燃气灶及其灶具炉头
技术领域
本实用新型属于燃气灶具领域。
背景技术
现有的燃气灶的灶具炉头中，通过引射管将燃气引入炉头内，同时引入部分的一次空气，在炉头燃烧时补充部分二次空气，但由于空气量配比不足，远难以达到完全燃烧，有害物质排放多，燃烧强度低，加热不均匀，火焰中心温度高，造成灶具的整体加热效率低下，烹饪效果差。
研发人员对炉头结构设计进行了各种优化、改进，但都效果不彰。因此，如何做到更加高效地燃烧、节能、环保、低排放，是燃气灶领域的关切主题和发展方向。
实用新型内容
针对现有技术中的上述不足或缺陷，本实用新型提供一种燃气灶及其灶具炉头，能够实现有害物质的低排放，形成无焰辐射高效燃烧。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种灶具炉头，包括：
炉身，炉身内形成有燃气预混通道，炉身的头端为燃烧端且尾端为供气端；
金属纤维网，安装在所述燃烧端；
风机，安装在供气端，风机的出风口朝向燃气预混通道导入混合燃气；以及
燃气管接头，设置在风机的进风口一侧以导入燃气。
在一些实施方式中，风机包括进风管，进风管为文丘里管并依次包括沿气流方向的收缩段、混合段和扩压段，燃气管接头从混合段的周壁伸入混合段管腔内。
在一些实施方式中，燃气管接头设有与风机的驱动电机联动控制的燃气比例阀。
在一种可选的实施方式中，燃气预混通道的供气端入口和燃烧端出口均为竖向开口，风机的出风口竖向连接于供气端入口，金属纤维网覆盖于燃烧端出口上。
在一种可选的实施方式中，燃气预混通道的供气端入口为水平开口且燃烧端出口为开口向上的竖向开口，风机的出风口水平连接于供气端入口，金属纤维网覆盖于燃烧端出口上。
在一种可选的实施方式中，灶具炉头还包括设置在燃烧端出口的正上方的催化剂载体。
在一种可选的实施方式中，灶具炉头还包括金属网支架，金属纤维网可拆卸地安装于金属网支架上并覆盖燃烧端出口，催化剂载体可拆卸地安装于金属网支架上并竖向间隔地设置在金属纤维网的上方。
在一些实施方式中，炉身呈烟斗状或漏斗状，燃气预混通道的横截面积从供气端入口到燃烧端出口逐渐增大。
此外，本实用新型还提供了一种燃气灶，所述燃气灶包括上述的灶具炉头。
在一些实施方式中，燃气灶还包括全预混燃烧控制器，全预混燃烧控制器被配置为：
根据燃气管接头上的燃气比例阀的开度对应调节风机的驱动电机的功率。
在一些实施方式中，燃气灶还包括用于控制灶具炉头的火力大小的燃气开关旋钮，全预混燃烧控制器进一步被配置为：
根据燃气开关旋钮的旋转角度位置而比例控制燃气比例阀的开度以及电机的转速。
在本实用新型的灶具炉头中，通过风机引入额定比例的空气和燃气的混合气体，在炉身内的燃气预混通道中充分混合，在炉身的燃烧端经过金属纤维网被点燃，形成完全预混燃烧。通过内置风机能够克服金属网带来的阻力，在合理控制空气系数的基础上，可加大气流流速，大大缩短气体在高温区域内的停留时间，通过金属纤维网，可控制燃烧区温度，使燃烧的温度场尽量均匀，并尽量降低温度峰值，从而实现低CO和NOx双低排放和无焰辐射高效燃烧，燃烧效率高。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1为根据本实用新型的第一实施方式的灶具炉头的结构示意图，图中的灶具炉头为横卧式；
图2为图1所示的炉身的结构示意图；
图3为根据本实用新型的第二实施方式的灶具炉头的结构示意图，图中的灶具炉头为竖立式；
图4为图3所示的炉身的结构示意图；
图5为根据本实用新型的第三实施方式的灶具炉头的结构示意图；和
图6为根据本实用新型的具体实施方式的燃气灶的燃烧控制原理框图。
附图标记说明：
1炉身2燃气预混通道
3风机4燃气管接头
5金属纤维网6金属网支架
7催化剂载体
21 供气端入口22 燃烧端出口
31 驱动电机32 进风管
321进风口322混合段
41 燃气比例阀
100燃气开关旋钮200全预混燃烧控制器
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
为提高灶具炉头的燃烧效率，减少燃烧的有害排放物，本实用新型提供了一种新型的灶具炉头。如图1至图5所示的多个具体实施方式中，所述灶具炉头均包括：
炉身1，炉身1内形成有燃气预混通道2，炉身1的头端为燃烧端且尾端为供气端；
金属纤维网5，该金属纤维网5安装在所述燃烧端；
风机3，该风机3安装在供气端，风机3的出风口朝向燃气预混通道2导入混合燃气；以及
燃气管接头4，该燃气管接头4设置在所述风机3的进风口321一侧以朝向风机3导入燃气。
在本实用新型的灶具炉头中，对炉头结构进行了原理颠覆式设计，采用形状类似引射管的炉身1，燃气和空气以额定配比在炉身1内的燃气预混通道2中充分混合，而后在燃烧端形成完全预混燃烧，燃烧强度高且排放少，显著区别于现有炉头的低强度的不完全燃烧加热。
在炉身1的简单结构的基础上，设置了风机3，炉头的燃烧端设置了金属纤维网5，从而使得炉头结构大大简化，通过金属纤维网5，使火焰附着在金属纤维网5上，混合气体在网面上均匀扩散，可形成无焰效果，燃烧稳定且分布均匀，避免局部高温的存在，减少NOx的存在。通过风机3能够克服金属纤维网5带来的阻力，尤其是增加了空气供给，提升燃烧效率，由于有足够的空气供给，CO的排放量也少。
炉头燃烧时所产生的NOx主要是热力型NOx，快速型NOx及燃料型NOx，其中热力型NOx占90％～95％左右，快速型NOx占5％左右，而燃料型NOx很少，其影响可忽略。因此，要减少NOx生成量重点应在降低热力型NOx。在本实用新型中，采用完全预混燃烧，在着火前燃气与空气预先进行均匀混合，在瞬间完成燃烧，其火焰很短甚至看不见，火孔热强度很高，几乎不存在化学不完全燃烧现象，因此燃烧温度相对扩散燃烧及局部预混燃烧来说较高一些。其降低热力型NOx的生成量主要是通过适当控制温度、空气系数α及缩短气体在高温区域内的停留时间来实现的。具体地，通过风机3引入燃气和空气混合气流，在合理控制空气系数的基础上，可加大气流流速，大大缩短气体在高温区域内的停留时间，通过金属纤维网5，可控制燃烧区温度，使燃烧的温度场尽量均匀，并尽量降低温度峰值，从而达到超低NOx排量。
金属纤维网5安装于燃烧端出口22上时，应平铺覆盖燃烧端出口22，使得混合气体在网面上均匀扩散，火焰附着在金属纤维网5上形成无焰效果，从而燃烧稳定、均匀，避免局部高温。为便于安装和拆卸，燃烧端可进一步安装有金属网支架6，金属纤维网5可拆卸地安装于金属网支架6上并覆盖燃烧端出口22。金属网支架6可以采用环形铁块，依赖自重而稳定放置在燃烧端的环形端面上。
在图5所示的一种实施方式中，灶具炉头还可包括设置在燃烧端出口22的正上方的催化剂载体7，催化剂载体7可进一步吸收有害的排放气体或与之发生化学反应产生无害物质排出。具体地，如图5所示，金属纤维网5可拆卸地安装于金属网支架6上并覆盖燃烧端出口22，催化剂载体7可拆卸地安装于金属网支架6上并竖向间隔地设置在金属纤维网5的上方。本领域技术人员能够理解的是，催化剂载体7可以是各种适合与烟气尾气吸收反应的催化剂，包括但不限于陶瓷基体的各种催化剂等，在此不再展开细述。
为实现全预混燃烧，在燃气点燃之前，需要先将燃气与空气充分混合，随后混合气体排出并点燃。在本实用新型中，燃气与空气在炉身1的尾端(即具有供气端入口21的供气端)初步混合，而后在炉身1内的燃气预混通道2中充分混合，最后在燃烧端出口22排出并点燃。
在供气端，风机3和燃气管接头4可根据需要安装在合适位置，以朝向燃气预混通道2的供气端相应地导入空气和燃气。在本实施方式中，空气通过风机3鼓入燃气预混通道2中，气体具有一定流速以能够在燃烧端出口22处克服金属纤维网5带来的阻力。
参见图1，在本实施方式中，燃气管接头4连接于风机3的进风口的上游侧，空气与燃气在风机中搅拌混合，混合更均匀，燃烧更充分。通过空气引射燃气，控制风机3的出风量，可获得额定空燃比，保证燃烧状态最佳。为实现空气与燃气在风机中的搅拌混合更充分，更具体地，图1的风机3包括进风管32，进风管32为文丘里管并依次包括沿气流方向的收缩段、混合段322和扩压段，燃气管接头4从混合段322的周壁伸入混合段管腔内。
从风机3的进风口321流入的空气在经历进风管32的收缩段后，流速增加，压力增大，进入混合段322的内腔中与燃气管接头4导入的燃气产生混合，而后混合气体进入混合段322的下游，经历扩压过程后，空气与燃气的混合更均匀，在进风管32内形成二次混合。在进入燃气预混通道2后，混合气体经历充分的扩压混合过程，从而以一定流速从燃烧端出口22流出，经过金属纤维网5被点燃，点燃的燃气火焰被控制在金属纤维网5的网面上进行红外燃烧，实现低排放无焰燃烧。
炉身1需要设计成使得空气与燃气的混合充分且出口流速保持在一定速度范围内。在本实施方式中，由于空气与燃气在风机3内已经获得较好的混合，燃气预混通道2可设计成相对短。可选地，燃气预混通道2的横截面积设计为从供气端朝向燃烧端递增，这样可减缓气流流速，形成扩压，气体混合更充分。
如图1、图2所示，在图示的实施方式中，炉身1呈烟斗状，尾端小而头端大。在图3至图5中，炉身1则呈漏斗状，具有上大下小的敞开口。由于炉身1可设计较短，因而可如图1、图2所示地横卧式，即水平摆置于灶台下，也可如图3至图5所示的竖立式，竖直摆放于灶台下。可根据具体安装空间结构具体设计。
在炉身1水平摆置时，参见图1、图2，燃气预混通道2的供气端入口21形成为水平开口(即供气端入口21的端面法线为水平直线)且燃烧端出口22为开口向上的竖向开口(即燃烧端出口22的端面法线为竖直线)。此时，风机3的出风口水平连接于供气端入口21，金属纤维网5铺盖于燃烧端出口22上。
在炉身1竖立式摆置时，参见图3至图5，气预混通道2的供气端入口21和燃烧端出口22均为竖向开口，风机3的出风口竖向连接于供气端入口21，金属纤维网5水平铺盖于燃烧端出口22上。
在本实施方式中，燃气管接头4可设有燃气比例阀41(图1未显示)。通过燃气比例阀41可调节通过燃气管接头4进入预混器7内的燃气量，从而在控制风机3的出风口的空气量的基础上，匹配获得额定的空燃比，以实现最佳比例的完全预混燃烧，使得燃烧状态最佳。燃气比例阀41可以是各种能够开度调节的阀体，特别是能够实现精确电控的电磁比例阀，但也不限于此。在本实施方式中，燃气比例阀41设计为与风机3的驱动电机31联动控制，以下还将展开论述。燃气比例阀41也不限于是灶具炉头的一部分，燃气比例阀41也可设置在燃气管道的其他部分，不限于靠近炉身1设置，只要能够起到调节燃气流量的作用即可。可选地，也可在燃气管接头4或燃气管道中设置流量计等。
另外，本实用新型还提供了一种应用上述灶具炉头的燃气灶。灶具炉头在使用时，为实现完全预混燃烧，参见图6，燃气灶或灶具炉头还应包括：
全预混燃烧控制器200，该全预混燃烧控制器200被配置为：
根据燃气管接头4上的燃气比例阀41的开度对应调节风机3的驱动电机31的功率。
驱动电机31的功率表征电机3的转速。这样，通过全预混燃烧控制器200可实现燃气比例阀41的开度与风机3的转速的关联控制，以获得一定配比的燃气与空气，即额定空燃比。具体地，可先获知燃气比例阀41的开度信息，进而调节风机3的驱动电机31的功率，即调节风机3的转速，实现匹配转速，从而获得特定的出风口空气量。当然，也可通过电控元件直接在燃气比例阀41与驱动电机31之间建立设定的关联控制。
更进一步地，燃气灶还包括：
燃气开关旋钮100，用于控制灶具炉头的火力大小；和
全预混燃烧控制器200，还被配置为：
根据燃气开关旋钮100的旋转角度位置而比例控制燃气比例阀41的开度以及电机3的转速。
其中，燃气开关旋钮100可以是各种常规的火力调节旋钮，全预混燃烧控制器200可设置在旋钮内，也可单独设置。灶具使用时，用户可通过燃气开关旋钮100调节所需的火力大小，全预混燃烧控制器200获知燃气开关旋钮100的旋转角度位置等信息，进而可据此调节燃气比例阀41的开度大小，再匹配控制风机3的驱动电机31。
综上，本实用新型提出了一种在灶具上使用金属纤维全预混燃烧器的实现方式，实现了全预混燃烧，能够同时实现低CO和NOx双低排放和无焰辐射高效燃烧，燃烧效率高，充分利用了全预混燃烧的超低排放的优点，同时运用金属纤维网，可使火焰附着在纤维网上，形成无焰的效果，利用辐射换热，更均匀地加热锅底，提升烹饪效果和灶具的整体效率。
因此，本实用新型的优点包括但不限于：通过内置风机能够克服金属网带来的阻力，燃气比例阀精准控制燃气供应，大小火更准确；空气与燃气在风机中搅拌混合，混合更均匀，燃烧更充分；通过电控板控制风机转速与比例阀电流，实现最佳空燃比配置。
需要特别说明的是，根据本实用新型的实施方式的燃气灶的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。
