一种改良的燃烧器的制作方法

本发明属于燃气器具技术领域，涉及一种改良的燃烧器，特别是一种用于燃气灶的改良的燃烧器。

背景技术：

燃气灶是指以液化石油气、人工煤气、天然气等气体燃料进行直火加热的厨房用具。燃气灶主要由燃烧器、点火装置、炉架、进气管、阀体等装置组成，

燃烧器包括炉头、内外火盖等结构，工作时，燃气从进气管进入灶内，经过燃气阀的调节进入炉头中，同时混合一部分空气(这部分空气称之为一次空气)，这些混合气体从分火盖的火孔中喷出同时被点火装置点燃形成火焰(燃烧时所需的空气称之为二次空气)，进而用来加热置于炉架上的炊具。

炉头内部往往设置特定结构的流通通道，燃气在炉头内流通之后经点火装置点燃，然而现有的燃气灶大都设置一个进气口(进气管)供燃气进入炉头，短时间内燃气在炉头内部流通不畅，从而容易导致燃气燃烧不够充分，燃烧效果差且安全性较低。

而现有技术中燃气灶的材料为一般的合金钢、铝合金或铜合金，不仅强度一般，且耐温性、耐腐蚀性能也较差，影响着燃气灶的使用寿命。

综上所述，为解决现有用于燃气灶的燃烧器结构上的不足，需要设计一种设计合理、燃烧效果好的改良的燃烧器。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种设计合理、燃烧效果好的改良的燃烧器。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种改良的燃烧器，包括：

外炉头，呈圆环状设置，在外炉头上扣合有外火盖且外火盖与外炉头合围形成外混合腔，在外炉头底部设置有与外混合腔联通的若干主通道，主通道的横截面呈方形设置；

内炉头，穿设在外炉头中部，在内炉头上扣合有内火盖且内火盖与内炉头合围形成内混合腔，在内炉头底部设置有与内混合腔联通的次通道；

管道组件，位于外炉头下方，在管道组件上设置有与次通道对应的次进气管以及与各主通道一一对应的若干主进气管；

点火柱，设置为多个，每个点火柱均与管道组件联通，所述点火柱竖直向上延伸并抵靠在内炉头外周侧壁上；

支柱，设置为多个，各支柱竖直安装在管道组件下方；

所述的点火柱、支柱均由镁合金制成，所述镁合金的组成元素及质量百分比为：Zn：1.00％-1.60％、Mn：0.38％-0.68％、B：0.18％-0.28％、Zr：0.20％-0.30％、Ce：0.05％-0.12％，余量为Mg及不可避免的杂质。

本发明点火柱、支柱所用的镁合金中添加有适量的Zn、Mn、B、Zr、Ce，通过各元素之间的合理配置以及产生的协同作用，显著提高镁合金点火柱、支柱的力学性能和机械性能，尤其是显著提高点火柱、支柱的强度、耐热性、耐腐蚀，进而延长点火柱、支柱的使用寿命。

在本发明点火柱、支柱镁合金中加入适量的锆，可以细化晶粒，减少热烈倾向，提高力学性能。因为锆的化学活泼性高，易与其他元素如铝、硅、铁、锡和锰等元素形成难熔金属间化合物，而丧失锆的细化晶粒左右，因此，本发明镁合金中尽量减少上述元素的含量。锆细化晶粒的原因在于在液态镁中锆的溶解度随温度降低而减少，在凝固过程中，锆首先以α-Zr结晶析出，其点阵结构与镁相似，起非自发形核作用从而能够细化晶粒。另外，锆还能够提高镁合金的熔点，从而有效改善点火柱、支柱的耐温性和耐腐蚀性。

在镁合金中，由于形成条件不同，铁相在合金中的存在形式可能为单质、固溶体或者金属间化合物。由于镁的平衡电位和稳定电位都非常负，而铁的析氢电位较低，则铁相的存在会严重影响点火柱、支柱的耐腐蚀性；同时，铁相的存在会严重损害镁合金的组织和力学性能，导致其柔韧性降低，脆性增加。尽管因为本发明点火柱、支柱镁合金中含有Zr，应避免铝、硅、铁、锡和锰等元素的存在，但为了有效抑制铁相的有害影响，本发明点火柱、支柱镁合金中加入了1.00％-1.60％Zn、0.38％-0.68％Mn和0.18％-0.28％B。Zn可以减少Fe、Ni、Cu等有害杂质对于合金耐腐蚀性能的影响，但Zn的加入量需要严格控制，若Zn含量过高则会增大合金的热裂倾向，并影响Zr的作用。Mn与B共同作为除铁剂，在镁液中与杂质Fe相互作用，形成溶解度极小、熔点高且密度大的金属间化合物如MnFe、FeB等沉淀，达到除去杂质Fe的目的。

本发明点火柱、支柱镁合金中还加入有0.05％-0.12％稀土元素Ce，Ce的原子半径为0.183mm，电负性为1.12，Ce的原子半径与镁原子的相对差值在15％之内，电负性差值均小于0.4，因此可以形成有限的固溶体以及稳定的化合物，从而更好的实现它们在镁合金中的作用。Ce在镁合金中具有良好的固溶强化效应，可有效阻止高温下镁合金晶粒的长大和晶界的滑移，

在本发明点火柱、支柱所用的镁合金中，加入适量的Zn、Mn、B、Zr、Ce，并且进一步限制杂质元素Si、Fe、Ni、Cu的含量，通过它们的合理配置以及协同作用，显著提高点火柱、支柱的耐热性、耐腐蚀性能。

作为优选，Zn：1.20％-1.40％、Mn：0.48％-0.52％、B：0.18％-0.25％、Zr：0.20％-0.28％、Ce：0.08％-0.10％，余量为Mg及不可避免的杂质。

所述的杂质包括Si≤0.002％、Fe≤0.002％、Ni≤0.002％、Cu≤0.002％。

在上述的一种改良的燃烧器中，点火柱、支柱均可通过如下方法制备：

S1、熔炼前处理：按上述镁合金的组成元素及其质量百分比配制炉料，将炉料预热至150-180℃后备用，再将坩埚在500-580℃下预热至暗红色后备用；

S2、熔炼：将配制好的炉料在700-730℃熔化成镁液，搅拌均匀后继续升温至750-760℃，在氩气保护下进行精炼、扒渣；

S3、压铸：将精炼、扒渣处理后的镁液先冷却到680-720℃，然后压铸到模具型腔中，得压铸件；

S4、热处理：将压铸件先在300-320℃下保温10-15h，随炉冷却，然后以3-4℃/s的速度升温至380-400℃保温2-4h，随炉冷却，接着以1-2℃/s的速度升温至440-460℃保温3-5h，随后空冷至室温，接着在200-220℃下保温5-10h，空冷至室温制得点火柱、支柱成品。

本发明点火柱、支柱通过四阶段加热方法进行热处理，进一步提高点火柱、支柱的力学性能和加工性能。其中前三阶段的加热处理(类似于固溶处理)可以有效提高点火柱、支柱的强度并获得较大的韧性和抗冲击性，最后一阶段的时效处理则可以明显提高其硬度以及屈服强度。固溶处理和时效处理的温度和时间都直接影响最终点火柱、支柱成品的质量，温度过高或过低都达不到固溶处理和时效处理的目的。而由于镁合金中的合金元素的扩散和合金相的分解过程都非常缓慢，一般的固溶处理和时效处理的时间都相对较长，但是本发明通过多阶段的加热处理，提高了加热处理的效率，缩短了加热时间。

步骤S3中所述的模具先预热至260-280℃，即将精炼、扒渣处理后的镁液先冷却到680-720℃，然后浇注到已预热至260-280℃的模具型腔中压铸成型。模具先预热可进一步提高铸件的性能。

步骤S3压铸工艺中的浇注温度为720-730℃、压射速度为8.2-10.5m/s、压射比压为25-35MPa、充型时间为22-25ms。在压铸前要将模具先预热至260-280℃，以防止最终的压铸件形成缩孔或者缩松现象。在压铸过程中，浇注温度、压射速度、压射比压以及充型时间这些工艺参数对最终的压铸件的质量均有影响。浇注温度过高或过低都会影响镁熔体的成型。压射速度过快，会导致压铸件产生气孔等缺陷，过慢则不能让镁液在凝固前填充满模具型腔中，从而影响压铸件的质量。压射比压过低或过高都会损害最终压铸件的质量。

在上述的一种改良的燃烧器中，各主通道环绕外炉头轴心线均匀分布，每个主通道均弯折延伸至外炉头且主通道的内壁通过一坡面与外混合腔的底面平滑连接。

在上述的一种改良的燃烧器中，内火盖的上表面向内凹陷形成锥面，在内火盖上开设有与内混合腔联通的若干内出火孔，所述内出火孔环绕内火盖轴心线均匀分布且每个内出火孔均垂直贯穿锥面设置。

在上述的一种改良的燃烧器中，外火盖的上表面部分向外凸起形成首尾依次连接的若干半月形凸块，每个半月形凸块的上端面均开设有均匀分布的若干第一外出火孔，每个半月形凸块的外侧面均开设有均匀分布的若干第二外出火孔，各外出火孔均与外混合腔联通。

在上述的一种改良的燃烧器中，在外炉头外周侧壁贯穿开设有均匀分布的若干进风槽，在内炉头外周侧壁上开设有与内混合腔联通的辅助槽。

与现有技术相比，本发明结构设计合理，采用多个相互配合的主通道与主进气管，使通入外炉头内的燃气流通混合充分，有利于后续燃烧的进行；次通道与次进气管的设置，用于供给内炉头内的燃气，使燃气分布均匀；内火盖与外火盖的结构设计以及半月形凸块的设置使得燃烧器造型更加美观。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的结构示意图。

图2是图1另一视角的结构示意图。

图3是图1的部分结构示意图。

图4是图3另一视角的结构示意图。

图中，11、外炉头；111、外混合腔；112、进风槽；12、外火盖；121、半月形凸块；122、第一外出火孔；123、第二外出火孔；21、内炉头；211、内混合腔；212、辅助槽；213、通孔；22、内火盖；221、锥面；222、内出火孔；31、主通道；311、坡面；32、次通道；41、主进气管；42、次进气管；50、点火柱；60、支柱。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图4所示，本改良的燃烧器包括：

外炉头11，呈圆环状设置，在外炉头11上扣合有外火盖12且外火盖12与外炉头11合围形成外混合腔111，在外炉头11底部设置有与外混合腔111联通的多个主通道31，主通道31的横截面呈方形设置；

内炉头21，穿设在外炉头11中部，在内炉头21上扣合有内火盖22且内火盖22与内炉头21合围形成内混合腔211，在内炉头21底部设置有与内混合腔211联通的次通道32；

管道组件，位于外炉头11下方，在管道组件上设置有与次通道32对应的次进气管42以及与各主通道31一一对应的多个主进气管41；

点火柱50，设置为多个，每个点火柱50均与管道组件联通，点火柱50竖直向上延伸并抵靠在内炉头21外周侧壁上；

支柱60，设置为多个，各支柱60竖直安装在管道组件下方；

所述的点火柱、支柱均由镁合金制成，所述镁合金的组成元素及质量百分比为：Zn：1.00％-1.60％、Mn：0.38％-0.68％、B：0.18％-0.28％、Zr：0.20％-0.30％、Ce：0.05％-0.12％，余量为Mg及不可避免的杂质。

炉头内部往往设置特定结构的流通通道，燃气在炉头内流通之后经点火装置点燃，然而现有的燃气灶大都设置一个进气口(进气管)供燃气进入炉头，短时间内燃气在炉头内部流通不畅，从而容易导致燃气燃烧不够充分，燃烧效果差且安全性较低。

为此，本发明设计了一种改良的燃烧器，通过设置多个配合作用的主进气管41与主通道31，使得燃气在燃烧器内流通混合充分，便于后续的燃烧工作。

本实施例中优选主通道31与主进气管41的数量均为三个，用于供给外炉头11内的燃气，内炉头21则通过次通道32与次进气管42配合输送燃气。由于燃烧时，火焰往往会沿着锅具向外侧延伸，此处独立供给内炉头21燃气可以确保锅具受热均匀。

工作时，一部分燃气经主进气管41进入对应的主通道31，进入外炉头11内的外混合腔111，最终由外火盖12输出进行燃烧；部分燃气经次进气管42进入次通道32，进入内炉头21的内混合腔211，最终由内火盖22输出进行燃烧。

内火盖22与外火盖12的设置一方面控制燃气的输出，另一方面能够避免外部物质流入对应的炉头内，影响燃烧器工作。

燃烧时，外部控制点火柱50进行点火，具体的，在点火柱50内设置有点火针(图中未示出)，通过控制点火针对燃气进行点火燃烧。点火柱50抵靠在内炉头21外周侧壁上，便于快速点燃燃气，此处优选点火柱50的数量为两个。

燃烧器往往是安装在燃气灶内进行工作的，燃烧器通过设置在底部的支柱60与燃气灶固定连接，本实施例中，支柱60的数量优选为四个，均匀分布在管道组件下方，给予燃烧器支撑作用。

进一步地，各主通道31环绕外炉头11轴心线均匀分布，每个主通道31均弯折延伸至外炉头11且主通道31的内壁通过一坡面311与外混合腔111的底面平滑连接。

具体的，三个主通道31均匀分布在外炉头11底部。由于主通道31的横截面呈方形设置，为了保证燃气进入外混合腔111是流通通畅，主通道31的内壁通过一坡面311与外混合腔111的底面平滑连接，使燃气流通混合充分。

优选地，内火盖22的上表面向内凹陷形成锥面221，在内火盖22上开设有与内混合腔211联通的多个内出火孔222，内出火孔222环绕内火盖22轴心线均匀分布且每个内出火孔222均垂直贯穿锥面221设置。

内出火孔222的设置便于控制燃气均匀输出，而锥面221的设置使得燃气输出时较为集中，有利于点火燃烧，其中内出火孔222均垂直贯穿锥面221设置则进一步确保燃气朝着中心输出，保证中心火焰的集中性，燃烧效果好。

值得一提的是，在锥面221的边缘环绕内出火孔222开设了一些凹槽，使得锥面221呈现出花瓣状结构，且每个内出火孔222对应一个花瓣，增强整体的美观性。

此外，内炉头21中部贯穿开设有通孔213，且通孔213向上延伸并穿过内火盖22，便于空气进入，与燃气混合充分，有利于燃气的充分燃烧。

进一步优选地，外火盖12的上表面部分向外凸起形成首尾依次连接的多个半月形凸块121，每个半月形凸块121的上端面均开设有均匀分布的多个第一外出火孔122，每个半月形凸块121的外侧面均开设有均匀分布的多个第二外出火孔123，各外出火孔均与外混合腔111联通。

外炉头11内的燃气最终经由第一外出火孔122、第二外出火孔123输出，各外出火孔的设置同样便于控制燃气均匀输出，便于燃气充分燃烧。其中，半月形凸块121的设置，提高了整体的美观性。

优选地，在外炉头11外周侧壁贯穿开设有均匀分布的多个进风槽112，在内炉头21外周侧壁上开设有与内混合腔211联通的辅助槽212。

进风槽112的设置便于空气进入，进风槽112不与外混合腔111联通，空气可经由进风槽112进入辅助槽212，进一步进入内混合腔211内与燃气混合均匀，便于燃气的充分燃烧。此处优选进风槽112的数量为三个。

本改良的燃烧器结构设计合理，采用多个相互配合的主通道31与主进气管41，使通入外炉头11内的燃气流通混合充分，有利于后续燃烧的进行；次通道32与次进气管42的设置，用于供给内炉头21内的燃气，使燃气分布均匀；内火盖22与外火盖12的结构设计以及半月形凸块121的设置使得燃烧器造型更加美观。

本发明改良的燃烧器中的点火柱、支柱由镁合金制成，下面通过具体实施例进一步说明本发明改良的燃烧器中的点火柱、支柱。

表1：实施例1-5中点火柱或支柱所用的镁合金的组成元素及质量百分比

实施例1

熔炼前处理：按表1实施例1所述镁合金的组成元素及其质量百分比配制炉料，将炉料预热至160℃后备用，再将坩埚在540℃下预热至暗红色后备用；

熔炼：将配制好的炉料在715℃熔化成镁液，搅拌均匀后继续升温至755℃，在氩气保护下进行精炼、扒渣；

压铸：将精炼、扒渣处理后的镁液先冷却到700℃，然后浇注到已预热至270℃的模具型腔中压铸成型，得压铸件；其中，浇注温度为725℃、压射速度为9.2m/s、压射比压为30MPa、充型时间为24ms。

热处理：将压铸件先在310℃下保温12h，随炉冷却，然后以3.5℃/s的速度升温至390℃保温3h，随炉冷却，接着以1.5℃/s的速度升温至450℃保温4h，随后空冷至室温，接着在210℃下保温8h，空冷至室温制得点火柱成品。

实施例2

熔炼前处理：按表1实施例2所述镁合金的组成元素及其质量百分比配制炉料，将炉料预热至170℃后备用，再将坩埚在560℃下预热至暗红色后备用；

熔炼：将配制好的炉料在720℃熔化成镁液，搅拌均匀后继续升温至752℃，在氩气保护下进行精炼、扒渣；

压铸：将精炼、扒渣处理后的镁液先冷却到710℃，然后浇注到已预热至275℃的模具型腔中压铸成型，得压铸件；其中，浇注温度为728℃、压射速度为8.8m/s、压射比压为32MPa、充型时间为25ms。

热处理：将压铸件先在305℃下保温14h，随炉冷却，然后以3.2℃/s的速度升温至385℃保温3.5h，随炉冷却，接着以1.2℃/s的速度升温至445℃保温4.5h，随后空冷至室温，接着在208℃下保温8h，空冷至室温制得支柱成品。

实施例3

熔炼前处理：按表1实施例3所述镁合金的组成元素及其质量百分比配制炉料，将炉料预热至155℃后备用，再将坩埚在520℃下预热至暗红色后备用；

熔炼：将配制好的炉料在710℃熔化成镁液，搅拌均匀后继续升温至758℃，在氩气保护下进行精炼、扒渣；

压铸：将精炼、扒渣处理后的镁液先冷却到690℃，然后浇注到已预热至265℃的模具型腔中压铸成型，得压铸件；其中，浇注温度为722℃、压射速度为10.2m/s、压射比压为28MPa、充型时间为23ms。

热处理：将压铸件先在315℃下保温12h，随炉冷却，然后以3.8℃/s的速度升温至395℃保温2.5h，随炉冷却，接着以1.8℃/s的速度升温至455℃保温3.5h，随后空冷至室温，接着在218℃下保温6h，空冷至室温制得点火柱成品。

实施例4

熔炼前处理：按表1实施例4所述镁合金的组成元素及其质量百分比配制炉料，将炉料预热至150℃后备用，再将坩埚在500℃下预热至暗红色后备用；

熔炼：将配制好的炉料在700℃熔化成镁液，搅拌均匀后继续升温至750℃，在氩气保护下进行精炼、扒渣；

压铸：将精炼、扒渣处理后的镁液先冷却到680℃，然后浇注到已预热至260℃的模具型腔中压铸成型，得压铸件；其中，浇注温度为720℃、压射速度为10.5m/s、压射比压为35MPa、充型时间为25ms。

热处理：将压铸件先在300℃下保温15h，随炉冷却，然后以3℃/s的速度升温至400℃保温2h，随炉冷却，接着以1℃/s的速度升温至440℃保温5h，随后空冷至室温，接着在200℃下保温10h，空冷至室温制得点火柱成品。

实施例5

熔炼前处理：按表1实施例5所述镁合金的组成元素及其质量百分比配制炉料，将炉料预热至180℃后备用，再将坩埚在580℃下预热至暗红色后备用；

熔炼：将配制好的炉料在730℃熔化成镁液，搅拌均匀后继续升温至760℃，在氩气保护下进行精炼、扒渣；

压铸：将精炼、扒渣处理后的镁液先冷却到720℃，然后浇注到已预热至280℃的模具型腔中压铸成型，得压铸件；其中，浇注温度为730℃、压射速度为8.2m/s、压射比压为25MPa、充型时间为22ms。

热处理：将压铸件先在320℃下保温10h，随炉冷却，然后以4℃/s的速度升温至400℃保温2h，随炉冷却，接着以2℃/s的速度升温至460℃保温3h，随后空冷至室温，接着在220℃下保温5h，空冷至室温制得支柱成品。

对比例1

现有技术中普通市售的燃烧器中的点火柱或支柱。

对比例2

采用普通镁合金通过如实施例1所述的方法制得的燃烧器中的点火柱或支柱。

对比例3

采用如实施例1中的镁合金通过普通加工方法制得的燃烧器中的点火柱或支柱。

发明改良的燃烧器中的点火柱或支柱采用性能优异的镁合金制成，其制备方法简单可行，得到的点火柱、支柱与普通的相比，具有更高的抗拉强度、屈服强度、耐腐蚀性、耐温性等性能，进而提高燃烧器的综合性能。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。