一种燃烧器及其燃气装置的制作方法

本实用新型是一种燃烧器及其燃气装置，特别是一种能实现低氮氧化物排放的燃烧器及其燃气装置。

背景技术：

现有的燃烧器技术中，多数为普通大气式燃烧器，nox气体(氮氧化物)排放量高，不利于低氮环保排放要求，目前欧洲国家的燃气热水器和燃气壁挂炉已强制实行低氮氧化物排放要求，可以预见不久的将来国内也会朝低氮排放方向发展。目前行业中有采用浓淡燃烧技术来实现低氮氧化物排放，但现有浓淡燃烧器大多采用具有双引射器的结构，如中国专利申请号为201410036695.9中公开了一种具有双引射器的上进风燃烧器，其设有内环喷嘴和外环喷嘴，确保燃烧充分，实现低氮氧化物排放，但其存在的缺点是结构复杂，制造麻烦，成本高，且控制不便，难于保证产品性能的稳定性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于考虑上述问题之一而提供一种燃烧器及其燃气装置，本实用新型能有效地实现低氮氧化物排放，且结构简单，成本低，利于提高控制的可靠性。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的燃烧器，包括有内壳和外壳，外壳设有中空腔体，内壳的顶部内嵌于外壳所设的中空腔体，且内壳的外壁与外壳的内壁之间形成第一扩压混合腔；外壳的顶部壳体上设有与第一扩压混合腔相通的两个出火口；内壳内设有引射通道、第二扩压混合腔、空气补给通道；引射通道的一端为燃气与空气混合进气口，引射通道的另一端为出气端且与第一扩压混合腔的进气口、第二扩压混合腔的进气口相通，第二扩压混合腔的进气口还与空气补给通道相通；内壳的顶部壳体上开设有若干个出火孔，若干个出火孔与第二扩压混合腔的进气口连通，并位于两个出火口之间。

本实用新型的燃气装置，包括上述燃烧器。

本实用新型采用只在引射通道下设有燃气喷口，引射通道同时为第一扩压混合腔和第二扩压混合腔提供空燃混合气，同时，第二扩压混合腔还与空气补给通道相通，空气补给通道为第二扩压混合腔额外提供空气，由于第二扩压混合腔比第一扩压混合腔混合有更多的空气，第二扩压混合腔内混合气的空燃比大于第一扩压混合腔内混合气的空燃比，第一扩压混合腔与设置在内壳顶部的至少两个出火口相通，且第一出火口位于出火口之间，因此，在第一出火口形成淡火焰燃烧，而在出火口形成浓火焰燃烧，淡火焰在过多空气下燃烧，淡火焰被过多的空气包裹而降低温度，浓火焰在缺氧条件下进行着不完全燃烧从而降低了浓火焰温度，整个火焰呈现“浓-淡-浓”的结构，由此整体降低火焰温度，进而减少氮氧化物nox的排放量；第二扩压混合腔和第一扩压混合腔能够使得燃料与空气充分混合，同时，浓火焰位于淡火焰两侧，浓火焰中未充分燃烧的燃料能够进入淡火焰进一步燃烧，从而保证燃料充分燃烧，减少co排放，同时提高燃料的利用率。由于只采用一个引射通道，在具体使用中也只需要采用一个燃气喷嘴(其工作需要进行电路控制)，相对采用多个引射通道以及相应的多个燃气喷嘴，电路程序控制相对简单，可靠性高；由于主要采用内壳和外壳两个部件并且以内嵌的配合方式构建，部件相对较少，结构相对简单，进而简化生产工艺；另外，通过在内壳的顶部壳体上直接开设有若干个出火孔，相对在内壳上开设开口及在开口处设置燃烧内芯体的方案，能降低成本。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型燃烧器的主视图；

图3是图2中的m-m的剖视图；

图4是本实用新型中内壳的主视图；

图5是本实用新型中外壳的结构示意图；

图6是本实用新型中火孔的另一种结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

本实用新型的结构示意图如图1、2、3、4、5所示，本实用新型的燃烧器，包括有内壳60、外壳70，外壳70设有中空腔体，内壳60的顶部内嵌于外壳70所设的中空腔体，且内壳60的外壁与外壳70的内壁之间形成第一扩压混合腔100；外壳70的顶部壳体上设有与第一扩压混合腔相通的两个出火口80；内壳60内设有引射通道10、第二扩压混合腔120，其中引射通道10的一端为燃气与空气混合进气口11，引射通道10另一端作为出气端且与第一扩压混合腔100的进气口相通及与第二扩压混合腔120的进气口相通，第二扩压混合腔120的进气口还与空气补给通道相通；内壳60的顶部壳体上设有若干个出火孔91，若干个出火孔91与第二扩压混合腔120的进气口连通，并位于两个出火口80之间。

上述若干个出火孔91以等间距或不等间距设置在内壳60的顶部壳体上。本实施例中，上述若干个出火孔91以等间距设置在内壳60的顶部壳体上。

上述出火孔91的横截面形状可以是矩形。矩形的宽度尺寸为0.4-1.5mm，长度尺寸为4-15mm。上述出火孔91的纵向截面形状为“v”结构，如图6所示，“v”型结构可将第一出火口90处形成的淡火焰的火焰更加聚拢，且燃烧声音进一步降低。

本实施例中，上述与第二扩压混合腔120的进气口相通的空气补给通道包括有设置在内壳60上的第一空气补给通道20，第一空气补给通道20的一端为第一空气进气口21，第一空气补给通道20另一端与第二扩压混合腔120的进气口相通；引射通道10的出气端通过第一分流通道40与第一空气补给通道20连通，以实现引射通道10的出气端与第二扩压混合腔120连通。

上述内壳60上设有若干个凹腔，整个内壳60可由一块金属板整体冲压成型出若干个凹腔和若干个出火孔91，再沿若干个出火孔的两侧折弯对接贴合，从而形成引射通道10、第一空气补给通道20、第二扩压混合腔120、第一分流通道40。上述折弯成内壳60的两侧是对称结构，折弯后的内壳60两侧可通过焊接固定，使之满足密封性。

本实施例中，上述引射通道10与第一扩压混合腔100相通的出气口是设置在引射通道10侧壁上的若干个通孔61，引射通道10通过通孔61与第一扩压混合腔100相通。通孔61的数量为2-10个，每个通孔61的直径尺寸为1mm-4mm之间，本实例通孔最佳直径尺寸为2.0mm。

此外，上述外壳70上设有两个凹腔701和若干个凸起；整个外壳70由一块金属板冲压出两个凹腔701、若干个凸起及若干连接桥后，沿若干连接桥的两侧对折成左壳体及右壳体，且左壳体及右壳体通过若干连接桥连接。凸起有利于提高壳体的强度，使混合气的混合更均匀。本实施例中，若干个凸起包括第一凸起72、第二凸起73和第三凸起74，制作时，整个外壳70可以由一块金属板冲压出凹腔701、第一凸起72、第二凸起73和第三凸起74及若干连接桥71后折弯对折成左壳体及右壳体，左壳体及右壳体通过若干连接桥71连接，若干连接桥71、左壳体及右壳体是一块金属板的不同部分。上述左壳体及右壳体是对称结构，左壳体及右壳体可以通过焊接连接固定为一体，使之满足密封性；另外，外壳70也可以由两块金属板分别做出左壳体及右壳体，再焊接为一体。

本实施例中，所述出火孔91的表面还设置有催化剂，所述催化剂为贵金属或者过渡金属氢化物或者过渡金属氧化物；催化剂可有效降低燃气-空气混合物的活化能，同时又可使混合物的分子富集于出火孔91的表面，从而提高了反应速度，加快了燃烧速率，借助于催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下发生无焰燃烧，并氧化分解为co2和h2o，实现低co甚至零co排放，同时放出大量热量，从而达到节能减排的目的。

此外，本实用新型还提供燃气装置，包括上述燃烧器。

燃气装置可以是燃气热水器或壁挂炉。

本实用新型燃烧器200的工作原理如下：图中箭头方向代表气体流动方向，燃气首先从引射通道10前的燃气喷嘴射出，燃气通过引射通道10的燃气与空气混合进气口11流入，燃气同时在燃气与空气混合进气口11的周围卷吸空气进入引射通道10内，燃气与空气在引射通道10内进行初步预混合后，预混气分成两路流入不同地方，第一路预混气通过通孔61流入第一扩压混合腔100内，混合气得到进一步充分混合后流入出火口80处实现浓火焰燃烧。第二路预混气分别通过第一分流通道40流入第一空气补给通道20内，空气通过第一空气进气口21的入口流入第一空气补给通道20内，预混气在第一空气补给通道20内进一步与空气混合，进而流入第二扩压混合腔120内混合，充分混合的预混气流入若干个出火孔91处实现淡火焰燃烧。由于出火口80的浓火焰燃烧是由第一扩压混合腔100排出后直接燃烧，混合的空气量较少，浓火焰在缺氧条件下进行不完全燃烧从而降低了浓火焰温度，若干个出火孔91的淡火焰燃烧是由第二扩压混合腔120排出后与第一空气补给通道20进入的空气再进行充分混合，混合的空气相对较多，淡火焰在过多的空气下燃烧，淡火焰被过多的空气稀释而降低燃烧温度，整个火焰呈现“浓-淡-浓”的结构，由此整体降低火焰温度，进而减少氮氧化物nox的排放量。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别是：为了使第二扩压混合腔120进入的空气更多及使空气与燃气混合更均匀，与第二扩压混合腔120的进气口相通的空气补给通道还包括有设置在内壳60上的第二空气补给通道30，第二空气补给通道30的一端为第二空气进气口31，第二空气补给通道30的另一端与第二扩压混合腔120的进气口相通；引射通道10的出气端通过第二分流通道50与第二空气补给通道30连通，本实施例中，引射通道10的出气端通过第一分流通道40、第二分流通道50、第一空气补给通道20、第二空气补给通道30与第二扩压混合腔120连通。

本实施例通过设置第一空气补给通道20及第二空气补给通道30两个引入空气的通道，能使燃气取得更好的混合效果，最终有利于提升燃烧效果。

同样，上述内壳60上设有若干个凸起，整个内壳60可由一块金属板整体冲压成型出若干个凸起和若干个出火孔，再沿若干个出火孔的两侧折弯对接贴合，从而形成引射通道10、第一空气补给通道20、第二空气补给通道30、第二扩压混合腔120、第一分流通道40、第二分流通道50。上述折弯成内壳60的两侧是对称结构，折弯后的内壳60两侧可通过焊接固定，使之满足密封性。

本实施例中，上述第一分流通道40和第二分流通道50的入口端同时与引射通道10的扩压段相连通，第一分流通道40和第二分流通道50的出口端分别与第一空气补给通道20、第二空气补给通道30的扩压段相连通。

第一分流通道40的长度方向几何中心线与第二分流通道50的长度方向几何中心线之间的夹角a为0°-180°，本实施例的最佳夹角为130°。

本实施例中，上述第一分流通道40、第二分流通道50的出口截面积为入口截面积的1.5-4.5倍。本实施例的最佳截面比为2.5倍。

本实施例中，上述内壳60上设有若干对第一分流通道40、第二分流通道50，且每对第一分流通道40、第二分流通道50对称设置在内壳60的纵向几何中心线的两侧。以使气路流动及混合的均匀。

上述内壳60上设有若干对第一空气补给通道20和第二空气补给通道30，且每对第一空气补给通道20和第二空气补给通道30对称设置在内壳60的纵向几何中心线的两侧。以使气路流动及混合的均匀。

本实施例中，上述引射通道10位于内壳60的纵向几何中心，第一空气补给通道20和第二空气补给通道30位于的引射通道10的两侧。引射通道10的燃气与空气混合进气口11与第一空气补给通道20的第一空气进气口21及第二空气补给通道30的第二空气进气口31设置在同一平面上或不同平面上，燃气与空气混合进气口11的截面积大于或等于第一空气进气口21和第二空气进气口31的截面积，本实例的燃气与空气混合进气口11的截面积为第一空气进气口21和第二空气进气口31的截面积约1.5倍。第一空气进气口21与第二空气进气口具有相同截面积，特定情况下也可设置为不同截面积的需求。

本实用新型燃烧器200的工作原理如下：图中箭头方向代表气体流动方向，燃气首先从引射通道10前的喷口射出，燃气通过引射通道10的燃气与空气混合进气口11流入，燃气同时在燃气与空气混合进气口11的周围卷吸空气进入引射通道10内，燃气与空气在引射通道10内进行初步预混合后，预混气分成两路流入不同地方，第一路预混气从引射通道10流入第一扩压混合腔100内，混合气得到进一步充分混合后流入出火口80处实现浓火焰燃烧。第二路预混气分别通过第一分流通道40和第二分流通道50流入第一空气补给通道20和第二空气补给通道30内，同时，空气通过第一空气进气口21和第二空气进气口31的入口流入第一空气补给通道20和第二空气补给通道30内，进一步混合后流入第二扩压混合腔120内再进一步充分混合，充分混合的预混气流入若干个出火孔91处实现淡火焰燃烧。由于出火口80的浓火焰燃烧是由引射通道10排出后直接燃烧，混合的空气量较少，浓火焰在缺氧条件下进行不完全燃烧从而降低了浓火焰温度，若干个出火孔91的淡火焰燃烧是由第二扩压混合腔120排出后与第一空气补给通道20和第二空气补给通道30进入的空气再进行充分混合，混合的空气相对较多，淡火焰在过多的空气下燃烧，淡火焰被过多的空气稀释而降低燃烧温度，整个火焰呈现“浓-淡-浓”的结构，由此整体降低火焰温度，进而减少氮氧化物nox的排放量。

需要说明的是：本实用新型实例中描述，“淡火焰燃烧”和“浓火焰燃烧”是相对而言，即“淡火焰燃烧”和“浓火焰燃烧”所需的燃料与空气的当量配比值偏离正常的当量配比值。即“淡火焰燃烧”需要更多的空气量，而“浓火焰燃烧”需求更少的空气量，这样形成，淡火焰在过多空气下燃烧，火焰温度被过多的空气而降低，浓火焰在缺氧条件下进行着不完全燃烧从而降低了浓火焰温度，通过这样特定的空燃当量比燃烧整体来降低火焰温度，进而实现低nox排放量。同时浓火焰不完全燃烧的燃料进入到空气过剩的淡火焰区域形成二次混合燃烧，最终可实现燃料与空气的完全充分燃烧，提高燃料利用率。