一种浓淡燃烧火排、燃烧器及热水器的制作方法

本实用新型涉及一种热水器、浓淡燃烧器及其火排，尤其是能够显著降低氮氧化物排放、稳定火焰的浓淡燃烧火排、燃烧器及热水器。

背景技术：

浓淡燃烧技术因能够显著降低燃烧产物中的氮氧化物而在燃具比如燃气热水器领域得到广泛应用。

公开号cn205480981a公开了一种浓淡燃烧器，包括火排，火排再由内侧板、外侧板、中心板组组成，其中，中心板组还包括中心侧板、中心内板。每个火排要分别设置浓燃烧入口和淡燃烧入口，属于双引射口燃烧器。作为浓燃烧的副焰孔位于作为淡燃烧的主焰孔两侧，属于“外浓内淡”的燃烧方式。该燃烧器同时也属于全预混式供气方式，即燃气流通过程中不再补充空气。单个火排的零部件较多，结构复杂，组装精度要求高。

又如公开号cn107504485a公开的一种浓淡燃烧器，包括至少两个浓火焰组件、至少一个淡火焰组件和至少一个预混合器，相邻的两个浓火焰组件之间设有一个淡火焰组件和一个预混合器、用以配合组成一个燃烧组件，淡火焰组件设于预混合器的正上方，淡火焰组件与两个浓火焰组件之间以及预混合器与两个浓火焰组件之间均设有二次空气补充通道；其中，预混合器设有一个引射口，预混合器上还设有淡火焰排气口和浓火焰排气口，淡火焰排气口与二次空气补充通道对接，浓火焰排气口伸入两侧的浓火焰组件中。该专利只设有一个引射口，并只需要一个喷嘴，再通过内部流道的巧妙设计，合理的分配燃气量和空气量，用以实现浓淡燃烧，以达到降低氮氧化物的目的。

现有浓淡燃烧器在实现预混燃气分流、二次空气补充等方面具有较多实现结构，但存在单个燃烧单元的组件较多，组装工艺精度要求高，造成燃烧器生产成本明显上升，不利于市场竞争。在实现浓淡燃烧的基础上，开发结构更加简单的浓淡燃烧火排，具有现实意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的是要提供一种浓淡燃烧火排，在淡燃烧两侧实现了浓燃烧，通过侧面的浓燃去消耗淡燃烧富余的氧气，解决了淡燃烧因空气过量而易发生脱火的难题。既能够通过浓淡燃烧来降低燃烧产物中氮氧化物，又能够提高火焰刚性、稳定燃烧。

与现有浓淡燃烧器相比，本实用新型的火排具有较少的组成部件，不仅达到节省材料的目的，而且有助于减少组装工序，而提高生产效率。

本实用新型的另一目的是要提供具有上述火排的燃烧器及热水器。

本实用新型实现上述技术目的所采用的技术方案为：包括心壳、内壳、隔板，

所述心壳包括由下而上布置的引射通道、均流室、分流室，所述均流室上下开口、上接所述分流室、下接所述引射通道，所述分流室的侧壁上设有沿长度方向间隔排列的若干浓燃烧出气结构、若干淡燃烧出气结构；

所述内壳罩在所述分流室外，包括由下而上布置的空气进气室、淡燃烧混合室、设置在内壳侧壁上的若干导气结构，所述若干导气结构与所述若干浓燃烧出气结构一一对应导通，所述空气进气室罩在所述分流室外侧且在分流室的侧壁之外形成空气进气间隙，所述空气进气间隙的底部设置有空气进气结构、顶部向上与所述淡燃烧混合室导通，所述若干淡燃烧出气结构向上与所述淡燃烧混合室导通，所述淡燃烧混合室的燃烧顶面设置有淡火孔；

所述隔板设置在内壳的外侧，隔板与内壳的侧壁之间形成浓燃烧出气间隙，所述浓燃烧出气间隙的顶部设置浓火孔，所述若干导气结构与所述浓燃烧出气间隙导通。

优选地，所述隔板设置在所述内壳的一侧，当多个火排并排设置以组成燃烧器时，多个火排的所述隔板位于所述内壳的相同侧，且相邻两火排中的一个火排的隔板与另一火排的内壳之间也形成浓燃烧出气间隙。

优选地，并排设置的相邻两火排之间形成空气流道，所述空气流道通过所述空气进气结构与所述空气进气间隙导通；所述空气流道与所述浓燃烧出气间隙不导通。从而将空气流道内的补充空气尽可能的全部导入空气进气间隙，用于向淡燃烧混合室补充空气，从而在燃烧顶面的淡火孔出形成淡燃烧

优选地，所述内壳的侧壁上由内向外形成框形凸条，所述隔板与所述框形凸条密封接触而围成顶部敞口的浓燃烧出气间隙。所述框形凸条为u型结构，沿着内壳侧壁边缘延伸。该设置是为了阻碍空气流道内的空气向上进入浓燃烧出气间隙，使空气更趋向于经空气进气结构进入空气进气间隙中。既保证了浓燃烧的低空气系数，又防止空气干扰导气结构向浓燃烧出气间隙平稳供给预混燃气。

优选地，所述隔板的一面或两面形成长凸筋，所述长凸筋沿着隔板的长度方向延伸；或者所述内壳的侧壁上设置长凸筋，所述长凸筋沿着内壳的长度方向延伸。长凸筋用于平衡浓燃烧出气间隙中预混燃气气流。

优选地，所述内壳外侧壁上设置若干凸起，若干凸起沿着内壳长度方向间隔设置，若干凸起的端面与所述隔板相抵，从而将所述浓燃烧出气间隙的顶部隔成若干间隔排列的浓火孔。

进一步地，所述引射通道包括文丘里管和引流管，所述引流管与所述文丘里管呈u型连通；所述均流室为似扇形结构，具有长度方向延伸的上直边和倾斜延伸的下直边，所述引流管顺着所述下直边倾斜延伸。经文丘里管进入的预混燃气经引流管、均流室的相互配合实现向分流室均匀布气，前述“均匀布气”是指预混燃气沿分流室长度方向的均匀布气。

进一步地，所述分流室具有封闭顶面，所述分流室的两侧壁上分别设置的浓燃烧出气结构、淡燃烧出气结构互相对称，同一侧壁上的所述浓燃烧出气结构位于所述淡燃烧出气结构的上方，且若干浓燃烧出气结构和若干淡燃烧出气结构在上下方向上间错设置，从而形成稳定的用于实现浓燃烧的预混燃气出气和用于实现淡燃烧的预混燃气出气，尽量减小二者出气气流发生相互干涉，确保各自的气流稳定。

进一步地，所述浓燃烧出气结构包括在所述分流室的侧壁上由内向外成型的外凸起，和在所述外凸起端面上冲孔形成的浓燃烧出气孔；所述淡燃烧出气结构包括在所述分流室的侧壁上由内向外直接冲压而成的凸孔，且所述凸孔的孔口朝上，所述凸孔作为淡燃烧出气孔。

进一步地，所述若干导气结构包括在所述内壳的侧壁上由外向内成型的内凸起，和在所述内凸起端面上冲孔形成的浓燃烧导气孔，所述内凸起和所述外凸起端面相抵构成(导气孔和出气孔周面的)接触密封，所述浓燃烧导气孔和所述浓燃烧出气孔一一对应导通。通过浓燃烧导气孔将从浓燃烧出气孔流出的预混燃气引流至内壳之外，使与淡燃烧混合室分离。

进一步地，所述内壳的侧壁上由外向内形成内凸条，所述内凸条沿长度方向延伸(优选通长延伸)，所述若干导气结构成型在所述内凸条上，所述内凸条与所述分流室侧壁形成的长间隙被若干相互接触的浓燃烧出气结构和导气结构分隔成若干缓流孔，使得所述空气进气间隙和所述淡燃烧混合室通过所述若干缓流孔实现上下连通。从淡燃烧出气结构向上流出的预混燃气和从空气进气间隙向上流出的补充空气分别经所述若干缓流孔进入淡燃烧混合室。若干缓流孔有助于用于淡燃烧的预混燃气和补充空气预混合均匀。

进一步地，所述空气进气室的侧壁底部向内收拢(“向内收拢”是指向心壳包笼)而形成一进气斜面，所述进气斜面的底部边缘与所述心壳的外壁形成密封接触，由此实现空气进气室对所述分流室的底部密封包裹，在所述进气斜面上设置若干空气进气狭缝，即作为所述空气进气结构。考虑到“底部密封包裹”在生产线上组装的难度，本申请空气进气结构还可以采用另一实施方式：所述空气进气室的侧壁底部设置为凹凸结构，通过所述凹凸结构与所述心壳的外壁来形成空气进气孔。

进一步地，所述淡燃烧混合室的顶面为平面或者倒v型顶面，所述淡火孔设置在所述倒v型顶面的斜面上，从而让淡火焰对侧面的浓火焰产生对冲趋势。

本实用新型的另一目的是提供一种燃烧器，包括多个火排，多个火排并排组合，所述火排为上述结构的火排；多个火排下方还设置挡风板，挡风板具有若干风孔，通过风孔向各个空气流道均匀进气。当每个火排仅单侧设置隔板时，位于一最端部的火排的内壳外侧即没有隔板，此时为了保证该火排也能够实现两侧浓燃烧，在该火排外侧也设置隔板，通过隔板与内壳之间形成浓燃烧出气间隙。

本实用新型还要提供上述燃烧器在热水器上的如下应用：

一种家用燃气快速热水器，包括上述燃烧器、水箱和出风单元。

一种燃气采暖热水炉，包括上述燃烧器、水箱和出风单元。

一种蒸汽热源机，包括上述燃烧器、水箱和出风单元。

与现有技术相比，本实用新型的优点至少包括：

(1)为了降低燃烧产物中氮氧化物产生量，本申请燃烧器采用浓淡燃烧原理，结构上采用单引射孔，通过单引射孔向心壳内喷入裹挟着空气的燃气(预混燃气)，预混燃气分流，一路引出实现较低空气系数的浓燃烧，一路通过与补充空气混合实现较高空气系数的淡燃烧。

(2)火排的燃烧顶面为淡燃烧，火排侧面为浓燃烧，通过浓火焰来消耗淡火焰中富余的空气，从而拉住淡火焰，防止脱火。使得整体燃烧更加稳定，提高火焰刚性。

(3)采用单引射孔进气，通过文丘里管、引流管、均流室三者配合，减小燃气流动死角，提高初始燃气在火排长度方向布气的均匀性。

(4)浓燃烧出气结构设置在淡燃烧出气结构的上方，并在内壳的上部设置淡燃烧混合室，从而延长了预混燃气进入淡燃烧混合室的流程，在空气进气间隙内，预混燃气与空气在流动过程中即可预混合。淡燃烧出气结构和浓燃烧出气结构上下间错设置，让用于浓淡燃烧的预混燃气气流相对稳定均匀。

(5)在心壳和内壳之间形成空气进气间隙，在相邻火排之间形成空气流道，空气进气间隙和空气流道通过空气进气结构导通，由此实现补充空气与预混燃气在空气进气间隙内的初混合。

(6)空气进气结构采用在进气斜面上的空气进气狭缝，由此实现补充空气的均匀进气。当然，这只是本实用新型的一种优选实施方式，不应理解为对本实用新型空气进气结构的限制。

(7)浓燃烧出气间隙设计成顶部敞口的半封闭结构，使之与空气流道和空气进气间隙相互隔绝，有助于彻底阻止补充空气对浓燃烧出气间隙内的预混燃气产生干涉，确保浓燃烧保持较低的空气系数，和出气的稳定。

(8)淡燃烧出气结构位于空气进气间隙中，而空气进气间隙中不断流入补充空气，淡燃烧出气结构优选具有朝上的出气口，使得补充空气与预混燃气以两股接近平行的气流在上升过程中混合，避免补充空气对淡燃烧出气结构产生气封而阻碍预混燃气顺利出气。

(9)本申请的浓燃烧出气间隙是由隔板和内壳组成的，且一块隔板能够同时和两侧火排的内壳形成两个浓燃烧出气间隙，让每个火排两侧均具有独立的浓燃烧出气间隙，由此可节省隔板的数量，降低材料成本。本申请火排不是单独实现两侧浓燃烧的，火排与火排之间必须相互配合，让前一火排的隔板与相邻另一火排配合，由此在隔板两侧均形成浓火焰，再分别与两侧火排的淡火焰形成干涉。

(10)本申请的火排由心壳、内壳和隔板三个部件组成，在内壳顶部形成淡火焰，内壳的一侧与隔板形成浓火焰，内壳的另一侧与相邻火排的隔板形成另一浓火焰，两侧浓火焰与中间淡火焰实现单个火排上的浓淡燃烧，达到降低燃烧产物中氮氧化物的含量。本申请的结构设计紧凑巧妙，部件数量少，生产成本低，适于推广应用。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中火排的正视图；

图2为本实用新型实施例1中火排的俯视图；

图3为本实用新型实施例1中火排的立体图；

图4为本实用新型实施例1中火排的分解图；

图5为本实用新型实施例1中火排的补充空气流向示意图；

图6为本实用新型实施例1中火排的用于淡燃烧的预混燃气流向示意图；

图7为本实用新型实施例1中火排的用于浓燃烧的预混燃气流向示意图；

图8为本实用新型实施例2中燃烧器的正视图；

图9为本实用新型实施例2中燃烧器的俯视图；

图10为本实用新型实施例2中燃烧器的立体图；

图11为本实用新型实施例2中燃烧器另一视角的立体图；

图12为图9中aa剖视图；

图13为图9中bb剖视图；

图14为本实用新型实施例4中火排的分解图；

图15为本实用新型实施例4中火排的俯视图；

图16为本实用新型实施例4的火排组成的燃烧器示意图；

图中，心壳1、内壳2、空气流道3、挡风板4、隔板5、壳体6、文丘里管11、引流管12、均流室13、分流室14、封闭顶面15、外凸起16、浓燃烧出气孔17、淡燃烧出气孔18、空气进气室21、淡燃烧混合室22、空气进气间隙23、进气斜面24、空气进气狭缝25、淡火孔26、内凸起27、浓燃烧导气孔28、内凸条29、框形凸条30、凸起31、风孔41、浓燃烧出气间隙51、浓火孔52、长凸筋53、排气孔61。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。本实施例中的文字描述是与附图对应的，涉及方位的描述也是基于附图作出的，不应理解为是对本实用新型保护范围的限制。

实施例1

本实施例涉及一种浓淡燃烧火排，包括心壳1、内壳2、隔板5，内壳2套在心壳1的顶部。心壳1、内壳2分别由两片互相对称的侧板对合连接而成，所述连接方式可以是一侧板对另一侧板的包边，有可以是互相对焊。

如图1-4所示，心壳1包括由下而上布置的引射通道、均流室13、分流室14，三者中均流室13的宽度最窄、上下开口、上接分流室14、下接引射通道，引射通道包括文丘里管11和引流管12，引流管12与文丘里管11呈u型连通。均流室13因具有弧形折流区而近似扇形结构，其具有长度方向延伸的上直边和倾斜延伸的下直边，引流管12顺着下直边倾斜延伸，引流管12的口径沿着燃气流向逐渐变窄，从结构上尽可能实现让燃气在均流室13上直边均流。为了充分发挥文丘里管11、引流管12、均流室13三者均匀布气的作用，心壳1的两侧板在三者底部和左右侧方向均相互贴合以消除气流死角。

分流室14用于实现浓淡燃烧的燃气分流，具有封闭顶面15，分流室14的两侧壁上分别设置沿长度方向间隔排列的若干浓燃烧出气结构、若干淡燃烧出气结构，两侧壁上的浓燃烧出气结构、淡燃烧出气结构均互相对称，同一侧壁上的浓燃烧出气结构位于淡燃烧出气结构的上方，如图1所示，若干浓燃烧出气结构设置在侧壁顶部边缘，且浓燃烧出气结构和淡燃烧出气结构以1:2的数量比在上下方向上间错设置。

具体地，浓燃烧出气结构包括在分流室14的侧壁上由内向外成型的外凸起16，和在外凸起16端面上冲孔形成的浓燃烧出气孔17。淡燃烧出气结构包括在分流室14的侧壁上由内向外直接冲压而成的凸孔，且凸孔的孔口朝上，这样形成的凸孔作为淡燃烧出气孔18。

内壳2包括由下而上布置的空气进气室21、淡燃烧混合室22，空气进气室21是罩在分流室14外侧的，淡燃烧混合室22位于分流室14的上方，空气进气室21和分流室14的侧壁之外形成空气进气间隙23，空气进气间隙23与上方的淡燃烧混合室22导通，淡燃烧混合室22的顶面设置有淡火孔26。空气进气室21的侧壁底部向内翻折收拢而形成一进气斜面24，进气斜面24的底部边缘与心壳1的外壁贴合，由此实现空气进气室21对分流室14的底部近乎密封包裹，在进气斜面24上再设置若干空气进气狭缝25，空气进气狭缝25即作为空气进气间隙23的空气进气结构。

空气进气间隙23、淡燃烧出气孔18分别与淡燃烧混合室22导通，从淡燃烧出气孔18内供给的预混燃气进入空气进气间隙23，与空气进气间隙23内上升的空气预混合，然后进入淡燃烧混合室22进一步混合，最后在淡火孔26处燃烧形成淡火焰。

内壳2不仅要实现预混燃气的分流：一路用于浓燃烧的供气，一路用于淡燃烧的供气，还要实现浓燃烧的燃烧。

对于预混燃气的分流：内壳2的侧壁上设置若干导气结构，若干导气结构与若干浓燃烧出气结构一一对应接触导通。具体地，若干导气结构包括在内壳2的侧壁上由外向内成型的内凸起27，和在内凸起27端面上冲孔形成的浓燃烧导气孔28，内凸起27和浓燃烧出气结构的外凸起16端面相抵构成接触密封，浓燃烧导气孔28和浓燃烧出气孔17一一对应导通，由此将用于浓燃烧的预混燃气导出至内壳2以外。

本实施例中，内壳2的侧壁上由外向内形成内凸条29，内凸条29沿长度方向延伸，且是通长延伸，上述导气结构成型在内凸条29上，内凸起27和内凸条29的端面齐平，结构上表现为内凸条29与浓燃烧出气结构的外凸起16端面相抵，这样的话，内凸条29与分流室14侧壁形成的长间隙就被若干外凸起16隔成若干缓流通道，使得空气进气间隙23和淡燃烧混合室22通过若干缓流通道实现上下连通。

内壳2的两侧侧壁上分别由内向外形成框形凸条30，框形凸条30沿着侧壁的边沿延伸，为顶部敞口的u型。本实施例中，每个火排配置一块隔板5，隔板5设置在内壳2外侧，并与框形凸条30连续密封接触而形成仅顶部敞口的浓燃烧出气间隙51，浓燃烧出气间隙51顶部作为浓火孔52，浓燃烧导气孔28与浓燃烧出气间隙51导通。还可以通过对隔板5和或内壳顶部边缘造型以形成具体的浓火孔52结构。

并排设置的相邻两火排之间，主要是心壳1之间，形成空气流道3，空气流道3位于浓燃烧出气间隙51下方，且二者近乎不导通，即空气流道3里面的空气几乎不向上流入浓燃烧出气间隙51内。空气流道3通过空气进气狭隙25与空气进气间隙23导通，由此可认为，空气流道3仅向空气进气间隙23补充空气。

如图8-13所示，当多个火排并排设置以组成燃烧器时，多个火排的隔板5位于内壳2的相同侧，相邻两火排中的前一火排的隔板5与后一火排的内壳之间也形成浓燃烧出气间隙34，即位于相邻两火排之间的隔板5同两火排的内壳构成浓燃烧出气间隙，使得每个火排两侧均具有独立的浓燃烧实现结构。有助于节省隔板5的数量。

上述火排的浓淡燃烧过程如下：

裹挟着空气的燃气经文丘里管11、引流管12、均流室13向分流室14均匀布气。分流室14内的预混燃气一路从下方的淡燃烧出气孔18进入空气进气间隙23，与从空气进气狭隙25进入到进气间隙23内的补充空气预混合，然后向上进入淡燃烧混合室22内再混合，最后在淡火孔处燃烧形成淡火焰。分流室14内另一部分预混燃气从上方的浓燃烧出气孔17、浓燃烧导气孔28进入浓燃烧出气间隙51中，最终在浓燃烧出气间隙51顶部的浓火孔52处燃烧形成浓火焰，浓火焰位于火排侧面，淡火焰位于火排顶面，利用侧面浓燃烧产生的浓火焰去干涉中间淡燃烧产生的淡火焰。

相邻火排共用一个隔板5，让每个火排两侧均有浓火焰来与中间的淡火焰形成干涉，利用贫氧的浓火焰去消耗淡火焰中富余的氧，避免淡火焰脱火，从而提高火焰刚性，稳住燃烧。

实施例2

本实施例涉及一种燃烧器，包括多个火排，多个火排并排组合，固定安装在壳体6内，壳体6位于全部火排外周，壳体6的顶面设置排气孔61，排气孔61沿着壳体的边缘设置，使壳体6内的空气充分流通，避免在壳体6和全部火排之间尤其是壳体角落处产生气旋涡流。火排采用实施例1所述的火排，在位于最末端的火排外侧也设置隔板5，隔板5与最末端的火排的内壳2外侧壁之间也形成浓燃烧出气间隙51，从而在最末端的火排两侧均形成浓火焰。

多个火排下方还设置有挡风板4，挡风板4上设置有风孔41，风孔41中的一部分沿着挡风板边缘设置用于确保空气向燃烧器内均匀进气。

实施例3

本实施例涉及一种热水器，例如家用燃气快速热水器、燃气采暖热水炉、蒸汽热源机，包括实施例2所述的燃烧器、水箱和出风单元。所述出风单元可以是上抽风式风机，也可以是下吹风式风机。水箱位于燃烧器的上方。

实施例4

如图本实施例涉及一种浓淡燃烧火排，该火排是在实施例1所述浓淡燃烧火排基础上的进一步改进：为了平衡浓燃烧出气间隙51中预混燃气的气流，在隔板5的两面分别形成长凸筋53，长凸筋53沿着隔板5的长度方向延伸，隔板5两面的长凸筋53分别向隔板5两侧的浓燃烧出气间隙51凸起，长凸筋53位于浓燃烧导气孔28上方。隔板5两面的长凸筋53上下设置，截面呈s型。

显然，长凸筋53也可以只设置一条，隔板5一面为凸一面为凹，均具有平衡气流的作用。另外，长凸筋53也可以设置在与隔板5相对的内壳2侧壁上。

内壳2外侧壁上设置若干凸起31，若干凸起31沿着内壳长度方向间隔设置，若干凸起31的端面与隔板5相抵，从而将浓燃烧出气间隙51的顶部隔成若干间隔排列的浓火孔52。当然，作为变换，若干凸起31也可以设置在隔板5上，若干凸起31与内壳外侧壁相抵，从而将浓燃烧出气间隙51的顶部隔成若干间隔排列的浓火孔52。

显然，若干凸起31有可以设置在隔板5上。另外，也不限于凸起31这样的结构，也可以是其他浓火孔52的成型结构。

除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。