PL196411B1 - Palnik rozpylający - Google Patents

Abstract

1. Palnik rozpylajacy, w szczególnosci do stosowania w urzadzeniu grzejnym o wlasnym zródle ciepla do samochodu, z dysza rozpylaja- ca do przygotowania paliwa wykonana jako dysza Venturiego, urzadzeniem zaplonowym oraz komora spalania, przy czym przed ksztalt- ka dyszy rozpylajacej jest wlaczone urzadzenie kierujace powietrzem, które zawirowuje powie- trze do spalania wplywajace do dyszy rozpyla- jacej, znamienny tym, ze dysza rozpylajaca (2) ma wewnetrzny przekrój poprzeczny, który na swoim przebiegu wykazuje statyczny rozklad cisnienia posiadajacy swoje minimum co naj- mniej bezposrednio wokól otworu wylotowego paliwa (13) z przewodu doprowadzajacego paliwo (11). PL PL PL

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196411 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 353403 ^{(13) B1} (22) Data zgłoszenia: 06.08.2001 ^{(51) Int.Cl.}

F23D 11/10 (2006.01) (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:

06.08.2001, PCT/EP01/09065 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

14.02.2002, WO02/12792 PCT Gazette nr 07/02 (54)

Palnik rozpylający

	(73) Uprawniony z patentu: WEBASTO THERMOSYSTEME
(30) Pierwszeństwo:	INTERNATIONAL GMBH,Stockdorf,DE
06.08.2000,DE,10039152.4	(72) Twórca(y) wynalazku:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	Felix Wolf,Augsburg,DE
17.11.2003 BUP 23/03	Bernd Mittmann,Germering,DE Christine Sallinger,Unterschleiβheim,DE
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.12.2007 WUP 12/07	(74) Pełnomocnik:
	Tylińska Irena, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.

⁽⁵⁷⁾ 1. Palnik rozpylający, w szczególności do stosowania w urządzeniu grzejnym o własnym źródle ciepła do samochodu, z dyszą rozpylającą do przygotowania paliwa wykonaną jako dysza Venturiego, urządzeniem zapłonowym oraz komorą spalania, przy czym przed kształtką dyszy rozpylającej jest włączone urządzenie kierujące powietrzem, które zawirowuje powietrze do spalania wpływające do dyszy rozpylającej, znamienny tym, że dysza rozpylająca (2) ma wewnętrzny przekrój poprzeczny, który na swoim przebiegu wykazuje statyczny rozkład ciśnienia posiadający swoje minimum co najmniej bezpośrednio wokół otworu wylotowego paliwa (13) z przewodu doprowadzającego paliwo (11).

PL 196 411B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest palnik rozpylający, w szczególności do stosowania w urządzeniu grzejnym o własnym źródle ciepła do samochodu.

Urządzenie znane, na przykład z amerykańskiego opisu patentowego nr US 4 818 219 A lub z europejskiego opisu patentowego nr EP 0287 712 B1, które jest używane w urządzeniach grzejnych o własnym źródle ciepła do samochodów lub innych przewoźnych jednostek, zawiera element chłonny, jak na przykład włókninę, do którego płynne paliwo jest doprowadzane przez przewód paliwowy. Paliwo doprowadzone do tego elementu chłonnego wyparowuje podczas doprowadzania strumienia powietrza do spalania i wtedy może być zapalone, na przykład przy użyciu trzpienia żarowego.

Mimo zalet tego prostego sposobu zgazowania płynnych paliw, tego typu urządzenie ma również wady. Zatem w tego typu parownikach, które są stosowane w urządzeniach palnikowych niezbędny jest dłuższy okres zanim utworzy się użyteczny płomień, co powoduje, że wpływ czasu reakcji palnika wyposażonego w tego rodzaju parownik jest niekorzystny.

W celu uniknięcia takich wad opracowano palniki rozpylające (patrz na przykład amerykański opis patentowy nr US 4 718 602 A odpowiadający niemieckiemu opisowi patentowemu nr DE 35 36143 A1), w których urządzenie odparowujące jest zastąpione przez dyszę rozpylającą. Jednak okazało się, że dysze rozpylające używane w palnikach rozpylających nie w każdym wypadku mogą zapewnić wymagane rozpylenie paliwa.

Ze zgłoszenia amerykańskiego US 3 972 182 A znany jest tego rodzaju palnik rozpylający. W tym palniku urządzenie zawirowujące, które nadaje ruch wirowy paliwu umieszczone jest w doprowadzeniu paliwa. Dysza rozpylająca uchodzi do stożkowej części wlotowej dyszy Venturiego.

Z opisu WO 98/28493 znany jest dalszy palnik rozpylający, w którym płaszczyzna wyjściowa paliwa dyszy rozpylającej, która rozpyla paliwo pod ciśnieniem znajduje się w przybliżeniu w środku zwężającej się stożkowo części wlotowej dyszy Venturiego.

Celem omawianego wynalazku jest opracowanie palnika rozpylającego, który umożliwia wysokiej jakości rozpylenie paliwa przy krótkich czasach reakcji palnika, a także wysoką sprawność, oraz który można łatwo i w sposób ekonomicznie opłacalny wytwarzać i użytkować.

Ten cel został zrealizowany w palniku rozpylającym, w szczególności do stosowania w urządzeniu grzejnym o własnym źródle ciepła do samochodu, z dyszą rozpylającą do przygotowania paliwa wykonaną jako dysza Venturiego, urządzeniem zapłonowym oraz komorą spalania, przy czym przed kształtką dyszy rozpylającej jest włączone urządzenie kierujące powietrzem, które zawirowuje powietrze do spalania wpływające do dyszy rozpylającej, który zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że dysza rozpylająca ma wewnętrzny przekrój poprzeczny, który na swoim przebiegu wykazuje statyczny rozkład ciśnienia posiadający swoje minimum co najmniej bezpośrednio wokół otworu wylotowego paliwa z przewodu doprowadzającego paliwo.

Zgodnie z wynalazkiem, urządzenie kierujące powietrzem posiada łopatki zawirowujące, które nadają ruch wirowy strumieniowi powietrza do spalania na jego drodze do dyszy rozpylającej.

Korzystnie przewidziano, że łopatki zawirowujące są umieszczone na podstawie zamocowanej na kształtce dyszy i że każde dwie łopatki zawirowujące wraz z podstawą i z kształtką dyszy tworzą kanał w kształcie stożka. W zależności od nastawienia kąta tych łopatek zawirowujących w stosunku do w danym przypadku płaszczyzny promieniowej może być regulowana część powietrza przypadająca na kierunek styczny i tym samym zawirowanie powietrza w dyszy.

Łopatki zawirowujące są umieszczone w przybliżeniu w kierunku promieniowym lub zasadniczo nachylone do linii promieniowych. Łopatki zawirowujące w kierunku ruchu strumienia mogą być wykonane jako płaskie lub zakrzywione.

Według alternatywnego wyróżniającego się wykonania przewidziano, że urządzenie kierujące powietrzem włączone przed kształtką dyszy rozpylającej posiada tuleję w kształcie garnka zamocowaną na kształtce dyszy, z wykonanymi w niej osiowymi otworami powietrznymi i obwodowymi otworami powietrznymi wykonanymi w ściance obwodowej.

Korzystnie, obwodowe otwory powietrzne są wywierconymi otworami wykonanymi niemal stycznie do ścianki obwodowej, przy czym przy obwodowych otworach powietrznych są umieszczone łopatki kierujące powietrzem.

Korzystnie dalej, osiowe otwory powietrzne i obwodowe otwory powietrzne są wzajemnie dopasowane dla wytwarzania zawirowania powietrzu do spalania.

PL 196 411 B1

Według wynalazku tuleja jest połączona z kształtką dyszy za pomocą połączenia kształtowego lub, korzystnie, za pomocą połączenia nierozłącznego bezpośredniego (klejonego, lutowanego, spawanego).

Korzystnie także, tuleja jest nasadzona na kształtkę dyszy.

Palnik rozpylający według wynalazku charakteryzuje się dalej tym, że dysza rozpylająca co najmniej częściowo jest wykonana z materiału ceramicznego.

Zaletą urządzenia według wynalazku jest to, że dzięki zawirowaniu powietrza dyszy, można w połączeniu ze zmieniającą się średnicą, a więc i zmieniającymi się warunkami ciśnieniowymi wzdłuż kanału przepływowego dyszy Venturiego, wyraźnie poprawić jakość rozpylania i przez to sprawność palnika rozpylającego, ponieważ dodatkowo zostaje zwiększona prędkość powietrza do spalania lub powietrza dyszy ze względu na występujące styczne składowe ruchu. Dzięki ukształtowaniu kanału przepływowego dyszy obniżone zostaje ciśnienie powietrza tak, że paliwo jest zasysane z przewodu doprowadzenia paliwa i przy tym rozpylane.

Charakterystyka zawirowania może być określona w wyniku doboru wielkości, wzajemnego rozmieszczenia i wykonania otworów osiowych i otworów obwodowych.

Wynalazek w przykładach wykonania został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie widok przekroju podłużnego wyróżniającego się wariantu wykonania palnika rozpylającego według wynalazku, fig. 2 - perspektywiczny widok urządzenia kierującego powietrzem w palniku rozpylającym z fig. 1, fig. 3 - schematycznie widok przekroju podłużnego drugiego wariantu wykonania palnika rozpylającego według wynalazku, fig. 4 - schematycznie widok przekroju poprzecznego wzdłuż linii A-A na fig. 3 urządzenia kierującego powietrzem w wariancie wykonania według fig. 3 i fig. 5 - schematycznie widok przekroju poprzecznego według fig. 4 alternatywnej konstrukcji urządzenia kierującego powietrzem.

Palnik rozpylający, który jest przewidziany w szczególności do stosowania w urządzeniu grzejnym o własnym źródle ciepła, do samochodu, posiada (patrz fig. 1) dyszę rozpylającą 2 z kształtką dyszy 3, zasilanie paliwowe 4 służące do doprowadzenia płynnego paliwa do obszaru rozpylania 6 dyszy rozpylającej 2 i komorę spalania 8, która jest otoczona przez osłonę cieplną 9 jako odgraniczenie wzdłuż obwodu. Do kształtki 3 dyszy rozpylającej 2 jest dołączone szeregowo urządzenie kierujące powietrzem 10, które zawirowuje powietrze wpływające do dyszy rozpylającej. W wariancie wykonania przedstawionym na fig. 1 dysza rozpylająca 2 jest ukształtowana w postaci dyszy Venturiego, która posiada kanał wlotowy powietrza 5 i obszar rozpylania 6 rozszerzający się w kierunku przepływu i jest opływana przez strumień powietrza rozpylającego wpływający do dyszy rozpylającej 2 za pomocą urządzenia kierującego powietrzem 10. W kanale powietrza wpływającego 5 dyszy rozpylającej 2 wystaje do środka przewód doprowadzający płyn lub przewód doprowadzający paliwo 11, na przykład iglica paliwowa (patrz fig. 2), która posiada określony otwór wylotowy 13. Przewód doprowadzający paliwo 11 znajduje się korzystnie na osi środkowej 7 dyszy rozpylającej 2 lub kanału wlotowego powietrza 5 i obszaru rozpylania 6 dyszy Venturiego.

Jeśli przez dyszę rozpylającą 2 przepływa strumień powietrza do spalania, wewnątrz dyszy rozpylającej tworzy się pewien rozkład ciśnienia, przy czym w kanale powietrza dopływającego 5 początkowo panuje wysokie ciśnienie statyczne, które maleje w kierunku ruchu strumienia do obszaru rozpylania i na otworze wylotowym 13 przewodu doprowadzającego paliwo 11 dla paliwa, które ma być rozpylone osiąga swoje minimum. W wyniku tego, paliwo transportowane z przewodu doprowadzającego paliwo 11do otworu wylotowego 13 jest zasysane w ten sposób, że przy wypływie z otworu wylotowego 13 przewodu doprowadzającego paliwo 11, wskutek wysokiej prędkości powietrza, struga paliwa jest rozrywana, a więc rozpylana. Dla niemal bezciśnieniowego transportu paliwa przeznaczonego do rozpylania do dyszy Venturiego, doprowadzenie paliwa 11 może być przewodem, iglicą paliwową lub dyszą fluidalną.

Ponieważ dysza rozpylająca 2 według wariantu wykonania palnika przedstawionego na fig. 1 jest narażona na duże obciążenia cieplne, korzystnie jest ona wytwarzana z ceramiki. Materiał ceramiczny, jako przydatny materiał alternatywny, ma w porównaniu ze stalą znaczne zalety termomechaniczne, jak małe przewodnictwo cieplne oraz mały współczynnik rozszerzalności cieplnej.

W wariancie wykonania palnika rozpylającego przedstawionym na fig. 1 urządzenie kierujące powietrzem 10 posiada podstawę wykonaną, na przykład w formie tarczy kołowej i znajdującą się w odstępie od powierzchni czołowej 15 kształtki dyszy 3, która razem z powierzchnią czołową 15 kształtki dyszy 3 tworzy szczelinę pierścieniową 14. Na podstawie 12 są rozmieszczone łopatki zawirowujące 17, które są skierowane do powierzchni czołowej 15 kształtki dyszy 3 i przylegają do niej w położeniu montażowym. W celu wytworzenia stycznej składowej ruchu strumienia, łopatki zawirowujące 17 są

PL 196 411B1 przesunięte na podstawie 12 w stosunku do osi symetrii przechodzącej przez punkt środkowy podstawy 12 utworzony przez przewód doprowadzający paliwo 11. Każde dwie łopatki zawirowujące 17 tworzą wraz z podstawą 12 i kształtką dyszy 3 kanał 19 w kształcie stożka (patrz fig. 2). Dzięki łopatkom zawirowującym 17 i kanałom 19 w kształcie stożka napływający przez szczelinę pierścieniową 14 strumień powietrza do spalania ulega zawirowaniu na dopływie do dyszy rozpylającej 2.

W wariancie wykonania przedstawionym na fig. 1 osłona cieplna 9 lub komora spalania 8 ma w swoim dnie wywiercone otwory powietrza pomocniczego 16, które mogą być rozmieszczone na pierścieniowym obszarze brzegowym dna osłony cielnej 9. Na fig. 1 są przedstawione przykładowo tylko dwa takie wywiercone otwory powietrza pomocniczego 16. Ponadto, wywiercone otwory powietrza pomocniczego mogą być przewidziane również w ściance bocznej lub ściance obwodowej osłony cieplnej 9. Osłona cieplna 9 komory spalania 8, jako oddzielny element konstrukcyjny, jest zamocowana na stałe na kształtce dyszy 3 przy użyciu uszczelki 18 i kołnierza 20, na przykład za pomocą śrub 23. Kołnierz 20 posiada drugie urządzenie kierujące powietrzem 21 służące do zawirowania powietrza pomocniczego dopływającego do komory spalania 8 przez wywiercone otwory powietrza pomocniczego 16. Urządzenie kierujące powietrzem 21 również w szczelinie promieniowej 22 posiada umieszczone w przybliżeniu wzdłuż promienia łopatki zawirowujące 25, które w już opisany sposób wywołują styczną składową ruchu strumienia służącą do wytworzenia zawirowania.

Ponadto, wewnątrz komory spalania 8, w kierunku rozpylania paliwa, palnik rozpylający posiada w strefie płomienia korpus spiętrzający, który korzystnie jest tarczą odporową 24, która korzystnie może być wykonana jako stożkowa, wypukła lub wklęsła. W omawianym wariancie wykonania tarcza odporowa 24 jest wykonana w kształcie garnka jako tarcza z kołnierzem 26 skierowanym przeciwnie do kierunku rozpylania paliwa, przy czym średnica tarczy odporowej 24 jest mniejsza niż średnica komory spalania 8i stosunek średnicy tarczy odporowej 24 do średnicy komory spalania 8 korzystnie wynosi 0,6 do 0,9. Tarcza odporowa 24 jest zamocowana na osłonie cieplnej 9 za pomocą nakładek mocujących 28. Stosunek odstępu w kierunku osiowym tarczy odporowej 24 od miejsca rozpylania paliwa na otworze wylotowym 13 przewodu doprowadzającego paliwo 11do średnicy komory spalania 8 korzystnie wynosi od 0,3 do 0,6. Przedstawione schematycznie za pomocą linii przerywanej urządzenie zapłonowe 29 służące do zapalenia rozpylonego paliwa w komorze spalania 8 przylega do dyszy Venturiego.

Drugi wariant wykonania palnika rozpylającego (patrz fig. 3 i fig. 4, na których elementy identyczne z elementami w pierwszym wariancie wykonania są zaopatrzone w jednakowe oznaczenia odsyłające) zawiera urządzenie kierujące powietrzem 10', które posiada tuleję 30 w kształcie garnka, w której dnie są wykonane otwory powietrzne w kierunku osiowym 32, na przykład wywiercone otwory osiowe, i w której ściance obwodowej 33 są wykonane na obwodzie otwory powietrzne 34, które ze względu na ich ukierunkowanie są nazywane również otworami stycznymi. Tuleja 30 jest zamocowana na kształtce 3 dyszy rozpylającej 2, na przykład w wyniku nasadzenia na kształtkę dyszy 3 lub za pomocą innych połączeń kształtowych, siłowych lub połączeń nierozłącznych bezpośrednich. Wywiercone otwory osiowe 32 i wywiercone otwory styczne 34 są w ten sposób wzajemnie dopasowane, że powietrzu do spalania, które dopływa do kanału wlotowego powietrza 5, a następnie do obszaru rozpylania 6 jest nadawane określone zawirowanie.

Nafig.4 przedstawiono przykładowe rozmieszczenie w tulei 30 otworów powietrznych w kierunku osiowym lub wywierconych otworów osiowych 32 i obwodowych otworów powietrznych lub wywierconych otworów stycznych 34. Zawirowanie strumienia powietrza do spalania może być regulowane w zależności od potrzeby w wyniku zmiany liczby otworów lub wywierconych otworów 32, 34 oraz ich wymiarów.

Tuleja 30 w kształcie garnka przedstawiona na fig. 5 posiada w swojej ściance obwodowej 33 otwory powietrzne 33, które w kierunku środka tulei 30 każdorazowo są odgraniczone przez łopatkę kierującą powietrzem 36. Dzięki łopatkom kierującym powietrzem 36 dopływające powietrze do spalania otrzymuje styczną składową ruchu strumienia.

Jest oczywiste, że także układy kombinowane złożone z poszczególnych cech obydwóch wariantów wykonania umożliwiają nastawianie pożądanego działania kierującego powietrzem.

PL 196 411 B1

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Palnik rozpylający, w szczególności do stosowania w urządzeniu grzejnym o własnym źródle ciepła do samochodu, z dyszą rozpylającą do przygotowania paliwa wykonaną jako dysza Venturiego, urządzeniem zapłonowym oraz komorą spalania, przy czym przed kształtką dyszy rozpylającej jest włączone urządzenie kierujące powietrzem, które zawirowuje powietrze do spalania wpływające do dyszy rozpylającej, znamienny tym, że dysza rozpylająca (2) ma wewnętrzny przekrój poprzeczny, który na swoim przebiegu wykazuje statyczny rozkład ciśnienia posiadający swoje minimum co najmniej bezpośrednio wokół otworu wylotowego paliwa (13) z przewodu doprowadzającego paliwo (11).
2. 2. Palnik rozpylający według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie kierujące powietrzem (10) włączone przed kształtką (3) dyszy rozpylającej (2) posiada łopatki zawirowujące (17).
3. 3. Palnik rozpylający według zastrz. 2, znamienny tym, że łopatki zawirowujące (17) są umieszczone na podstawie (12) zamocowanej na kształtce dyszy (3) i że każde dwie łopatki zawirowujące (17) wraz z podstawą (12) i kształtką dyszy (3) tworzą kanał (19) w kształcie stożka.
4. 4. Palnik rozpylający według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie kierujące powietrzem (10') włączone przed kształtką (3) dyszy rozpylającej (2) posiada tuleję (30) w kształcie garnka zamocowaną na kształtce dyszy (3), z wykonanymi w niej osiowymi otworami powietrznymi (32) i obwodowymi otworami powietrznymi (34; 35) wykonanymi w ściance obwodowej (33).
5. 5. Palnik rozpylający według zastrz. 4, znamienny tym, że obwodowe otwory powietrzne (34) są wywierconymi otworami wykonanymi niemal stycznie do ścianki obwodowej (33).
6. 6. Palnik rozpylający według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że przy obwodowych otworach powietrznych (35) są umieszczone łopatki kierujące powietrzem (36).
7. 7. Palnik rozpylający według zastrz. 4, znamienny tym, że osiowe otwory powietrzne (32) i obwodowe otwory powietrzne (34; 35) są wzajemnie dopasowane, dla wytwarzania określonego zawirowania powietrza do spalania.
8. 8. Palnik rozpylający według zastrz. 4, znamienny tym, że tuleja (30) jest połączona z kształtką dyszy (3) za pomocą połączenia kształtowego.
9. 9. Palnik rozpylający według zastrz. 4, znamienny tym, że tuleja (30) jest połączona z kształtką dyszy (3) za pomocą połączenia nierozłącznego bezpośredniego.
10. 10. Palnik rozpylający według zastrz. 4, znamienny tym, że tuleja (30) jest nasadzona na kształtkę dyszy (3).
11. 11. Palnik rozpylający według zastrz. 1, znamienny tym, że dysza rozpylająca (2) co najmniej częściowo jest wykonana z materiału ceramicznego.