燃烧器及应用其的热水器

《燃烧器及应用其的热水器》涉及燃烧器技术领域，尤其涉及一种燃烧器及应用其的热水器。

热水器或壁挂炉是以燃气为主要能源，提供生活热水或居家供暖的家用设备。燃烧器是燃气热水器和壁挂炉的重要部件，是使燃料和空气以一定方式喷出，然后混合燃烧的装置的统称。燃烧器按类型和应用领域分工业燃烧器、燃烧机、民用燃烧器、特种燃烧器几种。

2018年5月之前的技术中常用的燃烧器有两种，一种是浓淡式燃烧器，另一种是水冷式燃烧器，如图1所示为2018年5月之前的技术中的水冷式燃烧器所用的分火器，多个分火器并排分布构成了燃烧器的主要部分，该分火器具有两条引射管1，以从下方引射气体，从上方的火孔3排出，并被点燃形成火焰。在两条引射管1的外侧有进水管通孔4和出水管通孔5，分别用于使冷水管的进水管和出水管通过，以冷却燃烧器。由于进水管通孔4和出水管通孔5设在两侧，使两条引射管需要居中设计，造成流道的异形结构，从而导致引射气体的阻力增大，燃烧效率降低，燃烧后产生的氮氧化物较多。

图1为2018年5月之前的技术中的燃烧器的分火器的主视图。

图2为该发明实施例的燃烧器的俯视图。

图3为该发明实施例的燃烧器的分火器的主视图。

图4为该发明实施例的燃烧器的两个分火器的左视图。

图5为该发明实施例的燃烧器的主视图。

图6为该发明实施例的燃烧器的爆炸图。

附图标记说明：

2018年5月之前的技术：1：引射管；2：分流器；3：火孔；4：进水管通孔；5：出水管通孔。

该发明实施例：

10：燃烧器； 100：分火器；100A：第一壳体； 100B：第二壳体； 110：引射管； 111A：第一导流斜面； 111B：第二导流斜面；112：分流器； 112A：第一凹部； 112B：第二凹部； 112C：顶角部； 110A：引射段； 110B：出气段； 113：入口端；113A：弧形截面； 114：喉部； 115：引射段的出口端； 120：顶板； 121：火孔； 131：进水管通孔； 132：出水管通孔； 200：冷水管；210：进水管； 220：出水管；300：分气装置； 310：喷嘴； 320：阀门连接件。

2020年7月17日，《燃烧器及应用其的热水器》获得安徽省第七届专利奖金奖。 2100433B

如图2所示为该实施例的燃烧器10的俯视图，该实施例的燃烧器10包括多个分火器100以及贯穿多个分火器100的冷水管200，多个分火器100沿分火器100的宽度方向并排分布，冷水管200为U型管，包括进水管210和出水管220，以在燃烧器10的同一侧进排水，优选地，冷水管200为一体成型。

如图3所示为其中一个分火器100的主视图，该实施例的分火器100包括3个引射管110以及2个通孔（进水管通孔131和出水管通孔132），其中，冷水管200的两端分别从对应的通孔穿过，即进水管通孔131用于供进水管210穿过，并与进水管210紧密接触，出水管通孔132用于供出水管220穿过，并与出水管220紧密接触。

如图4所示，为相邻两个分火器103和104的左视图，请结合参阅图2和图3，该实施例中，分火器100可以由第一壳体100A扣合第二壳体100B形成，即引射管100的气体通道由第一壳体100A和第二壳体100B围成，进水管通孔131和出水管通孔132贯穿第一壳体100A和第二壳体100B。分火器100还包括顶板120，盖合于3个引射管110的上方，并开设有多个火孔121。

参阅图3和图4，每个引射管110按照气体流向依次设置引射段110A和出气段110B，其中，引射段110A具有入口端113、喉部114和出口端115，引射管110从入口端113垂直向上引射气体，经由喉部114和出气段110B，然后从火孔121排出后由点火器160点燃形成火焰。为了避免气流的喷力过大而导致的火焰太高，引射管110的出气段110B的端面向两侧倾斜以形成导流斜面（包括向左侧倾斜的第一导流斜面111A和向右侧倾斜的第二导流斜面111B）。

喉部114设置于引射段110A的最小截面处，即气体在喉部114处具有最小的通过面积。喉部114允许气体通过的最大宽度为D1，例如，当喉部114的截面形状为圆形时，最大宽度D1即为喉部114的直径；当喉部114的截面形状为矩形时，最大宽度D1即为喉部114的最长对角线。

降低喉部114的最大宽度D1可以减小分火器100的尺寸，增加引射段110A的长度H1以及喉部114的最大宽度D1可以降低能量损失系数，进而提高引射系数，并使燃气和空气的混合更均匀。实验表明，当H1＝6D1时，燃烧器引射的能量损失系数约为2.2；当H1＝8D1时，燃烧器引射的能量损失系数约为1.8；当8.5D1≤H1≤9.5D1时，燃烧器引射的能量损失系数约为1.5。降低能量损失系数有利于提高引射系数，当引射系数提高，实际燃烧产物的体积就会增大，从而导致燃烧温度急剧下降，进而可以减少热力型氧化反应，以降低氮氧化物的排放（热力型氧化反应是指空气中的氮气与氧气在高温下发生氧化发应而生成氮氧化物，实验证明，随着反应温度升高，氧化反应速率按指数规律增加）。

优选地，引射段110A包括预混段110A1和扩压段110A2，引射管110在预混段110A1具有相同的截面形状，预混段110A1的长度为H11，其中，2D1≤H11≤3D1；扩压段110A2沿气体流动方向逐渐偏离引射管110的中心轴，扩压段110A2的长度为H12，其中，3.5D1≤H12≤4.5D1。

进一步地，出气段110B的长度H2≤30％H1，以减小分火器100的尺寸。

优选地，11毫米≤D1≤14毫米，进而每个分火器100在喉部114所形成的气体通道的截面积为33毫米2～42毫米2，因此，增加引射管的数量有利于减小喉部114的最大宽度，以减小分火器100的尺寸。需要说明的是，该实施例中，引射管110可以是3个，也可以是大于3个，引射管110的数量增多可以提高引射系数，进而可以增加引射气体的量。

进一步地，入口端113的最大宽度D2大于等于出口端115的最大宽度D3，优选地，D2＝D3，并且入口端113的中心向出口端115内凹以形成弧形截面113A，如图3所示，这种大圆角设计的入口端113可以使气体流动更顺畅，并增加通过燃气引射空气的量，优选地，D2≥18毫米。

如图3和图4所示，引射管110还具有分流器112，包括第一壳体100A向引射管110的腔体凹陷而形成的第一凹部112A以及第二壳体100B向引射管110的腔体凹陷形成的第二凹部112B。分流器112用于分流气体，即使一部分气体受分流器112的阻力影响，向引射管110的两侧分流，从与引射管110的两侧相对应的火孔121喷出，然后燃烧形成火焰；而另一部分气体由第一凹部112A和第二凹部112B之间的气体通道垂直向上，从与引射管110的中心相对应的火孔121喷出，然后燃烧形成火焰。

分流器112的顶角部112C的角度α优选为45°至85°，即顶角部112C用于使气体向其两侧分流的分流角度优选为45°至85°，以降低气体流动的阻力。

图5和图6分别示出了燃烧器10的主视图和爆炸图，即多个分火器100组合在一起时的视图，该实施例中，燃烧器10还包括分气装置300，设置于各引射管110的下方，分气装置300内限定有燃气通道，通过多个喷嘴310与引射管110连通。在燃烧器10工作时，与阀门连接件320连接的燃气阀门打开，燃气通过喷嘴310进入引射管110，喷嘴310的直径D0小于喉部114的最大宽度D1，优选地，D1＝2D0，以引射更多的气体进入引射管110，提高引射系数，减少氮氧化物的产生。

优选地，该实施例中，进水管通孔131和出水管通孔132分别位于相邻两个引射管110之间，进水管通孔131和出水管通孔132的顶部优选设置在同一水平面，进水管通孔131的顶部E1应高于分流器112的底部E2，以使冷水管200的位置接近顶板120，进而提升冷却效率，减少氮氧化物的产生。

该实施例中，燃烧器10是直立式结构，燃气从喷嘴310喷出后，气流方向也是垂直的，燃气和空气在引射管110中混合后再在火孔121被点燃，大圆角的入口端113可以引射更多的气体量，而减小喉部114的直径，增长引射段110A的长度可以在减小分火器100的尺寸的前提下使气体混合更加均匀。而至少3个引射管的设计，不仅可以增加引射气体的量，还可以使对应的喷嘴310的数量增多，进一步提高引射系数，减少氮氧化物的产生。实验表明，采用该实施例的这种流道设计可以将氮氧化物的排放量从80ppm（每立方厘米的粒子数）降低到20ppm。

进一步地，分火器100还包括设置于引射管110外部的间距定位机构150，每一个间距定位机构150包括对称设置的第一凸部151和第二凸部152，其中，第一凸部151是由第一壳体100A向引射管110的外部凸起而形成，第二凸部152是由第二壳体100B向引射管110的外部凸起而形成。

如图4所示，第一凸部151和第二凸部152之间的距离是D5，引射管110的入口端113的外直径是D4，其中D4等于D5，从而使相邻两个分火器103和104的入口端113的侧壁可以相抵，并使相邻两个分火器103和104的间距定位机构150可以相抵，即分火器103的第一凸部151和分火器104的第二凸部152相抵。

需要说明的是，该实施例并不限定间距定位机构150的数量，例如可以在其中一个引射管110外部设置一个间距定位机构150，也可以在每个引射管110外部各设置一个间距定位机构150。只要能够使相邻两个分火器100的入口端的侧壁相抵，以及相邻两个分火器的间距定位机构150相抵即可。

该实施例中，间距定位机构150可以使多个分火器100之间的固定更加牢靠，减少晃动或震动，从而降低燃烧器10在工作时所产生的噪音。

进一步地，如图5和图6所示，多个分火器100中包括排列在燃烧器10端部的第一分火器101和第二分火器102，燃烧器10还包括第一压板171、第二压板172、连接件180、第一紧固件191和第二紧固件192。其中，第一压板171位于第一分火器101的外侧，第二压板172位于第二分火器102的外侧；连接件180依次穿过第一压板171、各分火器100和第二压板172；以及，连接件180通过第一紧固件191与第一压板171紧固连接，连接件180通过第二紧固件192与第二压板172紧固连接，从而使第一压板171和第二压板172从燃烧器10的两端压紧各分火器100。优选地，该实施例中，连接件180可以是双头螺杆，第一紧固件191和第二紧固件192可以是螺栓。

燃烧器及应用其的热水器专利目的

《燃烧器及应用其的热水器》实施例提供一种燃烧器及应用其的热水器，以解决或缓解2018年5月之前的技术中的一项或更多项技术问题。

燃烧器及应用其的热水器技术方案

《燃烧器及应用其的热水器》实施例提供一种燃烧器，包括多个分火器，以及贯穿多个分火器的冷水管，多个分火器沿分火器的宽度方向并排分布，分火器包括至少三个引射管，冷水管包括进水管和出水管，以在燃烧器的同一侧进排水；分火器包括供进水管穿过的进水管通孔和供出水管穿过的出水管通孔，进水管通孔和出水管通孔分别设置于相邻两个引射管之间。

在一种实施方式中，分火器包括对称设置的第一壳体和第二壳体，引射管的气体通道由第一壳体和第二壳体围成，分火器还包括连接于第一壳体和第二壳体上方的顶板。在一种实施方式中，进水管通孔和出水管通孔的顶部设置在同一水平面。

在一种实施方式中，引射管按气体流向依次设置引射段和出气段，出气段上设置分流器，分流器具有用于使气体向两侧分流的顶角部。

在一种实施方式中，进水管通孔的顶部高于分流器的底部。

在一种实施方式中，燃烧器还包括设置于分火器外部壳体上的间距定位机构，间距定位机构至少包括相邻两分火器的第一壳体或第二壳体上设置的第一凸部或第二凸部。在一种实施方式中，燃烧器还包括设置在多个分火器两端部的第一压板及第二压板；第一压板和第二压板分别位于多个分火器两端部的外侧。

在一种实施方式中，燃烧器还包括穿设于第一压板、多个分火器和第二压板的连接件。

在一种实施方式中，燃烧器还包括至少一个紧固件，至少一个紧固件用于使第一压板、第二压板及连接件紧固连接。

作为该发明实施例的另一个方面，该发明实施例还提供一种热水器，包括如上所述的燃烧器。

燃烧器及应用其的热水器改善效果

《燃烧器及应用其的热水器》实施例采用上述技术方案，可以提高冷却效率，减少氮氧化物的产生。

1.一种燃烧器，其特征在于，包括多个分火器，以及贯穿所述多个分火器的冷水管，所述多个分火器沿所述分火器的宽度方向并排分布，所述分火器包括至少三个引射管，所述冷水管包括进水管和出水管，以在燃烧器的同一侧进排水；所述分火器包括供所述进水管穿过的进水管通孔和供所述出水管穿过的出水管通孔，所述进水管通孔和所述出水管通孔分别设置于相邻两个所述引射管之间。

2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述分火器包括对称设置的第一壳体和第二壳体，所述引射管的气体通道由所述第一壳体和所述第二壳体围成，所述分火器还包括连接于所述第一壳体和第二壳体上方的顶板。

3.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述进水管通孔和出水管通孔的顶部设置在同一水平面。

4.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述引射管按气体流向依次设置引射段和出气段，所述出气段上设置分流器，所述分流器具有用于使气体向两侧分流的顶角部。

5.根据权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述进水管通孔的顶部高于分流器的底部。

6.根据权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括设置于所述分火器外部壳体上的间距定位机构，所述间距定位机构至少包括相邻两分火器的第一壳体或第二壳体上设置的第一凸部或第二凸部。

7.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括设置在所述多个分火器两端部的第一压板及第二压板；所述第一压板和所述第二压板分别位于所述多个分火器两端部的外侧。

8.根据权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括穿设于所述第一压板、所述多个分火器和所述第二压板的连接件。

9.根据权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括至少一个紧固件，所述至少一个紧固件用于使所述第一压板、所述第二压板及所述连接件紧固连接。

10.一种热水器，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的燃烧器。

大气式燃烧器优点

1、比自然引风扩散式燃烧器火焰短、火力强、燃烧温度高。

2、可以燃烧不同性质的燃气，燃烧比较完全、燃烧效率比较高、烟气中CO含量比较少。

3、可以应用低压燃气、由于空气依靠燃气吸入，所以不需要送风设备。

4、适应性强，可以满足较多工艺的需要。

大气式燃烧器缺点

1、由于只预混了部分空气，而不是全部燃烧所需的空气，故火孔热强度、燃烧温度虽比自然引风扩散式燃烧器高，但仍受限制，仍不能满足某些工艺需求。

2、当热负荷较大时，多火孔燃烧器的结构比较笨重。

大气式燃烧器应用范围

多火孔大气式燃烧器应用非常广泛，在家庭及公共事业中的燃气用具如家用灶、热水器、沸水器及食堂灶上用的最为广泛，在小型锅炉及工业炉上也有应用。单火孔大气式燃烧器在中小型锅炉及某些工业炉上广泛应用。