文丘里管及其燃气设备的制作方法

本申请涉及燃气设备技术领域，尤其涉及一种文丘里管及其燃气设备。

背景技术：

全预混燃烧是指燃气在燃烧器前与空气进行充分混合，在燃烧过程中不再需要供给空气的燃烧方式，全预混燃烧火焰传播速度快，燃烧效率较高。文丘里管是全预混燃烧中对燃气和空气进行混合的装置，现有全预混燃烧系统中使用的文丘里管会使得燃烧系统在小负荷运行状态下燃烧不能正常进行，导致燃烧系统调节比较小，影响用户使用体验，例如就全预混壁挂炉而言，调节比越大，在取暖及使用热水时负荷调节范围越大，用户使用的舒适性较高，而当调节比较小时，在取暖及使用热水时在小负荷区域运行时，无法稳定供给燃气而容易造成燃烧的不稳定，导致系统运行稳定性较差，出水温度偏差较大，而且会使得设备的耐久性下降。

技术实现要素：

发明人发现，现有的机械式文丘里管的燃气进气口通常设在吼道的同一位置或设置在喉道的同一横截面圆周上，由于同一横截面圆周上各点气体压力相等，各进气口无相互作用或相互影响，且进气口总面积与文丘里吼道截面面积比恒定，这种文丘里管的结构可以在大负荷运行时稳定工作，但在小负荷运行时无法稳定燃烧，致使调节比较低。基于上述发现，发明人经过多次试验得出，通过采用下述技术方案的文丘里管结构可使燃烧系统获得较佳的调节比，从而改善用户的使用体验。

本申请提供一种文丘里管，包括：顺次设置的横截面逐渐缩小的收缩段、横截面不变的喉道、以及横截面逐渐增大的扩散段；所述收缩段、喉道、以及扩散段形成所述文丘里管的气体流道；

在所述气体流道的壁上设有至少两个进气部；所述至少两个进气部中的至少一个所述进气部沿所述气体流道内气体流向与至少一个所述进气部呈上下游分布。

作为一种优选的实施方式，所述至少两个进气部沿所述气体流道内气体流向依次呈上下游分布。

作为一种优选的实施方式，至少一个所述进气部设置于所述扩散段上，其余所述进气部设置于所述喉道上。

作为一种优选的实施方式，位于所述扩散段上的所述进气部的进气面面积总和与位于所述喉道上的所述进气部的进气面面积总和的比例为：1:1-1:10。

作为一种优选的实施方式，所述进气部的进气面面积在气体流向上逐渐变小。

作为一种优选的实施方式，所述至少两个进气部的进气面的总面积与所述喉道的横截面积的面积比为：1:5-1:12。

作为一种优选的实施方式，至少一个位于所述扩散段的所述进气部靠近所述喉道设置。

作为一种优选的实施方式，在所述气体流道内气体流向上相邻的两个所述进气部的间隔距离为1-60mm。

作为一种优选的实施方式，所述收缩段、喉道、以及扩散段为一体成型结构。

作为一种优选的实施方式，所述收缩段、喉道、以及扩散段顺次连接形成所述文丘里管。

作为一种优选的实施方式，至少部分数量的所述进气部位于所述文丘里管的同一纵剖面上且位于所述文丘里管的同一侧。

作为一种优选的实施方式，部分数量的所述进气部位于所述文丘里管的同一圆周上。

作为一种优选的实施方式，所述文丘里管的外壁上设有凹槽；所述至少两个进气部将所述凹槽与所述气体流道连通。

作为一种优选的实施方式，所述进气部为进气孔或间隙。

作为一种优选的实施方式，所述进气部的数量为两个，其中，一个所述进气部位于所述喉道，另一个所述进气部位于所述扩散段。

本申请还提供一种燃气设备，包括：

风机；

通入燃气的气阀；

如上任一实施方式所述的文丘里管；所述收缩段与所述风机相连通；所述至少两个进气部与所述气阀相连通。

作为一种优选的实施方式，所述文丘里管连接于所述风机的上游。

作为一种优选的实施方式，所述燃气设备为全预混燃气热水器、或全预混冷凝式壁挂炉。

借由以上技术方案，本申请的文丘里管通过在气体流道的壁上设有至少两个进气部，其中，至少一个进气部沿所述气体流道内气体流向与至少一个进气部呈上下游分布，呈上下游分布的进气部在风机低功率或低转速运行时可以稳定输入燃气，并且可以在燃烧侧完全充分稳定地燃烧，因此，本实施方式的文丘里管能够在风机较低的转速或功率下保障燃烧的稳定进行，改善用户的使用体验。

同时，在稳定燃烧的基础上，相较于使用现有结构文丘里管的燃烧设备，使用本申请文丘里管的燃烧设备可以在更低的风机转速或功率下稳定燃烧，进而使得燃烧设备在低负荷下能稳定工作，从而，使用本申请文丘里管的燃烧设备能够获得更大的调节比。

另外，本申请的文丘里管通过设置呈上下游分布的进气部，即实现使燃烧设备具有更大的调节比，结构十分简单，并且无须在文丘里管现有结构上设置复杂构造，节省成本，便于制造，具有非常突出的实际应用价值。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一种实施方式提供的文丘里管立体图；

图2是图1所示文丘里管的剖面图；

图3是本申请另一种实施方式提供的文丘里管剖面图；

图4是部分图3所示文丘里管的立体图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图4，为本申请一个实施方式提供的一种文丘里管结构示意图，该文丘里管1应用但不限于全预混冷凝式壁挂炉中，其还可以应用于全预混燃气热水器中，当然，该文丘里管1较佳地应用于全预混燃气燃烧技术中。

在本实施方式中，如图1至图4所示，所述文丘里管1包括：顺次设置的横截面逐渐缩小的收缩段10、横截面不变的喉道20、以及横截面逐渐增大的扩散段30；所述收缩段10、喉道20、以及扩散段30形成所述文丘里管1的气体流道2；在所述气体流道2的壁上设有至少两个进气部40；所述至少两个进气部40中的至少一个所述进气部40沿所述气体流道2内气体流向与至少一个所述进气部40呈上下游分布。

发明人经过多次试验发现上述文丘里管1能够改善燃烧系统的调节比，根据多年研究经验认为其可能存在的机理或工作过程如下：

在文丘里管1上至少一个所述进气部40沿所述气体流道2内气体流向与至少一个所述进气部40呈上下游分布。当所述气体流道2内有空气流过时，使得在气体流道2内沿气体流向具有上下游位置关系的进气部40可能会存在不同的压力值。

当流过气体流道2内的空气流速较高时，所有的进气部40均能稳定的输入燃气，且输入的燃气量与空气量具有较佳的比例，燃烧系统能在该比例下稳定且充分的燃烧。

当流过气体流道2的流速较低时，由于沿气体流向具有上下游位置关系的进气部40可能会存在不同的压力值，有的进气部40能稳定的输入燃气，且输入燃气的燃气量与空气较佳的比例，有的进气部40不进气。将该文丘里管1应用在全预混燃烧系统中后，风机在较高转速和较低转速下运转时燃烧均能稳定进行，进而使得燃烧系统具有更大的调节比。

具体的，当文丘里管1一部分进气部40设置在喉道，一部分设置在扩散段时，喉道内的气体压力较低，气流在扩散段流动时压力逐渐扩大。当进气部40直径设计在一定范围内时，在扩散段内会出现混合气体压力会大于进气部40内压力的位置，从而封住此位置的进气部40不进燃气，而喉道上的进气部40会形成稳定进气，从而保证混合气体的空燃比正常，燃烧设备在小负荷稳定燃烧。

另外，其他可能存在的机理为：在本实施方式的文丘里管1上，呈上下游分布的进气部40之间可能会存在相互促进作用，即一个进气部40可能会促进位于其上游或下游的进气部40的燃气输入，从而即使在低转速风机下，进气部40依然可以输入足够的燃气量，保障燃烧的稳定。

其中，发明人基于多次实验并经过仔细分析认为处于上游的进气部40可能会对位于其下游的进气部40有更为明显的促进作用，而且，当两个呈上下游关系的进气部40距离较近时，促进作用愈强烈。

具体的，一种可能的相互促进作用为，喉道上的进气部40因为引射作用会造成扩散段上的靠近喉道的进气部40附近区域的压力更低，进而使得扩散段上的进气部40进气量可能比喉道上的进气部40进气量更多，更加稳定，从而保证混合气体的空燃比正常，燃烧设备在小负荷稳定燃烧。

借由以上技术方案，本申请的文丘里管1通过在气体流道2的壁上设有至少两个进气部40，其中，至少一个进气部40沿所述气体流道2内气体流向与至少一个进气部40呈上下游分布，呈上下游分布的进气部40在风机低功率或低转速运行时可以稳定输入燃气，并且可以在燃烧侧完全充分稳定地燃烧，因此，本实施方式的文丘里管1能够在风机较低的转速或功率下保障燃烧的稳定进行，改善用户的使用体验。

同时，在稳定燃烧的基础上，相较于使用现有结构文丘里管的燃烧设备，使用本申请文丘里管1的燃烧设备可以在更低的风机转速或功率下稳定燃烧，进而使得燃烧设备在低负荷下能稳定工作，从而，使用本申请文丘里管1的燃烧设备能够获得更大的调节比。

另外，本申请的文丘里管通过设置呈上下游分布的进气部40，即实现使燃烧设备具有更大的调节比，结构十分简单，并且无须在文丘里管现有结构上设置复杂构造，节省成本，便于制造，具有非常突出的实际应用价值。

请继续参阅图1、图2，在本实施方式中，收缩段10、喉道20及扩散段30顺次设置。其中，收缩段10具有输入空气的进气口，在实际构造中，该进气口设置在收缩段10远离喉道20的端部，该进气口在收缩段10上横截面(积)最大。

相应的，扩散段30与收缩段10构造相反，扩散段30的横截面逐渐增大。扩散段30具有输出燃气与空气的混合气体的出气口，该出气口设置在扩散段30远离喉道20的端部，该出气口在扩散段30上横截面(积)最大。

喉道20设置于扩散段30与收缩段10之间，喉道20的横截面积保持不变。其中，扩散段30、喉道20、及收缩段10的横截面形状可以相同，比如，三者均可以为圆形、多边形、或不规则形状，另外，扩散段30、喉道20、及收缩段10的横截面形状也可以不同，比如，一个为圆形、另一为多边形、再一为不规则形状。本申请对于扩散段30、喉道20、及收缩段10的横截面的具体形状做任何限制，当然，作为较佳的方案，扩散段30、喉道20、及收缩段10的横截面形状均为圆形。

在本实施方式中，如图1至图4所示所述收缩段10、喉道20、以及扩散段30可以为一体成型结构。实际中，可以在一管状主体上通过切削直接加工出收缩段10、喉道20、以及扩散段30。在本实施例中，为适应该结构方式，进气部40可以为文丘里管1的管壁上的进气孔，将气体流道2与燃气相连通。

当然，在另一个可行的实施例中，所述收缩段10、喉道20、以及扩散段30也可以顺次连接形成所述文丘里管。在本实施例中，所述收缩段10、喉道20、以及扩散段30中相邻二者之间可以相互连接，连接方式可以为可拆卸连接，比如螺纹连接(端部设有内外螺纹)、法兰连接等等，连接方式也可以为不可拆卸连接，比如焊接。可以看出，所述收缩段10、喉道20、以及扩散段30中存在多种连接方式，本申请并不作具体限制。

其中，在本实施例中，所述收缩段10、喉道20、以及扩散段30可以为分体设置。所述进气部40为所述收缩段10、喉道20、以及扩散段30中相邻两个之间的间隙。在本实施例中，收缩段10、喉道20、以及扩散段30均可以为相互独立的结构，三者之间形成有间隙，该间隙可以通入燃气。其中，该间隙可以为完整的圆形，也可以为部分圆弧形状，本申请并不作任何限制。

需要说明的是，进气部40为间隙时并不拘泥于上述实施例，进气部40也可以设置于收缩段10、喉道20、以及扩散段30上。比如，收缩段10在收缩方向分为两个部分，两个部分之间的间隙形成进气部40，喉道20及扩散段30与此类似，在此不再一一赘述。

本实施方式中，至少两个进气部40设置于气体流道2的壁上。如图1、图2所示，至少两个进气部40位于上述进气口(未标号)与上述出气口(未标号)之间。其中，至少一个进气部40沿所述气体流道2内气体流向与至少一个进气部40呈上下游分布。在本实施方式中，进气部40可以排布成一列或多列，也可以周向错开，本申请并不作任何限制，只需要至少部分数量的进气部40呈上下游分布即可。

在一个具体的实施例中，为取得较佳的调节比，所述至少两个进气部40沿所述气体流道2内气体流向依次呈上下游分布。在本实施例中，如图1、图2所示，所有进气部40均可以互相呈上下游分布。

当然，在本实施方式中虽然所有进气部40均互相呈上下游分布，但所有进气部40的排布(或分布)方式本实施例并不作任何限制，进气部40可以规则排布，比如可以沿气体流向单列、螺旋等方式排布，也可以沿气体流向不规则排布。

在本实施方式中，至少一个所述进气部40可以设置于所述扩散段30上，其余所述进气部40设置于所述喉道20上。在本实施方式中，部分数量的进气部40设置于扩散段30上，另一部分数量的进气部40设置于喉道20上。

本本实施方式中，并不限制在扩散段30及喉道20上的进气部40的数量，其可以为均为一个也可以为多个。当然，可以如图1、图2所示，所述进气部40的数量为两个，其中，一个所述进气部41位于所述喉道20，另一个所述进气部42位于所述扩散段30。也可以如图3、图4所示，多个所述进气部41位于所述喉道20，多个所述进气部42位于所述扩散段30。

其中，本实施方式并不限制位于扩散段30及喉道20上进气部40的分布方式，进气部40可以规则排布，比如可以沿气体流向单列、螺旋等排布方式，也可以沿气体流向不规则排布。

较佳的，至少一个位于所述扩散段30的所述进气部40可以靠近所述喉道20设置。如图1至图3所示，位于扩散段30的进气部40临近喉道20与进气部40的连接处(或过渡位置)设置。

基于上述分析机理可以看出，通过此种设置，喉道上的进气部40因为引射作用会造成扩散段上的靠近喉道的进气部40附近区域的压力更低，进而使得扩散段上的进气部40进气量可能比喉道上的进气部40进气量更多，更加稳定，从而使输入燃气的燃气量与空气较佳的比例，保证燃烧的稳定进行。

具体的，喉道20上的进气部40的总进气面面积(进气部的进气面可以为进气部的横截面)大于或等于扩散段30上的进气部40的总进气面面积。进一步的，位于所述扩散段30上的所述进气部40的进气面面积总和与位于所述喉道20上的所述进气部40的进气面面积总和的比例为：1:1-1:10(包括1:1及1:10的情况)。为实现上述面积比例，所述进气部40的进气面面积可以在气体流向上逐渐变小。

在本实施方式中，进气部40用于输入燃气，其中，燃气与空气在文丘里管1的气体流道2内混合形成混合气体，该混合气体中空燃比(空气与燃气体积或浓度比值)直接影响下游燃烧的质量。考虑到影响空燃比的因素包括空气的流速、进气面积、以及燃气的流速、进气面积，其中，空气及燃气的流速受风机的转速或功率影响较大，在实际应用中设置风机在一定转速范围内运行即可。

对于空气及燃气的进气面积，考虑到在使用过程中难以更改，故取得合适的空气与燃气的进气面积是获取较佳空燃比的关键。通过发明人多次试验发现，所述至少两个进气部40的进气面的总面积(即所有进气部40的进气面面积总和)与所述喉道20的横截面积的面积比为1:5-1:12(包括1:5及1:12的情况)时，本实施方式的进气部可以以较佳的比例与输入的空气进行混合，并在燃烧侧燃气可以完全充分的燃烧。

在本实施方式中，在所述气体流道2内气体流向上相邻的两个所述进气部40的间隔距离可以为1-60mm。其中，在气体流向上相邻的两个进气部40的排布方式并不作任何限制，二者可以位于不同圆周的同一位置(比如图1中的顶部、下部、或侧部)，二者也可以位于不同圆周的不同位置。在本实施方式中，在气体流向上邻近只需两个进气部40之间具有上下游关系即可。

请继续参阅图1、图2，为便于连接燃气阀，至少部分数量的所述进气部40位于所述文丘里管1的同一纵剖面上且位于所述文丘里管1的同一侧。其中，纵剖面为与气体流道2(或文丘里管1)长度方向或流向平行的剖面。

具体的，所述文丘里管1的外壁上设有凹槽50；所述至少两个进气部40将所述凹槽50与所述气体流道2连通。该凹槽50可以方便连接燃气阀，凹槽50中可以设有螺纹，从而设置波纹管、铝管以连接燃气阀。如图1可以看出，凹槽50与进气部40(进气部40为进气孔)将文丘里管1的管壁贯穿，两个进气部40连接同一凹槽50的底部，其中，凹槽50的内壁上可以设有螺纹从而通过燃气管道连接燃气阀。

另外，如图3、图4所示，部分数量的所述进气部40还可以位于所述文丘里管1的同一圆周上。比如，位于喉道20的进气部40可以位于同一圆周上，且于该圆周上相互独立沿圆周方向间隔开。

本申请另一个实施方式还提供一种燃气设备，该燃气设备包括：风机；通入燃气的燃气阀；如上任一实施方式所述的文丘里管；所述文丘里管与所述风机相连通；所述至少两个进气部与所述气阀相连通。其中，文丘里管的形状、构造及其功能均可以参照上述实施方式，本实施方式中不再一一赘述。

在本实施方式中，文丘里管可以设置于风机的上游、或下游，其均可以起到预混燃气与空气的作用，作为较佳的方案，所述文丘里管优选地连接于所述风机的上游。

在本实施方式中，所述燃气设备为全预混燃气热水器、或全预混冷凝式壁挂炉。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。