專利名稱：利用燃氣產品排氣熱功循環的自動增氧氣動強排超強節能環保裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及使用天然氣、液化氣、人工煤氣等作燃料的快速熱水器、容積式熱水器、燃氣灶、中餐灶、燃氣鍋爐等家用及工業用中小型燃氣類產品。
燃氣產品是利用燃料氣體和空氣混合形成混合氣點火燃燒用火焰加熱受體(水管、水箱、鍋、鍋爐等)的產品。燃料氣燃燒又是一個化學過程。混合氣中的空氣(氧氣)含量是決定火焰溫度、燃氣產品熱效率及污染程度的關鍵因素。
現有技術燃氣產品，如熱水器、燃氣灶、燃氣鍋爐等的技術特點是(一)利用燃氣系統內因燃氣燃燒形成火焰而熱空氣上升，導致系統內形成負壓而“自然吸入”空氣補充的原理供給氧氣，空氣(氧氣)流速低，總流量少，供氧不充分。(二)燃氣產品排放的高溫、高壓“廢氣”未能利用即直接排出室外，資源未能充分利用。(三)排風扇使用電力作能源實現“強排”。(四)因供氧不充分燃燒中形成大量有毒廢氣一氧化碳(CO)污染環境影響人的生命和健康，即使“強排”，也只是污染由室內轉移向室外。
綜上所述，現有技術的主要弊端是能耗大，污染大。
鑒于此，本實用新型的目的在于根據熱力學和空氣動力學原理及其燃氣渦輪技術在某些領域利用的實踐，針對民用燃氣產品的特點；在結構簡單，易于制造、制造成本低的設計原則下，充分利用燃氣產品排放的高溫高壓“廢氣”，穿過本實用新型中的渦輪器由轉子帶動轉軸高速旋轉，驅動同一根轉軸上壓氣器內多級轉子高速旋轉作功壓縮空氣，此高壓空氣(氧氣)和高壓燃料氣同時射入燃氣系統內混合后燃燒，燃燒后形成的廢氣強排過程的同時，進入渦輪器的“廢氣”又繼續驅動壓氣器轉子壓縮空氣(氧氣)參與燃燒過程。上述過程形成周而復始的熱功工作循環，達到大幅度增氧助燃和對廢氣進行氣動強排。利用本實用新型使現有技術對空氣的“自然吸入”變為對空氣的“強制抽入壓縮”，變對廢氣的“消極轉移”為對廢氣的“積極利用”和“積極治理”，達到提高火焰溫度大幅度提高燃氣產品熱效率，大幅度節能和有效治理污染的目的。
本實用新型由渦輪器、壓氣器、空氣噴頭三大部分組成。具體由排氣入口管、轉軸、軸肩、渦輪管、渦輪靜子、渦輪轉子、排氣出口管、軸套、空氣入口管、壓氣器管、壓氣器靜子、壓氣器轉子、空氣出口管、空氣噴頭等構成。
上述渦輪器靜子固定于渦輪管壁上，渦輪器轉子固定于軸上可隨軸轉動。
上述渦輪靜子不少于1個，渦輪轉子不少于1個。
上述渦輪管是由不少于2個單元體渦輪管串聯組成。
上述壓氣器靜子固定于壓氣器管壁上，壓氣器轉子固定于軸上可隨軸轉動。
上述壓氣器靜子不少于1個，壓氣器轉子不少于1個。
上述壓氣器管是由不少于2個的單元體壓氣器管串聯組成。
上述渦輪器和壓氣器的轉軸為一體，軸的兩端有軸肩。
上述空氣噴頭連接于空氣出口管末端。
本實用新型的優點在于(一)充分利用燃氣產品排放的高溫高壓“廢氣”作能源，實現大幅度增氧助燃，提高熱效率，達到大幅度節能效果。(二)大量增氧使有毒廢氣一氧化碳(CO)轉變為二氧化碳(CO2)能治理污染。(三)實現利用廢氣的“氣動強排”，能節省現有技術強排用電。(四)結構簡單，制造成本低，可利用現有技術燃氣產品空間。(五)適用范圍廣，使用本實用新型結構原理，針對不同種類、型號的燃氣產品，只需適當增減渦輪器和壓氣器內的靜子、轉子數量及相關另部件尺寸即可滿足要求。能廣泛用于民用和中小型工業燃氣產品內。
附圖
一是本實用新型結構原理示意圖。
附圖二是(圖一)的俯視圖。
附圖三是渦輪器管單元體之間連接方式圖(局部)。
附圖四是空氣噴頭A-A剖面圖。
附圖五是本實用新型在快速熱水器內的應用例。
附圖六是本實用新型在家用燃氣灶上的應用例。
本實用新型結構原理參見(附圖一)至(附圖四)。排氣入口管(1)是燃氣產品排放的“廢氣”(以下簡稱“排氣”)進入渦輪器的入口，轉軸(2)位于渦輪器中心軸線上，軸的兩端均有軸肩(3)，每個渦輪靜子(OJ1～OJ6)各葉片的外園周的部分夾緊固牢于兩個單元體渦輪管(4)之間，每個渦輪靜子(OJ1～OJ6)的近軸部分固定有軸套，每個渦輪器靜子(OJ1～OJ6)旁對應安裝一個轉子(OZ1～OZ6)，轉子(OZ1～OZ6)緊固在轉軸(2)上，可隨軸(2)旋轉，轉子(OZ1～OZ6)葉片與靜子(OJ1～OJ6)葉片方向相反且呈一角度，最后一級渦輪管(4)與排氣出口管(6)相連。渦輪器與壓氣器連接部分的中軸線上有一段貫穿二者之間的軸套(5)，轉軸(2)穿過其中直伸壓氣器內。壓氣器內靜子(YJ1～YJ6)和轉子(YZ1～YZ6)結構與安裝方式同渦輪器，唯尺寸有異，固定第一級靜子(YJ1)的壓氣器管(8)與空氣入口管(7)用螺桿連接。固定最后一級靜子(YJ6)的壓氣器管(8)與空氣出口管(9)用螺桿連接。空氣噴頭(10)與空氣出口管(9)連接，在空氣噴頭(10)中心有筒形園孔，供安裝燃料氣體噴咀(11)噴射燃料氣體用。
以下通過本實用新型在快速熱水器上的工作過程進一步說明本實用新型技術方案，如附圖五所示。附圖五是在申請人已被國家知識產權局授權的ZL99231725.8和ZL99241468.7“渦扇機構”原理的基礎上，為更大幅度提高空氣(氧氣)與燃氣的混合比，科學合理利用排氣的高溫高壓特性，進一步提高燃氣產品熱效率和環保的目的而發明創新的。本技術方案的渦輪器和壓氣器分別采用6級靜子和轉子的結構。先后啟開燃氣閥(12)和自來水閥(13)，燃氣進入輸氣管“長明火”噴咀并自動點燃長明火(為使圖面清晰便于了解技術方案，圖五中未畫出)，與此同時，自來水經水管(14)輸水，其水壓啟開與自來水閥(13)聯動的氣閥(12)使燃氣經噴頭(11)、輸氣管(15)、從燃燒器(16)的噴孔中噴出、并被長明火點燃形成火焰群，火焰群帶動高溫高壓空氣迅猛上升經熱交換器(17)、防風排氣管(18)，進入本實用新型渦輪器的排氣入口管(1)，其后排氣經各級渦輪靜子(OJ1～OJ6)葉片后形成強勁渦流，此渦流推動與其前進方向有一定角度的渦輪轉子(OZ1～OZ2)葉片作高速旋轉運動，并將排氣從排氣出口管(6)排出，各級渦輪轉子(OZ1～OZ6)同時帶動與其緊固的轉軸(2)作高速旋轉運動。由于壓氣器與渦輪器同軸，轉軸(2)驅動壓氣器各級轉子(YZ1～YZ6)同時高速旋轉，從開口在熱水器機殼側面空氣入口管(7)進入壓氣器的空氣經多級靜子(YJ1～YJ6)和轉子(YZ1～YZ6)逐級壓縮，經壓氣器壓縮后流速大、總量多、供氧充分的空氣，經空氣出口管(9)進入空氣噴頭(10)后與燃氣一并噴入輸氣管(15)內燃燒形成高溫火焰，上述工作過程是一個極短時間即能達到的熱功循環工作過程。而且，由于隨由燃氣氣閥(12)控制的燃氣供應量的增減，進入本實用新型排氣入口管(1)內的排氣量也相應增減，亦即隨著燃氣量增大，進入排氣入口管(1)的排氣量也增大，被壓縮的新鮮空氣的流速也加快，總量也增大。反之亦然。本實用新型可以達到自動動態平衡。自然，對于各種門類，不同規格的燃氣產品應相應設計本實用新型的有關結構參數，選取相應的壓縮比。
本實用新型在燃氣灶上的應用技術方案如附圖六所示。環繞于鍋外側的“廢氣”集氣罩(21)有一個缺口，集所有排氣(“廢”氣)進入本實用新型的排氣入口管(1)內，使排氣先后通過本實用新型進行熱功工作循環后，流速大、流量多、供氧充分的空氣從空氣出口管(9)進入空氣噴頭(10)，和從燃氣噴頭噴出的燃氣一并射入輸氣管(15)，由爐頭(20)噴出形成火焰群，由火焰群形成的高溫高壓氣體又進入集氣罩(21)缺口進入本實用新型開始熱功工作循環。本實用新型的排氣出口管(6)輸出排氣由管道集中向室外排出。
實踐證明，本實用新型中大量高溫高壓排氣(“廢氣”)為渦輪器轉子(轉軸)提供了足夠高速旋轉動力，高速旋轉的轉軸又為驅動壓氣器中各級轉子高速旋轉提供了足夠的動力，使壓氣器中各級靜子和轉子逐級壓縮空氣增加了對空氣壓縮比，顯而易見，通過空氣噴頭和燃氣一并進入燃燒器內的空氣流速大，總量多，供氧充分，并繼續著熱功工作循環。簡言之“利用現有技術排向室外的“廢氣”(排氣)能量，轉換成使用本實用新型后增加的“氧氣”，并同時實現了“氣動強排”和污染治理，這正是本實用新型能極大幅度節能和達到環保效果的明顯實用性特點。
本實用新型原理除能廣泛用于家用燃氣產品外，還可廣泛用于工業部門各種中小型燃氣產品“廢氣”的科學合理利用中。
權利要求1.一種利用燃氣產品排氣熱功循環的自動增氧氣動強排超強節能環保裝置，它由排氣入口管(1)、轉軸(2)、軸肩(3)、渦輪管(4)、渦輪靜子(OJ1～OJ6)、渦輪轉子(OZ1～OZ6)、軸套(5)、排氣出口管(6)、空氣入口管(7)、壓氣器管(8)、壓氣器靜子(YJ1～YJ6)、壓氣器轉子(YZ1～YZ6)、空氣出口管(9)、空氣噴頭(10)等組成，其特征在于有渦輪器、壓氣器及有空氣噴頭(10)。
2.根據權利要求1所述的利用燃氣產品排氣熱功循環的自動增氧氣動強排超節能環保裝置，其特征在于渦輪器由排氣入口管(1)、轉軸(2)、軸肩(3)、渦輪管(4)、渦輪靜子(OJ1～OJ6)、渦輪轉子(OZ1～OZ6)、軸套(5)、排氣出口管(6)組成，其中，渦輪靜子(OJ1～OJ5)固定于渦輪管(4)上，渦輪轉子(OZ1～OZ6)固定于轉軸(2)上，可隨軸轉動。
3.根據權利要求2所述的利用燃氣產品排氣熱功循環的自動增氧氣動強排超節能環保裝置，其特征在于一個渦輪靜子(OJ)和1個渦輪轉子(OZ)合為1級，不少于1級。
4.根據權利要求2所述的利用燃氣產品排氣熱功循環的自動增氧氣動強排超節能環保裝置，其特征在于渦輪管(4)是單元體串聯結構，由不少于2個渦輪單元管(4)串聯組成。
5.根據權利要求1所述的利用燃氣產品排氣熱功循環的自動增氧氣動強排超節能環保裝置，其特征在于壓氣器由空氣入氣管(7)、壓氣器管(8)、壓氣器靜子(YJ1～YJ6)、壓氣器轉子(YZ1～YZ6)、空氣出口管(9)組成，其中，壓氣器靜子(YJ1～YJ6)固定于壓氣器管(8)上，壓氣器轉子(YZ1～YZ6)固定于轉軸(2)上，可隨軸轉動。
6.根據權利要求5所述的利用燃氣產品排氣熱功循環的自動增氧氣動強排超節能環保裝置，其特征在于一個壓氣器靜子(YJ)和1個壓氣器轉子(YZ)合為1級，不少于1級。
7.根據權利要求5所述的利用燃氣產品排氣熱功循環的自動增氧氣動強排超節能環保裝置，其特征在于壓氣器管(8)是單元體串聯結構，由不少于2個壓氣器單元管串聯組成。
8.根據權利要求1所述的利用燃氣產品排氣熱功循環的自動增氧氣動強排超節能環保裝置，其特征在于渦輪器軸(2)和壓氣器軸(2)聯為一體，軸的兩端有軸肩(3)。
9.根據權利要求1所述的利用燃氣產品排氣熱功循環的自動增氧氣動強排超節能環保裝置，其特征在于空氣噴頭(10)連接于空氣出口管(9)末端，其中心有柱狀孔。
專利摘要一種涉及快速熱水器、燃氣灶、燃氣鍋爐等利用燃氣產品排氣熱功循環的自動增氧氣動強排超強節能環保裝置,它針對現有技術能耗大、污染大的弊端,連接在“廢氣”排放通道上,當高溫高壓排氣穿過渦輪器時,其多級轉子帶動轉軸高速旋轉實現強排,同時驅動壓氣器轉子高速旋轉壓縮空氣,此高壓空氣與燃氣共同噴入燃氣系統形成高溫火焰。排氣始終參與工作循環增氧助燃提高熱效率和氣動強排。實踐證明節能環保效果異常明顯。本實用新型結構原理也適用于工業燃氣產品。
文檔編號F23L17/00GK2432462SQ00223760
公開日2001年5月30日 申請日期2000年7月24日 優先權日2000年7月24日
發明者黃一學 申請人:黃一學