CN1302977A - 用于解决燃气灶熄灭增多的火焰稳定槽 - Google Patents

用于解决燃气灶熄灭增多的火焰稳定槽 Download PDF

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Abstract

连接到气源的燃气灶装置包括具有侧壁和主燃气管路的灶体。灶体还包括多个位于侧壁之内的主燃烧器口,各个主燃烧器口支持各自的主火焰。另外,在灶体内有主燃气空腔向主燃烧器口提供燃气。在所述侧壁的顶上有燃气灶盖。稳定槽位于燃气灶盖的远离中心的部分。稳定槽靠近主燃烧器口以便捕集燃气灶装置提供的燃气和热燃烧产物以便在熄火后重新点燃主燃烧器口,这种配置可使燃气灶在正常操作下将燃气和燃烧产物保留在稳定槽内,并将其用于熄火后重新点燃主燃烧器口。因此,减少了燃气灶装置对压力扰动的敏感性,并可以保留对称的外形。

Description

用于解决燃气灶熄灭增多的火焰稳定槽
本发明涉及常压燃气灶，特别是涉及到燃气灶火焰稳定性的改进。
常压燃气灶通常用作家庭燃气烹调器具的表面设备。燃气灶性能的一个重要指标是在某个环境下抵抗气流扰动的能力，如在室内通风，橱柜门的快速开关，和最经常发生的烘箱门快速操作等情况下。烘箱门的操作特别会有麻烦，因为快速打开和关闭烘箱门经常会在烘箱空腔内分别产生低压和过压的条件。由于从烘箱排走燃烧产物的烟道的尺寸加工成要保持希望的炉温且通常不会提供足够的气流来重新平衡，故大量的空气要流过或围绕在燃气灶周围。
燃气灶周围的空气波动对燃气灶火焰的稳定是有害的，甚至会造成火焰的熄灭。火焰稳定性的问题对于密封的燃气灶装置是特别明显的，密封指的是在燃气灶基底周围的炉灶表面没有开口以防止溢出物进入炉灶表面之下。
火焰不稳定的根本原因在于流过标准煤气灶燃烧器口的燃气/空气混合物的低压降。虽然燃气有足够的压力，压力被用来使燃气加速到夹带一次空气所要求的高喷射速度。这种压力较少会在燃烧器口恢复。燃烧器口的低压降使通过周围空间传播的压力扰动很容易地经过燃烧器口，即时将火焰抽向燃气灶顶并导致热激冷和熄火。
存在的另外问题是从高燃气输入速率到低燃气输入速率快速调整燃气灶的燃气供应常常造成火焰熄灭，此时，即使燃气已被切断，被夹带的空气流的动量也会继续进入燃烧器，造成瞬间的燃气/空气比的下降，引起火焰熄灭。
一些可从市场买到的燃气灶使用专用的膨胀空腔来试图改善稳定性方面的性能。希望这些膨胀空腔能在气流扰动到达各个稳定的火焰之前控制气流的扰动。有代表性的控制方式是试图在膨胀空腔入口和膨胀空腔的出口之间形成大面积膨胀，典型的膨胀系数大约是10。因此希望扰动气流在到达各个稳定的火焰之前进入燃气灶喉管时速度能够减小一个大约为10的系数，以此来减小火焰熄灭的可能性。大面积膨胀和扰动控制对于传统的主燃烧器口不是有代表性的配置，因此使得传统的主燃烧器口容易造成火焰熄灭，尤其是在低燃烧器输入速率时。慢慢炖小火时的稳定性在面积膨胀比增加时总的来说有改进。然而，如果膨胀空腔入口尺寸过小，进入膨胀空腔的燃气可能不足以在膨胀腔口保持稳定的火焰。
市场上可得到的燃气灶，如授予勒·莫尼耶·德·古卫勒(LeMornnier De Gouville)等人的美国专利5,133,658和美国专利4,757,801中所介绍的，使用了膨胀空腔来改进火焰稳定性。德·古卫勒的燃气灶在多个主燃烧器口前面设有正压室。膨胀空腔入口位于靠近主火焰口的正压室。当负压扰动进入燃烧器时(如打开烘箱门产生的吸力)，通过主燃烧器口的压力降和流动速度的瞬时下降会造成不希望的主燃烧器火焰熄灭。但是膨胀空腔火焰由于前面介绍的控制作用不那么易于熄灭。虽然这种具有膨胀空腔的燃气灶在一定程度上改进了慢慢炖小火时的稳定性能，但扰动继续造成不希望的熄火。此外，这些膨胀空腔在高燃烧器输入速率时造成火焰过大。
可从市场得到的燃气灶，如授予詹姆士·茂甘(James Maughan)的美国专利5,800,159所介绍的，使用对熄火不敏感的稳定空腔克服了火焰过大的问题，但是，稳定空腔捕集的火焰与其它燃烧器口的火焰不同而且使燃气灶有不对称的火焰形状。
所以，有必要对空气燃气灶进行改进使其能够承受气流扰动，尤其是在低燃烧器输入速率条件下。
连接到气源的燃气灶装置包括具有侧壁和主燃气管路的灶体。灶体还包括多个位于侧壁之内的主燃烧器口，各主燃烧器口支持各自的主火焰。另外，在灶体内有主燃气空腔向主燃烧器口提供燃气。在所述侧壁的顶上有燃气灶盖。稳定槽位于燃气灶盖的远离中心的部分。稳定槽靠近主燃烧器口以便捕集燃气灶装置的燃气和热产物并在熄火后重新点燃主燃烧器口。这种配置造成燃气灶在正常工作时将燃气和燃烧产物保留在稳定槽内，以便在熄火后重新点燃主燃烧器口。因此，可减少燃气灶装置对压力扰动的敏感性，并可以保留对称的外形。
图1是根据本发明的燃气灶装置的分解透视图；
图2是根据本发明的图1中装置沿线2-2的剖视平面图；
图3是根据本发明的燃气灶装置的局部剖面侧视和顶视图；
图4是是根据本发明一个实施例燃气灶装置的局部剖面侧视和顶视图；
图5是根据本发明一个实施例的燃气灶装置的局部剖面侧视和顶视图；
图6是根据本发明一个实施例的燃气灶装置的局部剖面侧视和顶视图；
图7是根据本发明另一个实施例的燃气灶装置的局部剖面侧视和顶视图。
如示意性实施例的图1和图2所示，常压燃气灶装置10包括具有平截头体形状的实心基部14和从基部14的周边沿轴向延伸的圆柱形侧壁16(见图1)的灶体12。具有入口区19和燃烧器喉管区20的主气管对于灶体12的外部是连通的，并且限定了一个通过灶体12中心沿轴向延伸的通道，可沿路径‘A’(见图2)向燃气灶装置10提供燃气/空气流。在这里使用的术语‘燃气’指的是可燃气体或气体燃料混合物。
燃气灶装置10以已知的方式连接到燃气烹饪器具如煤气灶的支承表面21(见图1)或炉灶面。盖22置于灶体12的顶部。在这两者之间限定了环形主燃气空腔24和环行扩散区25(见图2)。紧靠燃烧器喉管20的灶体12的环形上部27与盖22联合限定了它们之间的环形扩散区25。盖22可以固定地连接到侧壁16(见图1)或可以简单地置于侧壁上为了方便移动。虽然只介绍和图示了一种类型的燃气灶，但是本发明还可用于其它类型的燃气灶，如模压铝燃烧器和分开安装的喷嘴燃烧器。
环状主燃气空腔24被环状上表面27的外表面28，侧壁16的内表面29，基部14的上表面30(见图2)和盖22所限定。多个主燃烧器口32位于灶体12的侧壁16(见图1)之上以便提供路径使气流与主燃气空腔24连通，各主燃烧器口32可支撑各自的主火焰33(图2)。主燃烧器口32一般是围绕侧壁16均布，尽管这不是必须的。在这里所用的术语‘口’指的是任何形状的孔，火焰可以从这里得到维持。
燃气输送管36(见图2)包括位于其一端的经阀门42(示意性显示于图2)连接气源40的接头38，阀门42以已知的方式通过燃气烹调器具上的相应控制旋钮来控制，以调节气源40到燃气输送管36的燃气。燃气输送管36的另一端设置有喷射管44。喷射管44与主燃气管18对齐可使从喷射管44流出的燃气和夹带的空气经主燃气管路18沿图2中的路径‘A’供给主燃气空腔24。
根据本发明的一个实施例，稳定槽100设于盖22内，如图3-7所示。盖22有从侧壁16径向延伸的远离中心的部分102。稳定槽100靠近主燃烧器口32位于远离中心的部分102上。例如，如图3和图4所示在环形的燃烧器顶部稳定槽100形状是环状的。稳定槽100的功能是作为一定量的燃气和热燃烧产物的存储区。主火焰33(见图2)将燃料和未燃烧的燃烧产物输送到稳定槽100，在稳定槽内以涡流的形式保留。所显示和介绍的稳定槽100是设于盖22之内，但并不限制稳定槽100一定要在盖22内。事实上稳定槽100可以有多种布置，包括置于燃气灶装置10侧壁顶上的外法兰部分内，及类似的位置。
如果发生熄火和主火焰33被吹熄，空气与保留在稳定槽100内的燃气混合并在稳定槽100的前部形成火焰。如果主火焰33的燃料空气混合物与稳定槽100在很短的时间内如5-10毫秒恢复碰撞，稳定槽100火焰或保留的热燃烧产物可将流出主燃烧器口的燃气重新点燃。
稳定槽100截面的形状可以是半圆形的曲面(见图3或4)或矩形槽具有一个圆环节段(见图5)或多个圆环节段(见图6)。稳定槽的体积足以保证充分的燃气和热燃烧产物供应使所述主燃烧器口32火焰短暂熄灭仍能重新点燃。稳定槽口104的尺寸要加工到足够大以便从主燃烧器口32捕集充足的燃气，同时也要足够小以保证作用局限在燃烧器口。
通常，槽口104长是一到三个主燃烧器口108(见图1)的宽度。稳定槽高度105最好是在一个半槽口104到一个槽口104之间。稳定槽的高宽比最好在这个范围，因为稳定槽要在空腔入口保持大涡流同时还要保持盖的厚度尽可能小。图6显示出一种复合空腔，推荐的主稳定槽槽口宽度104和高度105与图5的相同。第二个槽口106在一个半到三分之二主槽高度105之间。第二个槽宽107最好在一个半到一个第二个槽口106之间。
使用中，操作燃气烹饪器具上与所要的燃气灶装置10对应的控制旋纽，调节阀门42(见图2)供应燃气到燃气输送管路36。燃气从喷射管44流出，一次空气被带入以支持燃烧。燃气/空气混合物进入主燃气管18的入口区19沿路径‘A’到达燃烧器喉管，再经环形的扩散区25流到主燃气空腔24，主燃气空腔24提供燃气/空气混合物给主燃烧器口32供主火焰33燃烧使用。
如果控制旋纽被调节到对应高输入量的位置，燃气/空气流进入主燃气管18的量增加，相应地进入主燃气空腔的量增加，在主燃烧器口产生更大的火焰，因此形成所希望的更大的烹调火焰。在高燃烧器输入量的操作过程中，燃烧器装置10相对免除了稳定问题，这是由于离开主燃烧器口32的燃气具有高速度和动量。然而稳定槽100仍旧在发挥作用。稳定槽100充满了来自主燃烧器口32的未燃烧的燃气和热燃烧产物。在稳定槽100入口处的二次燃烧限于主燃烧器火焰33之间间隙区，若这种间隙区存在的话。稳定槽100的其它部分仍用作未重新作用的燃气和热燃烧产物的存储区，因为二次燃烧的氧气不能扩散到这里。
如果控制旋钮被调节到对应于低输入量的位置，燃气/空气流进入主燃气管路19的量减少，相应地进入主燃气空腔的量降低，在主燃烧器口32产生较小的主火焰33，从而得到所希望的较小的烹调火焰。在这种条件下，稳定槽继续从主燃烧器口32捕集未燃烧的燃气和热燃烧产物。二次燃烧火焰前沿接近稳定槽100的入口但未进入稳定槽100内部，但可能进入主燃烧器火焰之间的间隙区。由于槽壁和流出主燃烧器口32的气流限制进入，二次燃烧的氧气不能扩散到稳定槽100的全部区域。
按照本发明的一个实施例，如图7所示，多个稳定空腔200位于盖22之内。盖22有从侧壁16径向延伸的远离中心的部分102。各稳定槽200靠近各自主燃烧器口32或多个主燃烧器口32位于远离中心的部分102上。稳定空腔200的功能是作为一些燃气和热燃烧产物的一组存储区。经过各自稳定空腔200的主火焰33(见图2)的相互作用在稳定空腔200内造成涡流，稳定空腔保留少量的燃气和热燃烧产物。
如果熄火发生和主火焰33被吹熄，空气与稳定空腔200内保留的燃气混合，在各个稳定空腔200前形成火焰。如果供应主火焰33的燃气空气混合物在极短的时间内，如通常的5-10毫秒，与稳定槽200重新碰撞，即可以由稳定空腔200火焰也可以由保留的热燃烧产物重新点燃主燃烧器口32的燃气。
这里只是图示和介绍了本发明的某些特征，对于本专业技术人员来说，还可以进行许多修改和变化，因此，必须指出所附权利要求准备覆盖所有未脱离本发明的实质精神范围的这些修改和变化。

Claims (33)

1．连接到气源的燃气灶装置，所述燃气灶装置包括，
一灶体，其具有侧壁和管状主燃气管道，所述管状主燃气管道有出口和入口；
多个主燃烧器口，其置于所述侧壁之内以便能与所述管状主燃气管道的所述出口连通；
一靠近所述主燃烧器口从燃气灶侧壁延伸的表面；和
至少一个稳定槽，其置于所述表面的远离中心的部分之内，其中所述至少一个稳定槽位于靠近至少一个所述主燃烧器口的出口处，以捕集所述燃气灶装置的燃气和热燃烧产物以便在熄火后可再次点燃所述主燃烧器口。
2．如权利要求1所述燃气灶装置，其特征在于，从所述燃气灶侧壁延伸的所述表面延伸到所述主燃烧器口之上。
3．如权利要求1所述燃气灶装置，其特征在于，还包括燃气输送管路，其经位于其第一端的阀门连接到气源；和位于所述燃气输送管路第二端的喷射管，所述喷射管与所述主燃气管路对准，这样可将所述喷射管流出的燃气及其夹带的空气提供给所述燃气灶装置。
4．如权利要求1所述燃气灶装置，其特征在于，所述燃气灶盖是圆的和所述稳定槽是环形的节段。
5．如权利要求1所述燃气灶装置，其特征在于，所述稳定槽的截面是半圆。
6．如权利要求1所述燃气灶装置，其特征在于，所述稳定槽的截面是矩形。
7．如权利要求1所述燃气灶装置，其特征在于，所述稳定槽的体积足以保证充分的燃气和热燃烧产物供应使所述主燃烧器口火焰短暂熄灭仍能重新点燃。
8．如权利要求1所述燃气灶装置，其特征在于，所述稳定槽的槽开口在主燃烧器口宽度的大约1到3倍之间。
9．如权利要求7所述燃气灶装置，其特征在于，所述稳定槽的高度在所述槽开口尺寸的大约二分之一到一之间。
10．一燃气烹饪器具包括，
连接到气源的燃气灶装置，所述燃气灶装置包括一灶体，其具有侧壁和管状主燃气管道，所述管状主燃气管道有出口和入口；置于所述侧壁之内以便能与所述管状主燃气管道的所述出口连通的多个主燃烧器口；位于所述侧壁顶部的燃烧器盖；和一个稳定槽，其置于所述燃烧器盖的远离中心的部分之内，其中所述稳定槽靠近所述主燃烧器口以捕集所述燃气装置的燃气和热燃烧产物，以便在熄火后可再次点燃所述主燃烧器口。
11．如权利要求10的所述燃气烹饪器具，还包括燃气输送管路，其经位于其第一端的阀门连接到气源，和位于所述燃气输送管路第二端的喷射管，所述喷射管与所述主燃气管路对准，这样可将从所述喷射管流出的燃气及其夹带的空气提供给所述燃气灶装置。
12．如权利要求10所述燃气灶装置，其特征在于，所述燃烧器盖是圆的和所述稳定槽是环状的。
13．如权利要求10所述燃气灶装置，其特征在于，所述稳定槽的截面是半圆。
14．如权利要求10所述燃气灶装置，其特征在于，所述稳定槽的截面是矩形。
15．如权利要求10所述燃气灶装置，其特征在于，所述稳定槽的体积足以保证充分的燃气和热燃烧产物供应使所述主燃烧器口火焰短暂熄灭仍能重新点燃。
16．如权利要求10所述燃气灶装置，其特征在于，所述稳定槽的槽开口在主燃烧器口宽度的大约1到3倍之间。
17．如权利要求16所述燃气灶装置，其特征在于，所述稳定槽的高度在所述槽开口尺寸的大约二分之一到一之间。
18．连接到燃气源的燃气灶装置，所述燃气灶装置包括，
一灶体，其具有侧壁和管状主燃气管道，所述管状主燃气管道有出口和入口；
多个主燃烧器口，其置于所述侧壁之内以便能与所述管状主燃气管道的所述出口连通；
位于所述侧壁顶部的燃烧器盖；和
多个稳定腔，其置于所述燃烧器盖的远离中心的部分之内，其中所述稳定腔位于靠近所述主燃烧器口的位置以捕集所述燃气装置的燃气和热燃烧产物，以便在熄火后可再次点燃所述主燃烧器口。
19．如权利要求18所述燃气灶装置，其特征在于，所述各个稳定腔的横截面是半圆。
20．如权利要求18所述燃气灶装置，其特征在于，所述各个稳定腔的横截面是矩形。
21．连接到燃气源的燃气灶装置，所述燃气灶装置包括，
槽结构，其置于所述燃气灶装置的远离中心的部分之内，靠近和从多个主燃烧器口径向延伸以捕集所述燃烧器口的燃气和热燃烧产物以便在熄火后可再次点燃所述主燃烧器口。
22．连接到燃气源的燃气灶装置，所述燃气灶装置包括，
一灶体，其具有侧壁和管状主燃气管道，所述管状主燃气管道有出口和入口；
多个主燃烧器口，其置于所述侧壁之内以便能与所述管状主燃气管道的所述出口连通；
靠近所述主燃烧器口从燃烧器侧壁延伸的表面；和
一稳定槽，其置于所述表面的远离中心的部分之内，其中所述稳定槽位于环绕所述主燃烧器圆周并靠近所述主燃烧器出口的位置以捕集所述燃气灶装置的燃气和热燃烧产物，以便在熄火后可再次点燃所述主燃烧器口。
23．如权利要求22所述燃气灶装置，其特征在于，从所述燃烧器侧壁延伸的所述表面超过所述主燃烧器口。
24．如权利要求22所述燃气灶装置，其还包括燃气输送管路，其经位于其第一端的阀门连接到燃气源；和位于所述燃气输送管路第二端的喷射管，所述喷射管与所述主燃气管路对准，这样可将从所述喷射管流出的燃气及其夹带的空气提供给所述燃气灶装置。
25．如权利要求22所述燃气灶装置，其特征在于，所述燃烧器盖是圆的和所述稳定槽是环形节段。
26．如权利要求22所述燃气灶装置，其特征在于，所述稳定槽的截面是半圆。
27．如权利要求22所述燃气灶装置，其特征在于，所述稳定槽的截面是矩形。
28．如权利要求22所述燃气灶装置，其特征在于，所述稳定槽的体积足以保证充分的燃气和热燃烧产物供应使所述主燃烧器口火焰短暂熄灭仍能重新点燃。
29．如权利要求22所述燃气灶装置，其特征在于，所述稳定槽的槽开口在主燃烧器口宽度的大约1到3倍之间。
30．如权利要求22所述燃气灶装置，其特征在于，所述稳定槽的高度在所述槽开口尺寸的大约二分之一到一之间。
31．连接到燃气源的燃气灶装置，所述燃气灶装置包括，
一灶体，其具有侧壁和管状主燃气管道，所述管状主燃气管道有出口和入口；
多个主燃烧器口，其置于所述侧壁之内以便能与所述管状主燃气管道的所述出口连通；
位于所述侧壁顶部的燃烧器盖；和
至少一个稳定槽，其置于所述燃烧器盖的远离中心的部分之内，其中所述至少一个稳定槽位于靠近至少一个所述主燃烧器出口的位置以捕集所述燃烧器装置的燃气和热燃烧产物，以便在熄火后可再次点燃所述主燃烧器口。
32．连接到燃气源的燃气灶装置，所述燃气灶装置包括，
一灶体，其具有侧壁和管状主燃气管道，所述管状主燃气管道有出口和入口；
多个主燃烧器口，其置于所述侧壁之内以便能与所述管状主燃气管道的所述出口连通；
位于所述侧壁顶部的燃烧器盖；和
一个稳定槽，其置于所述燃烧器盖的远离中心的部分之内，其中所述稳定槽位于环绕燃烧器圆周并靠近所述主燃烧器出口的位置以捕集所述燃气灶装置的燃气和热燃烧产物以便在熄火后可再次点燃所述主燃烧器口。
33．燃气烹调器具其包括，
连接到燃气源的燃气灶装置，所述燃气灶装置包括，
一灶体，其具有侧壁和管状主燃气管道，所述管状主燃气管道有出口和入口；
多个主燃烧器口，其置于所述侧壁之内以便能与所述管状主燃气管道的所述出口连通；
位于所述侧壁顶部的燃烧器盖；和
一个稳定槽，其置于所述燃烧器盖的远离中心的部分之内，其中所述稳定槽位于环绕燃烧器圆周并靠近所述主燃烧器出口的位置以捕集所述燃烧器装置的燃气和热燃烧产物，以便在熄火后可再次点燃所述主燃烧器口。
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