CN220892203U - 一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉 - Google Patents
一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉，包括锅炉本体，所述锅炉本体包括筒体、设置于筒体前端的水冷预混平面燃烧器、设置于筒体上端的上封头、设置于筒体下端的下封头以及设置于筒体后端的尾部烟道，所述筒体内上下设置有上管板和下管板，所述上管板与上封头之间形成上部腔体且下管板与下封头之间形成下部腔体，所述上管板和下管板之间设有水管群且水管群将上部腔体和下部腔体连通。本申请与现有技术相比：燃气锅炉以其高效的热能利用、紧凑的结构设计、自然循环方式、高效的换热管组和节能器的优点，实现了卓越的热效率和环保性能，为用户提供了可靠的能源供应，并降低了运行成本。
Description
技术领域
本申请涉及燃气锅炉技术，具体地涉及一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉。
背景技术
传统的燃气锅炉在工业和家庭供暖中得到广泛应用，但存在一些重要的技术限制和问题。传统燃烧器通常产生较大的火焰，因此需要大型的燃烧室来容纳这些火焰，这使得锅炉体积庞大，对安装和维护都带来了挑战。此外，传统锅炉主要依赖于对流传热方式，这种方式导致换热效率相对较低，需要大面积的换热器来满足加热要求。因此，传统锅炉需要大量金属材料来构建，不仅造成资源浪费，还增加了成本。
实用新型内容
为了克服以上的技术缺陷，本申请提供一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉。
根据本申请，一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉，包括锅炉本体，所述锅炉本体包括筒体、设置于筒体前端的水冷预混平面燃烧器、设置于筒体上端的上封头、设置于筒体下端的下封头以及设置于筒体后端的尾部烟道，所述筒体内上下设置有上管板和下管板，所述上管板与上封头之间形成上部腔体且下管板与下封头之间形成下部腔体，所述上管板和下管板之间设有水管群且水管群将上部腔体和下部腔体连通；
所述水管群包括燃烧器水冷面、膜式壁面、下降管、传热光管以及第一窄间隙强化传热管组，其中燃烧器水冷面、膜式壁面、上管板和下管板组成烟气流通通道且所述传热光管和第一窄间隙强化传热管组设置在烟气流通通道内受火焰辐射和烟气对流传热，所述下降管设置于烟气流通通道外侧；
所述烟气流通通道内还设有节能器，所述尾部烟道内设有冷凝器，所述冷凝器的出水集箱与节能器的进水集箱连通，所述节能器的出水集箱与上封头设置的给水管座连通。
优选地，所述节能器进水集箱和出水集箱之间的传热部为螺旋翅片管或第二窄间隙强化传热管组，所述冷凝器进水集箱和出水集箱之间的传热部为螺旋翅片管或第三窄间隙强化传热管组。
优选地，所述第一窄间隙强化传热管组、第二窄间隙强化传热管组以及第三窄间隙强化传热管组均包括多个纵向设置的双翼形弧形翅片管以及多个纵向设置的双翼形平直翅片管，所述双翼形弧形翅片管包括第一光管，所述第一光管的两侧均设有纵向弧形曲线翅片，所述双翼形平直翅片管包括第二光管，所述第二光管的前后两端均设有纵向肋片，相邻两个双翼形弧形翅片管通过纵向弧形曲线翅片将双翼形平直翅片管环抱且所述双翼形弧形翅片管与双翼形平直翅片管之间形成曲形烟气流动间隙。
优选地，所述曲形烟气流动间隙的宽度小于5mm。
优选地，所述上封头内设有均气板和水下孔板，所述上封头上还设有放气管座、安全阀管座、液位计管座、主蒸汽管座以及上检修人孔，所述下封头的底部设有排污管座和下检修人孔。
优选地，所述下管板以及尾部烟道的下端均设有冷凝水泄放管。
优选地，所述筒体采用金属板卷制而成。
优选地，所述尾部烟道的烟气出口处设有空气预热器。
本申请的一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉与传统技术相比：
1、锅炉本体由水冷预混平面燃烧器、节能器、冷凝器、空气预热器等组成，通过冷凝器、空气预热器的设置，实现了烟气冷凝放热与锅炉吸热的热平衡问题，可有效降低排烟温度，真正实现吸收利用烟气中的汽化潜热，从而实现锅炉热效率达到103％的目标。
2、水冷预混平面燃烧器减小了燃烧火焰的尺寸，在保证高效、低氮燃烧的同时，减小了火焰燃烧容积，几乎不需要炉膛，大大降低燃烧空间；
3、锅炉本体采用立式直水管群结构、自然循环方式，取消传统集箱、连接管道等繁琐结构，结构简单，紧凑，钢耗小；
4、锅炉中低温烟气段采用第一窄间隙强化传热管组型式，其换热能力是传统对流换热能力的3-5倍，大大降低了锅炉换热面积及金属钢耗量。
5、本锅炉将节能器整体置于锅炉本体内，且不影响节能器正常维护，省去了传统节能器的支撑钢架和保温，结构紧凑，钢耗小，简单方便。
附图说明
图1是根据本申请实施例1的一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉的结构示意图。
图2是根据本申请实施例1的一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉中筒体的内部俯视结构示意图。
图3是根据本申请的一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉中第一窄间隙强化传热管组的局部放大结构示意图。
图4是根据本申请实施例2的一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉的结构示意图。
图5是根据本申请实施例2的一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉中筒体的内部俯视结构示意图。
图6是根据本申请实施例2的一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉中螺旋翅片管的结构示意图。
附图标记：1、筒体，2、水冷预混平面燃烧器，3、上封头，4、下封头，5、尾部烟道，6、上管板，7、下管板，8、燃烧器水冷面，9、膜式壁面，10、下降管，11、传热光管，12、第一窄间隙强化传热管组，13、节能器，14、冷凝器，15、给水管座，16、螺旋翅片管，17、第二窄间隙强化传热管组，18、第三窄间隙强化传热管组，19、双翼形弧形翅片管，191、第一光管，192、纵向弧形曲线翅片，20、双翼形平直翅片管，201、第二光管，202、纵向肋片，21、曲形烟气流动间隙，22、均气板，23、水下孔板，24、放气管座，25、安全阀管座，26、液位计管座，27、主蒸汽管座，28、上检修人孔，29、排污管座，30、下检修人孔，31、冷凝水泄放管，32、空气预热器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
如附图1-附图3所示，一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉，包括锅炉本体，所述锅炉本体包括筒体1、设置于筒体1前端的水冷预混平面燃烧器2、设置于筒体1上端的上封头3、设置于筒体1下端的下封头4以及设置于筒体1后端的尾部烟道5，筒体1内上下设置有上管板6和下管板7，上管板6与上封头3之间形成上部腔体且下管板7与下封头4之间形成下部腔体，上管板6和下管板7之间设有水管群且水管群将上部腔体和下部腔体连通，这些部件协同工作以形成完整的锅炉系统，以确保热量传递和流体循环；
水管群包括燃烧器水冷面8、膜式壁面9、下降管10、传热光管11以及第一窄间隙强化传热管组12，其中燃烧器水冷面8、膜式壁面9、上管板6和下管板7组成烟气流通通道且传热光管11和第一窄间隙强化传热管组12设置在烟气流通通道内受火焰辐射和烟气对流传热，下降管10设置于烟气流通通道外侧不受热；
烟气流通通道内还设有节能器13，尾部烟道5内设有冷凝器14，冷凝器14的出水集箱与节能器13的进水集箱连通，节能器13的出水集箱与上封头3设置的给水管座15连通。烟气流通通道内设有节能器13，这是一项关键的技术创新，有助于优化烟气的热能利用。尾部烟道5内设有冷凝器14，其作用是将烟气冷却，从而导致烟气中的水蒸气冷凝成液体。冷凝器14的出水集箱与节能器13的进水集箱相连，确保热量传递和热平衡的有效实现。
在本实施例中，节能器13进水集箱和出水集箱之间的传热部为第二窄间隙强化传热管组17，冷凝器14进水集箱和出水集箱之间的传热部第三窄间隙强化传热管组18，第一窄间隙强化传热管组12、第二窄间隙强化传热管组17以及第三窄间隙强化传热管组18均包括多个纵向设置的双翼形弧形翅片管19以及多个纵向设置的双翼形平直翅片管20，双翼形弧形翅片管19包括第一光管191，第一光管191的两侧均设有纵向弧形曲线翅片192，双翼形平直翅片管20包括第二光管201，第二光管201的前后两端均设有纵向肋片202，相邻两个双翼形弧形翅片管19通过纵向弧形曲线翅片192将双翼形平直翅片管20环抱且双翼形弧形翅片管19与双翼形平直翅片管20之间形成曲形烟气流动间隙21，其中相邻两排双翼形弧形翅片管19以及双翼形平直翅片管20之间形成六棱柱形空间，烟气在经过曲形烟气流动间隙21依次穿过六棱柱形空间的过程中以湍流强化换热弥漫于六棱柱空间的其他壁面，从而强化换热过程，仅需三排第一窄间隙强化传热管组12，即可将烟气从700℃降低至300℃以下，其换热能力是传统对流换热能力的3-5倍。
在本实施例中，曲形烟气流动间隙21的宽度小于5mm。
在本实施例中，上封头3内设有均气板22和水下孔板23，上封头3上还设有放气管座24、安全阀管座25、液位计管座26、主蒸汽管座27以及上检修人孔28，下封头4的底部设有排污管座29和下检修人孔30。上封头3内设有均气板22和水下孔板23。均气板22的作用是确保蒸汽在上升的过程中更加均匀，此外，上封头3上还设有一系列附件，包括放气管座24、安全阀管座25、液位计管座26、主蒸汽管座27以及上检修人孔28。这些附件是锅炉系统的重要组成部分，它们的作用如下：
放气管座24用于排放系统中的气体或废气，以维持锅炉上水时的压力平衡。
安全阀管座25是用来安装安全阀的位置，以确保锅炉在超过允许的最大压力时能够安全释放过多的压力。
液位计管座26是用于监测和测量锅炉水位的装置，以确保水位在安全范围内。
主蒸汽管座27则用于连接主要的蒸汽管道，将生成的蒸汽输送到需要的位置。
上检修人孔28是用于维护和检修的通道，允许工作人员进入锅炉内部进行检查和维护工作。
在本实施例中，为了有效处理冷凝水，设计了冷凝水泄放管31，该冷凝水泄放管31位于下管板7以及尾部烟道5的下端。冷凝水是通过冷凝器14形成的，当烟气中的水蒸气冷凝成液体时，冷凝水会被导流至这个管道，这个设计确保了冷凝水的有效排放，同时保持了锅炉系统的稳定运行。
在本实施例中，筒体1采用金属板卷制而成。
在本实施例中，尾部烟道5的烟气出口处设有空气预热器32。空气预热器32利用烟气中的余热来预热进入燃烧器的空气，从而减少燃料的消耗。这个装置有助于进一步提高燃气锅炉的热效率，减少能源消耗，降低运行成本。空气预热器32可以采用管箱式结构，亦可采用热管式等其他结构。
工作原理：首先，水冷预混平面燃烧器2被启动，燃料燃烧提供热能，包含了火焰和高温烟气，火焰和高温烟气在由燃烧器水冷面8、膜式壁面9、上管板6和下管板7组成的烟气流通通道中流动。在这个烟气流通通道内，热量通过火焰辐射和烟气对流传热，将其热能传递给锅炉内的水和其他传热介质，烟气流通通道内设有节能器13和尾部烟道5内设有冷凝器14，尾部烟道5的烟气出口处设有空气预热器32，节能器13用于优化烟气的热能利用，而冷凝器14和空气预热器32的作用是进一步吸收烟气热量、降低排烟温度并将烟气冷却，使烟气其中的水蒸气冷凝成液体，并释放出汽化潜热，冷凝器14和空气预热器32确保热量传递和热平衡的有效实现。冷凝器14的出水集箱与节能器13的进水集箱相连，冷水被通入冷凝器14的进水集箱，冷水通过冷凝器14和节能器13的传热部分传热，然后进入上封头3的上部腔体，低温水经过上封头3和水管群中的下降管10进入到下封头的下部腔体，然后通过水管群中的燃烧器水冷面8、膜式壁面9、传热光管11以及第一窄间隙强化传热管组12受热后流入上封头3的上部腔体。低温水在流动的过程中吸收燃料燃烧释放出的热量，不断升温，最终变成高温水或蒸汽，可以供用户使用。且在烟气传热过程中涉及第一窄间隙强化传热管组12、第二窄间隙强化传热管组17以及第三窄间隙强化传热管组18。这些传热管组包括纵向设置的双翼形弧形翅片管19和双翼形平直翅片管20。相邻的这些管组之间形成曲形烟气流动间隙21，其中的宽度小于5mm。这个设计可以增加传热表面积，使烟气中的热能更有效地传递给水或其他传热介质，提高传热效率。
实施例2
结合附图4-附图6，一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉，包括锅炉本体，所述锅炉本体包括筒体1、设置于筒体1前端的水冷预混平面燃烧器2、设置于筒体1上端的上封头3、设置于筒体1下端的下封头4以及设置于筒体1后端的尾部烟道5，筒体1内上下设置有上管板6和下管板7，上管板6与上封头3之间形成上部腔体且下管板7与下封头4之间形成下部腔体，上管板6和下管板7之间设有水管群且水管群将上部腔体和下部腔体连通；
水管群包括燃烧器水冷面8、膜式壁面9、下降管10、传热光管11以及第一窄间隙强化传热管组12，其中燃烧器水冷面8、膜式壁面9、上管板6和下管板7组成烟气流通通道且传热光管11和第一窄间隙强化传热管组12设置在烟气流通通道内受火焰辐射和烟气对流传热，下降管10设置于烟气流通通道外侧；
烟气流通通道内还设有节能器13，尾部烟道5内设有冷凝器14，冷凝器14的出水集箱与节能器13的进水集箱连通，节能器13的出水集箱与上封头3设置的给水管座15连通。
在本实施例中，与实施例1相比，该实施例中节能器13进水集箱和出水集箱之间的传热部为螺旋翅片管，冷凝器14进水集箱和出水集箱之间的传热部为螺旋翅片管16，螺旋翅片管16是一种高效的传热元件，其设计可以增加传热表面积，从而提高传热效率，相比于传统的传热元件，螺旋翅片管提供更多的接触表面，使烟气中的热能更有效地传递给水或其他传热介质。这可以导致更高的热效率，减少了能源的浪费。由于冷凝器14进水集箱和出水集箱之间的传热部为螺旋翅片管16时其整体高度较小，因此可将其嵌入到位于空气预热器32下方的尾部烟道5处。
在本实施例中，第一窄间隙强化传热管组12包括多个纵向设置的双翼形弧形翅片管19以及多个纵向设置的双翼形平直翅片管20，双翼形弧形翅片管19包括第一光管191，第一光管191的两侧均设有纵向弧形曲线翅片192，双翼形平直翅片管20包括第二光管201，第二光管201的前后两端均设有纵向肋片202，相邻两个双翼形弧形翅片管19通过纵向弧形曲线翅片192将双翼形平直翅片管20环抱且双翼形弧形翅片管19与双翼形平直翅片管20之间形成曲形烟气流动间隙21，其中相邻两排双翼形弧形翅片管19以及双翼形平直翅片管20之间形成六棱柱形空间，烟气在经过曲形烟气流动间隙21依次穿过六棱柱形空间的过程中以湍流强化换热弥漫于六棱柱空间的其他壁面，从而强化换热过程，仅需三排第一窄间隙强化传热管组12，即可将烟气从700℃降低至300℃以下，其换热能力是传统对流换热能力的3-5倍。
在本实施例中，曲形烟气流动间隙21的宽度小于5mm。
在本实施例中，上封头3内设有均气板22和水下孔板23，上封头3上还设有放气管座24、安全阀管座25、液位计管座26、主蒸汽管座27以及上检修人孔28，下封头4的底部设有排污管座29和下检修人孔30。
在本实施例中，下管板7以及尾部烟道5的下端均设有冷凝水泄放管31。
在本实施例中，筒体1采用金属板卷制而成，这种材料选择通常是出于其优良的耐高温、耐腐蚀性能以及强度考虑。金属板卷制的筒体具有足够的结构强度，以承受锅炉运行中的压力和热应力，同时保持其结构的稳定性。
在本实施例中，尾部烟道5的烟气出口处设有空气预热器32，空气预热器32利用烟气中的余热来预热进入燃烧器的空气，从而减少燃料的消耗。这个装置有助于进一步提高燃气锅炉的热效率，减少能源消耗，降低运行成本。
工作原理：首先，水冷预混平面燃烧器2被启动，燃料燃烧提供热能，包含了火焰和高温烟气，火焰和高温烟气在由燃烧器水冷面8、膜式壁面9、上管板6和下管板7组成的烟气流通通道中流动。在这个烟气流通通道内，热量通过火焰辐射和烟气对流传热，将其热能传递给锅炉内的水和其他传热介质，烟气流通通道内设有节能器13和尾部烟道5内设有冷凝器14，尾部烟道5的烟气出口处设有空气预热器32，节能器13用于优化烟气的热能利用，而冷凝器14和空气预热器32的作用是进一步吸收烟气热量、降低排烟温度并将烟气冷却，使烟气其中的水蒸气冷凝成液体，并释放出汽化潜热，冷凝器14和空气预热器32确保热量传递和热平衡的有效实现。冷凝器14的出水集箱与节能器13的进水集箱相连，冷水被通入冷凝器14的进水集箱，冷水通过冷凝器14和节能器13的传热部分传热，然后进入上封头3的上部腔体，低温水经过上封头3和水管群中的下降管10进入到下封头的下部腔体，然后通过水管群中的燃烧器水冷面8、膜式壁面9、传热光管11以及第一窄间隙强化传热管组12受热后流入上封头3的上部腔体。低温水在流动的过程中吸收燃料燃烧释放出的热量，不断升温，最终变成高温水或蒸汽，可以供用户使用。
以上实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请权利要求所限定的精神和范围。
Claims (8)
1.一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉，包括锅炉本体，其特征在于，所述锅炉本体包括筒体(1)、设置于筒体(1)前端的水冷预混平面燃烧器(2)、设置于筒体(1)上端的上封头(3)、设置于筒体(1)下端的下封头(4)以及设置于筒体(1)后端的尾部烟道(5)，所述筒体(1)内上下设置有上管板(6)和下管板(7)，所述上管板(6)与上封头(3)之间形成上部腔体且下管板(7)与下封头(4)之间形成下部腔体，所述上管板(6)和下管板(7)之间设有水管群且水管群将上部腔体和下部腔体连通；
所述水管群包括燃烧器水冷面(8)、膜式壁面(9)、下降管(10)、传热光管(11)以及第一窄间隙强化传热管组(12)，其中燃烧器水冷面(8)、膜式壁面(9)、上管板(6)和下管板(7)组成烟气流通通道且所述传热光管(11)和第一窄间隙强化传热管组(12)设置在烟气流通通道内受火焰辐射和烟气对流传热，所述下降管(10)设置于烟气流通通道外侧；
所述烟气流通通道内还设有节能器(13)，所述尾部烟道(5)内设有冷凝器(14)，所述冷凝器(14)的出水集箱与节能器(13)的进水集箱连通，所述节能器(13)的出水集箱与上封头(3)设置的给水管座(15)连通。
2.根据权利要求1所述的一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉，其特征在于，所述节能器(13)进水集箱和出水集箱之间的传热部为螺旋翅片管(16)或第二窄间隙强化传热管组(17)，所述冷凝器(14)进水集箱和出水集箱之间的传热部为螺旋翅片管(16)或第三窄间隙强化传热管组(18)。
3.根据权利要求2所述的一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉，其特征在于，所述第一窄间隙强化传热管组(12)、第二窄间隙强化传热管组(17)以及第三窄间隙强化传热管组(18)均包括多个纵向设置的双翼形弧形翅片管(19)以及多个纵向设置的双翼形平直翅片管(20)，所述双翼形弧形翅片管(19)包括第一光管(191)，所述第一光管(191)的两侧均设有纵向弧形曲线翅片(192)，所述双翼形平直翅片管(20)包括第二光管(201)，所述第二光管(201)的前后两端均设有纵向肋片(202)，相邻两个双翼形弧形翅片管(19)通过纵向弧形曲线翅片(192)将双翼形平直翅片管(20)环抱且所述双翼形弧形翅片管(19)与双翼形平直翅片管(20)之间形成曲形烟气流动间隙(21)。
4.根据权利要求3所述的一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉，其特征在于，所述曲形烟气流动间隙(21)的宽度小于5mm。
5.根据权利要求1所述的一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉，其特征在于，所述上封头(3)内设有均气板(22)和水下孔板(23)，所述上封头(3)上还设有放气管座(24)、安全阀管座(25)、液位计管座(26)、主蒸汽管座(27)以及上检修人孔(28)，所述下封头(4)的底部设有排污管座(29)和下检修人孔(30)。
6.根据权利要求1所述的一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉，其特征在于，所述下管板(7)以及尾部烟道(5)的下端均设有冷凝水泄放管(31)。
7.根据权利要求1所述的一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉，其特征在于，所述筒体(1)采用金属板卷制而成。
8.根据权利要求1所述的一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉，其特征在于，所述尾部烟道(5)的烟气出口处设有空气预热器(32)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322557497.4U CN220892203U (zh) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | 一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322557497.4U CN220892203U (zh) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | 一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN220892203U true CN220892203U (zh) | 2024-05-03 |
Family
ID=90839704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202322557497.4U Active CN220892203U (zh) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | 一种具有水冷预混平面燃烧器的强化传热冷凝式燃气锅炉 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN220892203U (zh) |
-
2023
- 2023-09-20 CN CN202322557497.4U patent/CN220892203U/zh active Active
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