专利名称：三热式三循环多功能节能炉灶的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种充分利用热能的多功能同时使用的家庭、生活用炉灶。
现有的家用炉灶多由单一的加热水套及高位热水箱组成，虽然有的炉灶也能实现烧饭、采暖、洗澡之功能，但仍存在如下不足之处1.由于只有一个加热水套，故传热面积小，热交换渠道少，所以热交换不够充分；2.加热水套与热水箱相通，水温同时升降，使得产汽需加热的水量多，因而产汽慢，再加之只有一个沸腾箱，蒸发面积小，故产汽量不足；3.热量难于调节和控制，急需用汽时，有可能蒸汽老上不来，在不用汽时，却继续产汽而无用处；4.有的家用炉灶蒸汽无压力，影响蒸食及采暖的效果，也有的家用炉灶汽压过高，家用有不安全感；5.现有炉灶的功能，同时使用性差，炒菜时往往不能蒸饭，或洗澡时不能蒸食及采暖，或蒸饭采暖不能同时进行。
6.现有炉灶造型不够新颖，外表欠美观，不是另配水箱高挂墙上，就是炉面上设有一些影响美观的零散部件。
本实用新型的目的就是针对现有家用炉灶的不足之处，为用户提供一种充分利用热能的，产汽快、汽量足、具有安全低汽压的，可实现蒸、炒、采暖、洗澡多功能同时使用的，且造型新颖、外表美观的家用炉灶。
本实用新型是这样实现的它所设的三容器是指产汽的夹套、热水箱和自动给水箱这三个各自分离的热水容器。由于夹套及自动给水箱容积小，且又未装满水，使产汽需加热的水量少，故易于沸腾而形成两个沸腾箱，使蒸发面积增大，因而产汽快、汽量足。又因洗澡的热水箱与产汽的夹套分离，并配有进水节流管(26)及低位盆浴管(25)，故能够实现用热水箱的水洗盆浴时不影响蒸饭和采暖。本炉灶的三种加热方式是指炉芯(9)对夹套(8)加热；烟气加热管(35)对自动给水箱(15)加热；下加热管(4)通过上循环管(34)和下循环管(41)对热水箱(30)加热，这样对炉灶的余热得到了充分的利用。三循环是指夹套(8)与自动给水箱(15)之间，由主汽管(38)、汽平衡管(36)及水联管(33)结构而形成的汽水循环；下加热管(4)与热水箱(30)之间，由上循环管(34)及下循环管(41)结构而形成的冷热水循环；三个热水容器之间的大循环，即夹套(8)通过水联管(33)到自动给水箱(15)，再由自动给水箱的安全排放口(e)下流至热水箱(30)的洗澡水出口(f)，再由热水箱底部的出水口(d)经大循环阀(28)及管道(42)至夹套。大循环的主要控制构件是大循环阀(28)。本实用新型的结构能增大传热面积，增加热交换途径，达到了充分利用热传导、热对流、热辐射的原理有效地加热水及产生蒸汽。本实用新型对热量还能人为控制和调节，如冬季将大循环阀(28)关着，余热主要用于产汽，以保证采暖、蒸食之功能；而夏季，除了蒸食之外，不需用汽，这时把大循环阀(28)打开，使之形成三个容器的大循环，从而降温、降压，不再产汽，这时的余热主要用于加热水。本实用新型还根据二米高的水柱能产生0.2kg／cm的水静压强原理，所以将竖直向上的二米高的淋浴管作为水封管，以保证蒸汽的压力为0.2kg／cm，但又不会超过0.2kg／cm，若万一水封管堵塞使压力升高时，本炉灶所设的防爆膜能自行破裂降压，以确保安全。本实用新型还设有进水予热装置，当自动给水箱水位下降时，浮球下降将浮球阀打开，水便沿接水管(49)向下流入热水箱，经混合后的热水经竖平衡管(40)向上流入自动给水箱，再经混合后经水联管(33)流入夹套中去。由于有进水予热装置，补进的是热水，所以对夹套及自动给水箱升温和产汽有利。本实用新型对于同时实现洗盆浴、采暖、蒸饭及炒菜也是完全可行的，现阐述如下一.热量的产生经过实测，普通家用中号炉灶(即炉芯内经170mm，高310mm，烟囱为建筑物所设固有烟囱)，在生火时，将三公斤块煤加入炉芯中，待部分着火后开始计算时间，在不用风机的情况下，让其尽量充分燃烧，则二小时便可燃尽(燃尽后呈粘结渣状)。由此可得出一般炉灶在不用风机时，每小时可燃尽1.5公斤块煤；若用风机，则至少每小时可燃尽二公斤以上块煤。按煤的发热值为6000大卡／公斤 计算，则二公斤煤可产生热量为6000大卡／公斤×2公斤＝＝12000大卡。
中途加煤时，每次只加煤0.7公斤左右，其燃尽产生的热量虽只有4200大卡左右，但炉芯下半部烧得通红的大半炉煤所产生的热量远比4200大卡大得多，故中途对炉灶加煤时，也不至影响炉子的产热量。
由于该炉灶采用较好的保温材料，且保温层最薄处也有70mm，最厚处有150mm以上，所以保温好，热损失小。再加之本炉灶连烟气的热量都得到充分利用，受热面积大，热交换较充分，又设置了进水予热装置，所以热效率高，若我们只按较低热效率75％计(而一般锅炉为70％)，则燃烧二公斤煤所产生的有效热量为12000×75％＝9000大卡二.热量的分配及使用1.洗盆浴用热量由于热水箱是利用炉芯外壁下部的环形下加热管(4)加热，其受热面积不大，此处温度也不太高，且在多功能同时使用时，大循环阀(28)关着，所以夹套及自动给水箱的热量不会带入热水箱，因此热水每小时吸收的热量绝不会超过400大卡／小时，若超过400大卡／小时，则十三个小时后，热水箱的水从0℃开始加热也会沸腾，这是不可能的。而洗盆浴主要是靠热水箱平时吸收的热量，所以洗盆浴所耗热量400大卡／小时已足够了。
2.蒸饭和采暖用热量经过测试，一般家庭蒸饭只需蒸发0.7～0.8公斤水，饭就熟了，而在常压下水的汽化热为539.6大卡／公斤，则蒸发0.8公斤水所需汽化热为539.6×0.8＝430大卡考虑蒸饭时的各种热量损失，蒸饭最多耗能也不会超过800大卡。
由查手册和计算得知在室外计算温度为－5℃，室内采暖温度为＋18℃时，一般35M房间采暖需热量3800大卡／小时。
上述蒸饭和采暖所需蒸汽主要来源于夹套(8)，所以对夹套产汽的热量计算如下
本实用新型的工作压力为0.2kg／cm，在该压力下水的饱和温度为104℃。由于夹套靠近炉芯，故夹套内圈壁温度至少也不低于114℃，则壁温与水温之差至少为△t＝114℃－104℃＝10℃夹套内圈与水之间每小时、每平方米的换热量，根据传热学牛顿－－黎赫曼公式q＝a＊△t大卡／米2＊小时式中△t为温差(即10℃)a为放热系数a＝39＊△t2.33＊p0.5(其中p为炉压0.2kg／cm)＝39＊102.33＊0.20.5＝3730大卡／米2＊小时＊度∴q＝a＊△t＝3730＊10＝37300大卡／米2＊小时水与夹套受热接触面积上的换热量为Q＝q＊F(式中F为接触面积)F＝π＊d＊h＝π［(d1＋d2)／2］＊h(d为夹套平均直径)＝3.14＊［(0.22＋0.25)／2］＊0.2(h为夹套装水高度)＝0.15米2∴Q＝q＊F＝37300＊0.15＝5600大卡／小时故夹套内沸腾水吸收的用于产生蒸汽的热量5600大卡／小时＞采暖热量3800大卡／小时＋蒸饭热量800大卡／小时所以夹套产汽热量同时供蒸饭和采暖也是可行的。
3.炒菜用热量上面已经计算过，燃烧二公斤煤在本实用新型上所得的有效热量为12000＊75％＝9000大卡／小时有效热量9000大卡／小时－(洗盆浴400大卡／小时＋夹套产蒸吸收的热量5600大卡／小时〈用于蒸饭和采暖〉)＝3000大卡／小时。这3000大卡／小时从炉口出来的热量，用于炒菜是足够的。
综上所述，本炉灶同时进行洗盆浴、采暖、蒸饭、炒菜等多功能是可行的。
本实用新型在炉芯外壁中上部的高温区用作加热主要产汽容器夹套，在炉芯外壁下部用作加热洗澡用热水箱，烟囱的热量也被用来加热自动给水箱，所以余热得到充分的利用。再加之保温层厚、保温材料好，所以热损失小，热效率高。而且水箱及各种另部件均设在炉体内，故造型新颖、外表美观。又由于三个热水容器都派上各自不同的用场，所以多功能可同时实现。本实用新型采用无阀门控制的淋浴管作水封管，故能保证安全低汽压，若水封管万一堵塞，防爆膜也能确保安全。所设置的水位表和自动给水装置，减少了人工频繁操作加水、避免造成干锅的危险。本实用新型还设有装着定时器的鼓风机，这在多功能同时使用应急烧饭时，效果更佳。
本实用新型的具体结构由以下实施例及附图给出。
图1是本实用新型内部结构主视图，图2是内部结构俯视图，图3是外型图。
下面结合
图1、图2及图3详细说明本实用新型的具体结构细节及工作情况。
本家用炉灶的炉芯(9)内是煤的燃烧室，其燃烧后由炉口(10)出来的高温烟气，经火管(11)到竖直烟道(12)，再经用来加热自动给水箱(15)的烟气加热管(35)及烟囱(39)排放。夹套出火管(11)采用了双层套保护结构，使高温烟气不直接与夹套接触。炉芯外壁中上部高温区装有主要用作产气的夹套(8)，其通过汽平衡管(36)及水联管(33)与装有浮球阀自动控制水位的自动给水箱(15)相连以形成联通容器，这样使该两容器的压力相等、水位一致，采用这种结构不会因为夹套先产汽升压时，把夹套的水压入自动给水箱中，造成两容器水位不一致而在水位表(24)中形成假水位；同时，使自动给水箱的水能补充到夹套中去，还能使自动给水箱产汽时，蒸汽可以通过汽平衡管(36)送入主汽管(38)以供用汽点。本炉灶根据水静压强原理，在自动给水箱(15)的安全排放口(e)，经淋浴出水管(23)接至洗澡间的一根竖直向上的二米高的淋浴管，以构成水封管结构。安全排放口(e)浸入水下10mm，这能保证形成水封。在炉芯外壁下部设有环状下加热管(4)，它通过上循环管(34)及下循环管(41)与热水箱(30)连接，以使之形成冷热水循环而将热水箱的水加热。在热水箱(30)上部的洗澡水出口(f)处接有盆浴管(25)；底部出水口(d)处接有大循环阀(28)。本家用炉灶还设有进水予热装置，使补进自动给水箱和夹套中的是热水，对升温产汽有利。本家用炉灶在(21)处设有防爆膜，以备万一水封管堵塞使压力升高时，能自行破裂而降压。本炉灶还设有水位表观察管(24)，万一自动给水装置出毛病时，也能通过人眼睛观察和手加水。本炉灶还设有烟气除尘结构，由炉口(10)出来的高温烟气经出火管(11)到竖直烟道(12)，由于该焰道断面增大，烟气流速减慢，在该烟道内的烟气流向朝下，粉尘自身重力也向下，因此粉尘很容易从烟气中分离出来，集在排气烟道(32)中定期排出。采用这种结构，易于除烟灰，减少烟气加热管(35)的堵塞，增强烟气热量的加热效果。此外，为防止夹套结垢，本炉灶还配有水处理装置，由直径200mm，高1200mm的小型钠离子交换器来处理水，内装黄化煤或树脂，定期进行再生。
权利要求1.一个由炉心(9)、夹套(8)、热水箱(30)组成的家用炉灶、其特征是它有与三种加热方式相适应的三个各自独立的热水容器，即夹套(8)、热水箱(30)、自动给水箱(15)，且有使热量作三种循环的构件及人工为控制和调节三个热水容器的大循环阀(28)。
2.根据权利要求1所述的家用炉灶，其特征是它有位于炉芯中上部高温区的主要用作产汽的夹套(8)。
3.根据权利要求1所述的家用炉灶，其特征是它有位于炉芯外壁下部的下加热管(4)来加热的热水箱(30)。
4.根据权利要求1所述的家用炉灶，其特征是它有利用烟囱热量的烟气加热管(35)来加热，且用浮球阀来自动控制水位的自动给水箱(15)。
5.根据权利要求1所述的家用炉灶，其特征是它有使夹套(8)与自动给水箱(15)形成汽水循环的构件主汽管(38)、汽平衡管(36)及水联管(33)。
6.根据权利要求1所述的家用炉灶，其特征是它有使下加热管(4)与热水箱(30)之间形成冷热水循环的构件上循环管(34)及下循环管(41)。
7.根据权利要求1所述的家用炉灶，其特征是三个水容器之间的大循环，即夹套(8)通过水联管(33)到自动给水箱(15)，再由自动给水箱的安全排放口(e)下流至热水箱(30)的洗澡水出口(f)，再由热水箱底部的出水口(d)经大循环阀(28)及管道(42)至夹套(8)的大循环，其主要控制构件是大循环阀(28)。
专利摘要本实用新型提供了一种充分利用热能的三容器三热式三循环多功能节能家用炉灶，该炉灶将产汽的水箱与热水箱分离，因而产汽快、汽量足，可实现洗澡、采暖、蒸饭、炒菜多功能同时使用，且该炉灶对热量还能控制和调节，如冬季余热主要用于产汽，以保证采暖、蒸食之功能，而夏季，除了蒸食之外，不需用汽，这时将大循环阀(28)打开，使三容器形成大循环而不再产汽，此时余热主要用于加热水。
文档编号F24B9/04GK2058961SQ89202919
公开日1990年7月4日 申请日期1989年3月14日 优先权日1989年3月14日
发明者刘佑国, 孙文瑜 申请人:刘佑国, 孙文瑜