CN103486632A - 基于斯特林机的新型节能灶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于斯特林机的节能灶，由灶体、V型斯特林机机构、鼓风机构成，V型斯特林机构包括热缸、冷缸、加热器、冷却器和回热器，加热器为螺旋向上形状的耐高温管，置于灶体的火口位置，可包围火焰，吸收火焰向四周散发的余热；冷却器通过设在灶体的一侧水箱，形成水冷部分，鼓风机的风道穿过水冷部分的通气孔，形成风冷部分。本发明加热器吸收火焰余热，通过V型斯特林机直接驱动鼓风机，节省了鼓风机所耗电量；鼓风机风道先通过斯特林机冷却器的空冷部分，对鼓入点火处的空气进行了预热，减少了火焰的额外热消耗；斯特林机将灶台余热传导进冷却器水冷部分，加热储水箱，储水箱中的水用于烹饪，一定程度上减少了燃气消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型节能灶，具体的说是一种基于斯特林机的新型节能灶。
背景技术
目前随着国内燃气灶技术的不断更，燃气灶热效率不断提升，但普通燃气灶的效率还是不理想，有的甚至低于国家标准局于1997年颁布实施的GB16410-196家用燃气灶中所规定的55%。经过业内不断改善，近年出现的少量家用节能燃气灶可使热效率提升至70%，已经很大程度上改善了家用燃气灶浪费燃气严重的情况。但对于商用燃气灶（营业、团体使用的燃气灶）的研究改善一直停滞不前，商用灶具的热效率超过20%情况很少，国标规定，商用燃气灶的热效率为20%，而实际应用实际上只有15%左右，也就是说，绝大部分（80%以上）的能源白白流失。据国家权威部门统计，全国有1000万家大中小酒店饭店，据统计，每年要消耗燃气，柴油折合标准燃油2000-3000万吨，相当于一个大庆油田！新型节能燃气灶的研发对于我国能源节约意义重大。
商用燃气灶发展缓慢的原因在于，商用燃气灶要求加热效率高、成本低，而新燃气技术阶段性提升的节能效率不高，同时会降低加热效率，加热效率的降低意味着烹饪效率下降，进而影响饭店的经济，新型商用节能灶的开发得不到使用者的大力支持。
市场上商用燃气灶主体为鼓风燃气灶和中餐燃气灶。鼓风燃气灶结构紧凑，燃烧强度大，烹饪效率高，但需要消耗电能；中餐燃气灶燃烧稳定，使用方便，但燃烧强度小，烹饪效率低。大多数营业单位为提高烹饪效率，即加热强度，会选用鼓风燃气灶。鼓风燃气灶燃气使用率在10m3/h左右，鼓风机耗电量200W，一般饭店厨房工作时间为每天10小时，燃气灶工作时间6小时一台单灶式燃气灶，年耗气量2.19×104m3，耗电量438度，鼓风机电机寿命2-3年。另外，鼓风式燃气灶，由下方进风口鼓入冷风，在提高燃烧效率的同时也使火焰更多的热量来加热新鼓入的空气，造成热量的无意义消耗。
发明内容
针对上述情况，本发明提供一种基于斯特林机的新型节能灶，该装置利用斯特林机收集燃气灶余热进行做功，减少了热量浪费；对斯特林机加热器进行改造，螺旋形环状加热器有效利用了燃气余热；采用风冷与水冷结合的形式，风冷部分预热鼓风机气流，水冷部分加热水箱中烹饪用水，对收集的余热进行了再次利用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于斯特林机的新型节能灶，由灶体、V型斯特林机机构、鼓风机构成，V型斯特林机构包括热缸、冷缸、加热器、冷却器和回热器，其特征在于：加热器为螺旋向上形状的耐高温管，置于灶体的火口位置，可包围火焰，吸收火焰向四周散发的余热；冷却器通过设在灶体的一侧水箱，形成水冷部分，鼓风机的风道穿过水冷部分的通气孔，形成风冷部分。斯特林机机构的热缸和冷缸通过连杆带动设于灶体上的转轮转动，并通过传送带传动直接驱动鼓风机。
水冷部分与回热器接触位置设有水冷翅片；风冷部分与回热器接触位置设有风冷翅片。
鼓风机的风道出气口与灶体的燃烧桶底端连接。
冷却器水冷部分通过水箱，加热水箱中的烹饪用水。
本发明的有益效果是：(1)斯特林机收集燃气灶余热进行做功，减少了热量浪费；(2)对斯特林机加热器进行改造，螺旋形环状加热器有效利用了燃气余热；(3)采用风冷与水冷结合的形式，风冷部分预热鼓风机气流，水冷部分加热水箱中烹饪用水，对收集的余热进行了再次利用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图2是水冷翅片的结构示意图
图3是加热器的结构示意图
图4是本发明的工作流程图
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明。
在图1、图2、图3所示的第一实施例中，一种基于斯特林机的新型节能灶，由灶体、V型斯特林机构、鼓风机（11）构成，V型斯特林机机构包括热缸（6）、冷缸（7）、加热器（5）、冷却器和回热器（2），其特征在于：加热器（5）为螺旋向上形状的耐高温管，置于灶体的火口（4）位置，可包围火焰，吸收火焰向四周散发的余热；冷却器通过设在灶体的一侧水箱（1），形成水冷部分（9），鼓风机（11）的风道（3）穿过水冷部分（9）的通气孔（12），形成风冷部分（10）。斯特林机机构的热缸（6）和冷缸（7）通过连杆带动设于灶体上的转轮转动，并通过传送带（8）传动直接驱动鼓风机（11）。
水冷部分（9）与回热器（2）接触位置设有水冷翅片；风冷部分（10）与回热器（2）接触位置设有风冷翅片。
鼓风机（11）的风道（3）出气口与灶体的燃烧桶底端连接。
冷却器水冷部分（9）通过水箱（1），加热水箱（1）中的烹饪用水。
在图1、图2、图4所示的第二实施例中，冷却器的冷却方式包括风冷和水冷两种。活水的冷却效果最佳，但成本高，为加强冷却效果，本发明采用二次冷却。第一道冷却方式为风冷，斯特林发动机驱动的鼓风机（11）吹出的风经风道（3）吹响冷却器的散热片实现风冷，同时冷却器散发的热量又可以对鼓风机（11）的风预热减少了燃料的浪费。第二道冷却方式为水冷，此部分冷却管未设散热片，直接由水箱（1）包围实现水冷。同时水箱（1）设置取水口及补水阀，水箱（1）中的水被冷却器散发的热量加热，可用于烹饪，这样也实现了燃料的节省。先进行风冷后水冷，保证了冷却器的冷却要求。
回热器（2）采用小直径的金属丝网做回热器（2）填充物。本发明采用120目的不锈钢丝网烧结在一起，作为回热器（2）填充物。
本发明的工作过程：点火，火焰加热加热器（5），加热器（5）及热缸（6）内气体膨胀，斯特林机进入加热行程，热缸（6）活塞外拉，而冷缸（7）活塞推进，工质气体从压缩空间（低温空间）流向膨胀空间（高温空间），即从冷缸（7）端流向热缸（6）端，发动机内部压力上升。膨胀行程是两个活塞受到工作气体的压力都外拉，这时发动机就得到了一个驱动力。膨胀行程后进入冷却行程：利用惯性轮所储备的能量使转轮转动起来，这时热缸（6）活塞推进，而冷缸（7）活塞外拉。工作气体便从膨胀空间流入压缩空间，即从热缸（6）端向冷缸（7）端流动，流动过程中经回热器（2）、冷却器水冷部分（9）及冷却器风冷部分（10）的冷却，气体工质温度降低，斯特林机内部压力随之降低。然后进入压缩行程：由于受到工作气体压力与活塞背面压力差，两个活塞同时推进，气体体积减小。压缩行程使斯特林机回到初始位置，然后斯特林机再次进入加热行程，如此循环，不断的输出动力。输出的动力通过转轮及皮带传递给鼓风机（11），鼓风机（11）吹出的冷风通过冷却器风冷部分（10）不断给冷缸（7）端的工质气体降温，同时冷风变热风，并送入火口（4）助燃。水箱（1）中的水不断冷却水冷翅片，被加热的水可用于餐厨用水。
回热器（2）与水箱（1）及加热管之间使用法兰连接，加热管与热缸（6）也用法兰连接。冷却管和冷缸（7）使用法兰连接，连接部位皆使用耐高温高压材料密封。热缸（6）、冷缸（7）呈90°角固定在方形架子上，转轮通过2次皮带传动，将动力传递给鼓风机（11）。
Claims (8)
1.一种基于斯特林机的新型节能灶，由灶体、V型斯特林机机构、鼓风机构成，V型斯特林机构包括热缸、冷缸、加热器、冷却器和回热器，其特征在于：加热器为螺旋向上形状的耐高温管，置于灶体的火口位置，可包围火焰，吸收火焰向四周散发的余热；冷却器通过设在灶体的一侧水箱，形成水冷部分，鼓风机的风道穿过水冷部分的通气孔，形成风冷部分；斯特林机通过传送带传动，直接驱动鼓风机。
2.根据权利要求1所述的基于斯特林机的新型节能灶，其特征在于：水冷部分与回热器接触位置设有水冷翅片。
3.根据权利要求1所述的基于斯特林机的新型节能灶，其特征在于：风冷部分与回热器接触位置设有风冷翅片。
4.根据权利要求1所述的基于斯特林机的新型节能灶，其特征在于：鼓风机的风道出气口与灶体的燃烧桶底端连接。
5.根据权利要求1所述的基于斯特林机的新型节能灶，其特征在于：冷却器水冷部分通过水箱，加热水箱中的水为烹饪用水。
6.根据权利要求1所述的基于斯特林机的新型节能灶，其特征在于：回热器采用小直径的金属丝网做回热器填充物。
7.根据权利要求1所述的基于斯特林机的新型节能灶，其特征在于：热缸、冷缸呈90°角固定在灶体的方形架子上，转轮通过两次皮带传动，将动力传递给鼓风机。
8.根据权利要求1所述的基于斯特林机的新型节能灶，其特征在于：回热器与水箱及加热管之间使用法兰连接，加热管与热缸也用法兰连接；冷却管和冷缸使用法兰连接，连接部位皆使用耐高温高压材料密封。
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