一种具有高燃烧效率的炉头结构及燃烧器的制作方法

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1.本发明涉及燃气灶具技术领域，特别涉及一种具有高燃烧效率的炉头结构及燃烧器。

背景技术：

2.燃烧器作为燃烧元件，燃烧效率一直是厂家设计和研究的重点。现有的燃烧器，一般是通过延长引射管内燃气送气通道路径，来提高燃料与空气混合比的效果，以提高燃烧效率，这种思维框架下，导致燃气灶的燃烧效率，一直难以得到更加突破性的提高。因此，需要进一步的改进。

技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有高燃烧效率的炉头结构及燃烧器。
4.本发明的一种实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有高燃烧效率的炉头结构，包括：燃烧器底盘、引射管及环形火盖；
5.所述燃烧器底盘设置有环形混气腔，所述环形火盖可盖合所述环形混气腔；所述引射管的出气口与所述环形混气腔连通，并使燃气可沿一个气流朝向在环形混气腔内流动；
6.所述环形混气腔沿燃气流动的方向分设有若干个依次相连的拉伐尔喷管腔；所述拉伐尔喷管腔包括沿燃气流动方向依次连接的收缩喷管腔和缩放喷管腔；所述收缩喷管腔沿燃气流动方向的截面逐渐收窄，所述缩放喷管腔沿燃气流动方向的截面逐渐扩大。
7.可选的，所述环形混气腔设有分流片，所述分流片可将所述环形混气腔分隔为第一混气腔和第二混气腔；所述第一混气腔与环形火盖的火孔连通；所述引射管的出气口与所述第二混气腔连通，所述第二混气腔沿燃气流动的方向分设有若干个依次相连的所述拉伐尔喷管腔；所述分流片上开设有若干个分流口，以连通所述第一混气腔和第二混气腔。
8.可选的，所述环形混气腔内设置有阻挡壁，所述阻挡壁设置于所述引射管出气口的一侧，以使所述引射管的出气口朝背离所述阻挡壁的一侧向第二混气腔内送入燃气。
9.可选的，所述阻挡壁上设置有螺纹口，所述分流片设有固定孔，所述固定孔与所述螺纹口相对应，可限制所述分流片与环形混气腔的相对位置。
10.可选的，所述燃烧器底盘设置有竖向延伸的环形分气座，所述分流片安装于所述环形分气座；所述第二混气腔由所述环形分气座的内底面、内侧壁、外侧壁及所述分流片围设形成。
11.可选的，所述内底面、内侧壁、外侧壁或所述分流片的至少一个设置有朝所述第二混气腔内凸的收缩面，以形成所述收缩喷管腔的截面收窄结构；
12.所述内底面、内侧壁、外侧壁或所述分流片的至少一个设置有朝背离所述第二混气腔外凸的扩张面，以形成所述缩放喷管腔的截面扩大结构。
13.可选的，拉伐尔喷管腔还包括有截面恒定的第一稳流管腔和第二稳流管腔；所述收缩喷管腔、第一稳流管腔、缩放喷管腔及第二稳流管腔沿燃气流动方向依次连接。
14.可选的，所述引射管呈文丘里管结构设置。
15.可选的，所述引射管的出气口呈弧形结构。
16.请参阅图1的拉伐尔喷管结构示意图，拉伐尔喷管是一种应用于火箭或飞机发动机推力室的结构。燃气流在压力作用下，送入拉伐尔喷管。进入喷管的a1(亚声速段)的区段时，燃气运动遵循"流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小"的原理，因此气流不断加速。当到达窄喉时，流速已经超过了音速。而跨音速的流体在运动时却不再遵循"截面小处流速大，截面大处流速小"的原理，而是恰恰相反，截面越大，流速越快。因此在a2区段(超音速段)的缩放喷管腔内，截面扩大，燃气流的速度被进一步加速，这样就产生了巨大的推力和流速。拉瓦尔喷管实际上起到了一个"流速增大器"的作用。其实，不仅仅是火箭发动机，导弹的喷管也是这样的喇叭形状的，所以拉瓦尔喷管有着非常广泛的应用。
17.本发明的有益效果：燃烧器底盘设置有环形混气腔，燃气可在环形混气腔内朝一个气流方向流动；环形混气腔分设有若干个依次相连的拉伐尔喷管腔；每个拉伐尔喷管腔均包括有收缩喷管腔和缩放喷管腔。收缩喷管腔作为亚声速区段，对燃气进行压缩提速；缩放喷管腔作为超音速区段，对超音速燃气进行扩张提速。本发明的燃气从引射管送入环形混气腔后，通过环形混气腔的若干个拉伐尔喷管腔，多次规律的完成燃气气体的压缩扩散交替等熵加速过程，达到对燃气的压缩和加速作用，有效提高燃气混合比，从而提高燃烧器的燃烧热值和燃烧效率。本技术方案，从分气盘的混气腔结构着手，以拉伐尔喷管结构提高燃气混合比，打破局限在引射管中改进燃气混合比的思维框架，大幅提高了燃烧器的燃烧效率。
18.本发明还提供另一技术方案：一种燃烧器，包括上述的具有高燃烧效率的炉头结构。
19.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。
附图说明
20.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1为拉伐尔喷管结构示意图；
22.图2为本发明其中一实施方式具有高燃烧效率的炉头结构的结构示意图；
23.图3为图2中具有高燃烧效率的炉头的分解结构示意图；
24.图4为图2中具有高燃烧效率的炉头结构的另一视角的示意图；
25.图5为图2中具有高燃烧效率的炉头结构的仰视图；
26.图6为图5中沿v1-v1的剖视图；
27.图7为本发明又一实施方式的环形混气腔的结构示意图；
28.图8为本发明另一实施方式的环形混气腔的结构示意图。
29.主要元件符号说明：
30.10、燃烧器底盘；11、环形分气座；111、内底面；112、内侧壁；113、外侧壁；20、引射
管；21、出气口；30、环形火盖；40、环形混气腔；41、第一混气腔；42、第二混气腔；43、阻挡壁；431、螺纹口；50、拉伐尔喷管腔；51、收缩喷管腔；511、收缩面；52、第一稳流管腔；53、缩放喷管腔；531、扩张面；54、第二稳流管腔；60、分流片；61、分流口；62、固定孔。
具体实施方式
31.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
32.在本发明的描述中，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.本发明中，除非另有明确的限定，“设置”、“安装”、“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
35.实施例
36.参照图1至图8，本发明提出的一种具有高燃烧效率的炉头结构，包括：燃烧器底盘10、引射管20及环形火盖30；
37.燃烧器底盘10设置有环形混气腔40，环形火盖30可盖合环形混气腔40；引射管20的出气口21与环形混气腔40连通，并使燃气可沿一个气流朝向在环形混气腔40内流动；
38.环形混气腔40沿燃气流动的方向分设有若干个依次相连的拉伐尔喷管腔50；拉伐尔喷管腔50包括沿燃气流动方向依次连接的收缩喷管腔51和缩放喷管腔53；收缩喷管腔51沿燃气流动方向的截面逐渐收窄，缩放喷管腔53沿燃气流动方向的截面逐渐扩大。
39.请参阅图1的拉伐尔喷管结构示意图，拉伐尔喷管是一种应用于火箭或飞机发动机推力室的结构。燃气流在压力作用下，送入拉伐尔喷管。进入喷管的a1(亚声速段)的区段时，燃气运动遵循"流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小"的原理，因此气流不断加速。当到达窄喉时，流速已经超过了音速。而跨音速的流体在运动时却不再遵循"截面小处流速大，截面大处流速小"的原理，而是恰恰相反，截面越大，流速越快。因此在a2区段(超音速段)的缩放喷管腔53内，截面扩大，燃气流的速度被进一步加速，这样就产生了巨大的推力和流速。拉瓦尔喷管实际上起到了一个"流速增大器"的作用。其实，不仅仅是火箭发动机，导弹的喷管也是这样的喇叭形状的，所以拉瓦尔喷管有着非常广泛的应用。
40.本发明的有益效果：燃烧器底盘10设置有环形混气腔40，燃气可在环形混气腔40内朝一个气流方向流动；环形混气腔40分设有若干个依次相连的拉伐尔喷管腔50；每个拉
伐尔喷管腔50均包括有收缩喷管腔51和缩放喷管腔53。收缩喷管腔51作为亚声速区段，对燃气进行压缩提速；缩放喷管腔53作为超音速区段，对超音速燃气进行扩张提速。本发明的燃气从引射管20送入环形混气腔40后，通过环形混气腔40的若干个拉伐尔喷管腔50，多次规律的完成燃气气体的压缩扩散交替等熵加速过程，达到对燃气的压缩和加速作用，有效提高燃气混合比，从而提高燃烧器的燃烧热值和燃烧效率。本技术方案，从分气盘的混气腔结构着手，以拉伐尔喷管结构提高燃气混合比，打破局限在引射管20中改进燃气混合比的思维框架，大幅提高了燃烧器的燃烧效率。
41.拉伐尔喷管的操作有赖于次音速和超音速气体的不同特性。如果由于质量流量不变而管道变窄，则次音速气体流速将会增加。通过拉伐尔喷管的气流是等熵的(气体熵几乎不变)。在次音速流中，气体是不可压缩的，声音会通过它传播。在横截面面积最小的喉部，气体速度局部达到声速(马赫数＝1.0)，这种状况称为阻流。随着喷管横截面积的增加，气体开始膨胀，气流加速到超音速，在那里声波不会通过气体向后传播(马赫数》1.0)。
42.在较佳设计状态中，通过喷管的压力和质量流量足以达到音速的状况下，此时，便可以在拉伐尔喷管腔50的喉部产生阻流现象，形成超音速燃气气流。若是没有达到设计状态，通过喷管的压力和质量流量无法达到音速的状况下，此时运作方式较接近文氏管，仍然可通过对环形混气腔40内多次的压缩和扩散过程，来提高燃气混合比，实现提高燃烧器的燃烧热值和燃烧效率的效果。
43.在本实施例中，环形混气腔40设有分流片60，分流片60可将环形混气腔40分隔为第一混气腔41和第二混气腔42；第一混气腔41与环形火盖30的火孔连通；引射管20的出气口21与第二混气腔42连通，第二混气腔42沿燃气流动的方向分设有若干个依次相连的拉伐尔喷管腔50；分流片60上开设有若干个分流口61，以连通第一混气腔41和第二混气腔42。分流片60通过将环形混气腔40分隔为第一混气腔41和第二混气腔42，第二混气腔42设有若干个依次相连的拉伐尔喷管腔50，使第二混气腔42内的燃气达到多次压缩和扩散交替加速作用，从而提高燃气混合比，随后通过分流片60的分流口61逸流至第一混气腔41，从而使第二混气腔42经过压缩的较高燃气混合比的燃气，均匀扩散至第一混气腔41，进而通过环形火盖30的火孔输出进行燃烧，使环形火盖30输出的燃气更为均匀，不易出现局部火焰较旺，局部火焰较小的现象。
44.在本实施例中，环形混气腔40内设置有阻挡壁43，阻挡壁43设置于引射管20出气口21的一侧，以使引射管20的出气口21朝背离阻挡壁43的一侧向第二混气腔42内送入燃气。阻隔壁通过阻隔环形混气腔40，使引射管20出气口21的燃气仅能朝阻隔壁的一侧送入，沿单个方向绕环形混气腔40流动一圈后到达阻隔壁的另一侧，从而使燃气朝设定的流动方向在若干个拉伐尔喷管腔50内流动。
45.进一步的，阻挡壁43上设置有螺纹口431，分流片60设有固定孔62，固定孔62与螺纹口431相对应，可限制分流片60与环形混气腔40的相对位置。通过螺栓等锁紧件，穿过固定孔62后与螺纹口431锁紧固定，即可限制分流片60与环形混气腔40的相对位置，从而使第二混气腔42的形状，符合设计的形状。
46.在本实施例中，请参阅图3，燃烧器底盘10设置有竖向延伸的环形分气座11，分流片60安装于环形分气座11；第二混气腔42由环形分气座11的内底面111、内侧壁112、外侧壁113及分流片60围设形成。
47.具体的，内底面111、内侧壁112、外侧壁113或分流片60的至少一个设置有朝第二混气腔42内凸的收缩面511，以形成收缩喷管腔51的截面收窄结构；内底面111、内侧壁112、外侧壁113或分流片60的至少一个设置有朝背离第二混气腔42外凸的扩张面531，以形成缩放喷管腔53的截面扩大结构。根据厂家的结构设计，可在内底面111、内侧壁112、外侧壁113或分流片60的一个或多上设置收缩面511和扩张面531。
48.请参阅图3至图7，在一些实施例中。收缩面511和扩张面531可设置在竖向相对的分流片60和内底面111上。
49.请参参阅图8，在另一些实施例中，收缩面511和扩张面531壳设置在径向相对的内侧壁112和外侧壁113上。
50.请参阅图7和图8，在一些实施例中拉伐尔喷管腔50还包括有截面恒定的第一稳流管腔52和第二稳流管腔54；收缩喷管腔51、第一稳流管腔52、缩放喷管腔53及第二稳流管腔54沿燃气流动方向依次连接。通过第一稳流管腔52和第二稳流管腔54，可使经过收缩喷管腔51压缩的燃气气流和经过缩放喷管腔53扩散的燃气的气流流动趋于稳定后，再进入下一管段进行压缩或扩张。
51.在一些实施例中，为了达到更好的燃料与空气初步混合及加速加压送入环形混气腔40的效果，引射管20呈文丘里管结构设置。
52.具体的，引射管20的出气口21呈弧形结构。出气口21呈弧形结构设置，可使气流顺着环形混气腔40的腔道，朝一个旋向送入环形混气腔40内。
53.本发明还提供另一技术方案：一种燃烧器，包括上述的具有高燃烧效率的炉头结构。
54.由于具有上述的高燃烧效率的炉头结构，本发明的燃烧器，燃气从引射管20送入环形混气腔40后，通过环形混气腔40的若干个拉伐尔喷管腔50，多次规律的完成燃气气体的压缩扩散交替等熵加速过程，达到对燃气的压缩和加速作用，有效提高燃气混合比，从而提高燃烧器的燃烧热值和燃烧效率。
55.当然，本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形和替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。

技术特征：

1.一种具有高燃烧效率的炉头结构，其特征在于，包括：燃烧器底盘(10)、引射管(20)及环形火盖(30)；所述燃烧器底盘(10)设置有环形混气腔(40)，所述环形火盖(30)可盖合所述环形混气腔(40)；所述引射管(20)的出气口(21)与所述环形混气腔(40)连通，并使燃气可沿一个气流朝向在环形混气腔(40)内流动；所述环形混气腔(40)沿燃气流动的方向分设有若干个依次相连的拉伐尔喷管腔(50)；所述拉伐尔喷管腔(50)包括沿燃气流动方向依次连接的收缩喷管腔(51)和缩放喷管腔(53)；所述收缩喷管腔(51)沿燃气流动方向的截面逐渐收窄，所述缩放喷管腔(53)沿燃气流动方向的截面逐渐扩大。2.根据权利要求1所述的具有高燃烧效率的炉头结构，其特征在于：所述环形混气腔(40)设有分流片(60)，所述分流片(60)可将所述环形混气腔(40)分隔为第一混气腔(41)和第二混气腔(42)；所述第一混气腔(41)与环形火盖(30)的火孔连通；所述引射管(20)的出气口(21)与所述第二混气腔(42)连通，所述第二混气腔(42)沿燃气流动的方向分设有若干个依次相连的所述拉伐尔喷管腔(50)；所述分流片(60)上开设有若干个分流口(61)，以连通所述第一混气腔(41)和第二混气腔(42)。3.根据权利要求2所述的具有高燃烧效率的炉头结构，其特征在于：所述环形混气腔(40)内设置有阻挡壁(43)，所述阻挡壁(43)设置于所述引射管(20)出气口(21)的一侧，以使所述引射管(20)的出气口(21)朝背离所述阻挡壁(43)的一侧向第二混气腔(42)内送入燃气。4.根据权利要求3所述的具有高燃烧效率的炉头结构，其特征在于：所述阻挡壁(43)上设置有螺纹口(431)，所述分流片(60)设有固定孔(62)，所述固定孔(62)与所述螺纹口(431)相对应，可限制所述分流片(60)与环形混气腔(40)的相对位置。5.根据权利要求2所述的具有高燃烧效率的炉头结构，其特征在于：所述燃烧器底盘(10)设置有竖向延伸的环形分气座(11)，所述分流片(60)安装于所述环形分气座(11)；所述第二混气腔(42)由所述环形分气座(11)的内底面(111)、内侧壁(112)、外侧壁(113)及所述分流片(60)围设形成。6.根据权利要求5所述的具有高燃烧效率的炉头结构，其特征在于：所述内底面(111)、内侧壁(112)、外侧壁(113)或所述分流片(60)的至少一个设置有朝所述第二混气腔(42)内凸的收缩面(511)，以形成所述收缩喷管腔(51)的截面收窄结构；所述内底面(111)、内侧壁(112)、外侧壁(113)或所述分流片(60)的至少一个设置有朝背离所述第二混气腔(42)外凸的扩张面(531)，以形成所述缩放喷管腔(53)的截面扩大结构。7.根据权利要求1所述的具有高燃烧效率的炉头结构，其特征在于：拉伐尔喷管腔(50)还包括有截面恒定的第一稳流管腔(52)和第二稳流管腔(54)；所述收缩喷管腔(51)、第一稳流管腔(52)、缩放喷管腔(53)及第二稳流管腔(54)沿燃气流动方向依次连接。8.根据权利要求1所述的具有高燃烧效率的炉头结构，其特征在于：所述引射管(20)呈文丘里管结构设置。9.根据权利要求1所述的具有高燃烧效率的炉头结构，其特征在于：所述引射管(20)的出气口(21)呈弧形结构。
10.一种燃烧器，其特征在于：包括权利要求1-9任一项所述的具有高燃烧效率的炉头结构。

技术总结

本发明公开了一种具有高燃烧效率的炉头结构，燃烧器底盘设置有环形混气腔，环形火盖可盖合环形混气腔；引射管的出气口与环形混气腔连通，并使燃气可沿一个气流朝向在环形混气腔内流动；环形混气腔沿燃气流动的方向分设有若干个依次相连的拉伐尔喷管腔；拉伐尔喷管腔包括沿燃气流动方向依次连接的收缩喷管腔和缩放喷管腔；收缩喷管腔沿燃气流动方向的截面逐渐收窄，缩放喷管腔沿燃气流动方向的截面逐渐扩大。本发明的燃气从引射管送入环形混气腔后，通过环形混气腔的若干个拉伐尔喷管腔，多次规律的完成燃气气体的压缩扩散交替等熵加速过程，达到对燃气的压缩和加速作用，有效提高燃气混合比，从而提高燃烧器的燃烧热值和燃烧效率。烧效率。烧效率。