CN101080595A - 具有改进的燃料供给部件、改进的隔热罩和改进的挡板的用于加热器的燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于尤其机动车辆所用的加热装置的燃烧器，包括：大致轴对称的燃烧室(22)；用于导入和雾化燃料的燃烧器喷嘴(12)，其具有用于将燃料导入到燃烧室(22)的燃料针(14)和用于将燃烧空气导入到燃烧室的燃烧空气入口(16)；起动区(18)，燃料在所述起动区中引燃以起动燃烧器(10)；位于燃烧器喷嘴(12)和燃烧室(22)之间的隔热罩(24)，所述隔热罩包括用于将次级空气引导到燃烧室的开口(28，30)；以及布置在燃烧室中的碰撞盘(36)。根据本发明，燃料的流出速度通过选择燃料针(14)的内径确定，使得在燃烧器(10)的起动阶段燃料以基本上未雾化的形式到达起动区(18)，且开口设有空气引导元件(28，30)，碰撞盘(36)在轴向上具有给定的圆顶部。

Description

具有改进的燃料供给部件、改进的隔热罩和改进的挡板的用于加热器的燃烧器

技术领域

本发明涉及一种用于尤其是机动车辆所用的加热器的燃烧器，其包括大致轴对称的燃烧室、用于供给和雾化燃料的燃烧器喷嘴、起动区、位于所述燃烧器喷嘴与所述燃烧室之间的隔热罩、和位于所述燃烧室中的挡板，所述燃烧器喷嘴具有用于将燃料供给到所述燃烧室的燃料针和用于将燃烧空气供给到所述燃烧室的燃烧空气供给部件，燃料在所述起动区中引燃起动所述燃烧器，所述隔热罩具有用于将次级空气供给到所述燃烧室的开口。

背景技术

也称作雾化燃烧器或喷雾燃烧器的这些燃烧器尤其是用于机动车辆所用的辅助加热器和独立加热器中。

这些燃烧器具有众多要求，尤其有关可靠和高度无排放起动性能以及稳定燃烧运行。而且，需要努力构建可用于不同安装位置的加热器。

在起动性能方面，各种运行参数必须相互匹配。一方面，必须在燃烧器起动的过程中使起动区可得到相对丰富的燃料-空气混合物，然而，另一方面，又需要充足量的初级燃烧空气，以确保将燃料从燃料针运送到起动区。

允许加热器具有不同的安装位置的要求与涉及起动性能的问题相关联。具体地讲，为了能够将燃料运送到起动区而具有很少的初级空气供给，过去不得不容忍使出口指向下方地定向燃料针；这导致了整个燃烧器不得不安装在垂直的安装位置上。

为了确保燃烧器的稳定的燃烧运行，此外还必须满足相互矛盾的要求。一方面，总是要求燃料和空气良好混合，而另一方面，尤其是在起动阶段，在火焰的芯区又会不良地引起过高的空气比例和过厉害的旋转。

发明内容

本发明的目的是至少部分地克服现有技术的所述问题，尤其是能够在不同的安装位置获得具有很少浓烟的可靠和低排放的起动性能。

所述目的通过独立权利要求的特征实现。

本发明的有利改进在从属权利要求中给出。

本发明是基于一类燃烧器，通过选择燃料针的内径，燃料的流出速度被预定成在燃烧器的起动阶段基本上为未雾化形式的燃料到达起动区，开口配备有空气引导元件，以及挡板具有限定在轴向上的弯曲部。与现有技术的加热器中的燃料针相比，通过减小燃料针的内径，在相同的燃料输送体积下，燃料的流出速度增大。通过对于任何安装位置采用这种方式，从燃料针出口的燃料喷射均可到达起动区。特别地，对于小的初级空气量来说，供给的初级空气应仅具有很小的角动量，基本上未雾化的燃料喷射可到达起动区。从而，燃烧器可靠地起动，并且明显减少了起动过程中浓烟的形成。隔热罩从根本上有益于保护喷嘴和燃料供给部件免受燃烧室中的热量。而且，次级空气经由隔热罩供给到燃烧空间。通过次级空气供给部件的开口设有空气引导元件，所述次级空气可以以受控的方式供给，从而，无论对于起动运行还是对于连续运行来说，均可以以指定的方式影响燃烧运行。对于制成平的现有技术挡板来说，不是这种情况，这是由于可出现不利地影响燃烧器的燃烧性能的温度诱导的形状变化。

优选地，燃料针的内径在0.5和0.7mm之间。与内径在0.8mm左右的现有技术的燃料针的流出速度相比，内径在0.5和0.7mm之间的流出速度可几乎加倍或甚至达到两倍以上。

尤其优选地，燃料针的内径约为0.6mm。在所述内径下，在满载运行时，即在0.5kg/h的燃料质量流量下，0.6m/s以上的流出速度是可能的，而对于0.8mm的内径，流出速度在0.35m/s左右。在部分载荷运行时，即对于0.2kg/h的燃料质量流量来说，流出速度从约0.14m/s升至约0.25m/s。对于相应地选择结构特点或运行参数，甚至使用内径约为0.8mm的传统燃料针也可实现当加热器正在起动时到达起动区的基本上未雾化喷射的目标。

起动区被制成点火元件伸入其中的起动室是有益的。燃烧室的壁可以所述方式包围点火元件。在起动运行中，“弹道式”的燃料喷射此时可使燃料弄湿点火元件和燃烧室壁，从而，燃烧室壁和相邻的构件在它们加热之后用作壁蒸发器。

空气引导元件通过突出部形成是有益的，所述突出部与隔热罩整体制成，并沿着燃烧室的方向伸出。所述隔热罩可容易地例如通过使突出部由V形冲压工具形成、在冲压工序之后或使用冲压工序使突出部弯出隔热罩的平面。

还对本发明进行了有益的改进，即突出部被制成与隔热罩的表面和/或隔热罩的半径成不同的角度。如果突出部几乎垂直于隔热罩的半径延伸，则产生强的角动量，而与半径成较小的角度的突出部产生较小的角动量。与隔热罩的表面成小角度的突出部产生具有大的径向分量和小的轴向分量的空气流，而对于与隔热罩的表面成大的角度的突出部来说，轴向分量占优势。通过采用这种方式，可以使次级空气以低的角动量进入到火焰形成的芯区。通过采用这种方式，一方面，供给了燃烧所需的空气；但没有不利地影响火焰的稳定性的过大角动量。特别地，次级空气可根据各个空气引导元件的排列而分流。

根据另一实施例，突出部根据与隔热罩的表面和/或隔热罩的半径成基本上相同的角度而分组。燃烧室中限定的流动状态通过突出部的集体排列形成。

此外，本发明有益地这样实施，即，燃烧器具有燃尽区，且供给到燃尽区的次级空气比供给到起动区的次级空气具有更高的角动量。期望燃尽区中有高的角动量。特别地，径向内侧旋转逆流区增强了燃尽效果，并使得燃烧室容积得到有效利用。

优选地，在燃尽区的方向上具有弯曲部。通过采用这种方式，可在起动室的区域中获得充足的空间。而且，已经发现，在燃尽区的方向上的弯曲部不会对该区中的流动性能产生不利影响。特别地，显著的旋转逆流区在燃尽区的径向内侧区域中得到维持。

根据本发明的一个优选实施例，挡板的外周限定了一个平面，且挡板至所述平面的最大轴向距离与挡板的直径之比在0.07和0.21之间。挡板上弓弯最历害的点在径向坐标上优选基本上处于结构的中心处。所述点至挡板的外周所限定的平面的轴向距离被限定成与所述直径成指定比例。

就此而言，特别优选地，挡板至平面的最大轴向距离与挡板的直径之比约为0.14。例如，挡板的直径约为40mm，弯曲部具有约5.7mm的值。

本发明基于以下发现，即具有出口横截面减小的燃料针的新颖的燃料供给部件、具有空气引导元件的新颖的隔热罩、以及新颖的弯曲挡板可大大改善燃烧器的运行性能。这尤其涉及起动性能、燃烧器运行的稳定性和燃烧器在机动车辆中多种可能的安装位置。

附图说明

参看使用优选实施例的附图借助于实例描述本发明。

图1示出了本发明要求保护的燃烧器的剖视图；

图2示出了插入有隔热罩的燃烧器凸缘的透视图；以及

图3示出了隔热罩的透视图。

具体实施方式

在以下对本发明的优选实施例所作的描述中，相同的附图标记表示相同或相当的构件。

图1示出了本发明要求保护的燃烧器的剖视图。本发明要求保护的燃烧器10具有喷嘴12，所述喷嘴12牢固地结合在隔热罩24上。隔热罩24与燃烧室管40一同限定了燃烧室22，所述燃烧室管40连接在隔热罩24上。燃烧室管40由形成燃烧器凸缘的外管42包围着。火焰管38连接在所述外管42上。隔热罩24与燃烧室管40之间的连接或燃烧室管40、外管42与火焰管38之间的连接通常为焊接。燃烧器喷嘴12上具有燃料供给部件50，所述燃料供给部件50具有用于供给燃料的金属管52和用于将燃料注入燃烧室22的燃料针14。而且，在燃烧器喷嘴的区域16中具有用于将初级燃烧空气供给到燃烧器喷嘴12的通道，所述初级燃烧空气流过燃料针14，以便随后在燃烧室的方向上沿着燃烧器喷嘴12的径向变宽的空气引导部流动并最后流入燃烧室22。空气引导部的径向变宽由于文丘里(Venturi)效应而改善了雾化。在燃烧室22内还具有挡板36，所述挡板36具有有利的弯曲部。在燃尽区32的方向上的所述弯曲部是有利的，这是由于通过这种方式防止了挡板36的形状产生热诱导自发变化。而且，通过在燃尽区32的方向上弯曲挡板36，可获得充足的空间来提供给起动室18。限定了起动室18的壁焊在挡板36上。

图2示出了插入有隔热罩的燃烧器凸缘的透视图，图3示出了隔热罩的透视图。而且，下面同样也参看了图1所示的燃烧器构件。隔热罩24具有中心开口48，已从喷嘴12传送的燃料-空气混合物通过所述中心开口进入燃烧室。此外，具有供点火元件20通过的侧向布置的开口34。在隔热罩24上还具有连接销44、46，喷嘴12连接在它们上。隔热罩24还具有许多开口26，次级空气可通过所述开口26进入燃烧室22。在隔热罩24面向燃烧室22的一侧具有三角形空气引导元件28、30。所述空气引导元件基于与隔热罩24的半径成不同的角度而使次级空气分流。部件部分地以附图标记28表示的第一组空气引导元件与隔热罩24的半径成大的角度排列，即它们的排列基本上或几乎是正切的。基于所述排列，通过相应开口26的具有以箭头所示流出方向的次级空气将以大的角动量经过挡板36溢出到燃尽区32。

具有大的角动量的所述空气在燃尽区32的径向远端区域中流入燃烧室22的后部区域，即流入燃烧室22远离隔热罩24面向的区域，然后沿挡板36的方向在中心区域高度旋转返回。从而，在燃尽区32中出现气体成分的有利混合。另一组空气引导元件30与隔热罩24的半径成较小的角度排列。这些空气引导元件部分地以附图标记30表示。而且，这些空气引导元件30与隔热罩24的表面成的角度比空气引导元件28所成的角度小。从而，这些空气引元件30使具有另一箭头所示流出方向的次级空气以较低角动量传送到火焰的芯区；这特别有益于实现稳定的燃烧室性能。

因此，可得到一种新颖的喷雾燃烧器，其在可能的安装位置、起动性能和连续运行中的性能方面得到了改进。而且，避免了温度诱导的挡板形状的改变方面的问题。

以上的说明书、附图和权利要求中所公开的本发明的特征中的单个特征和它们的任何组合对本发明的实施来说都是重要的。

附图标记列表

10    燃烧器

12    燃烧器喷嘴

14    燃料针

16    燃烧空气供给部件

18    起动区

20    点火元件

22    燃烧室

24    隔热罩

26    开口

28    空气引导元件

30    空气引导元件

32    燃尽区

34    开口

36    挡板

38    火焰管

40    燃烧室管

42    外管

44    连接销

46    连接销

48    开口

50    燃料供给部件

53    金属管

Claims (12)

1.一种用于尤其是机动车辆所用的加热器的燃烧器，包括：

大致轴对称的燃烧室(22)；

用于供给和雾化燃料的燃烧器喷嘴(12)，其具有用于将燃料供给到燃烧室(22)的燃料针(14)和用于将燃烧空气供给到所述燃烧室的燃烧空气供给部件(16)；

起动区(18)，燃料在所述起动区中引燃以起动所述燃烧器；

位于所述燃烧器喷嘴和所述燃烧室之间的隔热罩，所述隔热罩具有用于将次级空气供给到所述燃烧室的开口；以及

位于所述燃烧室中的挡板；其特征在于：

通过选择燃料针(14)的内径，燃料的流出速度被预定成在燃烧器(10)的起动阶段基本上为未雾化形式的燃料到达起动区(18)；

所述开口配备有空气引导元件；以及

所述挡板具有限定在轴向上的弯曲部。

2.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，燃料针(14)的内径在0.5和0.7mm之间。

3.如权利要求1或2所述的燃烧器，其特征在于，燃料针(14)的内径约为0.6mm。

4.如前面权利要求中任一所述的燃烧器，其特征在于，所述起动区被制成点火元件(20)伸入其中的起动室(18)。

5.如前面权利要求中任一所述的燃烧器，其特征在于，所述空气引导元件由突出部(28，30)形成，所述突出部与所述隔热罩整体制成、并沿所述燃烧室的方向伸出。

6.如权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，突出部(28，30)与所述隔热罩的表面和/或隔热罩(24)的半径成不同角度形成。

7.如权利要求5或6所述的燃烧器，其特征在于，突出部(28，30)根据与隔热罩(24)的表面和/或所述隔热罩的半径成基本上相同的角度而分组。

8.如前面权利要求中任一所述的燃烧器，其特征在于，

燃烧器(10)具有燃尽区(32)；以及

供给到所述燃尽区的次级空气比供给到所述起动区的次级空气具有更高的角动量。

9.如前面权利要求中任一所述的燃烧器，其特征在于，隔热罩(24)具有供所述点火元件通过的开口(34)。

10.如前面权利要求中任一所述的燃烧器，其特征在于，具有在燃尽区(30)方向上的挡板(36)的弯曲部。

11.如前面权利要求中任一所述的燃烧器，其特征在于，

所述挡板的外周限定了一个平面；以及

所述挡板至所述平面的最大轴向距离与所述挡板的直径之比在0.07和0.21之间。

12.如权利要求11所述的燃烧器，其特征在于，挡板(36)至所述平面的最大轴向距离与挡板(36)的直径之比约为0.14。

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