CN110382956B - 用于燃烧器的可调节限流器 - Google Patents

Abstract

一种用于电器的流量控制装置，电器包括燃烧器和鼓风机，鼓风机用于将预混合的空气和燃气混合物输送到燃烧器，流量控制装置包括限定开口的凸缘，预混合的空气和燃气混合物通过开口从鼓风机的出口流到燃烧器。风挡被设置在鼓风机下游的开口中，风挡用于在燃烧器点火期间增加鼓风机的出口处的静压。

Description

用于燃烧器的可调节限流器

相关申请

本申请要求于2017年3月10日提交的申请号为62/469,553美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体涉及燃烧器系统，特别地涉及一种用于降低燃烧器点火噪声的可变流量控制装置。

背景技术

预混合燃烧器有“粗暴”或“生硬”点火的倾向，尤其是在紧凑的高效电器(例如热水器)中。这可能是由于许多因素造成的，但是主要是由于在点火时积聚的燃气空气混合物点燃并且迅速膨胀。为了实现足够的热传递，这些电器的燃烧室通常很小并且在某种程度上是流量受限的。也就是说，燃烧室内快速膨胀的燃烧导致腔室压力暂时形成尖峰。压力尖峰对输送燃气/空气混合物的鼓风机形成反推作用，从而导致流入燃烧室的燃气-空气暂时减慢或停止。这通常可能引起一系列压力振荡，这些压力振荡可以作为辘辘声或隆隆声被听见。

已经努力通过在点火时将系统调整到较低的输入速率来帮助最小化或消除这种提高的点火噪声。这些系统调整的方法是通过降低鼓风机速度或限制鼓风机入口以匹配空气和燃气而实现的。为此，在点火时提供较少的燃气将导致腔室内较少的压力累积。然而，即使在较低的输入速率下，降低鼓风机排出压力实际上也会使点火更糟。

发明内容

根据本发明的一个实施例，一种用于电器的流量控制装置，电器包括燃烧器和鼓风机，鼓风机用于将预混合的空气和燃气混合物输送到燃烧器，流量控制装置包括限定开口的凸缘，预混合的空气和燃气混合物通过开口从鼓风机的出口流到燃烧器。风挡被设置在鼓风机下游的开口中，风挡用于在燃烧器点火期间增加鼓风机的出口处的静压。

在另一方面，一种用于电器的系统包括燃烧器，燃烧器用于向所述电器提供加热的燃烧产物。鼓风机具有用于向所述燃烧器供给空气或预混合的空气和燃气混合物中的一者的出口。设置于所述燃烧器下游的可调风挡控制从鼓风机到燃烧器的流体流量，可调风挡具有在燃烧器点火期间用于增加鼓风机出口处的静压的第一状态和点火之后用于相对于第一状态增加去往燃烧器的流体流量的第二状态。

在另一方面，一种用于电器的流量控制装置，电器包括燃烧器和鼓风机，鼓风机用于将空气输送到燃烧器，流量控制装置包括限定开口的凸缘，空气通过开口从鼓风机的出口流到燃烧器，风挡被设置在鼓风机下游的开口中，风挡用于在燃烧器点火期间增加鼓风机的出口处的静压。

从下面的详细描述和附图中可以得到其他目的和优点以及对本发明的更全面的理解。

附图说明

图1是具有根据本发明的燃烧器和流量控制装置的电器的示意图。

图2是图1的流量控制装置的风挡的主视图。

图3是图1的风挡的分解图。

图4是处于第一限制位置的图1的流量控制装置的风挡的俯视图。

图5是处于第二限制位置的图1的流量控制装置的风挡的俯视图。

图6是具有燃烧器和流量控制装置的另一示例性电器的示意图。

具体实施方式

本发明总体涉及燃烧器系统，特别地涉及一种用于降低燃烧器点火噪声的可变限制装置。本发明的装置可与商用或家用电器的任何预混合或非预混合式燃烧器一起使用。

图1示出了根据本发明的用于电器20的示例性燃烧器10。电器20可以是任何家用或商用电器，例如炉子，热水器，无水箱热水器，烤箱等。燃烧器10可以是预混合燃烧器，其中空气和可燃燃料(例如燃气)的混合物在燃烧器的上游预混合或以其他方式在燃烧之前混合，这样不需要辅助空气。例如，燃烧器10可以构成美国专利No.9,528,698中所示和所述的预混合燃烧器，该专利的全部内容通过引用结合于此并在所附的附录中提供。或者，燃烧器10可以是非预混合燃烧器，其中仅一部分空气作为主要空气与可燃燃料一起提供。在这种配置中，辅助空气在燃烧器的下游被引入以完善燃烧过程。

在图1中，鼓风机22和燃料阀40协作以将预混合的空气A₂和燃料A₃(例如，燃气)的混合物A₁供应到燃烧器10。鼓风机22包括入口开口或进气开口28和排放开口30。进气开口28经由抽吸作用接收进入的空气A₂。排放开口30流体连接到燃烧器10。控制器110电连接到鼓风机22，用于选择性地以单个固定的速度关闭和打开鼓风机。如果需要额外的控制，鼓风机22也可以是变速类型的。应当理解，当燃烧器10不是预混合燃烧器时，将省去燃料阀40。

文丘里管44将燃气阀40流体连接到鼓风机22的进气开口28。管42可以流体连接燃气阀40和文丘里管44。或者，燃气阀40可以直接连接到文丘里管44(未示出)。控制器110连接到燃气阀40以控制其操作。

可变或可调节的流量控制装置90将鼓风机22的排放开口30流体地连接到燃烧器10。因此，流量控制装置90位于鼓风机22的下游，并且控制从鼓风机22到燃烧器10的空气/燃料混合物A₃的流量。尽管流量控制装置90被示出为相对于鼓风机22和燃烧器10是单独的部件，但应当理解，流量控制装置可以结合到鼓风机的壳体或燃烧器10的壳体(未示出)中。

参照图2-图3，流量控制装置90包括风挡102。风挡102包括凹槽107，用于接纳从第一端109延伸到第二端111的轴106。风挡102和轴106刚性地固定在一起。

流量控制装置90还包括从第一端122纵向延伸到第二端124的管或凸缘112。开口116完全穿过凸缘112纵向延伸。第一通道114从凸缘112的周缘延伸到开口116。第二通道115从开口116朝向凸缘112的周缘延伸。第一通道114和第二通道115在开口116的相对两侧上彼此对齐。

轴106延伸通过通道114、115，以将风挡102设置在开口116内。为此，第一端109至少部分地延伸到第一通道114中，第二端111延伸到第二通道115中。套管118接纳轴106的第一端109并且将轴可旋转地连接到凸缘112。依靠这种结构，轴106以方式R(见图2)围绕轴线104的旋转导致风挡102相对于开口116旋转。风挡102具有与开口116相同的形状和尺寸。液密密封件119设置在轴106的第一端109和套管118之间。

参照图4，流量控制装置90设置于鼓风机22和燃烧器10之间，这样使得凸缘112的第一入口端122流体连接到鼓风机排放开口30。凸缘112的第二出口端124流体连接到燃烧器10的入口12。开口116流体连接凸缘112的第一端122和第二端124，并且因此将排放开口30与入口12流体连接。

设置在开口116中的风挡102可以以方式R绕轴线104旋转，以控制通过开口的流体流量，从而控制鼓风机22和燃烧器10之间的流体流量。因此，风挡102可以以方式R旋转以控制预混合混合物A₃从鼓风机22到燃烧器10的流动阻力。

例如，将风挡102设置在基本垂直于进入的预混合混合物A₁的第一、较水平位置(如图4所示)将对流过开口116的流体提供第一、较大量的阻力。另一方面，将风挡102设置在较接近与进入的预混合混合物A₁成对齐关系的第二、较垂直位置(参见图5)将对流过开口116的流体提供第二、较小量的阻力。应当理解，风挡102可以相对于进入的预混合混合物A₃设置在任何旋转位置。还应当理解，流量控制装置90可以被配置成仅在第一位置或第二位置操作，在它们之间没有固定的旋转位置。

致动器130连接到轴106，用于控制其旋转位置，从而控制风挡102的旋转位置。作为结果，致动器130控制风挡102阻挡流体流过开口116的程度。例如，致动器130可以是螺线管，步进电动机，齿轮电动机或其类似物。致动器130连接到控制器110，用于精确地控制致动器，以便以方式R将风挡102旋转到期望位置。控制器110还可以连接到传感器(未示出)，该传感器被设置在鼓风机排放开口30和/或燃烧器入口12以监测系统状况并且相应地调节风挡构件102的旋转位置。

在电器20运作时，控制器110致动鼓风机22以将空气A₂吸入进气开口28。控制器110还致动燃气阀40，这样使得燃气A₃流入鼓风机22并与空气A₂混合以形成空气和燃料的预混合混合物A₁。预混合混合物A₁通过排放出口30并进入流量控制装置90。

在尝试点燃燃烧器10之前，控制器110致动风挡102以关闭(旋转，倾斜和/或移位)到第一预设或预定限制位置(图4)。第一限制位置被配置成允许空气或空气/燃气混合物A₁以第一、相对降低的速率流过开口116。该第一流动限制位置增加了风挡102上游的鼓风机排放开口30处的静态流体压力，并且还减小了输送到燃烧器10的空气体积。

第一流量限制位置还导致鼓风机22的入口开口28处的压力增加(负压较小)，这降低了负压系统中的燃气输入速率。到燃烧器10的较低燃气速率与鼓风机排放开口30处的较高静压相结合，通过防止通常发生的上述压力振荡，有助于消除或减少在燃烧器10点火期间电器20的噪声。通过保持单个较高的鼓风机22速度和增加的鼓风机排放开口30压力同时降低到燃烧器10的燃气速率，本发明的流量控制装置90优于现有的燃烧器系统，现有的燃烧器系统在点火之前既降低鼓风机速度又降低燃气流量，这会导致上述点火噪声问题。

应当理解，一些电器20可包括鼓风机入口阻挡件60(见图6)。在这样的配置中，鼓风机22以更高的[恒定]速度运行，但是与不存在入口阻挡件60时相比，排放出口30处和流量控制装置90上游的压力减小。也就是说，鼓风机入口阻挡件60和风挡102被配置成确保排放出口30处和流量控制装置90上游的降低的压力足以防止在燃烧器点火期间从燃烧器10到鼓风机22的回吹。

一旦燃烧器10点燃并运行(这可以用火焰检测装置确定)，控制器110控制致动器130以将风挡构件102打开到第二预设或预定限制位置(图5)，从而允许预混合的混合物A₃以大于第一速率的第二速率流过开口116。通过风挡102后面的累积静压以及鼓风机22继续全速运转，促成第二流速，即不需要加速。在电器20的正常操作期间可以控制风挡102以控制燃烧器10的速率。

应当理解，流量控制装置90可以这样配置以使得第一位置基本上关闭而第二位置完全打开以使通过开口116的流量最大化。控制器110可以依靠火焰检测装置来使风挡构件102在这些位置之间切换。在该双位置情形中，所使用的致动器106可以是简单的双位置致动器，其响应于控制器110在两个位置之间切换。

单独地控制燃气和空气的系统将以相同的方式工作，除了燃气会通过控制器110降低到适当的速率。或者，可以限制空气A₂并使燃气保持全速率以提供较为浓稠的混合物以用于点火。除了增加鼓风机排放开口30静压的益处之外，浓稠的混合物相比稀薄的混合物更容易和更顺利地点燃。该系统还可以用于对燃烧器10的输入12进行调整而不需要改变鼓风机22的速度，并且同时防止不希望的燃烧器点火噪声。

以上描述的是本发明的示例。当然，出于描述本发明的目的，不可能描述组件或方法的每个可想到的组合，但是本领域普通技术人员将认识到本发明的许多其他组合和置换是可能的。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有这样的改变，修改和变化。

燃烧器

相关申请

根据美国专利法第371条提交的本申请是于2012年8月10日提交的国际申请序列号为PCT/US2012/050278的国家阶段申请。其要求于2011年8月11日提交的美国临时申请61/522,412和于2012年2月23日提交的美国临时申请61/602,261的优先权。

技术领域

本发明涉及一种燃料燃烧器，并且尤其地涉及一种基于燃烧空气或燃烧空气和燃料而传递离心力的燃料燃烧器。

背景技术

各种类型的动力燃烧器已经使用了多年。“喷嘴混合”或“枪式”燃烧器是那些以某种方式独立喷射燃料和空气以便在没有端口火焰保持器部件的情况下提供稳定的火焰的燃烧器。其他类型的动力燃烧器使用了预混合燃料和空气并且随后将燃料-空气混合物输送到端口燃烧器“头”的某些方法。这些“头”或“罐”可由多种材料(包括穿孔金属片、织造金属丝、织造陶瓷纤维等)制成。火焰稳定性(还被称为火焰保持性)是制造一种燃烧器的关键，所述一种燃烧器具有宽的运行范围并且能够在高的一次空气水平运转。对于从调制而受益的应用来说，期望宽的运行范围，其中热输出根据需求而改变。高水平的一次空气在降低NO_X排放物方面是高效的，但是易于负面影响火焰稳定性以及潜在地增加一氧化碳(CO)的产生。高水平的一次空气(还被称为过量空气)还降低应用效率。所属领域中需要一种减少NO_X的产生同时保持火焰稳定性的燃料燃烧器。甚至更期望一种产生非常低水平的NO_X同时以低水平的过量空气运行的燃烧器。

发明内容

根据本发明，一种燃料燃烧器包括外部管，所述外部管沿着中心轴线延伸并且具有外表面和限定通道的内表面。定位在所述外部管的通道内的内部管具有外表面和内表面，所述内表面限定中心通道。流体通道被限定在所述内部管的外表面与所述外部管的内表面之间。所述流体通道被供应以空气与可燃烧燃料的混合物。内部管具有流体导向结构，所述流体导向结构用于将所述混合物从所述流体通道导向到所述中心通道以使得所述混合物围绕所述中心轴线径向旋转。

根据本发明的另一个方面，一种燃料燃烧器包括外部管，所述外部管沿着中心轴线延伸并且具有用于限定通道的渐缩(tapered)部分。内部管定位在所述外部管的通道内并且具有外表面和内表面，所述内表面限定中心通道。所述内部管从第一端延伸到第二端。紧固到所述内部管的第一端的端壁使所述内部管的第一端以气密方式闭合。盖将所述内部管的第二端以气密方式紧固到所述外部管。流体通道被限定在所述外部管与所述内部管的外表面之间并且被供应以空气和可燃烧燃料的混合物。所述内部管具有流体导向结构，以用于将混合物从所述流体通道导向到所述中心通道以使得所述混合物围绕所述中心轴线涡旋。所述流体导向结构提供所述流体通道与所述中心通道之间的唯一流体路径。

通过对优选实施例和附图的详细描述，将得到本发明的其他目的和优点以及进一步理解。

附图说明

图1是根据本发明的燃料燃烧器的示意图；

图2A是根据本发明的优选实施例构造的流体导向结构的一部分的放大视图；

图2B是沿着线2B-2B截取的图2A的截面视图；

图3A-4D是根据本发明的备选流体导向结构的多个部分的放大视图；

图4是空气/燃料混合物传达穿过图1的燃料燃烧器的示意图；

图5是沿着线5-5截取的图4的截面视图；以及

图6是图4的燃料燃烧器的端视图。

具体实施方式

本发明涉及一种燃料燃烧器，并且尤其涉及一种基于燃烧空气或燃烧空气和燃料而传递离心力的燃料燃烧器。图1示出了根据本发明的实施例的燃料燃烧器20。燃料燃烧器20可以在工业的、家庭的和商业的设备(例如，水加热器、锅炉和火炉等)中使用。

燃料燃烧器20沿着中心轴线26从第一端22延伸到第二端24。燃料燃烧器20包括第一内部壳或管40以及第二外部壳或管60。内部管40和外部管60彼此同心并且围绕中心轴线26定心。内部管40具有管状形状并且沿着燃料燃烧器20的中心轴线26从第一端42延伸到第二端44。虽然内部管40示出为具有圆形形状，但将理解的是，所述内部管可具有备选形状，例如三角形、正方形、椭圆形或任何多边形形状。内部管40包括外表面46以及限定中心通道50的内表面48，所述中心通道50延伸穿过所述内部管并且在所述内部管的第二端44处的开口58处终止。内部管40由持久耐火焰材料(例如金属)制成。内部管40具有如图1所示的恒定横截面。备选地，内部管40可具有沿着燃料燃烧器20的中心轴线26改变的(例如成阶梯状、渐缩等的)横截面(未示出)。在这种构造中，内部管40的横截面可以从第一端42到第二端44增加或减小(未示出)。

内部与外部管40、60之间的空间限定流体通道112以便接收燃料和空气。内部管40的周边包括流体导向结构52以便将流体导向到中心通道50。如图1所示，流体导向结构52被构造成将空气/燃料混合物在从燃料燃烧器20的中心轴线26偏置的方向上并且沿着相对于所述内部管的内表面48的法线方向成角度的路径导向到中心通道50。

流体导向结构52可包括与翼片或引导件相关联的一系列开口以便将流体以期望的方式导向(图2A-3D)。如图2A-B所示，流体导向结构52包括内部管40中的多个开口54，以便允许空气/燃料混合物从流体通道112流动到所述内部管的中心通道50。开口54中的每个都从外表面46到内表面48完全延伸穿过内部管40。每个开口54都可具有任何形状，例如矩形、正方形、圆形、三角形等。开口54都可具有相同形状或不同形状。开口54沿着内部管40的周边(即，围绕圆周)彼此对准从而形成环状回路。开口54的一个或多个环状回路可以定位成沿着内部管40的长度彼此相邻或彼此间隔。每个回路都可具有任何数量的开口54。相邻回路中的开口54可以彼此对准或者可以彼此偏置。内部管40中开口54的大小、形状、构造和对准服从于流过开口的空气/燃料混合物的期望流动和性能特性。虽然开口54示出为以预定模式沿着内部管40布置，但是应当理解的是，开口可以沿着内部管随机地定位(未示出)。

每个开口54都包括对应的流体导向凸出部分或引导件56以便将穿过相关联的开口的空气/燃料混合物在一种方向上径向向内地导向到中心通道50中，所述一种方向从燃料燃烧器20的中心轴线26偏置(即，将不与所述中心轴线交会的方向)。引导件56在内部管40中形成或者整体附接到所述内部管40。每个引导件56都相对于内部管40的外表面46成角度地(图2B所示)延伸。引导件56可以相对于内部管40的外表面46以相同角度或不同角度延伸。每个引导件56都相对于轴线59以用α2标示的角度延伸，所述轴线59在内部管40的内表面48的法线方向上延伸。虽然附图示出为所有开口都被设计成在从燃烧器的中心轴线26偏置的方向上引导空气/燃料混合物，但是应当指出的是，可以使用具有其他构造的开口。例如，指向中心轴线26的直的通孔(在图2A中用标记文字54'以虚线标示的)可以与引导开口54交替以便实现相同的总体涡旋效果。

图3A-D示出了根据本发明的内部管40中流体导向结构52的备选构造。流体导向结构52a-d将进来的空气/燃料混合物径向向内并且在一种方向上朝向中心通道50导向，所述一种方向：1)从中心轴线26偏置，以及2)相对于内部管40的外表面46的法线方向成角度，以使得所述空气/燃料混合物具有围绕中心轴线的涡旋、旋转路径，同时相对于所述中心轴线变得径向分层。服从于期望的流动和性能标准，流体导向结构中的开口可以沿着内部管40任意定位或者可以以任何预定模式布置。

在图3A中，流体导向结构52a包括多个引导件56a，所述引导件56a限定内部管40a中的开口54a。引导件56a布置在一系列排中，所述一系列排围绕内部管40a的周边延伸。环形排沿着内部管40a的长度定位成彼此紧邻。相邻排的引导件56a可以彼此径向偏置或者可以彼此径向对准(未示出)。每个排中的引导件56a都可以彼此类似或不类似。引导件56a将穿过开口54a的空气/燃料混合物在径向向内的方向上导向，所述方向从中心轴线26偏置并且相对于轴线59a成角度α2，所述轴线59a在内部管40a的外表面50a的法线方向上延伸。如果排内的引导件56a围绕内部管40a的周边彼此完全或部分对准，那么退出排中的每个引导件的空气/燃料混合物由相同排中的相邻引导件的后侧在从中心轴线26偏置的方向上进一步引导。

在图3B中，内部管40b形成为一系列阶状物，每个阶状物都包括第一构件51和第二构件53，所述第二构件53大体上垂直于所述第一构件延伸从而形成L形阶状物。每个阶状物的第二构件53包括多个开口54b以用于将空气/燃料混合物在一种方向上导向，所述一种方向从中心轴线26偏置并且相对于在内部管40b的外表面46b的法线上延伸的轴线(未示出)成角度。尤其是，每个第二构件53中的开口54b将空气/燃料混合物越过邻接阶状物的第一构件51导向以便将旋转传递到空气/燃料混合物，并且因此围绕中心轴线26传递到中心通道50内的空气/燃料混合物。

在图3C中，流体导向结构52c包括多个开口54c，所述开口54c从内部管40c的外表面46c延伸到内表面48c。开口54c相对于轴线59c成角度地延伸穿过内部管40c，所述轴线59c在内部管40c的外表面46c的法线上延伸并且穿过燃料燃烧器20的中心轴线26。内部管40c中的开口54c将空气/燃料混合物在一种方向上导向以便将旋转围绕中心轴线传递到中心通道50内的空气/燃料混合物，所述一种方向从中心轴线26偏置并且相对于轴线59c成角度。

在图3D中，流体导向结构52d是由一系列弓形的、重叠的板130来形成的，所述板130协作以形成内部管40d。每个板130都具有波纹轮廓，所述波纹轮廓包括尖点132和凹部134。板130彼此纵向并且径向偏置，以使得一个板130的尖点132在相邻板的尖点之间被间隔。在这种构造中，板的尖点132和凹部134形成通道136，空气/燃料混合物被导向穿过所述通道136。每个板130都将空气/燃料混合物在大体上平行于邻接弓形板而延伸的方向上导向以便将旋转传递到空气/燃料混合物并且因此传递到围绕中心轴线26的空气/燃料混合物。中心通道50内的空气/燃料混合物从而被在一种方向上导向，所述一种方向从燃烧室20的中心轴线26偏置并且相对于在板130的法线上延伸的轴线(未示出)成角度。

如图1所示，外部管60沿着燃料燃烧器20的中心轴线26从第一端62延伸到第二端64。虽然外部管60示出为具有总体上圆形的形状，但将理解的是，所述外部管可具有与内部管40的形状相同或不同的任何形状。外部管60包括分别轴向对准的第一和第二部分66和68。第一部分66具有管状形状并且第二部分68具有截头圆锥形状，所述截头圆锥形状在朝向外部管的第二端64而延伸的方向上径向向内渐缩(taper)。然而，将理解的是，外部管60的第一部分66和第二部分68中的任一个或两个可具有渐缩或非渐缩的形状(未示出)。外部管60包括外表面70以及限定通道74的内表面72，所述通道74从所述外部管的第一端62穿过所述外部管延伸到在所述外部管的第二端64中的开口76。

盖120与内部管40整体形成或者紧固到所述内部管40，并且将所述内部管密封和紧固到外部管60。更具体地，盖120在内部管40的第二端44上形成并且被紧固到外部管60的第二端64，以使得内部管朝向外部管的第一端62延伸到外部管的通道74中。盖120具有环形形状并且包括具有U形构造的壁122。壁122限定通道124，所述通道124用于接收外部管60的第二端64。壁122还限定中心开口126，所述中心开口126与内部管40中的开口58以及外部管60中的开口76对准。

端壁80被紧固到内部管40的第一端42并且将内部管的第一端以气密方式闭合。端壁80包括具有U形构造的环形轮缘82。轮缘82限定通道84以便接收内部管40的第一端42。端壁80将内部管40的第一端42闭合以便防止进来的燃料/空气混合物直接进入内部管的中心通道50。

当燃料燃烧器20装配(图1)时，盖120将内部管40的第二端44牢固地连接到外部管60的第二端64，以使得内部管在外部管的通道74内并且沿着燃料燃烧器的中心轴线26延伸。在这种构造中，内部管40的外表面46径向定位在外部管60的内表面72的内部，使得通道74在内部管的外表面与外部管的内表面之间的一部分限定流体通道112。流体通道112与内部管40中的流体导向结构52流体连通，并且因此与内部管的中心通道50流体连通。在示出的实施例中，内部管40具有恒定横截面并且外部管60的第二部分68具有截头圆锥形横截面，所述截头圆锥形横截面在朝向外部管的第二端64延伸的方向上径向向内渐缩，因此，流体通道同样具有在朝向外部管的第二端延伸的方向上径向向内渐缩的横截面。另一方面，如果外部管60的第二部分68不渐缩(未示出)，那么流体通道112将具有沿着其长度的恒定横截面。因为内部管40还可具有成阶梯状或渐缩的横截面，所以产生的流体通道112可以具有通过以这种备选方式构造燃料燃烧器20而成阶梯状或渐缩的横截面。

其类型为所属领域众所周知的任何数量的点火装置(未示出)可被定位在任何数量的适当位置以便点亮燃料燃烧器20。例如，端壁80可设置有开口(未示出)，点火器延伸穿过所述开口。火焰检验装置(未示出)可以定位在任何数量的适当位置中以便检测火焰的存在。预混合的空气和可燃烧燃料的供给被输送到外部管60，其随后流动到外部管的通道74中。根据本发明，可以使用任何数量的所属领域众所周知的预混合系统。

在运行中，预混合系统(未示出)供应空气和燃料的混合物到燃料燃烧器20。尤其地，所述系统将空气与燃料预混合并且将混合物作为流而输送到外部管60的通道74。空气/燃料混合物流在由箭头D标示的方向上在内部管40与外部管60之间输送到流体通道112中。如图5-6所示，空气/燃料混合物在方向D上朝向燃料燃烧器20的第二端24连续流动。如总体上用D2标示的，空气/燃料混合物流动到流体通道112中并且径向向内穿过内部管40中的流体导向结构52并且朝向中心通道50流动。盖120与外部管60之间的气密性密封件防止空气/燃料混合物以除穿过内部管40中的开口54之外的方式退出流体通道112。空气/燃料混合物冲击引导件56并且在一种方向上转向，所述一种方向从燃料燃烧器20的中心轴线26偏置并且相对于垂直于内部管40的内表面48的轴线59成角度。尤其地，引导件56使空气/燃料混合物转向，以使得空气/燃料混合物传递离心力，所述离心力在内部管40的中心通道50内形成旋转动力。

因为流体导向结构52(即，开口54和引导件56)围绕内部管40的整个周边延伸，所以中心通道50内的空气/燃料混合物在用箭头R(图1)标示的方向上被迫动，所述方向与燃烧器20的中心轴线26成横向。因此，中心通道50内的空气/燃料混合物经历相对于燃料燃烧器20的中心轴线26的旋转、螺旋效应。备选地，引导件56可被构造成在与箭头R对置的方向上(未示出)迫动空气/燃料混合物。

旋转、螺旋空气/燃料混合物由所属领域众所周知的并且被定位在任何数量的适当位置的类型的任何数量的点火装置(未示出)点燃，以便点亮燃料燃烧器20。例如，壁80可设置有开口(未示出)，点火器延伸穿过所述开口。火焰检验装置(未示出)可以定位在任何数量的适当位置以便检测火焰的存在。

由于从预混合系统连续供应空气和燃料到燃料燃烧器20，空气/燃料混合物流在中心通道50内变得径向分层。相信的是，空气/燃料混合物流在中心通道50内的分层增加了本发明的燃烧器组件的输出灵活性。更具体地，相信的是，空气/燃料混合物流的径向分层允许本发明的燃烧器组件跨越大范围的空气/燃料比率以及大范围的燃料输出水平高效地运行。

由于几个原因，本发明的燃烧器组件比常规燃烧器是有利的。在常规燃烧器中，火焰主要是通过分子热传导以及来自火焰的分子自由基(radical)扩散而传播到反应物(燃料/空气混合物)的接近流中。相信的是，公开的燃烧器组件迫使附加的热量路径通过来自与进来的燃料/空气混合物重叠和互相混合的高速外焰的对流和辐射来传送。进来的燃料/空气混合物被预加热，同时火焰区域被冷却，这有利地帮助减少NO_X。自由基还被重叠和混合的外焰迫动到进来的反应物流中。反应物的混合物中自由基的存在使点火温度降低并且允许燃料在低于正常温度燃烧。它还帮助显著增加火焰速度(这就缩短反应时间)，从而另外减少NO_X的形成，同时显著改进火焰稳定性/火焰保持性。通过包含反应物的流动为低以便锚定火焰的区域(例如端口的边缘、非流线型本体、网状面、围绕较大端口的低速的小“火焰保持器”端口、以及许多其他)，典型燃烧器实现了火焰保持性/稳定性。不同类型的“涡旋”燃烧器也已经发展了很多年。这些类型的燃烧器形成了用于锚定火焰的低速再循环区域。

由于本发明的燃烧器的优越的火焰保持性/稳定性，其能够在非常高的端口负载运转。高的端口负载允许本发明的燃烧器以稳定的“提升火焰”模式(即，火焰与内部管的内表面48间隔开)运转。火焰以这种方式的提升是期望内部管40不直接受热，从而使所述内部管保持在较低温度并且使燃料燃烧器20的可用寿命增长。对于给定的应用，高的端口负载还允许使用更小的、节省空间的并且成本更低的燃烧器。

此外，本发明的燃烧器组件中的NO_X产生显著低于其他燃烧器系统中的NO_X产生，这证实了较低的火焰温度和减少的反应时间。低的CO证实了燃烧气体在反应区域中的较长停留时间(在燃烧器头的内部涡旋)。更具体地，在某种程度上取决于应用地，当燃烧天然气时，具有典型预混合端口或由网状物覆盖的燃烧器在大约8％(或者更少)的CO₂下将流出总共大约10ppm的NO_X。另一方面，本发明的公开燃烧器在10％的CO₂下已经实现了10ppm的总NO_X。在设备设计和热传送技术领域的技术人员将会认识到，与在8％的CO₂下运行的相同设备相比，当在10％的CO₂下运行时设备效率显著增加。由于如上面论述的优越的火焰保持性，公开的燃烧器还能够在非常高水平的过量空气下清洁地(即，低CO)运行，这产生的NO_X水平远低于可通过常规燃烧器获得的那些。

本发明的优选实施例已经详细示出和描述。然而，本发明不能被认为是受限于公开的精确构造。本发明涉及的领域中的技术人员可以想到本发明的各种调整、改型和使用，并且本发明由此覆盖落入所附权利要求的精神或范围内的所有这种调整、改型和使用。

Claims (9)

1.一种用于电器的系统，所述系统包括：

燃烧器，所述燃烧器用于向所述电器提供加热的燃烧产物；

鼓风机，所述鼓风机具有出口，所述出口用于向所述燃烧器供给预混合的空气和燃气混合物；以及

设置于所述鼓风机下游的可调风挡，所述可调风挡用于控制从所述鼓风机到所述燃烧器的流体流量，所述可调风挡具有在所述燃烧器点火期间用于增加所述鼓风机出口处的静压的第一状态和点火之后用于相对于所述第一状态增加去往所述燃烧器的流体流量的第二状态。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述风挡是可调节的，使得在所述燃烧器点火之前和之后所述鼓风机以相同的速度运作；或者

其中所述风挡仅可调至分别与所述第一状态和所述第二状态相关的两个位置；或者

其中当所述风挡处于所述第一状态或所述第二状态时，所述预混合的空气和燃气混合物能够从所述鼓风机流动到所述燃烧器。

3.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括致动器，所述致动器用于控制所述风挡的旋转位置，以控制从所述鼓风机到所述燃烧器的流体流量。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述致动器是螺线管，步进电动机或齿轮电动机中的一者。

5.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括位于所述鼓风机和所述燃烧器之间的凸缘，并且所述凸缘具有与所述鼓风机的所述出口和所述燃烧器的入口流体连通的开口，所述风挡可在所述开口内并且相对于所述开口旋转。

6.根据权利要求5所述的系统，所述系统还包括轴，所述轴延伸穿过所述凸缘中的至少一个通道并且可旋转地支撑所述风挡以相对于所述开口移动。

7.根据权利要求5所述的系统，其中所述凸缘整体地形成为所述鼓风机的出口或所述燃烧器的入口中的一个的部分。

8.根据权利要求5所述的系统，其中所述风挡具有与所述开口相同的形状。

9.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括：

凸缘，所述凸缘设置于所述鼓风机和所述燃烧器之间，并且具有与所述鼓风机的所述出口和所述燃烧器的入口流体连通的开口；

轴，所述轴连接到所述风挡并且延伸穿过在所述凸缘中的所述开口的相对两侧上的第一通道和第二通道；以及

套管，所述套管接纳在所述第一通道中，用于可旋转地支撑所述轴以允许所述轴相对于所述开口旋转。

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