專利名稱：能自動同時實現(xiàn)燃氣熱水產(chǎn)品猛火、超強節(jié)能、環(huán)保目的的水力強壓增氧器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及使用天然氣、液化氣、人工煤氣等為燃料的快速燃氣熱水器、貯積式熱水器，開(熱)水及蒸汽鍋爐，以及其它水、氣聯(lián)用的民用和工業(yè)用產(chǎn)品、裝置或設備中。(以下簡稱“燃氣熱水產(chǎn)品”)。
燃氣熱水產(chǎn)品是利用可燃氣體和空氣混合形成混合氣經(jīng)點火燃燒、用火焰加熱冷水產(chǎn)出熱水、開水、蒸汽實現(xiàn)熱交換過程的產(chǎn)品。
可燃氣體燃燒是一個化學過程，空氣(其中氧氣)是物質燃燒的前提條件。并且，混合氣中的空氣(氧氣)含量是決定燃燒后火焰溫度——也相應決定火焰烈度、熱交換效率和耗能大小的關鍵及影響對人體有毒廢氣一氧化碳排放量的關鍵。
現(xiàn)有國內外燃氣熱水技術的特點是(一)供氧不充分，燃氣燃燒不完全現(xiàn)有技術是利用熱水器燃氣系統(tǒng)內因燃氣燃燒形成火焰而熱空氣上升，導致系統(tǒng)內形成負壓而“自然吸入”空氣補充的原理供給氧氣，因此空氣(氧氣)流速低、總流量少、供氧不充分(可從火焰內外的顏色及火焰烈度明顯看出)，燃氣燃燒不完全，導致火力弱，溫度低，能耗大。(二)因供氧不充分，燃氣燃燒不完全，導致形成大量對人體有毒廢氣一氧化碳(CO)等污染環(huán)境，即使用“強排”將廢氣排出室外，也僅是污染的轉移，并非治理。(三)水資源未充分利用水力資源在水力發(fā)電等中早已廣泛利用，但在中小型民用或工業(yè)用設備裝置或器具中從未科學合理廣泛綜合利用，如高壓水流僅在燃氣熱水器中作為人們生活消費的自然資源，只起到被加熱后供洗澡的作用。綜上所述，國內外現(xiàn)有技術的主要弊端是火力弱、能耗大、污染大，而其中的水力資源長期未能綜合利用，既浪費了國家有限自然資源，也導致用戶使用成本高，且污染了環(huán)境。
鑒于此，本實用新型的目的在于針對國內外現(xiàn)有技術弊端，根據(jù)流體力學和空氣動力學原理，充分綜合利用在燃氣熱水產(chǎn)品中流動的水資源，通過科學合理的獨特設計，將水力資源既作為消費者“生活消費的自然資源”，又作為實現(xiàn)猛火大幅度節(jié)能和環(huán)保目的的“水力能源”充分綜合利用。在綜合利用“水力能源”的本實用新型中，特殊設計的“水力強壓增氧器”串接在燃氣熱水產(chǎn)品內的水管上，以流通的高壓水流為原動力推動微型水輪機高速旋轉，并帶動與水輪機同軸的空氣增壓器同步高速旋轉，產(chǎn)出流速大、空氣(氧氣)總供給量大的高壓空氣(氧氣)流與燃氣混合，極大地提高了空氣(氧氣)和燃氣的混合比后形成的火焰，火焰內外部因供氧充分使燃氣燃燒更完全，使火焰非常猛烈，顯著提高了火焰溫度，達到大幅度節(jié)能目的又能使大量一氧化碳(CO)轉變?yōu)槎趸?CO2)達到環(huán)保治理效果。本實用新型的終極目標是既為國家節(jié)省大量自然資源，又為消費者節(jié)省每一分錢，并為改善人們生活環(huán)境服務。
本實用新型水力強壓增氧器由微型水輪機和空氣增壓器兩部分組成，具體由水輪、蝸殼、軸、軸承、空氣增壓器等構成。上述微型水輪機進水管(6)與蝸殼(5)的連接處的進水管內截面積小于燃氣熱水產(chǎn)品冷水進水管(14)內的園截面積；連接在蝸殼(5)上的進水管(6)不少于1個；構成水輪的水輪葉片(1)不少于2片；增壓器由葉片構成，其葉片數(shù)量不少于2片。
水力強壓增氧器的水輪安裝在蝸殼內能繞軸自由轉動，增壓器與水輪固定在同一轉軸上能隨水輪同步轉動，蝸殼上固定安裝有進水管和出水管。
本實用新型的優(yōu)點是(一)無需電源等其它能源，僅充分綜合利用在燃氣熱水產(chǎn)品內流動的水資源，既將高壓水流作為消耗品，又將其作為解決燃氣熱水產(chǎn)品核心技術——大量強壓增氧使燃氣更充分燃燒，就能顯著提高火焰溫度，大幅度提高熱效率實現(xiàn)大幅度節(jié)能的原動力(水力能源)。這已為前人在煤、柴爐前放置風箱、風扇、鼓風機所證實?？茖W合理的水輪機設計是實現(xiàn)本申請的關鍵。本技術極具獨創(chuàng)性、新穎性、實用性。(二)大量增氧使燃燒過程中產(chǎn)生的有毒廢氣一氧化碳(CO)轉變?yōu)槎趸?CO2)能治理(而非轉移)空氣污染，環(huán)保治理效果極為明顯。(三)因火力猛、火焰溫度高，冷水升溫快，可達到即熱效果。(四)易于制造、新增成本極低。(五)能廣泛適用于各快速燃氣熱水器、貯積式熱水器、開(熱)水鍋爐、蒸汽鍋爐等生產(chǎn)企業(yè)用此燃氣核心技術更新?lián)Q代各型產(chǎn)品，也可廣泛利用上述原理于其它民用和工業(yè)用同時使用水、燃氣的各種裝置或設備上。生產(chǎn)企業(yè)具有很高經(jīng)濟效益，全面推廣具有極好社會效益。
(附


圖1)是本實用新型“水力強壓增氧器”中水輪機結構原理示意圖。
(附圖2)是(附
圖1)的側視圖。
(附圖3)是本實用新型水力風扇強壓增氧器結構原理示意圖。
(附圖4)是本實用新型水力蝸扇強壓增氧器結構原理示意圖。
(附圖5)是本實用新型在并噴式快速燃氣熱水器應用例的結構原理示意圖。
(附圖6)是(附圖5)的A-A剖面圖。
(附圖7)是本實用新型在予混式快速燃氣熱水器應用例的結構原理示意圖。
(附圖8)是(附圖7)的B-B剖面圖。
(附圖9)是本實用新型在開(熱)水鍋爐、高壓蒸汽鍋爐應用例的結構原理示意圖。
(附
圖10)是(附圖9)是俯視圖(C-C剖面)。
本實用新型結構原理，參見(附
圖1)至(附圖4)示意圖。水輪固定在軸(3)上、由數(shù)塊相同尺寸的葉片(1)等角度的沿園周方向固定于同樣尺寸的兩塊檔板(2)之間組成。蝸殼由蝸盒(4)和蝸蓋(5)組成，其間有水封膠圈，二者用螺桿聯(lián)結成一體。水輪安裝在蝸殼內，蝸殼內壁與水輪之間盡可能保持較小間距但能使水輪在蝸殼內自由轉動。蝸殼下部安裝有進水管(6)，進水管(6)與蝸盒(4)的連接處的進水管(6)內截面積應小于遠端進水管的園截面積，上部安裝有出水管(7)，進水管(6)和出水管(7)端部有水封接頭以便將水力強壓增氧器串接在燃氣熱水產(chǎn)品內的水管上。兩個軸承(8)分別安裝在蝸殼外，軸承內圈均固定在同一軸(3)上。蝸盒(4)及蝸蓋(5)與軸之間有水密封圈。軸(3)的另一端固定有空氣增壓器(9)。增壓器有兩種如(附圖3)是水力風扇強壓增氧器(9)和(附圖4)是水力渦扇強壓增氧器(9)(13)。水力風扇強壓增氧器(9)如普通風扇結構，由多個葉片組成固定在水輪機軸(3)的另一端，可與水輪機同軸轉動；水力渦扇強壓增氧器的外殼是錐形園筒(10)，園筒(10)內有固定于內壁上的多個定子渦輪(11)，其中心孔直徑比軸(3)稍大，可容穿過軸(3)，保證軸(3)可自由轉動，定子渦輪(11)由若干葉片組成，葉片平面與軸(3)的軸平面呈一定傾角；其旁邊在軸(3)上固定安裝有轉子渦輪(12)，轉子渦能(12)也由若干葉片組成，葉片平面與軸(3)的軸平面也呈一定角度，但傾斜方向與定子渦輪(11)葉片方向相反；每一塊定子渦輪(11)與一塊轉子渦輪(12)組成一個渦輪組；(附圖4)僅以3個渦輪組示意，渦輪組安裝數(shù)量需根據(jù)燃氣熱水產(chǎn)品的使用參數(shù)(如受熱體水容量、水流量、燃氣流量、升溫時間等)設計。水力渦扇強壓增氧器實際上是由水輪機推動的多級風扇的串連體。定子渦輪(11)和轉子渦輪(12)看似復雜、但制造安裝極易，(13)是密封連接盤。
以下通過本實用新型在(附圖5-附
圖10)三個實施例的工作過程進一步說明本實用新型的技術方案。由于在燃氣熱水產(chǎn)品(如燃氣熱水器等)中，供點火燃燒形成火焰的是空氣與燃氣的混合氣體，而本實用新型產(chǎn)出的只是水力強壓增氧空氣，故在本實用新型三個實施中有兩種形成混合氣的供氣方式——“并噴式”和“予混式”。
由于實施例中燃氣加熱產(chǎn)品內大部分元件，部件均為市售標準產(chǎn)品，也為了使圖面清晰易于了解本實用新型的技術實質，故在(附圖5)至(附
圖10)中未繪出自動點火裝置、自動保護裝置及其供氣供電系統(tǒng)等。
(附圖5)、(附圖6)是本實用新型在“并噴式”快速燃氣熱水器中的實施例技術方案。它是在申請人已被國家知識產(chǎn)權局授權的ZL99231725.8和ZL99232586.2“渦扇機構”原理的基礎上，將上述專利的“被動型增氧”創(chuàng)新為“動力型增氧”，能進一步提高燃氣熱水器等燃氣熱水產(chǎn)品的熱效率和環(huán)保目的發(fā)明的。當轉動燃氣閥(15)開啟閥門，燃氣進入熱水器后，少量燃氣直接進入電子點火裝置點燃長明火，隨之轉動水閥(14)使冷水流入熱水器，因水的壓力聯(lián)動作用于氣閥(15)，使氣閥(15)的燃氣流量隨進水流量相應增加；燃氣由氣閥(15)出口端進入燃氣噴管(16)、并從其中上部的噴咀(17)噴出進入燃燒器(18)內與空氣混合后由其上部的噴孔噴出被長明火點燃形成火焰。在上述燃氣流通形成火焰的同時，從水閥(14)流出的冷水進入水力強壓增氧器的蝸殼進水管(6)后，由于與蝸殼連接的進水管(6)連接部位的一段水管截面逐漸縮小，水壓也急驟增大，強壓水流動能便推動水輪葉片(1)高速旋轉，水流也隨水輪旋轉從蝸輪出水管(7)流出輸進熱水器上部換熱器的水管內逐步被火焰加熱升溫直到從熱水器熱水管(25)流出供使用。微型水輪機作為原動機高速旋轉帶動水力風扇空氣增壓器(9)葉片高速旋轉起到對空氣強力增壓鼓風作用。上述強壓鼓風形成的高壓空氣(氧氣)流進入與空氣增壓器(9)位于同一軸線上相對近距離安裝的高壓空氣輸氣管(19)內并繼續(xù)噴入高壓空氣噴管(20)內；由于高壓空氣噴管(20)是套在燃氣噴管(16)外并與其兩端密封連接，也與燃燒器(18)下部進氣孔密封連接(見附圖6)，故高壓空氣與燃氣并行從其噴孔(21)噴出進入燃燒器(18)并從其上部噴孔噴出形成充分燃燒的火焰。本實施例技術方案的實質是不改變現(xiàn)有熱水器的燃氣由各噴咀直接噴入燃燒器(18)底部入口的結構，只需將現(xiàn)有技術在燃燒器(18)內以“靠負壓自然吸入空氣”改造為用本實用新型的水力強壓增氧器“用水力機械鼓風”提供高壓空氣。應該特別說明的是，增大了空氣(氧氣)流速和單位時間總流量的強大高壓空氣(氧氣)流是以水動力機械鼓風增氧為主，輔有現(xiàn)有技術熱水器“負壓自然吸風”的作用；不言而喻，在此已明顯地表現(xiàn)出“水力機械鼓風增氧”效果明顯高于現(xiàn)有技術單純靠“負壓自然吸風供氧”效果。
(附圖7)、(附圖8)是本實用新型在“予混式”快速燃氣熱水器實施例的技術方案，對照“并噴式”(附圖5)、(附圖6)可見此“予混式”實施例技術方案的技術特點是不由多個燃氣噴咀(17)噴射燃氣，而是由一個噴咀(23)集中噴出燃氣，燃氣和高壓空氣予先在高壓混合器噴管(22)內混合后直接進入各燃燒器(18)內并從其上部噴出后形成火焰。具體方案是取消現(xiàn)有技術熱水器內的燃氣噴管(16)及其上部的多個噴咀(17)(附圖5)，燃氣集中由安置于高壓空氣輸氣管(19)內的一個燃氣噴咀(23)噴出后立即和由增壓器(9)產(chǎn)生的高壓空氣在流入高壓空氣輸氣管(19)內后就立即混合形成混合氣，從高壓混合氣噴管(22)上部的噴孔(24)進入燃燒器(18)并從其上部噴出形成火焰。其工作過程如上述“并噴式”燃氣熱水器(附圖5)，恕不贅述。
(附圖9)、(附
圖10)是本實用新型在“予混式”儲積式燃氣熱水器、燃氣熱水爐、開水爐、高壓蒸汽發(fā)生器等等燃氣熱水產(chǎn)品中作為熱源提供裝置實施例的技術方案。對照(附圖7)、(附圖8)可見，此實施例的技術特點與上述“予混式”快速燃氣熱水器實施例原理相同，僅原燃燒器(18)改為爐盤(26)。具體結構原理是仍由水力強壓增氧器向高壓氣輸氣管(19)內輸入高壓空氣流，由一個燃氣噴管(23)噴出燃氣，兩種氣體混合形成混合氣后進入爐盤(26)；爐盤(26)上部由多圈環(huán)狀園管(27)、且各園管(27)內部相互貫通，下部有與高壓空氣輸氣管(19)的密封連接件組成；爐盤(26)上部沿園周方向分布有若干噴孔(28)，此實施例中，爐盤(26)上部的各環(huán)狀園管即成為高壓混合氣噴管，此混合氣點火后即形成火焰。(30)是用火焰加熱的儲水被加熱體，如鍋爐等，(29)是熱(開)水出水管，其工作過程如上述“予混式”燃氣熱水器，也不再贅述。
經(jīng)反復試驗，普通超大容量燃氣熱水器、容積式熱水器及中小型開(熱)水鍋爐也只需安裝與水輪機動力相適應的大直徑普通風扇增壓器(9)即可。科學的水輪機設計可做到水力風扇空氣增壓器(9)的風扇直徑比水輪機中水輪直徑大數(shù)倍，水力鼓風增氧效果已足夠。水力渦扇空氣增壓器(9)至(13)用于進水管(6)直徑大、水流量大、被加熱體水容量大，燃氣用量大的特殊燃氣熱水產(chǎn)品中。申請人已使用數(shù)月的以水力風扇強壓增氧器局部改造后的市售超大容量快速燃氣熱水器已獲得非常滿意的猛火超強節(jié)能環(huán)保效果，其火焰結構的內外部供氧充分，完全燃燒的全部蘭色火焰比現(xiàn)有技術火焰長數(shù)倍，且火焰硬直、猛烈，遠超出本實用新型申請人構思本實用新型時的予料效果。
權利要求1.一種能自動同時實現(xiàn)燃氣熱水產(chǎn)品猛火、超強節(jié)能、環(huán)保目的的水力強壓增氧器，由水輪機和增壓器組成，其中水輪機由水輪、蝸殼、軸、進水管、出水管組成，水輪安裝在蝸殼內能繞軸自由轉動，增壓器與水輪固定在同一轉軸上能隨水輪同步轉動，蝸殼上固定安裝有進水管和出水管，其特征在于有水輪機和增壓器。
2.根據(jù)權利要求1所述的能自動同時實現(xiàn)燃氣熱水產(chǎn)品猛火、超強節(jié)能、環(huán)保目的的水力強壓增氧器，其特征在于進水管(6)與蝸殼(4)的連接處的進水管內截面積小于燃氣熱水產(chǎn)品冷水進水管(14)內的內園截面積。
3.根據(jù)權利要求1所述的能自動同時實現(xiàn)燃氣熱水產(chǎn)品猛火、超強節(jié)能、環(huán)保目的的水力強壓增氧器，其特征在于連接在蝸殼(5)上的進水管(6)不少于1個。
4.根據(jù)權利要求1所述的能自動同時實現(xiàn)燃氣熱水產(chǎn)品猛火、超強節(jié)能、環(huán)保目的的水力強壓增氧器，其特征在于構成水輪的水輪葉片(1)不少于2片。
5.根據(jù)權利要求1所述的能自動同時實現(xiàn)燃氣熱水產(chǎn)品猛火、超強節(jié)能、環(huán)保目的的水力強壓增氧器，其特征在于增壓器由葉片構成，其葉片數(shù)量不少于2片。
專利摘要一種能自動同時實現(xiàn)燃氣熱水產(chǎn)品猛火、超強節(jié)能、環(huán)保目的的水力強壓增氧器，由水輪機和增壓器組成。它串接在現(xiàn)有技術燃氣熱水產(chǎn)品內水管上，利用水力推動水輪機高速轉動帶動空氣增壓器高速轉動，用“機械鼓風增氧”產(chǎn)出高壓空氣極大提高空氣燃氣混合比代替國內外現(xiàn)有技術“負壓自然吸氧”，克服了現(xiàn)有技術火力弱、能耗大、廢氣多弊端，能同時實現(xiàn)火力猛、超強節(jié)能和環(huán)保目的。廣泛用于產(chǎn)出熱水、開水、蒸汽的產(chǎn)品、裝置。
文檔編號F24H1/20GK2527877SQ02221829
公開日2002年12月25日 申請日期2002年3月13日 優(yōu)先權日2002年3月13日
發(fā)明者黃一學 申請人:黃一學