一种用于燃气热水器负荷变化时防振动的燃烧室结构

1.本发明属于燃气热水器领域，特别涉及一种用于燃气热水器负荷变化时防振动的燃烧室结构。


背景技术：

2.燃气热水器因其体积小、加热快与即开即用的优点备受用户青睐，在改善居民生活条件和提高生活品质中扮演了重要的角色。然而，随着经济的发展与人民生活水平的提高，对燃气热水器的安全、舒适的要求也越来越高。但燃气热水器振动问题一直是困扰厂家与用户的难题。在实验室优越的环境下开发出来的产品即使经批量检测合格后进入用户家庭，在气源、使用环境以及产品老化等客观因素的影响下，仍有可能出现振动问题。
3.燃气热水器的振动大多发生在初始点火或者负荷增加时，其具体的过程如下：燃气与空气流量突然增加，导致燃烧释放大量的热，燃烧室内温度整体升高，振荡频率升高。另外，瞬间燃烧所生成的高温高压燃烧产物也会阻碍预混或者部分预混燃气从火孔处流出燃烧，严重时可能造成回火和熄灭。此时燃烧热释放减小，燃烧温度也随之下降，高温高压烟气也相应减少，又造成从火孔流出燃气量开始回升增加，燃烧室内又回到温度升高、高温高压烟气增加的状态。这种周期性的变化造成非稳定的燃烧热释放波动与声压波动，不断变化过程中两者如果在某一频率上产生正反馈加强，热声耦合作用促进燃气热水器持续振动。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于燃气热水器负荷变化时防振动的燃烧室结构，其通过在水路增加一个套管换热器和燃烧室相连，振动发生时燃烧器内烟气流入套管换热器从而改变燃烧室内压力波动频率，可以有效控制燃气热水器燃烧振动的发生，改善了用户体验感，提高了燃气热水器运行的安全性。
5.为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：
6.一种用于燃气热水器负荷变化时防振动的燃烧室结构，包括燃烧室、单向阀门a、烟气旁路、套管换热器、单向阀门b、热交换器、测振仪和燃气热水器控制器；
7.燃烧室一侧开有烟气旁路，烟气旁路连接套管换热器烟气入口，套管换热器烟气出口连接热交换器旁路烟气入口；烟气旁路中设置单向阀门a，套管换热器与热交换器旁路烟气入口之间设置单向阀门b；
8.单向阀门a的烟气入口靠近燃烧室，单向阀门b烟气入口靠近套管换热器；
9.入户冷水连接套管换热器水入口，套管换热器水出口连接热交换器水路入口；
10.燃气热水器控制器通过信号传输线路控制单向阀门a与单向阀门b开闭，测振仪监测燃烧室振动，并将振动信号实时传输到燃气热水器控制器。
11.本发明进一步的改进在于，当燃气热水器初始启动或者负荷增加，测振仪监测到热水器发生振动时，燃气热水器控制器发出信号控制单向阀门a和单向阀门b开启，燃烧室
内高压膨胀烟气流入套管换热器中，与冷水换热后进入热交换器，并与直接由燃烧室进入热交换器的烟气混合二次加热冷水，梯级利用后依次流经集烟罩与排烟筒后排入大气。
12.本发明进一步的改进在于，套管换热器一方面增加燃烧室容积，释放燃烧室内高温高压烟气，进而降低燃烧室温度与压力，使火孔稳定流出燃气量，改善燃烧热释放波动与声压波动的不稳定性造成的热水器持续振动问题；另一方面与冷水换热，实现烟气余热被梯级利用。
13.本发明进一步的改进在于，测振仪监测到燃烧室发生振动时，冷水依次流经套管换热器和热交换器被烟气两次加热成用户需求的热水。
14.本发明进一步的改进在于，测振仪未监测到燃烧室发生振动时，冷水流经套管换热器并未被加热，仅被热交换器加热。
15.本发明进一步的改进在于，初始启动或者负荷改变时燃气热水器未发生振动，单向阀门a与单向阀门b保持关闭状态；初始启动或者负荷改变时燃气热水器发生振动，设定时间后燃气热水器燃烧稳定，单向阀门a与单向阀门b由开启变为关闭。
16.本发明进一步的改进在于，套管换热器设置有排水孔，在燃气热水器关停状态下，用户打开排水孔排出冷凝水，防止堵塞烟气旁路。
17.本发明进一步的改进在于，套管换热器加装有翅片，强化烟气与水的换热。
18.本发明进一步的改进在于，套管换热器加装有螺纹，强化烟气与水的换热。
19.本发明至少具有如下有益的技术效果：
20.本发明提供的一种用于燃气热水器负荷变化时防振动的燃烧室结构，相比于现有燃气热水器，其水路增加一个套管换热器和燃烧室相连。当燃气热水器初始启动或者负荷增加，测振仪监测到热水器发生振动时，燃气热水器控制器发出信号控制单向阀门a和单向阀门b开启，燃烧室内高压膨胀烟气流入套管换热器中，与冷水换热后进入热交换器，并与直接由燃烧室进入热交换器的烟气混合二次加热冷水，梯级利用后依次流经集烟罩与排烟筒后排入大气。其中，套管换热器一方面增加燃烧室容积，释放燃烧室内高温高压烟气，进而降低燃烧室温度与压力，使火孔稳定流出燃气量，改善燃烧热释放波动与声压波动的不稳定性造成的热水器持续振动问题；另一方面与冷水换热，实现烟气余热被梯级利用。燃气热水器不发生振动时，单向阀门均保持关闭状态，不影响燃气热水器的正常工作。相比于现有技术，不需要改变复杂运行参数，即可有效解决了燃气热水器初始启动及负荷改变时的振动问题。
附图说明
21.图1为本发明的结构原理图。
22.附图标记说明：
23.1为燃烧室，2为单向阀门a，3为烟气旁路，4为套管换热器，5为单向阀门b，6为热交换器，7为集烟罩，8为排烟筒，9为排水孔，10为测振仪，11为燃气热水器控制器，12为信号传输线路。
具体实施方式
24.以下结合附图对本发明做进一步的详细说明
25.如图1所示，本发明提供的一种用于燃气热水器负荷变化时防振动的燃烧室结构，燃烧室1、单向阀门a2、烟气旁路3、套管换热器4、单向阀门b5、热交换器6、测振仪10和燃气热水器控制器11；燃烧室1一侧开有烟气旁路3，烟气旁路3连接套管换热器4烟气入口，套管换热器烟气出口连接热交换器6旁路烟气入口。其中，烟气旁路3中设置单向阀门a2，套管换热器4与热交换器6旁路烟气入口之间设置单向阀门b5。另外，单向阀门a2的烟气入口靠近燃烧室1，单向阀门b5烟气入口靠近套管换热器4。
26.入户冷水连接套管换热器4水入口，套管换热器4水出口连接热交换器6水路入口。
27.燃气热水器控制器11通过信号传输路线12控制单向阀门a2与单向阀门b5开闭，测振仪10监测燃烧室振动，并将振动信号实时传输到燃气热水器控制器11。
28.若测振仪10监测到燃气热水器发生振动，控制系统发出信号控制单向阀门a2和单向阀门b5开启，燃烧室1内高温高压烟气流入套管换热器4中，与冷水换热后进入热交换器6，并与直接由燃烧室1进入热交换器6的烟气混合二次加热冷水，梯级利用后依次流经集烟罩7与排烟筒8后排入大气。套管换热器4一方面增加燃烧室容积，释放燃烧室内高温高压烟气，进而降低燃烧室温度与压力，使火孔稳定流出燃气量，改善燃烧热释放波动与声压波动的不稳定性造成的热水器持续振动问题；另一方面与冷水换热，烟气余热被梯级利用。
29.燃气热水器发生振动时，冷水依次流经套管换热器4和热交换器6被烟气两次加热成用户需求的热水；而燃气热水器未发生振动时，冷水流经套管换热器4并未被加热，仅被热交换器6加热。
30.测振仪10监测到燃气热水器未发生振动，单向阀门a2与单向阀门b5保持关闭状态，否则将会开启。
31.套管换热器4设置有排水孔9。在燃气热水器关停状态下，用户可打开排水孔9排出冷凝水，防止堵塞烟气旁路3。
32.总的来说，本发明公布的一种用于燃气热水器负荷变化时防振动的燃烧室结构，不需改变复杂的运行参数，即可有效解决了燃气热水器初始启动及负荷改变时的振动问题。此外，燃气热水器不发生振动时，单向阀门均保持关闭状态，不影响燃气热水器的正常工作。
33.应理解，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，还应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域的技术人员可以对本发明做出各种改动或修改，然而，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。