CN105202539B - 磁空分富氧燃气管道结构 - Google Patents
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Abstract
发明公开了一种磁空分富氧燃气管道结构，其技术方案是包括磁空分富氧装置、混合腔和空气室，所述混合腔上设置有燃气入口和混合气出口，所述混合气出口与引燃室连通，所述混合气出口上设置有电磁阀，所述磁空分富氧装置与空气室连接；所述空气室与混合腔间设有压强差P，空气室内的压强大于混合腔内的压强，所述混合腔内分别设置有气压传感器，所述气压传感器与电磁阀间通过一控制器电连接，当所述混合腔内气压大于或等于气压传感器的预设值时，电磁阀打开，通过以上结构的设置达到了提高燃气燃烧效率，减少能源损耗以及提高周边空气质量、减少有害气体产生的效果。
Description
技术领域
发明涉及燃气灶领域，更具体地说，它涉及一种磁空分富氧燃气管道结构。
背景技术
通常情况下，可燃性气体（天然气或液化气）燃烧可分为自然环境条件下空气补偿式燃烧和空气预混合式燃烧；自然环境条件下空气补偿式燃烧状态，可燃性气体在进入燃烧反应区之后，才能与燃烧需要的空气混合，点燃燃烧后靠燃烧器外部的空气进行补充，此种燃烧方式存在空气混合不及时，导致燃烧效率不充分的现象，不仅浪费能源严重，且会有大量未充分燃烧的天然气或液化气挥发到空气中，还会对周边空气质量造成一定的影响；相比之下，空气预混合式燃烧方式，由于可燃性气体在进入燃烧反应区之前就与空气进行了混合，整个燃烧过程中可燃性气体与空气的混合及时且充分，会有效提升燃烧效率。
如专利号为201220305662.6的中国专利公开了一种使用脉冲点火和具有熄火保护功能的新型节能炉灶，包括灶体、灶头、灶台、控火总成，灶体通过支撑脚放置在灶台上，灶台通过螺栓与灶头固定连接，灶头上设有外分火器，混合燃气管路内壁设有螺旋线，控火总成包括脉冲点火针、火焰监测传感器、智能控制器、电磁阀、无极调速风机、燃气流量控制开关。该专利中燃气与空气混合后在混合燃气管路中经过螺旋线的阻挡成为旋转的混合燃气气流，气流经过灶头内腔后，最终通过分火器上的火孔进行燃烧。通过让燃气与空气先在混合燃气管中预混合，并通过螺旋线的设置产生旋转的气流使得燃气与空气混合更加均匀。
然而，上述专利仍然存在以下缺陷：1、采用的螺旋线在实际使用中产生的螺旋气流很小，对空气和燃气的混合效果提升不佳；2、与燃气混合的只是普通的空气，含氧浓度不高，燃气的燃烧效率低。以上两点均会导致燃气燃烧不充分，浪费能源且未充分燃烧的燃气会挥发到空气中，对周边空气质量造成一定的影响，此外，天然气不充分燃烧会产生有毒的一氧化碳气体，导致使用者煤气中毒。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，发明的目的在于提供一种磁空分富氧燃气管道结构，其在于提高燃气灶中燃气的燃烧效率，解决能源浪费的问题。
为实现上述目的，发明提供了如下技术方案：一种磁空分富氧燃气管道结构，其特征是，包括磁空分富氧装置、混合腔和空气室，所述混合腔上设置有燃气入口和混合气出口，所述混合气出口与引燃室连通，所述混合气出口上设置有电磁阀，所述磁空分富氧装置与空气室连接；所述空气室与混合腔间设有压强差P，空气室内的压强大于混合腔内的压强，所述混合腔内分别设置有气压传感器，所述气压传感器与电磁阀间通过一控制器电连接，当所述混合腔内气压大于或等于气压传感器的预设值时，电磁阀打开。
本发明进一步优选为：所述管道结构还包括有旋流混合器，所述旋流混合器包括侧壁和底壁，所述混合腔设于旋流混合器内，所述混合腔呈圆锥台形且该混合腔的锥端于旋流混合器上形成所述混合气出口；所述燃气入口沿旋流混合器内壁的切线方向与侧壁相贯。
本发明进一步优选为：所述混合腔的轴心线呈竖直设置，所述混合气出口沿竖直方向朝上设置。
本发明进一步优选为：所述底壁与混合气出口相对设置，所述空气室设于底壁上且空气室的一端伸入混合腔内，所述空气室伸入混合腔内的侧壁上均匀分布有若干通气孔。
本发明进一步优选为：所述燃气入口的进气方向与竖直方向间的夹角a呈锐角设置，所述燃气入口朝向混合腔的锥端倾斜。
本发明进一步优选为：所述底壁绕混合腔的轴心线呈螺旋设置，所述底壁在燃气入口处的螺旋方向与燃气入口的进气方向相同。
本发明进一步优选为：所述底壁的螺旋方向与竖直方向间设置有夹角b，所述夹角b与夹角a的大小相同。
本发明进一步优选为：所述夹角a的大小为3°~8°。
本发明进一步优选为：所述磁空分富氧装置包括腔体状的磁室、进气装置和抽气装置，所述进气装置设于磁室的空气进口上，所述磁室的周边设置有电磁体，在所述磁室的远离空气进口的一端设置有空气排气口，在所述磁室腔体内填充有疏松状顺磁性物质，所述电磁体与一磁控部件电连接，所述磁控部件的按断开关设在抽气装置的行程上；所述抽气装置的进气口和出气口分别与磁室的空气出口和空气室连接。
本发明进一步优选为：所述抽气装置为活塞式气泵，所述活塞式气泵的进气口和出气口上分别设置有空气单向阀和富氧单向阀；所述进气装置为风扇。
工作原理：通过旋流混合器的设置使得进入旋流混合器的燃气变成螺旋气流，从空气室进入到混合腔中的空气在燃气产生的离心力的作用下随燃气发生螺旋，而从空气室进入旋流混合器的空气原先位于螺旋气流的中间，加之空气的分子质量大于然气的分子质量，这导致空气螺旋后会产生更大的离心力，使得空气变成螺旋气流的过程中会朝向燃气外侧扩散，增加燃气和空气的混合效果，使燃气和空气混合更加均匀；而压强差P的存在可以使得进入混合腔的空气产生气流，增强混合效果；而磁空分富氧装置可以提供含氧浓度更高的空气，使燃气燃烧更加充分，再通过空气室的设置来克服磁空分富氧装置间断式供气的缺陷，提高空气和燃气的混合效果。
综上所述，发明具有增加燃气和空气的混合效果，提高燃气燃烧效率，减少能源损耗以及提高周边空气质量、减少有害气体产生的优点。
附图说明
图1为磁空分富氧燃气管道结构的结构示意图；
图2为磁空分富氧装置的结构示意图；
图3为旋流混合器的主视图；
图4为旋流混合器的结构示意图；
图5为旋流混合器的局部剖视图。
附图标记：1、引燃室；2、电磁阀；3、气压传感器；4、控制器；5、旋流混合器；51、侧壁；52、底壁；53、混合气出口；54、燃气入口；55、空气室；551、通气孔；56、混合腔；6、磁室；61、电磁体；62、顺磁性物质；63、空气排气口；64、空气出口；65、空气进口；7、抽气装置；71、空气单向阀；72、富养单向阀；73、弹簧；74、活塞杆；75、蜗轮；76、减速齿轮；77、磁控部件；741、挡板；8、进气装置；81、过滤罩；9、电机。
具体实施方式
参照图1至图5对发明做进一步说明。
如图1所示为发明磁空分富氧燃气管道结构的一种实施方式，其包括磁空分富氧装置、空气室55、混合腔56和旋流混合器5，混合腔56设于旋流混合器5内，空气室55设于混合腔56上且与混合腔56连通，旋流混合器5呈竖直设置且旋流混合器5的顶端与引燃室1连接，磁空分富氧装置连接于空气室55上用于给空气室55提供富养空气，提高混合气体中氧气浓度。
其中，上述旋流混合器5包括侧壁51和底壁52，混合腔56呈圆锥台形设置，为了节约材料成本，本实施例中旋流混合器5的外形与混合腔56的形状相同。混合腔56的锥端于旋流混合器5相对于底壁52的一端形成混合气出口53，混合气出口53沿竖直方向朝上设置，混合气出口53与引燃室1连接，在混合腔56内设置有气压传感器4，该气压传感器4选用型号为HYDZ-800的扩散硅压力变送器，混合气出口53上设置有电磁阀2，气压传感器4与电磁阀2间通过一控制器3电连接，通过在气压传感器4中设定一个预设值P1,当混合腔56内气压大于或等于预设值P1时，控制器3控制电磁阀2打开，使在旋流混合器5中混合的燃气和空气通过混合气出口53送入引燃室1燃烧中。
如图3至图5所示，在旋流混合器5的侧壁51靠近底壁52的一端设置有与混合腔56连通的燃气入口54，该燃气入口54的进气方向沿旋流混合器5内壁的切线方向与侧壁51相贯，通过该结构设置的燃气入口54与圆锥台形设置的混合腔56配合，使得通过燃气入口54进入混合腔56内产生螺旋气流。
如图4所示，在底壁52上设置有与混合腔56连通的空气室55，该空气室55的轴心线与混合腔56的轴心线共线，且该空气室55伸入混合腔56内部，在空气室55伸入混合腔56内的侧壁51上设置有若干通气孔551，该通气孔551均匀分布于空气室55侧壁51上。通过旋流混合器5的设置使得进入旋流混合器5的燃气变成螺旋气流，而从空气室55通过通气孔551进入到混合腔56中的空气在螺旋气流产生的离心力的作用下随燃气发生螺旋并混合；而从空气室55进入旋流混合器5的空气原先位于螺旋气流的中间，且空气的分子质量大于然气的分子质量，这会导致空气在发生螺旋后会产生更大的离心力，使得空气变成螺旋气流的过程中会朝向燃气外侧扩散，提高了燃气和空气的混合效果，使燃气和空气混合更加均匀；而磁空分富氧装置可以提供含氧浓度更高的空气，使燃气燃烧更加充分。
由于燃气的分子质量小于空气的分子质量，故燃气在空气中会上浮，而为了使燃气更好的在旋流混合器5产生螺旋气流，设置旋流混合器5的混合气出口53竖直朝上设置，如图4所示，上述燃气入口54的进气方向与混合腔56的轴心线间的夹角a呈锐角设置，燃气入口54朝向混合腔56的锥端倾斜，夹角a的大小优选为3°~8°。由于燃气和空气分子质量相差不大，故当夹角a的角度小于3°时，燃气的螺旋角度较小，不易产生螺旋向上的气流，会影响混合腔56上端燃气和空气的混合；而当夹角a大于8°时，螺旋角度过大，燃气会过早的达到混合气出口53处，缩短了螺旋时间，即燃气和空气螺旋混合的时间较短，使空气和燃气的混合效果下降。如图4和5所示，为了更好保证燃气的螺旋力和螺旋角度，本发明中将底壁52设置成绕混合腔56的轴心线呈螺旋设置，底壁52在燃气入口54处的螺旋方向与燃气入口54的进气方向相同，底壁52的螺旋方向与混合腔56的轴心线间的夹角b与夹角a的大小相同。
如图1和2所示，磁空分富氧装置包括腔体状的磁室6、进气装置8和抽气装置7，抽气装置7为活塞式气泵，进气装置8为风扇；风扇设于磁室6的空气进口65上，在风扇上设置空气过滤罩81，该过滤罩81由金属支架和布罩构，风扇选用220伏特的15瓦仪表风扇；在磁室6的周边设置有电磁体61，电磁体61设于磁室6的两侧且两侧的电磁体61异极相对；磁室6远离空气进口65的腔体设计成分叉式结构，分叉式腔体的分叉口处设置有空气排气口63。在磁室6的腔体内填充有疏松状顺磁性物质62，该顺磁性物质62为易被磁化的直径0.1mm左右的不锈钢丝，电磁体61采用12伏或24伏直流供电。
电磁体61与一磁控部件77电连接，通过磁控部件77控制电磁体61的通断电，磁控部件77上的按断开关采用行程按断电源开关，该按断开关设在抽气装置7的行程上，由设置于活塞式气泵的活塞杆74上的突出挡板741控制，进而控制电磁体61线圈的通电与断电并实现间歇式通断，用以实现在电磁体61断电后磁室6中的不锈钢丝吸附的氧被释放出来。
活塞式气泵的进气口通过管道与磁室6的空气出口64相接，活塞式气泵的出气口与空气室55连接，通过活塞式气泵的活塞从磁室6的腔体中吸取富氧空气以及向空气室55内提供富养空气，活塞式气泵进气口和出气口上分别设置有空气单向阀71和富氧单向阀。本实施例中选用额定功率15瓦、220伏的交流电动机，通过减速齿轮76、蜗轮75齿条、离合装置和活塞式气泵内弹簧73的作用下驱动活塞式气泵的活塞上下运动，减速齿轮76与蜗轮75同步转动，齿条为活塞式气泵的活塞杆74，离合装置控制蜗轮75、齿条间的分开和接触，完成抽吸气体和压缩气体的动作。如图2所示，当活塞式气泵活塞杆74上的档块随活塞杆74往上运动时，活塞式气泵强增大倒开富养单向阀72向旋流混合器5提供富养空气，而当继续向上运动按下磁控部件77的按断开关时，电磁体61的线圈断电，电磁体61的磁极间填充的不锈钢丝退磁，不锈钢丝所吸附的氧气释放出来；此后，在离合装置的作用下蜗杆和齿条分离，活塞式气泵内的弹簧73此时处于压缩状态，蜗杆和齿条分离后就会回推活塞向下运动，使活塞式气泵内弹簧73的空间出现负气压，自动开启进气单向阀使富氧空气被吸入活塞腔中。而活塞杆74上的档块离开磁控部件77的按断开关后，电磁体61通电产生磁场，磁室6中的不锈钢丝被磁化能吸附空气中的氧气，去氧空气流从排气口处排入大气中。
由上可知，磁空分富氧装置的供气方式是间断式的，而间断式的供气方式会导致燃气与空气的混合存在间断，导致空气和燃气无法充分混合，故本发明先将磁空分富氧装置产生的空气间断式的导入到空气室55中，通过空气室55对间断式空间进行缓冲，再从空气室55中将空气连续的送入到混合腔中。
另外，为了保证空气室55中送入混合腔56内的空气与燃气比例能满足燃气充分燃烧的要求，设置空气室55内气压大于混合腔56内气压使空气室55和混合腔56间存在压强差P，而由于空气室55内压强受磁空分富氧装置的影响是变化的，故该压强差P为一区间值。为了减少压强差P的区间大小，即减小压强变化对燃气和空气混合比例照成的影响，设置当磁空分富氧装置开始向空气室内送气时空气室内气压达到最小值Pmin；当磁空分富氧装置停止向空气室内送气时空气室内的气压达到最大值Pmax，当空气室内气压达到Pmax时，由于磁空分富氧装置间断式供气的原因此时活塞式气泵处于抽气状态，不向空气室55内提供供气，而空气室55内空气此时仍然向混合腔56内提供空气，这导致空气室55内气压降低，当空气室55内气压到达最小值Pmin时，活塞式气泵停止抽气状态开始向空气室55内供气，实现循环供气保持空气室55气压在Pmin和Pmax之间，当空气室55内气压在Pmin和Pmin之间时，混合腔56内的燃气和空气的进入比例处于一个优选的比例。
在初始阶段：燃气通过燃气入口54通入到混合腔56内，同时，磁空分富氧装置启动向空气室55内通入空气，空气室55内空气通过通气孔551进入混合腔56内，此时混合腔56内气压小于气压传感器4的预设值P1，电磁阀2处于关闭状态；随着燃气和空气的持续进入，混合腔56内气压升高，当气压达到预设值P1时，电磁阀2打开向引燃室1内通气，在该过程中由于空气室55内的平均气压值小于Pmin，故此时混合腔56内空气低于燃烧较为充分的比例，此时燃气燃烧浪费较大。随着空气和燃气的继续进入，空气室55中气压会达到稳定状态，即在Pmin和Pmax之间变化，此时混合腔56内气压大于预设值P1。
此外，空气室55和混合腔56间压强差P的存在还能使通过通气孔551进入混合腔56的空气产生喷射效果，使空气与螺旋燃气间产生更大的冲击，并在螺旋作用下混合可以更加充分、均匀。
在正常使用中的燃气灶大都可以调节火焰大小，本发明中如需实现火焰大小调节需要同步调节电磁阀2打开时的气压、混合腔56中单位时间内的燃气进入量和空气进入量，而单位时间内混合腔56中的空气进入量和压强差P有关，即需要增大压强差P，压强差P的大小与活塞式气泵单位时间内提供的空气量有关，而本发明中活塞式气泵每次运动提供的空气量固定，故增大单位时间内提供的空气量需要加快活塞式气泵活塞杆的运动速度，即增大电机9的转速。综上所述，本发明调节火焰大小需要同步调节电机9转速、预设值P1以及燃气进气量。
以上所述仅是发明的优选实施方式，发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于发明思路下的技术方案均属于发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种磁空分富氧燃气管道结构，其特征是：包括磁空分富氧装置、混合腔和空气室，所述混合腔上设置有燃气入口和混合气出口，所述混合气出口与引燃室连通，所述混合气出口上设置有电磁阀，所述磁空分富氧装置与空气室连接；所述空气室与混合腔间设有压强差P，空气室内的压强大于混合腔内的压强，所述混合腔内设置有气压传感器，所述气压传感器与电磁阀间通过一控制器电连接，当所述混合腔内气压大于或等于气压传感器的预设值时，电磁阀打开。
2.根据权利要求1所述的磁空分富氧燃气管道结构，其特征是：所述管道结构还包括有旋流混合器，所述旋流混合器包括侧壁和底壁，所述混合腔设于旋流混合器内，所述混合腔呈圆锥台形且该混合腔的锥端于旋流混合器上形成所述混合气出口；所述燃气入口沿旋流混合器内壁的切线方向与侧壁相贯。
3.根据权利要求2所述的磁空分富氧燃气管道结构，其特征是：所述混合腔的轴心线呈竖直设置，所述混合气出口沿竖直方向朝上设置。
4.根据权利要求3所述的磁空分富氧燃气管道结构，其特征是：所述底壁与混合气出口相对设置，所述空气室设于底壁上且空气室的一端伸入混合腔内，所述空气室伸入混合腔内的侧壁上均匀分布有若干通气孔。
5.根据权利要求3所述的磁空分富氧燃气管道结构，其特征是：所述燃气入口的进气方向与竖直方向间的夹角a呈锐角设置，所述燃气入口朝向混合腔的锥端倾斜。
6.根据权利要求5所述的磁空分富氧燃气管道结构，其特征是：所述底壁绕混合腔的轴心线呈螺旋设置，所述底壁在燃气入口处的螺旋方向与燃气入口的进气方向相同。
7.根据权利要求6所述的磁空分富氧燃气管道结构，其特征是：所述底壁的螺旋方向与竖直方向间设置有夹角b，所述夹角b与夹角a的大小相同。
8.根据权利要求7所述的磁空分富氧燃气管道结构，其特征是：所述夹角a的大小为3°~8°。
9.根据权利要求1所述的磁空分富氧燃气管道结构，其特征是：所述磁空分富氧装置包括腔体状的磁室、进气装置和抽气装置，所述进气装置设于磁室的空气进口上，所述磁室的周边设置有电磁体，在所述磁室的远离空气进口的一端设置有空气排气口，在所述磁室腔体内填充有疏松状顺磁性物质，所述电磁体与一磁控部件电连接，所述磁控部件的按断开关设在抽气装置的行程上；所述抽气装置的进气口和出气口分别与磁室的空气出口和空气室连接。
10.根据权利要求9所述的磁空分富氧燃气管道结构，其特征是：所述抽气装置为活塞式气泵，所述活塞式气泵的进气口和出气口上分别设置有空气单向阀和富氧单向阀；所述进气装置为风扇。
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