用于燃气烤架的薄型多管燃烧器的制造方法
【专利说明】用于燃气烤架的薄型多管燃烧器
[0001]相关申请的交叉引用
本申请要求2013年3月5日提交的美国临时专利申请序列号61/772，828的权益，所述申请通过引用整体地结合于本文中。
【背景技术】
[0002]在当前领域中，大多数燃气烤架具有非常笨重的火箱(firebox)，其具有几个缺点:1)它们对于搬运和安装而言太重，并且重量使它们对运输和搬运而言太昂贵；2)它们由于需要更多材料制作太昂贵；以及3)因为火箱的大体积，它们热效率较低。当研究若干类型的目前市售的烤架时，会理解为何火箱被制作得如此笨重。主要原因在于燃烧器的设计。在大多数情况下，在平均150平方英寸(17〃长X8-1/2〃宽)的烹饪区下使用单管燃烧器，但在一些情况下，在200平方英寸至240平方英寸的烹饪区下使用具有单控制阀的两管燃烧器。这些常规的燃烧器设计需要大火箱来实现足够的热用于烹饪，以及通过安全使用所需的燃烧测试。
【发明内容】
[0003]待解决的问题是如何使火箱对燃气烤架而言尽可能薄。为了制作更薄的火箱，燃烧器管需要更靠近烹饪炉排定位。与这种方法相关联的主要挑战是产品认证所要求的燃烧测试的失败。单管燃烧器上有限数量的端口以较高和较强的火焰燃烧燃气，所述较高和较强的火焰冲击烹饪炉排(cooking grate)或福射元件并且使所述燃烧测试失败。为了解决此问题，燃烧器需要被设计成具有多个管，使得能够容纳更多燃烧器端口来使火焰较短和较弱，以避免火焰冲击。添加附加的文丘里管(venturi tube)或管，以与例如前歧管和后歧管的多个歧管连通。还进行其他调整，以用限流器等的形式来均衡燃气压力。
【附图说明】
[0004]图1是烤架结构中一种类型的现有技术的燃烧器的局部剖视图；
图2是图1中所示的所述类型的现有技术的燃烧器的透视图；
图3是本薄型(thin profile)燃烧器的实施例的透视图；
图4是图3中所示的燃烧器的另一透视图；
图5是具有文丘里-歧管接口的详细视图A和详细视图B的沿图4的线5-5所取的剖面图；
图6是本薄型燃烧器的替代性实施例的透视图；
图7是具有文丘里-歧管接口的详细视图C和详细视图D的沿图6的线7-7所取的剖面图；
图8是示出了现有技术的燃烧器和本薄型燃烧器的相对轮廓的示意图；
图9是具有文丘里-歧管接口的详细视图A和详细视图B的本燃烧器的替代性实施例的部分以剖面示出的透视图； 图10是本燃烧器的另一实施例的分解透视图；以及图11是在前面的附图中示出的燃烧器的透视图，此处其以组装的状态示出。
【具体实施方式】
[0005]现在更具体地参考附图，并且特别是参考图1，10—般标示燃气烧烤架(gasbarbecue grill)的火箱。火箱10能够被安装在如本领域中公知的手推车(cart)组件上，或者它能够被安装在适当材料的固定式构造中，例如在支架上或在户外厨房中。所述火箱具有前面板11，所述前面板11具有用于燃气阀以及还用于燃气的点火的控制装置。设置在火箱10中的是平行管燃烧器12。安装在燃烧器12上方的是辐射材料，例如陶瓷玻璃或金属板13，其用作通过燃烧器加热的红外发射器。安装在发射器13上方的是烹饪炉排14，在其上放置待烹饪的食物。
[0006]在剖视版本中能够看到，燃烧器12以具有大致平行的纵向构件15的格状布置形成，所述纵向构件15在其每个端部处通过半圆形导管16来连接。纵向构件15能够利用半圆形导管部段16连续地形成，或它们能够被分离地形成，并且组装到处于中心的燃气歧管中，如图2中所示。通过对于本领域而言已知的以及在图1和图2中图示的方法，燃气被许可进入到燃烧器管，所述方法包括操作燃气阀的控制旋钮通过合适的导管将丙烷气(propane gas)发送到抽吸器，在那里，气体与初级燃烧空气(primary combust1n air)混合，并且被发送到歧管21，用于分配到燃气燃烧器管12。在图1和图2中所示的现有技术的实施例中，没有试图减小燃烧器系统的深度，并且燃烧的产物被路由到平板再辐射元件的前后。
[0007]燃气在燃烧器管中的点火可以通过使用接近燃烧器12合适地放置的跨电极(未示出)电弧放电的火花发生器、相似放置的热表面点火器及其他已知的方法来实现。
[0008]图3是本薄型燃烧器30的一个实施例的透视图。此燃烧器具有前歧管32、后歧管34以及至少一个细长的文丘里管36，所述文丘里管36此处示出为处于燃烧器的中央。所述细长的文丘里管与前歧管和后歧管流体连通。燃烧器管38也与前歧管和后歧管流体连通。合适的可燃性气体经由文丘里管40被引入到燃烧器中。当燃气进入时，它以本领域中已知的方式通过抽吸器42来抽取对燃烧而言必要的空气中的一部份(如果不是全部)。为了便于描述，可燃性气体/空气混合物在本文中一般将被称为燃气供应(gas supply)。
[0009]如具有详细视图A和详细视图B的图4和图5中所示，进入前歧管的燃气供应利用限流装置来限制，例如，相对小的孔39或挡板(baffle)(详细视图A)，而在后部中没有限制(详细视图B)。在现有技术中，如果现有技术的燃烧器构造有两个歧管(它们没有)，由于燃气供应首先进入前歧管，则燃气在前歧管32中比在后歧管34中正常地将具有更高的压力。在图2中所示的现有技术的燃烧器中，燃气在燃烧器管最靠近燃气入口的部分中具有较高的压力。所述挡板或孔39至少部分地抑制燃气供应的进入。限流装置此处被示出为处于文丘里管中。它们也可以被内置到歧管中，并且实现基本上相似的结果。
[0010]现有技术的构造将在前部燃烧器管中产生相对强的火焰，并且在后部燃烧器管中产生相对较弱的火焰。因此，在伴随的烹饪均匀性的变化、热点以及一般低效率的性能的情况下，均匀加热将会是并且是难以实现的。在前歧管供应接口 41中具有限制孔并且后歧管供应接口 43中没有限制的情况下，燃气被均匀地分配并且火焰在前部和后部中具有基本上相等的高度。
[0011]再次参考图5中的细节A，代替现有技术的常规的、完全打开的文丘里管，形式为小孔39的限流器在前部文丘里歧管接口 47处被内置到细长的文丘里管或歧管自身中。这与细长的文丘里管36和后歧管34的完全打开的接口 43形成对比。此构造均衡了前歧管和后歧管之间(并且因此，燃烧器管它们自身中)的燃气压力。当可燃性气体-空气混合物被点燃时所产生的火焰是相对矮的，并且与在现有技术的设计中看到的相比具有较小的速度。因此，燃烧器能够具有更薄的轮廓，并且能够更靠近放置在燃烧器和烹饪炉排之间的IR发射器或其他辐射材料定位。
[0012]查看图5的细节，将看到细长的文丘里管以其全直径通向后歧管，并且通过一组小孔通向前歧管32。前部处的面积与后部处的面积的比率是60%。在这种情况下，对后歧管的开口处于其最大限度，并且无法进一步增加。对于本领域技术人员而言将清楚的是，如图5的细节中所示的到后歧管的进口和到前歧管的进口之间的流阻的差异大于面积比所给出的差异。这是因为，给定相同的初始条件，穿过许多小开口的压力下降远大于穿过一个相同面积的大开口的压力下降。这是流体力学的公知事实。
[0013]取决于燃烧器的尺寸、期望的流率和燃气的类型，面积比的变化可能是必要的，并且能够通过改变前部中的孔的数量和尺寸以及通过在后部中引入图7中所示的特征来改变，其中，通向后歧管的开口的面积能够与文丘里管的直径相同，但流阻将更大。可替代地，能够使这些开口的面积小于文丘里管的面积，并且仍然大于对前歧管的开口。
[0014]给定这些可能的变化，到前歧管的入口的面积与到后歧管的入口的面积的比率能够是从50%到70%。或者它们能够范围从40%到75%。目的在于平衡前歧管和后歧管中的压力和流量，以避免先前概述的不良影响。
[0015]图6和图7中不出了一替代性实施例。这里，燃烧器60具有前歧管62、后歧管64以及中央的细长文丘里管66。在此设计中，文丘里管/前歧管接口 61和文丘里管/后歧管接口 63的两个端部构造有降流孔隙(flow reducing aperture)。如详细视图C和详细视图D中所示，前部接口处的孔隙65小于后部接口处的孔隙67。作为结果的前部处的燃气压力的降低导致燃气压力在前歧管和后歧管之间(并且因此，在连接的燃烧器管自身中)的均衡。
[0016]虽然限流器被示出和描述为孔隙，但也预期了用于限制燃气流量的其他装置，例如，可以利用狭缝、闸门、阀以及在本领域中已知的其他装置。
[0017]另一实施例提出了一种构造，其中，改变燃烧器管中的端口尺寸来均衡燃气压力。在这种设计中，较接近管的中心或处于管的中心处的燃烧器端口大于较靠近端部的那些燃烧器端口。这也实现了压力均衡。
[0018]附图中所示的燃烧器30和燃烧器60被示出为具有中央的细长文丘里管。这并不意在是限制性的，并且附加的一个或多个前-后连接的文丘里管能够被定位在一个或多个不同的位置，即偏离中心、左边、右边等。文丘里管/歧管导管可以被形成为单制造件，或者它可以是以流体密封方式形成和连接的分离件。
[0019]在对于燃烧测试具有成功的结果之后，系统经过全面测试并且具有一些意想不到的结果:
1)燃烧器非常均匀地加热炉排。与具有从25度至50度的温度增量(Delta-T)的常