专利名称：并喷式水动力超强增氧高效节能环保型快速燃气热水器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及使用开然气、液化气、人工煤气等为燃料的快速燃气热水器，其原理同样适用于贮水式燃气热水器，燃气开(热)水锅炉及其它水、气联用的民用和工业用装置或产品。
快速燃气热水器是利用可燃气体和空气混合形成混合气点火燃烧、用火焰加热冷水产出热水，实现热交换过程的产品。
可燃气体燃烧也是一个化学过程，混合气中的空气(氧气)含量是决定燃烧后火焰温度——也相应决定热交换效率和耗能大小的关键及影响有毒废气一氧化碳排放量的关键。
现有国内外技术快速燃气热水器技术特点是(一)水资源未充分利用高压水流仅在热水器中作为人们生活消费的自然资源，即只起到被加热后供洗澡的作用。(二)燃烧过程中供氧不充分现有技术是利用热水器燃气系统内因燃气燃烧形成火焰而热空气上升，导致系统内形成负压而“自然吸入”空气补充的原理供给氧气，因空气(氧气)流速低、总流量少、供氧不充分(可从火焰内外的颜色明显看出)，因此，火焰温度低，能耗大。(三)因供氧不充分，导致形成大量有毒废气一氧化碳(CO)等污染环境，即使用“强排”将废气排出室外，也仅是污染的转移，并非治理。综上所述，现有技术的主要弊端是能耗大，污染大。既浪费了国家自然资源，也导致用户的使用成本高，还污染了环境。
鉴于此，本实用新型的目的在于针对上述现有技术弊端，根据流体力学和空气动力学原理，充分利用在燃气热水器中流动的水资源，将水资源既作为热水器消费者“生活消费的自然资源”，又作为以大幅度节能和环保为目的将水作为“动力能源”充分综合利用。在综合利用“水动力能源”的本实用新型中，“水动力超强增氧器”串联在热水器的水管上，以流通的高压水流为原动力推动本实用新型的关键件——为增加微型水轮机转速而特殊设计的微型水轮机高速旋转，并带动与微型水轮机同轴的空气增压器同步高速旋转，产出流速大、空气(氧气)总供给量大的高压空气(氧气)注入高压空气喷管，在经其喷孔处包裹着燃气同时并行喷射入燃烧器内混合后，极大地提高了空气(氧气)与燃气的混合比后燃烧，供氧充分的混合气燃烧后既显著提高了火焰温度达到大幅度节能目的，又能使大量一氧化碳(CO)转变为二氧化碳(CO2)达到环保治理效果。本实用新型的终极目标是既为国家节省大量自然资源，又为消费者节省每一分钱，并为净化人们生活环境服务。大量试验已证明，上述目标在技术上是可行的。
本实用新型是在现有技术快速燃气热水器的基础上增加设置“水动力超强增氧器”。水动力超强增氧器由微型水轮机和空气增压器两部分组成，具体由水轮、蜗壳、轴、轴承、空气增压器等构成。
上述水轮机由水轮(1)和蜗壳(6)构成。
上述水轮(1)上的叶片(4)不少于3片。
上述增压器(12)与水轮(1)固定在同一轴(5)上。
上述一台并喷式水动力超强增氧高效节能环保型快速燃气热水器中，水轮机不少于一个。
上述增压器(12)由叶片(23)组成，增压器(12)数量不少于一个，每个增压器(12)上的叶片(23)数不少于2片。
本实用新型的优点在于(一)能充分综合利用流经热水器的水资源，既将高压水流作为消耗品，又将其作为解决燃气热水器核心技术——大量超强压增氧助燃提高火焰温度，以实现大幅度节能的原动力(能源)，无需利用其它能源。这已为前人在煤、柴炉前放置风箱、风扇、鼓风机增氧燃烧的特殊效果所证实，更为近代广泛使用的水力发电中水的能量利用所证实。专利申请人也已多次试验证实其可行性。(二)大量增氧使燃烧过程中产生的有毒废气一氧化碳(CO)转变为二氧化碳(CO2)能治理(而非转移)空气污染。(三)易于制造、新增成本低，投资效益高，同时达到的节能环保效果非常明显，企业经济效益和社会效益极高。(四)对水压要求不高。申请人利用屋顶水箱输水，其水压也能确保特殊设计的微型水轮机带动水动力超强增氧器高速旋转，达到由市镇水网输水的同样效果，对由热水器输出的热水流量和压力无影响。(五)能广泛适用于各燃气热水器生产企业用此燃气核心技术创新改造现有技术各型各规格产品，供产品更新换代用，也可广泛利用本实用新型原理于贮水式燃气热水器，开(热)水锅炉以及其它民用和工业用的同时使用水、燃气的各种装置或设备上。
(附
图1)是本实用新型关键件“水动力超强增氧器”结构原理示意图。
(附图2)是(附
图1)的侧视图。
(附图3)是本实用新型结构原理示意图。
(附图4)是(附图3)的燃气、高压空气供给系统侧视图(A-A剖面图)。
(附图5)是水动力超强增氧器双通道高压空气供气原理示意图。
(附图6)是水动力涡轮超强增氧器结构原理示意图。
由于本实用新型是在现有技术快速燃气热水器的基础上增加特殊设计的微型“水动力超强增氧器”实现其核心技术创新的，故在此以“水动力超强增氧器”中的水轮机(附
图1、附图2)为重点，参见(附图3)至(附图6)，说明本实用新型结构原理。水轮(1)由金属园筒(2)将两块同样尺寸的金属园板(3)中心部位联结为一体，两块园板(3)之间的外园周部份固定安装有若干块叶片(4)构成，水轮(1)用螺母固定在轴(5)上。蜗壳(6)由蜗盒(7)和蜗盖(8)构成，其间有水封胶圈，二者用螺杆联结成一体。两个轴承(11)外圈分别固定在蜗盒(7)和蜗盖(8)各侧的园筒内，轴承(11)内圈均固定在同一轴(5)上。蜗盒(7)和蜗盖(8)密封联结后套在水轮(1)外，蜗壳(6)和水轮(1)二者间留有一定间隙。蜗壳上部安装有进水管(9)、下部安装有出水管(10)，进水管(9)和出水管(10)端部有水封接头。轴(5)的另一端固定有空气增压器(12)，使水轮(1)和增压器(12)能同轴旋转。增压器(12)由叶片(23)组成。如附图(3)、附图(4)，增压器(12)前端正对锥形高压空气输气管(13)入口，高压空气输气管(13)的另一端有气密性接头与高压空气喷管(14)联结，高压空气喷管(14)上部有一排与每个燃烧器(15)下部进气口相对的喷孔(16)，且喷孔(16)与燃烧器(15)下部进气孔同在一条纵轴线上。高压空气喷管(14)内固定有一根燃气喷管(17)，其上部有一排燃气喷孔(18)，燃气喷孔(18)和高压空气喷孔(16)及燃烧器(15)的下部进气孔均在同一条纵轴线上。(20)是热水出口，(21)是燃气进口，(22)是冷水进口。
鉴于家用快速燃气热水器的规格(容量，以“升”计)从数升到10多升，因而，热水器中单位时间内使用的燃气量也应相应增加，为使燃气能充分燃烧，需要更多的相应的氧气(高压空气)供给，为此，本实用新型中相应设计使用2级水动力超强增氧器共同供氧方案(附图5)。此时，两个水轮机串联在水管上，即第一级水轮机出水管(10)与第二级水轮机进水管(9)连接，而两个空气增压器(12)则是向同一根高压空气喷管(14)并联供给高压空气。一般家用快速燃气热水器使用一级微型水动力超强增氧器即可。贮水式燃气热水器、小型公用或工业用燃气开(热)水锅炉等，由于其供水管的直径较大，输水量大，水压力相应增大，只需根据使用要求合理设计水轮机，选用一级或二级水动力超强增氧器增加高压空气量即可。(附图6)是用水轮机作动力带动微型水力涡轮超强增氧器向燃气使用量大的燃气加热器具、装置、设备提供大量高压空气(氧气)的技术方案，适用于现有器具、装置、设备内空间受限制的情况。此方案中，(24)是静子，固定不动，(25)是转子，转子(25)在水轮机高速旋转运动的推动下同步高速旋转时起到压缩空气的作用，其空气压缩比需根据使用要求设计结构参数具体决定。
以下通过本实用新型的工作过程进一步说明本实用新型的技术方案，参见附图(3)。由于自动电子打火装置、水气联动阀、全自动控制器等系市售通用产品，也为了从图面上易于清晰了解本实用新型的技术实质，故(附图3)中未绘出有关自动装置及点火用的长明火供气系统等。(附图3)是在申请人已被国家知识产权局授权的ZL99231725.8和ZL99232586.2“涡扇机构”原理的基础上，为更进一步提高燃气热水器的热效率同时实现高效节能和环保目的而发明创新的。使用本实用新型时只需在现有技术热水器空间内增装水动力超强增氧器和相应高压输气管(13)。当转动燃气阀(21)开启阀门，燃气进入热水器后，少量燃气直接进入电子点火装置点燃长明火，随之转动冷水阀(22)使冷水流入热水器，因其水的压力作用于气阀(21)，使气阀(21)的燃气流量随进水流量相应增减；燃气由气阀(21)出口端经输气管(19)进入燃气喷管(17)从燃气喷口(18)喷出后穿过高压空气喷孔(16)喷射入燃烧器(15)内，由其上部的喷孔喷出后被长明火点燃形成火焰。在上述燃气流通形成火焰的同时，从水阀(22)流进的冷水进入水动力超强增氧器的进水口(9)后，以其水流的强大能量推动水轮叶片(4)作高速旋转机械运动，水流随后从蜗轮出水口(10)流出，进入热水器上部换热器的水管内逐步被火焰加热升温。水轮(1)作为原动机高速旋转运动的同时也带动同轴(5)的空气增压器(12)叶片(23)作高速旋转运动从而起到超强鼓风增压作用，燃气系统内的负压也加大了增压器(12)叶片(23)转速。由水力机械将水能在上述过程中转变为增压器(12)的高速旋转机械运动，极大的增加了高压空气(氧气)的流速和单位时间总流量。应该特别说明的是，上述强压鼓风增氧是以水动力机械为动力鼓风增氧为主，并辅有现有技术热水器“负压自动吸风”的作用；不言而喻，在此已明显地表现出水动力机械强压增氧效果明显高于现有技术单纯“负压自动吸风”自然供氧。
从理论上和大量试验中均表明，本实用新型由于使用水动力机械实现强制鼓风高压增氧，热水器火焰硬直，火焰结构的内外部全部为兰色，火焰内部无亮带，上部无红火，明显表现出比现有技术“自然吸入”空气(氧气)的火焰温度增高，达到了大幅度节能和环保效果。
本实用新型在不同容量、品牌的燃气热水器中使用时，需根据其不同使用要求相应设计水轮、水轮叶片、增压器及其叶片等有关参数；其结构原理在其它同时利用水和燃气的贮水式热气热水器、公用开(热)水锅炉及工业用加热装置中也可采用。
权利要求1.一种并喷式水动力超强增氧高效节能环保型快速燃气热水器，其燃气系统由气阀(21)、输气管(19)、燃气喷管(17)顺序连接；燃烧器(15)与高压空气喷孔(16)、燃气喷孔(18)位于同一纵轴线上；燃气系统连有自动点火装置；其供水系统由进水管(22)、水轮机(6)、与水管连为一体的换热器顺序密封连接；在水轮机(6)轴上固定安装的增压器(12)与高压空气输气管(13)位于同一水平轴线上，并在高压空气输气管(13)进口外就近相对安置；其特征在于有水轮机(6)和增压器(12)。
2.根据权利要求1所述的并喷式水动力超强增氧高效节能环保型快速燃气热水器，其特征在于水轮机由水轮(1)和蜗壳(6)组成。
3.根据权利要求2所述的并喷式水动力超强增氧高效节能环保型快速燃气热水器，其特征在于固定于水轮(1)上的水轮叶片(4)不少于3片。
4.根据权利要求1所述的并喷式水动力超强增氧高效节能环保型快速燃气热水器，其特征在于空气增压器(12)与水轮(1)固定在同一轴(5)上。
5.根据权利要求1所述的并喷式水动力超强增氧高效节能环保型快速燃气热水器，其特征在于一台水动力超强增氧高效节能环保型快速燃气热水器中水轮机不少于1个。
6.根据权利要求1所述的并喷式水动力超强增氧高效节能环保型快速燃气热水器，其特征在于增压器(12)由叶片构成，数量不少于一个，每个增压器(12)上的叶片(23)数不少于2片。
专利摘要本实用新型涉及并喷式水动力超强增氧高效节能环保型快速燃气热水器。它与现有技术热水器仅空气和燃气供给系统结构原理完全不同,它利用热水器中水流动能推动水轮机叶片高速旋转带动超强增氧器高速旋转、产出高压空气与燃气在燃烧器内混合后喷出燃烧。其技术特点是用“机械鼓风增氧助燃”代替现有技术靠负压“自然吸风燃烧”,克服了燃气燃烧不完全,能耗大,一氧化碳排放多的弊端,实现了大幅度节能和治理废气的目的。
文档编号F24H1/16GK2516871SQ0124732
公开日2002年10月16日 申请日期2001年8月17日 优先权日2001年8月17日
发明者黄一学 申请人:黄一学