具有流动分配部件的燃烧器制造技术

一种预混燃烧器设备包括具有大体上圆柱形的燃烧器表面的燃烧器，燃烧器具有在燃烧器的一端处的大体上圆形的燃烧器入口，燃烧器入口具有一定入口直径。流动分配部件布置成将燃料和空气混合物流分配到燃烧器中。流动分配部件包括构造成阻挡燃料和空气混合物流沿轴向在中心进入燃烧器的闭合的轴向中心部分。流动分配部件包括从闭合轴向中心部分沿径向向外延伸的多个导叶。导叶构造成生成燃料和空气混合物的旋流，其流过导叶进入燃烧器中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有流动分配部件的燃烧器
本专利技术大体上涉及用在热水器和锅炉中的燃烧器，且更具体地涉及结合此燃烧器使用来提供遍及燃烧器的燃料和空气混合物的改善的压力分布的流动分配部件。
技术介绍
用于热水器和锅炉的一个公知的架构是用在LochinvarLLC(本专利技术的受让人)生产的一系列热水器中的，如，其POWER-FIN®热水器和锅炉。此类热水器的总体构造可类似于例如授予Vallett等人的美国专利号4,793,800或授予Baese等人的美国专利号6,694,926中公开的构造。此类热水器使用大体上圆柱形的燃烧器，其同心地收纳在翅片管的圆形阵列内。此类热水器使用预混风机来将空气和气体的混合物供应至圆柱形燃烧器。设计此热水器中遇到的一个问题在于期望提供遍及燃烧器的燃料和空气混合物的平衡的均匀流动，且特别是避免可引起进入燃烧器中的逆燃的燃烧器中的任何负压区域。
技术实现思路
在一实施方案中，预混燃烧器设备包括具有大体上圆柱形的燃烧器表面的燃烧器，燃烧器具有中心轴线，且具有燃烧器的一端处的大体上圆形的燃烧器。燃烧器入口具有入口直径。流动分配部件布置成将燃料和空气混合物流分配到燃烧器中。流动分配部件包括构造成阻挡燃料和空气混合物流沿轴向在中心进入燃烧器的闭合的轴向中心部分。流动分配部件还包括从闭合轴向中心部分沿径向向外延伸的多个导叶。导叶构造成生成燃料和空气混合物的旋流，其流过导叶进入燃烧器中。封闭轴向中心部分可为盘形，且可具有范围从内径的大约百分之10到大约百分之20的盘直径。燃烧器入口可限定大体上垂直于燃烧器中心轴线的入口平面，且导叶中的每个均可定向成与入口平面成范围从大约30度到大约60度的导叶角。导叶中的每个均可为平面。导叶中的每个均可为大体上三角形。导叶中的每个均可具有范围从入口直径的大约百分之40到大约百分之45的径向长度。导叶阵列可包括至少12个且不大于20个导叶，其围绕燃烧器的中心轴线大致等距沿周向间隔开。流动分配部件可包括成型的一体式的片，导叶分别大体上为三角形，具有两个自由侧和一个附接侧，附接侧大体上关于燃烧器的中心轴线沿径向延伸。流动分配部件可具有燃烧器入口的截面面积的大约百分之50到大约百分之70的范围的总开放面积。流动分配部件可包括从封闭的轴向中心部分向外延伸的多个辐条，导叶中的每个均附接至辐条中的一个。流动分配部件可包括连接至辐条的径向外端的径向外平面凸缘，凸缘构造成安装流动分配部件。该设备可进一步包括构造成将燃料和空气混合物提供至燃烧器入口的风机，风机具有风机出口，风机出口具有一风机出口截面面积，其中，燃烧器入口具有大于风机出口截面面积的入口截面面积。导叶可构造成使得燃烧器入口附近和下游的螺旋流型防止火焰流回到燃烧器入口附近的燃烧器中。燃烧器设备可与热水器组合使用，热水器与燃烧器成换热关系。在另一实施方案中，提供了一种用于操作燃烧器的方法，包括：(a)将入口流空气混合物提供至燃烧器的入口，入口大体上是圆形；(b)阻挡入口的轴向中心部分，且从而防止入口流沿轴向在中心流入入口；以及(c)在流穿过轴向中心部分与燃烧器入口的直径之间的环形区域时，使入口流成旋涡，且产生螺旋流型，使得避免在燃烧器入口附近的燃烧器中的负压。该方法可进一步包括：步骤(a)中燃烧器是具有圆柱形燃烧器表面且具有一定轴向长度的圆柱形燃烧器，以及在步骤(c)中螺旋流型沿燃烧器的整个长度延伸。螺旋流型可引起燃料和空气混合物沿燃烧器的整个长度以大致均匀的速度流出燃烧器表面。螺旋流型可避免在沿燃烧器的整个长度的任何位置处产生负压。燃烧器可在超过1.0MMBTU/HR的输出下操作。步骤(a)的入口流可由具有风机出口的风机提供，该风机出口具有的出口截面面积小于燃烧器入口的入口截面面积。该方法可进一步包括以与燃烧器成换热关系的换热器加热水的步骤。本领域的技术人员在连同附图考虑时阅读以下公开内容时将更容易理解本专利技术的许多目的、特征和优点。附图说明图1为热水器设备的示意图。图2为图1中的热水器设备的放大示意性截面视图。图3为结合图1和2的热水器设备使用的预混风机和圆柱形燃烧器的透视图。图4为图4中的风机和燃烧器组件的侧立面视图。图5为沿图4中的线5-5截取的截面视图，示出了具有处于燃烧器设备的入口处的流动分配部件的燃烧器设备的截面。图6为图5中的流动分配部件的平面视图。图7为沿图6的线7-7截取的流动分配部件的截面视图。图8为图6的流动分配部件的顶部透视图。图9为从图7的右手侧的圆形部分内的图6的流动分配部件的外安装凸缘部分的放大截面视图。图10为示出流动分配部件下游的螺旋流型的燃烧器的示意性截面视图。图11A为在没有压力分配部件的情况下测试燃烧器内的压力分布的测试机构的示意性立面视图。图11B为图11A的测试机构的示意性底视图，示出了燃烧器入口截面上叠加的风机出口截面，且示出了燃烧器入口的截面的四象限内的压力测试点的位置。图12A为利用压力分配部件来测试燃烧器内的压力分布的测试机构的示意性立面。图12B为图12A的测试机构的示意性底视图。图13为使用CFD(计算流体动力)模拟计算的没有流动分配部件的基准燃烧器的流速/压力分配的视觉描绘。图13的左侧是沿图11B中所见的风机出口的中心线112的截面。图13的右侧是沿图11B中所见的风机出口的中心线114的截面。图13的中部中的表格识别流速范围区A,B,C等。图14为使用CFD(计算流体动力)模拟计算的带有本文公开的流动分配部件的燃烧器的流速/压力分布的视觉描绘。图14的左侧是沿图11B中所见的风机出口的中心线112的截面。图14的右侧是沿图11B中所见的风机出口的中心线114的截面。图14的中部中的表格识别流速范围区A,B,C等。图15为使用CFD(计算流体动力)模拟计算的具有替代本文公开的封闭中心的开放中心的流动分配部件的相当的燃烧器的流速/压力分布的视觉描绘。图15的左侧是沿图11B中所见的风机出口的中心线112的截面。图15的右侧是沿图11B中所见的风机出口的中心线114的截面。图15的中部中的表格识别流速范围区A,B,C等。具体实施方式现在参看附图，且具体参看图1，热水器或锅炉设备被示出，且大体上由数字10标明。如本文使用的术语热水器是指用于加热水的设备，包括蒸汽锅炉和实际上不使水"沸腾"的热水器两者。本论述的大部分将设备10称为锅炉10，但将理解的是，该描述同样适用于不使水沸腾的热水器。锅炉10包括换热器12，其具有水侧14，水侧14具有水入口16和水出口18。换热器12的总体构造可类似于例如授予Vallett等人的美国专利号4,793,800或授予Baese等人的美国专利号6,694,926中公开的，其细节通过引用并入本文中。换热器可为多程交换器，其具有布置成圆形图案的多个翅片管，其中燃烧器同心地位于翅片管的圆形图案内。在图2中，换热器12示出具有由多个垂直地定向的翅片管24连接的上集管20和下集管20。本文公开的燃烧器设备还可结合换热器的其它布置来使用。燃烧器26同心地收纳在翅片管24的圆形阵列内。燃烧器26与换热器12可操作地关联，以用于加热容纳在换热器12的水侧14中的水。在各个翅片管24内，水从燃烧器26接收热，其直接发射到翅片管24的外翅片上。燃烧器26为称为预混燃烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预混燃烧器设备，包括：具有大体上圆柱形的燃烧器表面的燃烧器，所述燃烧器具有中心轴线，且具有在所述燃烧器的一端处的大体上圆形的燃烧器入口，所述燃烧器入口具有一入口直径；以及布置成将燃料和空气混合物流分配至所述燃烧器的流动分配部件，所述流动分配部件包括：构造成阻挡燃料和空气混合物流沿轴向在中心进入所述燃烧器的封闭轴向中心部分；以及从所述封闭轴向中心部分沿径向向外延伸的多个导叶，所述导叶构造成生成流过所述导叶进入所述燃烧器的燃料和空气混合物的旋流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.14 US 14/712,2731.一种预混燃烧器设备，包括：具有大体上圆柱形的燃烧器表面的燃烧器，所述燃烧器具有中心轴线，且具有在所述燃烧器的一端处的大体上圆形的燃烧器入口，所述燃烧器入口具有一入口直径；以及布置成将燃料和空气混合物流分配至所述燃烧器的流动分配部件，所述流动分配部件包括：构造成阻挡燃料和空气混合物流沿轴向在中心进入所述燃烧器的封闭轴向中心部分；以及从所述封闭轴向中心部分沿径向向外延伸的多个导叶，所述导叶构造成生成流过所述导叶进入所述燃烧器的燃料和空气混合物的旋流。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述封闭轴向中心部分是盘形，且具有所述入口直径的大约10%到大约20%的范围中的盘直径。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述燃烧器入口限定大体上垂直于所述燃烧器中心轴线的入口平面；以及所述导叶中的每个均定向成与所述入口平面成大约30度到大约60度的范围中的导叶角。4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：所述导叶中的每个均为平面的。5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：所述导叶中的每个大体上为三角形。6.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：所述导叶中的每个均具有在所述入口直径的大约40%到大约45%的范围中的径向长度。7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述多个导叶均包括至少十二个且不大于二十个导叶，其围绕所述燃烧器的中心轴线大致等距沿周向间隔开。8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述流动分配部件包括成型的一体式的片，所述导叶分别大体上是三角形，具有两个自由侧和一个附接侧，所述附接侧关于所述燃烧器的中心轴线大体上沿径向延伸。9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述流动分配部件具有所述燃烧器入口的截面面积的大约50%到大约70%的范围中的总开放面积。10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述流动分配部件包括从所述封闭的轴向中心部分向外延伸的多个辐条，所述导叶中的每个均附接...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM拉塞尔，JT麦卡斯林，JT亚当斯，BP普特纳姆，
申请(专利权)人：烈骑有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US