专利名称：全封闭冲击换热燃气灶的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是炊具领域，是一种能够回收余热的全封闭冲击换热燃气灶。
背景技术：
目前，国内市场上燃气灶的品种繁多、款式各异，但它们的工作原理和传热方式相同，就是将天然气在天然气调节阀与风门的调控下、分散在炉头分火盖上让其充分燃烧，然后再将热量传送到锅底，这种传热方式由于存在向燃气灶之外空间的散热即辐射散热和对流散热，使得燃气灶的热效率较低。公布号为CN102313303A的发明专利公开了 “一种喷气式燃气灶”，该发明采取对燃气加速并喷射到锅底，提高了燃气与锅的传热效率，然而还存在着技术不足，表现在:助燃空气仅靠常规引流进气方式、以及炉头前的网状喷眼结构，不能使冲向锅底的燃气流获得高速度，也没有解决燃气灶向燃气灶之外空间辐射散热的技术问题，燃气灶的热效率仍然较低。公布号为CN102102879A的发明专利公开了 “燃气灶热回收系统”，该发明通过在火口周围设置热回收器，减小火口向燃气灶之外空间的辐射散热和对流散热，回收了部分燃气的能量，然而还存在着技术不足，表现在:设置在火口周围的热回收器，降低了燃气流动的自然动力，即相当于增加了燃气的流动阻力，从而导致了在相同的天然气耗量下，对锅底的加热量不足，另外，仍不能消除向燃气灶之外空间的辐射散热和对流散热。如何能够使燃气灶既能提高燃气与锅底的传热效率、又能消除向燃气灶之外空间的辐射散热和对流散热，还能回收燃气余热并利用起来，这是本发明要解决的问题。
发明内容
为克服现有技术中存在的热效率低、烟气余热没有很好的回收利用的不足，本发明提出了一种全封闭冲击换热燃气灶。本发明包括锅架、刷式软封严、冲击换热器、外壳、鼓风机、螺旋板式换热器、支板、空气燃气预混器和电点火器；所述支板位于外壳内，所述的冲击换热器、鼓风机、螺旋板式换热器、空气燃气预混器和电点火器均位于支板内，其中，鼓风机位于所述支板内的底部；空气燃气预混器位于鼓风机的上方，并使该空气燃气预混器的预混通道的下端与所述鼓风机的出口连通，冲击换热器下端的接口与空气燃气预混器的预混通道的上端连通，该冲击换热器上部固定在锅架底部的中心位置；电点火器位于冲击换热器内所述支板的上端与锅架连接；2个螺旋板式换热器分别位于所述支板下方一侧，并且该螺旋板式换热器的燃气入口与燃气连管的下端连通；在锅架底部有环形的刷式软封严。所述冲击换热器的内腔为燃气气流通道。所述冲击换热器的内腔的上端为扩张的喇叭形，下端为圆柱形。在所述冲击换热器下端端板中心有通孔与空气燃气预混器的出口连通。所述冲击换热器内腔圆柱段的直径为60mm 100mm，所述述冲击换热器上端喇叭口处的直径为180mm 400mm。换热器的喇叭口上有盖板，该盖板上分布有喷嘴的安装孔。在冲击换热器内部下端安装有中央有电点火器；该电点火器位于所述冲击换热器下端端板中心贯通孔的上方，用于点燃空气和天然气的混合气体。所述螺旋板式换热器有乏气入口、乏气出口、冷水进口和热水出口，其中，该换热器的乏气入口通过燃气连管与锅架相连通，通过冷水进口与外部冷水管相连；乏气出口与排烟管连通；该螺旋板式换热器热水出口与水箱相连；所述水箱固定于外壳的内侧壁上，通过热水出口与螺旋板式换热器连接，水箱的右侧上部外壁面有一通气孔，该通气孔贯穿水箱和外壳；所述空气燃气预混器包括预混通道、环形的天然气进气管、2根天然气连管和2个电磁阀；预混通道位于整个预混器的中央；2根天然气连管的一端分别与预混通道的喉部连通，另一端分别与天然气进气管连通；2个电磁阀分别安装在天然气连管上；所述天然气进气管与外接天然气管联通。所述预混通道包括喉部、收缩段、扩张段和连接段，所述的混合气体是由空气与天然气混合后形成的。所述的预混通道喉部为等径段，收缩段和扩展段均为喇叭型，并分别位于喉部的下端和上端；收缩段入口处的直径与扩展段出口处的直径相等；收缩段出口处的直径与扩展段入口处的直径相等，并且所述收缩段出口处的直径与扩展段入口处的直径均与喉部光滑过渡。预混通道喉部的直径为15 45mm，并且预混通道喉部的直径与所述收缩段出口处直径的比例4:1 ;在预混通道的两端分别有与该预混通道两端的喇叭口连接的等径段，该等径段分别用于将所述预混通道与鼓风机和冲击换热器连接。所述水箱的右侧上部外壁面有贯通的通气孔；水箱和外壳之间有保温层；外壳的底部中心有通孔，该通孔是冷水进口连接的外部冷水管和排烟管的接入通道;所述喷嘴的安装孔在该盖板的圆周分为三层，其中位于所述盖板中心有一个喷嘴安装孔，在中间一层均布有四个喷嘴安装孔，位于所述盖板外缘处均布有个喷嘴安装孔。所述位于中间一层和盖板外缘处的喷嘴的中心不在盖板圆面的同一条直径上。本发明中位于锅架内底部的刷式软封严为陶瓷棉制造，用于阻止燃气沿炊具锅壁流出。鼓风机用于吸入助燃的空气并使空气压力升高，空气燃气预混器用于使天然气与助燃空气混合，冲击换热器用来产生高温燃气，并使高温燃气通过喷嘴加速后冲击炊具。螺旋板式换热器是一个用高温流体加热低温流体的间壁式换热设备，高温流体为冲击到炊具锅底之后温度降低的燃气即乏气，低温流体为水。水箱用于盛放来自螺旋板式换热器的热水。燃气灶外壳的底部中央有一通孔，为连通外部大气的通道，使得燃气灶外部的空气能够吸入鼓风机，同时该通孔也是冷水进口连接的外部冷水管和排烟管的接入通道。通过位于冲击换热器底部的电点火器点燃空气和天然气的混合气体。冲击换热器的上表面与锅架I和炊具锅底面构成了一个相对封闭的空间，该空间为燃气室，用于组织高温燃气冲击炊具锅底，并限制燃气向外部空间的辐射散热和对流散热。水箱的一侧上部外壁面有一通气孔，该通气孔贯穿水箱和外壳，使得水箱与外界大气相通，保证水箱内的压力平衡。水箱和燃气灶外壳之间的保温层用于水箱内热水的保温。外壳支架处有一连通水箱的微型水泵，用于将水箱内储存的热水泵出到用户需要的地方空气燃气预混器的预混通道内形成的先收缩再扩展通道，其收缩通道的收缩角度根据鼓风机出口的压力和流量确定，通过这一收缩通道使得鼓风机出口的空气压力逐渐降低到环形天然气进气管内的天然气的压力之下，从而使得天然气能够顺畅的吸入并与空气混合。天然气连管上安装有电磁阀，用于调节天然气的进气量，从而控制燃气灶的火力。本发明的全封闭冲击换热余热回收式燃气灶，通过设置冲击换热器来提高燃气与炊具锅的传热效率；通过设置鼓风机来提高空气与燃气的流动速度，保证冲击换热器的冲击传热效率；由炊具锅底、刷式软封严、锅架I和冲击换热器的上部组成的相对封闭空间，将燃气与燃气灶之外的大气隔绝，消除燃气灶对燃气灶之外大气的辐射散热与对流散热；通过设置螺旋板式换热器回收燃气余热并向水箱提供热水。本发明与现有技术的燃气灶相t匕，热效率可从55%提高到85%以上，是很有市场应用前景的节能炊具。
图1是全封闭冲击换热余热回收式燃气灶的结构示意图；图2是空气燃气预混器的结构示意图；图3是冲击换热器和锅架的俯视图，其中:1.锅架；2.刷式软封严；3.冲击换热器；4.外壳；5.通气孔；6.燃气连管；7.保温层；8.鼓风机；9.螺旋板式换热器；10.冷水进口 ；11.热水出口 ；12.水箱；13.微型水泵；14.排烟管；15.保温层；16.支板；17.空气燃气预混器；18.电点火器；19.预混通道；
20.天然气进气管；21.天然气连管；22.电磁阀；23.喷嘴。
具体实施例方式现结合附图1、附图2和附录3对本发明作进一步描述:本实施例为全封闭冲击换热余热回收式燃气灶，包括锅架1、刷式软封严2、冲击换热器3、外壳4、通气孔5、燃气连管6、保温层7、鼓风机8、螺旋板式换热器9、冷水进口 10、热水出口 11、水箱12、微型水泵13、排烟管14、保温层15、支板16、空气燃气预混器17、电点火器18、预混通道19、环形天然气进气管20、天然气连管21、电磁阀22、喷嘴23。所述燃气灶外壳4为一长方体形状，其顶面中央为锅架1，锅架I中部有一通孔，该通孔用于放置炊具锅，该通孔底部有一环形的刷式软封严2，刷式软封严2为陶瓷棉制造，用于阻止燃气沿炊具锅壁流出。鼓风机8位于燃气灶外壳4的内部中心位置，安装在支板16上。支板16为U形承力结构，用铝合金制成。在所述支板16的上端与锅架I焊接。鼓风机8安装在该支板16内的底部。空气燃气预混器17位于支板16内，并且该空气燃气预混器17的预混通道19的下端与所述鼓风机8的出口连通；冲击换热器3亦位于支板16内，该冲击换热器3下端的接口与空气燃气预混器17的预混通道19的上端连通。鼓风机8用于吸入助燃的空气并使空气压力升高，空气燃气预混器17用于使天然气与助燃空气混合，冲击换热器3用于产生高温燃气，并使高温燃气通过喷嘴23加速后冲击到炊具锅底并加热锅内食物。2个螺旋板式换热器9分别位于所述支板16下方一侧，并且该螺旋板式换热器9的燃气入口与燃气连管6的下端连通；三通型的排烟管14的两端分别与螺旋板式换热器9的燃气出口连通，并通过排烟管14中部的排烟通道将螺旋板式换热器9内的低温燃气排出。在所述燃气灶外壳4的内侧壁上固定有盛放来自螺旋板式换热器9热水的水箱
12。并且该水箱12的右侧上部外壁面有贯通的通气孔5，通过使得燃气灶外部的空气能够吸入鼓风机8。水箱12和燃气灶外壳4之间有保温层15。燃气灶外壳4的底部中央有一通孔，该通孔为于外部大气连通的通道，同时该通孔也是外部冷水管和排烟管14安装通道。燃气灶外壳4的底部、水箱12的出口处安装有微型水泵。所述冲击换热器3为一容器，其上部固定于锅架I的底部中心位置，其下部与空气燃气预混器17的预混通道19的上端相连。在冲击换热器3的内腔形成了燃气气流通道。所述冲击换热器3的内腔的上端为扩张的喇叭形，下端为圆柱形。在所述冲击换热器3下端端板中心有贯通孔，该通孔与空气燃气预混器17的出口连通。所述冲击换热器3内腔圆柱段的直径为60mm 100mm,所述述冲击换热器3上端喇卩入口处的直径为180mm 400mm。本实施例中，所述冲击换热器3内腔圆柱段的直径为100mm，所述述冲击换热器3上端喇叭口处的直径为180mm。换热器3的喇叭口上有盖板，该盖板上分布有喷嘴23的安装孔，所述喷嘴的安装孔在该盖板的圆周分为三层，其中位于所述盖板中心有一个喷嘴安装孔，在中间一层均布有四个喷嘴安装孔，位于所述盖板外缘处均布有12个喷嘴安装孔。所述位于中间一层和盖板外缘处的喷嘴的中心不在盖板圆面的同一条直径上。喷嘴23安装在各喷嘴安装孔上。位于所述盖板中心的喷嘴的出口直径为6mm 20mm,其它喷嘴的出口直径为3mm 7mm。本实施例中，位于所述盖板中心的喷嘴的出口直径为12mm，其它喷嘴的出口直径为4mm。在冲击换热器3内部下端安装有中央有电点火器18 ;该电点火器18位于所述冲击换热器3下端端板中心贯通孔的上方，用于点燃空气和天然气的混合气体。所述冲击换热器3的上表面与锅架I和炊具锅底面构成了一个相对封闭的空间，该空间为燃气室，用于组织高温燃气冲击炊具锅底，并限制燃气向外部空间的辐射散热和对流散热；所述螺旋板式换热器9有一个乏气入口，一个乏气出口，一个冷水进口，一个热水出口，该换热器的乏气入口通过燃气连管6与锅架相连接，通过冷水进口 10与外部冷水管相连，通过热水出口 11与水箱相连，乏气出口通过与三通型的排烟管14连接使温度降至最低的乏气排向室外大气；所述水箱12固定于燃气灶外壳4的全部内侧壁上，通过热水出口 11与螺旋板式换热器9连接，水箱12的右侧上部外壁面有一通气孔5，该通气孔5贯穿水箱12和外壳4使得水箱12与外界大气相通，保证水箱内的压力平衡，水箱12和燃气灶外壳4之间有保温层15，用于水箱12内热水的保温；所述外壳4为一长方体铝制壳体，上部中心为通孔用于安装锅架1，下部中心也为通孔用于将燃气灶外部的空气引入鼓风机8并作为冷水管和排烟管14的接入通道；外壳4下部有四个支腿用于支撑整个燃气灶，其右后侧支腿内侧有一联通水箱12的微型水泵13，用于将水箱12内储存的热水泵出到用户需要的地方；所述空气燃气预混器17如图2所示，该预混器由预混通道19、环形的天然气进气管20、3根天然气连管21和3个电磁阀22组成。预混通道位于整个预混器的中央；3根均布在预混通道周围，并且各天然气连管的一端分别与预混通道的喉部连通，另一端分别与天然气进气管连通；各天然气连管21上分别安装有电磁阀22 ;所述天然气进气管与外接天然气管联通。所述预混通道19包括喉部、空气收缩段、混合气体的扩张段和连接段，所述的混合气体是由空气与天然气混合后形成的。所述的预混通道喉部为等径段；所述收缩段和扩展段均为喇叭型，并分别位于喉部的下端和上端，使所述预混通道19内形成了中间细、两端粗的预混通道。收缩段入口处的直径与扩展段出口处的直径相等；收缩段出口处的直径与扩展段入口处的直径相等，并且所述收缩段出口处的直径与扩展段入口处的直径均与喉部光滑过渡。预混通道喉部的直径为15 45mm，并且预混通道喉部的直径与所述收缩段出口处直径的比例4:1 ;本实施例中，预混通道喉部的直径为25mm，所述收缩段出口处直径的为100_。在预混通道19的两端分别有与该预混通道19两端的喇叭口连接的等径段，该等径段分别用于将所述预混通道与鼓风机和冲击换热器连接。预混通道19位于整个预混器的中央，其中部的喉部上对称安装有三根天然气连管21，该天然气连管21内侧与预混通道19接通，外侧与环形天然气进气管20接通，用于将环形天然气进气管20内的天然气引入预混通道19的喉部。预混通道19内收缩段的收缩角度根据与鼓风机8出口的压力和流量，通过伯努力方程确定。本实施例中，通过预混通道内的收缩段，使得鼓风机8出口的空气压力逐渐降低到环形天然气进气管20内的天然气的压力之下，从而使得天然气能够顺畅的吸入并与空气混合。天然气连管21上安装有电磁阀22，用于调节天然气的进气量，从而控制燃气灶的火力；环形天然气进气管20与外接天然气管联通。全封闭冲击换热余热回收式燃气灶是这样工作的:启动鼓风机8，空气进入鼓风机8加压，加压后进入空气燃气预混器17。天然气经环形天然气进气管20进入空气燃气预混器17,与加压后的空气混合,混合后进入冲击换热器3,电点火器18点燃混合气体燃烧形成高温燃气，调节电磁阀22的开度可以调整天然气的进气量，改变鼓风机8的转速可以调节空气的进气量。产生的高温燃气进入冲击换热器9的喷嘴23，喷嘴23使高温燃气加速并高速冲向炊具锅底进行冲击换热，实现加热锅内食物的功能；与锅换热后的燃气温度降低后经过燃气连管6进入螺旋板式换热器9加热冷水，换热后的燃气通过排烟管14排向室外大气，冷水加热后温度升高变为热水并通过热水出口 11进入水箱12储存，当用户需要热水时微型水泵13启动将热水泵出。
权利要求
1.一种全封闭冲击换热燃气灶，其特征在于，包括锅架、刷式软封严、冲击换热器、夕卜壳、鼓风机、螺旋板式换热器、支板、空气燃气预混器和电点火器；所述支板位于外壳内，所述的冲击换热器、鼓风机、螺旋板式换热器、空气燃气预混器和电点火器均位于支板内，其中，鼓风机位于所述支板内的底部；空气燃气预混器位于鼓风机的上方，并使该空气燃气预混器的预混通道的下端与所述鼓风机的出口连通，冲击换热器下端的接口与空气燃气预混器的预混通道的上端连通，该冲击换热器上部固定在锅架底部的中心位置；电点火器位于冲击换热器内所述支板的上端与锅架连接；2个螺旋板式换热器分别位于所述支板下方一侦牝并且该螺旋板式换热器的燃气入口与燃气连管的下端连通；在锅架底部有环形的刷式软封严。
2.如权利要求1所述全封闭冲击换热燃气灶，其特征在于，冲击换热器的内腔为燃气气流通道；所述冲击换热器的内腔的上端为扩张的喇叭形，下端为圆柱形；在所述冲击换热器下端端板中心有通孔与空气燃气预混器的出口连通；所述冲击换热器内腔圆柱段的直径为60mm 100mm,所述述冲击换热器上端喇卩入口处的直径为180mm 400mm ;换热器的喇叭口上有盖板，该盖板上分布有喷嘴的安装孔；在冲击换热器内部下端安装有中央有电点火器；该电点火器位于所述冲击换热器下端端板中心贯通孔的上方，用于点燃空气和天然气的混合气体。
3.如权利要求1所述全封闭冲击换热燃气灶，其特征在于，所述螺旋板式换热器有乏气入口、乏气出口、冷水进口和热水出口，其中，该换热器的乏气入口通过燃气连管与锅架相连通，通过冷水进口与外部冷水管相连；乏气出口与排烟管连通；该螺旋板式换热器热水出口与水箱相连。
4.如权利要求1所述全封闭冲击换热燃气灶，其特征在于，所述水箱固定于外壳的内侧壁上，通过热水出口与螺旋板式换热器连接，水箱的右侧上部外壁面有一通气孔，该通气孔贯穿水箱和外壳。
5.如权利要求1所述全封闭冲击换热燃气灶，其特征在于，所述空气燃气预混器包括预混通道、环形的天然气进气管、3根天然气连管和2个电磁阀；预混通道位于整个预混器的中央；3根天然气连管的一端分别与预混通道的喉部连通，另一端分别与天然气进气管连通；各天然气连管上分别安装有电磁阀；所述天然气进气管与外接天然气管联通。
6.如权利要求5所述全封闭冲击换热燃气灶，其特征在于，所述预混通道包括喉部、收缩段、扩张段和连接段，所述的混合气体是由空气与天然气混合后形成的；所述的预混通道喉部为等径段，收缩段和扩展段均为喇叭型，并分别位于喉部的下端和上端；收缩段入口处的直径与扩展段出口处的直径相等；收缩段出口处的直径与扩展段入口处的直径相等，并且所述收缩段出口处的直径与扩展段入口处的直径均与喉部光滑过渡；预混通道喉部的直径为15 45mm，并且预混通道喉部的直径与所述收缩段出口处直径的比例4:1 ;在预混通道的两端分别有与该预混通道两端的喇叭口连接的等径段，该等径段分别用于将所述预混通道与鼓风机和冲击换热器连接。
7.如权利要求1所述全封闭冲击换热燃气灶，其特征在于，所述水箱的右侧上部外壁面有贯通的通气孔；水箱和外壳之间有保温层。
8.如权利要求1所 述全封闭冲击换热燃气灶，其特征在于，外壳的底部中心有通孔，该通孔是冷水进口连接的外部冷水管和排烟管的接入通道。
9.如权利要求1所述全封闭冲击换热燃气灶，其特征在于，所述喷嘴的安装孔在该盖板的圆周分为三层，其中位于所述盖板中心有一个喷嘴安装孔，在中间一层均布有四个喷嘴安装孔，位于所述盖板外缘处均布有个喷嘴安装孔；所述位于中间一层和盖板外缘处的喷嘴的中心不在盖板圆面 的同一条直径上。
全文摘要
一种全封闭冲击换热燃气灶，支板位于外壳内，冲击换热器、鼓风机、螺旋板式换热器、空气燃气预混器和电点火器均位于支板内。鼓风机位于所述支板内的底部；空气燃气预混器位于鼓风机的上方，并与所述鼓风机的出口连通，冲击换热器下端的接口与空气燃气预混器的预混通道的上端连通，该冲击换热器上部固定在锅架底部的中心位置；电点火器位于冲击换热器内所述支板的上端与锅架连接；2个螺旋板式换热器的燃气入口与燃气连管的下端连通；在锅架底部有环形的刷式软封严。本发明提高了燃气与炊具锅的传热效率和空气与燃气的流动速度，保证冲击换热器的冲击传热效率。本发明与现有技术的燃气灶相比，热效率可从55%提高到85%以上，是很有市场应用前景的节能炊具。
文档编号F24C3/08GK103196163SQ20131012860
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月12日 优先权日2013年4月12日
发明者王文东, 李世武, 王泽元, 纪永胜 申请人:西北工业大学