CN102874072A - 汽车供暖设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车供暖设备，其包括燃烧器装置及换热器壳体，燃烧器装置具有将废气导离燃烧室的沿纵轴线纵伸的焰管，换热器壳体具有包围焰管并由此界定废气回流室的周壁和与焰管的废气出口端部区域对置的底部区域，废气回流室环状绕纵轴线延伸，在换热器壳体的排出口周向区域中设有废气排出口，在废气回流室的第一轴向区域中，在焰管与周壁间的流动横截面在排出口周向区域中比在与它关于纵轴线对置的周向区域中小，排出口周向区域中的流动横截面在第一轴向区域后的扩展区域中增大，朝向废气排出口在扩展区域后的第二轴向区域中，排出口周向区域中的流动横截面与对置的周向区域中的流动横截面相当；或/和流动横截面在扩展区域中呈台阶状增大。

Description

汽车供暖设备

技术领域

本发明涉及一种汽车供暖设备，该汽车供暖设备包括燃烧器装置以及换热器壳体，该燃烧器装置具有将燃烧废气导离燃烧室的、沿着纵轴线方向纵伸的焰管，该换热器壳体具有包围焰管的并由此界定废气回流室的周壁和与焰管的废气出口端部区域对置的底部区域，该废气回流室基本上环状地围绕纵轴线延伸，其中，在换热器壳体的排出口周向区域中设有用于从废气回流室排出燃烧废气的废气排出口。

背景技术

由DE 10 2005 001 662 A1已知一种此类的汽车供暖设备。在焰管的出口端部区域从其排出的热的燃烧废气通过与该出口端部区域对置的换热器主体底部区域关于纵轴线被朝径向外部转向，并且在入口区域中进入回流室，该入口区域在焰管在其出口端部区域中的外周面与换热器壳体周壁的径向对置的内周面之间形成。在接着该入口区域的扩展区域中换热器壳体的周壁呈台阶状扩展。从该扩展区域开始，在换热器壳体的朝向焰管的内侧上或在其周壁上设有传热肋，以便把在燃烧废气中输送的热量增强地传输到周壁上。在换热器壳体周壁的台阶状扩展的区域中焰管也台阶状扩展，其中，不仅焰管而且周壁关于纵轴线基本上旋转对称地构成，也就是说，在所有的周向区域中经历相同的周向扩展或者说相对纵轴线具有相同的径向间距。

DE 199 26 264 A1公开一种汽车供暖设备，其中，为了使燃烧废气在废气回流室中流动均匀，换热器壳体的底部区域设计为非对称的。在与废气排出口沿直径相对设置的区域中存在球冠状的隆起，其应促使实现，从焰管排出的燃烧废气增强地或优选在该区域中流入废气回流室中并且不必在排出口周向区域中选择最短的流动路径。

DE 197 34 814 C1公开一种汽车供暖设备，其中，由设置在换热器壳体内侧上的传热肋在周向上变化的高度决定，焰管关于换热器壳体的周壁偏心地设置。由此，在设有排出口的那个周向区域中，由于所存在的在换热器壳体周壁与焰管之间的较小的径向距离，为燃烧废气通流提供较小的体积。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种汽车供暖设备，其中实现将在燃烧废气中输送的热量改善地热传输到换热器壳体上。

根据本发明，该任务通过一种汽车供暖设备来实现，该汽车供暖设备包括燃烧器装置以及换热器壳体，该燃烧器装置具有将燃烧废气导离燃烧室的、沿着纵轴线方向纵伸的焰管，该换热器壳体具有包围焰管的并由此界定废气回流室的周壁和与焰管的废气出口端部区域对置的底部区域，该废气回流室基本上环状围绕纵轴线延伸，其中，在换热器壳体的排出口周向区域中设有用于从废气回流室排出燃烧废气的废气排出口。

在此还设定，在废气回流室的第一轴向区域中，在焰管与周壁之间提供的流动横截面在排出口周向区域中比在与排出口周向区域关于纵轴线对置的周向区域中小，并且在排出口周向区域中的流动横截面在第一轴向区域之后的扩展区域中增大，其中，朝向废气排出口在扩展区域之后的第二轴向区域中，在排出口周向区域中的流动横截面基本上与在对置的周向区域中的流动横截面相当，或/和流动横截面在扩展区域中呈台阶状增大。

本发明考虑，从焰管中排出的热的燃烧废气的流动行为不是在所有的周向区域中都是相同的。原则上，燃烧废气优选在能以最小的流动阻力达到废气排出口的那个区域中流动。这通常是这样的流动路径，即，在其中也存在焰管的出口端部区域与废气排出口之间最短的流动路径。因为在根据本发明的结构中，在废气排出口所在的、流动横截面比在关于纵轴线对置的亦即沿周向方向距离废气排出口最远的周向区域中小的那个周向区域中，也就是在排出口周向区域中通过设置节流作用产生增大的流动阻力，所以燃烧废气也被增强地朝向对置的周向区域引导并且在那里沿着离开出口端部区域的方向流动到废气排出口。由此实现在焰管的或环状废气回流室的整个周向上的比较均匀的流动分布，使得热量可以在周向方向上比较均匀分布地传输到换热器壳体上。但是因为接在第一轴向区域后进行流动横截面的扩展，而且是台阶状或这样进行，即，使得在之后相继的第二轴向区段中在两个关于纵轴线彼此沿直径相对设置的周向区域中提供近似相同的流动情况，所以可以特别是在废气回流室的沿着流动方向接在扩展区域后的纵向区段中在周向上分布地得到近似均匀的传热特性。

要指出的是，在本发明的意义上，流动横截面在确定的周向区域中具有确定的大小这种说法应理解为：供每个周边单元使用的用于燃烧废气的流动横截面面积按确定的方式加以调定。例如，这种周边单元可以通过废气排出口关于纵轴线的周向延伸尺寸或张角表示。当然也可以考虑任何其他的周边单元以进行相应的比较，例如以关于纵轴线的角度进行测量。

为了确保在出口端部区域与废气排出口之间的流动路径最短的地方原则上设有较大的流动阻力并且燃烧废气也因此被强迫进入其他的周向区域中，而建议，在排出口周向区域中的流动横截面相对于其他的周向区域是最小的。

例如可以设定，流动横截面通过在焰管的外周面与周壁的内周面之间的径向距离表示。与流动横截面的上面定义相关联在这里明显的是，在围绕纵轴线环状延伸的废气回流室的可相比拟的角度扇区中流动横截面在焰管外周面与周壁内周面之间径向距离最小的地方是较小的，并且在该径向距离最大的地方或者说那些角度扇区中是最大的。

流动沿周向的进一步均匀化可以由此实现，即，在焰管的出口端部区域与周壁之间形成的回流室入口区域中，流动横截面在排出口周向区域中比在对置的周向区域中小。在该结构中考虑，首先在进入废气回流室中时在排出口周向区域中存在比较大的流动阻力，使得从焰管排出的燃烧废气也被强迫进入其他的周向区域中。但是在废气回流室沿流动方向后继的重要的纵向区域中，可以发生流动横截面的均匀化，以便之后能够实现沿周向方向均匀的流动情况。

这例如可以由此实现，即，在扩展区域中，在焰管的外周面与周壁的内周面之间的径向距离台阶状增大。

特别是在靠近废气排出口的区域中沿周向方向对称的构造可以由此实现，即，朝向废气排出口接在扩展区域之后，在焰管的外周面与周壁的内周面之间的径向距离在关于纵轴线彼此对置的区域中是基本上相等的。

为了可以进一步改善向换热器壳体的热传导而建议，在换热器壳体的面向焰管的内侧上设有优选沿着轴向方向延伸的传热肋。

在充分利用已有的这种传热肋情况下，在另一种有利的构造中可以这样影响在不同周向区域中的流动横截面，即，在所述轴向区域中，在相邻的传热肋之间的周向距离在排出口周向区域中比在对置的周向区域中小。

为了在这种构造中也可以实现朝向废气排出口彼此适配的流动情况而建议，在扩展区域中，在排出口周向区域中在相邻的传热肋之间的周向距离增大到与在对置的周向区域中的周向距离相当的周向距离。

在这种构造变型中，流动横截面通过在相邻的传热肋之间的周向距离表示，该周向距离一方面可以通过肋的沿纵轴线方向可以变化的几何尺寸、即例如其厚度加以影响，但另一方面也可以通过肋的数量加以影响。这样，例如在排出口周向区域中，例如以相同厚度设置的肋的数量可以比在对置的周向区域中大，这同样——针对一个周向单元而言——导致在排出口周向区域中较小的流动横截面。

在这里要指出，当然也可以通过改变或预定在焰管外周面与周壁内周面之间的径向距离和通过影响传热肋的周向距离来实现上述讨论的影响流动横截面的两个方面。这最终意味着，不仅通过改变径向距离而且通过改变在排出口周向区域与对置的周向区域之间的周向距离，流动横截面都发生变化。

为了提供结合汽车供暖设备的其他结构组件也可简单实现的结构而进一步建议，焰管和换热器壳体相对于纵轴线基本上同心地设置。

附图说明

以下参考附图详细地描述本发明。在附图中：

图1示出汽车供暖设备的纵剖视图；

图2示出图1的汽车供暖设备沿着图1中线II-II截取的横截面视图；

图3在其视图a）和b）中示出换热器主体从径向内部沿观察方向IIIa、沿观察方向IIIb的视图。

具体实施方式

在图1中示出了例如作为停车采暖装置或加热器在汽车中可采用的汽车采暖设备10的沿着纵轴线L截取的纵剖视图。该汽车采暖设备10包括燃烧器区域12，例如蒸发燃烧器，燃料和燃烧用空气输入其中并且作为混合物在燃烧室14中燃烧。在燃烧时形成的燃烧废气从燃烧室14中排出并且到达焰管16中，该焰管例如具有基本上圆柱形的并沿着纵轴线L方向纵伸的造型。在此例如纵轴线L可以限定焰管16的中轴线。

总体上用18标记的换热器壳体用周壁20包围焰管16，使得在焰管16的外周面22与周壁20或换热器壳体18的内周面24之间形成围绕纵轴线L总体上环状延伸的废气回流室26。

换热器壳体18还包括连接到周壁20上的并与焰管16的出口端部区域28轴向对置的底部区域30。在出口端部区域28处，焰管16例如是轴向敞开的，使得在那里从焰管16中排出的燃烧废气朝向底部区域30流动并且在那里向径向外部转向。这样转向的燃烧废气到达废气回流室26的在出口端部区域28处的外周面22与径向对置的内周面24之间限定的入口区域32，并且也通过传热肋34引导地朝向在排出口接管36区域中形成的废气排出口38流动，这些传热肋设置在换热器壳体18的内侧上或者周壁20的内周面24上并且例如沿着纵轴线L的方向延伸。该废气排出口沿轴向方向设置在轴向界定废气回流室26的封闭壁40的附近。

在从入口区域32流向排出口38时，热的燃烧废气传递热量到传热肋34或内周面24并且也到换热器壳体18的底部区域30上。在该换热器壳体的背离焰管16的外侧42上可以设有其他的传热肋44，经由这些传热肋的表面把在换热器壳体18中接收的热量例如传递到要导入汽车内室中的并且例如沿着纵轴线L方向绕换热器壳体18流动的空气上。

在图1和2的视图中看到，在外周面22与内周面24之间的、在废气回流室26的提供第一轴向区域33的入口区域32中和在排出口周向区域48中的径向距离R₁小于在与排出口周向区域48关于纵轴线L沿直径对置的周向区域50中相应的径向距离R₂。排出口周向区域48是这样的周向区域，在该周向区域中排出口38或排出口接管36设置在换热器壳体18上并且由此燃烧废气在流过废气回流室26之后从其中排出。这种不同的径向间距的结果是，流动横截面在排出口周向区域48中比在对置的周向区域50中小。

如开头已经描绘的那样，流动横截面在这里可以针对总体上环状围绕纵轴线L延伸的废气回流室26的例如作为角度扇区限定的周向延伸而言。由于在外周面22与内周面24之间的这种沿周向方向变化的流动横截面或者径向距离，实现了从出口端部区域28排出的并在底部区域30处转向的流动废气增强地也在对置的周向区域50中流入到废气回流室26的入口区域32中，因为通过在排出口周向区域48中较小的径向距离R₁形成节流作用和由此形成提高的流动阻力。这意味着，以强迫的方式使得热的燃烧废气不仅可以选择在出口端部区域28与排出口38之间的最短的流动路径、即在排出口周向区域48中的直接流动，而且可以发生在周向上的较均匀的分布。为此目的例如可以设定，在排出口周向区域48中的径向距离R₁相对所有其他的周向区域是在外周面22与内周面24之间的最小的径向距离。当内周面24如同外周面22那样是圆环形时，根据周壁20的构造在排出口周向区域48与对置的周向区域50之间，原则上可以例如通过从排出口周向区域48到对置的周向区域50连续增大的方式来改变径向距离。在图2所示的内周面24横截面几何形状近似正方形的情况下，在排出口周向区域48与对置的周向区域50之间的径向距离多次地增大复又减小。但是在这里在排出口周向区域48处的径向距离R₁小于在对置的周向区域50处的径向距离R₂并且也比在所有其他的周向区域处小。但在对置的周向区域50处的径向距离R₂也不必是外周面22与内周面24之间的最大的径向距离。

图1进一步表明，在入口区域32附近的扩展区域52中，在外周面22与内周面24之间的径向距离在周壁20的台阶状扩展部处关于纵轴线L增大。该增大优选可以是这样的，即，在随后接在扩展区域52后的第二轴向区域35中在排出口周向区域48中存在这样的径向距离R₁’，该径向距离等于在对置的周向区域50中在相同轴向区域中存在的径向距离R₂’。这意味着，沿轴向在流动方向上在扩展区域52之后，在彼此关于纵轴线L沿直径对置的所有周向区域中的径向距离是基本相等的，其中仍然还可以有在图2中可看到的沿周向方向的变化，由周壁20或/和焰管16的几何形状决定。在此，沿轴向在流动方向上在扩展区域52之后，径向距离在轴向方向上可以保持近似恒定或者也可以增大。

在图3中以视图a）和b）示出了一种变型，利用该变型也可以在排出口周向区域48中实现流动节流。在此，图3a）示出设置在排出口周向区域48中的传热肋34，而图3b）示出设置在对置的周向区域50中的传热肋34。用虚线相应绘出了焰管16的轴向端部、即焰管的废气出口端部区域28。可看出，在废气回流室26的入口区域32中，在传热肋34定位于排出口周向区域48中的情况下，周向距离U₁小于周向距离U₂，该周向区域U₂在传热肋34设置于对置的周向区域50处的情况下设于相同的轴向区域中。这导致——也关于某一个周向区域或周边单元而言——即便外周面22与内周面24之间的径向距离可能相等的情况下，流动横截面在排出口周向区域48中也比在对置的周向区域中小。

在这里要指出：表述“周向距离”在这里是指实际上在传热肋34的彼此面对的表面之间存在的距离。例如各个传热肋34的纵向中心线的周向距离在此可以在整个周向上分布是相同的。

在图3中看出，周向距离的这种变化由此实现，即，在排出口周向区域48中的传热肋34沿周向方向比在对置的周向区域50中设置的传热肋34更宽、亦即更厚。在沿流动方向后继的区域中，在扩展区域52中在排出口周向区域48中设置的传热肋34的厚度可以减小，使得在那里存在周向距离U₁’，该周向距离与在对置的周向区域50中设置的传热肋34的在相同轴向位置处存在的周向距离U₂’相当。它可以例如又与周向距离U₂相当。

当然，在图3中示出的变化方面可以与在图1和2中示出的径向收缩方面相结合。当然也可以通过改变对于每个周边单元存在的传热肋34的数量来设置周向收缩或节流作用。这样可以例如以在整个周向上均匀的距离、并在可能的情况下也以均匀的厚度设置主传热肋。这样在排出口周向区域48中，可以在这种主传热肋之间设置附加的收缩传热肋，这些收缩传热肋限制该区域、废气回流室26的容积并且由此也减小流动横截面。这些附加的传热肋可以终止于一扩展区域，使得在后继的轴向流动区域中如同在整个对置的周向区域中那样只还存在主传热肋。这个方面当然也可以与在图1和2中示出的方面或者也可以与在图3a）和3b）中示出的方面相结合。

与如何在排出口周向区域48中实现流动横截面的收缩无关，在这里可看出，换热器壳体18在同时也提供所需要的脱模斜面的情况下可容易地用压力铸造的方式制造。

特别是从图1的视图看出，焰管16和换热器壳体18关于纵轴线L基本上同心地设置。这与在排出口周向区域48处为了提供上述讨论的流动收缩而在可能的情况下换热器壳体18或其周壁20略微向径向内部挤压，以便在扩展区域52中提供在图1中可看出的收缩部和沿轴向在其之后提供台阶状的扩展部，是不矛盾的。在沿流动方向接在扩展区域52之后的区段中相对于纵轴线L同心地安置在那里沿周向方向例如关于纵轴线L对称地、亦即在可能的情况下点对称或镜像对称地构成的换热器壳体18然后以及焰管16，这使得可以容易地连接到其他的系统区域、例如燃烧器区域12上。

Claims (11)

1.汽车供暖设备，包括燃烧器装置（12）以及换热器壳体（18），该燃烧器装置具有将燃烧废气导离燃烧室（14）的、沿着纵轴线（L）方向纵伸的焰管（16），该换热器壳体具有包围焰管（16）的并由此界定废气回流室（26）的周壁（20）和与焰管（16）的废气出口端部区域（28）对置的底部区域（30），该废气回流室基本上环状围绕纵轴线（L）延伸，其中，在换热器壳体（18）的排出口周向区域（48）中设有用于从废气回流室（26）排出燃烧废气的废气排出口（38），

其特征在于，在废气回流室（26）的第一轴向区域（33）中，在焰管（16）与周壁（20）之间提供的流动横截面在排出口周向区域（48）中比在与排出口周向区域（48）关于纵轴线（L）对置的周向区域（50）中小，并且在排出口周向区域中的流动横截面在第一轴向区域之后的扩展区域中增大，

朝向废气排出口（38）在扩展区域（52）之后的第二轴向区域（35）中，在排出口周向区域（48）中的流动横截面基本上与在对置的周向区域（50）中的流动横截面相当；或/和，

流动横截面在扩展区域（52）中呈台阶状增大。

2.按照权利要求1所述的汽车供暖设备，其特征在于，流动横截面在排出口周向区域（48）中相对于其他的周向区域是最小的。

3.按照权利要求1或2所述的汽车供暖设备，其特征在于，流动横截面通过在焰管（16）的外周面（22）与周壁（20）的内周面（24）之间的径向距离（R₁、R₂）表示。

4.按照权利要求1至3之一所述的汽车供暖设备，其特征在于，在焰管（16）的出口端部区域（28）与周壁（20）之间形成的回流室入口区域（32）中，流动横截面在排出口周向区域（48）中比在对置的周向区域（50）中小。

5.按照权利要求4所述的汽车供暖设备，其特征在于，在扩展区域（52）中，在焰管（16）的外周面（22）与周壁（20）的内周面（24）之间的径向距离（R₁）呈台阶状增大。

6.按照权利要求5所述的汽车供暖设备，其特征在于，朝向废气排出口（38）在扩展区域（52）之后，在焰管（16）的外周面（22）与周壁（20）的内周面（24）之间的径向距离（R₁’、R₂’）在关于纵轴线（L）彼此对置的区域中是基本上相等的。

7.按照权利要求1至6之一所述的汽车供暖设备，其特征在于，在换热器壳体（18）的朝向焰管（16）的内侧上设有优选沿轴向方向延伸的传热肋（34）。

8.按照权利要求7所述的汽车供暖设备，其特征在于，在第一轴向区域（33）中，相邻的传热肋（34）之间的周向距离（U₁、U₂）在排出口周向区域（48）中比在对置的周向区域（50）中小。

9.按照权利要求8所述的汽车供暖设备，其特征在于，在扩展区域（52）中，在排出口周向区域（48）中相邻的传热肋（34）之间的周向距离增大到与在对置的周向区域（50）中的周向距离（U₂’）相当的周向距离（U₁’）。

10.按照权利要求8或9所述的汽车供暖设备，其特征在于，流动横截面通过在相邻的传热肋（34）之间的周向距离（U₁、U₂）表示。

11.按照权利要求1至10之一所述的汽车供暖设备，其特征在于，焰管（16）和换热器壳体（18）相对于纵轴线（L）基本上同心地设置。

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