专利名称：一种家用脉动燃烧热水器的制作方法
技术领域：
本发明属于民用加热领域，具体涉及一种家用脉动燃烧热水器。
背景技术：
传统的热水器一般是以燃气作为燃料，通过燃烧加热的方式将热量传递到流经热交换器的冷水中以达到制备热水的目的，其具有出热水快、持续恒温、容易调节、结水垢少、 体积小、安装方便等诸多优点。根据我国的实际情况和使用习惯，燃气热水器目前仍是众多消费者的首选。但不能忽视的是传统的燃气热水器在使用时要排出大量的废气，废气中除了二氧化碳外，还有一氧化碳等有害气体。同时随着人们的环保意识的提高，高效、节能、环保已经成为科技发展的趋势。尽管很多厂家都对产品进行了改进，推出了燃烧效率更高的热水器，但依然无法达到理想的程度，这主要是由这种热水器依然使用传统的燃烧方式所决定的。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统燃气热水器燃烧效率不高的问题，提供一种结构简单、燃烧效率更高的热水器，从而有效的达到节能环保的目的。一种家用脉动燃烧热水器，包括水箱、风机、空气去耦室、燃气去耦室、排气去耦室、空气膜片阀、燃气膜片阀、混合室、燃烧室、尾管、进气消声器、排气消声器和保温层；水箱设有冷水出入口和热水出口，燃烧室、排气去耦室分别固定在水箱中，两者通过尾管连接；排气去耦室连接冷凝水出口和排气出口 ；热水器还设有空气进口，空气进口连接风机，风机连接空气去耦室，空气去耦室通过空气膜片阀连接混合室；热水器还设有燃气进口，燃气进口连接燃气去耦室，燃气去耦室通过燃气膜片阀连接混合室；混合室穿过水箱侧壁连接燃烧室，在水箱的侧壁处设有火花塞。本发明的优点在于(1)可以自行吸入空气和燃料，不需要鼓风排烟设备，使其简化了结构设计，具有更小的体积；(2)具有极高的燃烧效率，提高了燃气的利用率，大大减小了对空气的污染，排放烟气中的N0X、CO等污染物含量极低，没有烟尘，有利于保护大气环境。
图1为本发明的总装示意图；图2为本发明图1中A-A剖面的示意图；图3为本发明的排气管路示意图；图4为本发明的空气阀装配图；图5为本发明的空气阀阀座盘示意图；图6为本发明的空气阀止动盘示意图7为本发明的千分规螺杆示意图；图8为本发明的空气阀套盘示意图；图9为本发明的燃气阀装配图；图10为本发明的燃气阀阀座盘示意图；图11为本发明的燃气阀止动盘示意图；图中
101-空气进口102-进气消声器103-燃烧室
104-风机105-空气去耦室106-混合室
107-火花塞108-支座109-冷水出入口
110-冷凝水出口111-排气出口112-排气去耦室
113-尾管114-水箱115-保温层
116-热水出口117-燃气进口118-燃气去耦室
201-空气膜片阀202-空气阀阀座盘203-空气阀止动盘
204-空气阀套盘301-燃气膜片阀302-燃气阀阀座盘
303-燃气阀止动盘401-千分规镙杆501-排气消声器
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的结构和工作原理。本发明的一种家用脉动燃烧热水器，总装图如图1、图2和图3所示，包括水箱 114、风机104、空气去耦室105、燃气去耦室118、排气去耦室112、空气膜片阀201、燃气膜片阀301、混合室106、燃烧室103、尾管113、进气消声器102、排气消声器501和保温层115。水箱114设有冷水出入口 109和热水出口 116，冷水出入口用于加入冷水，经过热水器加热后的热水通过热水出口 116排出，冷水出入口 109和热水出口 116可以相对设置， 水箱114外围设有保温层115，用于给水箱114保温；燃烧室103、排气去耦室112分别固定在水箱114中，两者通过尾管113连接；排气去耦室112连接冷凝水出口 110和排气出口 111，凝水出口 110将排气去耦室112中产生水蒸气排到大气中，排气出口 111将排气去耦室112中产生的尾气排到大气中，所述的排气出口 111可以设置排气消声器501，用于减少噪音；空气进口 101连接风机104，用于通入空气，在空气进口 101上可以设置进气消声器 102，用于减少噪音，风机104连接空气去耦室105，空气去耦室105通过空气膜片阀201连接混合室106 ；燃气进口 117连接燃气去耦室118，用于通入燃气，燃气去耦室118通过燃气膜片阀301连接混合室106 ；混合室106穿过水箱114侧壁连接燃烧室103，在水箱114的侧壁处设有火花塞107，用于点燃燃烧室103内的混合气体。所述的混合室106与燃烧室103的相对连接位置，混合室106与燃烧室103垂直连接，二者的中心轴线不相交。所述的火花塞107相对于混合室106的安装位置，火花塞107垂直安装于混合室 106，二者的中心轴线相交。空气膜片阀201如图4所示，主要包括空气阀阀座盘202、空气阀止动盘203和空气阀套盘204 ；空气阀阀座盘202和空气阀止动盘203如图5和图6所示，中部开有用于连接的安装孔，圆周部分开有大小相同的通气孔，空气阀阀座盘202和空气阀止动盘203开设的通气孔数量和大小相同；空气阀阀座盘202和空气阀止动盘203之间设有游动的膜片，两盘通过千分规镙杆401穿过安装孔固定连接，千分规镙杆401如图7所示，空气阀套盘204 如图8所示，中部设有中空结构，尾部设有通孔，空气阀套盘204通过螺栓连接空气阀阀座盘202，使得空气阀止动盘203位于中空结构之中，空气膜片阀201的空气阀阀座盘202位于空气解耦室105中，空气阀套盘204尾端连接混合室106，空气通过空气阀阀座盘202和空气阀止动盘203的通气孔进入空气膜片阀201的空腔中，然后通过尾部的通孔进入混合室 106。燃气膜片阀301如图9所示，主要包括燃气阀阀座盘302、燃气阀止动盘303和燃气阀阀套304。燃气阀阀座盘302和燃气阀止动盘303如图10和图11所示，中部开有用于连接的安装孔，圆周部分开有大小相同的通气孔，燃气阀阀座盘302和燃气阀止动盘303开设的通气孔数量和大小相同；燃气阀阀座盘302和燃气阀止动盘303之间设有游动的膜片， 两盘通过千分规镙杆401穿过安装孔串接固定连接，通过螺钉加以固定，燃气阀阀套304中部设有中空结构，尾部设有通孔，两个阀套分别固定连接燃气阀阀座盘302的两边，燃气阀止动盘303位于其中一个燃气阀阀套302的空腔之中，这个燃气阀阀套302尾端的通孔连接混合室106，另一个燃气阀阀套302尾端的通孔连接燃气去耦室118。所述的家用脉动燃烧热水器中的所有部件可以安装在一个封闭的外壳中，水箱 114通过支座108连接壳体，壳体上留有空气进口 101、冷水出入口 116、热水出入口 109、冷凝水出口 110和排气出口 111。热水器从整体上可以分为进气系统、燃烧系统及排气系统三大部分。对于进气系统，主要包括进气消声器102、风机104、空气去耦室105及燃气去耦室 118。热水器先通过冷水出入口 109为水箱114加入合适水量的冷水，开始工作时，空气由空气进气口 101进入空气管道，经由风机104进入空气去耦室105，燃气经由燃气进口 117进入燃气去耦室118。因为脉动燃烧所特有的自吸作用，在热水器正常工作时会把燃烧所需的空气和燃气自动吸入混合室106中，因此风机104的功率一般不需要太大，而且在正常工作时风机104处于停止状态。当空气去耦室105和燃气去耦室118达到一定量时，便被挤压通过各自的膜片阀(燃气膜片阀301和空气膜片阀201)，进入燃烧器最核心的燃烧系统。燃烧系统主要包括空气膜片阀201、燃气膜片阀301、混合室106、燃烧室103及尾管 113。空气膜片阀201和燃气膜片阀301的阀座盘和止动盘开有相同通气孔，两盘之间是游动的膜片。通过配合脉动燃烧特有的燃烧特点，这种阀结构具有很好的单向性。当燃烧室压力低于上游压力，膜片被推向止动盘，气体从阀座盘上的通气孔流进，再通过止动盘上的腰形孔和止动盘与阀室内壁的缝隙流进燃烧室；当燃烧室压力高于上游压力，由于止动盘上也开有通气孔，膜片被推向阀座盘，堵住阀座盘上的通气孔，从而停止进气。这里还要注意的是，空气膜片阀201间隙的变化影响空气的进气量和余气系数，即空气和燃料的混合比。余气系数过大或过小可能会引起放热过分超前或滞后于压力脉动的正确相位，以至造成突然熄火。所以间隙的变化应该有一个大致的范围。由于余气系数不能太大也不能太小，所以当余气系数在1. 0至1. 6范围内变化时，空气膜片阀201间隙的调解应在0. 4mm至0. 6mm之间。空气和燃气经由各自的空气膜片阀201和燃气膜片阀301后进入混合室106 进行混合，然后混合气再经由混合室106进入燃烧室103中。其中混合室106的结构尺寸对空燃比及进入燃烧室103的混合气的均勻程度影响很大。当混合室106和燃烧室103的混合气充分混合均勻，火花塞107通过放电点火将混合气点燃，从而进入脉动燃烧的工作过程中。在一个脉动周期内，当燃烧室103压力从峰值压力降到燃气管路压力以下时，燃气率先通过燃气膜片阀流301进混合室106，并且和上一周期脉动燃烧遗留下的少量氧混合发生燃烧反应；当燃烧室103压力降到大气压力以下时，空气又通过空气膜片阀201进入燃烧室103，与燃气混合发生剧烈的燃烧反应，燃烧强度开始增加，随后燃烧室103压力也开始升高；当燃烧室103压力高于大气压力时，空气膜片阀201的膜片渐渐关闭；当升高到燃气管路的压力以上时，燃气膜片阀301的膜片渐渐关闭，燃烧强度已减弱，这一周期的燃烧趋于完成。在保证装置稳定运行的前提下，还要充分利用尾管113换热系数大的特点，适当增加尾管113的长度，便于更多热量的充分交换。由于脉动燃烧极高的燃烧效率，产生的尾气中只有极少的有害气体和大量的C02和部分水蒸气。尾气通过尾管113进入排气系统。排气系统主要包括排气去耦室112、冷凝水出口 110以及连在排气去耦室上112的排气出口 111。为了最大化的降低噪声影响，排气系统上也加有排气消声器501。燃烧室103和混合室106都可以认为是内压圆筒，其中燃烧室103的设计外径不满足椭圆形封盖的最小外径要求，所以它们两端的封盖都采用平盖形式。去耦室设计上，一般要求燃气去耦室118体积约为燃烧室体积的五分之一；空气去耦室105体积不小于燃烧室体积的两倍；排气去耦室112体积约为燃烧室体积的五倍，管径为尾管113管径的五到六倍。空气去耦室105及燃气去耦室118能阻断燃烧室103的压力波动向空气管线和燃气管线的上游传播，保护管线上元器件；排气去耦室112能减弱燃烧室103内的压力波动向燃气管路下游传播，降低外界气流对热水器稳定性的影响，还可以扩大换热面。
权利要求
1.一种家用脉动燃烧热水器，其特征在于，包括水箱、风机、空气去耦室、燃气去耦室、 排气去耦室、空气膜片阀、燃气膜片阀、混合室、燃烧室、尾管、进气消声器、排气消声器和保温层；水箱设有冷水出入口和热水出口，燃烧室、排气去耦室分别固定在水箱中，两者通过尾管连接；排气去耦室连接冷凝水出口和排气出口 ；热水器还设有空气进口，空气进口连接风机，风机连接空气去耦室，空气去耦室通过空气膜片阀连接混合室；热水器还设有燃气进口，燃气进口连接燃气去耦室，燃气去耦室通过燃气膜片阀连接混合室；混合室穿过水箱侧壁连接燃烧室，在水箱的侧壁处设有火花塞。
2.根据权利要求1所述的一种家用脉动燃烧热水器，其特征在于，冷水出入口和热水出口相对设置。
3.根据权利要求1所述的一种家用脉动燃烧热水器，其特征在于，水箱外围设有保温层，用于给水箱保温。
4.根据权利要求1所述的一种家用脉动燃烧热水器，其特征在于，所述的排气出口和空气进口设置排气消声器和进气消声器，用于减少噪音。
5.根据权利要求1所述的一种家用脉动燃烧热水器，其特征在于，所述的空气膜片阀包括空气阀阀座盘、空气阀止动盘和空气阀套盘；空气阀阀座盘和空气阀止动盘中部开有用于连接的安装孔，圆周部分开有大小相同的通气孔，空气阀阀座盘和空气阀止动盘开设的通气孔数量和大小相同；空气阀阀座盘和空气阀止动盘之间设有游动的膜片，两盘通过千分规镙杆穿过安装孔固定连接，空气阀套盘中部设有中空结构，尾部设有通孔，空气阀套盘通过螺栓连接空气阀阀座盘，使得空气阀止动盘位于中空结构之中，空气膜片阀的空气阀阀座盘位于空气解耦室中，空气阀套盘尾端连接混合室。
6.根据权利要求1所述的一种家用脉动燃烧热水器，其特征在于，所述的燃气膜片阀包括燃气阀阀座盘、燃气阀止动盘和燃气阀阀套；燃气阀阀座盘和燃气阀止动盘中部开有用于连接的安装孔，圆周部分开有大小相同的通气孔，燃气阀阀座盘和燃气阀止动盘开设的通气孔数量和大小相同；燃气阀阀座盘和燃气阀止动盘之间设有游动的膜片，两盘通过千分规镙杆穿过安装孔串接固定连接，通过螺钉加以固定，燃气阀阀套中部设有中空结构， 尾部设有通孔，两个阀套分别固定连接燃气阀阀座盘的两边，燃气阀止动盘位于其中一个燃气阀阀套的空腔之中，这个燃气阀阀套尾端的通孔连接混合室，另一个燃气阀阀套尾端的通孔连接燃气去耦室。
7.根据权利要求1所述的一种家用脉动燃烧热水器，其特征在于，所述的混合室与燃烧室的相对连接位置，混合室与燃烧室垂直连接，但二者的中心轴线不相交。
8.根据权利要求1所述的一种家用脉动燃烧热水器，其特征在于，所述的火花塞相对于混合室的安装位置，火花塞垂直安装于混合室，二者得中心轴线相交。
9.根据权利要求1所述的一种家用脉动燃烧热水器，其特征在于，所述的燃气去耦室体积约为燃烧室体积的五分之一；空气去耦室体积不小于燃烧室体积的两倍；排气去耦室体积约为燃烧室体积的五倍，管径为尾管管径的五到六倍。
10.根据权利要求1所述的一种家用脉动燃烧热水器，其特征在于，所述的家用脉动燃烧热水器中的所有部件安装在一个封闭的外壳中，水箱通过支座连接壳体，壳体上留有空气进口、冷水出入口、热水出入口、冷凝水出口和排气出口。
全文摘要
本发明公开了一种家用脉动燃烧热水器，属于民用加热领域，包括水箱、风机、空气去耦室、燃气去耦室、排气去耦室、空气膜片阀、燃气膜片阀、混合室、燃烧室、尾管、进气消声器、排气消声器和保温层；该热水器利用脉动燃烧原理进行工作，由于能够自行吸入空气和燃料，从而简化了结构设计，减少了空间体积的占用；而相对于传统的燃气热水器，脉动燃烧热水器具有极高的燃烧强度、优越的换热性能和非常高的热效率；并且其排放烟气中的NOx、CO等污染物含量极低，没有烟尘，有利于大气环境的保护。
文档编号F16K15/16GK102410622SQ20111033159
公开日2012年4月11日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者娄德全, 梁树强, 覃粒子, 郭志海 申请人:北京航空航天大学