CN107795987B - 用于蒸发燃烧器的燃烧室结构组合件 - Google Patents

用于蒸发燃烧器的燃烧室结构组合件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于蒸发燃烧器的燃烧室结构组合件，其用于蒸发燃烧器，其具有燃烧室壳体，燃烧室壳体包括沿燃烧室壳体纵轴线的方向延伸的周向壁和与周向壁一起限定燃烧室的底部区域，底部区域具有蒸发介质载体和蒸发介质载体的朝向燃烧室的一侧上的多孔的蒸发介质，在周向壁上设置包括第一隔板开口的第一火焰隔板，在周向壁中设置空气引入开口布置结构，相对于第一火焰隔板成轴向的距离在第一火焰隔板的与多孔的蒸发介质背离的轴向的侧上设置包括第二隔板开口的第二火焰隔板，且空气引入开口布置结构在第一火焰隔板和第二火焰隔板之间具有至少一个空气引入开口。

Description

用于蒸发燃烧器的燃烧室结构组合件
技术领域
本发明涉及一种用于蒸发燃烧器的燃烧室结构组合件，所述蒸发燃烧器例如可以在作为停车采暖装置或/和作为加热器可运行的车辆加热器中使用。
背景技术
这样的燃烧室结构组合件由DE 10 2013 220 654 A1已知。该燃烧室结构组合件具有燃烧室壳体，所述燃烧室壳体包括沿燃烧室壳体纵轴线的方向延伸的、基本上圆柱形的周向壁和在周向壁的轴向的端部区域上固定的底部区域。周向壁和底部区域限定燃烧室，燃料通过在底部区域的蒸发介质载体上载有的多孔的蒸发介质引入所述燃烧室中。用于燃烧需要的燃烧用空气通过空气引入开口布置结构输送，所述空气引入开口布置结构在周向壁的轴向的区域中在多孔的蒸发介质和在周向壁上载有的火焰隔板之间具有多个沿轴向方向并且沿周向分布地设置的空气引入开口。为了尤其是在燃烧运行的起动阶段中辅助来自多孔的蒸发介质的燃料蒸发，在底部区域上设置可电激励的加热设备。可电激励的加热设备定位在蒸发介质载体与多孔的蒸发介质并且因此也与燃烧室背离的侧上。在周向壁上载有以小的距离相对于多孔的蒸发介质的朝向燃烧室的表面并且基本上平行于该表面延伸到燃烧室中的可电激励的点火机构。
发明内容
本发明的任务是，设置一种用于蒸发燃烧器、尤其是用于车辆加热器的燃烧室结构组合件，其在燃烧运行中导致减少的氮氧化物排放。
按照本发明该任务通过一种燃烧室结构组合件解决，其用于蒸发燃烧器、尤其是用于车辆加热器，其具有燃烧室壳体，所述燃烧室壳体包括沿燃烧室壳体纵轴线的方向延伸的周向壁和与周向壁一起限定燃烧室的底部区域，其中，底部区域具有蒸发介质载体和在蒸发介质载体的朝向燃烧室的一侧上的多孔的蒸发介质，其中，在周向壁上设置包括第一隔板开口的第一火焰隔板，并且其中，在周向壁中设置空气引入开口布置结构。
在此进一步设置为，相对于第一火焰隔板成轴向的距离地在第一火焰隔板的背离多孔的蒸发介质的轴向的侧上设置包括第二隔板开口的第二火焰隔板，并且空气引入开口布置结构在第一火焰隔板和第二火焰隔板之间具有至少一个空气引入开口。
通过在周向壁的轴向进一步下游的、亦即与多孔的蒸发介质远离的区域中在两个火焰隔板之间提供空气引入开口布置结构，给出可能性，也通过搅动地引入燃烧用空气结合在该区域中生成的到燃烧过程中的废气引回显著降低氮氧化物(NOx)的排放。
尤其是在燃烧运行的起动阶段中，混合物形成可以由此辅助并且因此也减少有害物质排放，即，底部区域在蒸发介质的背离燃烧室的侧上具有可电激励的加热设备。
有效率的涡流可以如下提供，即，空气引入开口布置结构构成用于引入具有周向流动方向分量的空气。
此外在引入燃烧用空气时确定的流动情况的产生可以如下辅助，即，在周向壁中在多孔的蒸发介质和第一火焰隔板之间的轴向的区域中不设置空气引入开口。亦即优选空气引入开口布置结构只在两个火焰隔板之间的轴向的区域中具有空气引入开口。
也这样提供空气引入开口布置结构，即，使得至少一个、优选每个空气引入开口具有与径向线基本上正交取向的开口面法线，这辅助涡流的产生。
为了在相对小的流动阻力的情况下可以在环周上地分布提供均匀的流动情况，提出，多个空气引入开口沿周向相继地设置。燃烧用空气的输送可以在此例如如下进行，即，包围周向壁的空气输送室通过空气引入开口与燃烧室连接。空气输送室再次可以与作为燃烧用空气输送布置结构有效的鼓风机、例如侧向通道鼓风机处于连接中。
在一种备选的设计型式中提出，空气输送通道通过空气引入开口相对于燃烧室敞开。
为了对于要引入燃烧室中的燃烧用空气已经在向确定的流动方向流动到空气引入开口上时可以提供，提出，配置于至少一个、优选每个空气引入开口设置将要引入燃烧室中的空气朝配置的空气引入开口的方向引导的空气导向面。在此例如空气导向面可以将空气基本上沿周向朝配置的空气引入开口的方向引导。
为了在一个区域中尽可能宽地径向在外面实现燃烧用空气到燃烧室中的流入，提出，空气导向面径向设置在由其引导的空气流内。
流动方向、尤其是还有燃烧用空气进入燃烧室中的径向的区域的变化可以如下提供，使得至少一个空气导向面在其径向定位方面可改变。为此可以例如设置为，至少一个在其径向定位方面可改变的空气导向面具有在其径向定位方面可改变的流出边缘。尤其是至少一个在其径向定位方面可改变的空气导向面可以朝向径向外部的方向或/和朝配置的空气引入开口的开口横断面积的减少的方向预张紧。通过空气压力的变化，例如通过燃烧用空气输送布置结构的改变的输送率引起，可以因此获得对这样的空气导向面的径向的定位的影响。
为了一方面可以达到多孔的蒸发介质与配置给其的可电激励的加热设备的结构上的分开，但另一方面确保有效率的加热，提出，可电激励的加热设备设置在蒸发介质载体的背离燃烧室的侧上。
此外为了起动燃烧，将可电激励的点火机构设置在多孔的蒸发介质和第一火焰隔板之间的轴向的区域中，其中优选可电激励的点火机构从周向壁出发延伸到燃烧室中。
燃烧废气到燃烧过程中的返回馈给可以此外由此辅助，即，周向壁优选从第二火焰隔板出发沿离开底部区域的方向径向扩大地构成。
本发明此外涉及一种车辆加热器，其具有按照本发明构造的燃烧室结构组合件，此外具有用于通过空气引入开口布置结构输送燃烧用空气至燃烧室的燃烧用空气输送布置结构以及用于通过多孔的蒸发介质输送燃料至燃烧室的燃料输送布置结构。
附图说明
接着参考附图详细说明本发明。其中：
图1示出用于车辆加热器的蒸发燃烧器的燃烧室结构组合件的部分纵剖面视图，其沿图2中的线I-I剖切；
图2示出图1的燃烧室结构组合件的横截面视图，其沿图1中的线II-II剖切；
图3示出燃烧室结构组合件的备选的设计型式对应于图1的视图，其沿图4中的线III-III剖切；
图4示出图3的燃烧室结构组合件的横截面视图，其沿图3中的线IV-IV剖切；
图5示出空气引入开口布置结构的在图4中示出的区域的一种备选的设计。
具体实施方式
在图1中以纵剖面示出的燃烧室结构组合件总体地以10表示。燃烧室结构组合件10具有例如以板料成形的、基本上柱形的并且沿燃烧室壳体纵轴线L的方向延伸的周向壁12和在其轴向的端部区域上的底部区域14。底部区域14与周向壁12一起限定总体以16表示的燃烧室。
底部区域14具有例如同样由板料成形的蒸发介质载体18。在蒸发介质载体18的朝向燃烧室16的侧上设置单层的或多层的多孔的蒸发介质20、例如编织层、针织物、羊毛、泡沫陶瓷或类似物。通过通入蒸发介质载体18中的燃料输送导管22，由燃料输送布置结构、例如计量泵输送的燃料供给到多孔的蒸发介质20中。在朝向燃烧室16的表面24中，在多孔的蒸发介质20中通过毛细输送作用并且也通过重力影响分布的液体的燃料朝燃烧室16那边蒸发。通过环状的支架26，多孔的蒸发介质20在其径向外部的区域中固定地保持在蒸发介质载体18上。底部区域14可以例如在环状的支架26的区域中固定在周向壁12上。要指出，基于不同的使用的构件优选由板料构造的情况，相互的连接可以通常通过焊接、尤其是激光焊接进行。
在蒸发介质载体18的背离燃烧室的背侧上设置只原理式地示出的可电激励的加热设备28。所述加热设备可以具有一个或多个在蒸发介质载体18的背侧上延伸的加热螺旋管或热导体区段，所述加热螺旋管或热导体区段在电激励时加热蒸发介质载体18并且通过蒸发介质载体加热多孔的蒸发介质20。可电激励的加热设备28可以通过例如同样由板料成形的保持元件30固定在蒸发介质载体上。
在周向壁12上，与多孔的蒸发介质20的表面24成小的距离地通过在周向壁12上固定的接管34载有总体地以32表示的点火机构。例如可以构成为焕发点火针的点火机构32基本上平行于多孔的蒸发介质20的表面24延伸到燃烧室16中。在电激励点火机构32时，在点火机构的环境中形成的燃料蒸汽和要引入燃烧室16中的燃烧用空气的混合物被点火并且因此起动燃烧。
与多孔的蒸发介质20或也与点火机构32具有轴向的距离地在周向壁12上设置第一火焰隔板36，所述第一火焰隔板包括其中在中央构成的第一隔板开口38。与第一火焰隔板36具有轴向的距离或在其背离多孔的蒸发介质20的轴向的侧上载有第二火焰隔板40，该第二火焰隔板包括其中在中央构成的在周向壁12上的第二隔板开口42。轴向在两个火焰隔板36、40之间设置总体地以44表示的空气引入开口布置结构。所述空气引入开口布置结构沿周向围绕燃烧室壳体纵轴线L相继地具有多个空气引入开口46。在周向壁12的处于底部区域14和第一火焰隔板36之间的轴向的区域中不设置空气引入开口。
径向在外面包围周向壁12的燃烧室壳体支架元件48与周向壁12一起限定环状包围周向壁的空气输送室52，通过所述燃烧室壳体支架元件，燃烧室结构组合件10的基本上包围周向壁12和底部区域14的燃烧室壳体50支承在加热器构件上。通过空气输送室52，由空气输送布置结构、例如侧向通道鼓风机输送的空气朝燃烧室16的方向供给。流过空气输送室52的空气在空气引入开口46的区域中进入燃烧室16中。如在图中可看出的，空气引入开口布置结构44具有两个彼此成周向距离设置的空气引入开口46。当然也可以设置多于两个优选彼此以均匀的周向距离设置的空气引入开口。
空气引入开口46在相应的腮状的凸出成形部54的区域中在周向壁12上形成。通过成形向径向内部形成的空气导向面56将通过空气输送室52流入的空气基本上以沿周向的流动方向或切向地导入燃烧室16中。在此空气引入开口46优选分别具有相对于关于燃烧室壳体纵轴线L的径向线基本上处于正交的开口面法线N。
通过空气引入开口布置结构44连同其将空气基本上周向引入的空气引入开口46的设计和该空气引入开口46轴向在两个火焰隔板36、40之间的定位，在轴向被限定的区域中生成引入燃烧室16中的空气的有效率的涡流。该涡流一方面导致与由多孔的蒸发介质20放出的燃料蒸汽的有效率的混匀。另一方面围绕燃烧室壳体纵轴线L的该涡流导致，通过第二隔板开口42朝同样地通过周向壁12提供的焰管58方向离开燃烧室16的废气的一部分通过利用在两个火焰隔板36、40之间引入的空气的涡流再次返回馈给到燃烧室16中的燃烧过程中。这导致在燃烧废气中的在燃烧室16中的燃烧时产生的氮氧化物份额的实质的减少。
通过选择两个隔板开口38、42的尺寸可以影响返回馈给到燃烧过程中的废气的份额。第二隔板开口42与第一隔板开口38相比越大，则不朝燃烧室16或多孔的蒸发介质20的方向、而是直接朝焰管58的方向引导的、通过空气引入开口46供给的空气的份额越大。如果第一隔板开口38与第二隔板开口42相比更大，则通过空气引入开口46在图1的示图中向右朝多孔的蒸发介质20的方向并且不朝焰管58的方向引导的燃烧用空气的份额并且借此还有通过燃烧用空气朝燃烧室16的方向带动的废气的份额相应地更大。
在图3和4中示出燃烧室结构组合件的变换的设计型式。包括周向壁12和底部区域14的燃烧室结构组合件10的基本的构造对应于在先所述的构造并且在这里参阅与此相关的实施方式，而在该构造中，燃烧用空气在两个火焰隔板36、40之间只在唯一的周向区域中引入。为此设置基本上切向或沿周向通入周向壁12中的、井筒状的空气引入体60，在所述空气引入体的端部上形成空气引入开口46，所述空气引入开口具有与径向方向基本上正交的开口法线N。空气引入体60设置在基本上沿燃烧室壳体纵轴线L的方向延伸的空气输送管62的端部上，通过所述空气输送管，由燃烧用空气输送布置结构输送的空气流入。用于空气输送的并且环状包围周向壁12的体积区域、如其在按照图1的设计形式中以空气输送室52的形式设置的在图3的该设计形式中不存在。
虽然在图3和4中示出的设计形式中，通过基本上沿周向或切向引入两个火焰隔板36、40之间的空间区域中的空气同样可以实现有效的涡流和因此燃烧废气的通过该涡流生成的到燃烧过程中的引回，在该设计形式中实现燃烧室16与用于空气输送的体积范围的较好的分开。这导致，在错误起动的情况下在供给燃料时、然而不进行点火时显著减小如下危险，即，燃料通过空气引入开口布置结构44可以到达直至燃烧用空气输送器布置结构的区域中或甚至向外。
在图5中示出燃烧室结构组合件的另一种变型。在该设计型式中，配设于空气引入开口46，将要朝燃烧室16的方向供给的空气朝空气引入开口46的方向基本上沿周向引导的空气导向面56不在空气引入体60上直接、而是在例如由弹簧钢构造的空气引导元件64上设置。所述空气引导元件例如在空气引入开口46的区域中具有基于弹性径向可偏移的流出边缘66。在其另一个周向端部区域中，空气引导元件64可以固定在空气引入体60上。
在未加载的、无应力的状态中，空气引导元件64以最大的程度径向向外运动，从而流出边缘66也与燃烧室壳体纵轴线L具有最大的距离。随着增加的空气压力或增加的输送率，朝空气引入开口46的方向引导的空气流将空气引导元件64径向内内挤压，从而流出边缘66同样地径向内内偏移或为了引入空气而释放的开口横截面朝径向内内的方向增加。因为在这样的涡流系统中，漩涡数与空气引入的地点的平均的有效半径成反比，可以通过对流出边缘66的径向的位置的影响对应地影响漩涡数并且借此也影响用于离开燃烧室的燃烧废气的返回馈给特性。
对返回馈给特性的另一个影响可以实现，其方式为，如在图3中表示的，周向壁12‘例如从第二火焰隔板40出发径向扩大地构成。例如可以在这里设置锥状的加宽，其具有关于圆柱形设计的周向壁12在8°的范围中的张角。焰管58因此构成为扩散器，这辅助燃烧废气的内部的回流。
最后要指出，在先所述结构设计也可以相互组合。这样可能配属于一个或多个在图1中示出的空气引入开口46，设置在其径向定位方面变化的空气引导元件64。在燃烧室结构组合件10的在图1中示出的设计形式中，周向壁12也可以例如在其也提供焰管58的区域中按照扩散器的型式径向扩大地构成。

Claims (21)

1.燃烧室结构组合件，其用于蒸发燃烧器，所述燃烧室结构组合件具有燃烧室壳体(50)，所述燃烧室壳体包括沿燃烧室壳体纵轴线(L)的方向延伸的周向壁(12)和与周向壁(12)一起限定燃烧室(16)的底部区域(14)，其中，底部区域(14)具有蒸发介质载体(18)和在蒸发介质载体(18)的朝向燃烧室(16)的一侧上的多孔的蒸发介质(20)，其中在周向壁(12)上设置包括第一隔板开口(38)的第一火焰隔板(36)，其中，在周向壁(12)中设置空气引入开口布置结构(44)，相对于第一火焰隔板(36)具有轴向的距离地在第一火焰隔板(36)的与多孔的蒸发介质(20)背离的轴向侧设置包括第二隔板开口(42)的第二火焰隔板(40)，并且空气引入开口布置结构(44)在第一火焰隔板(36)和第二火焰隔板(40)之间具有至少一个空气引入开口(46)，其中，点火机构(32)设置在多孔的蒸发介质(20)和第一火焰隔板(36)之间的轴向的区域中，其中，在周向壁(12)中在多孔的蒸发介质(20)和第一火焰隔板(36)之间的该轴向的区域中不设置空气引入开口。
2.按照权利要求1所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，底部区域(14)在多孔的蒸发介质(20)的背离燃烧室(16)的侧上具有可电激励的加热设备(28)。
3.按照权利要求1或2所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，空气引入开口布置结构(44)构成用于引入具有周向流动方向分量的空气。
4.按照权利要求1或2所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，至少一个空气引入开口(46)具有与径向线正交定向的开口面法线(N)。
5.按照权利要求1或2所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，每个空气引入开口(46)具有与径向线正交定向的开口面法线(N)。
6.按照权利要求1或2所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，多个空气引入开口(46)沿周向相继地设置。
7.按照权利要求5所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，包围周向壁(12)的空气输送室(52)通过空气引入开口(46)与燃烧室(16)连接。
8.按照权利要求1或2所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，空气输送通道(62)通过空气引入开口(46)相对于燃烧室(16)敞开。
9.按照权利要求1或2所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，配属于至少一个空气引入开口(46)，设置将待引入燃烧室(16)中的空气朝配设的空气引入开口(46)的方向引导的空气导向面(56)。
10.按照权利要求1或2所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，配属于每个空气引入开口(46)，设置将待引入燃烧室(16)中的空气朝配设的空气引入开口(46)的方向引导的空气导向面(56)。
11.按照权利要求9所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，空气导向面(56)将空气沿周向朝配属的空气引入开口(46)的方向引导。
12.按照权利要求9所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，空气导向面(56)径向设置在由其引导的空气流内。
13.按照权利要求9所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，至少一个空气导向面(56)在其径向定位方面能够改变。
14.按照权利要求13所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，至少一个在其径向定位方面可改变的空气导向面(56)具有在其径向定位方面可改变的流出边缘(66)。
15.按照权利要求13所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，至少一个在其径向定位方面可改变的空气导向面(56)朝径向向外的方向或/和朝配设的空气引入开口(46)的开口横断面的减小的方向预张紧。
16.按照权利要求1或2所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，可电激励的加热设备(28)设置在蒸发介质载体(18)的背离燃烧室(16)的侧上，或/和可电激励的点火机构(32)设置在多孔的蒸发介质(20)和第一火焰隔板(36)之间的轴向的区域中。
17.按照权利要求16所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，可电激励的点火机构(32)从周向壁(12)出发延伸到燃烧室(16)中。
18.按照权利要求1或2所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，周向壁沿离开底部区域(14)的方向径向扩大地构成。
19.按照权利要求18所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，周向壁从第二火焰隔板(40)出发沿离开底部区域(14)的方向径向扩大地构成。
20.按照权利要求1所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，所述蒸发燃烧器用于车辆加热器。
21.车辆加热器，具有按照上述权利要求之一所述的燃烧室结构组合件(10)，此外具有用于通过空气引入开口布置结构(44)输送燃烧用空气至燃烧室(16)的燃烧用空气输送布置结构以及用于通过多孔的蒸发介质(20)输送燃料至燃烧室的燃料输送布置结构。
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