CN106574771A - 薄膜式蒸发燃烧器装置 - Google Patents

Abstract

一种薄膜式蒸发燃烧器装置(1)被提供，具有：燃烧室装置，其包括使燃料空气混合物发生转变同时释放热的燃烧室(2)，该燃烧室在沿着纵向轴线(Z)的轴向方向上延伸；用于供应燃烧空气的燃烧空气供给装置(5)，其被配置为使燃烧空气以切向流动分量供应到燃烧室装置的至少一个燃烧空气入口(8)；用于从燃料薄膜(10)开始蒸发液体燃料的薄膜式蒸发器表面(4)，其被在轴向上在燃烧空气入口(8)的后面布置在后壁(3)上；和用于向薄膜式蒸发器表面(4)供应液体燃料的燃料供给装置(9)。

Description

薄膜式蒸发燃烧器装置

本发明涉及薄膜式蒸发燃烧器装置并且涉及具有这种薄膜式蒸发燃烧器装置的移动式加热器具。

在用液体燃料操作的移动式加热器具中，特别是在车辆的停车加热系统或辅助加热系统内使用的移动式加热器具中，使用的是传统的燃烧器装置，在此传统的燃烧器装置中燃料与被供应的燃烧空气在燃烧室中发生反应，同时释放热。通常该反应以有焰燃烧方式发生，然而原则上部分或完全催化反应也是可能的。

本文中，“移动式加热器具”应理解为是指被设计为在移动式器具中使用并且被适应性修改的加热器具。特别地这意味着它是可运输的(可选地，被固定安装在车辆中或仅仅被容置在其中以进行运输)并且不排除被设计为永久静止应用，例如加热建筑物就是这种情况。在这方面，移动式加热器具也可以被固定安装车辆(地面车辆、轮船等)中，特别是地面车辆中。特别地它还可以被设计用于加热车辆内部空间，比如地面车辆或水中或空中交通工具的内部空间，以及部分敞开的空间，比如可以在轮船、特别是游艇上看到的。移动式加热器具也可以被置于临时性静止应用，比如在大型帐篷、容器(例如用于建筑现场的便携式建筑)等。具体地，移动式加热器具可被设计为用于地面车辆，比如大篷车、旅宿车、公交车、小汽车等，的停车加热系统或辅助加热系统。

在以传统方式于这种移动式加热器具中使用的燃烧器装置中，可以区分“雾化燃烧器”和“蒸发燃烧器”，在“雾化燃烧器”中液体燃料被用喷雾嘴喷射并且与燃烧空气混合，在“蒸发燃烧器”中液体燃料被从燃烧器装置的蒸发区域开始蒸发。在蒸发燃烧器中，如典型地在移动式加热器具内使用的蒸发燃烧器中，液体燃料传统上以液体形式供应到多孔的吸收性蒸发器元件中，在所述多孔的吸收性蒸发器元件中，燃料通过毛细作用力进行分布，并且液体燃料从所述多孔的吸收性蒸发器元件开始蒸发，同时吸收蒸发的热量。在本实例中，蒸发的燃料与被供应的燃烧空气混合产生燃料空气混合物，并且该燃料空气混合物在燃烧室中发生反应同时释放热。利用这种常规的蒸发燃烧器，发生的问题是多孔的吸收性蒸发器元件的材料随时间的推移而被热负载和包围它的介质侵袭并且可能被破坏。该问题还在于随着时间的推移在蒸发器元件中形成沉积，使液体燃料的分布和蒸发复杂化。

本发明的目的是提供一种改进的燃烧器装置和具有这种燃烧器装置的改进的移动式加热器具。

该目的通过权利要求1中要求的薄膜式蒸发燃烧器装置得以实现。在从属权利要求中显示了具有优势的其它进展。

薄膜式蒸发燃烧器装置包括：燃烧室装置，其包括使燃料空气混合物发生反应同时释放热的燃烧室，该燃烧室在沿着纵向轴线的轴向方向上延伸；用于供应燃烧空气的燃烧空气供给装置，其被配置为使具有切向流动分量的燃烧空气在至少一个燃烧空气入口处供应到燃烧室装置；用于从燃料薄膜开始蒸发液体燃料的薄膜式蒸发器表面，其被在轴向上在燃烧空气入口的后面布置在后壁上；和用于向薄膜式蒸发器表面供应液体燃料的燃料供给装置。

因为薄膜式蒸发燃烧器装置采用的是蒸发燃烧器的形式，所以也可以可靠地提供相对较小的加热功率，如在移动式加热器具中通常希望的那样。通过作为薄膜式蒸发燃烧器装置的配置具有用于蒸发液体燃料的薄膜式蒸发器表面，避免了通常发生在包括多孔的吸收性元件的蒸发燃烧器中的问题，比如尤其是蒸发器元件中的沉积形成，在启动燃烧器装置时用于加热蒸发器元件的高电消耗，由于蒸发器元件中的燃料残余而导致的在燃烧操作开始和结束时升高的废气排放等，因为薄膜式蒸发燃烧器装置中液体燃料的蒸发从分布在薄膜式蒸发器表面上的液体燃料薄膜开始进行。在本实例中，薄膜式蒸发器表面在轴向上设置在所述至少一个燃烧空气入口后面使得来自燃烧室中的燃烧过程的热量能够通过热辐射和定向对流预定输入到薄膜式蒸发器表面。至少一个燃烧空气入口在这里是指例如也可以提供多个分离的燃烧空气入口，其中在多个燃烧空气入口的情况下，薄膜式蒸发器表面布置在各燃烧空气入口相对于轴向方向的后面。在本实例中，薄膜式蒸发器表面可以，例如，通过后壁的基本上光滑的金属区域形成。然而，例如还可以有目的性地为薄膜式蒸发器表面提供粗糙化或精细纹理化，以增强弄湿和燃料分布以及蒸发行为。在这里后壁可以具体地通过燃烧室装置的后壁、即燃烧室自身的后壁或在流动方向上布置在其上游的预蒸发室的后壁形成，或例如还可以通过布置在燃烧室装置中的蒸发区域的后壁形成。通过供应具有切向流动分量、即具有旋涡的燃烧空气，液体燃料在薄膜式蒸发器表面上的良好分布得以实现并且另外实现了火焰在燃烧室中的稳固。被供应的燃烧空气因此包括周向方向上的方向分量，但优选地还可以包括其它方向分量，例如径向向内指向的方向分量和/或在轴向方向上的方向分量。优选地，燃烧空气被以非常强的旋涡供应到燃烧室装置。根据本发明的薄膜式蒸发燃烧器装置使得能够实现这样的操作：其中燃料基本上不生成沉积。燃烧室具体地可被配置用于燃料空气混合物以有焰燃烧进行反应；然而，使燃料空气混合物在部分或完全催化燃烧条件下进行反应的配置例如也是可能的。在本实例中，燃料供给装置优选地被配置为使得液体燃料以没有雾化或喷雾的方式供应到薄膜式蒸发器表面，特别优选地以低压流到其上面。在本实例中，燃料供给装置不包括任何喷雾嘴。

如果燃烧空气被从径向外面供应到燃烧空气入口，则会实现燃料薄膜在薄膜式蒸发器表面上的特别良好的分布。因此燃烧空气具有切向和径向向内引导的流动分量两者。

如果薄膜式蒸发器表面被配置为没有多孔的吸收性本体，则可以可靠地防止薄膜式蒸发器表面上的沉积形成。具体地利用低部件温度和没有多孔的吸收性本体配置相结合实现了低沉积蒸发。

根据一个另外改进，薄膜式蒸发器表面主要垂直于纵向轴线延伸。在本实例中，薄膜式蒸发器表面例如可以以大致平面的方式延伸，或具有向外凸的弯曲形状或向内凹的弯曲形状等。薄膜式蒸发器表面优选地可以在燃烧室装置的后壁的整个横截面上延伸，以实现尽可能大的燃料蒸发区域。

根据一个改进，燃烧空气供应装置被配置为使得具有切向流动分量的燃烧空气被供应到燃烧室。在本实例中，燃烧室装置不设有在燃料空气混合物进入燃烧室之前对其进行预处理的预蒸发室，而是，在燃烧室本身内发生蒸发的燃料与被供应的燃烧空气相混合而产生燃料空气混合物。在本实例中，可以获得结构上特别简单且便宜的实施例。

根据一个其它改进，燃烧室装置包括在流动方向上布置在燃烧室上游的预蒸发室，用于在燃料空气混合物进入燃烧室之前对其进行预处理。在这里预蒸发室应理解为是燃烧室装置的这样一个区域，在该区域中发生燃料的蒸发以及蒸发的燃料和被供应的燃烧空气的相互混合而产生燃料空气混合物，但在燃烧器的常规操作中没有混合物的放热反应发生，特别是不形成火焰。因此预蒸发室本身不形成燃烧室的一部分，而是在流动方向上布置在其上游。以这种方式在燃料空气混合物进入燃烧室之前进行预处理允许特别低污染的燃烧。

根据一个其它改进，预蒸发室通过从燃烧室装置的侧壁径向向内延伸的分割壁与燃烧室分开。在本实例中，燃烧室装置被分成燃烧室和在流动方向上布置其上游的预蒸发室以结构上特别简单且因此比较便宜的方式实现了。此外，特别有利地，薄膜式蒸发器表面设置在燃烧室装置的后壁处可以在热传导方面相对于燃烧室热绝缘，使得热量到薄膜式蒸发器表面的输入可主要通过热辐射和对流实现。在本实例中，热量到薄膜式蒸发器表面的输入可以通过分割壁的结构设置而进行非常目的性的调节。

根据一个其它改进，分割壁从侧壁径向向内并且轴向向后延伸。在本实例中，实现了特别有利的流动控制，其中燃料薄膜被特别可靠地分布在薄膜式蒸发器表面上。

根据一个其它改进，预蒸发室在垂直于纵向轴线的方向上具有比燃烧室小的横截面，并且液流横截面在从预蒸发室到燃烧室的过渡处急剧变宽。在这里急剧变宽应理解为以大于90°的双张开角度变宽。在本实例中，实现了特别良好的流动稳定性。

根据一个其它改进，燃烧空气供给装置被配置为使得具有切向方向分量的燃烧空气被供应到预蒸发室。在本实例中，蒸发的燃料和被供应的燃烧空气特别高效的混合产生燃料空气混合物可在预蒸发室中进行。

根据一个其它改进，燃料供给装置被配置为使得具有切向方向分量的燃料被从外面径向供应到薄膜式蒸发器表面。优选地，在本实例中，燃料被与燃烧空气大致在同一方向上供应到燃烧室装置。这种类型的燃料供给装置导致燃料薄膜特别好地发布在薄膜式蒸发器表面上。

根据一个其它改进，燃烧室被配置为在其整个轴向延伸范围上没有压缩或收缩。换句话说，在本实例中，燃烧室具有最大程度自由的液流横截面。因为不存在压缩或收缩，所以实现了具有非常长寿命的、特别耐用的实施例。由于所描述的燃烧室的几何配置，在燃烧室中实现了良好的火焰稳定性。

本目的还通过如权利要求13中要求的具有薄膜式蒸发燃烧器装置的移动式加热器具得以实现。

通过下面参考附图给出的示例性实施例的描述揭露出其它优势和其他改进。

图1是根据第一实施例的薄膜式蒸发燃烧器装置的示意性图示。

图2是用于根据本实施例的燃烧空气供给装置的旋转体的示意性图示。

图3是根据第二实施例的薄膜式蒸发燃烧器装置的示意性图示。

图4是根据第三实施例的薄膜式蒸发燃烧器装置的示意性图示。

图5是根据第四实施例的薄膜式蒸发燃烧器装置的示意性图示。

图6是第四实施例的第一修改的示意性图示。

图7是第四实施例的第二修改的示意性图示。

图8是第四实施例的第三修改的示意性图示。

第一实施例

下面参考图1和图2更详细描述根据第一实施例的薄膜式蒸发燃烧器装置1。薄膜式蒸发燃烧器装置1被设计用于移动式加热器具，具体地用于机动车辆的停车加热器具或辅助加热器具，具体包括用于将来自流出的燃烧废气的热传递到待加热介质的换热器(未示出)。待加热介质例如在热空气加热器的情况下可以是用于车辆内部空间的待加热空气的形式，或者在液体加热器的情况下可以是车辆液体回路中的待加热液体、具体是冷却液的形式。换热器可以按照本身公知的形式配置使其以大致杯状的形式包围燃烧室和/或与其相邻的火焰筒。

按照本身公知的形式，移动式加热器具还包括用于传递液体燃料的燃料传递装置，具体地该液体燃料可以是柴油、汽油，乙醇等的形式。燃料传递装置具体地可以采用燃料计量泵的形式。另外，移动式加热器具包括用于传递燃烧空气的燃烧空气传递装置，具体可以采用风机的形式，用于控制移动式加热器具以及操作所必须的其它部件的操作的控制单元，这些其它部件没有以任何更加详细的方式描述，具体地例如温度传感器等。

根据第一实施例的薄膜式蒸发燃烧器装置1包括燃烧室2，在图示的例子中，其具有近似圆柱形形状并且沿着纵向轴线Z延伸。燃烧室2通过外围侧壁21周向限定边界，其例如可以由耐高温钢形成。燃烧废气从燃烧室2流向换热器(未示出)的主流动方向H大致平行于纵向轴线Z延伸。

燃烧室装置1在后面通过后壁3封闭，在第一实施例中后壁3通过燃烧室2的后壁形成。后壁3在面向燃烧室2的一侧上被形成为薄膜式蒸发器表面4，液体燃料薄膜分布在该薄膜式蒸发器表面4上，液体燃料的蒸发从该薄膜式蒸发器表面4开始发生。虽然图1的示意性图示示出了完全平坦结构的后壁3，但还可能的是例如使后壁3在燃烧室2的方向上凸或凹。在图示实施例中，薄膜式蒸发器表面4采用实质上光滑的金属区域的形式；然而，例如还可能的是为薄膜式蒸发器表面4提供粗或细纹理，以改进液体燃料的分布、薄膜式蒸发器表面4的润湿以及燃料蒸发。

在图1中示意性示出的燃烧空气供给装置5被另外提供，具有巨大切向流动分量、即强旋涡的燃烧空气被经由燃烧空气供给装置5引入燃烧室2内。在本实例中，在图1中用箭头示意性示出的燃烧空气供给装置5被布置为使燃烧空气在外围侧壁21处、在距燃烧室装置1的后壁3一距离处、并且因此在距薄膜式蒸发器表面4一距离处、从外面径向供应到燃烧室2。燃烧空气被以在周向方向上延伸的一个流动分量、即强旋涡和一个径向向内引导的流动分量引入燃烧室装置1内，使得在燃烧室2中形成围绕着纵向轴线Z的漩涡流。为了带来此漩涡流，燃烧空气供给装置5包括旋转体6，其具有多个空气导管或空气叶片以向燃烧空气施加预期的强旋涡。

图2是旋转体6的可能实施例的示意性图示。通过例子示出的旋转体6是大致环形形状的，并且多个燃烧空气导管7形成在旋转体6的壁上，燃烧空气可经由这些燃烧空气导管从旋转体6外面传递到旋转体6内部。燃烧空气被经由燃烧空气传递装置、在旋转体6外面供应到燃烧空气导管7，如图中平直箭头示出的，然后流经燃烧空气导管7，并且在燃烧空气入口8处进入旋转体6内部的燃烧室2。虽然图中示出的示例性实施例示出了四个这种燃烧空气入口8，但少于四个、至少一个燃烧空气入口8，或多于四个燃烧空气入口8也可以提供。因为燃烧空气导管7具有弯曲的形状，并且其向内锥形减缩，燃烧空气被提供有强旋涡同时被加速，如在图2中由细箭头示意性示出的。

这样，在燃烧空气8入口处、从旋转体6传递到燃烧室2内的燃烧空气具有巨大的切向方向分量、即强旋涡，并且还具有至少一个径向向内引导的方向分量。燃料供给装置9被提供，其在相对于主流动方向H位于燃烧空气入口8后面的位置敞开到侧壁21内。经由燃料供给装置9，液体燃料在后壁3处被供应到薄膜式蒸发器表面4，液体燃料具体地可采用汽油，柴油，乙醇等的形式。虽然图1仅仅以燃料供给装置9的形式示意出通向薄膜式蒸发器表面4的一个燃料线和一个燃料出口。但是，例如，还可能的是提供多个燃料线和/或多个燃料出口。在示例性实施例中，液体燃料同样被径向向内并且以切向方向分量供给，该切向方向分量优选与所供应的燃烧空气的旋涡是同一方向，燃烧空气的旋涡可以例如通过燃料出口(或各燃料出口)的相应定向得以实现。

因为燃烧空气在燃烧室2中形成了漩涡流，流出燃料供给装置9的燃料被在后壁3处分布在整个薄膜式蒸发器表面4上，从而在该处形成燃料薄膜10，液体燃料从该燃料薄膜开始蒸发或挥发。燃料薄膜10在图1中用虚线示意性表示。因为薄膜式蒸发器表面4布置在供应强旋涡燃烧空气的燃烧空气入口8后面，所以由液体燃料构成的燃料薄膜10四散分布，由于小轴向流动分量和大切向流动分量，所以被输入到燃料薄膜10的液体燃料内的温度可以非常定向(targeted)的方式调节。

而且，用于使燃料空气混合物开始反应的点火元件11布置在燃烧室2中，在图示的示例性实施例中例如其可由电热塞形成。虽然，在图示示例性实施例中，点火元件11从径向外面突伸到燃烧室2内，但点火元件11的其他布置方式也是可能的，具体地例如点火元件11也可以从后面穿过后壁3轴向突伸到燃烧室2内。当薄膜式蒸发燃烧器装置1在操作过程中时，燃料空气混合物首先借助于点火元件11在燃烧室2中点火，开始反应。一旦在燃烧室2中形成了稳定的火焰，点火元件11例如即可以被关掉，或按照本身公知的方式使用，例如也可以用作监控火焰的火焰检测器。虽然，在图示的示例性实施例中，燃烧室2被配置为在有焰燃烧的情况下进行燃料空气混合物的反应，但是，例如，以部分或完全催化反应的形式对反应进行改进原理上也是可能的。

在薄膜式蒸发燃烧器装置1的操作过程中，在薄膜蒸发器表面4处建立的温度通过由火焰引入燃烧室2内的热能确定。此热能通过对流、经由热辐射以及经由在侧壁21的材料中的热传导传递。通过适当的几何设计和材料选择，在薄膜式蒸发燃烧器装置1的操作过程中、用于液体燃料可靠蒸发的最佳温度可被建立。实验表明在低于燃料初始沸点的非常低的温度下或者在高于最终沸点的非常高的温度下，蒸发或挥发实质上是可能的，同时不形成沉积。另外，燃料薄膜10的充分混合使得后壁3上的初始沉积被“清除”，从而使薄膜式蒸发燃烧器装置1的操作能够至少基本上没有燃料沉积。

如在图1中示意性示出的，燃烧室2被形成有没有压缩或收缩的、至少基本上自由流横截面，所以这意味着在燃烧室2中的气体流动可以根据需要进行调整。

如上，已经描述了结构简单、制造便宜的薄膜式蒸发燃烧器装置1。因为没有提供附加的多孔性蒸发元件，所以可靠地避免了与这种蒸发器元件伴随出现的问题。稳健耐用的结构使得在部件公差方面的敏感性相对较低，这同样对制造成本具有正面影响。还实现了减少沉积形成以及因此长使用寿命、低排放以及相对于粗燃料杂质的低灵敏性。有用蒸发面积是变化的，使得可提供大范围的不同加热功率并且可使用大数量种类的不同液体燃料。此外，用于燃料供给所需的电功率消耗很低，并且在薄膜式蒸发燃烧器装置1启动和烧尽时烟和气味的形成与具有多孔性蒸发器元件的蒸发燃烧器相比得以大大降低。

第二实施例

下面参考图3描述第二实施例。为了避免不必要的重复，在第二实施例的描述中，关于上述第一实施例相同的参考标记被用于根据第二实施例的薄膜式蒸发燃烧器装置100的对应部件。而且，下面仅更详细描述其与上述第一实施例的不同。

在图3中示意性示出的、根据第二实施例的薄膜式蒸发燃烧器装置100不同于上述第一实施例在于，除燃烧室2之外，燃烧室装置还包括相对于液流来说布置在其上游的预蒸发室12，用于在燃料空气混合物进入燃烧室2之前预处理该燃料空气混合物，如在下面更详细描述的。此外，形成薄膜式蒸发器表面4的燃烧室装置后壁3在第二实施例中不是平坦的，而是在面对着燃烧室2的一侧上是凹形形状的，在图示的特殊例子中，是大致锥形渐缩形状的。在第二实施例中，燃烧室装置的后壁3和薄膜式蒸发器表面4不是布置在燃料空气混合物发生反应同时释放热的燃烧室2中，而是布置在相对于液流来说在其上游的预蒸发室12中，这样燃烧室装置的后壁3形成预蒸发室12的后壁。此外，在第二实施例中，点火元件11被布置成使其穿过燃烧室装置的后壁3轴向突伸到燃烧室2内。在可选方案中，例如还可能的是以不同方式布置点火元件11，具体地使其从外面径向突伸到燃烧室2内，如在上述第一实施例中那样。

在根据第二实施例的薄膜式蒸发燃烧器装置100中，预蒸发室12通过从外围侧壁21向内突伸的分割壁13与燃烧室2分开。在图中描绘的示例性实施例中，分割壁13从侧壁21径向向内延伸并且相对于主流动方向H轴向向后延伸。然而，分割壁13不是在燃烧室装置的整个横截面上延伸，而是提供了中心开口14，在预蒸发室12中预处理的燃料空气混合物可经由中心开口14从预蒸发室12传递到燃烧室2内。在图示例子中，中心开口14被布置为与纵向轴线Z大致共轴并且具有大致圆形的横截面，但原理上其它形状也是可能的。分割壁13可由与侧壁21相同的材料形成，具体地由耐高温钢形成。

与第一实施例中不同，在根据第二实施例的薄膜式蒸发燃烧器装置100中，燃烧空气经由燃烧空气入口8以切向流动分量并且至少还具有径向流动分量从回转体6离开，然而燃烧空气入口8不是布置在燃烧室2的区域中，而是布置在预蒸发室12的区域中。因而，具有切向流动分量的燃烧空气被从径向外面供应到预蒸发室12。同样在第二实施例中，薄膜式蒸发器表面4布置在燃烧空气入口8后面。虽然图3也示意性示出了多个燃烧空气入口8，但薄膜式蒸发燃烧器装置100也是包括至少一个燃烧空气入口8。在燃烧空气入口8后面，燃料供给装置9将液体燃料从径向外面供应到薄膜式蒸发器表面4。优选地，在这里，至少燃料供给装置9的嘴口被布置为使液体燃料被以与所供应的燃烧空气的旋涡方向相对应的切向方向分量引入。

由于燃烧空气被以强旋涡方式供应到预蒸发室12并且在后壁3和液体燃料之间存在表面力，被供应的液体燃料被至少部分径向地分布在薄膜式蒸发器表面4上以形成燃料薄膜10，如在图3中用虚线示意性示出的。

在薄膜式蒸发燃烧器装置100的操作过程中，使预蒸发室12与燃烧室2分开的分割壁13温度升高使得形成在薄膜式蒸发器表面4处的燃料薄膜10被加热，并且主要通过热辐射的方式蒸发或挥发。在预蒸发室12中预处理的燃料空气混合物经由中心开口14传递到燃烧室2内，在燃烧室中发生反应同时释放热，例如在有焰燃烧情况下。由于经由开口14供应的燃料空气混合物的强旋涡以及因而在燃烧室2中、在围绕着纵向轴线Z的中心区域中建立的回流，火焰自身被稳固在燃烧室2中。因为燃烧室2被配置有基本上自由流横截面，没有压缩或收缩，所以在燃烧室2中可以形成有利的流动环境。

因为后壁3以凹形式或锥形渐缩形式向后渐缩延伸、同时分割壁13径向向内并且轴向向后延伸，作用在燃料薄膜10上的离心力可以通过选择后壁3的精确形状而进行简单调整，使其能够确保液体燃料既不会在薄膜式蒸发器表面4处太快地径向向内分布，也不会在径向外部区域中保持太长。

优选地，在燃烧室2和预蒸发室12之间通过热传导的热交换可被最小化，这在技术上可以简单的方式实现，例如通过适当地选择具有低导热系数的材料、更小的接触面积和结构屏障。这使得在薄膜式蒸发燃烧器装置100的操作过程中可以将后壁3保持在较低温度下，并且可以加热并且通过热辐射周期性挥发或蒸发燃料薄膜10。

利用图3中示意性示出的点火元件11的轴向布置，特别是如果点火元件11采用陶瓷火花塞的形式，还可以在薄膜式蒸发燃烧器装置100操作开始时均匀地加热燃料薄膜10。

除了已经关于第一实施例描述的那些优势之外，由于在进入燃烧室2之前在预蒸发室12中对燃料空气混合物进行了预处理，所以根据第二实施例的改进尤其能够实现低排放操作。

第三实施例

下面参考图4描述第三实施例。为了避免不必要的重复，在第三实施例的描述中，与上述第一实施例相同的参考标记被用于根据第三实施例的薄膜式蒸发燃烧器装置200的对应部件。而且，下面仅更加详细地描述与上述第一实施例的不同。

在图4中示意性示出的、根据第三实施例的薄膜式蒸发燃烧器装置200不同于上述第一实施例在于，燃烧空气在侧壁21处不是从外面径向供应到燃烧室装置，而是将具有切向流动分量的燃烧空气大致在轴向方向上供应到燃烧室装置。薄膜式蒸发器表面4布置在燃烧室装置的后缩式后壁3处。

虽然已经就其中所有燃烧空气通过旋转体6供应的实施例中的每一个实施例进行了描述，但是还可以进行修改，在所述修改中，仅仅一部分燃烧空气通过旋转体供应而剩余的燃烧空气例如在另一点处被供应到燃烧室装置。

第四实施例

下面参考图5描述第四实施例。为了不必要的重复，在第四实施例的描述中，关于上述实施例相同的参考标记被用于根据第四实施例的薄膜式蒸发燃烧器装置300的对应部件。而且，下面仅更详细描述不同点。

在图5中示意性示出的第四实施例中，燃烧室装置不但包括燃烧室2而且还包括相对于液流来说布置在其上游的预蒸发室12，用于在燃料空气混合物进入燃烧室2之前预处理所述燃料空气混合物。在第四实施例中，燃烧室装置的后壁3和薄膜式蒸发器表面4也不是布置在燃烧室2中而是布置在相对于液流来说位于其上游的预蒸发室12中，使得燃烧室装置的后壁3形成预蒸发室12的后壁。而且在第四实施例中，类似于第二实施例，点火元件11被布置为使其从后面轴向突伸到预蒸发室12内。

在第四实施例中，液体燃料被经由燃料供给装置9从径向外面供应到包括薄膜式蒸发器表面4的后壁3。而且在第四实施例中，燃料供给装置在燃烧空气入口8轴向后面敞开到燃烧室装置内。在这里燃烧空气入口8布置成使得燃烧空气以强旋涡形式从径向外面供应到预蒸发室12内。

如图5示出的，预蒸发室12在垂直于纵向轴线Z的方向上具有比燃烧室2小得多的横截面。在具有近似圆形横截面的预蒸发室12和燃烧室2的大致圆柱形改进情况下，燃烧室2的直径D与预蒸发室12的直径d的比值D/d在1.2<D/d<3.0、优选1.4<D/d<2.6的范围内。从预蒸发室12至燃烧室2的过渡采用颈部的形式，在此颈部处在主流动方向H上横截面急剧加宽。在此颈部的整个轴向长度上，所建立的流动环境可另外进行目的性定向调整，其中颈部的轴向长度也可以被特别地选择为非常短或颈部也可以实质上根本没有轴向延伸。

操作过程中，燃烧空气被以强旋涡供应到预蒸发室12，预蒸发室12包括布置在燃烧空气入口8后面的薄膜式蒸发器表面4。以这种方式，在预蒸发室12中发生所供应的燃烧空气与蒸发的燃料的良好混合，产生在预蒸发室12中以高切向流动分量流动的燃料空气混合物。因为在从预蒸发室12至燃烧室2的过渡处液流横截面急剧加宽，所形成的旋涡发生大幅径向加宽，伴随着轴向方向上的大幅速度减小，使得在靠近轴线的燃烧室2中心区域中形成回流区域，在该回流区域中，气体与主流动方向H相反地流动。此外，在该过渡处下游紧邻的燃烧室2径向外部区域中也形成轴向对称的外部回流地带。为了实现所描述的流动环境，燃烧空气优选被以旋涡引入，旋涡的强度使得在从预蒸发室12至燃烧室2的过渡处建立在0.4<S<1.4、优选0.5<S<1.1范围内的旋涡数量。以这种方式，实现了非常良好的流动稳定性，在操作过程中这尤其使得火焰被可靠地稳固在燃烧室2中。

作为对在上述第四实施例中的燃烧室布置结构的改进的结果，对蒸发的燃料与燃烧空气进行预处理而产生至少大部分预混合的燃料空气混合物被以在结构上非常简单的方式实现，在轴向方向上只需要非常小的结构空间，因而导致在燃烧室装置中良好的流动稳定性。以这种方式，在燃烧室2中实现了特别低污染的燃烧。

修改

在图6中示出的、对第四实施例的第一修改不同于在图5中示出的第四实施例在于，液体燃料不是从径向外面供应到薄膜式蒸发器表面4，而是在轴向方向上在后壁3的中心处供应。因为薄膜式蒸发器表面4轴向地布置在燃烧空气入口8的后面以及所供应的燃烧空气存在强旋涡，在本实例中还可以实现可靠的燃料蒸发和相互混合而产生燃料空气混合物。

根据第一修改的改进还不同于上述第四实施例在于，点火元件11不是在轴向方向上突伸到预蒸发室12内，而是从后面、从径向外面倾斜延伸到预蒸发室12内。

因为其它特征匹配前面描述的第四实施例并且第一修改也实现了如上所述相同的优势，所此处省略了新的描述。

在图7中示出的第四实施例的第二修改不同于图5中示出的第四实施例仅在于，燃料供给装置9在轴向方向上在预蒸发室12的后壁3处敞开，提供薄膜式蒸发器表面4。在第二修改中，燃料供给装置9在径向方向上敞开到纵向轴线Z的一侧。

在图8中示出的第四实施例的第三修改不同于第二修改仅在于，从预蒸发室12到燃烧室2的过渡部的结构。

如图8所示，虽然从预蒸发室12到燃烧室2过度处的液流横截面在本实例中仍非常急剧地加宽，但不像第四实施例和前面描述的修改那么陡。在特别描述的第三修改中，提供了具有大张开角的近似锥形的变宽。优选地，在这里提供>90°的至少双钝角张开角。

在第四实施例及其修改中，单个结构特征也可以以不同方式相互组合。例如，可以提供如第三修改中示出的、也在第四实施例或第四实施例的第一修改中示出的、从预蒸发室12到燃烧室2的过渡处的结构配置。

Claims (13)

1.一种薄膜式蒸发燃烧器装置(1；100)，具有：

燃烧室装置，其包括使燃料空气混合物发生反应同时释放热的燃烧室(2)，该燃烧室在沿着纵向轴线(Z)的轴向方向上延伸；

用于供应燃烧空气的燃烧空气供给装置(5)，其被配置为使具有切向流动分量的燃烧空气在至少一个燃烧空气入口(8)处供应到燃烧室装置；

用于从燃料薄膜(10)开始蒸发液体燃料的薄膜式蒸发器表面(4)，其被在轴向上在燃烧空气入口(8)的后面布置在后壁(3)上；和

用于向薄膜式蒸发器表面(4)供应液体燃料的燃料供给装置(9)。

2.根据权利要求1所述的薄膜式蒸发燃烧器装置，其中，所述燃烧空气在燃烧空气入口(8)处从径向外面供应。

3.根据权利要求1或2所述的薄膜式蒸发燃烧器装置，其中，所述薄膜式蒸发器表面(4)被构造成没有多孔吸收性本体。

4.根据前述权利要求中任一项所述的薄膜式蒸发燃烧器装置，其中，所述薄膜式蒸发器表面(4)主要垂直于纵向轴线(Z)延伸。

5.根据前述权利要求中任一项所述的薄膜式蒸发燃烧器装置，其中，所述燃烧空气供给装置(5)被配置为使具有切向流动分量的燃烧空气被供应到燃烧室(2)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的薄膜式蒸发燃烧器装置，其中，所述燃烧室装置包括相对于液流来说布置在燃烧室(2)上游的预蒸发室(12)，用于在燃料空气混合物进入燃烧室(2)之前调控所述燃料空气混合物。

7.根据权利要求6所述的薄膜式蒸发燃烧器装置，其中，所述预蒸发室(12)通过从燃烧室装置的侧壁(21)径向向内延伸的分割壁(13)与燃烧室(2)分开。

8.根据权利要求7所述的薄膜式蒸发燃烧器装置，其中，所述分割壁(13)从侧壁(21)径向向内并且轴向向后延伸。

9.根据权利要求6所述的薄膜式蒸发燃烧器装置，其中，所述预蒸发室(12)在垂直于纵向轴线(Z)的方向上具有比燃烧室(2)小的横截面并且在从预蒸发室(12)至燃烧室(2)的过渡处液流横截面急剧加宽。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的薄膜式蒸发燃烧器装置，其中，所述燃烧空气供给装置(5)被配置为使得具有切向流动分量的燃烧空气被供应到预蒸发室(12)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的薄膜式蒸发燃烧器装置，其中，所述燃料供给装置(9)被配置为使得燃料被以切向方向分量从外面径向地供应到薄膜式蒸发器表面(4)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的薄膜式蒸发燃烧器装置，其中，所述燃烧室(2)被配置为在其整个轴向延伸范围上没有压缩或收缩。

13.一种移动式加热器具，其具有根据前述权利要求中任一项所述的薄膜式蒸发燃烧器装置(1；100)。