CN219222866U - 多级旋流式燃烧头、燃烧器和燃气热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于热水器技术领域，具体提供了一种多级旋流式燃烧头、燃烧器和燃气热水器。本实用新型旨在解决现有燃气热水器的燃烧头使燃气与空气的掺混效果较差的问题。为此，本实用新型的燃烧头包括限定有喷射通道的燃烧头主体、用于接收燃气的燃气喷头以及安装在所述喷射通道内的一级旋流器和二级旋流器。燃气喷头的顶部设置有多个喷孔，所述多个喷孔位于所述喷射通道内。所述一级旋流器位于所述多个喷孔远离所述喷射通道出口端的一侧，所述二级旋流器位于所述多个喷孔靠近所述喷射通道出口端的一侧。本实用新型具有上述结构的燃烧头、燃烧器和燃气热水器提升了空气和燃气的掺混效果。

Description

多级旋流式燃烧头、燃烧器和燃气热水器

技术领域

本实用新型属于热水器技术领域，具体提供了一种多级旋流式燃烧头、燃烧器和燃气热水器。

背景技术

燃气热水器一般包括燃烧器和换热器，燃烧器用于加热换热器。冷水流经换热器时，被燃烧器加热成热水。现有的燃烧器一般都被设置为火排的形式。即，燃烧器具有多个燃烧头，该多个燃烧头沿直线分布，从而被布置为一排。燃烧头喷出的火焰一般竖直向上，从而对其上方的换热器进行加热。

现有燃烧器上述火排式的结构，不仅使燃气与空气的掺混效果较差，而且还使得燃气热水器整体上的尺寸较大。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于，解决现有燃气热水器的燃烧头使燃气与空气的掺混效果较差的问题。

本实用新型的另一个目的在于，如何减小燃气热水器整体上的尺寸。

为实现上述目的，本实用新型在第一方面提供了一种多级旋流式燃烧头，所述燃烧头适用于燃气热水器，所述燃烧头包括：

燃烧头主体，其限定有喷射通道；

用于接收燃气的燃气喷头，其顶部设置有多个喷孔，所述多个喷孔位于所述喷射通道内；

安装在所述喷射通道内的一级旋流器和二级旋流器，所述一级旋流器位于所述多个喷孔远离所述喷射通道出口端的一侧，所述二级旋流器位于所述多个喷孔靠近所述喷射通道出口端的一侧。

可选地，所述二级旋流器的旋流数与所述一级旋流器的旋流数的比值的取值范围为0.8至5；并且/或者，所述二级旋流器与所述一级旋流器之间的距离与所述二级旋流器的直径的比值的取值范围是0.3至2.4；并且/或者，所述一级旋流器和所述二级旋流器均是轴向叶片旋流器，所述一级旋流器上的叶片数量与所述二级旋流器上的叶片数量的比值的取值范围是1至5；并且/或者，所述喷孔与所述一级旋流器之间的距离与所述二级旋流器与所述一级旋流器之间的距离的比值的取值范围是0.05至0.5。

可选地，所述燃烧头还包括设置在所述燃气喷头与所述二级旋流器之间的整流盾体，所述整流盾体与所述二级旋流器同轴并固定连接。

可选地，所述整流盾体远离所述二级旋流器的一端与所述燃气喷头固定连接。

可选地，所述喷孔倾斜设置，并且所述多个喷孔绕所述燃气喷头的轴线等间距分布。

可选地，所述燃气喷头的顶部设置有锥形部，所述多个喷孔设置在所述锥形部上；所述喷孔与所述燃气喷头的轴线之间的偏心距与所述燃气喷头的内径的比值的取值范围不大于0.5。

可选地，所述一级旋流器和所述二级旋流器分别与所述喷射通道插接到一起；所述燃气喷头的顶部与所述一级旋流器同轴固定连接。

本实用新型在第二方面提供了一种燃烧器，包括燃烧器主体和第一方面中任一项所述的燃烧头，所述燃烧器主体与所述燃烧头固定连接或一体制成，所述燃烧器主体限定有与所述一级旋流器连通的空气进口。

可选地，所述燃烧器包括两个所述燃烧头，所述燃烧器主体限定有进气腔，所述进气腔与所述空气进口和每一个所述一级旋流器分别连通。

本实用新型在第三方面提供了一种燃气热水器，其特征在于，包括：

第二方面中所述的燃烧器，

换热器，其被所述燃烧器加热，从而使所述换热器内的水被加热；

集烟罩，其设置有排烟口，所述排烟口用于排出所述燃气热水器内的烟气。

基于前文的描述，本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型前述的技术方案中，通过在喷孔的上游设置一级旋流器，使得一级旋流器能够使流经其的空气能够形成旋流，进而使旋流的空气流动至喷孔处时，与从喷孔喷出的燃气进行搅拌和掺混，从而提升了空气和燃气的掺混效果。进一步，通过在喷孔的下游设置二级旋流器，使得二级旋流器能够对掺混之后的空气进行整流，以提升旋流的周向速度，进而使旋流从喷射通道流出时在惯性和离心力的作用下在水平方向上形成较大的覆盖面积，继而形成横向面积较大的火焰。进一步，由于二级旋流器将气流自下至上的运动变成了螺旋向上的运动，降低了气流自下至上的移动速度，从而降低了旋流喷出喷射通道后的高度，进而可以缩短燃烧头与换热器之间的距离。因此，本实用新型能够有效地减小燃气热水器的尺寸。

本实用新型的其他有益效果将会在后文中结合附图进行详细描述，以便本领域技术人员能够更加清楚地了解本实用新型的改进目的、特征和优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，后文将参照附图来描述本实用新型的部分实施例。本领域技术人员应当理解的是，同一附图标记在不同附图中所标示的部件或部分相同或类似；本实用新型的附图彼此之间并非一定是按比例绘制的。附图中：

图1是本实用新型一些实施例中燃气热水器的原理示意图；

图2是本实用新型一些实施例中燃烧头的效果示意图；

图3是图2中燃烧头顶部的结构示意图；

图4是本实用新型一些实施例中一级旋流器的结构示意图；

图5是本实用新型一些实施例中一级旋流器的剖面效果示意图；

图6是本实用新型一些实施例中一级旋流器的叶片的展开效果示意图。

具体实施方式

本领域技术人员应当理解的是，下文所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是本实用新型的全部实施例，该一部分实施例旨在用于解释本实用新型的技术原理，并非用于限制本实用新型的保护范围。基于本实用新型提供的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所获得的其它所有实施例，仍应落入到本实用新型的保护范围之内。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“顶部”“底部”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

进一步，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参照附图并结合燃气热水器，来对本实用新型的旋流式燃烧头和燃烧器进行详细说明。

如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，燃气热水器包括燃烧器100、换热器200、集烟罩300和点火器400。其中，燃烧器100用于接收燃气和空气，并将燃气和空气进行混合。点火器400用于点燃燃烧器100，以使燃烧器100加热换热器200，并因此加热流经换热器200的水。集烟罩300通过其排烟口301将燃气热水器产生的烟气排出。

继续参阅图1，在本实用新型的一些实施例中，燃烧器100包括燃烧器主体110和燃烧头120。优选地，燃烧器100包括安装在燃烧器主体110上的两个燃烧头120。或者，本领域技术人员也可以根据需要，将燃烧头120设置为其他任意可行的数量，例如一个、三个、四个等。

继续参阅图1，在本实用新型的一些实施例中，燃烧器主体110限定有进气腔111和与进气腔111连通的空气进口112。燃烧器主体110通过空气进口112将空气引入进气腔111中，进而使进气腔111中的空气进入到燃烧头120。

此外，在本实用新型的其他实施例中，本领域技术人员也可以根据需要，省去进气腔111的设置，并在燃烧器主体110上设置与燃烧头120数量相当的空气进口112，并使每一个空气进口112分别对应一个燃烧头120。

进一步，在本实用新型的一些实施例中，燃烧器主体110所接收到的空气是由风机提供的。换句话说，燃烧器100还可以包括风机，以通过该风机给燃烧器主体110提供空气。

如图1和图2所示，在本实用新型的一些实施例中，燃烧头120包括燃烧头主体121、燃气喷头122、一级旋流器123、二级旋流器124和可选的整流盾体125。其中，燃烧头主体121与燃烧器主体110固定连接或一体制成。燃气喷头122、一级旋流器123和二级旋流器124分别与燃烧头主体121固定连接。燃气喷头122用于接收燃气，一级旋流器123用于接收空气并使流经其的空气形成旋流，二级旋流器124用于对掺混之后的空气和燃气进行整流。

此外，在本实用新型的其他实施例中，本领域技术人员也可以根据需要，在一级旋流器123与二级旋流器124之间再设置至少一个旋流器。

如图2所示，燃烧头主体121限定有喷射通道1211。燃气喷头122的顶部位于喷射通道1211内，燃气喷头122用于接收燃气。优选地，燃气喷头122的进气端延伸至燃烧器主体110的外侧。或者，本领域技术人员也可以根据需要，在燃烧器主体110上设置与燃气喷头122连通的进气通道，以通过该进气通道将燃气引导至燃气喷头122。

如图2和图3所示，燃气喷头122的顶部设置有锥形部1221，锥形部1221上设置有多个喷孔1222，该多个喷孔1222绕燃气喷头122的轴线等间距分布。

在本实用新型的一些实施例中，喷孔1222的直径d的取值范围为0.1mm至3mm，例如0.1mm、0.5mm、1mm、2mm、3mm等。进一步优选地，喷孔1222的直径d的取值范围为0.5mm至1.5mm。

如图3所示，将锥形部1221与竖直方向(即燃气喷头122的轴线)的夹角记作θ，将喷孔1222的喷射方向与水平方向(即燃气喷头122的径向)之间的夹角记作β。将锥形部1221和喷孔1222设置成使θ＝β。

继续参阅图3，将喷孔1222与燃气喷头122的轴线之间的偏心距记作a，将燃气喷头122的内径记作b。使a与b的比值不大于0.5，例如该比值为0.1、0.3、0.35、0.5等。

本领域技术人员能够理解的是，燃气喷头122上，θ、β和a与b的比值的限定，使得从喷孔1222喷出的燃气倾斜向上。

此外，在确保喷孔1222具有倾斜角β的同时，本领域技术人员也可以根据需要，省去燃气喷头122上锥形部1221的设置。例如，在燃气喷头122的圆周壁上直接沿倾斜方向开孔，以形成喷孔1222。

在本实用新型的一些实施例中，一级旋流器123和二级旋流器124的构成相同。即，一级旋流器123和二级旋流器124的结构相同，两者之间的不同仅在于各构成部分的参数和数目不同。为了方便描述，后文参照图4至图6来对本实用新型一些实施例中的一级旋流器123进行详细说明。二级旋流器124的结构可以参见后文对一级旋流器123的描述。

如图4所示，在本实用新型的一些实施例中，一级旋流器123包括外环1231、内环1232和多个叶片1233，其中，多个叶片1233设置在外环1231与内环1232之间，并且多个叶片1233绕一级旋流器123的轴线等间距分布。

如图2和图4所示，一级旋流器123通过外环1231与喷射通道1211的侧壁抵接，燃气喷头122穿过内环1232并与内环1232抵接。优选地，外环1231与喷射通道1211的侧壁之间的抵接用于将一级旋流器123固定到燃烧头主体121上，燃气喷头122与内环1232之间的抵接用于将燃气喷头122固定到一级旋流器123上，并因此使得燃气喷头122通过一级旋流器123被固定到燃烧头主体121上。

在本实用新型中，二级旋流器124与燃烧头主体121之间的固定方式与一级旋流器123与燃烧头主体121之间的固定方式相同。

需要说明的是，图4中所示的外环1231的缺口仅仅是为了方便本领域技术人员理解一级旋流器123的结构，并不表示外环1231为开口环。

如图4和图5所示，在本实用新型的一些实施例中，内环1232的外径与外环1231的内径之间的比值的取值范围为0.05至0.8。具体地，将外环1231的内半径记作Ro，将内环1232的外半径记作Ri，则Ri与Ro的比值K的取值范围为0.05至0.8，例如，0.05、0.1、0.25、0.3、0.4、0.6、0.8等。

优选地，Ri与Ro的比值的取值范围为0.5至0.8。

如图4和图6所示，在本实用新型的一些实施例中，叶片1233被设置为螺旋叶片，叶片1233的螺旋角θv的取值范围为15°至75°，例如15°、30°、45°、50°、60°、70°等。优选地，θv的取值范围为45°至75°。

进一步，在本实用新型的一些实施例中，喷孔1222的数目与叶片1233的数目的比值的取值范围为0.2至3，优选地为0.2至1，以确保一级旋流器123能够形成足够多的旋流空气，来与从喷孔1222喷出的燃气进行掺混和搅拌。

返回去继续参阅图2，喷孔1222与一级旋流器123之间的距离h与二级旋流器124与一级旋流器123之间的距离H的比值的取值范围是0.05至0.5(例如0.05、0.1、0.35、0.5等)，以使燃气和空气具有足够长的路径来保证其进行掺混。进一步，h与H之间比值的取值范围优选地为0.1至0.3。

进一步，二级旋流器124与一级旋流器123之间的距离与二级旋流器124的直径的比值的取值范围是0.3至2.4，例如0.3、0.5、0.9、1.6、2.1、2.4等。

在本实用新型中，一级旋流器123和二级旋流器124的旋流数可以通过以下公式确定出：

其中，K＝Ri÷Ro。

进一步，在本实用新型的一些实施例中，二级旋流器124的旋流数与一级旋流器123的旋流数的比值的取值范围为0.8至5，例如0.8、1、2.5、3、4.5、5等。优选地，二级旋流器124的旋流数与一级旋流器123的旋流数的比值大于1。

再进一步，在本实用新型的一些实施例中，一级旋流器123上的叶片数量与二级旋流器124上的叶片数量的比值的取值范围是1至5，例如1、1.6、3、4.2、5等。

返回去继续参阅图1和图2，在本实用新型的一些实施例中，整流盾体125与二级旋流器124同轴并固定连接，并因此使整流盾体125堵塞二级旋流器124的内环的中心孔。从图1和图2中可以看出，整流盾体125的底端为弧形面，以较小其对气流的阻力。

此外，在本实用新型的其他实施例中，本领域技术人员也可以根据需要，使整流盾体125的底端与燃气喷头122固定连接，以使一级旋流器123与二级旋流器124的气流通道被限定为环形通道，从而减少旋流的流动损失。

或者，在确保二级旋流器124的内环的中心孔被堵塞的前提下，本领域技术人员也可以根据需要，省去整流盾体125的设置。

下面参照图1来对本实用新型一些实施例中燃气热水器的工作原理进行简单说明。

燃气热水器工作时，燃气从燃气喷头122的进口进入燃气喷头122，并通过喷孔1222喷出。空气从空气进口112进入进气腔111。进气腔111内的空气稳定之后在气压的作用自动地流向两个一级旋流器123。空气在一级旋流器123的作用下形成空气旋流。空气旋流与从喷孔1222喷出的燃气掺混之后流向二级旋流器124，进而经二级旋流器124整流之后从喷出喷射通道1211。点火器400点燃从图1中右侧一个喷射通道1211喷出的气流。图1中右侧一个喷射通道1211所对应的火焰会点燃从另一个喷射通道1211喷出的气流。此时，火焰开始加热换热器200，气流燃烧之后的烟气从集烟罩300的排烟口301排出。换热器200内的水在火焰的作用下被加热，供用户使用。

基于前文的描述，本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的一些实施例中，通过在喷孔1222的上游设置一级旋流器123，使得一级旋流器123能够使流经其的空气能够形成旋流，进而使旋流的空气流动至喷孔1222处时，与从喷孔1222喷出的燃气进行搅拌和掺混，从而提升了空气和燃气的掺混效果。进一步，通过在喷孔1222的下游设置二级旋流器124，使得二级旋流器124能够对掺混之后的空气进行整流，以提升旋流的周向速度，进而使旋流从喷射通道1211流出时在惯性和离心力的作用下在水平方向上形成较大的覆盖面积，继而形成横向面积较大的火焰。进一步，由于二级旋流器124将气流自下至上的运动变成了螺旋向上的运动，降低了气流自下至上的移动速度，从而降低了旋流喷出喷射通道1211后的高度，进而可以缩短燃烧头120与换热器200之间的距离。因此，本实用新型能够有效地减小燃气热水器的尺寸。

可选地，二级旋流器124可以与喷射通道1211的出口端齐平，也可以高于喷射通道1211的出口端，也可以低于喷射通道1211的出口端。

此外，在本实用新型的其他实施例中，本领域技术人员也可以根据需要，将一级旋流器123和/或二级旋流器124设置为其他任意可行的形式，例如径向旋流器，有多个螺旋管构成的旋流器等。

至此，已经结合前文的多个实施例描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围并不仅限于这些具体实施例。在不偏离本实用新型技术原理的前提下，本领域技术人员可以对上述各个实施例中的技术方案进行拆分和组合，也可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，凡在本实用新型的技术构思和/或技术原理之内所做的任何更改、等同替换、改进等都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多级旋流式燃烧头，其特征在于，所述燃烧头适用于燃气热水器，所述燃烧头包括：

燃烧头主体，其限定有喷射通道；

用于接收燃气的燃气喷头，其顶部设置有多个喷孔，所述多个喷孔位于所述喷射通道内；

安装在所述喷射通道内的一级旋流器和二级旋流器，所述一级旋流器位于所述多个喷孔远离所述喷射通道出口端的一侧，所述二级旋流器位于所述多个喷孔靠近所述喷射通道出口端的一侧。

2.根据权利要求1所述的多级旋流式燃烧头，其特征在于，

所述二级旋流器的旋流数与所述一级旋流器的旋流数的比值的取值范围为0.8至5；并且/或者，

所述二级旋流器与所述一级旋流器之间的距离与所述二级旋流器的直径的比值的取值范围是0.3至2.4；并且/或者，

所述一级旋流器和所述二级旋流器均是轴向叶片旋流器，所述一级旋流器上的叶片数量与所述二级旋流器上的叶片数量的比值的取值范围是1至5；并且/或者，

所述喷孔与所述一级旋流器之间的距离与所述二级旋流器与所述一级旋流器之间的距离的比值的取值范围是0.05至0.5。

3.根据权利要求2所述的多级旋流式燃烧头，其特征在于，

所述燃烧头还包括设置在所述燃气喷头与所述二级旋流器之间的整流盾体，所述整流盾体与所述二级旋流器同轴并固定连接。

4.根据权利要求3所述的多级旋流式燃烧头，其特征在于，

所述整流盾体远离所述二级旋流器的一端与所述燃气喷头固定连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的多级旋流式燃烧头，其特征在于，

所述喷孔倾斜设置，并且所述多个喷孔绕所述燃气喷头的轴线等间距分布。

6.根据权利要求5所述的多级旋流式燃烧头，其特征在于，

所述燃气喷头的顶部设置有锥形部，所述多个喷孔设置在所述锥形部上；

所述喷孔与所述燃气喷头的轴线之间的偏心距与所述燃气喷头的内径的比值的取值范围不大于0.5。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的多级旋流式燃烧头，其特征在于，

所述一级旋流器和所述二级旋流器分别与所述喷射通道插接到一起；

所述燃气喷头的顶部与所述一级旋流器同轴固定连接。

8.一种燃烧器，其特征在于，包括燃烧器主体和权利要求1至7中任一项所述的燃烧头，

所述燃烧器主体与所述燃烧头固定连接或一体制成，

所述燃烧器主体限定有与所述一级旋流器连通的空气进口。

9.根据权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，

所述燃烧器包括两个所述燃烧头，

所述燃烧器主体限定有进气腔，所述进气腔与所述空气进口和每一个所述一级旋流器分别连通。

10.一种燃气热水器，其特征在于，包括：

权利要求8或9所述的燃烧器，

换热器，其被所述燃烧器加热，从而使所述换热器内的水被加热；

集烟罩，其设置有排烟口，所述排烟口用于排出所述燃气热水器内的烟气。

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