燃氣預混燃燒器的制造方法

燃氣預混燃燒器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種燃氣預混燃燒器，所述燃氣預混燃燒器包括燃燒器基板，所述燃燒器基板上設置有高于所述燃燒器基板的燃燒平臺，所述燃燒平臺的頂部開設有主燃燒火孔，所述燃燒平臺的側面開設有輔助燃燒火孔。本實用新型通過主燃燒火孔和輔助穩焰燃燒火孔的配合，提高孔隙率，使火焰更穩定，提高排放水平和負荷調節比。
【專利說明】燃氣預混燃燒器

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種應用于燃氣熱水器的全預混燃燒裝置，即燃氣預混燃燒器，尤其是一種由金屬板沖壓而成的，具有主燃燒火孔和輔助穩焰孔的燃燒器，屬于熱水器【技術領域】。

【背景技術】
[0002]全預混燃燒系統是指將燃氣和空氣一次性混合均勻后進行燃燒的系統，選取合適的燃燒器，是保證預混燃燒系統性能良好的前提。目前，預混式燃氣燃燒器主要有以下幾種:
[0003]鐵鉻鋁金屬絲網燃燒器，這是一種以特殊材料所制的金屬網覆蓋于支撐元件表面的燃燒器，火焰附著于金屬網表面，其孔隙率大、火焰穩定性好，調節比也較大，污染物排放等均處于較好水平。然而，由于金屬絲網的特殊性，其制造工藝復雜，成本較高。
[0004]不銹鋼圓筒形預混燃燒器，這是一種將沖有火孔的不銹鋼板卷制成圓筒，圓筒內一般還有一層均風板，火焰沿徑向產生。是一種在壁掛鍋爐領域常見的燃燒器，如申請號為201080050224，名為《具有低孔隙率的燃燒器層面的燃燒器》的中國專利，提出了一種具有多種火孔形狀的圓筒形預混燃燒器，其燃燒表面孔隙率(即火孔總面積與燃燒截面的比值)小于11%。然而這種燃燒器的制造工藝，特別是焊接工藝難度較大，導致成本較高。
[0005]為了降低制造難度，一些制造工藝簡單的平板式燃燒器被研制出來，如申請號為201320092745，專利名為《全預混燃燒器》的中國專利，和申請號為201310135997，專利名為《正壓引射式全預混燃燒供熱裝置》的中國專利，均提出了以不銹鋼平板或有一定弧度的板為基板的預混燃燒器，其火孔為圓孔或矩形孔的組合，制造簡單，成本很低。其缺點在于，單一的圓孔或矩形孔火孔火焰穩定性較差，負荷調節比較小，同時，為了保證適當的空隙率，這種結構的燃燒器整體面積較大，利用率不高，因此還需進一步優化。
[0006]綜上所述，開發一種整體面積小、板材利用率高、燃燒穩定、排放優異、成本低廉的燃燒器是一項極具挑戰的工作。
實用新型內容
[0007]本實用新型的目的在于:針對上述現有技術所存在的問題，提出一種新型燃氣預混燃燒器，或全預混燃氣燃燒器，該燃燒器具有主火孔和穩焰火孔、燃燒穩定、基板利用率高、制造工藝簡單、成本很低。
[0008]本實用新型提供一種燃氣預混燃燒器，所述燃氣預混燃燒器包括燃燒器基板，所述燃燒器基板上設置有高于所述燃燒器基板的燃燒平臺，所述燃燒平臺的頂部開設有主燃燒火孔，所述燃燒平臺的側面開設有輔助燃燒火孔。
[0009]進一步地，所述燃燒平臺之間的燃燒器基板上開設有第三燃燒火孔。
[0010]進一步地，所述第三燃燒火孔孔徑小于3mm，且由兩種以上的不同孔徑的噴氣孔組成，且相互交錯布置。
[0011]進一步地，所述燃燒平臺平行排布，且相鄰所述燃燒平臺之間的距離小于25mm。
[0012]進一步地，所述燃燒平臺為拱形結構，所述拱形結構的頂部設有主燃燒火孔，所述拱形結構的側面設有輔助燃燒火孔。
[0013]進一步地，所述主燃燒火孔和/或所述輔助燃燒火孔為長條形孔。
[0014]進一步地，所述燃燒器基板為曲面。
[0015]進一步地，所述主燃燒火孔的總面積為Al，所述輔助燃燒火孔的總面積為A2，所述第三燃燒火孔的面積是A3，所述燃燒器基板的面積為A，孔隙率K = (Al+A2+A3)/A，k的數值>5%。
[0016]進一步地，燃燒器基板材料為不銹鋼。
[0017]進一步地，所述燃氣預混燃燒器由燃燒器基板沖壓成型。
[0018]本實用新型的有益效果在于:
[0019]I)通過主燃燒火孔和輔助穩焰燃燒火孔的配合，使火焰更穩定，提高排放水平和負荷調節比。
[0020]2)通過設置輔助穩焰燃燒火孔，大幅提高了燃燒器基板的利用率和燃燒器單位面積熱負荷。
[0021]3)燃燒器基板為不銹鋼材料，火孔和火孔平臺均為沖壓成型，制造工藝較簡單，成本大幅降低。
[0022]4)本實用新型具有主燃燒火孔、輔助穩焰燃燒火孔以及第三火孔，從這三個火孔位置可以得到相應的火焰，得到相互配合的“三位真火”，因此，本實用新型是從3個位置發出真火的燃燒器，即“全預混三位真火燃燒器”。
[0023]綜上所述，本實用新型和已有技術相比，解決了金屬絲網和圓筒形預混燃燒器成本較高的問題，使用金屬板所制的新型預混燃燒器，燃燒穩定、負荷調節比大、污染物排放低、燃燒器基板的利用率較高，具有突出的實質性特點和顯著的進步。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型實施例的燃氣預混燃燒器的俯視結構示意圖；
[0025]圖2為圖1的A-A剖視結構示意圖；
[0026]圖3為圖1的B-B剖視結構示意圖；
[0027]圖4為本實用新型實施例的燃氣預混燃燒器的工作原理圖。
[0028]標號說明:
[0029]I燃燒器基板(基板)3主燃燒火孔(主火孔)31主火焰5輔助燃燒火孔(穩焰火孔)51穩焰火焰(輔助燃燒火焰)7第三燃燒火孔71小口徑第三燃燒火孔73大口徑第三燃燒火孔9燃燒平臺

【具體實施方式】
[0030]為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【專利附圖】

【附圖說明】本實用新型。
[0031]實施例
[0032]圖1為本實用新型的一個實施例的整體結構圖。本實施例的燃氣預混燃燒器例如為平板式預混燃燒器，其包括燃燒器基板1、主燃燒火孔3、輔助穩焰燃燒火孔5 (也稱輔助燃燒火孔)、以及主燃燒火孔3和輔助燃燒火孔5共用的燃燒平臺9。共用燃燒平臺9將主燃燒火孔平臺與輔助燃燒火孔平臺整合為一體，輔助穩焰燃燒火孔與主燃燒火孔共用一個燃燒平臺。
[0033]如圖2和圖3，燃燒器基板I為平面，所述燃燒器基板I上設置有高于燃燒器基板的共用燃燒平臺9，燃燒平臺9的頂部開設有主燃燒火孔3，所述輔助燃燒火孔5開設在所述共用燃燒平臺9的側面(兩側)，即共用燃燒平臺9頂部開設有主燃燒火孔3，燃燒平臺9的側面開設有輔助燃燒火孔5，共用燃燒平臺9的側面與燃燒器基板I間形成間隙，即輔助燃燒火孔5。這種改進使燃燒器基板的利用率進一步提高，燃燒室單位截面積熱負荷也得到提升。
[0034]同時,相鄰兩個相互面對設置的輔助燃燒火孔5之間的對沖作用使穩焰火焰51或輔助燃燒火焰51之間相交并上升，并與主燃燒火焰融合，也就是，穩焰火焰51或輔助燃燒火焰51與主火焰31之間相交，相鄰兩個并且相互面對的穩焰火焰51或輔助燃燒火焰51之間也存在相交融的狀況。這樣既達到穩焰效果，又使得燃燒更充分。進而，如圖4所示，燃燒平臺9的數目為多個，各燃燒平臺9平行排布，輔助燃燒火焰相交起到穩焰效果，所述燃燒平臺9之間的距離D小于25mm，否則距離過大輔助燃燒火焰不能相交且降低單位面積熱負荷。
[0035]作為優選實施方式，燃燒平臺為拱形或橋拱形結構，所述拱形結構的頂部設有主燃燒火孔，所述拱形結構的側面設有輔助燃燒火孔。例如，如圖2和圖3，拱形結構為橋式結構，橋式結構的頂部為橋面，即橋式結構的頂部為高于所述燃燒器基板I的燃燒平臺9的頂面，橋式結構的頂部設有垂直燃燒器基板的主燃燒火孔3，橋式結構的側向具有橋洞，即橋式結構的側向具有輔助燃燒火孔5。
[0036]燃燒平臺9的數目為多個，對于一個燃燒平臺來說，該燃燒平臺為一個橋式結構，該燃燒平臺具有一個主燃燒火孔和兩個輔助燃燒火孔，即主燃燒火孔和輔助燃燒火孔都位于該燃燒平臺上，輔助燃燒火孔或側向(與基板相交角小于90度)設置的燃燒火孔，不再單獨設置在高于基板的其他平臺上，尤其是輔助燃燒火孔3的設置方向為平行基板時，SP圖2中的輔助燃燒火孔不再單獨設置在高于基板的其他平臺上。在這種橋式結構中，一個主燃燒火孔和兩個輔助燃燒火孔在該燃燒平臺的內部是連通的，一個主燃燒火孔和兩個輔助燃燒火孔在該燃燒平臺的內部形成連通通道，該連通通道高于燃燒器基板。這樣，加工簡單，穩焰效果好。進而，所述主燃燒火孔和/或所述輔助燃燒火孔為細長孔或長條形孔，以便獲得較為集中的火力。
[0037]進而，圖1所示的燃燒器基板也可以為曲面，例如，可以考慮將燃燒器基板設計制造成圓弧形，例如為圓筒形。可以適用多種形式的燃燒器，適用于不同的場合。進而，燃燒器基板材料為不銹鋼，加工簡單，成本低。進而，所述燃氣預混燃燒器由基板沖壓成型，尤其是由不銹鋼板沖壓成型，制作更為方便。主燃燒火孔和輔助燃燒火孔也為沖壓成型。本實用新型的燃氣預混燃燒器可以通過整體成型的方式制造。
[0038]如圖4所示，燃燒平臺9的頂面高于燃燒器基板I，所述主燃燒火孔是直徑不大于3mm的圓孔(或短邊寬度不大于3mm的矩形孔，或最小邊寬度不大于3mm的異形孔)，在燃燒平臺9上沖壓而成；燃燒平臺9與基板之間形成狹縫，即輔助穩焰燃燒火孔5，該狹縫的高度H1,由沖壓深度和燃燒器基板厚度之間的差值決定，該差值不大于3_。這種結構可以通過整體成型的方式制造，材料可以是鋁或不銹鋼。
[0039]若主燃燒火孔的總面積為A1，輔助燃燒火孔的總面積為A2,燃燒器基板的面積為A3，則可定義其孔隙率K = (AJA2)/A。該值表明了燃燒器基板的利用率。孔隙率越大，燃燒室截面的單位面積上產生的熱負荷越大，換言之，在同等負荷要求下，孔隙率較大的燃燒器總面積較小。本實用新型的孔隙率k的數值>5%，以實現較好的效率。
[0040]進而，如圖1所示，燃燒器基板I上還可開設有第三燃燒火孔7，所述第三燃燒火孔的氣體噴出方向與所述主燃燒火孔的氣體噴出方向相同，即該實施例中，燃燒器基板上設置有高于燃燒器基板的共用燃燒平臺9，共用燃燒平臺9頂部開設有主燃燒火孔3，燃燒平臺9的側面開設有輔助燃燒火孔5，在燃燒器基板上直接開設另外的平行主燃燒火孔的新的燃燒孔，即第三燃燒火孔7。也可以說，燃燒器基板的豎直方向上開設有主燃燒火孔和第三燃燒火孔，這兩種燃燒火孔的方向相同，二者的區別在于開孔大小和開孔的形狀。如圖1所示，主燃燒火孔3的開孔要大于第三燃燒火孔7，主燃燒火孔3的形狀例如為長條形，第三燃燒火孔7例如為圓形。
[0041]第三燃燒火孔7的開設可以與輔助穩焰燃燒火孔共存，增加了主燃燒火孔和第三燃燒火孔以及輔助穩焰燃燒火孔之間的火焰相互融合，提高了燃燒效率。三種形式的燃燒火孔與現有單一形式的火孔相比，不易引起共振。
[0042]如圖1，第三燃燒孔7可以有兩種以上的不同孔徑的噴氣孔組成，且相互交錯布置，以獲得合理的分配火力，做到與主燃燒火孔和輔助穩焰燃燒火孔相互配合，形成矢量疊力口。例如，燃燒平臺9的俯視方向投影為矩形，并且，多個燃燒平臺9以矩形陣列的形式排布在基板上，第三燃燒孔7分布在相鄰兩個燃燒平臺9之間的基板上，多個第三燃燒孔7形成具有一定行距和列距的行列式排布，其中，第三燃燒孔7在行向方向上和列向方向上相交，即第三燃燒孔7在行向方向上和列向方向上共有一個燃燒孔，該燃燒孔為大口徑第三燃燒火孔73，其余第三燃燒孔為小口徑第三燃燒火孔71。大口徑第三燃燒火孔73的孔徑大于小口徑第三燃燒火孔71。
[0043]大口徑第三燃燒火孔73設置在兩行和兩列共4個燃燒平臺9之間的中心處，該中心處距離各燃燒平臺9的距離最遠，因而，該中心處有相對充分的空間設置大口徑第三燃燒火孔73，這樣能夠充分提高燃燒面積，提高燃燒效率。
[0044]第三燃燒火孔孔徑小于3mm，，這樣，進一步提高單位面積熱負荷，更不易引起共振。位于輔助穩焰燃燒火孔側向的第三燃燒孔和該輔助穩焰燃燒火孔之間相互交融，位于輔助穩焰燃燒火孔端部方向的第三燃燒孔和該輔助穩焰燃燒火孔之間不相互交融，以形成更好的穩焰效果。
[0045]總體來看，通過本實用新型所述的新型平板式預混燃燒器，具有結構簡單，燃燒穩定可靠，安全性好，結構緊湊，成本低廉的優點。是一種具有顯著進步的新方案。
[0046]以上所述僅為本實用新型示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本實用新型的范圍。為本實用新型的各組成部分在不沖突的條件下可以相互組合，任何本領域的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬于本實用新型保護的范圍。
【權利要求】
1.一種燃氣預混燃燒器，其特征在于，所述燃氣預混燃燒器包括燃燒器基板，所述燃燒器基板上設置有高于所述燃燒器基板的燃燒平臺，所述燃燒平臺的頂部開設有主燃燒火孔，所述燃燒平臺的側面開設有輔助燃燒火孔。
2.如權利要求1所述的燃氣預混燃燒器，其特征在于，所述燃燒平臺之間的燃燒器基板上開設有第三燃燒火孔。
3.如權利要求2所述的燃氣預混燃燒器，其特征在于，所述第三燃燒火孔孔徑小于3mm,且由兩種以上的不同孔徑的噴氣孔組成，且相互交錯布置。
4.如權利要求1所述的燃氣預混燃燒器，其特征在于，所述燃燒平臺平行排布，且相鄰所述燃燒平臺之間的距離小于25mm。
5.如權利要求1所述的燃氣預混燃燒器，其特征在于，所述燃燒平臺為拱形結構，所述拱形結構的頂部設有主燃燒火孔，所述拱形結構的側面設有輔助燃燒火孔。
6.如權利要求4所述的燃氣預混燃燒器，其特征在于，所述主燃燒火孔和/或所述輔助燃燒火孔為長條形孔。
7.如權利要求1所述的燃氣預混燃燒器，其特征在于，所述燃燒器基板為曲面。
8.如權利要求2所述的燃氣預混燃燒器，其特征在于，所述主燃燒火孔的總面積為A1,所述輔助燃燒火孔的總面積為A2,所述第三燃燒火孔的面積是A3,所述燃燒器基板的面積為 A，孔隙率 K = (A1+A2+A3) /A, k 的數值 >5%。
9.如權利要求1所述的燃氣預混燃燒器，其特征在于，燃燒器基板材料為不銹鋼。
10.如權利要求1或2所述的燃氣預混燃燒器，其特征在于，所述燃氣預混燃燒器由燃燒器基板沖壓成型。
【文檔編號】F23D14/58GK204006008SQ201420364087
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月2日 優先權日:2014年6月27日
【發明者】楊京戰, 邱步, 周素娟 申請人:艾歐史密斯(中國)熱水器有限公司