CN1246628C - 具有文杜里管一燃料雾化的双料燃烧器及用于液体燃料雾化的文杜里喷嘴 - Google Patents

Abstract

燃烧器，尤其是机动车辅助加热或停车加热，用于在存在燃烧空气情况下燃烧液体燃料，具有燃烧室(10)，在该燃烧室的前面接有一个用于液体燃料雾化的喷嘴。根据本发明提出：该喷嘴包括一个文杜里管(11)，它用其扩压器部分(12)的直径大的端部通入燃烧室(10)，在该文杜里管中，在其相对扩压器部分(12)下游端部的压力值为负压的区域中输入液体燃料及通过其输入部分(13)输入燃烧空气。

Description

具有文杜里管-燃料雾化的双料燃烧器及 用于液体燃料雾化的文杜里喷嘴

本发明涉及一种用于在存在燃烧空气情况下燃烧液体燃料的双料燃烧器，尤其是用于机动车辅助加热或停车加热的燃烧器，它具有一个燃烧室，该燃烧室的前面连接有一个用于液体燃料雾化的喷嘴，以及涉及一个用于液体燃料雾化的文杜里喷嘴。

这种燃烧器已由DE 41 18 538 C2公知。该燃烧器基于一个用于燃料雾化的双料喷嘴，它具有相对复杂的结构。尤其是，该喷嘴由一个基本上圆柱形的混合室，一个相对其纵轴线同轴心的液体燃料输入管及一个燃烧空气中间输入口组成。该喷嘴的混合室由用于排出雾化的燃料/燃烧空气混合物的喷嘴附件封闭及具有一个中心喷嘴孔及一个在流动方向上会聚的锥形内倾斜面。燃烧空气输入口由一个输入管组成，后者在切向穿过混合室壁，进入混合室中及在喷嘴附件以上较大的高度上通入，该喷嘴附件作为液体燃料的输入管。由于该双料喷嘴的该复杂构造，对于其按照规定的液体燃料雾化的工作需要大得多的空气过压，这必需由相应强有力的鼓风机(Geblaese)产生。

在气体燃烧器方面公知了将文杜里管作为混合装置使用。此外由US 4 396 372 A公知了一种燃烧器系统，其中液体燃料以煤油形式借助一个喷嘴输入到设有电加热装置及具有文杜里管形状的入口区域的一个蒸发器中。

本发明的任务在于，提供一种用于液体燃料雾化的燃烧器及文杜里喷嘴，它不需要用于液体燃料雾化的高的空气过压及能可靠地工作。

该任务将通过具有权利要求1特征的燃烧器及通过具有权利要求9特征的文杜里喷嘴来解决。本发明的优选实施结构描述在从属权利要求中。

因此，根据本发明，迄今对于双料燃烧器所采用的复杂结构的双料喷嘴可被一种具有文杜里管或文杜里喷嘴的结构替代，后者为了避免焦化及热损耗至少部分地由陶瓷材料制成。由于该文杜里管或文杜里喷嘴的压力回收，不需要用高过压输送空气，由此可去掉迄今对此所需的强鼓风机或附加的鼓风机。此外，根据本发明所使用的文杜里管(或文杜里喷嘴)还具有可成本合理地制造的优点。

当至少文杜里管一扩压器部分或文杜里喷嘴的前区段与燃烧室一体构成时，既可使装配成本也可使制造成本降低。

文杜里管或文杜里喷嘴的扩压器部分在简单的情况下可构成具有统一的张开角。但根据一个有利的构型，文杜里管或文杜里喷嘴的扩压器部分可具有多个区段，它们带有不同的张开角，其中具有最大张开角的区段与燃烧室相邻接。

有利地，燃料通过燃料输入细管输入文杜里管或文杜里喷嘴，该燃料输入细管的下游端伸入到文杜里管中。该燃料输入细管的下游端需要时可通入下游双料喷嘴或一个小的第二文杜里管的负压区段，它通过文杜里管或文杜里喷嘴的压力降工作并终止在该负压区段中，以便达到预雾化。该燃料输入细管还可有利地在文杜里管或文杜里喷嘴内与纵向中心轴线同轴心延伸地布置。其下游端部可设置在文杜里管或文杜里喷嘴的不同位置处，例如在文杜里管或文杜里喷嘴的进入部分或扩压器部分中或在进入部分与扩压器部分之间的最窄位置上。

此外可有利地考虑，燃烧室至少具有一个用于二次燃烧空气的附加入口。该二次燃烧空气入口最好设在燃烧室的这样的平面上，在该平面上文杜里管或文杜里喷嘴通入燃烧室。

以下将借助附图举例详细描述本发明；附图为：

图1：根据一个双料燃烧器的实施形式的燃烧室及文杜里管的概要纵剖视图的半部分，

图2：根据图1的文杜里管中的轴向压力曲线图，

图3：图1的一个变形，其中用一个小的文杜里管来代替用于燃料雾化的喷嘴，及

图4：在扩压器区域中具有轴向分隔处的文杜里喷嘴。

根据本发明的双料燃烧室包括一个最好为圆柱形或六方形的燃烧室10。在燃烧室10的燃料/燃烧空气进入侧连接着一个文杜里管11。这个构成文杜里喷嘴的文杜里管11优选至少在连接区域中与燃烧室10一体构成。

文杜里管11以本身公知的方式由一个扩压器部分12及一个进入部分13组成。扩压器部分12具有比进入部分13长的轴向延伸长度，及最好具有锥形形状，其中锥形扩压器部分12的具有最大直径的端部与燃烧室10的燃料/燃烧空气入口连接。进入部分13也具有锥形形状或由一个或多个具有可选择地连接的圆柱形部分的入口半径组成，但最大直径的区段背离燃烧室10，该进入部分与扩压器部分12最小直径的端部相邻接。

文杜里管11及燃烧室10最好位于一个共同的纵向中心轴线14上。一个燃料输入细管15与该纵向中心轴线14同心，在燃料输入细管15的下游端上连接着一个双料喷嘴16。双料喷嘴16的出口位于文杜里管11的扩压器部分12与进入部分13之间的最窄位置上，即在相对燃烧室10的一个负压区域中，如图2所示。

也可根据图3中所示的变型设置一个小的文杜里管19在同样的位置代替双料喷嘴16，它通过文杜里管11的压力降工作及终止在该负压区域中，以便达到预雾化。在此情况下，燃料输入细管15接入小文杜里管19，通过它也输入空气。

燃烧空气将借助于图中未示出的鼓风机送入文杜里管11的进入部分13中，该鼓风机提供了具有仅仅很小的过压的燃烧空气。燃烧空气沿着箭头17输入到文杜里管11中。

图2中以曲线图表示文杜里管11中的轴向压力变化，在其X轴上记录文杜里管11的长度，而在其Y轴上记录文杜里管11中的压力差Δp。因此在文杜里管11的进入部分13的进入处燃烧空气具有很小的过压，该过压由输入燃烧空气的鼓风机产生。当进入部分13流过气流时通过横截面变窄使速度提高，并同时使燃烧空气的压力下降及在向接着的扩压器部分12的过渡处达到最小值。相对燃烧室压力值该最小绝对压力相应于一个最大的负压。随着在扩压器部分12中向下游的继续流动该负压下降，以使得进入燃烧室10的燃烧空气处于约燃烧室的压力上。

喷嘴16具有至少一个径向孔18，它通入喷嘴16的轴向燃料输送孔。空气将通过该径向孔18进入液体燃料的输送路径，由此在喷嘴16中发生燃烧空气及液体燃料的涡旋。然后该混合物雾化地从喷嘴16的出口排出及在扩压器部分12中与沿箭头吸入的燃烧空气相混合，燃烧空气则由具有低压的鼓风机供给到进入部分13。

此外最好使二次燃烧空气进入到燃烧室10中。为此，在文杜里管的扩压器部分12过渡到燃烧室10的位置上，在圆周上分布地构成了二次空气入口20，二次空气通过该入口进入燃烧室。变换地或附加地，二次空气入口也可设在燃烧室10的壳体上。图4以纵剖视图概要地表示：装有根据本发明一个实施形式的文杜里喷嘴的、用于机动车附加加热装置的燃烧器的燃烧室后部分。

总体地用标号110表示的圆柱形燃烧室的前面连接有一个燃烧空气输入室111，燃烧空气由一个未示出的装置、典型地借助一个鼓风机输入。燃烧室110具有与其纵向中心轴线L-点划线所示-同心地延伸的一个连接口122，用于连接文杜里喷嘴112的下游端，后者完全地位于燃烧空气输入室111的内部。围绕着连接122在其外围具有环形布置的小孔口123，用于使二次燃烧空气进入燃烧室110。

文杜里喷嘴112在下游区域包括一个通入燃烧室110的锥形扩压器113，该扩压器在向上游方向以锥尖结束。在上游区域中该文杜里喷嘴112包括一个锥形进入部分114，该进入部分具有与扩压器113相反方向的直径变化，即朝着扩压器113的方向以锥尖结束。在进入部分114的外端连接着一个圆柱形部分115，后者通出到燃烧空气输入室111中。扩压器113及进入部分114通过一个小直径的圆柱形部分116相连接，一个燃料输入细管117伸到在该部分中，该燃料输入细管117与文杜里喷嘴的纵向中心轴线同心地延伸及在该喷嘴的外部呈弯角地从燃烧空气输入室111中引出。

在燃烧空气输入室111及文杜里喷嘴112的该结构中，液体燃料将通过最窄位置区域中(在圆柱形部分116的区域中)占优势的负压被吸入到燃烧空气中及被雾化。由燃烧空气输入室111输入到进入部分114的燃烧空气与雾化燃料从文杜里喷嘴112输入到燃烧室110中。由燃料及燃烧空气组成的雾体在燃烧室110中被点燃并在与来自孔口123的附加二次燃烧空气相混合的情况下燃烧。为此，一个点火装置伸入到燃烧室110中，该点火装置在图4中用标号124概要表示及其端部伸入在文杜里喷嘴112的锥形扩压器113的出口区域中。

根据本发明，该文杜里喷嘴112在轴向上被分成两部分，即一个与燃烧室10相邻接的输出部分118，及一个设在该输出部分118上游的输入部分119。文杜里喷嘴112的轴向分开处出现在其扩压器113的区域中，以使得输入部分119约为输出部分118的双倍长。

在图4所示的优选实施形式中，输出部分118及输入部分119彼此通过一个环形间隙120分开，该间隙的宽度典型地在0.1与0.8mm之间。该间隙宽度可优选为约0.3mm。该环形间隙120在轴向上通过输出部分118及输入部分119彼此相对着的环形端面及在径向上通过一个环形密封装置121构成边界，该环形密封装置使环形间隙120及由此使锥形扩压器113对外部密封。环形密封装置121的材料最好由隔热材料、例如陶瓷作成。文杜里喷嘴112由金属制成，但最好也至少部分地由陶瓷构成。用于两个文杜里喷嘴部分118，119的材料可为相同材料。但最好考虑，输出部分118的材料比输入部分119的材料具有更小的导热性能，以便使尽可能少的热量传递到两个文杜里喷嘴部分118与119之间的环形间隙120。

通过根据本发明的文杜里喷嘴112的隔热分割使该喷嘴具有一个冷部分及一个热部分。由于文杜里喷嘴划分成两部分，处于上游的冷的输入部分119在工作中典型地以低于180℃的温度被加载，以使得在该喷嘴部分119中不发生燃料的热裂解。另一方面，文杜里喷嘴112的火焰侧的热输出部分118典型地以高于500℃的温度被加载，由此在它的内壁上使从燃料输入细管117喷入的液体燃料蒸发，而不会留下热裂解残余物。由此避免了，文杜里喷嘴112附着残余物及由此至少对其效率产生不良影响。

环形密封装置121可填满整个环形间隙120。对此变换地也可考虑，完全去掉环形密封装置121。在一个很窄的环形间隙120中实际上没有燃料混合物向外泄漏。在此情况下，如果有很少的泄漏量，则它会与二次燃烧空气一起被输入燃烧室及在那里燃烧。

由于在装有根据本发明的文杜里喷嘴的燃烧器中可实现很少的有害物质生成量，保证了燃烧器并且以致加热装置具有大的工作寿命和极小的环境污染。最后，通过使用本发明的文杜里喷嘴，使得起动性能被最佳化。

Claims (20)

1.燃烧器，尤其是用于机动车辅助加热或停车加热，具有在存在燃烧空气情况下燃烧液体燃料的燃烧室(10，110)及具有一个混合装置，后者包括一个用于液体燃料雾化的喷嘴，其中该喷嘴包括一个文杜里管(11)或文杜里喷嘴(112)，它具有一个在燃烧空气流动方向收缩的进入部分(13，114)及一个在燃烧空气流动方向扩大的扩压器部分(12，113)，扩压器部分在直径大的端部通入燃烧室(10，110)，其中在从进入部分(13，114)到扩压器部分(12，113)的过渡区域中的一个负压区域中输入液体燃料，其特征在于：文杜里管(11)或文杜里喷嘴(112)至少部分地由一种陶瓷材料制成。

2.根据权利要求1的燃烧器，其特征在于：至少扩压器部分(12，113)的前区段与燃烧室(10，110)一体构成。

3.根据权利要求1或2的燃烧器，其特征在于：在向燃烧室(10，110)的方向上锥形地扩展开的扩压器部分(12，113)具有多个带不同的张开角的区段。

4.根据权利要求1，2或3的燃烧器，其特征在于：燃料通过与纵向中心轴线(14，L)同心设置的燃料输入细管(15，117)输入所述文杜里管(11)或文杜里喷嘴(112)。

5.根据权利要求1至4中任一项的燃烧器，其特征在于：燃烧室(10，110)至少具有一个用于二次燃烧空气的入口(20，123)。

6.根据权利要求5燃烧器，其特征在于：用于二次燃烧空气的入(20，123)从轴向上看设置在燃烧室(10，110)的这样的区域中，在该区域上接入文杜里管(11)或文杜里喷嘴(112)。

7.根据权利要求1的燃烧器，其特征在于：燃料通过一个任意构型的双料喷嘴(16)或一个小的第二文杜里管(19)被预雾化，它的入口及出口在文杜里管(11)中这样地设置，即它通过由文杜里管(11)产生的压力降来工作。

8.根据以上权利要求中任一项的燃烧器，其特征在于：燃烧空气被涡旋地输入进入部分(13，114)。

9.用于在一个燃烧器的燃烧室(110)中存在燃烧空气情况下燃烧液体燃料而使液体燃料雾化的文杜里喷嘴(112)，所述燃烧器尤其是用于机动车辅助加热或停车加热的燃烧器，其特征在于：该文杜里喷嘴在轴向被分成一个燃料/燃烧空气输出部分(118)及燃料/燃烧空气输入部分(119)，及这两个文杜里喷嘴部分(118，119)相互热隔离。

10.根据权利要求9的文杜里喷嘴，其特征在于：文杜里喷嘴(112)的输入部分(119)具有比输出部分(118)长的轴向延伸长度。

11.根据权利要求10的文杜里喷嘴，其特征在于：文杜里喷嘴(112)的输入部分(119)约为输出部分(118)的两倍长。

12.根据权利要求9至11中任一项的文杜里喷嘴，其特征在于：文杜里喷嘴(112)的输出部分(118)由一种比输入部分(119)导热性能差的材料制成。

13.根据权利要求9至12中任一项的文杜里喷嘴，其特征在于：输入部分(119)及输出部分(118)彼此通过一个环形密封装置(121)分开，该环形密封装置基本上整个面地与两个文杜里喷嘴部分(118，119)的相对着的环状端面轴向上邻接。

14.根据权利要求9至13中任一项的文杜里喷嘴，其特征在于：输出部分(118)及输入部分(119)至少部分地通过一个环形间隙(120)彼此分开，该环形间隙在轴向上由两个文杜里喷嘴部分(118，119)的相对着的环状端面构成边界。

15.根据权利要求14的文杜里喷嘴，其特征在于：环形间隙(120)在径向上由环形密封装置(121)构成边界。

16.根据权利要求14或15的文杜里喷嘴，其特征在于：环形间隙(120)具有的间隙宽度在0.1与0.8mm之间，优选为约0.3mm。

17.根据权利要求13至16中任一项的文杜里喷嘴，其特征在于：环形密封装置(121)由隔热材料制成。

18.根据权利要求13至17中任一项的文杜里喷嘴，其特征在于：环形密封装置(121)由陶瓷材料制成。

19.根据权利要求1至9中任一项的文杜里喷嘴，其特征在于：文杜里喷嘴(112)的分隔处位于它的扩压器部分(113)中。

20.根据以上权利要求中任一项的文杜里喷嘴，其特征在于：至少输出部分(118)由陶瓷材料制成。

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