一种全自动燃气加热蒸汽发生装置及其蒸汽发生方法与流程

本发明属于蒸汽发生器技术领域，具体涉及一种全自动燃气加热蒸汽发生器系统装置及其蒸汽发生方法。

背景技术：

蒸汽发生器系统俗称锅炉，是利用燃气把水加热成蒸汽的机械设备。具有节省燃气，安装便捷，使用方便的优点，被广泛用用于食堂、宾馆、服装厂等。然后在使用过程中，由于各种原因，导致产生热交换器出现烧穿的现象。经过大量的试验研究表明，通过优化水流开关等措施可以有效的避免热交换器干烧的发生。因此，研究一款安全可靠的蒸汽发生器系统成为一项迫切的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种全自动燃气加热蒸汽发生装置及其蒸汽发生方法。

本发明包括框架、水汽系统和燃气系统。所述的水汽系统包括出气三通接头、水位桶、水位探测针和水汽输送组件。水汽输送组件包括热交换器、水泵和水流开关。热交换器包括换热外壳和换热管道。水位桶固定在框架上；水位桶的顶部设置有蒸汽出口，侧面中部靠下位置设置有进水口，侧面顶部设置有水汽输入口，侧面底部设置有出水口。框架上设置有进水接头；进水接头经进水电磁阀连接至水位桶的进水口；水位桶的出水口与水泵的输入口连接。水泵的输出口经水流开关连接至热交换器的清水输入口。热交换器的水汽输出口均与水位桶的水汽输入口连接。水位桶的蒸汽出口与出气管道连接。燃气系统通过燃烧加热换热管道，使得换热管道内的液态水蒸发产生水蒸气。

作为优选，所述的水流开关包括阀体、内盖、支架、第一磁铁、第二磁铁、模瓣、弹性条、自复位按钮和按钮壳体。阀体内设置流体通道。内盖安装阀体的侧部，且内腔与阀体内的流体通道连通。所示支架的中部与内盖铰接。所述第一磁铁、模瓣与支架的两端分别固定。第一磁铁位于内盖的内腔；模瓣位于阀体内。按钮壳体固定在内盖靠近流体通道输入口的一侧。弹性条的一端与按钮壳体固定，另一端固定有第二磁铁。第一磁铁与第二磁铁隔着内盖的侧壁正对设置，且相对端磁极的极性相同。自复位按钮安装按钮壳体上，且自复位按钮上的按压触头抵住弹性条远离支架的一侧。

作为优选，所述的内盖与阀体的连接处通过密封圈密封；所述的内支架与内盖的铰接位置位于内盖与阀体的连接处。初始状态下，第二磁铁在弹性条和自复位按钮的弹力下抵住内盖的外侧壁，自复位按钮处于弹起的状态，第一磁铁在第二磁铁的斥力作用下抵住内盖内腔远离第二磁铁的一侧。当有水流输入阀体内流体通道的输入口时，水流推动模瓣，使得支架翻转，第一磁铁向第二磁铁运动，斥力推动第二磁铁移动，移动的第二磁铁使得弹性条变形时，弹性条将按下自复位按钮。

作为优选，所述水位桶的蒸汽出口上安装有出气三通接头；出气三通接头的第二个接口连接至出气管道，第三个接口与安全阀连接。

作为优选，所述的框架的底部设置有四个高度可调的支座。所述的换热管道往复多次穿过换热外壳。

作为优选，所述的水汽输送组件共有两个。两个水汽输送组件内的水泵与水位桶的出水接口通过出水三通接头连接。所述的燃气系统包括炉头、燃气分流器、燃气稳压分段阀、风机和风压开关。所述炉头安装的热交换器的下方。燃气分流器固定在框架的底部上；炉头、燃气稳压分段阀、风机和风压开关均有两个。燃气分流器的输入口与燃气管道连接。燃气分流器的两个输出口，经对应的燃气稳压分段阀和风压开关分别连接至两个热交换器内燃烧室的燃气进口。两个风机分别固定在两个炉头的底部。风机的出风口与对应炉头的鼓风口连接。

作为优选，所述的炉头包括燃烧外壳、导流板、隔热层和火排。隔热层设置在燃烧外壳的内腔侧壁。依次等间隔排列的多个火排设置在燃烧外壳。火排的顶部均设置有依次等间距排列的多个喷气口。燃烧外壳内腔的顶部设置有合围成漏斗形的多块导流板。

作为优选，所述水位桶的底端设置有排水口。框架的底部设置有排水管；水位桶的排水口经排水电磁阀连接至排水管。

作为优选，本发明还包括控制系统。所述的控制系统包括启动按钮、显示面板、延迟继电器、主控制器、变压器、点火控制器、水位探测针、水流开关、风压开关、温控开关、点火针和回馈针。水位探测针安装在水位桶上，且伸入水位桶内。点火针和回馈针设置在燃烧室内。启动按钮安装在框架的顶部；显示面板安装在框架的侧面上。变压器、延迟继电器及控制器均安装在侧门的内侧面。温控开关安装在热交换器的换热管上。所述启动按钮及显示面板的信号线均与主控制器连接。水流开关、风压开关、水位探测针、温控开关和回馈针的信号输出线均与主控制器连接。点火控制器的控制输入接口与主控制器连接。进水电磁阀、排水电磁阀及点火针的信号线与点火控制器连接；点火针的供电线与电源通过控制器连接。水泵的供电接口通过延迟继电器连接至主控制器。

该全自动燃气加热蒸汽发生装置的蒸汽发生方法具体如下：

步骤一、按下显示屏上的开关，主控制器通电，水位探测针检测水位桶内的水量；若水位桶内缺水，则主控制器控制进水电磁阀打开开始进水；若水位桶内水位高于阈值。

步骤二、主控制器控制点火控制器通电，水泵启动，水位桶的水经水泵、水流开关输向热交换器的换热管道；风机启动，向炉头内燃烧壳体的内腔持续鼓入空气。

步骤三、水流开关检测水流是否正常，风压开关检测风机鼓风是否正常，燃气管道经燃气分流器、燃气稳压分段阀，向炉头内的火排持续供气。

步骤四、点火针点燃炉头内的燃气；燃气燃烧产生的热量加热换热管道中的水，使得换热管道中的水蒸发，产生水蒸气和水共存的水汽混合物。

步骤五、换热管道中水汽混合物输入水位桶的水汽输入口；水汽混合物中的液态水下落，与水位桶中的水混合；水汽混合物中的水蒸气向上，从水位桶顶部的蒸汽出口输出至出气管道。若出气管道内气压过高，则水蒸气能够从安全阀泄压。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明将水汽混合体回输到水位桶中，水汽混合体中的液体水部分在水位桶内受到重力下落，水蒸气部分受内外压差影响上行输出，从而在不设水汽分离器的前提下实现了水汽分离，降低了成本且减小了设备尺寸。

2、本发明通过改良微动水流开关，优化水流开关，提高水流开关稳定性，能够及时在缺水状态实现断气停火，有效缓解热交换器的干烧。

3、本发明通过优化控制系统，实时采集水流、风压、换热通道温度，水位桶内的水位等指标，从而有效避免干烧等故障的出现，大大延长了蒸汽发生装置的使用寿命。

4、本发明通过炉头内的结构，增设导流板和隔热层，能够有效减少燃气燃烧产生的热量向外部扩散，并通过逐渐增大流通截面积，降低热气流速，避免热气过于快速上升，充分产生燃气燃烧产生的热量。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的第一张内部示意图；

图3为本发明的第二张内部示意图；

图4为本发明中水汽系统的连接示意图；

图5为本发明中水流开关的示意图；

图6为本发明中炉头的侧面示意图；

图7为本发明中炉头的俯视示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、2和3所示，一种全自动燃气加热蒸汽发生装置，包括框架1、水汽系统、燃气系统和控制系统。框架1由多根角钢搭建而成，底部设置有四个可调支座。框架1上设置有侧门。

如图2、3和4所示，水汽系统包括热交换器2、出气三通接头3、水位桶4、水位探测针5、水泵6、水流开关7和出水三通接头8。热交换器2包括换热外壳和往复多次穿过换热外壳的换热管道。当换热管道内通过水流，换热外壳内的热量将加热换热管道内的水流将受热形成水蒸气。两个热交换器2均固定在框架1的顶部。换热外壳的顶部设置有排气口。两个水泵6均固定在框架1的底部；水位桶4固定在框架1上；水位桶4的底端设置有排水口4-1，顶部设置有蒸汽出口4-2，侧面中部靠下位置设置有进水口4-3，侧面顶部设置有水汽输入口4-4，侧面底部设置有出水口4-5。

框架1的底部设置有进水接头和排水管16；进水接头经进水电磁阀17、波纹管连接至水位桶4的进水口4-3；水位桶4的排水口4-1经排水电磁阀18连接至排水管16。进水接头用于接至外部水源，实现进水。排水管16用于排出水位桶4多余的水。水位桶4的出水接口经出水三通接头8分别连接至两个水泵6的输入口。两个水泵6的输出口与两个水流开关7的输入口分别连接。两个水流开关7的输出口与两个热交换器2的清水输入口分别连接。两个热交换器2的清水输出口均与水位桶4的水汽输入口4-4连接。水位桶4的蒸汽出口4-2与出气三通接头3的第一个接口连接；出气三通接头3的第二个接口连接至出气管道，用于为后续设备供给蒸汽。出气三通接头3的第三个接口与安全阀13连接，用于避免出气管道的气压过高。

水流开关7包括阀体7-1、内盖7-2、支架7-3、第一磁铁7-4、第二磁铁7-5、铰接轴7-6、密封圈7-7、模瓣7-8、弹性条、自复位按钮7-9和按钮壳体。阀体7-1内设置流体通道，用于通过水流(图5中的箭头为水流方向)。阀体7-1的侧部设置有让位缺口。内盖7-2固定在阀体7-1的让位缺口处，且通过密封圈7-7密封；支架7-3的中部与内盖7-2通过铰接轴7-6铰接。铰接轴7-6位于内盖7-2与阀体7-1的连接处。第一磁铁7-4、模瓣7-8与支架7-3的两端分别固定。第一磁铁7-4位于内盖7-2的内腔；模瓣7-8位于阀体7-1内。按钮壳体固定在内盖7-2靠近流体通道输入口的一侧。弹性条的一端与按钮壳体固定，另一端固定有第二磁铁7-5。第一磁铁7-4与第二磁铁7-5隔着内盖7-2的侧壁正对设置，且相对端磁极的极性相同，相互排斥。自复位按钮7-9安装按钮壳体上，且触头抵住弹性条远离支架7-3的一侧。

初始状态下，第二磁铁7-5在弹性条和自复位按钮的弹力下-抵住内盖7-2的外侧壁，自复位按钮7-9处于弹起的状态，第一磁铁7-4在第二磁铁7-5的斥力作用下抵住内盖7-2内腔远离第二磁铁7-5的一侧。当有水流输入阀体7-1内流体通道的输入口时，水流推动模瓣7-8，使得支架7-3翻转，第一磁铁7-4向第二磁铁7-5运动，斥力推动第二磁铁7-5移动，移动的第二磁铁7-5使得弹性条变形时，弹性条将按下自复位按钮7-9，向主控制器发出有水流通过的信号。

燃气系统包括燃气分流器9、燃气稳压分段阀10、风机11、炉头19和风压开关12。燃气分流器9固定在框架1的底部上；燃气稳压分段阀10和风压开关12均有两个。燃气分流器9的输入口与燃气管道连接。燃气分流器9的两个输出口，经对应的燃气稳压分段阀10、风机11和风压开关12分别连接至两个炉头19内的燃气进口。两个炉头19分别安装在热交换器2的下侧。两个风机11分别固定在炉头的底部。风机11的出风口与对应炉头的鼓风口连接，用于为燃烧提供氧气。

如图6所示，炉头19包括燃烧外壳19-1、导流板19-2、隔热层19-3和火排19-4。燃烧外壳19-1的底部设置有燃气进口和鼓风进口。燃烧外壳的内腔与对应的换热外壳的内腔连通。隔热层19-3设置在燃烧外壳19-1的内腔侧壁，减少燃烧产生的热量向外部扩散，从而提高能效并避免外部电子元件的损伤。依次等间隔排列的多个火排19-4设置在燃烧外壳19-1。火排19-4的顶部均设置有依次等间距排列的多个喷气口，用于喷出燃气进行燃烧，实现对热交换器的加热。各火排19-4的进气口均与燃烧外壳19-1底部的燃气进口连接。燃烧外壳19-1内腔的顶部设置有合围成漏斗形的多块导流板19-2。各导流板19-2的底部合围住各火排19-4的顶部。各导流板19-2合围成的空间由下至上截面积逐渐增大，能够起到减缓热气流速的效果，能够避免热气过于快速的通过热交换器，从而降低了能耗。

控制系统包括启动按钮14、显示面板15、延迟继电器、主控制器、变压器、点火控制器、水位探测针5、水流开关7、风压开关12、温控开关、点火针和回馈针。水位探测针5安装在水位桶4上，且伸入水位桶4内，用于检测水位桶4内的存水量。点火针和回馈针设置在炉头19的燃烧外壳19-1内。启动按钮14及显示面板15均安装在框架1的侧面上。变压器、延迟继电器及控制器均安装在侧门的内侧面。温控开关安装在热交换器2的换热管上。

启动按钮14及显示面板15的信号线均与主控制器连接。水流开关7(自复位按钮7-9的输出线)、风压开关12、水位探测针5、温控开关的信号输出线、进水电磁阀17及排水电磁阀18的控制接口均与主控制器连接。点火控制器的控制输入接口与主控制器连接。回馈针的信号输出线及点火针的信号线均与点火控制器连接；点火针的供电线与电源通过控制器连接。水泵的供电接口通过延迟继电器连接至主控制器。

本发明的工作原理如下：

步骤一、按下显示屏15上的开关，主控制器通电，水位探测针5检测水位桶4内的水量；若水位桶4内缺水，则发出警报，进水电磁阀打开开始进水；若水位桶4内水位正常，则显示面板15显示水温数字(由温度传感器检测得到)。

步骤二、主控制器控制点火控制器通电，水泵6启动，水位桶4的水经水泵6、水流开关7输向热交换器2的换热管道；风机11启动，向炉头内的燃烧壳体的内腔持续供空气。

步骤三、水流开关7、风压开关12反馈向主控制器信号，燃气管道经燃气分流器9、燃气稳压分段阀10、风机11，向炉头内的火排持续供气。

步骤四、点火针点燃炉头内的燃气；燃气燃烧产生的热量向上加热换热管道中的水，使得换热管道中的水蒸发，产生水蒸气和水共存的水汽混合物。

步骤五、换热管道中水汽混合物输入水位桶4的水汽输入口4-4；水汽混合物中的液态水下落，与水位桶4中的水混合；水汽混合物中的水蒸气向上，从水位桶4顶部的蒸汽出口4-2输出至出气管道。若出气管道内气压过高，则水蒸气能够从安全阀13泄压。

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