一种旋流预混无焰燃烧器的制作方法

本发明属于商用燃烧器领域，涉及一种燃气灶，具体地说，涉及一种旋流预混无焰燃烧器。

背景技术：

燃气灶具是人们居家必备的物品之一，灶具的使用功能以及对环境的影响深受大众的关注。普通燃气灶具的传热方式主要是热辐射和对流传热，在燃烧出火方式上多采用射流或简单半封闭火焰扩散燃烧，无法达到能量梯级利用和显著节能的效果。

发明专利CN102313303A中公开了一种喷气式燃气灶，由漏斗形火焰控制罩、喷气嘴、正方体平面弯头、空心铜管、穿心活接螺杆、穿心活接螺母、网状喷眼、O型橡胶密封圈组成。该喷气式燃气灶是一种非强制进气的燃气灶，火焰换热流失较大。

发明专利CN102102879A中描述了一种燃气灶热回收系统，包括燃气灶、出火口、热回收换热器、热水出管、回水管、储热水箱、水泵、热水出口、补水进水阀、出水阀、锅架、炊具。该燃气灶热回收系统的热回收器直接安装在火口的周围，这种结构虽然回收了部分烟气的能量，但是也同时减少了传入锅体的热量。

实用新型专利CN204923104U中描述了一种蜂窝形预混燃烧结构，该实用新型缺少火焰稳定装置，容易出现火焰吹熄，没有回流区，不利于火焰的驻涡稳定。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种旋流预混无焰燃烧器；采用预混器与平焰喷嘴组合形式，在圆锥形燃烧腔外增设套管式换热器，在燃烧腔上部设有篦齿封严结构，火焰上方以金属编织网平铺。在燃烧腔头部在平焰喷嘴外装有旋流器，使中心区形成逆主流方向的压力差，在此压差的作用下形成回流区用以稳定火焰。运用完全预混、余热回收、平焰喷嘴出火方式和圆盘形火焰燃烧技术，显著提高了燃气利用率，节能效果显著。

本发明的技术方案是：一种旋流预混无焰燃烧器，包括燃烧装置9、平焰喷嘴-预混器组件1、封严刷3、金属网罩2、空气导流板12、套管式换热器10和框架组件，还包括旋流器14、和分气管头15；所述旋流器14位于平焰喷嘴-预混器组件1两侧，分气管头15为十字型，分为两股，一股两端分别与套管式换热器10端口和天然气进口7连接，另一股两端与两个旋流器14连接。

本发明的进一步技术方案是：所述框架组件包括上盖板4、锅架5和保温层11，所述锅架5位于上盖板4内，且锅架5外壁上设有保温层11。

本发明的进一步技术方案是：所述燃烧装置9内部为空腔，形成燃烧腔；燃烧装置9一端与锅架5底部设有的空气导流板12连接，另一端与金属网罩2连接；燃烧装置9分别与分气管头15和天然气进气口连接，且燃烧装置9外壁环绕若干套管式换热器10；套管式换热器10一端与外部微型空压机连接，另一端与乏气出口连接；金属网罩2上设有若干通孔，封严刷3位于金属网罩2上。

本发明的进一步技术方案是：所述平焰喷嘴-预混器组件1内部为阶梯状空腔体。

本发明的进一步技术方案是：所述封严刷3为环状体，内壁设有篱齿。

本发明的进一步技术方案是：所述旋流器14为轴向叶片式旋流器。旋流器为环状，内部有倾斜的导流孔周向分布。

本发明的进一步技术方案是：所述燃烧装置9为漏斗状结构。

发明效果

本发明的技术效果在于：本发明提出的一种旋流预混无焰燃烧器，采用预混器与平焰喷嘴组合形式，在空气进口连接微型空压机，在圆锥形燃烧腔外侧设置套管式换热器，封严刷周向开孔与套管式换热器连接，封严刷与锅体接触的部分设计有篦齿封严结构，金属网罩固定在封严刷与燃烧腔之间，封严刷紧靠上盖板。蜂窝型篦齿封严结构减少了锅体与灶具的移动磨损，在整个燃烧腔上形成辐射板；实现完全预混、余热回收、平焰喷嘴出火方式和圆盘形火焰燃烧技术，显著提高了燃气利用率，燃气能量利用率可达84％。与现有技术中的普通商用燃气灶的燃气能量利用率55％相比，旋流预混无焰燃烧器远高于普通商用燃气灶燃气能量利用率。

本发明旋流预混无焰燃烧器采用完全封闭的结构，有效地抑制一氧化碳以及氮氧化物的生成和排放，燃烧充分，消除了威胁人体健康的安全隐患，减少了对环境的污染。

本发明旋流预混无焰燃烧器平焰喷嘴外侧装有旋流器，由于旋流叶片的导流作用而发生旋转，形成具有轴向、切向和径向三种分速度的三维旋转气流。由于空气粘性作用，旋转扩张着的进气气流把火焰筒中心附近的气体带走，使中心区气体变得稀薄，压力降低，在轴线方向形成逆主流方向的压力差。在此压力差的作用下，下游一部分气体逆流过来补充，结果形成了气体的回流。回流气体在回流过程中不断与从旋流器进入的新鲜空气进行湍流掺混，然后从回流区外侧附近折向下游流去。这一连续的流动过程，为燃烧区提供了良好的气流结构，成为稳定火焰的手段。

本发明旋流预混无焰燃烧器节能效果显著，特别适用于家居、餐饮行业、集体单位应用。

附图说明

图1为本发明旋流预混无焰燃烧器结构示意图。

图2为本发明燃气灶的平焰喷嘴-预混器组件剖视图。

图3为本发明轴向叶片式旋流器结构示意图。

图4为封严刷结构示意图

附图标记说明：1.平焰喷嘴-预混器组件 2.金属网罩 3.封严刷 4.上盖板 5.锅架 6.进气口 7.天然气进口 8.乏气出口 9.燃烧腔 10.套管式换热器11.保温层 12.空气导流板 13.微型空压机 14.旋流器 15.分气管头

具体实施方式

包括平焰喷嘴-预混器组件、金属网罩、封严刷、上盖板、锅架、燃烧腔、套管式换热器、保温层、空气导流板、微型空压机、旋流器、分气管头，空气导流板固定在锅架内的底部，平焰喷嘴-预混器组件位于燃烧腔与空气导流板之间，天然气进口连接在平焰喷嘴-预混器组件下侧，平焰喷嘴-预混器组件与燃烧腔连接,在燃烧腔头部在平焰喷嘴外装有旋流器，经分气管头将一部分气体导入旋流器，燃烧腔端部与封严刷固连，金属网罩固定在封严刷与燃烧腔之间，封严刷紧靠上盖板，套管式换热器位于燃烧腔外侧,封严刷周向有圆孔与套管式换热器内管相连接，锅架外侧壁有保温层，微型空压机位于锅架外侧，微型空压机与套管式换热器外管连接，套管式换热器外管与平焰喷嘴-预混器组件进气口相连接，套管式换热器外管与乏气出口相连接，乏气出口位于锅架侧壁下部。

所述燃烧腔为圆锥形结构。

所述旋流器为轴向叶片式旋流器。

所述套管式换热器为圆环形结构。

所述封严刷为圆环带形，封严刷内侧壁周向有篦齿。

参阅图1-3,本实施例旋流预混无焰燃烧器由平焰喷嘴-预混器组件1、金属网罩2、封严刷3、上盖板4、锅架5、进气口6、天然气进口7、乏气出口8、燃烧腔9、套管式换热器10、保温层11、空气导流板12、微型空压机13、旋流器14和分气管头15组成。燃气灶为圆柱形筒体结构，空气导流板12固定在锅架5内的底部，平焰喷嘴-预混器组件1安装在燃烧腔9与空气导流板12之间，天然气进口7安装在平焰喷嘴-预混器组件1下侧。燃烧腔9为圆锥形结构，平焰喷嘴-预混器组件1的喷嘴与圆锥形燃烧腔9底部相连通，燃烧腔9上端部与封严刷3固定连接，金属网罩2固定在封严刷3与燃烧腔9之间。燃烧腔头部的旋流器14紧密套在平焰喷嘴外。封严刷3为圆环带形，封严刷3内侧壁周向有篦齿。封严刷3紧靠上盖板4。金属网罩2上开有26个直径10mm通孔，孔心距封严刷上端为25mm。套管式换热器10为圆环形铜管。套管式换热器10安装在燃烧腔9外侧，封严刷3周向有圆孔与套管式换热器10内管相连接。锅架5外侧壁有保温层11。微型空压机13固定在锅架5外侧，微型空压机13与套管式换热器10外管连接，套管式换热器10外管与平焰喷嘴-预混器组件1进气口6相连接，套管式换热器10外管与乏气出口8相连接，乏气出口8位于锅架侧壁下部。

本实施例采用一体化的全封闭全预混设计，外部空气经微型空压机13加压后由进气管输入炉腔回热之后与液化气以同等压力进入平焰喷嘴-预混器组件1，形成完全预混预热的混合燃气，在平焰喷嘴-预混器组件1喷嘴处点燃,后经45度倾角的扩压腔进入圆锥形燃烧腔9以直径在1～3cm、厚度在10～20mm的圆盘型火焰平面铺开，加热锅底。旋流器14的旋流叶片的导流作用使气体发生旋转，形成具有轴向、切向和径向三种分速度的三维旋转气流。在空气粘性作用下形成了气体的回流。回流气体在回流过程中不断与从旋流器进入的新鲜空气进行湍流掺混，然后从回流区外侧附近折向下游流去，实现了火焰稳定。

同时燃烧腔9采用圆锥状辐射板，强化辐射换热和对流换热，在炉腔的顶部封严刷3圆周上开有直径为1.5cm的16个小圆孔，燃烧腔内的乏气回热加热空气管后由这些小圆孔排出后从乏气出口8排出。在整个燃烧过程中，火焰不与大气环境直接接触；采用平焰喷嘴-预混器组件1，在喷嘴点火之前完成一次空气和气体燃料的完全混合；采用平焰喷嘴出火方式，产生圆盘形火焰均匀加热；利用套管式换热器10预热空气，运用回热管回收高温烟气中的能量，提高燃气能量效率，并减少了有害余气体排放；采用蜂窝-篦齿式封严结构、添加辐射板强化壁面辐射传热，实现全封闭全预混余热回收方式。分气管头将来流气流分出两股，一方面实现给旋流器均匀供气，另一方面控制进气量，实现空气与燃气的最佳预混，充分燃烧。旋流器旋流器是使燃烧腔主燃气流进入燃烧区的部件。旋流器装在燃烧腔头部平焰喷嘴外，由多个以一定角度安装的叶片组成，使气流旋转，形成回流区，强化湍流、实现燃气与空气的快速掺混，并保证火焰稳定。

本实施例经过与普通燃烧器的对比试验，燃烧效率由原先的40％左右提升至50％左右，有一定提升。