CN112963829A - 一种燃气灶节能燃烧器及仿真设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种燃气灶节能燃烧器，中心火盖、内环火盖、外环火盖内部设有内部空腔且底部设有开口，内环火盖和外环火盖同时与火盖底座上下定位相连，内环火盖和外环火盖分别与火盖底座内部相互分离的分气通道相连提供燃气，中心火盖的内部空腔与燃气灶另一独立供气管道相连提供燃气；中心火盖、内环火盖和外环火盖外侧周面设有若干燃气孔，内环火盖和外环火盖表面设有若干燃气通槽与内部空腔连通，燃气灶正常工作时，至少一个火盖向外输送燃气并处于燃烧状态。本发明还公开一种关于燃气灶节能燃烧器的仿真设计方法。相对现有技术，本发明技术方案具有安全、高效、可靠等优点，可有效地对燃气灶的燃烧器进行结构优化改进，实现促进燃气的充分燃烧。

Description

一种燃气灶节能燃烧器及仿真设计方法

技术领域

本发明涉及燃气灶技术领域，特别涉及一种燃气灶节能燃烧器及仿真设计方法。

背景技术

燃气灶是人们生活中进行烹饪的重要电器，燃气灶进行烹饪时需要使用燃气作为燃料，并且通过燃料的持续燃烧产生大量热量以将食物加热成熟。然而燃气灶与烹饪锅具之间设有用于输送燃气以及控制燃气量的燃烧器，与此同时，燃气灶正常工作时，燃气经燃烧器向外流动且被点燃，因此燃烧器不仅需要具有较高的结构强度，还需要具有相应结构以可靠地释放燃气，并且还需要设有相应的换气结构，从而实现高效地将燃烧产生废气向外排出，以提高效率效率和避免产生有毒有害气体。

另外，现有技术的燃气灶进行点火时，通常使用脉冲点火方式，若燃烧器火盖表面设置的通气结构存在制造误差，将会影响点火效率，甚至发生无法正常点火现象。因此对现有技术的燃气灶的燃烧器进行结构优化和改进，使其克服制造误差，最终能够实现安全、高效、可靠的点火操作是非常必要。

由于燃烧器火盖是燃气与火焰的交界结构，并且燃气进行燃烧时，为了保证燃气的充分燃烧，则需要使与燃气混合配合燃烧的空气量合适，这样不仅使得燃气燃烧后产生的热量最大化，还可降低一氧化碳、烟气等污染物，因此对火盖外形结构以及相应的排气换气结构进行优化设计具有重要意义。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种安全、高效、可靠的燃气灶节能燃烧器，本发明还提出一种关于燃气灶节能燃烧器的仿真设计方法，旨在有效地对燃气灶的燃烧器进行结构优化改进，实现促进燃气的充分燃烧。

为实现上述目的，本发明提出的一种燃气灶节能燃烧器，包括同心设置的中心火盖、内环火盖和外环火盖，中心火盖、内环火盖、外环火盖内部设有内部空腔且底部设有开口，内环火盖和外环火盖同时与燃气灶的火盖底座上下定位相连，且内环火盖和外环火盖分别与火盖底座内部若干个相互分离的分气通道相连提供燃气，中心火盖的内部空腔与燃气灶另一独立的供气管道相连提供燃气；中心火盖、内环火盖和外环火盖外侧周面设有若干燃气孔，内环火盖和外环火盖表面设有若干燃气通槽与内部空腔连通，燃气灶正常工作时，至少一个火盖向外输送燃气并处于燃烧状态。

优选地，所述外环火盖包括设置于内侧的内侧壁板、设置于外侧的外侧壁板以及将内侧壁板和外侧壁板相连的一体结构的内顶板和外顶板，内顶板顶面为向内且逐渐向下倾斜面，外顶板顶面为向外且逐渐向下倾斜面，外顶板上部向外设有第一外凸边沿而形成朝下设置的台阶凹槽，外环火盖外侧面的燃气孔位于台阶凹槽下方。

优选地，所述外环火盖的燃气孔包括圆周均匀设置的一排第一燃气孔和另一排第二燃气孔，第一燃气孔下方设有第二燃气孔，第一燃气孔和第二燃气孔的内孔中心轴线分别与水平面之间夹角角度为40°～45°。

优选地，所述内顶板顶面设有周向均匀设有若干个表面凹槽，内顶板顶面设有若干燃气通槽连通所述外环火盖的内部空腔，部分燃气通槽外侧端部设有切口槽。

优选地，所述内环火盖包括设置于内侧的内侧板和设置于外侧的外侧板以及将内侧板和外侧板相连的顶板，顶板顶面为自外向内且向下倾斜面，顶板和外侧板之间设有第二外凸边沿，内环火盖外周表面设有上下错位设置的两排第三燃气孔，第三燃气孔位于第二外凸边沿下方，第三燃气孔内孔中心轴线与水平面之间的夹角为25-35°，顶板顶面设有若干燃气凹槽，部分燃气凹槽设有通孔而与内环火盖的内部空腔连通。

优选地，所述中心火盖顶部边沿设有向外凸出的第三外凸边沿，第三外凸边沿下方且位于中心火盖外周面设有上下错位设置的两排第四燃气孔，第四燃气孔内孔中心轴线与水平面之间的夹角为30-40°。

本发明还提出一种关于所述燃气灶节能燃烧器的仿真设计方法，包括以下步骤：

步骤S1：通过计算机图形绘制软件对所述外环火盖的整体外形进行建模而形成三维模型，在外环火盖模型的所述内顶板表面设置出相应的所述表面凹槽；

步骤S2：将外环火盖的内顶板表面进行划分为若干个六面体的表面块，其中表面凹槽内部的表面块厚度小于内顶板其他位置的表面块厚度；

步骤S3：从外环火盖的中心位置加载流动的空气气体，其中空气气体分别以平行方式流经外环火盖的内顶板表面和表面凹槽内底面，空气气体再经外环火盖边沿向外流出，与此同时，从所述燃气通槽内部向上方设置有流动的燃气气体，以及外环火盖外周面设有的燃气孔向外流出燃气气体；

步骤S4：通过模拟方法模拟出燃气通槽和燃气孔同时流通燃气气体的情况下，每个表面块对应的空气气体矢量；

步骤S5：通过可视化软件并根据空气气体矢量值，在外环火盖的内顶板表面以等压线方式显示每个表面体对应空气气体矢量分布情况，以确定表面凹槽的外形尺寸以及设置位置是否合理，若存在不合理或需要调整尺寸，则重复上述步骤S1至S5。

优选地，步骤S2中，所述表面凹槽与所述内顶板表面之间过渡位置的表面块尺寸小于表面凹槽和内顶板表面对应的表面块尺寸。

优选地，步骤S4中的模拟方法包括有限差分法、有限体积法、边界元法、有限元分析法；空气气体矢量包括在单位时间内的空气气体的流动速度值和空气气体压力值。

优选地，步骤S5的所述表面凹槽设置是否合理的判断标准为流经表面凹槽的空气气体与流经燃气通槽和燃气孔的燃气气体是否存在相交区域。

本发明技术方案相对现有技术具有以下优点：

本发明技术方案通过同心设置的中心火盖、内环火盖、外环火盖，从而形成三级燃烧器结构，并且在燃气灶使用过程中，通过三个火盖以若干组形式进行点火，用户在使用过程中，能够更好地控制通气量以及对应的烹饪火力，极大地方便烹饪的控火。

另外本发明的外环火盖由内侧壁板、外侧壁板、内顶板和外顶板组成，从而使得外环火盖具有较高的结构强度。通过在外顶板上部向外设有第一外凸边沿而形成朝下设置的台阶凹槽，外环火盖外侧面的燃气孔位于台阶凹槽下方，从而使得燃气从燃气孔向外流出后，经过台阶凹槽产生扰动，点火时更能可靠被点燃，并且燃气灶的燃气燃烧时，因台阶凹槽而产生的扰动而使燃气燃烧所覆盖范围相应增大，可提高与烹饪锅具的接触面积，进而使燃烧产生的热量利用率相应提高。

此外，本发明通过设置表面凹槽，能够使得燃气进行燃烧时，外部的新鲜空气经过表面凹槽而迅速向上流动，使得燃气燃烧效率提高且能够降低烟气产生。还通过在外环火盖的部分燃气通槽外侧端部设置有切口槽，以及在内环火盖的部分燃气凹槽的外侧端部设置有切口槽。通过设置切口槽能够克服现有技术中可能因制造误差而存在的点火针偏置或者出气孔孔径过小影响正常点火现象，通过增大出气空间，以保证点火准确且可靠。

本发明技术方案还通过采用仿真设计方法，再配以计算机辅助方式对外环火盖表面的表面凹槽形状进行优化设计，使得外环火盖的表面凹槽形状和尺寸更加合理，从而促进燃气充分燃烧。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的燃气灶节能燃烧器的结构分解剖视图；

图2为本发明的中心火盖的内部剖视图；

图3为本发明的内环火盖俯视图；

图4为本发明的外环火盖俯视图；

图5为图4中的A-A方向的剖视图；

图6为图5中B处的局部放大图；

图7为本发明的火盖底座的俯视图；

图8为本发明的火盖底座的仰视图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种燃气灶节能燃烧器。

请参见图1至图8，在本发明实施例的燃气灶节能燃烧器，包括同心设置的中心火盖1、内环火盖2和外环火盖3，中心火盖1、内环火盖2、外环火盖3内部设有内部空腔4且底部设有开口41，内环火盖2和外环火盖3同时与燃气灶的火盖底座5上下定位相连，且内环火盖2和外环火盖3分别与火盖底座5内部若干个相互分离的分气通道51相连提供燃气，中心火盖1的内部空腔4与燃气灶另一独立的供气管道相连提供燃气；中心火盖1、内环火盖2和外环火盖3外侧周面设有若干燃气孔6，内环火盖2和外环火盖3表面设有若干燃气通槽7与内部空腔4连通，燃气灶正常工作时，至少一个火盖向外输送燃气并处于燃烧状态。因此本实施例通过同心设置的中心火盖1、内环火盖2、外环火盖3，从而形成三级燃烧器结构，并且在燃气灶使用过程中，通过三个火盖以若干组形式进行点火，用户在使用过程中，能够更好地控制通气量以及对应的烹饪火力，极大地方便烹饪的控火。

具体地，本实施例的外环火盖3包括设置于内侧的内侧壁板31、设置于外侧的外侧壁板32以及将内侧壁板31和外侧壁板32相连的一体结构的内顶板33和外顶板34，本实施例的外环火盖3由内侧壁板31、外侧壁板32、内顶板33和外顶板34组成，从而使得外环火盖具有较高的结构强度。内顶板顶面331为向内且逐渐向下倾斜面，外顶板顶面341为向外且逐渐向下倾斜面，外顶板33上部向外设有第一外凸边沿332而形成朝下设置的台阶凹槽333，外环火盖3外侧面的燃气孔6位于台阶凹槽333下方，从而使得燃气从燃气孔6向外流出后，经过台阶凹槽333产生扰动，点火时更能可靠被点燃，并且燃气灶的燃气燃烧时，因台阶凹槽333而产生的扰动而使燃气燃烧所覆盖范围相应增大，可提高与烹饪锅具的接触面积，进而使燃烧产生的热量利用率相应提高。外环火盖3的燃气孔6包括圆周均匀设置的一排第一燃气孔61和另一排第二燃气孔62，第一燃气孔61下方设有第二燃气孔62，第一燃气孔61和第二燃气孔62的内孔中心轴线分别与水平面之间夹角角度为40°～45°，上述的第一燃气孔61和第二燃气孔62分别与水平面之间夹角角度范围，使得燃气从燃气孔向外流出时能够降低阻力且高效地向上流动。内顶板顶面331设有周向均匀设有若干个表面凹槽334，通过设置表面凹槽334，能够使得燃气进行燃烧时，外部的新鲜空气经过表面凹槽334而迅速向上流动，使得燃气燃烧效率提高且能够降低烟气产生。内顶板顶面331设有若干燃气通槽7连通外环火盖3的内部空腔4，部分燃气通槽7外侧端部设有切口槽71。

另外，本实施例的内环火盖2包括设置于内侧的内侧板21和设置于外侧的外侧板22以及将内侧板21和外侧板22相连的顶板23，顶板23顶面为自外向内且向下倾斜面，顶板23和外侧板22之间设有第二外凸边沿24，内环火盖2外周表面设有上下错位设置的两排第三燃气孔63，第三燃气孔63位于第二外凸边沿24下方，第三燃气孔63内孔中心轴线与水平面之间的夹角为25-35°，顶板23顶面设有若干燃气凹槽25，部分燃气凹槽25设有通孔26而与内环火盖2的内部空腔4连通。部分燃气凹槽25的外侧端部设置有切口槽71。

本实施例通过在外环火盖3的部分燃气通槽334外侧端部设置有切口槽71，以及在内环火盖2的部分燃气凹槽25的外侧端部设置有切口槽71。通过设置切口槽71能够克服现有技术中可能因制造误差而存在的点火针偏置或者出气孔孔径过小影响正常点火现象，通过增大出气空间，以保证点火准确且可靠。

本实施例的中心火盖1顶部边沿设有向外凸出的第三外凸边沿11，第三外凸边沿11下方且位于中心火盖1外周面设有上下错位设置的两排第四燃气孔64，第四燃气孔64内孔中心轴线与水平面之间的夹角为30-40°。

本发明实施例还提出一种关于燃气灶节能燃烧器的仿真设计方法，首先通过计算机图形绘制软件对外环火盖的整体外形进行建模而形成三维模型，在外环火盖模型的内顶板表面设置出相应的表面凹槽。

然后再将外环火盖的内顶板表面进行划分为若干个六面体的表面块，其中表面凹槽内部的表面块厚度小于内顶板其他位置的表面块厚度。

然后再从外环火盖的中心位置加载流动的空气气体，其中空气气体分别以平行方式流经外环火盖的内顶板表面和表面凹槽内底面，空气气体再经外环火盖边沿向外流出，与此同时，从燃气通槽内部向上方设置有流动的燃气气体，以及外环火盖外周面设有的燃气孔向外流出燃气气体。

然后再通过模拟方法模拟出燃气通槽和燃气孔同时流通燃气气体的情况下，每个表面块对应的空气气体矢量。

最后通过可视化软件并根据空气气体矢量值，在外环火盖的内顶板表面以等压线方式显示每个表面体对应空气气体矢量分布情况，以确定表面凹槽的外形尺寸以及设置位置是否合理，若存在不合理或需要调整尺寸，则重复上述步骤。

本发明实施例通过采用仿真设计方法，再配以计算机辅助方式对外环火盖表面的表面凹槽形状进行优化设计，使得外环火盖的表面凹槽形状和尺寸更加合理，从而促进燃气充分燃烧。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃气灶节能燃烧器，其特征在于，包括同心设置的中心火盖、内环火盖和外环火盖，中心火盖、内环火盖、外环火盖内部设有内部空腔且底部设有开口，内环火盖和外环火盖同时与燃气灶的火盖底座上下定位相连，且内环火盖和外环火盖分别与火盖底座内部若干个相互分离的分气通道相连提供燃气，中心火盖的内部空腔与燃气灶另一独立的供气管道相连提供燃气；中心火盖、内环火盖和外环火盖外侧周面设有若干燃气孔，内环火盖和外环火盖表面设有若干燃气通槽与内部空腔连通，燃气灶正常工作时，至少一个火盖向外输送燃气并处于燃烧状态。

2.如权利要求1所述的燃气灶节能燃烧器，其特征在于，所述外环火盖包括设置于内侧的内侧壁板、设置于外侧的外侧壁板以及将内侧壁板和外侧壁板相连的一体结构的内顶板和外顶板，内顶板顶面为向内且逐渐向下倾斜面，外顶板顶面为向外且逐渐向下倾斜面，外顶板上部向外设有第一外凸边沿而形成朝下设置的台阶凹槽，外环火盖外侧面的燃气孔位于台阶凹槽下方。

3.如权利要求2所述的燃气灶节能燃烧器，其特征在于，所述外环火盖的燃气孔包括圆周均匀设置的一排第一燃气孔和另一排第二燃气孔，第一燃气孔下方设有第二燃气孔，第一燃气孔和第二燃气孔的内孔中心轴线分别与水平面之间夹角角度为40°～45°。

4.如权利要求3所述的燃气灶节能燃烧器，其特征在于，所述内顶板顶面设有周向均匀设有若干个表面凹槽，内顶板顶面设有若干燃气通槽连通所述外环火盖的内部空腔，部分燃气通槽外侧端部设有切口槽。

5.如权利要求4所述的燃气灶节能燃烧器，其特征在于，所述内环火盖包括设置于内侧的内侧板和设置于外侧的外侧板以及将内侧板和外侧板相连的顶板，顶板顶面为自外向内且向下倾斜面，顶板和外侧板之间设有第二外凸边沿，内环火盖外周表面设有上下错位设置的两排第三燃气孔，第三燃气孔位于第二外凸边沿下方，第三燃气孔内孔中心轴线与水平面之间的夹角为25-35°，顶板顶面设有若干燃气凹槽，部分燃气凹槽设有通孔而与内环火盖的内部空腔连通。

6.如权利要求5所述的燃气灶节能燃烧器，其特征在于，所述中心火盖顶部边沿设有向外凸出的第三外凸边沿，第三外凸边沿下方且位于中心火盖外周面设有上下错位设置的两排第四燃气孔，第四燃气孔内孔中心轴线与水平面之间的夹角为30-40°。

7.一种关于所述权利要求6所述燃气灶节能燃烧器的仿真设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：通过计算机图形绘制软件对所述外环火盖的整体外形进行建模而形成三维模型，在外环火盖模型的所述内顶板表面设置出相应的所述表面凹槽；

步骤S2：将外环火盖的内顶板表面进行划分为若干个六面体的表面块，其中表面凹槽内部的表面块厚度小于内顶板其他位置的表面块厚度；

步骤S3：从外环火盖的中心位置加载流动的空气气体，其中空气气体分别以平行方式流经外环火盖的内顶板表面和表面凹槽内底面，空气气体再经外环火盖边沿向外流出，与此同时，从所述燃气通槽内部向上方设置有流动的燃气气体，以及外环火盖外周面设有的燃气孔向外流出燃气气体；

步骤S4：通过模拟方法模拟出燃气通槽和燃气孔同时流通燃气气体的情况下，每个表面块对应的空气气体矢量；

步骤S5：通过可视化软件并根据空气气体矢量值，在外环火盖的内顶板表面以等压线方式显示每个表面体对应空气气体矢量分布情况，以确定表面凹槽的外形尺寸以及设置位置是否合理，若存在不合理或需要调整尺寸，则重复上述步骤S1至S5。

8.如权利要求7所述的仿真设计方法，其特征在于，步骤S2中，所述表面凹槽与所述内顶板表面之间过渡位置的表面块尺寸小于表面凹槽和内顶板表面对应的表面块尺寸。

9.如权利要求7所述的仿真设计方法，其特征在于，步骤S4中的模拟方法包括有限差分法、有限体积法、边界元法、有限元分析法；空气气体矢量包括在单位时间内的空气气体的流动速度值和空气气体压力值。

10.如权利要求7所述的仿真设计方法，其特征在于，步骤S5的所述表面凹槽设置是否合理的判断标准为流经表面凹槽的空气气体与流经燃气通槽和燃气孔的燃气气体是否存在相交区域。

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