一种小型醇基燃料自加热汽化燃烧装置的制作方法

本发明涉及醇基燃料燃烧领域，具体涉及一种小型醇基燃料自加热汽化燃烧装置。

背景技术：

火锅灶在国内使用非常普遍，客户对火锅灶加热的要求是反应快、火力能大小可调、方便移动(便携式)。目前最常用的火锅灶是电磁炉、煤气炉和小罐装二甲醚卡式炉。这三种炉具都具有反应快的特点，但是电磁炉的电线，就局限了电磁炉只能在有电源的地方；与煤气炉相连的煤气罐、煤气管，客户使用也不方便；小罐装二甲醚卡式炉实现客户的便携式需求，但是由于安全因素火力设计偏小及使用时间短，不能满足火锅灶火力要求。

目前国内的液体醇基燃料以醇基燃料主，是公认的清洁燃料。醇基燃料的密度为0.791，熔点为-97.8℃，沸点为64.7℃，燃点为475℃，比热容2.51kj/kg*k，蒸发热35.32kj/mol。

国内也有各种各样醇基燃料汽化燃烧装置，但都无法解决上述火锅灶火力的要求。利用醇基燃料沸点低、容易加热汽化的特点，设计一种小型醇基燃料自加热汽化燃烧装置，将醇基燃料汽化后燃烧醇基燃料蒸汽，应用在火锅灶上，满足客户对火锅灶“反应快、火力够、便携式”要求，给用户带来很大方便。

技术实现要素：

综上所述，为克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种小型醇基燃料自加热汽化燃烧装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种小型醇基燃料自加热汽化燃烧装置，包括供油系统、供风系统、点火系统、燃烧器、自加热汽化装置和智能化燃烧控制器；所述自加热汽化装置处于所述燃烧器的内部，所述点火系统连接所述燃烧器内部对应所述自加热汽化装置下部外侧的位置处；所述供油系统通过点火油管连接所述燃烧器内亦对应所述自加热汽化装置下部外侧的位置处，进而在所述自加热汽化装置下部侧壁上输出供所述点火系统点火时所需要的液体醇基燃料，并且所述自加热汽化装置将所述点火油管输出的液体醇基燃料自上而下扩大展薄以提高点火成功率；所述供风系统连接所述燃烧器内部用于向所述燃烧器内输出空气；所述供油系统还通过汽化油管连接所述自加热汽化装置内部用于在点火成功后向所述自加热汽化装置内部输入液体醇基燃料，并且所述自加热汽化装置通过点火时或者燃烧过程中产生的热量将所述汽化油管输出的液体醇基燃料汽化以供后续燃烧；所述智能化燃烧控制器处于所述燃烧器的外侧并监控所述燃烧器内部的温度，其还分别通过控制线路连接控制所述供油系统和所述供风系统的输出以及所述点火系统的动作，进而在不同阶段根据所述燃烧器内部的温度控制所述供油系统和所述供风系统的输出以提高点火成功率以及促进燃料的燃烧。

其中，所述智能化燃烧控制器采用现有中型号为stm32f103c8t6的芯片。

本发明的有益效果是：

1、利用自加热汽化装置的外表面作点火脉冲点，在重力作用下将液体醇基燃料的液面自上而下展薄扩大，有利于脉冲点火成功；

2、设计自加热汽化装置，利用醇基燃料汽化燃烧产生的热量来加热液体醇基燃料获得汽化输出,无需另外的醇基燃料汽化热源；

3、满足客户对火锅灶加热的要求(反应快、火力能大小可调、方便移动)。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述自加热汽化装置包括上环形管、过渡管和下锥形室；所述上环形管围绕在所述燃烧器上部外周位置处一圈；所述下锥形室处于所述燃烧器内对应所述上环形管下方的位置处，并且所述下锥形室的侧壁为上小下大的锥形结构以在重力的作用下将所述点火油管输出的液体醇基燃料自上而下扩大展薄来提高点火成功率；所述供油系统通过所述汽化油管连接所述上环形管的内部，所述上环形管通过所述过渡管连接所述下锥形室以将所述汽化油管输出的液体醇基燃料输送到所述下锥形室内部并被点火时或者燃烧过程中产生的热量汽化；在所述下锥形室的侧壁上设有将汽化的醇基燃料排出到所述燃烧器中以供燃烧的气孔。

采用上述进一步方案的有益效果是：一方面，利用下锥形室的侧壁作点火脉冲点，实现在重力作用下将液体醇基燃料的液面自上而下展薄扩大；另一方面，将液体醇基燃料通过汽化油管送到上环形管先第一次加热汽化，汽液混合态的醇基燃料经过渡管进入下锥形室中再被第二次加热汽化，极大的保证液体醇基燃料的汽化效果，从而实现正常运行。

进一步，所述气孔朝所述下锥形室的外侧斜向上设置，并且所述气孔的中心线与所述上环形管的交点高于所述上环形管的下端面以使所述上环形管对于在燃烧火焰的内焰位置处。

采用上述进一步方案的有益效果是：使得自加热汽化装置安装位于火焰根部，即利用内焰加热自加热汽化装置，保证了液体醇基燃料汽化输出效果，同时也保护自加热汽化装置免受高温氧化，延长自加热汽化装置的使用寿命。

进一步，所述燃烧器包括外胆、内胆和缩口；所述内胆处于所述外胆的内部，并且所述内胆和所述外胆之间留有空间形成夹层；所述供风系统连接所述夹层，在所述内胆的侧壁上设有将所述夹层与所述内胆内部连通的风孔；所述缩口处于所述外胆的顶部向内收缩后并向上延伸到所述内胆的上部，所述上环形管围绕在所述缩口的外周且对应所述夹层顶部的位置处。

进一步，还包括温度传感器探针；所述温度传感器探针处于所述内胆的内部并用于实时采集温度信息，所述智能化燃烧控制器通过温度传感线连接所述温度传感器探针以实时获取监控所述内胆内部的温度。

进一步，所述供油系统包括油箱、电磁泵和供油分配阀；所述油箱处于所述外胆的外侧，其出口依次连接所述电磁泵和所述供油分配阀；所述供油分配阀的第一个出口通过所述点火油管连接所述内胆内部对应所述下锥形室上部外侧的位置处，其第二个出口通过所述汽化油管连接所述上环形管的内部；所述智能化燃烧控制器通过电磁泵控制线连接控制所述电磁泵的运行，所述智能化燃烧控制器根据所述内胆内部的温度还通过分阀输出控制线连接控制所述供油分配阀两个出口的开关，进而实现所述电磁泵先经所述供油分配阀并通过所述点火油管在所述下锥形室的侧壁上输出点火时所需要的液体醇基燃料，再经所述供油分配阀并通过所述汽化油管向所述上环形管内部输出待汽化的液体醇基燃料。

进一步，所述供风系统包括风机和风管；所述风机处于所述外胆的外侧，其通过所述风管连接所述夹层；所述智能化燃烧控制器根据所述内胆内部的温度通过风机控制线连接控制所述风机的运行，进而实现在点火时向所述内胆的内部输送相应的空气量以提高点火成功率以及促进燃料的快速燃烧。

进一步，所述点火系统包括脉冲发生器和点火针；所述脉冲发生器处于所述外胆的外侧，所述点火针处于所述内胆内部对应所述下锥形室外侧的位置处，并且所述点火针处于所述点火油管的上方；所述下锥形室的侧壁上设有将所述点火油管输出的液体醇基燃料向下引流到所述点火针位置处的毛细浅槽；所述脉冲发生器的输出端连接所述点火针并通过所述点火针对所述下锥形室侧壁上扩大展薄的液体醇基燃料进行脉冲放电预热以实现点火；所述智能化燃烧控制器通过点火控制线连接控制所脉冲发生器动作。

进一步，所述智能化燃烧控制器根据醇基燃料的特性通过所述温度传感探针设定所述内胆中的安全点火温度t1、加速点火温度t2和运行温度t3，并且所述t1＝65～75℃，t2＝160～170℃，t3＝250～280℃。

采用上述进一步方案的有益效果是：根据醇基燃料的特性设定安全点火温度t1、加速点火温度t2和运行温度t3，保证自加热汽化燃烧装置的稳定运行。

进一步，所述点火油管和所述汽化油管均为内径≦1.5mm的不锈钢毛细管。

采用上述进一步方案的有益效果是：保证燃烧的稳定性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为自加热汽化装置的结构示意图；

图3为下锥形室的俯视结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、智能化燃烧控制器，2、点火油管，3、汽化油管，4、上环形管，5、过渡管，6、下锥形室，7、气孔，8、外胆，9、内胆，10、缩口，11、夹层，12、风孔，13、温度传感器探针13探针，14、温度传感线，15、油箱，16、电磁泵，17、供油分配阀，18、电磁泵控制线，19、风机，20、风管，21、风机控制线，22、脉冲发生器，23、点火针，24、点火控制线，25、分阀输出控制线，26、毛细浅槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种小型醇基燃料自加热汽化燃烧装置，包括供油系统、供风系统、点火系统、燃烧器、自加热汽化装置和智能化燃烧控制器1。所述自加热汽化装置处于所述燃烧器的内部，所述点火系统连接所述燃烧器内部对应所述自加热汽化装置下部外侧的位置处。所述供油系统通过点火油管2连接所述燃烧器内亦对应所述自加热汽化装置下部外侧的位置处，进而在所述自加热汽化装置下部侧壁上输出供所述点火系统点火时所需要的液体醇基燃料，并且所述自加热汽化装置将所述点火油管2输出的液体醇基燃料自上而下扩大展薄以提高点火成功率。所述供风系统连接所述燃烧器内部用于向所述燃烧器内输出空气。所述供油系统还通过汽化油管3连接所述自加热汽化装置内部用于在点火成功后向所述自加热汽化装置内部输出液体醇基燃料，并且所述自加热汽化装置通过点火时或者燃烧过程中产生的热量将所述汽化油管3输出的液体醇基燃料汽化以供后续燃烧。为保证燃烧稳定性，所述点火油管2和所述汽化油管3均为内径≤1.5mm的不锈钢毛细管。所述智能化燃烧控制器1处于所述燃烧器的外侧并监控所述燃烧器内部的温度，具体如下：该燃烧装置还包括温度传感器探针13。所述温度传感器探针13探针13处于所述内胆9的内部并用于实时采集温度信息，所述智能化燃烧控制器1通过温度传感线14连接所述温度传感器探针13以实时获取监控所述内胆9内部的温度。所述智能化燃烧控制器1还分别通过控制线路连接控制所述供油系统和所述供风系统的输出以及所述点火系统的动作，进而在不同阶段根据所述燃烧器内部的温度控制所述供油系统和所述供风系统的输出以提高点火成功率以及促进燃料的快速燃烧。

如图2和3所示，所述自加热汽化装置包括上环形管4、过渡管5和下锥形室6。所述上环形管4围绕在所述燃烧器上部外周位置处一圈。所述下锥形室6处于所述燃烧器内对应所述上环形管4下方的位置处，并且所述下锥形室6的侧壁为上小下大的锥形结构以在重力的作用下将所述点火油管2输出的液体醇基燃料自上而下扩大展薄来提高点火成功率。所述供油系统通过所述汽化油管3连接所述上环形管4的内部，所述上环形管4通过所述过渡管5连接所述下锥形室6以将所述汽化油管3输出的液体醇基燃料输送到所述下锥形室6内部并被点火时或者燃烧过程中产生的热量汽化。在所述下锥形室6的侧壁上设有将汽化的醇基燃料排出到所述燃烧器中以供燃烧的气孔7。所述气孔7朝所述下锥形室6的外侧斜向上设置，并且所述气孔7的中心线与所述上环形管4的交点高于所述上环形管4的下端面以使所述上环形管对于在燃烧火焰的内焰位置处。

所述燃烧器包括外胆8、内胆9和缩口10。所述内胆9处于所述外胆8的内部，并且所述内胆9和所述外胆8之间留有空间形成夹层11。所述供风系统连接所述夹层11，在所述内胆9的侧壁上设有将所述夹层11与所述内胆9内部连通的风孔12。所述缩口10处于所述外胆8的顶部向内收缩后并向上延伸到所述内胆9的上部，所述上环形管4围绕在所述缩口10的外周且对应所述夹层11顶部的位置处。

所述供油系统包括油箱15、电磁泵16和供油分配阀17。所述油箱15处于所述外胆8的外侧，其出口依次连接所述电磁泵16和所述供油分配阀17。所述供油分配阀17的第一个出口通过所述点火油管2连接所述内胆9内部对应所述下锥形室6上部外侧的位置处，其第二个出口通过所述汽化油管3连接所述上环形管4的内部。所述智能化燃烧控制器1通过电磁泵控制线18连接控制所述电磁泵16的运行，所述智能化燃烧控制器1根据所述内胆9内部的温度还通过分阀输出控制线24连接控制所述供油分配阀17两个出口的开关，进而实现所述电磁泵16先经所述供油分配阀17并通过所述点火油管2在所述下锥形室6的侧壁上输出点火时所需要的液体醇基燃料，再经所述供油分配阀17并通过所述汽化油管3向所述上环形管4内部输出待汽化的液体醇基燃料。

所述供风系统包括风机19和风管20。所述风机19处于所述外胆8的外侧，其通过所述风管20连接所述夹层11。所述智能化燃烧控制器1根据所述内胆9内部的温度通过风机控制线21连接控制所述风机19的运行，进而实现在点火时向所述内胆9的内部输送相应的空气量以提高点火成功率以及促进燃料的快速燃烧。

所述点火系统包括脉冲发生器22和点火针23。所述脉冲发生器22处于所述外胆8的外侧，所述点火针23处于所述内胆9内部对应所述下锥形室6外侧的位置处，并且所述点火针23处于所述点火油管2的上方。所述下锥形室6的侧壁上设有将所述点火油管2输出的液体醇基燃料向下引流到所述点火针23位置处的毛细浅槽26。所述脉冲发生器22的输出端连接所述点火针23并通过所述点火针23对所述下锥形室6侧壁上扩大展薄的液体醇基燃料进行脉冲放电预热以实现点火。所述智能化燃烧控制器1通过点火控制线24连接控制所脉冲发生器22动作。

该自加热汽化燃烧装置的工作原理如下：

首先，智能化燃烧控制器1通过电磁泵控制线18控制电磁泵16工作，同时通过分阀输出控制线25控制供油分配阀17的点火通道即连接点火油管2的第一个出口打开，将油箱15中的液体醇基燃料通过点火油管2送到下锥室6侧壁外表面的上部并被扩大展薄。接着，智能化燃烧控制器1通过点火控制线21控制脉冲发生器22工作，并通过点火针23对下锥室6侧壁外表面上扩大展薄的液体醇基燃料进行点火。点火成功后，智能化燃烧控制器1通过分阀输出控制线25控制供油分配阀17的点火通道关闭，汽化通道即连接汽化油管3的第二个出口打开，将油箱15中的液体醇基燃料通过汽化油管3送到自加热汽化装置的上环形管4中并被点火过程产生的热量第一次加热汽化，汽液混合态的醇基燃料在上环形管4中经过渡管5进入下锥形室6中，在下锥形室6中再被点火过程产生的热量第二次加热汽化，保证醇基燃料完全汽化以促进燃烧。然后，完全汽化的醇基燃料从下锥形室6侧壁上的气孔7中喷出燃烧，实现正常运行。在此之后，通过汽化油管3送到自加热汽化装置中的液体醇基燃料，在上环形管4和下锥形室6中分别被燃烧过程产生的热量进行两次加热汽化。小油量输入时避免油管中混入空气，点火油管2和汽化油管3优先采用不锈钢毛细管(内径≦1.5mm)，耐高温氧化防腐蚀，延长使用寿命。

点火阶段：通过智能化燃烧控制器1设定内胆9中安全温度t1(t1＝65～75℃)，即温度低于t1时允许点火程序启动。通过温度传感器探针13探针13获取内胆9中的温度，保证安全条件下启动点火程序：智能化燃烧控制器1控制脉冲发生器22工作，点火针23对下锥室6外表面上扩大展薄的液体醇基燃料进行脉冲放电预热，同时智能化燃烧控制器1控制电磁泵16变频工作，智能化燃烧控制器1控制供油分配阀17同时打开点火通道和汽化通道，一方面控制适量点火所需的燃料通过点火油管2送到下锥室6外表面的上端，在重力作用下将燃料液面自上而下展薄扩大，有利于脉冲点火成功。当液体燃料火焰温度上升至设定值加速点火温度t2(t2＝160～170℃)时，智能化燃烧控制器1通过风机控制线控制风机19工作，通过风管20进风主动配比风油加快燃烧，将自加热汽化装置迅速加热达到工作温度；另一方面液体燃料从供油分配阀17的汽化通道打开输送小部分液体醇基燃料进入自加热汽化装置的上环形管4中，利用点火过程产生的热量得到迅速预热将上环形管4和下锥形室6中的液体醇基燃料汽化；当自加热汽化装置中汽化的醇基燃料蒸汽从下锥形室6的气孔7中输出到内胆9中参与燃烧后，产生更多的热量，温度传感器探针13获取内胆9中的温度达到的设定的运行温度t3(t3＝250～280℃)。

运行阶段：智能化燃烧控制器1通过温度传感器探针13获取内胆9中的温度达到的设定的运行温度t3,判定自加热汽化装置符合工作的温度，风机19停止工作，供油分配阀17关闭点火通道、打开汽化通道。根据用户的火力要求，智能化燃烧控制器1变频控制电磁泵16工作，精准获得所需醇基燃料量进入自加热汽化装置，产生的醇基燃料蒸汽从下锥形室6输出形成连续的汽化燃烧加热。为获得更好的燃烧效果，下锥形室6的气孔7设置成朝下锥形室6的外侧斜向上设置，即气孔7设置成与水平面形成圆周向上旋转的夹角，使得醇基燃料蒸汽在内胆9中形成自下向上的旋流。设计加工调整上环形管和下锥形室6之间的距离，保证气孔7的中心线与上环形管4的交点高于上环形管4的下端面以使上环形管4对应在燃烧火焰的内焰位置处，內焰的温度完全可以保证送进来的液体燃料被加热汽化，自下向上醇基燃料蒸汽旋流被缩口10调整均匀后，在缩口10上端与空气进一步混合燃烧形成高温外焰。

醇基燃料蒸汽在内胆9中形成自下向上的旋流，使得内胆9下部形成负压，外部的空气从风机19的尾端先被吸入(此时风机不工作)进入外胆8和内胆9之间的夹层11中，再通过内胆9上的风孔12进入内胆9中与醇基燃料蒸汽快速混合完全燃烧，满足用户的“反应快”要求。同时通过负压吸进的空气对外胆8及内胆9下部起到冷却作用。

根据上述的工作原理，通过样机试验，选择充电电池作为智能化燃烧控制器1、供油系统、供风系统和点火系统等耗电器材的电源，电磁泵16、供油分配阀17、脉冲发生器22、风机19选择直流小功率电耗低的配件，按燃烧醇基燃料1～1.5kg/h(热值5000kcal/kg左右)的火力，已经完全能够满足火锅灶的要求，点火阶段时间设置为20s-30s即可正常运行，点火阶段耗电少，保证电池使用时间足够长，再配置小型油箱(油箱大小根据能够用户需要的连续工作时间而定制)，即可加工成用户需求“反应快、火力够、便携式”要求的火锅灶。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。