4300转/每分钟；

和/或，所述压力值在[1000，2800]时，控制所述运动机构将各出气喷嘴的出气截面积调整为1.4平方毫米，并控制用于补入空气的风机为4800转/每分钟；

和/或，所述压力值大于2800时，控制所述运动机构将各出气喷嘴的出气截面积调整为0.95平方毫米，并控制用于补入空气的风机为5300转/每分钟。

优选地，步骤S10具体包括如下步骤：

S11、获取热水器的离子感应针的感应结果，若检测到电流值，则执行步骤S12，否则重复步骤S11；

S12、检测所述比例阀的输入端处的所述压力值。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明中，通过运动机构驱动各齿轮同步正转或反转，驱动各齿条部运动，使得锥形阀远离或靠近出气喷嘴的出气口，同步控制各出气喷嘴的出气截面积，从而可实现根据接入比例阀输入端的气源不同，控制出气截面积不同，实现了适应不同气源的效果。通过获取比例阀输入端燃气的压力值，并将压力值与预设的压力区间做比较，判断出压力值所处的压力区间，由此识别出燃气的类型，并调取相应的出气截面积的初始值来匹配燃气种类，然后再进入正常燃烧模式，从而实现了燃气分配器自动适应燃气种类的效果，当热水器的气源发生变化时，运动机构自动同一调整各出气喷嘴的出气截面积，以自动适应燃气种类，不再需要人工上门拆卸面罩并更换燃气分配器。

附图说明

图1为本发明一实施例的燃气分配器的结构示意图，其中前管本体被部分隐藏，以便于看到前管本体内部的结构；

图2为图1的A部放大图；

图3为本发明一实施例的燃气分配器的分解图；

图4为本发明一实施例的燃气分配器的局部剖视图；

图5为本发明一实施例的燃气分配方法的流程图；

图6为本发明一实施例的燃气分配方法的流程图。

附图标记说明：

燃气分配器 100

前管本体 1

分配腔 11

进气口 12

出气喷嘴 13

第一分段 131

第二分段 132

第三分段 133

喷嘴锥形面 134

壳体 14

锥形阀 2

锥形阀芯 21

阀芯锥形面 211

阀杆 22

齿条部221

凸出部 222

导向件 23

导向部 231

导向槽 232

滑动槽 233

杆部 234

运动机构 3

齿轮 31

键槽 311

连杆 32

键 321

限位体 33

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在下述的实施例范围之中。

请参阅图1-4进行理解。本发明实施例提供一种燃气分配器100，用于分配燃气，可应用在燃气热水器中，设置在燃气热水器的比例阀的后端，比例阀的前端连接气源。

燃气分配器100包括前管本体1、锥形阀2以及运动机构3。其中，前管本体1具有分配腔11，分配腔11具有进气口12和若干沿第一直线方向分布的出气喷嘴13；进气口12可为一个，设置在前管本体1的下端；出气喷嘴13为若干个，出气喷嘴13上具有出气口，每一个出气喷嘴13对应一个火排，每打开一个出气喷嘴13则打开一个火排。锥形阀2与出气喷嘴13一一对应连接，锥形阀2用于控制出气喷嘴13的出气截面积，出气截面积的大小影响到燃气的出气量。锥形阀2具有齿条部221，通过控制齿条部221沿垂直于第一直线方向的第二直线方向运动，可控制出气喷嘴13的出气截面积的大小。运动机构3固定于分配腔11内，运动机构3包括与齿条部221一一对应啮合的齿轮31，运动机构3被设置为通过驱动各齿轮31转动带动锥形阀2沿第二直线方向运动来控制各出气喷嘴13的出气截面积。

本实施例中，通过运动机构3驱动各齿轮31同步正转或反转，驱动各齿条部221运动，使得锥形阀2远离或靠近出气喷嘴13的出气口，同步控制各出气喷嘴13的出气截面积，从而可实现根据接入比例阀输入端的气源不同，控制出气截面积不同，实现了适应不同气源的效果。

本发明实施例中，前管本体1具有壳体14，壳体14上具有进气口12和出气喷嘴13，其中，壳体14可一体成型设置，即出气喷嘴13为壳体14自身的一部分，但作为可替换的手段，壳体14和出气喷嘴13可为不同的构件，并通过固定工艺装配成一体。

本发明实施例中，锥形阀2包括锥形阀芯21和阀杆22，齿条部221位于阀杆22上，阀杆22的一端与锥形阀芯21固定，另一端与齿轮31啮合。锥形阀芯21用于控制喷嘴的出气口的开度，即控制出气截面积，阀杆22用于控制锥形阀芯21在第二直线方向上线性运动。锥形阀芯21和阀杆22可一体成型，也可为两个不同的构件，并装配在一起。

本发明实施例中，锥形阀芯21具有阀芯锥形面211，位于锥形阀芯21的侧面上，出气喷嘴13具有第一分段131、第二分段132及第三分段133，第二分段132的内壁为与阀芯锥形面211相匹配的喷嘴锥形面134，阀芯锥形面211的四周贴合在喷嘴锥形面134的四周时出气截面积为零，阀芯锥形面211逐渐远离喷嘴锥形面134时，出气截面积逐渐变大直至出气口完全被打开。第一分段131和第三分段133的内壁面均为圆柱面，并分别连接喷嘴锥形面134的两端。

本发明实施例中，齿条部221凸出于阀杆22的表面，从而便于与齿轮31啮合，可避免齿轮31与阀杆22的其他部分产生干涉的情况，换言之，齿条部221凸出于阀杆22的表面提高了其与齿轮31的传动精度。

齿条部221部分深入出气喷嘴13内，以保证齿条部221有足够的长度供锥形阀芯21运动，从而提高了出气截面积的可调整范围以及燃气分配器100的可靠性。

本发明实施例中，阀杆22具有沿其径向向外凸出的凸出部222，凸出部222沿阀杆22的轴向方向延伸，齿条部221位于凸出部222上。通过设置凸出部222提高了阀杆22的强度和刚度，也便于保证加工过程中齿条部221的直线度。

可将整个凸出部222均设置为齿条部221，但作为可替换的手段，也可将凸出部222的一部分设置为齿条部221，凸出部222的靠近锥形阀芯21的一端保留部分凸出部222，凸出部222的端部可直接延伸至锥形阀芯21，从而在提高阀杆22强度和刚度的同时降低了加工难度。

本发明实施例中，燃气分配器100还包括与阀杆22一一对应设置的导向件23，导向件23的一端固定于前管本体1上，阀杆22贯穿导向件23的另一端，并与导向件23滑动连接。运动机构3控制阀杆22在第二直线方向上运动时，阀杆22在其对应的导向件23上滑动，从而精确地保证了其运动方向的精确度。通过在前管本体1上设置导向件23对阀杆22进行导向，保证了阀杆22的运动方向的精度，提高了阀杆22的使用寿命。

导向件23可悬挂固定在前管本体1上，且下端与阀杆22滑动连接，该方式中，导向件23对分配腔11内的燃气的影响及干扰较小；作为可替换的手段，也可将导向件23的下端固定在前管本体1上，上端对阀杆22进行导向，或者将导向件23水平设置，其一端固定在前管本体1上，另一端阀杆22导向。

导向件23可以和壳体14一体成型设置，以便于准确控制燃气分配器100的装配精度，也可作为独立的构件装配到壳体14上。

本发明实施例中，导向件23包括导向部231，导向部231具有供阀杆22穿过的导向槽232和滑动槽233，阀杆22运动时，齿条部221在滑动槽233内滑动。具体而言，导向件23还包括杆部234，杆部234的一端固定在前管本体1的壳体14上，另一端与导向部231固定连接，导向件23和杆部234可一体成型设置。导向部231在导向槽232处包围阀杆22，或者半包围阀杆22。滑动槽233与齿条部221相对应，或者理解为滑动槽233与凸出部222相对应，阀杆22运动时，凸出部222在滑动槽233内滑动，从而对阀杆22精确导向，有效保证了阀杆22的运动精度。

本发明实施例中，导向槽232的四周闭合，即导向槽232在阀杆22的四周围合，从而提高了阀杆22运动的稳定性。作为可替换的手段滑动槽233可为一侧开口的形状，如图2所示；具体而言，导向槽232的为倾斜设置的U型槽，导向槽232的下端具有滑动槽233，滑动槽233的位置使得齿条部221位于阀杆22的轴线的正下方，从而在实现导向的同时减少了与齿条部221和/或凸出部222的摩擦，避免了卡死的情况。

本发明实施例中，运动机构3包括连杆32，连杆32的两端与前管本体1转动连接，齿轮31与连杆32同轴固定。具体而言，连杆32的两端转动连接在前管本体1的两侧，连杆32通过外置于前管本体1的驱动电机进行驱动，驱动电机的输出轴与连杆32固定连接。各齿轮31可与连杆32一体成型，也可为独立于连杆32的构件，并装配到连杆32上。

如图2所示的实施例中，连杆32上对称设有沿其轴向延伸的键321，齿轮31上设有与键321匹配的键槽311，换言之，各齿轮31和连杆32之间键321连接。通过在连杆32上对称设置两个键321，提高了齿轮31与连杆32的稳固性。

运动机构3还包括用于防止连杆32向窜动的限位体33，限位体33可采用柱状或块状的结构，限位体33的一端固定于连杆32上，限位体33的侧面或者端面贴合齿轮31的侧面，或者与齿轮31的侧面之间保留微小间隙。可在齿轮31的两侧均设置限位体33，以将齿轮31可靠地固定在连杆32上。

请结合图1-6进行理解。本发明实施例还提供一种热水器的燃气分配方法，采用如上任一实施例所阐述的燃气分配器100实现。

燃气分配方法包括如下步骤：

S10、通过压力传感器获取比例阀输入端的燃气的压力值，其中，比例阀的输出端连接前管本体1的进气口12；

S20、判断步骤S10中获取的压力值所在的压力区间，根据压力值所在的压力区间，控制运动机构3将出气喷嘴13的出气截面积调整为与压力区间相适应的值，不同压力区间对应的出气截面积不同；

S30、控制热水器进入正常燃烧模式。

其中，压力区间为预设的区间，该区间可根据气源的种类不同进行设定，需要说明的是，压力区间可根据政府端提供的燃气的压力区间进行设定，例如：小于1000Pa为人工煤气的压力区间，[1000，2800]Pa为天然气的压力区间，大于2800Pa为液化石油的压力区间。

各压力区间所对应的出气喷嘴13的出气截面积为预设的初始值，当判断出压力值所处的压力区间后，调取相对应的出气截面积的初始值以匹配当前燃气种类。

正常燃烧模式解释为喷嘴出气截面积确定的情况下，通过调整比例阀的参数控制分配腔11内的燃气压力，从而控制了喷嘴的出气量，进而获取用户所需要热水器输出的目标温度，例如，调整比例阀的输入电流实现调节其输出压力，比例阀的调控技术可通过现有技术实现，该处不作详述。

本实施例中，通过获取比例阀输入端燃气的压力值，并将压力值与预设的压力区间做比较，判断出压力值所处的压力区间，由此识别出燃气的类型，并调取相应的出气截面积的初始值来匹配燃气种类，然后再进入正常燃烧模式，从而实现了燃气分配器100自动适应燃气种类的效果，当热水器的气源发生变化时，运动机构3自动同一调整各出气喷嘴13的出气截面积，以自动适应燃气种类，不再需要人工上门拆卸面罩并更换燃气分配器100。

本发明实施例中，步骤S10中，压力区间包括小于1000、[1000，2800]以及大于2800这三个区间，对应的压力单位为Pa；其中，小于1000这一区间对应人工煤气，[1000，2800]这一区间对应天然气，大于2800这一区间对应液化石油气。

本发明实施例中，步骤S10中：

压力值小于1000时，控制运动机构3将各出气喷嘴13的出气截面积调整在[4.9，7]平方毫米内，并控制用于补入空气的风机在[4042，4558]转/每分钟内；其中，当检测的压力值偏小时，可将出气截面积控制在靠近上限值7的数值；

压力值在[1000，2800]时，控制运动机构3将各出气喷嘴13的出气截面积调整在[1.32，2.54]平方毫米内，并控制用于补入空气的风机在[4512，5088]转/每分钟内；

压力值大于2800时，控制运动机构3将各出气喷嘴13的出气截面积调整在[0.63，095]平方毫米内，并控制用于补入空气的风机在[4982，5618]转/每分钟内。

本发明实施例中，步骤S10中：

压力值小于1000时，控制运动机构3将各出气喷嘴13的出气截面积调整为7平方毫米，并控制用于补入空气的风机为4300转/每分钟；

压力值在[1000，2800]时，控制运动机构3将各出气喷嘴13的出气截面积调整为1.4平方毫米，并控制用于补入空气的风机为4800转/每分钟；

压力值大于2800时，控制运动机构3将各出气喷嘴13的出气截面积调整为0.95平方毫米，并控制用于补入空气的风机为5300转/每分钟。

通过将出气截面积和风机的转速设置为固定值，便于调整，不需进一步设置算法来选取数值。

本发明实施例中，步骤S10具体包括如下步骤：

S11、获取热水器的离子感应针的感应结果，若检测到电流值，则执行步骤S12，否则重复步骤S11；其中，离子感应针设置在热水器的火排处，离子感应针部分位于火排内以获取电流值，部分位于火排之外以进行接线；

S12、检测比例阀的输入端处的压力值。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种燃气分配器，其特征在于，包括：

前管本体，具有分配腔，所述分配腔具有进气口和若干沿第一直线方向分布的出气喷嘴；

锥形阀，与所述出气喷嘴一一对应连接，所述锥形阀用于控制所述出气喷嘴的出气截面积，所述锥形阀具有齿条部；

运动机构，固定于所述分配腔内，所述运动机构包括与所述齿条部一一对应啮合的齿轮，所述运动机构被设置为通过驱动各所述齿轮转动带动所述锥形阀沿垂直于所述第一直线方向的方向运动来控制各所述出气喷嘴的出气截面积，所述运动机构包括连杆，所述连杆的两端与所述前管本体转动连接，所述齿轮与所述连杆同轴固定。

2.如权利要求1所述的燃气分配器，其特征在于，所述锥形阀包括锥形阀芯和阀杆，所述齿条部位于所述阀杆上，所述阀杆的一端与所述锥形阀芯固定，另一端与所述齿轮啮合。

3.如权利要求2所述的燃气分配器，其特征在于，所述锥形阀芯具有阀芯锥形面，所述出气喷嘴具有第一分段、第二分段及第三分段，所述第二分段的内壁为与所述阀芯锥形面相匹配的喷嘴锥形面，所述第一分段和所述第三分段的内壁面均为圆柱面，并分别连接所述喷嘴锥形面的两端。

4.如权利要求2所述的燃气分配器，其特征在于，所述齿条部凸出于所述阀杆的表面；和/或，所述齿条部部分深入所述出气喷嘴内。

5.如权利要求2所述的燃气分配器，其特征在于，所述阀杆具有沿其径向向外凸出的凸出部，所述凸出部沿所述阀杆的轴向方向延伸，所述齿条部位于所述凸出部上。

6.如权利要求2所述的燃气分配器，其特征在于，所述燃气分配器还包括与所述阀杆一一对应设置的导向件，所述导向件的一端固定于所述前管本体上，所述阀杆贯穿所述导向件的另一端，并与所述导向件滑动连接。

7.如权利要求6所述的燃气分配器，其特征在于，所述导向件包括导向部，所述导向部具有供所述阀杆穿过的导向槽和滑动槽，所述阀杆运动时，所述齿条部在所述滑动槽内滑动。

8.如权利要求7所述的燃气分配器，其特征在于，所述导向槽的四周闭合或者一侧具有开口，和/或，所述导向件还包括杆部，所述杆部的两端分别与所述前管本体和所述导向部固定。

9.如权利要求1所述的燃气分配器，其特征在于，所述连杆上对称设有沿其轴向延伸的键，所述齿轮上设有与所述键匹配的键槽；

和/或，所述运动机构还包括用于防止齿轮沿所述连杆的轴向窜动的限位体，所述限位体的一端固定于所述连杆上；

和/或，所述运动机构还包括外置于所述前管本体的驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述连杆固定连接。

10.一种热水器的燃气分配方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的燃气分配器实现，所述燃气分配方法包括如下步骤：

S10、通过压力传感器获取比例阀输入端的燃气的压力值，其中，所述比例阀的输出端连接前管本体的进气口；

S20、判断所述压力值所在的压力区间，根据所述压力值所在的压力区间控制运动机构将所述出气喷嘴的出气截面积调整为与压力区间相适应的值，不同压力区间对应的出气截面积不同；

S30、控制热水器进入正常燃烧模式。

11.如权利要求10所述的燃气分配方法，其特征在于，步骤S10中，压力区间包括小于1000、[1000，2800]以及大于2800这三个区间，对应的压力单位为Pa。

12.如权利要求11所述的燃气分配方法，其特征在于，步骤S10中：

所述压力值小于1000时，控制所述运动机构将各出气喷嘴的出气截面积调整在[4.9，7]平方毫米内，并控制用于补入空气的风机在[4042，4558]转/每分钟内；

和/或，所述压力值在[1000，2800]时，控制所述运动机构将各出气喷嘴的出气截面积调整在[1.32，2.54]平方毫米内，并控制用于补入空气的风机在[4512，5088]转/每分钟内；

和/或，所述压力值大于2800时，控制所述运动机构将各出气喷嘴的出气截面积调整在[0.63，095]平方毫米内，并控制用于补入空气的风机在[4982，5618]转/每分钟内。

13.如权利要求11所述的燃气分配方法，其特征在于，步骤S10中：

所述压力值小于1000时，控制所述运动机构将各出气喷嘴的出气截面积调整为7平方毫米，并控制用于补入空气的风机为4300转/每分钟；

和/或，所述压力值在[1000，2800]时，控制所述运动机构将各出气喷嘴的出气截面积调整为1.4平方毫米，并控制用于补入空气的风机为4800转/每分钟；

和/或，所述压力值大于2800时，控制所述运动机构将各出气喷嘴的出气截面积调整为0.95平方毫米，并控制用于补入空气的风机为5300转/每分钟。

14.如权利要求10所述的燃气分配方法，其特征在于，步骤S10具体包括如下步骤：

S11、获取热水器的离子感应针的感应结果，若检测到电流值，则执行步骤S12，否则重复步骤S11；

S12、检测所述比例阀的输入端处的压力值。

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