利用液體燃料操作的移動式加熱裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用液體燃料操作的移動式加熱裝置，其包括：燃燒室(2)，燃燒室包括燃燒空氣進(jìn)口(3)，其中燃燒室具有鄰接燃燒空氣進(jìn)口(3)的加寬部分(20)，加寬部分的截面隨著距燃燒空氣進(jìn)口(3)的距離增加而加寬，并且在加寬部分中燃燒空氣和燃料于操作時在有焰燃燒中轉(zhuǎn)化；燃料供應(yīng)器，燃料供應(yīng)器布置成使得燃料被供入加寬部分(20)中；以及空氣導(dǎo)向裝置(6)，其設(shè)計(jì)成將燃燒空氣帶有沿周向方向指向的流動分量地供入加寬部分(20)中，以使得在加寬部分(20)中形成軸向的再循環(huán)區(qū)域(RB)，在再循環(huán)區(qū)域中氣體反向于主流動方向(H)沿朝向燃燒空氣進(jìn)口(3)的方向流動。燃燒室(2)流體地分段成初級燃燒區(qū)(PZ)和次級燃燒區(qū)(SZ)。初級燃燒區(qū)(PZ)具有加寬部分(20)和再循環(huán)區(qū)域(RB)。次級燃燒區(qū)(SZ)設(shè)有次級燃燒空氣進(jìn)口(23)，以使得相比初級燃燒區(qū)(PZ)在次級燃燒區(qū)(SZ)中形成更高的空氣-燃料比(λ)。
【專利說明】利用液體燃料操作的移動式加熱裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種利用液體燃料操作的移動式加熱裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在本文中，“移動式加熱裝置”被理解為適于在移動應(yīng)用場合使用且相應(yīng)設(shè)計(jì)的加熱裝置。這尤其意味著該加熱裝置是可運(yùn)輸?shù)?固定地安裝在交通工具中或看情況僅僅設(shè)置在交通工具中用于運(yùn)輸)并且不排除適于如加熱建筑物的情況中連續(xù)、靜止的使用。移動式加熱裝置也可在交通工具(陸上交通工具、船舶等)、尤其在陸上交通工具中固定地安裝。尤其地，移動式加熱裝置能適于加熱交通工具內(nèi)部(諸如例如陸上交通工具、船舶或飛機(jī)的內(nèi)部)和如能夠例如在船舶上、尤其是游艇上找到的部分開放的房間。移動式加熱裝置還能臨時地在固定處使用，諸如例如在大棚中、集裝箱中(例如用于建筑工地的集裝箱)等使用。根據(jù)優(yōu)選的進(jìn)一步改進(jìn)，移動式加熱裝置適于作為陸上交通工具(諸如例如移動房車、休閑車輛、公交車、乘用車等)的駐車加熱器或輔助加熱器。
[0003]移動式加熱裝置經(jīng)常用作例如對交通工具加熱的交通工具加熱裝置。在交通工具的應(yīng)用中，這樣的移動式加熱裝置例如被采用為輔助加熱器或駐車加熱器，所述輔助加熱器能在交通工具的推進(jìn)發(fā)動機(jī)運(yùn)行時提供附加的熱量，所述駐車加熱器既能在推進(jìn)發(fā)動機(jī)運(yùn)行時又能在其停機(jī)時提供熱量以用于加熱目的。在這樣的移動式加熱裝置中，要求的是這些移動式加熱裝置一方面將以低至低于IkW的低加熱功率操作，并且另一方面將具有盡可能大的加熱功率帶寬，從而取決于需求能提供非常不同的加熱功率。另外，就移動式加熱裝置而言實(shí)現(xiàn)盡可能低排放燃燒的需求日益增加。
[0004]通常地，在移動式加熱裝置中使用燃燒器，所述燃燒器在燃燒室中設(shè)有用于使火焰穩(wěn)定的部件，諸如尤其是收縮部、頸部或到達(dá)火焰區(qū)域和流走熱氣體區(qū)域中的其它部件，以便能夠在不同的加熱功率下盡可能穩(wěn)定地操作。這樣的部件在移動式加熱裝置的操作期間承受尤其高的負(fù)載并且經(jīng)常形成對移動式加熱裝置的使用壽命限制的那些部件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種改善的利用液體燃料操作的移動式加熱裝置。
[0006]該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的利用液體燃料操作的移動式加熱裝置解決。有利的進(jìn)一步改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中限定。
[0007]利用液體燃料操作的移動式加熱裝置包括:燃燒室，所述燃燒室包括燃燒空氣進(jìn)口，其中所述燃燒室包括與所述燃燒空氣進(jìn)口相鄰的加寬部分，所述加寬部分的截面隨著距燃燒空氣進(jìn)口的距離增加而加寬，并且在所述加寬部分中燃燒空氣和燃料于操作時在有焰燃燒中轉(zhuǎn)化；燃料供應(yīng)器，所述燃料供應(yīng)器布置成使得燃料被供入加寬部分中；以及空氣導(dǎo)向裝置，其適于將燃燒空氣帶有沿周向方向指向的流動分量地供入加寬部分中，以使得在加寬部分中形成軸向的再循環(huán)區(qū)域，在所述再循環(huán)區(qū)域中氣體反向于主流動方向沿朝向燃燒空氣進(jìn)口的方向流動。燃燒室流體地分段成初級燃燒區(qū)和次級燃燒區(qū)。初級燃燒區(qū)包括所述加寬部分和所述再循環(huán)區(qū)域。次級燃燒區(qū)以如下方式設(shè)有次級燃燒空氣進(jìn)口，即相比初級燃燒區(qū)在次級燃燒區(qū)中形成更高的空氣-燃料比λ。
[0008]在本文中，燃燒室必須理解為加熱裝置的在其中發(fā)生燃料與燃燒空氣的有焰轉(zhuǎn)化的區(qū)域。尤其地，在本說明書的上下文中，術(shù)語燃燒室并不意指可例如由多個部件形成的圍繞該區(qū)域的壁。有焰燃燒至少還在加寬部分中且不僅在燃燒室的位于進(jìn)一步下游的區(qū)域中發(fā)生。借助空氣導(dǎo)向裝置，所述空氣導(dǎo)向裝置如此強(qiáng)烈地為在燃燒空氣進(jìn)口進(jìn)入的空氣提供帶有沿周向方向指向的流動分量(即帶有強(qiáng)烈渦旋)，在加寬部分中形成軸向再循環(huán)區(qū)域，氣體在所述再循環(huán)區(qū)域中反向于主流動方向沿朝向燃燒空氣進(jìn)口的方向流動，實(shí)現(xiàn)了低排放且穩(wěn)定的燃燒，利用所述燃燒能夠不需要附加火焰穩(wěn)定部件伸入燃燒室的情況下實(shí)現(xiàn)跨越大加熱功率帶寬的操作。由于限定的幾何設(shè)計(jì)以及再循環(huán)區(qū)域的形成，實(shí)現(xiàn)了火焰還在不同的加熱功率下、即在不同的燃料和燃燒空氣的流速下總是從所述加寬部分開始穩(wěn)定地向外傳播。以這種方式，火焰在燃燒室中自行穩(wěn)定。再循環(huán)區(qū)域的形成可通過如下方式輕易實(shí)現(xiàn)，即加寬部分加寬得足夠強(qiáng)烈(例如帶有至少20°的半錐形角)，以及所供應(yīng)的燃燒空氣設(shè)有足夠大的沿周向方向指向的流動分量，尤其是設(shè)有至少0.6的渦旋因子(swirlfactor)。通過設(shè)置初級燃燒區(qū)以及相比初級燃燒區(qū)具有更高空氣-燃料比λ的次級燃燒區(qū)，提供了尤其低排放的燃燒并且可減少碳黑的沉積。例如，移動式加熱裝置可適于使得初級燃燒區(qū)中顯現(xiàn)大約I的空氣-燃料比并且次級燃燒區(qū)中顯現(xiàn)大約1.6的空氣-燃料比。這樣做時，相比于次級燃燒區(qū)在初級燃燒區(qū)中優(yōu)選地顯現(xiàn)出大體上更高的溫度。再循環(huán)區(qū)域完全在初級燃燒區(qū)中形成并且熱氣體在次級燃燒區(qū)中主要沿主流動方向流動。次級燃燒空氣進(jìn)口可尤其由燃燒室的壁中的多個孔形成，燃燒空氣通過所述孔從外部供應(yīng)。優(yōu)選地，燃料在燃燒空氣進(jìn)口處被供應(yīng)至加寬部分，這是因?yàn)樵谠撉闆r中能發(fā)生燃料和燃燒空氣尤其有利的預(yù)混合。
[0009]根據(jù)另一改進(jìn)，初級燃燒區(qū)包括所述加寬部分以及燃燒室的相鄰中間部分。在該情況中，燃燒區(qū)中的流動特性和空氣-燃料比可被尤其穩(wěn)定地調(diào)節(jié)。如果用于將燃燒空氣供入初級燃燒區(qū)的第二燃燒空氣進(jìn)口在所述中間部分中設(shè)置，那么初級燃燒區(qū)中的流動特性和空氣-燃料比能以尤其簡單且可靠的方式調(diào)節(jié)。第二燃燒空氣進(jìn)口可例如由燃燒室的壁中的多個孔形成，另外的燃燒空氣通過所述孔被供入初級燃燒區(qū)中。第二燃燒空氣進(jìn)口的布置可尤其選擇成使得在那里供應(yīng)的燃燒空氣流動直至燃燒器的縱向軸線并且被供應(yīng)至再循環(huán)區(qū)域。
[0010]根據(jù)另一改進(jìn)，次級燃燒空氣進(jìn)口形成為使得經(jīng)過的次級燃燒空氣關(guān)于加熱裝置的縱向軸線被徑向從外側(cè)供應(yīng)至從初級燃燒區(qū)流出的氣體。在該情況中，在燃燒室中可實(shí)現(xiàn)尤其穩(wěn)定且低排放的燃燒。次級燃燒空氣進(jìn)口可尤其形成為使得次級燃燒空氣并非流動直至燃燒器的縱向軸線，而是類似護(hù)套地從外側(cè)供應(yīng)至從初級燃燒區(qū)流出的氣體。次級燃燒空氣進(jìn)口可優(yōu)選包括在燃燒室的壁中的多個孔。相比為初級燃燒區(qū)形成第二燃燒空氣進(jìn)口的孔，這些孔可優(yōu)選具有更小的直徑。
[0011]根據(jù)另一改進(jìn)，初級燃燒區(qū)和次級燃燒區(qū)利用自由流動截面彼此鄰接。因而，沒有設(shè)置諸如火焰擋板、收縮部等阻礙沿燃燒室軸向方向流動的部件。在該情況中，在燃燒室中沒有設(shè)置如下部件，所述部件在傳統(tǒng)的加熱裝置中由于操作期間的高負(fù)載而限制使用壽命，從而能提供一種具有長期使用壽命的移動式加熱裝置。應(yīng)指出的是操作所必需的部件、諸如尤其是點(diǎn)火元件和/或?qū)α鲃觾H具有可忽略影響的傳感器視情況而定可伸入到燃燒室中。
[0012]根據(jù)另一改進(jìn)，加熱裝置形成為使得燃燒氣體流入次級燃燒區(qū)下游的換熱器中。在該情況中，尤其沒有設(shè)置在其中顯現(xiàn)第三空氣-燃料比的第三級燃燒區(qū)，以使得熱燃燒排放氣體可借助于換熱器高效地用于加熱待加熱的媒介。
[0013]根據(jù)另一改進(jìn)，燃料供應(yīng)器包括用于蒸發(fā)液體燃料的至少一個蒸發(fā)器元件。與僅具有用于噴射燃料的噴射器嘴的燃料供應(yīng)器相對比，使用蒸發(fā)器元件還能以低于IkW的低加熱功率、即燃料和燃燒空氣的低流速穩(wěn)定地操作移動式加熱裝置。另外，以這種方式即使在燃料供應(yīng)管線中形成氣泡的情況下也能穩(wěn)定操作，這是因?yàn)檎舭l(fā)器元件用作為緩沖件。此外，蒸發(fā)器元件允許使用不同的液體燃料，是由于通過蒸發(fā)器元件減弱了不同沸騰溫度和蒸發(fā)洽的影響。
[0014]根據(jù)另一改進(jìn)，所述至少一個蒸發(fā)器元件布置成使得其至少部分地圍繞燃燒空氣進(jìn)口。在該情況中，實(shí)現(xiàn)了蒸發(fā)燃料的對稱供應(yīng)，從而獲得了燃燒空氣和燃料的尤其均勻的混合，該混合能使燃燒帶有低排放。如果所述至少一個蒸發(fā)器元件環(huán)形地圍繞燃燒空氣進(jìn)口，那么能夠尤其對稱地供應(yīng)蒸發(fā)的燃料。
[0015]根據(jù)另一改進(jìn)，蒸發(fā)器元件被蓋部分地覆蓋以使得在未被覆蓋的區(qū)域中形成燃料排放部分。在該情況中，能可靠地實(shí)現(xiàn)液體燃料在蒸發(fā)器元件中均勻地分布，從而整個蒸發(fā)器元件用于燃料的蒸發(fā)并且抑制了在蒸發(fā)器元件中形成沉積。優(yōu)選地，將液體燃料供應(yīng)至蒸發(fā)器元件在蒸發(fā)器元件的遠(yuǎn)離燃料排放部分的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)，并且在該區(qū)域中蒸發(fā)器元件被蓋覆蓋。如果所述蓋形成加寬部分的壁，那么引起的輸入到蒸發(fā)器元件中的熱量能通過蓋的合適構(gòu)造、尤其是關(guān)于材料及壁厚而以簡單方式調(diào)節(jié)。
[0016]如果燃料排放部分設(shè)置在燃燒空氣進(jìn)口處，那么能發(fā)生燃燒空氣和蒸發(fā)燃料的尤其可靠的混合。
[0017]根據(jù)另一改進(jìn)，蒸發(fā)器元件布置成使得蒸發(fā)的燃料帶有反向于主流動方向指向的方向分量地離開。在該情況中，剛好在燃燒空氣進(jìn)口處實(shí)現(xiàn)了燃燒空氣和燃料尤其高效的混合。在離開期間燃料也可具有其它的方向分量，尤其是具有沿朝向燃燒室縱向軸線方向的徑向方向分量。
[0018]根據(jù)另一改進(jìn)，加寬部分具有連續(xù)加寬的截面。加寬部分可尤其形成為錐形加寬。通過帶有連續(xù)加寬截面的設(shè)計(jì)，能避免在臺階形加寬截面的情況下形成的不期望的角落渦流。
[0019]根據(jù)另一改進(jìn)，加寬部分以至少20°的打開角度加寬。在該情況中，從流體動力學(xué)的觀點(diǎn)，加寬部分的構(gòu)造設(shè)置成作用為不連續(xù)加寬的截面。與供應(yīng)帶有沿周向方向指向流動分量的燃燒空氣結(jié)合，還在不同的加熱功率下實(shí)現(xiàn)加寬部分中可靠的火焰穩(wěn)固(flameanchoring)。
[0020]根據(jù)另一改進(jìn)，空氣導(dǎo)向裝置形成為使得燃燒空氣以至少0.6的渦旋因子供入加寬部分中。渦旋因子(Sn)是一積分值，該積分值限定了切向流動動量與軸向流動動量的關(guān)系。利用至少0.6的渦旋因子，可靠地獲得完全形成的再循環(huán)區(qū)域。
[0021]優(yōu)選地，所述移動式加熱裝置可適于使得燃燒空氣以相比燃燒室中出現(xiàn)的湍流火焰速度更高的流動速度供入燃燒空氣進(jìn)口中。在該情況中，可靠地確保沒有火焰能剛好在燃燒空氣進(jìn)口處形成，從而防止了至燃料供應(yīng)器的火焰回燃。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)以及進(jìn)一步的改進(jìn)將從以下參照所附附圖的實(shí)施例的描述變得容易理解。
[0023]圖1為根據(jù)第一實(shí)施例的移動式加熱裝置的燃燒器的示意性剖視圖；
[0024]圖2為圖1燃燒器的示意性透視圖；
[0025]圖3為圖1燃燒器中空氣導(dǎo)向裝置的示意性透視圖；
[0026]圖4為圖3中繪示的圍繞空氣導(dǎo)向裝置的殼體的示意性視圖；
[0027]圖5為第一實(shí)施例中蒸發(fā)器元件的示意性視圖；以及
[0028]圖6為根據(jù)第二實(shí)施例的移動式加熱裝置的燃燒器的示意性剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]第一實(shí)施例
[0030]第一實(shí)施例將在以下參照圖1至5描述。
[0031]在該實(shí)施例中，利用液體燃料操作的移動式加熱裝置尤其形成為用于交通工具、尤其是用于陸上交通工具的駐車加熱器或輔助加熱器。在附圖中，僅僅示出了移動式加熱裝置的燃燒器I。關(guān)于示出的燃燒器I，移動式加熱裝置尤其以本身已知方式包括用于將熱量傳遞至待加熱媒介(尤其諸如交通工具的液體回路中的液體或待加熱的空氣)的換熱器。換熱器以本身已知方式可例如類似杯形地圍繞燃燒器I。另外，移動式加熱裝置包括至少一個燃料供應(yīng)裝置，所述燃料供應(yīng)裝置可尤其由燃料泵形成；燃燒空氣輸送裝置，其可例如包括燃燒空氣吹風(fēng)機(jī)；以及用于控制移動式加熱裝置的至少一個控制單元。
[0032]在下文中，將參照圖1至5更詳盡地描述移動式加熱裝置的燃燒器I。燃燒器I包括燃燒室2，在移動式加熱裝置的操作期間，燃料和燃燒空氣在所述燃燒室中在有焰燃燒中轉(zhuǎn)化。在圖1中，燃燒器I以示意性剖視圖示出，其中剖視平面選擇成使得燃燒器I的縱向軸線Z位于該剖視平面中。燃燒器I大體上形成為關(guān)于縱向軸線Z旋轉(zhuǎn)對稱。燃燒室2包括燃燒空氣進(jìn)口 3，在操作期間，燃燒空氣于所述燃燒空氣進(jìn)口處被供入燃燒室2中。
[0033]緊鄰燃燒空氣進(jìn)口 3，燃燒室2包括加寬部分20，所述加寬部分的截面隨著距燃燒空氣進(jìn)口 3的距離增加而加寬。在繪示的實(shí)施例中，加寬部分由錐形壁限定，所述錐形壁由以下將更詳盡描述的蓋4形成。沿主流動方向H，大體上圓筒-護(hù)套形壁5鄰接加寬部分20的錐形壁，以使得燃燒室2包括如下部分21，該部分鄰近于加寬部分20具有保持大體恒定的截面。尺寸關(guān)系選擇成使得空氣導(dǎo)向裝置6的外徑隊(duì)與燃燒室2的那部分21的直徑Dk之間的直徑關(guān)系V小于或等于0.5 (V = Dl/Dk并且V彡0.5)。
[0034]加寬部分20以至少20°的打開角度加寬。所述打開角度為在加寬部分20的壁與縱向軸線Z之間形成的角度。在繪示的實(shí)施例中，打開角度量化至例如在40°與50°之間。燃燒室2包括總體自由流動截面，以使得沒有阻礙氣體自由流動的部件側(cè)向地伸入燃燒室2中，從而燃燒室2中的氣體流能將如下文更詳盡描述地根據(jù)加寬部分20以及相鄰部分21的幾何形狀發(fā)展。
[0035]在燃燒空氣進(jìn)口 3的前面設(shè)置空氣導(dǎo)向裝置6，所述空氣導(dǎo)向裝置適于將燃燒空氣帶有沿周向方向指向的流動分量地引入加寬部分20中?？諝鈱?dǎo)向裝置6形成為使得非常巨大的渦旋強(qiáng)加于燃燒空氣?？諝鈱?dǎo)向裝置6形成為使得空氣以至少0.6的渦旋因子被引入燃燒空氣進(jìn)口 3中。燃燒器I適于使得經(jīng)過空氣導(dǎo)向裝置6發(fā)生范圍在2mbar與20mbar之間的壓降。將參照圖3和4更詳盡地描述空氣導(dǎo)向裝置6。
[0036]在該實(shí)施例中，空氣導(dǎo)向裝置6具有近似環(huán)形形狀并且在外側(cè)上設(shè)有螺旋延伸的導(dǎo)向葉片60，在所述導(dǎo)向葉片之間形成同樣螺旋延伸的通道61。在根據(jù)該實(shí)施例的移動式加熱裝置中，空氣導(dǎo)向裝置6插入圖4中繪示的大體中空圓筒形殼體7中?？諝鈱?dǎo)向裝置6插入殼體7中以使得螺旋延伸的通道61被殼體7周向地封閉。因而，螺旋延伸的通道61僅在它們的兩個面?zhèn)炔看蜷_使得燃燒空氣能夠經(jīng)過。在圖3中，示出了空氣導(dǎo)向裝置6設(shè)有中央圓筒形通孔62。該通孔62可例如用作為了將點(diǎn)火元件引入燃燒室2。在示出的實(shí)施例中，然而通孔62如圖1中所示地在燃燒器I的組裝狀態(tài)被插塞63閉合。
[0037]在該實(shí)施例中，空氣導(dǎo)向裝置6布置成使得燃燒空氣在一個面?zhèn)炔窟M(jìn)入被殼體7閉合的通道61，流過螺旋延伸的通道61，并且在通道的另一面?zhèn)炔恳肴紵?的位于燃燒空氣進(jìn)口 3的加寬部分20。燃燒空氣通過螺旋形設(shè)計(jì)的通道61被強(qiáng)加有渦旋。通道61形成為使得燃燒空氣在經(jīng)過時被強(qiáng)加有所需的至少0.6的渦旋因子。如通過圖1中箭頭B示意性所示，燃燒空氣通過可例如包括吹風(fēng)機(jī)的(未示出的)燃燒空氣輸送裝置被供應(yīng)至空氣導(dǎo)向裝置6。
[0038]由于空氣導(dǎo)向裝置6所描述的設(shè)計(jì)，燃燒空氣在燃燒空氣進(jìn)口 3處被帶有沿周向方向指向的流動分量地引入加寬部分20中。
[0039]在第一實(shí)施例中，另外設(shè)有燃料供應(yīng)器以使得燃料如通過圖1中箭頭示意性所示地也在燃燒空氣進(jìn)口 3處被供入加寬部分20中。移動式加熱裝置設(shè)計(jì)成用于以液體燃料操作并且可例如以也被用于交通工具內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的燃料(尤其是柴油、汽油和/或乙醇)操作。在第一實(shí)施例中，燃料供應(yīng)器包括用于蒸發(fā)所供應(yīng)液體燃料的至少一個蒸發(fā)器元件9。
[0040]在第一實(shí)施例中，如圖5中所能看到的，蒸發(fā)器元件9具有中空圓臺的形狀。蒸發(fā)器元件9具有與加寬部分20的打開角度相對應(yīng)的打開角度α。蒸發(fā)器元件9由多孔且耐熱材料形成并且可尤其包括金屬無紡織物、金屬網(wǎng)格和/或金屬紡織物。如圖1中所示，設(shè)有用于將液體燃料供應(yīng)至蒸發(fā)器元件9的多條燃料管線10。盡管在圖1中示意性示出兩條燃料管線10，例如也可設(shè)置僅僅一條燃料管線10或可設(shè)置更多的燃料管線10。
[0041 ] 在背離燃燒室2的一側(cè)，蒸發(fā)器元件9被后壁11覆蓋，燃料管線10穿過所述后壁。在朝向燃燒室2的那側(cè)，蒸發(fā)器元件9被已經(jīng)在之前描述的尤其由金屬片形成的蓋4覆蓋。蒸發(fā)器元件9布置成使得其環(huán)形地圍繞燃燒空氣進(jìn)口 3。在燃燒空氣進(jìn)口 3處，蒸發(fā)器元件9包括未覆蓋的燃料排放部分12，蒸發(fā)的燃料在所述燃料排放部分可離開蒸發(fā)器元件9。蒸發(fā)器元件9的除了燃料管線10的其它側(cè)部各自被覆蓋成使得燃料僅能在燃料排放部分12處離開蒸發(fā)器元件9。燃料排放部分12環(huán)形地圍繞燃燒空氣進(jìn)口 3從而燃料可從所有側(cè)部均勻地供應(yīng)。必須指出的是蒸發(fā)器元件9沒有必要必須具有閉合的環(huán)形形狀，并且視情況而定還可以是幾個分開的蒸發(fā)器元件9布置成分布在圓周上。蒸發(fā)器元件9經(jīng)由蓋4與加寬部分20熱耦接，以使得在移動式加熱裝置的操作中，熱量從加寬部分20中穩(wěn)固的火焰?zhèn)鬟f到蒸發(fā)器元件9中以便為那里的燃料蒸發(fā)提供必要的蒸發(fā)熱量?？闪硗庠O(shè)置用于使燃燒器啟動的點(diǎn)火元件，所述點(diǎn)火元件至少部分地伸入燃燒室中并出于簡化的原因未在圖1中繪出。
[0042]借助蒸發(fā)器元件9的以所描述的燃料管線10與燃料排放部分12空間上隔開的方式布置，實(shí)現(xiàn)了所供應(yīng)的液體燃料在蒸發(fā)器元件9中的均勻擴(kuò)散，以使得整個蒸發(fā)器元件9被利用于燃料蒸發(fā)。通過所描述的在其中燃料管線的出口相比于燃料排放部分12而言沿主流動方向H設(shè)置在更下游的布置，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)燃料帶有反向于主流動方向H指向的分量地從蒸發(fā)器元件9離開。以這種方式，獲得了離開的燃料與從空氣導(dǎo)向裝置6離開的燃燒空氣的尤其均勻的混合，從而剛好在燃燒空氣進(jìn)口 3處獲得燃燒空氣與蒸發(fā)燃料的良好混八口 ο
[0043]燃燒器I的以上描述的部件在外側(cè)被大體上中空圓筒形的燃燒器凸緣13圍繞，該燃燒器凸緣形成了用于所供應(yīng)燃燒空氣的流動空間。燃燒器凸緣13進(jìn)一步用作將燃燒器固定至移動式加熱裝置的位于后側(cè)并未示出的另外的部件。燃燒器凸緣13形成為使得在燃燒器凸緣13的內(nèi)側(cè)與燃燒室壁的鄰近加寬部分20的那部分21的外側(cè)之間形成環(huán)形狹縫，供應(yīng)的燃燒空氣的一部分可流過所述狹縫。在相對于主流動方向H的下游端，燃燒器凸緣13連接至所述部分21以使得狹縫在那里閉合。
[0044]在圖1和圖2中能夠看出，燃燒室壁的鄰近加寬部分20的那部分21包括多個孔22和23，燃燒空氣通過所述孔也能進(jìn)入燃燒室2中。在燃燒室2的中間部分中(所述中間部分緊鄰加寬部分20)，燃燒室壁的那部分21設(shè)有多個相對大的孔22，所述孔形成用于將燃燒空氣供入在燃燒室2中形成的初級燃燒區(qū)PZ中的第二燃燒空氣進(jìn)口，將要在下文中更詳盡地解釋。在燃燒室壁的那部分21的相對于主流動方向H進(jìn)一步處于下游的區(qū)域中，設(shè)置多個大體上更小的孔23，次級燃燒空氣可通過所述孔流入燃燒室2的形成為次級燃燒區(qū)SZ的區(qū)域，并且所述孔23形成次級燃燒空氣進(jìn)口。在該實(shí)施例中，形成次級燃燒空氣進(jìn)口的孔23相比于形成用于初級燃燒區(qū)PZ的第二燃燒空氣進(jìn)口的孔22沿軸向方向延伸越過大體上更大的部分。移動式加熱裝置的燃燒器I適于使得由燃燒空氣輸送裝置供應(yīng)的燃燒空氣以預(yù)定關(guān)系劃分，以使得燃燒空氣的一部分在燃燒空氣進(jìn)口 3處經(jīng)由空氣導(dǎo)向裝置6被供入加寬部分20中，燃燒空氣的另一部分經(jīng)由所述狹縫和形成第二燃燒空氣進(jìn)口的大孔22供應(yīng)，并且剩余的燃燒空氣經(jīng)由形成次級燃燒空氣進(jìn)口的孔23被供入燃燒室的次級燃燒區(qū)SZ中。
[0045]燃燒空氣期望的分配通過燃燒器I的幾何設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。尤其地，在實(shí)施例中燃燒空氣相應(yīng)的量被調(diào)節(jié)以使得在燃燒室2的初級燃燒區(qū)PZ中顯現(xiàn)大約為I的空氣-燃料比入，并且在次級燃燒區(qū)SZ中顯現(xiàn)大體上更大的、例如約1.6的空氣-燃料比λ。
[0046]初級燃燒區(qū)PZ在加寬部分20以及燃燒室2的具有保持大體恒定截面的相鄰中間部分中形成。相對于主流動方向H，次級燃燒區(qū)SZ緊隨在初級燃燒區(qū)PZ的下游。如圖1中所能看到的，初級燃燒區(qū)PZ和次級燃燒區(qū)SZ利用自由流動截面彼此鄰接，從而尤其不設(shè)置構(gòu)造上的分離。形成次級燃燒空氣進(jìn)口的孔23被形成為使得次級燃燒空氣以如下方式進(jìn)入燃燒室2中，即所述次級燃燒空氣被徑向從外側(cè)地供應(yīng)至從初級燃燒區(qū)PZ流出的氣體。
[0047]燃燒室2中顯現(xiàn)的流動特性在下文中更詳盡地描述。尤其地，加寬部分20中火焰的穩(wěn)定式穩(wěn)固在不同加熱功率的大帶寬上實(shí)現(xiàn)。
[0048]從空氣導(dǎo)向裝置6離開的燃燒空氣在燃燒空氣進(jìn)口 3處與那里從蒸發(fā)器元件9離開的燃料混合。由于燃燒空氣的強(qiáng)烈渦旋連同加寬部分20的強(qiáng)烈加寬，燃燒空氣-燃料混合物流由于作用的離心力而保持抵靠加寬部分20的壁。即使在強(qiáng)烈加寬的情況下也能防止在該壁處在外側(cè)上形成因而所謂的死水區(qū)。所述流沿著加寬部分20的壁以相對高的速度流動以使得在燃燒器的操作期間發(fā)生至蓋4以及經(jīng)由熱傳導(dǎo)至位于該蓋后方的蒸發(fā)器元件9的良好對流的熱傳遞。由于接近于燃燒空氣進(jìn)口 3處的高流速，所以在加寬部分20的其中不能形成火焰的第一區(qū)域中，發(fā)生燃料和燃燒空氣的預(yù)混合，這有助于尤其低排放的轉(zhuǎn)化。
[0049]從流體動力學(xué)的觀點(diǎn)，加寬部分20的設(shè)計(jì)類似于不連續(xù)加寬的截面作用，從而隨渦旋流動出現(xiàn)核心渦旋的強(qiáng)烈加寬。由于所引起的局部靜態(tài)壓力，在核心渦旋的加寬隨后出現(xiàn)核心渦旋的破壞以使得如圖1中箭頭所示意性繪示地在靠近縱向軸線Z的徑向內(nèi)部區(qū)域中形成反向于主流動方向H的強(qiáng)烈回流。因而，靠近于縱向軸線Z形成再循環(huán)區(qū)域RB。利用燃燒器I所描述的幾何設(shè)計(jì)，以這種方式形成的再循環(huán)渦具有如下位置，所述位置大體上獨(dú)立于燃燒空氣-燃料混合物的質(zhì)量流從而發(fā)生加寬部分20中火焰的自穩(wěn)定或穩(wěn)固。這些流動特性的形成可通過如下事實(shí)解釋，即渦旋流在加寬部分20中徑向地加寬，其中出現(xiàn)沿軸向方向的降速。速度的切向分量造成了徑向壓力梯度，由此靜態(tài)壓力沿著朝向縱向軸線Z的方向下降。由于這些壓力狀況，形成再循環(huán)區(qū)域RB。在位于靠近縱向軸線的再循環(huán)區(qū)域RB中，氣體因而反向于主流動方向、即沿著朝向燃燒空氣進(jìn)口 3的方向流動。通過中間部分中的孔22(即通過第二燃燒空氣進(jìn)口)供應(yīng)的燃燒空氣從外側(cè)一直流至靠近該軸線的區(qū)域，以使得所述燃燒空氣部分地到達(dá)再循環(huán)區(qū)域RB并有助于在初級燃燒區(qū)PZ中形成燃料-空氣混合物。通過孔22供應(yīng)的燃燒空氣的另一部分不到達(dá)再循環(huán)區(qū)域，而是流入到次級燃燒區(qū)SZ中。以這種方式，在初級燃燒區(qū)PZ中顯現(xiàn)第一空氣-燃料比λ，該空氣-燃料比在該實(shí)施例中為大約I。由于強(qiáng)烈的渦旋，在其中形成再循環(huán)區(qū)域RB的初級燃燒區(qū)PZ中，燃料和燃燒空氣發(fā)生非常好的混合。
[0050]流過形成次級燃燒空氣進(jìn)口且(相對于主流動方向H)設(shè)置在進(jìn)一步下游的孔23的次級燃燒空氣不到達(dá)再循環(huán)區(qū)域RB,而是被護(hù)套形(jacket-shaped)地供應(yīng)至從初級燃燒區(qū)PZ流出的氣體。該次級燃燒空氣并不到達(dá)燃燒器I的縱向軸線Z。由于所供應(yīng)的次級燃燒空氣，在緊隨初級燃燒區(qū)PZ的次級燃燒區(qū)SZ中顯現(xiàn)大體上更大的空氣-燃料比入。
[0051]以這種方式，在初級燃燒區(qū)PZ中實(shí)現(xiàn)了燃料和燃燒空氣在高溫下僅帶有低CO排放的大體完全、迅速的轉(zhuǎn)化。初級燃燒區(qū)PZ包括沿軸向方向相對短的構(gòu)造長度，以使得能實(shí)現(xiàn)低的NOx排放。
[0052]在接著初級燃燒區(qū)PZ的次級燃燒區(qū)SZ中，排放氣體的后處理以更高的空氣-燃料比λ以及更低的溫度發(fā)生，其中未在初級燃燒區(qū)PZ中反應(yīng)的所有可燃物被轉(zhuǎn)化。次級燃燒區(qū)SZ相比于初級燃燒區(qū)PZ具有沿軸向方向更大的構(gòu)造長度。由于次級燃燒區(qū)SZ中調(diào)節(jié)的更低溫度，那里的轉(zhuǎn)化在排放方面也尤其低。在次級燃燒區(qū)SZ的緊下游，流出的排放氣體被引入用于將熱量傳遞至待加熱媒介的換熱器中，從而被釋放的熱量被高效地用于加熱待加熱的媒介。
[0053]由于所描述的設(shè)計(jì)，燃燒器I可跨越大帶寬的不同加熱功率、尤其是從0.SkW至近似20kW的功率范圍尤其低排放地被操作。
[0054]燃燒室設(shè)計(jì)以及蒸發(fā)器元件9的結(jié)合使得能夠甚至以相對低的加熱功率而穩(wěn)定操作。通過蒸發(fā)器元件9，即使氣泡在燃料管線10中形成的話，也能發(fā)生燃料被穩(wěn)定供入燃燒室2中。由于所引起的加寬部分20中火焰的自穩(wěn)定或穩(wěn)固，在高加熱功率下發(fā)生高熱量輸入蒸發(fā)器元件9中從而單位時間所需的大量燃料能可靠地在所述蒸發(fā)器元件那蒸發(fā)。在較低的加熱功率下，相應(yīng)地發(fā)生較小的熱量輸入從而燃料蒸發(fā)的過程也能跨越大帶寬的加熱功率被可靠地維持至期望程度。通過所實(shí)現(xiàn)的流過大體上整個蒸發(fā)器元件9的體積，可靠地作用防止在蒸發(fā)器元件9中形成殘留物。燃燒器I的尤其成本高效的設(shè)計(jì)能通過經(jīng)由蒸發(fā)器元件9的燃料供應(yīng)器進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0055]因?yàn)槔盟枋龅脑O(shè)計(jì)獲得燃料與燃燒空氣界限清晰的良好混合，以及因?yàn)榻?jīng)由初級燃燒區(qū)PZ和次級燃燒區(qū)SZ發(fā)生兩步轉(zhuǎn)化，所以實(shí)現(xiàn)了排放上非常低的燃燒。在描述的移動式加熱裝置中，燃燒空氣經(jīng)由空氣導(dǎo)向裝置6以高流速被引入到加寬部分20中。以這種方式，能可靠地防止不期望的回燃。
[0056]第二實(shí)施例
[0057]以下將參照圖6描述第二實(shí)施例，其中僅僅與第一實(shí)施例的區(qū)別將被更詳盡地描述以便避免重復(fù)，并且與第一實(shí)施例中相同的附圖標(biāo)記被用于相同的元件或部件。
[0058]如將被更詳盡描述的，第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于燃料供應(yīng)器包括用于將液體燃料霧化的霧化噴嘴90，而非包括在第一實(shí)施例中設(shè)置的用于將液體燃料蒸發(fā)的蒸發(fā)器元件9。還是在第二實(shí)施例中，加寬部分20具有如下截面，該截面隨著距燃燒空氣進(jìn)口 3的距離增加而加寬。還是在第二實(shí)施例中，加寬部分20由錐形壁限制，然而與第一實(shí)施例相比，所述錐形壁不是由單獨(dú)的蓋4形成而是由燃燒室2的后壁40形成。
[0059]此外，在第二實(shí)施例中，空氣導(dǎo)向裝置6中的通孔62不被插塞63覆蓋，而替代的是霧化噴嘴90設(shè)置在通孔62中。如圖6中示意性示出的，液體燃料經(jīng)由燃料管線100被供應(yīng)至霧化噴嘴90。在第二實(shí)施例中，空氣導(dǎo)向裝置6布置成使得從空氣導(dǎo)向裝置6離開的空氣進(jìn)入位于燃燒空氣進(jìn)口 3前方的縮窄部分19中。在圖6所示的示例中，縮窄部分19由縮窄的截錐形成?？s窄部分19圍繞霧化噴嘴90并且實(shí)現(xiàn)了燃燒空氣在離開空氣導(dǎo)向裝置6之后被迫使繞霧化噴嘴90的排放區(qū)域流動并且藉此冷卻所述霧化噴嘴。因而，霧化噴嘴90的冷卻由供應(yīng)的燃燒空氣實(shí)現(xiàn)。以這種方式還實(shí)現(xiàn)了來自燃燒室2中燃燒過程的熱氣體的逆流無法到達(dá)霧化噴嘴90。此外，截面的減小造成經(jīng)過的燃燒空氣的切向速度分量的增加并且使軸向速度部分更靠近于縱向軸線Z。
[0060]霧化噴嘴90形成為使得燃料如圖6中通過虛線所示地從霧化噴嘴90大體呈中空錐體形地排入到加寬部分20中。中空錐體的打開角度(霧化的燃料以該打開角度從霧化噴嘴90離開)優(yōu)選選擇成使得燃料進(jìn)入剪切流區(qū)域，所述剪切流區(qū)域在加寬部分20的壁處溢流的氣體與軸向再循環(huán)區(qū)域中回流的氣體之間形成。在所示的實(shí)施例中，霧化的燃料以如下中空錐體的打開角度被供應(yīng)，所述中空錐體的打開角度量化至20°與40°之間，優(yōu)選在25°與35°之間。離開的霧化燃料與縱向軸線Z之間的角度再次被指定為打開角度。
【權(quán)利要求】
1.一種利用液體燃料操作的移動式加熱裝置，其具有: 燃燒室(2)，所述燃燒室包括燃燒空氣進(jìn)口(3)，其中所述燃燒室包括與所述燃燒空氣進(jìn)口(3)相鄰的加寬部分(20)，所述加寬部分的截面隨著距燃燒空氣進(jìn)口(3)的距離增加而加寬，并且在所述加寬部分中燃燒空氣和燃料于操作時在有焰燃燒中轉(zhuǎn)化； 燃料供應(yīng)器，所述燃料供應(yīng)器布置成使得燃料被供入加寬部分(20)中；以及 空氣導(dǎo)向裝置出)，其適于將燃燒空氣帶有沿周向方向指向的流動分量地供入加寬部分(20)中，以使得在加寬部分(20)中形成軸向的再循環(huán)區(qū)域(RB)，在所述再循環(huán)區(qū)域中氣體反向于主流動方向(H)沿朝向燃燒空氣進(jìn)口(3)的方向流動， 其中: 燃燒室(2)流體地分段成初級燃燒區(qū)(PZ)和次級燃燒區(qū)(SZ)， 所述初級燃燒區(qū)(PZ)包括所述加寬部分(20)和所述再循環(huán)區(qū)域(RB)，并且 所述次級燃燒區(qū)(SZ)以如下方式設(shè)有次級燃燒空氣進(jìn)口(23)，即相比初級燃燒區(qū)(PZ)在次級燃燒區(qū)(SZ)中形成更高的空氣-燃料比入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式加熱裝置，其特征在于，所述初級燃燒區(qū)(PZ)包括所述加寬部分(20)以及所述燃燒室(2)的相鄰中間部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動式加熱裝置，其特征在于，用于將燃燒空氣供入初級燃燒區(qū)(PZ)中的第二燃燒空氣進(jìn)口(22)在所述中間部分中設(shè)置。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的移動式加熱裝置，其特征在于，次級燃燒空氣進(jìn)口(23)形成為使得經(jīng)過的次級燃燒空氣相對于加熱裝置的縱向軸線(Z)從外側(cè)被徑向地供應(yīng)至從所述初級燃燒區(qū)(PZ)流出的氣體。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的移動式加熱裝置，其特征在于，所述初級燃燒區(qū)(PZ)和所述次級燃燒區(qū)(SZ)利用自由流動截面彼此鄰接。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的移動式加熱裝置，其特征在于，加熱裝置形成為使得燃燒氣體流入所述次級燃燒區(qū)(SZ)下游的換熱器中。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的移動式加熱裝置，其特征在于，所述燃料供應(yīng)器包括用于蒸發(fā)所述液體燃料的至少一個蒸發(fā)器元件(9)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的移動式加熱裝置，其特征在于，所述至少一個蒸發(fā)器元件(9)布置成使得其至少部分地圍繞所述燃燒空氣進(jìn)口(3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的移動式加熱裝置，其特征在于，所述蒸發(fā)器元件(9)被蓋(4)部分地覆蓋，以使得在未被覆蓋的區(qū)域中形成燃料排放部分(12)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的移動式加熱裝置，其特征在于，所述燃料排放部分(12)布置在所述燃燒空氣進(jìn)口(3)處。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的移動式加熱裝置，其特征在于，所述蓋(4)形成所述加寬部分(20)的內(nèi)壁。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的移動式加熱裝置，其特征在于，所述蒸發(fā)器元件(9)布置成使得蒸發(fā)的燃料帶有與主流動方向(H)相反指向的方向分量地離開。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的移動式加熱裝置，其特征在于，所述加寬部分(20)具有連續(xù)加寬的截面，尤其被形成為錐形地加寬。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的移動式加熱裝置，其特征在于，所述加寬部分(20)以至少20°的打開角度加寬。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的移動式加熱裝置，其特征在于，所述空氣導(dǎo)向裝置(6)形成為使得所述燃燒空氣以至少0.6的渦旋因子被供入所述加寬部分(20)中。
【文檔編號】F23C9/00GK104136843SQ201380011136
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月27日
【發(fā)明者】V·戴爾, V·伊利琴科 申請人:韋巴斯托股份公司