专利名称：利用燃气产品排气热功循环的自动增氧气动强排超强节能环保装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及使用天然气、液化气、人工煤气等作燃料的快速热水器、容积式热水器、燃气灶、中餐灶、燃气锅炉等家用及工业用中小型燃气类产品。
燃气产品是利用燃料气体和空气混合形成混合气点火燃烧用火焰加热受体(水管、水箱、锅、锅炉等)的产品。燃料气燃烧又是一个化学过程。混合气中的空气(氧气)含量是决定火焰温度、燃气产品热效率及污染程度的关键因素。
现有技术燃气产品，如热水器、燃气灶、燃气锅炉等的技术特点是(一)利用燃气系统内因燃气燃烧形成火焰而热空气上升，导致系统内形成负压而“自然吸入”空气补充的原理供给氧气，空气(氧气)流速低，总流量少，供氧不充分。(二)燃气产品排放的高温、高压“废气”未能利用即直接排出室外，资源未能充分利用。(三)排风扇使用电力作能源实现“强排”。(四)因供氧不充分燃烧中形成大量有毒废气一氧化碳(CO)污染环境影响人的生命和健康，即使“强排”，也只是污染由室内转移向室外。
综上所述，现有技术的主要弊端是能耗大，污染大。
鉴于此，本实用新型的目的在于根据热力学和空气动力学原理及其燃气涡轮技术在某些领域利用的实践，针对民用燃气产品的特点；在结构简单，易于制造、制造成本低的设计原则下，充分利用燃气产品排放的高温高压“废气”，穿过本实用新型中的涡轮器由转子带动转轴高速旋转，驱动同一根转轴上压气器内多级转子高速旋转作功压缩空气，此高压空气(氧气)和高压燃料气同时射入燃气系统内混合后燃烧，燃烧后形成的废气强排过程的同时，进入涡轮器的“废气”又继续驱动压气器转子压缩空气(氧气)参与燃烧过程。上述过程形成周而复始的热功工作循环，达到大幅度增氧助燃和对废气进行气动强排。利用本实用新型使现有技术对空气的“自然吸入”变为对空气的“强制抽入压缩”，变对废气的“消极转移”为对废气的“积极利用”和“积极治理”，达到提高火焰温度大幅度提高燃气产品热效率，大幅度节能和有效治理污染的目的。
本实用新型由涡轮器、压气器、空气喷头三大部分组成。具体由排气入口管、转轴、轴肩、涡轮管、涡轮静子、涡轮转子、排气出口管、轴套、空气入口管、压气器管、压气器静子、压气器转子、空气出口管、空气喷头等构成。
上述涡轮器静子固定于涡轮管壁上，涡轮器转子固定于轴上可随轴转动。
上述涡轮静子不少于1个，涡轮转子不少于1个。
上述涡轮管是由不少于2个单元体涡轮管串联组成。
上述压气器静子固定于压气器管壁上，压气器转子固定于轴上可随轴转动。
上述压气器静子不少于1个，压气器转子不少于1个。
上述压气器管是由不少于2个的单元体压气器管串联组成。
上述涡轮器和压气器的转轴为一体，轴的两端有轴肩。
上述空气喷头连接于空气出口管末端。
本实用新型的优点在于(一)充分利用燃气产品排放的高温高压“废气”作能源，实现大幅度增氧助燃，提高热效率，达到大幅度节能效果。(二)大量增氧使有毒废气一氧化碳(CO)转变为二氧化碳(CO2)能治理污染。(三)实现利用废气的“气动强排”，能节省现有技术强排用电。(四)结构简单，制造成本低，可利用现有技术燃气产品空间。(五)适用范围广，使用本实用新型结构原理，针对不同种类、型号的燃气产品，只需适当增减涡轮器和压气器内的静子、转子数量及相关另部件尺寸即可满足要求。能广泛用于民用和中小型工业燃气产品内。
附图
一是本实用新型结构原理示意图。
附图二是(图一)的俯视图。
附图三是涡轮器管单元体之间连接方式图(局部)。
附图四是空气喷头A-A剖面图。
附图五是本实用新型在快速热水器内的应用例。
附图六是本实用新型在家用燃气灶上的应用例。
本实用新型结构原理参见(附图一)至(附图四)。排气入口管(1)是燃气产品排放的“废气”(以下简称“排气”)进入涡轮器的入口，转轴(2)位于涡轮器中心轴线上，轴的两端均有轴肩(3)，每个涡轮静子(OJ1～OJ6)各叶片的外园周的部分夹紧固牢于两个单元体涡轮管(4)之间，每个涡轮静子(OJ1～OJ6)的近轴部分固定有轴套，每个涡轮器静子(OJ1～OJ6)旁对应安装一个转子(OZ1～OZ6)，转子(OZ1～OZ6)紧固在转轴(2)上，可随轴(2)旋转，转子(OZ1～OZ6)叶片与静子(OJ1～OJ6)叶片方向相反且呈一角度，最后一级涡轮管(4)与排气出口管(6)相连。涡轮器与压气器连接部分的中轴线上有一段贯穿二者之间的轴套(5)，转轴(2)穿过其中直伸压气器内。压气器内静子(YJ1～YJ6)和转子(YZ1～YZ6)结构与安装方式同涡轮器，唯尺寸有异，固定第一级静子(YJ1)的压气器管(8)与空气入口管(7)用螺杆连接。固定最后一级静子(YJ6)的压气器管(8)与空气出口管(9)用螺杆连接。空气喷头(10)与空气出口管(9)连接，在空气喷头(10)中心有筒形园孔，供安装燃料气体喷咀(11)喷射燃料气体用。
以下通过本实用新型在快速热水器上的工作过程进一步说明本实用新型技术方案，如附图五所示。附图五是在申请人已被国家知识产权局授权的ZL99231725.8和ZL99241468.7“涡扇机构”原理的基础上，为更大幅度提高空气(氧气)与燃气的混合比，科学合理利用排气的高温高压特性，进一步提高燃气产品热效率和环保的目的而发明创新的。本技术方案的涡轮器和压气器分别采用6级静子和转子的结构。先后启开燃气阀(12)和自来水阀(13)，燃气进入输气管“长明火”喷咀并自动点燃长明火(为使图面清晰便于了解技术方案，图五中未画出)，与此同时，自来水经水管(14)输水，其水压启开与自来水阀(13)联动的气阀(12)使燃气经喷头(11)、输气管(15)、从燃烧器(16)的喷孔中喷出、并被长明火点燃形成火焰群，火焰群带动高温高压空气迅猛上升经热交换器(17)、防风排气管(18)，进入本实用新型涡轮器的排气入口管(1)，其后排气经各级涡轮静子(OJ1～OJ6)叶片后形成强劲涡流，此涡流推动与其前进方向有一定角度的涡轮转子(OZ1～OZ2)叶片作高速旋转运动，并将排气从排气出口管(6)排出，各级涡轮转子(OZ1～OZ6)同时带动与其紧固的转轴(2)作高速旋转运动。由于压气器与涡轮器同轴，转轴(2)驱动压气器各级转子(YZ1～YZ6)同时高速旋转，从开口在热水器机壳侧面空气入口管(7)进入压气器的空气经多级静子(YJ1～YJ6)和转子(YZ1～YZ6)逐级压缩，经压气器压缩后流速大、总量多、供氧充分的空气，经空气出口管(9)进入空气喷头(10)后与燃气一并喷入输气管(15)内燃烧形成高温火焰，上述工作过程是一个极短时间即能达到的热功循环工作过程。而且，由于随由燃气气阀(12)控制的燃气供应量的增减，进入本实用新型排气入口管(1)内的排气量也相应增减，亦即随着燃气量增大，进入排气入口管(1)的排气量也增大，被压缩的新鲜空气的流速也加快，总量也增大。反之亦然。本实用新型可以达到自动动态平衡。自然，对于各种门类，不同规格的燃气产品应相应设计本实用新型的有关结构参数，选取相应的压缩比。
本实用新型在燃气灶上的应用技术方案如附图六所示。环绕于锅外侧的“废气”集气罩(21)有一个缺口，集所有排气(“废”气)进入本实用新型的排气入口管(1)内，使排气先后通过本实用新型进行热功工作循环后，流速大、流量多、供氧充分的空气从空气出口管(9)进入空气喷头(10)，和从燃气喷头喷出的燃气一并射入输气管(15)，由炉头(20)喷出形成火焰群，由火焰群形成的高温高压气体又进入集气罩(21)缺口进入本实用新型开始热功工作循环。本实用新型的排气出口管(6)输出排气由管道集中向室外排出。
实践证明，本实用新型中大量高温高压排气(“废气”)为涡轮器转子(转轴)提供了足够高速旋转动力，高速旋转的转轴又为驱动压气器中各级转子高速旋转提供了足够的动力，使压气器中各级静子和转子逐级压缩空气增加了对空气压缩比，显而易见，通过空气喷头和燃气一并进入燃烧器内的空气流速大，总量多，供氧充分，并继续着热功工作循环。简言之“利用现有技术排向室外的“废气”(排气)能量，转换成使用本实用新型后增加的“氧气”，并同时实现了“气动强排”和污染治理，这正是本实用新型能极大幅度节能和达到环保效果的明显实用性特点。
本实用新型原理除能广泛用于家用燃气产品外，还可广泛用于工业部门各种中小型燃气产品“废气”的科学合理利用中。
权利要求1.一种利用燃气产品排气热功循环的自动增氧气动强排超强节能环保装置，它由排气入口管(1)、转轴(2)、轴肩(3)、涡轮管(4)、涡轮静子(OJ1～OJ6)、涡轮转子(OZ1～OZ6)、轴套(5)、排气出口管(6)、空气入口管(7)、压气器管(8)、压气器静子(YJ1～YJ6)、压气器转子(YZ1～YZ6)、空气出口管(9)、空气喷头(10)等组成，其特征在于有涡轮器、压气器及有空气喷头(10)。
2.根据权利要求1所述的利用燃气产品排气热功循环的自动增氧气动强排超节能环保装置，其特征在于涡轮器由排气入口管(1)、转轴(2)、轴肩(3)、涡轮管(4)、涡轮静子(OJ1～OJ6)、涡轮转子(OZ1～OZ6)、轴套(5)、排气出口管(6)组成，其中，涡轮静子(OJ1～OJ5)固定于涡轮管(4)上，涡轮转子(OZ1～OZ6)固定于转轴(2)上，可随轴转动。
3.根据权利要求2所述的利用燃气产品排气热功循环的自动增氧气动强排超节能环保装置，其特征在于一个涡轮静子(OJ)和1个涡轮转子(OZ)合为1级，不少于1级。
4.根据权利要求2所述的利用燃气产品排气热功循环的自动增氧气动强排超节能环保装置，其特征在于涡轮管(4)是单元体串联结构，由不少于2个涡轮单元管(4)串联组成。
5.根据权利要求1所述的利用燃气产品排气热功循环的自动增氧气动强排超节能环保装置，其特征在于压气器由空气入气管(7)、压气器管(8)、压气器静子(YJ1～YJ6)、压气器转子(YZ1～YZ6)、空气出口管(9)组成，其中，压气器静子(YJ1～YJ6)固定于压气器管(8)上，压气器转子(YZ1～YZ6)固定于转轴(2)上，可随轴转动。
6.根据权利要求5所述的利用燃气产品排气热功循环的自动增氧气动强排超节能环保装置，其特征在于一个压气器静子(YJ)和1个压气器转子(YZ)合为1级，不少于1级。
7.根据权利要求5所述的利用燃气产品排气热功循环的自动增氧气动强排超节能环保装置，其特征在于压气器管(8)是单元体串联结构，由不少于2个压气器单元管串联组成。
8.根据权利要求1所述的利用燃气产品排气热功循环的自动增氧气动强排超节能环保装置，其特征在于涡轮器轴(2)和压气器轴(2)联为一体，轴的两端有轴肩(3)。
9.根据权利要求1所述的利用燃气产品排气热功循环的自动增氧气动强排超节能环保装置，其特征在于空气喷头(10)连接于空气出口管(9)末端，其中心有柱状孔。
专利摘要一种涉及快速热水器、燃气灶、燃气锅炉等利用燃气产品排气热功循环的自动增氧气动强排超强节能环保装置,它针对现有技术能耗大、污染大的弊端,连接在“废气”排放通道上,当高温高压排气穿过涡轮器时,其多级转子带动转轴高速旋转实现强排,同时驱动压气器转子高速旋转压缩空气,此高压空气与燃气共同喷入燃气系统形成高温火焰。排气始终参与工作循环增氧助燃提高热效率和气动强排。实践证明节能环保效果异常明显。本实用新型结构原理也适用于工业燃气产品。
文档编号F23L17/00GK2432462SQ00223760
公开日2001年5月30日 申请日期2000年7月24日 优先权日2000年7月24日
发明者黄一学 申请人:黄一学