專利名稱:用于流水式燃?xì)鉄崴鞯募{點(diǎn)火燃燒器的無(wú)焰式主燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及兩種用于流水式燃?xì)鉄崴髦械闹魅紵骱鸵环N點(diǎn)火燃燒器。尤其是具有水氣聯(lián)動(dòng)裝置的、可以通過(guò)關(guān)閉水路臨時(shí)將主燃燒器關(guān)閉的熱水器中的主燃燒器和點(diǎn)火燃燒器。
在常壓、無(wú)氧化劑的一般條件下,燃?xì)獾娜紵绞椒秩N擴(kuò)散式、大氣式、無(wú)焰式(完全一次空氣式)。目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的流水式燃?xì)鉄崴?,其主燃燒器的燃燒方式勻?yàn)榇髿馐?。火焰較長(zhǎng)。燃燒的最佳狀態(tài)為火焰全部呈藍(lán)色。這種方式的燃燒溫度、產(chǎn)熱量、煙氣成份都不如無(wú)焰式燃燒好。而且以人工煤氣為氣源的熱水器一般都達(dá)不到最佳燃燒狀態(tài)。煙氣中一氧化碳和碳黑較多。這是由于燃燒室中過(guò)??諝馓嗨?。如果從它的燃燒室內(nèi)部向下對(duì)主燃燒器作投影,主燃燒器輪廓以外的面積比以內(nèi)的面積還大。也就是沒(méi)有專設(shè)的二次空氣進(jìn)氣口,然燒室下端是盡量敞開(kāi)的。其目的之一是滿足主燃燒器點(diǎn)火時(shí)卸壓的需要。但在主燃燒器工作時(shí),火孔以下、混合室以內(nèi)的混合氣,總不如同等水平混合室以外的空氣更能夠被加熱。所以火孔周圍的空氣有很強(qiáng)的參與熱對(duì)流、擠占燃燒室空間的傾向。這時(shí)燃燒室上部對(duì)下部的對(duì)流導(dǎo)引作用幾乎全被過(guò)剩空氣獲得。以致加大引射管喉部直徑,一次空氣也不能增加。因此燃燒室下端敞開(kāi)式的第二個(gè)目的(充分供給二次空氣滿足燃燒需要)是沒(méi)有達(dá)到的。因?yàn)檫^(guò)??諝庵械拇蟛糠謱?duì)于燃燒是不必要的,卻要參與熱對(duì)流,對(duì)燃燒室降溫。同時(shí)火焰較長(zhǎng)說(shuō)明火焰中心仍然缺氧。這表明氧氣最有用的位置是在最高溫的燃燒反應(yīng)區(qū)域中的燃?xì)怆x子之間,而不是火焰的表面。一旦躍出燃燒反應(yīng)區(qū),燃?xì)獾碾x子狀態(tài)馬上消失,又形成相對(duì)穩(wěn)定的分子。這時(shí)它們?cè)儆龅阶銐虻难鯕庖膊粫?huì)反應(yīng)了。所以將只含有21%氧氣的空氣以二次空氣形式提供給火焰表面以強(qiáng)化燃燒,同時(shí)接受它的降溫作用,是不經(jīng)濟(jì)的。無(wú)焰式燃燒原理是將燃燒所需的空氣(包括必要的一定量的過(guò)??諝?在燃燒之前與燃?xì)獬浞只旌?。混合氣的成份是空氣與燃?xì)獾暮侠砼浔?。混合氣一躍出火孔進(jìn)入燃燒反應(yīng)區(qū)就能迅速的(燃燒速度加快)、充分的燃燒。溫度高。煙氣中一氧化碳和碳黑大大減少。
燃?xì)獾娜紵?,火焰越短,表明燃燒速度越快,同時(shí)燃燒溫度越高。典型的無(wú)焰式燃燒看不到火焰的輪廓,但有很強(qiáng)的熱輻射,燃燒充分并溫度高(如沼氣燈,氣化煤油燈)。但無(wú)焰式燃燒的缺點(diǎn)是在沒(méi)有燃燒室(或燈罩)的情況下,熱負(fù)荷可調(diào)范圍小,即在低負(fù)荷工作時(shí)易受側(cè)向風(fēng)擾而脫火。表現(xiàn)為燃燒穩(wěn)定性差。但在有燃燒室時(shí)(能阻斷二次空氣的燃燒室),點(diǎn)火又較麻煩?;蛐鑼⑷紵乙崎_(kāi),或需確保燃燒器點(diǎn)火不產(chǎn)生強(qiáng)烈爆燃。
本發(fā)明的目的是提供兩種特殊結(jié)構(gòu)的主燃燒器,使點(diǎn)火過(guò)程不產(chǎn)生強(qiáng)烈爆燃,可與燃燒室下端封閉連接,基本阻斷二次空氣進(jìn)入燃燒室。讓流水式燃?xì)鉄崴鞑捎脽o(wú)焰式燃燒,改善燃燒狀態(tài)。提高燃燒溫度,提高產(chǎn)熱量,凈化煙氣。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的(案例1)主燃燒器中設(shè)有兩個(gè)通氣路徑長(zhǎng)短不同的混合室。兩個(gè)混合室的各個(gè)引射管同時(shí)接受供氣系統(tǒng)噴射的燃?xì)?,而混合氣進(jìn)入燃燒室是分為兩步的。從而點(diǎn)火過(guò)程是分為兩步的。這樣,熱水器的供氣系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、水氣聯(lián)動(dòng)裝置、點(diǎn)火方式、熄火自動(dòng)保護(hù)裝置的原理,都與現(xiàn)有技術(shù)相同。因此,熱水器的使用操作也與現(xiàn)有技術(shù)相同。
本發(fā)明提供的主燃燒器有一塊邊形與燃燒室下端口形相一致的火孔板(陶瓷或石墨材料)?;鹂装逑卤砻嬗幸回炌ɑ鹂装鍖挼母羰也?,供隔室板的上邊緣插入。隔室板將主燃燒器側(cè)壁所圍的、火孔板以下的空間隔為短路徑混合室(6)和長(zhǎng)路徑混合室(7)。兩個(gè)混合室各有自己的底。長(zhǎng)路徑混合室的容積大于短路徑混合室的容積。與長(zhǎng)路徑混合室相通的火孔多于與短路徑混合室相通的火孔。主燃燒器側(cè)壁與燃燒室下端采用封閉形式連接。長(zhǎng)路徑混合室中有數(shù)塊開(kāi)口端交錯(cuò)布置的增距板,將長(zhǎng)路徑混合室內(nèi)的空間分隔為若干層以增加通氣路徑的長(zhǎng)度。增距板的設(shè)置原則是在保證通氣能力(必要的通氣截面積)的情況下,片數(shù)以多為好。長(zhǎng)度以更長(zhǎng)為好。使交錯(cuò)的開(kāi)口之間距離更遠(yuǎn)以滿足兩步點(diǎn)火的小程度爆燃在時(shí)間上不能重疊的要求。也就是讓第二步點(diǎn)火的開(kāi)始盡量晚。
點(diǎn)火時(shí),短路徑混合室中的混合氣首先進(jìn)入燃燒室,進(jìn)行點(diǎn)火過(guò)程的第一步。如果第一步點(diǎn)火不能迅速開(kāi)始、迅速完成,則長(zhǎng)路徑混合室必須是一個(gè)通氣路徑很長(zhǎng)容積很大的混合室。所以短路徑混合室的結(jié)構(gòu)必須滿足第一步點(diǎn)火盡快完成的要求。即它的容積不能過(guò)大;它的引射管不能過(guò)長(zhǎng);與它相通的火孔(2A)和提供長(zhǎng)明火的點(diǎn)火燃燒器火孔之間,距離越近越好,界線越長(zhǎng)越好。所以點(diǎn)火燃燒器做成圓柱形,上半部分貫穿在短路徑混合室中。頂端固定在火孔板的孔(10)中,頂端的一圈若干個(gè)火孔(24)處在主燃燒器火孔(2A)陣的中央部位。為使第一步點(diǎn)火的爆燃程度不大,與短路徑混合室相通的火孔(2A)的數(shù)量不應(yīng)超過(guò)主燃燒器總火孔數(shù)量的1/2。即火孔(2A)的數(shù)量應(yīng)少于火孔(2B)的數(shù)量。
包括熱電偶引線孔和一次空氣進(jìn)氣口(28)的點(diǎn)火燃燒器下部,露出于短路徑混合室底。點(diǎn)火燃燒器的安裝結(jié)構(gòu)、內(nèi)部結(jié)構(gòu),都與現(xiàn)有技術(shù)不同,現(xiàn)有流水式燃?xì)鉄崴鞯狞c(diǎn)火燃燒器安裝在主燃燒器的外側(cè),而不是在其內(nèi)部或中間;為了確保長(zhǎng)明火的穩(wěn)定,它的點(diǎn)火燃燒器火孔必須是一個(gè)(對(duì)著用于熄火自動(dòng)保護(hù)的熱電偶的感溫頭)。而為加大長(zhǎng)明火與周圍混合氣的接觸面積,本發(fā)明中的點(diǎn)火燃燒器火孔必須是多個(gè)(圖5、圖6)或多個(gè)并聯(lián)成環(huán)形的一個(gè)(
圖15)。又由于用于熄火自動(dòng)保護(hù)的熱電偶的感溫頭不能接觸熾熱的火孔板,所以感溫頭(23)必須占據(jù)點(diǎn)火燃燒器頂部的中央位置。這也使點(diǎn)火燃燒器的火孔(24)只能是環(huán)熱電偶感溫頭布置的多個(gè)或多個(gè)并聯(lián)成環(huán)形的一個(gè)。
這里的火孔設(shè)置不需著重考慮長(zhǎng)明火能否穩(wěn)定的問(wèn)題,因?yàn)樵诜忾]的燃燒室中不存在側(cè)向風(fēng)擾。甚至,當(dāng)主燃燒器工作時(shí)長(zhǎng)明火無(wú)法獲得二次空氣。所以該點(diǎn)火燃燒器的燃燒方式也是無(wú)焰式(完全一次空氣式)的。用于熄火自動(dòng)保護(hù)的熱電偶(22)只能置身于點(diǎn)火燃燒器(19)的混合室中。
第一步點(diǎn)火過(guò)程點(diǎn)燃了主燃燒器火孔中的一少部分,即火孔(2A),而把點(diǎn)燃其余大部分(即火孔2B)的負(fù)擔(dān)留給了第二步。第一步點(diǎn)火過(guò)程完成之后,成為第二步賴以點(diǎn)燃的火種。它的火勢(shì)遠(yuǎn)大于長(zhǎng)明火。不容火孔(2B)冒出的混合氣在燃燒室中有大量積累就被點(diǎn)燃。但由于火孔(2B)的數(shù)量大,仍不能允許所有火孔(2B)同時(shí)向燃燒室提供達(dá)到可燃濃度的混合氣。而應(yīng)由最靠近分步棱(4)的火孔(2B)首先提供,遠(yuǎn)離分棱的火孔(2B)滯后提供。讓第二步點(diǎn)火呈現(xiàn)一定陸續(xù)性。這一陸續(xù)過(guò)程所需的時(shí)間,只要等于或稍多于火孔(2B)所占范圍內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ脮r(shí)間,即可使第二步點(diǎn)火避免強(qiáng)烈爆燃。
為滿足燃燒室中第二步點(diǎn)火呈現(xiàn)一定陸續(xù)性的要求,長(zhǎng)路徑混合室中最上面一片增距板(11)的開(kāi)口邊必須是最靠近短路徑混合室的一邊,而其他三條邊與主燃燒器側(cè)壁內(nèi)表面作無(wú)縫隙的連接。該增距板(11)的上表面至火孔板下表面之間,除了有供混合氣流通的直通空間,還有在直通空間以下的渦流空間。渦流空間是每一塊渦流空間隔板上邊緣以下的右(從圖1看)側(cè),即距離短路徑混合室較遠(yuǎn)的一側(cè)的空間。渦流空間隔板(39)的兩個(gè)側(cè)邊緣(短邊邊緣)與主燃燒器側(cè)壁(9)的內(nèi)表面連接,下邊緣與最上面一片增距板(11)的上表面連接,上邊緣與火孔板下表面之間留有空隙。此空隙的大小就是混合氣直通過(guò)此處的有效通氣截面積。由于流通在火孔板以下的混合氣,流通的量越走越少,從增距板(11)開(kāi)口邊緣的第一片渦流空間隔板(39)開(kāi)始,其它各個(gè)渦流空間隔板(39)的上邊緣應(yīng)依次更高。這樣能使總的渦流空間容積最小,以減少主燃燒器停止工作以后再進(jìn)入燃燒室的混合氣的量。在第二步點(diǎn)火開(kāi)始之前,所有火孔(2B)同時(shí)向燃燒室提供的混合氣,只能是最靠近分步棱(4)的、增距板(11)開(kāi)口之上的幾排火孔(2B)濃度最高。而通過(guò)增距板(11)開(kāi)口處再流向其它火孔(2B)的混合氣,還要伴隨與這些火孔以下的渦流空間中的低濃度混合氣再混合的過(guò)程。所以第二步點(diǎn)火過(guò)程不產(chǎn)生強(qiáng)烈爆燃。各渦流空間隔板的上邊緣與火孔板下表面之間所限定的通氣截面積,以滿足主燃燒器工作在最大負(fù)荷時(shí)所需的最低通氣能力為限。全部點(diǎn)火過(guò)程完結(jié)后,所有火孔(2B)的出氣濃度隨即相同。這時(shí)燃燒室內(nèi)呈現(xiàn)無(wú)焰狀態(tài)。與現(xiàn)有燃?xì)鉄崴飨啾龋瑴囟忍岣摺彷椛湓鰪?qiáng)。溫度提高和短波光增強(qiáng)都有利于燃?xì)夥肿雍脱鯕夥肿拥碾婋x。
該主燃燒器是解決燃燒室下端封閉后點(diǎn)火爆燃問(wèn)題的方案之一。該主燃燒器也只有用于將二次空氣進(jìn)氣途徑基本上阻斷的燃燒室時(shí),燃燒才呈現(xiàn)無(wú)焰狀態(tài)。封閉越嚴(yán)格(即二次空氣進(jìn)入燃燒室的量越少),無(wú)焰式燃燒狀態(tài)越典型。二次空氣進(jìn)入燃燒室越多,則過(guò)??諝庠蕉?,燃燒室溫度越低。如果二次空氣多到一定程度,燃燒也會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)而紅黃的火焰。這時(shí)該主燃燒器就成為了典型的大氣式燃燒器。如果二次空氣進(jìn)氣量很少,對(duì)一次空氣進(jìn)氣量的影響極小,那么,這些二次空氣中的過(guò)??諝獗壤菢O大的。所以該主燃燒器要求與燃燒室封閉連接,而且要封閉嚴(yán)格。但是即使封閉不嚴(yán)格,二次空氣在一定量以內(nèi),它的燃燒狀態(tài)仍優(yōu)于現(xiàn)有熱水器的大氣式燃燒。也就仍可能被認(rèn)為可以使用。所以對(duì)該主燃燒器與燃燒室下端以封閉形式連接后的連接縫隙,應(yīng)給出一個(gè)使該主燃燒器有必要使用的最大限量。即,該主燃燒器與燃燒室側(cè)壁(36)之間的連接縫隙構(gòu)成的二次空氣進(jìn)入燃燒室的途徑,其總的通氣截面積必須是小于該主燃燒器總的火孔通氣截面積。
案例2該主燃燒器也有一塊邊形與燃燒室下端口形相一致的火孔板。該主燃燒器與燃燒室的連接形式、連接要求與前例相同。只是通栓(15)減少為兩個(gè),燃燒室側(cè)壁下端的開(kāi)口(37)減少為四個(gè)。主燃燒器中點(diǎn)火燃燒器的安裝結(jié)構(gòu)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與前例相同。其火孔(24)所處的位置,也是主燃燒器首先點(diǎn)火的區(qū)域。不同于前例的是所貫穿的位置是主燃燒器混合室的中央。本例與前例的主要不同是混合室的結(jié)構(gòu)混合室以另一種結(jié)構(gòu)使主燃燒器的火孔之間通氣路徑長(zhǎng)短不等。使點(diǎn)火過(guò)程不產(chǎn)生強(qiáng)烈爆燃。
火孔板中固定點(diǎn)火燃燒器上端的孔(10),位于火孔板的中央。即點(diǎn)火燃燒器火孔(24)位于主燃燒器火孔板的中央(圖18)。點(diǎn)火燃燒器上半部在中央位置貫穿主燃燒器混合室。包括一次空氣進(jìn)氣口(28)和熱電偶引線孔在內(nèi)的點(diǎn)火燃燒器下部,穿固定孔(20)露出于主燃燒器底(43),見(jiàn)圖21。主燃燒器底中連接兩個(gè)引射管(42)的兩個(gè)連接孔,對(duì)稱的處在點(diǎn)火燃燒器的兩側(cè)。而混合室中兩塊直立的屏風(fēng)板,對(duì)稱的處在點(diǎn)火燃燒器的另外兩側(cè)。見(jiàn)圖19、圖20。屏風(fēng)板(42)的上邊緣插入火孔板下表面與之相吻合的固定槽(44),下邊緣與主燃燒器底(43)連接(圖21)。兩塊屏風(fēng)板的四個(gè)側(cè)邊緣中處在對(duì)角位置的兩個(gè),各與主燃燒器側(cè)壁(9)內(nèi)表面連接,另外處在對(duì)角位置的兩個(gè),與主燃燒器側(cè)壁內(nèi)表面保留空隙,作為混合氣通過(guò)口。見(jiàn)圖19。也可以是兩塊屏風(fēng)板的四個(gè)側(cè)邊緣都與主燃燒器側(cè)壁內(nèi)表面保留空隙。見(jiàn)圖20。點(diǎn)火燃燒器和兩側(cè)的兩個(gè)引射管連接孔共同處在兩塊屏風(fēng)板之間。
兩塊直立的屏風(fēng)板將混合室內(nèi)隔為互相連通的三個(gè)條形空間。點(diǎn)火燃燒器火孔處在中間條形空間之上的火孔板的中間位置,兩個(gè)引射管直對(duì)著點(diǎn)火燃燒器火孔兩旁的主燃燒器火孔(2),而其他主燃燒器火孔(2)的通氣路徑依次更遠(yuǎn)。點(diǎn)火時(shí)點(diǎn)火燃燒器火孔周圍的主燃燒器火孔首先向燃燒室提供混合氣。這一區(qū)域首先被長(zhǎng)明火點(diǎn)燃,向?qū)ΨQ的兩個(gè)方向曼延,再曼延至兩個(gè)外側(cè)的條形區(qū)域。完成點(diǎn)火全過(guò)程。該主燃燒器與燃燒室側(cè)壁(36)下端的連接狀態(tài)也必須是總的連接縫隙的通氣截面積小于主燃燒器總的火孔通氣截面積。
現(xiàn)有流水式燃?xì)鉄崴鞯闹魅紵髋c燃燒室是不接觸的。燃燒室與后外殼體連接固定。主燃燒器與供氣裝置及后外殼體連接固定。主燃燒器與燃燒室之間是非接觸性的對(duì)接關(guān)系。而本發(fā)明提供的主燃燒器必須與燃燒室直接連接。
本發(fā)明的兩種主燃燒器的主要積極效果是實(shí)現(xiàn)了過(guò)??諝饪煽?。改變了目前流水式燃?xì)鉄崴鲗?duì)于過(guò)剩空氣無(wú)法控制的技術(shù)狀況。使燃燒方式先進(jìn)了一步,從而改善了燃燒狀態(tài),提高了燃燒溫度,大大的凈化了煙氣。人工煤氣的成份不穩(wěn)定、壓力低,對(duì)于燃?xì)鉄崴饕矊⒉粫?huì)造成燃燒不良。與現(xiàn)有熱水器相比,如果消耗等量燃?xì)猓梢援a(chǎn)更多的熱。也可以表現(xiàn)為同等產(chǎn)熱量情況下減少燃?xì)庀摹?br>
由于翹片間無(wú)碳黑堵塞,不需設(shè)置缺氧保護(hù)的煙氣還流管。也不需定期清除積碳。
由于燃燒室對(duì)外呈封閉狀,使熱水器中各電線及供氣系統(tǒng)更為安全。
點(diǎn)火燃燒器的結(jié)構(gòu)避免了現(xiàn)有熱水器的一種常見(jiàn)故障點(diǎn)火燃燒器回火,一段時(shí)間后,火孔被積碳堵塞,長(zhǎng)明火弱,部分燃燒在一次空氣進(jìn)氣口外進(jìn)行,主燃燒器點(diǎn)火發(fā)生強(qiáng)烈爆燃。
附圖的圖1至圖17屬于案例1,其中的圖5、圖6、圖15、圖10、圖11、圖12也被案例2所涉及。圖18至圖23屬于案例2。
圖1是將主燃燒器側(cè)壁(9)的正面全部剝?nèi)バ纬傻闹饕晥D。(6)指示的空間是短路徑混合室。(7)指示的空間是長(zhǎng)路徑混合室。兩個(gè)混合室的引射管都設(shè)在骨塊(8)中。
圖2是骨塊(8)的形狀示意圖。與骨塊等長(zhǎng)的量有火孔板(1)下表面的寬、隔室槽(3)的長(zhǎng)、隔室板(5)的長(zhǎng)、最上面一片增距板(11)的寬、下片增距板(12)的寬、長(zhǎng)路徑混合室底(14)的寬、公共壓片(38)的長(zhǎng)。四個(gè)孔(16)是有絲扣的盲孔。四個(gè)孔(29)是有絲扣的盲孔。四個(gè)孔(30)是無(wú)扣的通孔。
圖3是將燃燒室側(cè)壁(36)與主燃燒器連接的部分保留,以上部分去掉后對(duì)主燃燒器作的俯視圖。(19)為上端卡在孔(10)中的點(diǎn)火燃燒器?;鹂?2A)和火孔(2B)分別處在分步棱(4)的兩側(cè)。火孔(2A)和火孔(2B)的表示都省略了一部分。
圖4是將火孔板和點(diǎn)火燃燒器去掉,對(duì)短路徑混合室作的俯視圖。短路徑混合室底(13)中的孔(20)與火孔板中的孔(10)同軸。
圖5是對(duì)點(diǎn)火燃燒器(19)及所處位置作的剖視圖,方向同主視圖。對(duì)其中兩處薄金屬板結(jié)構(gòu)的局部作了擴(kuò)大并以虛線指示。
圖6是對(duì)點(diǎn)火燃燒器(19)頂部作的俯視圖。
圖7是主燃燒器側(cè)壁(9)的形狀示意圖。
圖8是渦流空間隔板(39)的一個(gè)實(shí)施例的形狀示意圖。
圖9是從主視方向?qū)D8作的補(bǔ)充描述。顯示舌(34)不是水平姿態(tài),而是舌尖高于舌根。
圖10是從左視方向?qū)μ沾傻狞c(diǎn)火電極作的結(jié)構(gòu)示意圖。點(diǎn)火電極是一個(gè)對(duì)稱體。
圖11是從燃燒室外面主視或背視方向所作的點(diǎn)火電極裝配示意圖。
圖12是取燃燒室側(cè)壁(36)下端的一部分,表示與主燃燒器的連接形式。
圖13是對(duì)連接在一起的隔室板(5)和骨塊(8)作的右視圖。虛線表示骨塊中最高的棱。
圖14是從主視方向?qū)νw的下片增距板(12)和長(zhǎng)路徑混合室底(14)作的裝配示意圖。
圖15是對(duì)點(diǎn)火燃燒器(19)的另一實(shí)施例作的剖視圖。主視方向。
圖16是渦流空間隔板(39)的形狀示意圖。
圖17是最上面一片增距板(11)的局部形狀示意圖。顯示孔(41)的存在。
圖18是案例2主燃燒器的俯視圖。(19)是上端卡在孔(10)中的點(diǎn)燃燒器?;鹂?2)的表示省略了一部分。(36)是與主燃燒器連接的燃燒室側(cè)壁下端。
圖19是將案例2主燃燒器的火孔板和點(diǎn)燃燒器去掉后,對(duì)其作的俯視圖。
圖20是將案例2主燃燒器的火孔板和點(diǎn)燃燒器去掉后,對(duì)其作的俯視圖。顯示屏風(fēng)板布置的另一種形式。
圖21是延圖18A-A線縱剖,對(duì)案例2主燃燒器作的左向或右向剖視圖。其中點(diǎn)火燃燒器未剖。虛線表示引射管(45)的上口可向混合室內(nèi)伸進(jìn)。
圖22是案例2主燃燒器側(cè)壁(9)的形狀示意圖。虛線以下部分是連帶的部分主燃燒器底。
圖23是屏風(fēng)板(42)和部分主燃燒器底(43)的形狀示意圖。兩個(gè)對(duì)角處由虛線包括的部分,如果有,是用于圖19形式的;如果沒(méi)有,是用于圖20形式的。
實(shí)施案例1主燃燒器火孔(2A)和火孔(2B)的直徑應(yīng)小于1.2毫米,深(即火孔板的厚)應(yīng)大于15毫米(氣源為天然氣的應(yīng)大于20毫米)。使被激活的、滿足了活化能的反應(yīng)分子,在臨界直徑以下的火孔區(qū)域內(nèi)達(dá)不到足夠的數(shù)量及燃燒膨脹所需的空間。不能將燃燒反應(yīng)引至混合室。在火孔板(1)的上表面,沿隔室槽(3)有一分步棱(4)。作用是使第一步點(diǎn)火的小程度爆燃沖擊不到正在排出空氣的火孔(2B)?;鹂装迳喜康拈L(zhǎng)和寬可以略大于下部,以減輕主燃燒器側(cè)壁(9)被加熱的程度。主燃燒器側(cè)壁(9)、長(zhǎng)路徑混合室底(14)、短路徑混合室底(13)、隔室板(5)、最上面一片增距板(11)和下片增距板(12)及各個(gè)渦流空間隔板(39)均由薄金屬板加工而成。其中主燃燒器側(cè)壁(9)可以連同骨塊(8)一起鑄造而成,使主燃燒器整體更穩(wěn)固。但該鑄件形狀復(fù)雜,加工程序較多。
短路徑混合室引射管(17)和兩個(gè)長(zhǎng)路徑混合室引射管(18)都設(shè)在骨塊(8)中,使它們之間的位置不會(huì)移動(dòng)。容易與供氣系統(tǒng)的燃?xì)鈬娋讓?duì)準(zhǔn)。同時(shí)各引射管之間距離很近,可使供氣系統(tǒng)的閥門之后的燃?xì)馔ǖ垒^短。
骨塊(8)為一金屬塊。見(jiàn)圖2。骨塊與隔室板(5)連接的側(cè)面加高(見(jiàn)圖5),可使隔室板的側(cè)邊短些。這樣,隔室板兩個(gè)側(cè)邊緣與主燃燒器側(cè)壁之間可不用焊接。同時(shí)骨塊上表面成為坡面,可減少為短路徑混合室引射管(17)供氣的燃?xì)鈬娋椎亩氯麢C(jī)會(huì)。兩個(gè)長(zhǎng)路徑混合室引射管(18)很短,加上公共壓片(38)構(gòu)成的一段共有26毫米左右。但具有較長(zhǎng)通氣路徑的混合室可以完成混合氣的充分混合。所謂過(guò)??諝饪煽兀褪强梢詫⑦^(guò)??諝獾牧靠刂圃谧詈侠淼闹怠>唧w控制機(jī)制是燃?xì)鈬娋着c引射管的接近程度和引射管直徑的大小。
組裝時(shí)先將如圖7的主燃燒器側(cè)壁上邊緣內(nèi)凸的齒卡入火孔板側(cè)面相應(yīng)的凹槽中,將對(duì)接端(圖7的左側(cè))點(diǎn)焊。將穿短路徑混合室中的通栓(15)和長(zhǎng)路徑混合室中不套渦流空間隔板的通栓(15)各與兩個(gè)孔(31)緊固。見(jiàn)圖4。通栓(15)是兩頭都有絲扣的螺栓。此處孔(31)內(nèi)外都有螺母。將如圖16的渦流空間隔板(39)推入長(zhǎng)路徑混合室(7)所在位置中的準(zhǔn)確位置一渦流空間隔板上邊緣的卷管對(duì)準(zhǔn)主燃燒器側(cè)壁上相應(yīng)的孔(31),穿入通栓,帶螺母而不作最后緊固。圖7中的孔(31)沒(méi)有完全標(biāo)出,因?yàn)楦鶕?jù)熱水器的功率渦流空間隔板(39)可以是三個(gè),五個(gè)或更多(超薄形熱水器)。渦流空間隔板做成兩個(gè)一體及上邊緣卷成管狀,便于安裝時(shí)確認(rèn)準(zhǔn)確位置和與最上面一片增距板(11)上表面的連接。渦流空間隔板(39)中的第一片,即最靠近短路徑混合室的、可以由最上面一片增距板的開(kāi)口邊緣向上加長(zhǎng)延伸而形成的一片,還可以如圖8、圖9的形式折出一舌(34),舌尖高于舌根。使舌面以上的火孔(2B)點(diǎn)火時(shí)的通氣濃度高于兩側(cè)的火孔(2B)。也就是使一個(gè)較大的渦流空間以上的火孔(2B)之間,點(diǎn)火過(guò)程中仍有通氣濃度的差別??蓽p少1至2個(gè)其他渦流空間隔板的數(shù)量。將隔室板(5)與骨塊(8)按圖13連接。再將短路徑混合室底(13)下折的部分穿入四個(gè)螺釘,擰入骨塊(8)中的四個(gè)孔(29),見(jiàn)圖2、圖5。將連在一起的以上三者向主燃燒器側(cè)壁中推入,使隔室板(5)的上邊緣進(jìn)入隔室槽,用四個(gè)螺釘穿孔(32)擰入骨塊中的四個(gè)孔(16)。將穿渦流空間隔板(39)上邊緣卷管的通栓(15)上的螺母緊固。渦流空間隔板側(cè)邊緣的凸出部分(40)與主燃燒器側(cè)壁點(diǎn)焊。見(jiàn)圖16。將最上面一片增距板(11)推入長(zhǎng)路徑混合室中,與主燃燒器側(cè)壁內(nèi)表面接觸的三條邊的邊緣焊接并使之無(wú)縫隙。同時(shí)孔(41)的邊緣與渦流空間隔板(39)下部橫連的下表面焊接(圖17、圖16)。一般兩個(gè)增距板所形成的通氣路徑已足夠長(zhǎng)(可以滿足兩步點(diǎn)火在時(shí)間上不重疊的要求)。所以再設(shè)一個(gè)增距板一下片增距板(12)即可。下片增距板的設(shè)置要求僅僅是以開(kāi)口邊緣為軸的上下180度范圍內(nèi)的通氣方向轉(zhuǎn)折處的通氣截面積,不小于最上面一片增距板(11)的開(kāi)口以下的其他各處。為簡(jiǎn)化安裝,下片增距板(12)和長(zhǎng)路徑混合室底(14)可以是一體的,它們之間的連接部分被夾在公共壓片(38)和骨塊(8)之間(圖14)。被夾部分和公共壓片各有六個(gè)孔,其中兩個(gè)與長(zhǎng)路徑混合室引射管(18)同軸并等直徑,另外四個(gè)與骨塊中的孔(30)同軸。公共壓片上的四個(gè)與孔(30)同軸的孔有絲扣。下片增距板(12)的管狀開(kāi)口邊緣穿通栓,與孔(33)連接固定。兩個(gè)與主燃燒器側(cè)壁內(nèi)表面連接的邊,也要作無(wú)縫隙的連接。長(zhǎng)路徑混合室底(14)在安裝之前是下垂姿態(tài)的,待四個(gè)孔(30)中的螺釘緊固之后,再折成如圖14的水平姿態(tài),并與主燃燒器側(cè)壁(9)的下邊緣焊接。
這時(shí)短路徑混合室底中的孔(20)與火孔板中的孔(10)應(yīng)基本同軸。點(diǎn)火燃燒器的上端從孔(20)向短路徑混合室中推入,直至卡在孔(10)中。殼體與孔(20)的邊緣焊接或粘接。見(jiàn)圖4、圖5、圖15。
點(diǎn)火燃燒器(19)由四個(gè)零件組成(圖5形式)上殼體(25)、下殼體(27)、熱電偶支撐架(26)和用于熄火自動(dòng)保護(hù)的熱電偶(22)。熱電偶感溫頭(23)露出于點(diǎn)火燃燒器頂端的正中央。周圍環(huán)形布置的火孔(24),做成月芽形翹起的縫隙式,有利于防回火。縫隙朝向感溫頭(23),長(zhǎng)明火熄滅后,感溫頭能盡快獲得冷卻。見(jiàn)圖6。熱電偶(22)推入支撐架(26)的中心并粘接或焊接。熱電偶支撐架(26)像兩個(gè)小口對(duì)接的漏斗。將點(diǎn)火燃燒器的混合室隔為三段,有利于防回火。支撐架(26)的上下兩組通氣孔,每一組的通氣截面積都不應(yīng)小于火孔(24)的總通氣截面積。熱電偶引線(21)從下殼體(27)引出。如考慮到環(huán)節(jié)太多電阻大,也可將熱電偶的接地極同時(shí)引出。引線孔要主膠封嚴(yán)。如圖5形式的點(diǎn)火燃燒器比較適合于小頭有肩膀的熱電偶,而如圖15形式的點(diǎn)火燃燒器比較適合于大頭無(wú)肩膀的熱電偶。后者的火孔(24)是環(huán)形的一個(gè)火孔。環(huán)形火孔的外邊緣是火孔板(1)中孔(10)內(nèi)直徑最小的中段,內(nèi)邊緣是感溫頭(23)的側(cè)表面。并且,點(diǎn)火燃燒器省去了上殼體(25)。熱電偶支撐架分為(26A)和(26B)兩部分。支撐架(26A)可以做出三個(gè)下折、三個(gè)上折的六個(gè)花瓣式的瓣(如圖15),以形成通氣孔。也可以做成電扇扇葉形式。下面的支撐架(26B)仍保持一個(gè)漏斗形,通氣孔可以是一個(gè)個(gè)圓孔,也可以是放射狀的縫隙式孔。如圖15的點(diǎn)火燃燒器,熱電偶22的位置要保持在正中央,偏差越小越好。
火孔板側(cè)面與主燃燒器側(cè)壁上邊緣之間的縫隙注膠。主燃燒器組裝完成后,最上部的三或四個(gè)通栓(15)應(yīng)還有絲扣部分露出,供連接燃燒室側(cè)壁用。見(jiàn)圖3、圖4。燃燒室側(cè)壁(36)的下邊緣加工成圖12的形式。其中開(kāi)口(37)共有六或八個(gè),插通栓(15),由螺母緊固。連接之后將燃燒室側(cè)壁下邊緣的小豁口全部?jī)?nèi)折。見(jiàn)圖3。為封閉嚴(yán)格,應(yīng)在內(nèi)折之前加石棉條。
實(shí)施案例2每塊屏風(fēng)板(42)側(cè)邊緣的混合氣通過(guò)口,不論設(shè)置一個(gè)或兩個(gè)(即圖19或圖20),其通過(guò)口的通氣截面積應(yīng)當(dāng)是相等的。即滿足主燃燒器工作在最大負(fù)荷時(shí)所需的最低通氣能力。該主燃燒器工作時(shí)所有火孔(2)之間的出氣速度是有差異的通過(guò)口越小,差異越大。同時(shí)火孔板受熱越不均勻。但點(diǎn)火過(guò)程的時(shí)間越長(zhǎng),爆燃程度越小。所以屏風(fēng)板側(cè)邊緣的混合氣通過(guò)口的大小,要根據(jù)火孔板的材料、燃燒室的容積等情況綜合確定。
為進(jìn)一步延長(zhǎng)點(diǎn)火過(guò)程,降低爆燃程度,可將混合室的高度增加,以增大混合室的容積;而引射管的上口向混合室中伸出,使之更接近火孔板的下表面(如圖21的虛線所示)。可使點(diǎn)火過(guò)程迅速開(kāi)始、緩慢曼延。
主燃燒器底(43)可以由三部分組成中間部分用來(lái)連接兩塊屏風(fēng)板(圖23)。兩邊的部分由主燃燒器側(cè)壁(9)的兩個(gè)大側(cè)面下端延長(zhǎng)出來(lái)(圖22)。組裝時(shí)先將如圖22的主燃燒器側(cè)壁上邊緣內(nèi)凸的四個(gè)齒卡入火孔板側(cè)面相應(yīng)的凹槽中,對(duì)接端點(diǎn)焊。將兩個(gè)引射管(45)的上口或靠近上口的外表面焊接在兩塊屏風(fēng)板之間的主燃燒器底上,連接孔的位置見(jiàn)圖19、圖20。將兩個(gè)屏風(fēng)板的上邊緣插入火孔板下表面的屏風(fēng)板固定槽(44)。兩個(gè)通栓(15)各穿兩個(gè)孔(46)和兩個(gè)孔(31),每個(gè)孔(31)內(nèi)外都帶螺母,緊固。見(jiàn)圖21。點(diǎn)火燃燒器從固定孔20推入,直至上端卡入火孔板(1)的孔(10)中,殼體與固定孔(20)的邊緣焊接。見(jiàn)圖21。將主燃燒器側(cè)壁(9)的下邊緣連接的兩部分主燃燒器底(43)內(nèi)折,并與中間的主燃燒器底焊接,整個(gè)主燃燒器底與主燃燒器側(cè)壁的下邊緣之間不留縫隙。
該主燃燒器與燃燒室的連接,也是采用前例形式,即開(kāi)口(37)插通栓(15),帶螺母,緊固,縫隙加石棉條,帶小豁口的燃燒室側(cè)壁(36)下邊緣內(nèi)折。見(jiàn)圖12、圖18。燃?xì)鉄崴鞴庀到y(tǒng)的燃?xì)鈬娋椎奈恢?,需要與本發(fā)明的主燃燒器引射管配合,供氣系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同。
對(duì)燃燒室的建議燃燒室側(cè)壁(36)內(nèi)表面涂或襯套一層保溫材料(如硅酸鋁陶瓷纖維或紙狀石墨制品)。外表面的盤管適當(dāng)增加圈數(shù),并全線焊接(不像現(xiàn)有熱水器隔很遠(yuǎn)一個(gè)焊點(diǎn))。因?yàn)檫@時(shí)盤管只是拾取余熱,幾乎不構(gòu)成對(duì)燃燒室降溫。在熱交換器以下再增設(shè)兩排不套翹片的水管。銅焊。由于煙氣溫度提高,燃燒生成水的凝結(jié)狀況允許增加這些水管。上下兩排水管交錯(cuò)布置,最大量的攔阻熱輻射。在熱交換器的上方設(shè)一煙氣罩。煙氣罩上口小于下口,下口與熱交換器對(duì)接。它可使熱對(duì)流加強(qiáng),并能減輕燃燒生成水在翹片的凝結(jié)。當(dāng)夏季水溫、室溫都已升高,熱水器的使用要求低負(fù)荷時(shí),可將煙氣罩上口連接的活動(dòng)蓋,翻到遮蓋的位置,將上口的通氣截面積咸少1/2。使燃燒在低負(fù)荷時(shí)減少一次空氣的引射。
為了維護(hù)燃燒室的封閉性,同時(shí)具有最大觀察角度,可在燃燒室成形時(shí),將觀火孔沖壓成向外凸出的喇叭狀。
不僅點(diǎn)火需要,燃燒也需要燃燒室的容積是足夠的。如偏小,熱交換器的結(jié)構(gòu)就要疏松一些。如熱交換器的結(jié)構(gòu)過(guò)于緊湊,燃燒室的容積就要大一些。由于燃燒溫度提高,煙氣中會(huì)有少量氮氧化物產(chǎn)生。進(jìn)行熱交換的水管位置下降,可對(duì)氮氧化物的產(chǎn)生起到抑制作用。但又會(huì)使燃燒室容積變小,并且可促進(jìn)水管內(nèi)壁結(jié)垢。所以最下面一層水管距離火孔板的高度要確定得合理。
主燃燒器與熱水器后外殼體的固定,可依賴幾個(gè)再稍加長(zhǎng)的通栓(15)。
目前有些熱水器的點(diǎn)火燃燒器兼作引火燃燒器。另有一些則在點(diǎn)火燃燒器旁另設(shè)一個(gè)擴(kuò)散式的引火燃燒器。目的是不讓點(diǎn)火電極的端子在完成引火任務(wù)后總被長(zhǎng)明火燒烤。采用本發(fā)明的熱水器如果另設(shè)引火燃燒器,同時(shí)使電極端子不被燒烤,則需在燃燒室側(cè)壁開(kāi)孔。這樣會(huì)降低燃燒室的封閉性。所以本發(fā)明建議不另設(shè)引火燃燒器,而由點(diǎn)火燃燒器(19)兼作;點(diǎn)火電極置于燃燒室中,如圖10、圖11。兩個(gè)端子(35)之間打火的位置處于點(diǎn)火燃燒器火孔(24)的上方。兩個(gè)端子都處在陶瓷質(zhì)的電極體中,并不伸出于電極體。對(duì)端子的材料要求是導(dǎo)電性能好、高溫化學(xué)穩(wěn)定性好,可選用石墨材料。
權(quán)利要求
1.一種用于流水式燃?xì)鉄崴鞯闹魅紵?,由一塊陶瓷質(zhì)火孔板、一個(gè)金屬塊和一些薄金屬板制成;并將點(diǎn)火燃燒器設(shè)在與主燃燒器的功能相配合的位置,將點(diǎn)火燃燒器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為與燃?xì)鉄崴鞯脑泄δ芟嗯浜希恢魅紵鼽c(diǎn)火時(shí)所有引射管也是同時(shí)接受供氣系統(tǒng)噴射的燃?xì)?;其特征在于A主燃燒器的燃?xì)馀c一次空氣混合室是兩個(gè)通氣路徑長(zhǎng)短不同的混合室,長(zhǎng)路徑混合室的容積大于短路徑混合室的容積;與長(zhǎng)路徑混合室相通的火孔數(shù)量多于與短路徑混合室相通的火孔數(shù)量;B點(diǎn)火燃燒器的上部處在上下貫穿主燃燒器短路徑混合室的位置,點(diǎn)火燃燒器的火孔處在與短路徑混合室相通的火孔陣的中央部位,包括一次空氣進(jìn)氣口和熱電偶引線孔的點(diǎn)火燃燒器下部露出于短路徑混合室底;C長(zhǎng)路徑混合室中的最上面一片增距板的開(kāi)口邊是靠近短路徑混合室的一邊,其他三個(gè)邊與主燃燒器側(cè)壁內(nèi)表面連接;該增距板上表面以上有若干個(gè)渦流空間,即每一塊渦流空間隔板上邊緣以下的、距離短路徑混合室較遠(yuǎn)一側(cè)的空間;渦流空間隔板的下邊緣與最上面一片增距板的上表面連接,兩個(gè)側(cè)邊與主燃燒器側(cè)壁的內(nèi)表面連接,上邊緣與火孔板下表面之間留有空隙;D該主燃燒器與燒燒室作直接接觸的,封閉形式的連接,其總的連接縫隙通氣截面積,必須小于主燒燒器總的火孔通氣截面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主燃燒器,其特征在于用于熄火自動(dòng)保護(hù)的熱電偶置于點(diǎn)火燃燒器的混合室中,該熱電偶的感溫頭露出于點(diǎn)火燃燒器頂端的中央部位,周圍是環(huán)形布置的數(shù)個(gè)或一個(gè)點(diǎn)火燃燒器火孔。
3.一種用于流水式燃?xì)鉄崴鞯闹魅紵?,由一塊陶瓷質(zhì)火孔板和一些薄金屬板制成;并將點(diǎn)火燃燒器設(shè)在與主燃燒器的功能相配合的位置,將點(diǎn)火燃燒器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為與燃?xì)鉄崴鞯脑泄δ芟嗯浜希恢魅紵鼽c(diǎn)火時(shí),所有引射管也是同時(shí)接受供氣系統(tǒng)噴射的燃?xì)?;其特征在于點(diǎn)火燃燒器的上部貫穿在主燃燒器混合室的中央,點(diǎn)火燃燒器的火孔處在主燃燒器火孔板的中央位置,包括一次空氣進(jìn)氣口和熱電偶引線孔的點(diǎn)火燃燒器下部露出于主燃燒器底;主燃燒器底中連接兩個(gè)引射管的兩個(gè)連接孔對(duì)稱的處在點(diǎn)火燃燒器的兩側(cè);混合室中兩塊直立的屏風(fēng)板對(duì)稱的處在點(diǎn)火燃燒器的另外兩側(cè);點(diǎn)火燃燒器和兩側(cè)的引射管連接孔,共同處在兩塊屏風(fēng)板之間;兩塊屏風(fēng)板的上邊緣插入火孔板下表面的、與之相吻合的固定槽,下邊緣與主燃燒器底連接;四個(gè)側(cè)邊緣中處在對(duì)角位置的兩個(gè),各與主燃燒器側(cè)壁內(nèi)表面連接,另外處在對(duì)角位置的兩個(gè),與主燃燒器側(cè)壁內(nèi)表面保留空隙;也可以是兩塊屏風(fēng)板的四個(gè)側(cè)邊緣都與主燃燒器側(cè)壁內(nèi)表面保留空隙。該主燃燒器與燃燒室作直接接觸的、封閉形式的連接,其總的連接縫隙的通氣截面積,必須小于主燃燒器總的火孔通氣截面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主燃燒器,其特征在于用于熄火自動(dòng)保護(hù)的熱電偶置于點(diǎn)火燃燒器的混合室中,該熱電偶的感溫頭露出于點(diǎn)火燃燒器頂端的中央部位,周圍是環(huán)形布置的數(shù)個(gè)或一個(gè)點(diǎn)火燃燒器火孔。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了兩例用于流水式燃?xì)鉄崴鞯闹魅紵?。為改善燃燒室中的燃燒狀態(tài),使之成為無(wú)焰式,它們與燃燒室的下端封閉連接,阻斷二次空氣進(jìn)入燃燒室,使過(guò)??諝獾牧靠煽亍0咐?有長(zhǎng)短路徑兩個(gè)混合室。火孔較多的長(zhǎng)路徑混合室中有若干個(gè)渦流空間,使第二步點(diǎn)火過(guò)程呈現(xiàn)一定陸續(xù)性。短路徑混合室的火孔包圍著點(diǎn)火燃燒器的火孔。點(diǎn)火全過(guò)程無(wú)強(qiáng)烈爆燃。案例2采用屏風(fēng)板結(jié)構(gòu)。兩個(gè)引射管直吹點(diǎn)火燃燒器周圍的主燃燒器火孔,而其他火孔的通氣路徑依次更遠(yuǎn)。整個(gè)點(diǎn)火過(guò)程也無(wú)強(qiáng)烈爆燃。燃燒溫度高,產(chǎn)熱量大,煙氣凈化。
文檔編號(hào)F23D14/20GK1117570SQ9411497
公開(kāi)日1996年2月28日 申請(qǐng)日期1994年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月24日
發(fā)明者劉樹(shù)棟, 劉仲德 申請(qǐng)人:劉樹(shù)棟, 劉仲德, (Cheong Teh Lau)