本发明涉及一种燃气/空气预混技术，具体是一种适用于炉具的可调围压引射进入突扩腔式燃气/空气比例预混结构。
背景技术
目前燃气炉具一般借助燃气压力引射部分所需空气(即一次空气)、在燃烧部位由火焰从周围吸入其余空气(即二次空气)的办法完成燃烧。因一次空气与二次空气的分配量很难控制，通常供给的一次空气量小于理论空气量，而二次空气供给与炉具结构和使用环境强相关，要么大于理论空气量，导致火焰燃烧温度降低，带来热量损失，要么不足，导致燃烧不完全，产生碳黑和过量co等，污染锅具和环境等；而燃气与一次空气的预混结构一般采用文丘里管，其整体尺寸较大，混合效果与管长度强相关，制约炉具向小尺寸发展，无法适应封闭燃烧炉头结构。最几年提出很多燃气炉具中燃气/空气比例控制和预混的技术和方案，归纳起来有如下几大类。
燃气/空气比例控制技术：
1.利用流量计：空气强制送风，透过流量计，与燃气量建立配比关系，由控制系统实现精确配比。该方案成本较高，不适合民用燃气炉具。
2.采用空燃比例阀：专用的空气/燃气比例混合阀可以实现精确配比和充分的混合，是工业和专业领域的优选方案，但成本很高，不适合民用炉具。
3.间接控制：借助风机等送风设备，通过风量与燃气量的间接关联保证燃气空气配比，如采用调速风扇，因风扇速度与风量存在单一映射，燃气阀开度与燃气量也存在单一映射，理论上即可建立不同燃气阀开度与风扇速度的对比关系，实现所需燃气空气配比，因映射的非线性和系统偏差，这种方法存在一定的配比失调量，最好借助某种反馈闭环调整，该方案成本低，非常适合民用燃气炉具。
燃气/空气预混技术：
a.文丘里管和各种变形：这是一种渐变直径的圆管，角度较小，需要一定长度才能实现充分混合；各种变形管包括弯曲、折转等方法以减小长度尺寸，如专利号201410508958.1的中国专利“全预混燃烧的燃气具”采用的是弯曲渐扩变形的文丘里管。其本质是通过扩大管径降低流速、增加管长延长时间，主要利用气体的自然渗透能力(分子运动)，使扩散更加充分。
b.强制扰动：借助外力混合，如风机鼓风和燃气压力使两种气流强行交汇混合，即在自然扩散力之外利用气流动量形成扰动，这种方式可以实现小空间的混合，但由于气流的复杂性和不确定性，容易出现局部混合不充分。
c.利用导流/扰流结构：在两种气流混合区利用导流/扰流结构体，如导流片、扰流环等等，使两种气流形成湍流/紊流实现充分交互，如专利号201620621781.0的中国专利“新型燃气灶具用燃气空气强制混合燃烧器”，该方案也可以实现小空间的预混，但导流/扰流的理论异常复杂，结构体的设计和实现难道很大。
以上燃气/空气比例控制和混合技术都有各自的优缺点和适用领域，作为民用产品的燃气炉具领域对成本和性能都有不同于工业领域的要求，特别是成本不能太高，制约了炉具的发展。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种可调围压引射入突扩腔式燃气/空气比例预混结构，适用于各类燃气炉具，由空气腔、燃气喷嘴、突扩腔、空气围压控制部件和燃气压力控制部件组成。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，利用所述空气腔内空气压力贯透和燃气引射共同作用吸入足量空气进入所述突扩腔，并在突扩腔内形成射流自激振荡式或强制扰流式预混。上世纪末发现了突扩腔射流自激振荡现象，其利用了流体弹性和流体共振形成涡流，利用涡流的卷吸实现两种气体的充分混合，比传统自然扩散式和强制气流混合式预混有无法比拟的优势，在工业领域已经开始逐渐应用，但在民用产品特别是燃气炉具上尚无应用。
所述空气腔为带有一个进风口和一个出风口的封闭式腔体，在进风口安设主动送风设备，使其内部充满空气，出风口也就是所述突扩腔入口，其对称中心位置设有所述燃气喷嘴(引射头)，送风设备带所述压力控制部件，使所述空气腔内空气压力(引射围压)可在一定范围内调整，可采用调速风机或其他设备；
所述燃气压力控制部件可采用燃气电磁比例阀，使燃气量可调。为确保燃气量与空气量满足燃烧的理论需求，需要建立空气围压值与燃气喷嘴前压力值的对应关系，如果采用调速风机控制空气围压、调电压式电磁阀控制燃气喷嘴压力，则可转化为风机速度和电磁阀控制电压的对应关系(如果空气采用节流式调压，燃气采用旋钮式控制阀调压，则需调整为相应控制参数并建立映射关系)。
所述突扩腔为突扩式预混腔，为入口当量尺寸远小于腔体尺寸、出口尺寸略小于腔体尺寸、四周封闭式腔体结构。当腔体长度l与腔体直径d比值l/d＝2.0～2.8，最容易产生自激振荡；入口形状对产生自激振荡也有明显影响，可以是圆形、三角形、矩形等各种形状，当形状的二维特性明显时，容易产生振荡；突扩腔出口尺寸与腔体内部尺寸一致时，很难产生自激振荡，必须借助钝体强制扰流，故一般采用略小的裙边结构；当因尺寸限制无法满足自激振荡要求时，可在出口附近设置钝体，借助钝体使气流产生涡流或湍流，增强扩散，钝体形状可以参考各种导流/扰流结构，尺寸不宜过大，避免系统阻力或压降过大。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
该方法在燃气炉具中具有广泛适用性和设计灵活性。
实现结构简单装置简单，成本低。
附图说明
图1为本发明实施例一基本结构的剖视图
图2为本发明实施例二基本结构的剖视图
具体实施方式
实施例一：图1中空气腔(13)与突扩腔(11)中间有隔板(12)，隔板(12)中间开有圆形通孔(突扩腔入口)，燃气喷嘴(14)置于空气腔(13)中，隔板(12)的圆形通孔中心对准与燃气喷嘴(14)，燃气喷嘴(14)的下端接燃气电磁比例阀(15)，突扩腔(11)出口尺寸为距腔体壁面等边距的收缩口，采用薄板(10)固定，尺寸具有以下近似比例关系：突扩腔直径d/入口直径d1>5，突扩腔长度l/直径d＝2.7，突扩腔出口直径d2/突扩腔直径d＝0.7。空气腔(13)中的空气由轴流风扇(16)提供，空气围压通过调整风扇(16)速度来控制，调整电磁比例阀(15)的电压即可调整燃气喷嘴的压力和燃气量。
空气腔(13)中燃气引射空气量需要通过试验建立对应关系，理论上，燃气压力不变时，突扩腔(11)入口直径越大或空气围压越大，进入突扩腔(11)的空气量越大，而空气围压不变时燃气喷射速度越快，则引射空气越多。实际系统设计中，可通过建立电磁比例阀(15)控制电压与风扇(16)速度的映射关系，即可建立燃气量与空气量的对应关系，这种映射是一对一的双向映射，但并非线性，因为喷嘴压力变化而风扇速度不变时，引射的空气量也会变化，即二者具有耦合效应，所以使用中可通过查表法或分区段线性化近似取值。
本例突扩腔(11)的尺寸关系满足射流自激振荡条件，所以不必使用钝体即可有效混合，燃气引射空气进入突扩腔(11)后将发生自激振荡，其旋进燃气射流通过卷吸空气，可实现充分混合。
本方案的优点是产生自激振荡后燃气/空气混合很充分，但尺寸较大。
实施例二：图2中空气腔(23)与突扩腔(21)中间有隔板(22)，隔板(22)中间开有矩形通孔(突扩腔入口)，形成突扩式腔体，燃气喷嘴(24)对准矩形入口中心，燃气喷嘴(24)的下端接燃气电磁比例阀(25)，突扩腔(21)出口为距腔体壁面等边距的收缩口，采用薄板(20)固定，在出口下方突扩腔体内部固定一个小型圆片状挡板(27)，可采用支撑条连接至出口边缘，突扩腔的腔长l/直径d<2.0，矩形开口的长边/短边＝10，其他尺寸近似例一；通过调整电磁比例阀(25)的电压即可调整燃气喷嘴的压力和燃气量，空气腔(23)的空气由离心风扇(26)提供，空气围压通过调整风扇(26)速度来控制。
进入突扩腔(21)中的空气量与燃气量的比例关系可间接由风扇(26)的速度和电磁比例阀(25)的电压对应关系获得，与实施例一类似需要通过试验建立映射关系。
本例中突扩腔(21)的尺寸不满足自激振荡条件，为了更好实现混合，在突扩腔(21)出口处增设一个小挡板(27)，该挡板最好在突扩腔(21)内部靠近出口处，可有效形成扰流和涡流卷吸效果，实现较好的混合。
所述小挡板(27)可以设计成各种扰流式结构，以增加混合效果，或同时增设导流结构以降低气流阻力；
本方案的优点是可以缩小突扩腔尺寸，混合效果也很好。
上述实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案所采取的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。