高调制范围的混合器以及包括它的预混系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于加热器具，特别是壁挂式锅炉的预混系统。
[0002] 本发明尤其涉及一种空气-气体混合器设计，其将允许I : 1的气动系统以较小 的变化实现1 : 10或更大的调制范围。该系统使用不具有电调制的气动气阀以及具有经小 步骤而实现的渐进调制。这些步骤是通过同时控制气体和空气路径的电机总成所提供的。
【背景技术】
[0003] 壁挂式锅炉的市场不断地需要从竞争进行特性的差异化。现今，主要的发展趋势 与降低器具的最小热输入有关。为了实现该目的，需要高的调制范围。
[0004] 标准的组合锅炉通常具有使用标准I : 1的预混技术的1 : 5阶次的调制范围以 及被连接至使用混合器的风扇的气动气阀。该1 : 1的调制系统非常稳定和可靠，但其却 仅限于1 : 5的调制范围。使用定制设计的混合器，如文丘里管，可实现高达1 : 6的调制 范围。
[0005] 在欧洲专利申请EP1356234中，一种用于向燃烧器供给强制通风的空气-气体混 合器装置包括通过第一导管和第二导管供给的空气-气体室。第一导管具有沿空气和气体 混合物的流动方向减小的横截面且与第二导管共轴。该装置还包括管状体且第一导管被布 置在管状体的内部。第二导管是通过管状体和第一导管限定的。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种混合器设计，其将允许I : 1的气动系统以较小的变化 实现1 : 10或更大的调制范围。该系统具有经电机总成所提供的小步骤而实现的渐进调 制。电机总成冋时控制气体和空气路径。
[0007] 本文的主要构思为通过逐步打开/闭合空气通路以及额外的气体注入孔而保持 空气/气体的混合物成比例。
[0008] 本说明书中建议的实施例提供了具有最小热输入的更尚的调制范围，其允许在水 加热器具中实现长寿命组件、更高的效率以及性能。
[0009] 可通过根据独立权利要求1、13和14所述的特征实现根据本发明的上述优点。在 从属权利要求中则公开了本发明的其他有用的实施例。
[0010] 本发明涉及一种包括外体和与外体连接的内体的预混系统的混合器，其特征在于 内体包括位于内体的圆周中的气体注入孔，通过该气体注入孔，气体进入内体的内部，且混 合器还包括与内体连接的电机总成，其中电机总成具有用于同时调节气体和空气路径的控 制手段。
[0011] 在本发明的一个实施例中，内体具有文丘里管形状且气体注入孔位于文丘里喉部 内。
[0012] 在进一步的实施例中，电机总成包括位于内体的轴线中的电机轴，以及被安装在 轴的在内体外的一端上的电机。优选地，电机总成包括步进电机。
[0013] 电机总成还包括以中空盘的形式被安装在轴上以面对气体注入孔并与内体组成 同心形式的气体限流器。
[0014] 电机总成还包括被安装在电机和气体限流器之间的空气板限流器。且优选地，空 气板限流器被安装在轴上，从而位于内体的空气入口中或与气体限流器相集成。
[0015] 在本发明的替代实施例中，空气板限流器包括至少两个扇形板，其中的一个为固 定板且另一个为移动板。
[0016] 所提及的移动板可绕着轴旋转且具有止动器，该止动器用于限制旋转直到止动器 击中下一个板的止动器为止。
[0017] 在本发明的进一步的实施例中，气体限流器包括：限流器表面，其覆盖气体限流器 的中空盘形状的横向侧的一部分以闭合气体注入孔；敞开区域，其覆盖气体限流器的中空 盘形状的横向侧的剩余部分以允许空气流入；以及连接杆，其用于将气体限流器附接至电 机轴。
[0018] 在本发明的另一个实施例中，内体包括以角α等距间隔开的永久敞开的气体注 入孔以及以角β等距间隔开的暂时敞开的气体注入孔。优选地，β的值大于α的值。
[0019] 本发明还涉及一种用于加热器具的加热系统，其包括前述实施例所述的混合器。
[0020] 本发明涉及一种用于在上面所限定的混合器中调节空气和气体比例的方法，该方 法包括下列步骤：
[0021] 在关闭或最小工作模式中，空气入口部分地用空气板限流器进行闭合且暂时敞开 的气体注入孔使用气体限流器的限流器表面进行闭合。
[0022] 在需要更多动力的情况下，电机旋转以通过逐个地打开移动板而打开空气入口， 且气体入口通过以如下方式打开暂时敞开的气体注入孔而打开：对于每个被打开的注入孔 而言，移动板也是打开的。
[0023] 在该方法的替代实施例中，电机总成的每50°的旋转打开一个气体注入孔以使气 体进入，且同时打开相应的移动板以使空气进入。
[0024] 在本发明的进一步的实施例中，移动板的数量与暂时敞开的气体注入孔的数量相 同。
【附图说明】
[0025] 通过下面所给出的附图和参照附图所进行的详细描述将更明晰地理解本发明的 结构和特征的特性。因此，应考虑所述附图和详细描述进行评估。
[0026] 图1为混合器的侧截面图。
[0027] 图2为空气板限流器和气体限流器的立体图。
[0028] 图3为气体限流器的立体图。
[0029] 图4为完整的混合器的侧截面图。
[0030] 图5为具有气孔位的混合器的横截面视图。
[0031] 图6为空气板限流器的设计。
[0032] 图7为示出本发明的可能的调制的图表1。
【具体实施方式】
[0033] 本发明涉及一种用于调制被传送至由组装的外体1和内体2所构成的加热器具的 空气/气体混合物M的混合器（图1)。两本体1，2均为具有同轴的中空圆筒形。在这两个 组件之间具有内体密封部4。
[0034] 根据图1，混合器具有由外体1和内体2所限定的气体室5。内体2包括：在该体 2的一个开口中用于引入空气A的空气入口 21 ;在该体2的横向区域中用于将气体室5连 接至内体2内部的气体注入孔22 ;以及在该体2的另一个开口中用于将空气A气体G混合 物M从该体2转移至风扇叶轮的混合物出口 23。
[0035] 在本发明的优选实施例中，内体2具有文丘里管形状且气体注入孔22位于文丘里 管内体2的喉部24中。空气A通过空气入口 21进入，气体G则通过气体注入孔22注入， 且它们形成通过混合物出口 23进入风扇叶轮的空气/气体混合物M。在文丘里喉部24中， 气体G在直径为d4的N个孔中被注入。空气入口直径dl、喉部直径d2)和注入孔直径d4 的尺寸是根据所需的最小和最大热输入而决定的。混合物出口直径d3取决于风扇壳入口 的尺寸。
[0036] 如在图4中所示，在内体2的空气入口 21中，组装有同时控制气体G和空气A路 径的电机总成3。电机总成3包括具有电机轴33的电机34在图2中以箭头表示。轴33从 电机34延伸至文丘里喉部24中。在轴33的一侧，安装有盘形空气板限流器31。安装该限 流器31，从而使其能部分地与后面更详细解释的轴33 -起旋转。此外，采用圆筒形式的气 体限流器32位于在电机34和空气板限流器31之间的轴33上。
[0037] 优选地，空气板限流器31位于内体2的空气入口 21上见图4。然而，也可将空气 板限流器31安装在轴33上，从而使其与气体限流器32相集成。换句话说，空气板限流器 31和气体限流器32可具有相同的直径并在内体2的相同区段中像一体一样地一起旋转。
[0038] 该电机34可以是任何类型，但优选为步进电机，这是因为步进电机能按离散的步 骤旋转至特定的角度，且需要精确的旋转以控制用于这个实施例的空气A和气体G的量。
[0039] 在图4中，气体限流器32的位置是从横向侧示出的。气体限流器32位于轴33的 一端上，从而使气体限流器32面对气体注入孔22且与内体2构成同心形式。
[0040] 在图3中也示出了气体限流器32的详细示图。限流器32具有限流器表面32. 1， 该限流器表面32. 1覆盖气体限流器32的中空盘形状的横向侧的一部分，从而在气体限流 器32旋转的同时可闭合内体2的气体注入孔22。气体限流器32的中空盘形状的横向侧 的剩余部分被设计为敞开区域32. 2以打开气体注入孔22。气体限流器32还包括连接杆 32. 3,其用于连接图2中所示的电机轴33。
[0041] 图2和图6中给出了空气板限流器31的细节。空气板限流器31包括两个类型的 扇形板：固定板31. 2和所需数量的移动板31. 1。移动板31. 1可绕着轴33旋转，且移动板 31. 1中的每一个均具有被置于板31. 1的一个边缘上的止动器31. 3。
[0042] 混合器的样本实施例：
[0043] 混合器的内体2被设计有六个孔22. 1、22. 2、22. 3、22. 4、22. 5、22. 6以用于气体G 注入。孔22. 1、22. 2、22. 3、22. 4、22. 5、22. 6在内体2的整个圆周上的分布在图5中进行了 描述。永久敞开的气体注入孔22. 1、22.2、22.3以α等距间隔开且剩余的暂时敞开的孔 22. 4、22. 5、22. 6则以β等距间隔开。在本发明的优选实施例中，β的值大于α的值。
[0044] 对于该配置而言，图6示出空气板限流器31的优选配置的前视图。其具有三个移 动板31. 1和一个固定板31. 2。每个移动板31. 1具有止动器31. 3,从而使其能旋转直到止 动器31. 3碰到下一板31. 1的止动器31. 3为止。在每个移动板31. 1中，止动器31. 3将位 于与前一个止动器31. 3相比距离电机轴33或空气板限流器31的中心更远的位置上，从而 使止动器31. 3不会在器具的最大工作模式中相重合。
[0045] 在这个实施例中，电机总成3的每50°的旋转将打开一个气体注入孔22以及相应 的使空气A进入的区域，如在图5中所示。在这个实例