催化加热器的制作方法

专利名称：催化加热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种催化加热系统，包括用于可燃气体的无焰催化点燃的主催化器和
用于开始催化点燃的触发系统，所述触发系统包括与电阻加热器电连接以将催化器部分加热至用于触发所述催化点燃所需温度的电源。
背景技术：
用于热水供给的催化加热是本领域公知的，且在US专利例如Cowan的4， 510， 890、Viani的4， 886， 017和Ledjeff的5， 709， 174等中描述了该催化加热。通过燃烧来点燃燃料可以通过压电火花容易地开始，但特别是在所述系统的尺寸很小时非常难以通过这种简单的装置开始点燃燃料。为了开始燃料的无焰催化氧化，必须首先获得用于所述催化点燃的通常为15(TC的温度。因此，作为启动机构，如Ledjeff的US专利5， 709， 174所述的一种通用的方法是在催化过程之前在燃烧室中以火焰点燃燃料，以提供启动催化过程的初始热 利用火焰燃烧作为用于催化加热器的启动机构意味着需要采取大量预防措施。当用于甲烷燃烧的温度到达130(TC时，所述室需要相对大的尺寸，以便不会损坏相邻的热交换器。因此，典型地，燃烧产物与空气混合以降低所述温度。Viani的US 4，886，017中描述了该问题。这种系统的缺点在于设有燃烧室，在使用燃烧室时难以提供小型系统例如便携系统。另一缺点是，在以丙烷或丁烷作为燃料时，仅在氧含量在2%和9%之间时开始燃烧。但是，这种贫氧混合导致不完全燃烧，使得燃烧产物具有很大的气味，这要求这些燃烧室还具有用于点燃燃烧气体中残留的燃料的后燃室。总之，这种系统通常较大且昂贵，并且不适于便携装置。 在Viani的US 4， 886， 017中公开了一种可选的启动机构，其中电阻加热器嵌在催化器材料中，该催化器材料具有位于分开形式的固体支承材料例如陶瓷上的重量百分比在0.01%至10%之间的催化金属。这种解决方法避免了对燃烧室的需要且具有用于小型系统的可能性。但是需要加热陶瓷基催化器意味着需要相当强的电源。如果用于对徒步旅行者和军事目的有利的便携系统，则较重的电池会限制实用性。希望提供一种用于便携系统的可制成较小的启动机构。

发明内容
因此本发明的目的在于提供一种催化加热系统，该催化加热系统具有易于在具有最小重量的小型系统中施用的启动机构。 所述目的通过一种催化加热系统来实现，该催化加热系统包括用于可燃气体的无焰催化点燃的主催化器和用于开始催化点燃的触发系统，该触发系统包括与金属催化器部分电连接的电源。当电流流过金属催化器部分时，该金属催化器部分自身作为电阻加热器被加热至触发所述催化点燃所需的温度。 术语催化器部分是指一部分催化器，因此所述催化器部分自身由导电金属催化器材料例如与主催化器相同的材料制成。通过使用用于直接加热催化器部分的电流，因为富氧燃料气体/可燃气体与加热的催化器直接接触，所以只要电阻加热获得用于开始催化反应的温度，反应就开始。 一旦反应开始，该反应就传递给主催化器。 与Viani的现有技术US 4， 886， 017相反，不需要首先加热非催化电阻加热器、然后将热量传递给催化器。特别与现有技术相关的是，如果催化器的主要成份是陶瓷，如Viani的US 4， 886,017所述，则需要相对大的电流以提供用于开始所述反应的足够的能量。与此相反，根据本发明，不需要向任何催化器传递热量，因为催化器部分自身就被电流加热。这意味着，特别是如果催化器部分较小时，仅需要相对小的电流来触发过程。其优点是，电池/电容形式的电源可以制成较小和较轻而不会损害电池的耐久性，这特别有利于便携系统。 当在具有易燃或易爆气体或蒸汽的危险区域中例如化学制品或石化制品储存点或位置使用时，无焰催化加热元件——没有开始的火焰燃烧——意味着降低了的危险。无焰催化加热元件也可在高可燃粉尘或金属粉尘区域以及在保养、储存或停驻燃气供能车辆的建筑区域中安全运行。 所述催化器部分可以是主催化器的一部分。但是，这不是必须的。催化器部分可以是用于触发反应的单独单元，该反应然后被传递至主催化器。这使得触发部分独立于主催化器，所述主催化器可由金属例如铂、钯、铑、钌、铱制成，和/或由非金属载体例如活性氧化铝、硅、或陶瓷制成。 为了减少触发过程中的电能消耗，有利的是，金属催化器部分显著地小于主催化器。例如，电流流过的金属催化器部分具有小于lcm、优选地小于lmm的尺寸。在实用实施例中，金属催化器部分是金属网，用于触发的电流流过的金属网的部分的尺寸在0. lmm和0. 5mm之间，例如大约0. 25mm。术语"尺寸"包括被加热至反应开始的温度的部分的任何尺度，也就是长度、宽度和高度。例如，在实际实施例中，电流流过金属网线，其中金属网线具有比该金属网线的其它部分更薄的催化器部分。该更薄的催化器部分首先被加热至大约150°C的触发温度，当金属网线与富氧气体/空气混合物中的氧接触时，催化过程开始，其中，所述混合物将所述温度升高至启动所述过程所需的更高温度水平。
—优选实施例包括主催化器，该主催化器是金属网，因为IR射线可穿过所述网中的开口并产生更好的热分布。这种金属网可以是以平坦构型布置或可以弯曲例如弯成管体的薄金属网。例如，这种管体可具有圆形、椭圆形或多边形的横截面。由金属网形成的管体具有这样的优点，即，管体中的IR射线可容易地穿过金属网中的开口，这允许利用由管体形成的催化器来加热围绕催化器的箱体中的液体。由于催化器不需要围绕液体箱而是可从液体箱内部加热液体，所以根据本发明的催化加热器可以构造得紧密，这在便携装置中尤其有用。 在又一优选实施例中，主催化器是具有变化的横截面的管状网。在这种情况下，向主催化器的狭窄部提供气体燃料是有利的。在催化器制成截顶锥形的实验中已观察到，降低所供应的气体燃料会将催化点燃限制到用于供应气体的截顶锥形催化器的狭窄部。如果向催化器供应的气体燃料增加，则催化点燃逐渐分配至具有较大横截面的部分。这产生用于所需加热效率的平滑的调节机构。 —特定的实验使用位于柱状流体密封、红外辐射可穿透的外壳中的圆锥形催化器，所述外壳浸在液体箱中。圆锥形金属网催化器具有朝向所述外壳底部的大端，锥体的狭窄端设置成朝向排气口。在该实验中可以观察到，这种设置产生比利用柱形外壳中的柱状催化器的实施例更高的催化点燃和热传输的效率。对此的原因不能完全理解但可相信是由于排放气体的更好的传输。优选地，气体本身被朝锥体的宽端方向吹入锥形催化器的上方狭窄部。 在又一实施例中，催化加热系统包括用于在催化点燃之前混合燃料气体和氧气的文丘里系统。文丘里系统包括具有喷嘴出口的文丘里喷嘴和围绕文丘里管以提供氧的通道，该氧例如通过所述通道以空气流的形式提供。气体从文丘里喷嘴离开会沿气流拉动空气或氧气，以实现气体和氧气或气体和空气的混合。文丘里系统是坚固可靠的且可大量低成本制造，这对于要供应给许多用户的系统来说是很大的优点。 在实验中，如果利用文丘里喷嘴的外凹壁和围绕文丘里管的凸管部提供在文丘里喷嘴外壁和围绕所述喷嘴的管部之间形成的通道，以形成朝向文丘里喷嘴出口的平滑弯曲的通道，则已经获得良好的结果。利用这种方式，可获得平滑的气流，从而实现高效的催化点燃器。 所述文丘里系统也可改进现有系统而不需要触发催化部。这种优点在于，大量氧气可供应给燃料气体，从而实现高效的催化点燃。实验表明，利用这种文丘里管获得的效率可以接近理论值。换句话说，具有催化器和燃料气体供给的催化加热器通常可利用气体供给和催化器之间的文丘里系统来混合燃料气体和来自氧气供给例如空气形式的氧。特别有利的是这样的文丘里系统，其中文丘里喷嘴的凹壁和围绕文丘里管的凸管部形成朝向文丘里喷嘴出口的平滑的弯曲通道。 催化作用发生在370-425°C的温度范围中。这些温度对应于大约3_7 y m的IR波长，这基本上与处于3-7 ii m范围内的水的最大吸收波谱一致。因此，IR加热很好地适于加热水或包含水的液体。对于打算直接浸入要加热的介质中的实施例，在要加热的介质和催化加热元件之间必须提供防水隔离。为了提高IR射线的传输效率，有利地提供一隔离壁，该隔离壁由对于IR射线传输和对流热传递二者最有利的材料制成。例如，所述隔离壁可包括铝、铜或石英玻璃及其混合物。 本发明的优选便携实施例具有一体的燃料箱。该燃料箱可以是例如螺纹连接到相应的缠绕部上且具有与加热器的管路连接的可更换的燃料箱或可重新填充的燃料箱。可选地，所述燃料箱可集成在手柄中或其自身组成手柄。在便携系统的情形中，所述装置可包括具有加热管的手柄，该手柄在其延伸部中设有催化器。所述加热管由红外辐射可穿透且流体密封以浸入液体中的材料制成。 当燃料气体从具有液体燃料的燃料箱抽出时，液体蒸发成气体使得在燃料箱出口附近的燃料箱中的温度降低。这导致从气体箱抽出气体的速率受到限制，在使用加热器的环境寒冷时尤其如此。为了消除抽出速率的这种降低，可在所述燃料箱和排气管之间提供热交换器，以在催化点燃的排放气体和燃料箱的壁之间进行热交换。当来自催化点燃器的排出气体是热的时，该热能可用于加热所述燃料箱。通过保持高气压和高气流速度，可以确保文丘里系统有效地运行且增加用于催化过程所需的氧气/空气量。 对于在军事中的使用，所述便携加热系统具有在使用中比传统加热方法更难以追踪的优势。所述加热系统没有任何形式的可见火焰。所述系统的设置确保便携加热单元被必须加热的介质包围，该介质用于热屏蔽。此外，排放气体通过将热量传输至气体箱而有效 地冷却。提供用于催化点燃的氧气的空气由排放气体加热。这具有三个优点1)空气进气 被加热用于有效地催化点燃，气体箱被加热用于以更高的速度抽取气体，以及排气被冷却， 这降低了所述系统的可追踪性，这在军事使用中是至关重要的。因此，在使用中仅有微弱的 热分布。该构思设计还确保声级非常低且不形成烟尘。此外，不使用火焰燃烧室作为开始 机构的初始有效燃烧将来自所述系统的未燃烧燃料的气味降至最小。 由于比目前所用的具有陶隔和罐的离网加热系统具有超过3倍的更好的高效率， 所以所述加热系统是节能且环境友好的。能量消耗非常低，将每升水从2(TC加热至IO(TC 仅需要大约10-12克气体。作为示例，可使用天然气、丙烷气体、丁烷气体、异丁烯气体及其 混合物作为推进剂。根据整体预测，丁烷气体应该能够再供应100年。加热单元在实践中 也可应用氢作为推进剂而没有明显的改变。 所述加热系统已经证明甚至在包括非常低的温度和大风的极端天气条件下可以 可靠地将水加热至沸点。因此，它适合用于军事目的和极限运动。 在另一实施例中，催化器是细长的且在液体箱的底部区域水平或基本水平地延 伸。例如，催化器如上所述形成导管，且设置在水密并可穿透IR的管体中。为了沿特定方 向引导IR射线，可提供IR反射器。可替换地，所述催化器可形成板形且容纳在相应的水密 并可穿透IR的外壳中。 本发明可用于大量用途，例如在便携离网加热系统的情况下，
水的加热水——规模可变
储液池的加热 输液流体/静脉流体/血液的加热 人体加热器 手术工具的消毒 *婴儿牛奶/食物的加热 催化蒸煮盘-IR 便携式油辐射器 中央加热服装——极限运动者、户外工作者、营救工作者、第一急救者 离网压热器 *石化环境中的水的加热 火焰除草机 在使用与气体制冷机原理相关的催化点燃器的情形中 制冷服装——极限运动者、户外工作者、营救工作者 液体例如水、输液流体、静脉流体或血液的制冷 在并网应用的情形中 水的加热——石化区域/海上/船 储液池的加热 便携式油辐射器 用于集中加热的水加热器和蒸煮器 催化LPG炉
用于房屋加热的加压器 与催化加热器相关，特别地离网便携系统是对结构的挑战，因为长的催化点燃室 需要大的直径，以便能够以火花点火。对于特定的长宽比，例如通过压电晶体的火花点火可 成功地用于大系统，但不能用于小系统。来自大系统的关于催化过程的点火经验似乎不能 用于小系统。这是令人惊讶的但已经导致根据本发明的点火方法。 优选实施例是直径和长度比大于4的无焰催化点燃器。此外，特别是在便携离网 装置的情形中，优选地为了液体的浸入加热，点燃室是关闭的。 优选实施例是具有用于浸入液体的封闭点燃室并具有通过文丘里管的气体燃料 供给的催化加热器，所述文丘里管用于加入最适宜催化点燃的1%至9%的空气。在管件形 点燃器的竖直方向，排气与烟囱中的排气相似地向上流动且离开加热器。如果所述点燃室 具有适于便携系统尺寸的小于38mm的直径和大约160mm的长度，已经证明这种装置不能由 火花点燃。因此，电加热器是催化器本身的所述点火系统对于这种系统是理想的。
对于便携系统的优选尺寸是，点燃器的直径在10和50mm之间，优选地在30和 40mm之间，长度在50mm和300mm之间，优选地在100和200mm之间。 按照总重量小于200克、以高于70%的效率产生650W的效果制造原型，这是具有 1600W标称效应的陶瓷加热板的大致热容量。具有22mm内径、24mm外径和130mm长度的点 燃器的热效果测量为16.5W/cm2。它能够在-4(TC的温度启动而不发生问题。
如上所述，为了向催化点燃器提供燃料，例如蓄气筒的气体供给插入点燃器。这种
蓄气筒可例如从Braun⑧公司以商业途径获得，该公司也在商业上供应巻发钳。这种蓄气 筒设有内部座阀，以在座阀的管件由杆柱压入所述蓄气筒时从所述蓄气筒传输气体。 为了从所述蓄气筒提供均匀的气流，在现有技术的装置中典型地提供压力阀。在
上述现有技术专利文献中描述了恒流量阀。为了改变流量以保持恒定温度，可使用双金属 阀元件。这种调节是必须的，因为根据现有技术的蓄气筒中的座阀主要用作开-关阀，并且 非常难以调节。但是，这些调节系统是相当昂贵的解决方案。 由具有内装式气流调节机构的蓄气筒给出了更好的解决方案，如下文所述，所述 调节机构可以以低成本生产。这种蓄气筒可用作上述发明的一部分，但也可以独立于上述 发明用于主要是催化点燃器的其它目的。 用于具有或不具有浮质的气体的蓄气筒包括用于容纳气体的容器且包括用于从
所述容器释放气体的阀装置。所述阀装置包括阀，例如座阀，所述阀具有管件和沿远离所述
容器的方向提供抵靠所述管件的弹性力的弹性元件。所述管件具有位于朝向所述容器外部
的第一开口和朝向所述容器内部的第二开口之间的内部通道，当所述管件沿朝向所述容器
内部的按压方向抵抗弹性力按压一定距离时通过所述通道从所述容器释放气体。 可选择地，所述管件具有围绕所述通道的管壁，该管壁具有沿按压方向间隔的多
个第二开口 ，根据所述管件压向所述容器内部的距离，通过所述开口的集合释放气体。例
如，所述第二开口具有彼此不同的横截面尺寸。可选择地，所述管壁是柱状，第一端具有第
一开口，相对的端部封闭。 通过改变用于气体释放的开口的横截面和/或数量，可为蓄气筒提供简单的可步 进调节的阀。这样，能够调节具有或不具有浮质的气流，而不需要在所述蓄气筒插入其中的 所述装置中设置复杂的阀装置。由于所述蓄气筒插入其中的所述装置不需要任何复杂或专门的阀装置，所以对于用户来说避免了任何相应的维护工作。如果所述阀不能适当运行，可 用另一蓄气筒更换所述蓄气筒。因为这些蓄气筒是大规模生产的，所以成本很低。
优选地，所述管件的管壁由抵抗来自所述容器的气压密封所述第二开口的通常为 密封圈的弹性聚合物垫圈围绕。在实际应用中，这可通过将所述开口设置在垫圈的远离所 述容器的侧面上实现。当所述管件压向所述容器时，开口被相继地推向所述垫圈的相对侧， 从而允许通过这些第二开口释放气体。在最优选的实施例中，已经被推向所述垫圈的相对 侧的全部开口允许气体流入所述开口 。 可替换地，沿按压方向推动所述管件可仅开启开口的一集合，可能一次仅开启一 个开口 ，并通过第二垫圈装置关闭全部相邻的开口 。如果所述开口具有不同横截面，则第二 垫圈是相关的，使得例如第一开口用于第一流率且下一开口用于第二、更高的流率。
可选地，所述蓄气筒是可更换蓄气筒，当蓄气筒排空且没有在现场填充新气体时， 该可更换蓄气筒可用另一蓄气筒更换。但是，所述蓄气筒有利地是再循环系统的一部分，其 中所述蓄气筒可在再循环工厂重新充满用于再次使用。作为所述再循环过程中的一步，所 述蓄气筒还被测试用于所述阀装置、优选地是座阀的适当功能。所述测试可以容易地自动 化，使得在所述再循环过程中对于所述测试步骤仅有较少的成本增加。在此应该认识到，蓄 气筒生产成本与商业上可用的现有蓄气筒相比几乎可以忽略。 为了军事应用，重要的是，用于催化点燃器的蓄气筒在可能被子弹击中的情况下 爆炸的风险被最小化。通过提供具有低摩擦表面例如聚四氟乙烯(PTFE，Teflon)表面的蓄 气筒来实现所述风险的最小化。在所述蓄气筒被子弹击中的情况下，低的表面摩擦使得由 于子弹在变形过程中沿所述表面滑动而在表面上产生的热最少。如果由于低摩擦产生的热 量很少，则虽然子弹穿透蓄气筒壁，但可防止所述气体被点燃和爆炸。 用于气态燃料的蓄气筒，例如催化点燃器，可包括从阀装置延伸出且进入所述容 器中间的管件。如果所述蓄气筒充入的液化气仅到达低于所述蓄气筒中间高度的位置，则 液化气不能流入所述管件，即使当所述蓄气筒转成上端朝下也不能。但是，在气体释放过程 中摇动具有蓄气筒的装置可使液化气找到通向所述管件的路径，且扰乱适当的气体释放。 作为对策，在又一实施例中，所述蓄气筒包括用于吸收液化气的纤维吸收材料。可选择地， 所述纤维材料包含纤维素基的纤维或棉花，或包括两者。可替换地或此外，可包含共聚纤 维。第一实验已经使用简单、典型、可商业获得的现有棉塞，所述棉塞已经被证明可以非常 令人满意地用于气体吸收目的。虽然不是绝对地必须，但是根据上述内容纤维吸收材料有 利地与蓄气筒_插件组合相结合。 典型地，蓄气筒具有用于将所述蓄气筒固定在所使用装置上的螺纹。这种螺纹是 标准化的，且由于大规模生产商的较少数量而仅有非常少的改变。这意味着，使用这些蓄气 筒的装置必须设计成具有这些标准螺纹之一，或具有根本没有螺纹的蓄气筒固定装置。这 些要求限制了设计这种装置的自由度。 因此，需要具有更大变型的固定装置，使得相对于装置的设计具有更大自由度。换 句话说，希望提供用于具有更多螺纹连接的变型的蓄气筒的方案。这通过用于蓄气筒的插 件来实现，其中所述蓄气筒具有用于从所述蓄气筒释放具有或不具有浮质的气体的阀装 置。所述蓄气筒具有第一固定装置，所述插件具有第二固定装置，所述第二固定装置构造成 与所述第一固定装置配合，以围绕所述阀装置将所述插件固定到蓄气筒上。所述插件具有
9螺纹，以与气体消耗装置螺纹连接。 利用这种插件，蓄气筒可设有适合所用装置的螺纹。例如，这种插件可与上述具有 步进调节机构的蓄气筒一起使用，但是，该插件还可与任何其它种类的具有合适尺寸的蓄 气筒例如现有的不具有步进调节机构的标准蓄气筒一起使用。 通过选择不同于现有可商业获得的螺纹的螺纹尺寸，可防止所述蓄气筒用于设计 成具有相应螺纹的装置之外的其它装置。这样，如果装置具有特定螺纹，则仅可使用在插件 具有相应螺纹的那些蓄气筒。因此，需要特定种类气体或气体和浮质混合物的特定装置的 制造商可定购具有所需容量的大量蓄气筒，且可向这些蓄气筒提供仅与特定装置的特定螺 纹匹配的种类的插件。这样，蓄气筒自身可变成新的生产标准，而插件可根据所需容量和/ 或根据制造商或特定装置来选择。这意味着燃料蓄气筒可在插件中设有不同的螺纹，例如 比浮质储存筒的螺纹更大的螺纹，利用这种螺纹，在所述装置和相应蓄气筒之间不会发生 意外和可能的不匹配风险。因此，具有所述插件的所述系统可潜在地用于用户安全性的显 著增加。 所述蓄气筒可具有围绕所述阀装置的凹腔，所述凹腔沿所述凹腔向内的方向具有 变宽的侧壁，以在所述凹腔中形成肩部。例如，在具有阀装置的封闭元件压装在容器边缘上 的过程中形成所述肩部，其中所述封闭元件的侧壁发生变形。因此，对于生产这些肩部不需 要特定的生产动作，因为商业蓄气筒已经具有这种沿凹腔边缘的环形肩部。因此，这种蓄气 筒可相对容易地包含在现在的生产过程中。典型地，所述插件具有与所述凹腔相似的整体 剖面。在优选实施例中，插件具有弹性翼，所述弹性翼通过在所述肩部下的夹紧动作将所述 插件固定在所述蓄气筒上。 可商业获得的蓄气筒具有座阀，所述座阀具有管件，当所述管件被部分地推进所 述容器中时，气体从所述管件抽出。为了保护这种管件，所述插件可具有用于覆盖所述阀装 置的气体出口的中央保护盖。 优选地，所述插件具有包括边缘部的大致环形剖面，该边缘部包括翼部和优选地 朝向内的螺纹。有利地，所述保护盖通过多个杆件与所述边缘部连接，所述多个杆件构造成 可人工折断以从所述边缘部释放所述盖。这些杆件对于使用者意味着安全信号，因为蓄气 筒只能在不带盖时使用，折断杆件以移除所述罩盖清楚地向使用者表示所述蓄气筒之前已 经用过。 当所述插件插入所述蓄气筒的凹腔，且具有插件螺纹的蓄气筒拧在装置的相应螺 纹上时，相对于所述装置拧动所述蓄气筒会将所述蓄气筒朝向或远离所述装置移动。如果 所述装置装有推靠所述管件的静止的对应部件，所述拧动还将所述管件向所述蓄气筒内部 或外部移动，以调节流量。 在实验中已发现，O. 5-1. 0mm的螺纹意味着良好的调节和与流体调节的良好接触。
所述蓄气筒特别适于具有催化点燃器的加热装置。例如，所述加热装置具有用于 封闭所述蓄气筒的外壳。当所述蓄气筒排空以运行催化点燃器时，从液相向气相变化的燃 料可降低所述蓄气筒的温度。此外，寒冷环境也可导致所述蓄气筒的低温，使得不再保证从 所述蓄气筒的适当流出。为了改善这种情形，所述加热装置可具有将点燃了的气体从催化 器引导通过所述蓄气筒的流动路径，由此在围绕所述蓄气筒的外壳中提供热交换装置，以 在来自催化点燃器的点燃了的气体和所述蓄气筒表面之间进行热交换。这还降低了排气的
10温度，这对于在军事使用中降低加热器的热(红外)可追踪性是非常有利的。 为了进一步降低可追踪性，在另一实施例中，所述外壳还容纳用于催化点燃器进
气的流动路径，其中所述外壳包括用于在来自所述催化器的热的点燃了的气体和催化器的
进气之间进行热交换的热交换器。这样，排放气体从紧接着催化点燃后超过400°C的热状态
冷却至仅稍高于环境温度的冷却状态。 为了更进一步降低可追踪性，所述外壳可具有气体释放开口 ，以在热量从所述气 体传递至蓄气筒表面之后将点燃了的气体释放至环境大气中，其中所述释放开口具有径向 向外引导的流动路径。术语"径向向外"需要相对于柱形蓄气筒理解。通过实验已经证实， 与排放气体与蓄气筒柱状表面平行引导的流动相比，所述气体径向流动时与环境空气的混 合更有效。 这种催化加热器特别用于军事应用、院前环境和野战医院，以在徒步旅行、长途跋 涉或露营过程中用于加热水或食物、以及用作身体部位的加热器。在大量其它应用中也可 以用于巻发钳。 如上所述的用于催化点燃器的优选实施例包括金属网形式的催化器，因为IR射 线可穿过所述金属网中的开口并导致更好的热量分布。这种金属网可以是以平坦构型布置 或弯曲例如弯成管件的薄网。


下面将参考附图更详细说明本发明，其中
图1示出根据本发明的便携加热系统的概略图，
图2更详细地示出便携系统， 图3示出位于瓶体中的加热单元，a)覆盖有罩盖，b)安装有燃料箱， 图4示出便携式加压消毒器，a)以罩盖封闭，b)插有加热单元， 图5以a)端视图和b)侧视图示出具有直的平面单元的催化器， 图6示出具有直的平面单元或弯曲的平面单元的催化器，其中a)示出直的平面单
元，b)、c)和d)示出不同的弯曲的平面单元，e)是复式直的催化器， 图7示出具有锥形催化器网的实施例， 图8示出用于具有锥形网催化器的热水供给的实施例， 图9示出便携柔性液体加热器袋， 图10示出便携输液加热器， 图ll示出身体加热器， 图12示出根据本发明的用于加热器系统中的触发系统且具有用于加热系统的文 丘里系统的实施例， 图13以侧视图示出a)插件插入之前和b)插件插入之后的蓄气筒，
图14以透视图示出a)阀盖插入之前和b)阀盖插入之后的蓄气筒，
图15更详细地示出阀盖， 图16以a)剖视侧视图、b)以具有保护盖的端视图、和c)以移除保护盖的端视图 示出阀盖插件， 图17示出具有已插入的阀盖插件和适配器的阀盖，
图18示出在将阀盖插入吸附介质a)之前和b)之后的装配顺序，在将具有阀盖的
吸附介质插入容器c)之前和d)之后的装配顺序，e)以端部视图示出装配顺序， 图19以a)剖视侧视图以及以b)局部放大视图示出插入装置的蓄气筒， 图20以a)概略视图和b)局部剖视放大图示出具有围绕所述装置中的蓄气筒的
管件的可替换实施例， 图21示出具有被动流量调节器的加热器，
图22示出用于蓄气筒的加热系统。
具体实施例方式
图1示出根据本发明的加热系统1。加热系统1包括加热单元2和保护容器163。 加热单元2具有用于连接加热单元2的手柄4和一加热管5，所述加热管可从容纳在加热 管5中的催化元件发出热辐射。当所述加热系统不使用时，加热管5可装配在保护容器163 中。容器163还可用于储存与利用加热管5加热相关的流体或其它材料例如粉末，或用于 在运输和使用过程中构成流体或其它材料的储藏容器。容器163可用于热流体并起到隔热 瓶的功能，或用于通过把持容器163来暖手。为了降低输出到环境的能量，容器163可以是 隔热的。 容器163具有上部开口 6以及与手柄4 一端的适配器8的内螺纹(未示出)相应 的螺纹7。图la示出彼此分离的加热单元2和容器163，而图lb示出处于拧合在一起的加 热单元2和容器163。 应该认识到，容器163可具有除了图1所示之外的其它形状和尺寸，加热系统1可 具有多个用于加热流体或其它材料的其它容器。有利的是在所述其它容器的开口端6提供 内螺纹或外螺纹7，使得所述其它容器可以与适配器8拧合在一起以加热其中的材料。与加 热容器163中的流体或其它材料相关，使用者可以考虑在加热过程中发生的封闭箱中的压 力上升。为了防止在由于加热而在容器163中出现过压的情形中损坏材料和/或人员，加 热系统1有利地具有与容器163内部连接的安全阀，以在容器163中过压的情况下提供用 于相对于环境平衡压力的通道。在加热过程中不是必须将装有流体的箱体与适配器8拧合 在一起。 此外，加热系统1可在手柄4附近设有用于将系统1连接到例如制服上的皮带中 的可枢转吊钩9。 加热管5在下端封闭以防止流体进入加热管5。因此，没有用于流体从容器163进 入手柄4或加热管5中的入口 。用于平衡压力的安全阀也可设置在适配器8中。
在管5中安装有金属网形式的催化点燃器，从手柄4中的燃料/气体箱向所述催 化点燃器供应气体。在所述气体箱和管5中的催化点燃器之间设有可经按钮11通过使用 调节器来控制的阀，或设有内建在燃料箱中的阀。为了使催化过程开始，需要加热所述催化 器。如图lb所示，这可通过按压按钮10实现。按钮10既向用于对无焰催化点燃进行点火 的催化器部分供电，又用于气体的开启，以便可利用一只手操纵加热单元2。经手柄上部中 的开口提供空气的吸入和排气，其中图la和lb示出空气吸入开口 12，而在所述图中未示出 位于所述手柄相对侧的排放开口。这些吸入开口 12和排出开口可具有用于分别通过所述 开口调节进气和排气量的调节阀13。
在图2中示出图1所示更一般的加热系统1的特定实施例。图2中的概略图示出 具有插入到固接容器163中的加热管5的手柄4。手柄4包括燃料/气体箱14，气体从所 述燃料/气体箱例如通过图la所示的按钮11的操作经由调节器15输入喷嘴16。喷嘴16 是文丘里系统17的一部分，从而当气体从箱14中供给出时，气体携带空气因此携带空气中 的氧气。通过与进气口 12连接的管路18提供所述空气。所述气体和空气的混合物供给通 过文丘里系统17和催化元件20之间的传输管19。传输管19处于与催化点燃器20相同的 水平，该催化点燃器可具有孔或与形成催化元件21的封闭段的特定形状底部相互作用的 调节长度，以确保催化点燃器20中的平滑流动和气体_空气分布。在燃料气体转化成一氧 化碳和水蒸气的催化过程之后，这些排放气体通过另一管道系统22供给到手柄4的相对段 的排气开口 23。 根据所需要的应用和效率，催化点燃器20可具有不同的几何形状。作为示例，催 化点燃器可包括两个平面单元或一个或多个弧形单元，例如柱形单元，这在图5和6中更详 细示出。图5a和5b示出加热器系统30的端视图和侧视图，在所述加热器系统中，直的平 面催化器31设置在具有平坦外壳壁32和33的液密外壳中，IR射线可通过外壳壁辐射到 两侧。所述系统具有进气口 34和排气口 35。为了提供进入的气体/空气混合物的均匀流 动，在加热器系统的下部37中提供具有多个入口 36的歧管。 图6示出用于平面催化器的替换。图6a是具有进气口 34和排气口 35的直的平 面催化器31的概略图。图6b示出弯曲成半环的弧形平面催化器38，而图6c和6d示出以 更大角度弯曲的平面催化器39、40、41。图6e示出复式直的平面催化器42。
参考图1和2，催化过程产生大量红外辐射，所述红外辐射通过加热管5的材料传 输并进入容器163，该容器在上方利用隔离壁29关闭。容器163中的介质暴露于红外辐射， 该红外辐射特别加热容器163中的水。为了确保红外辐射的有效利用，容器163的内侧可 具有反射涂层，以降低通过容器163的壁的热辐射。还可以利用大体隔热的壁来构造容器 163，可选择地利用从隔热瓶和罐所知的多层结构来构造容器163。 利用隔热容器163和未加热的手柄，难以追踪与军事应用相关的这种加热系统1 的使用，因为通过这种方法热辐射被最小化。在使用过程中意味着具有被追踪的潜在风险 的特定种类热辐射与来自通过排气开口 23的已知催化过程的热排放(气体，水蒸气)相 关。为了降低排放气体的温度，提供对流式热交换器25，所述对流式热交换器至少部分围 绕气体箱14，以将热量从排气的排放传输至气体箱的壁，并进一步传输至气体箱的气体出 口和气体箱14中的液化气。此外，用于排放气体的管路22至少部分由用于通过进气口 12 吸入空气的管路18围绕。因此，热量从排放气体传输至气体箱14并传输至吸入空气，这有 利于优化催化燃烧。关于此应该注意，来自气体箱14的气体在经文丘里系统17的喷嘴16 后的膨胀过程中会使气体冷却，这增加了对排放气体的热量的吸收。从排放气体向吸入气 体和气体箱14辐射热有利于确保加热系统1在非常寒冷的环境中的有效功能。因此，加热 系统1可很好地适用于炎热区域和寒冷区域，且由于它的坚固特性而适用于军事领域。
在对容器163中的水、食物或其它介质24进行加热的情况下，当容器安装在适配 器8上时，由于加热而可能在容器163中产生的过压引起对加热系统1和它的使用者的风 险。为了降低损害所述装置和人员的风险，加热单元1具有位于容器163内部和气体箱外 部大气之间的安全阀25。所述安全阀在容器163内部和外部环境之间开启用于平衡压力的通
13道。在图中所述过压阀设置在适配器8中，但也可在所述装置的其它的适当位置提供过压阀。
为了更容易地操作，加热单元2还可具有热传感器26，该热传感器可利用介质24 发出的红外辐射来测量介质24的温度。可替换地，热传感器26可包括温度计，所述温度计 在浸入所述介质时测量所述介质的温度。但是，该实施例未在图2中示出。所述热传感器 可与手柄上的温度指示器(未示出)连接或与指示介质24达到特定预设温度的声学装置 连接。作为示例，可以在所述手柄上的单元上设定所述温度或所述温度可以是预设的，使得 可例如通过手柄上的声音或光的指示来表明已达到特定的温度。因此，还可以考虑使用所 安装的不同颜色的光指示器或多个光指示器，它们根据所到达温度开启，以便向使用者显 示已经达到或超过的温度。 按照又一可替换实施例，可插入调节直接进入催化点燃器的气流的与温度相关的 阀。如果催化点燃器中的温度超过预定温度，所述与温度相关的阀将向下调节气流直到所 述温度到达所述催化点燃器中允许的水平以下。 图3b示出带有插入的加热单元2的瓶体95，所述加热单元具有气体箱14和加热 管5。与上述实施例相似，过压阀92防止由于过压产生的损坏。当加热单元2不使用时，可 移除气体箱14，具有加热管5的留下的加热单元被罩盖89覆盖，如图3a所示。如结合其它 实施例所述，加热单元通过标准适配器8与瓶体95连接。 图4a和b示出具有可加压容器97的便携式加压消毒器96，所述容器由抗压罩盖 98封闭，所述罩盖可被开启以插入需消毒的医疗工具或其它物品。可选择的，这些工具可以 放置在插入所述容器的框格中。当不使用时，如图4a所示，容器97被另一罩盖89封闭。当 加热单元2插入容器97中时，所述另一罩盖89被移除，如图4b所示。可替换地，加热管5 可设置在消毒器内部，为了安放另一罩盖89仅移除气体箱14。为了使所述消毒器不爆炸， 加热单元2设有压力阀92。使所述阀开启的过压可调节成例如2bar的预定压力。
事实上，便携式加压消毒器通常与催化点燃器组合使用，在所述点燃器具有除了 本发明之外的其它点火系统时也是如此。例如，可替换地可使用压电点火系统或Viani的 US 4，886，017所公开的系统。因此，有用的是具有可加压容器和催化点燃器的便携式加压 消毒器，所述可加压容器具有用于插入要消毒元件的开口 ，所述催化点燃器浸在容器内的 液体中。优选地，催化点燃器具有包含催化器的加热管，其中所述加热管由红外辐射可穿透 且流体密封以便浸入液体中的材料制成。这种催化加热器可固定到所述容器的开口上，以 将加热管浸入到容器内的液体中，其中所述开口与所述催化点燃器的适配器配合以实现紧 密固定，例如螺纹固定。 图7示出具有锥形催化器的实施例。所述实施例包括锥形主催化器50，所述锥形 主催化器在锥体的窄端与供气管51连接，以在锥形主催化器50的上端释放燃料气体和空 气的混合物。气体在压力下释放，这将气体传输至锥体的下部宽端，在该位置还设有具有催 化器部分52的触发机构。气体通过进气口 53经气体流量调节器54和文丘里系统55供应， 其中气体和来自进气口 73的空气混合。为了触发，流量调节器开启以使气体/空气供应至 所述主催化器管体50的下端，并切换与催化器部分52电连接的导线56中的电流。在所述 主催化器管体50底部中的金属催化器部分52由通过起电阻加热器作用的金属催化器部分 52的电导体电加热至足够高的温度，例如15(TC和25(TC之间，由于所提供的氧气还增加额 外的温度，以开始典型地发生在30(TC和50(TC之间的催化反应。所述催化反应触发主催化器50中的催化点燃。排放气体57通过排气口 58排出。 锥形主催化器50内的催化点燃通过IR可穿透的外壳59发出IR辐射，所述外壳 例如由石英玻璃或铝制成，在所述壳体外部水在水管60中流动，所述水通过入水口 61提供 并通过排水口62释放。可替换地，所述水可由与所述实施例相关的其它液体替代。因为水 可有效地吸收IR射线，所述水管的壁64可由轻质量材料例如塑料制成。但是，其它材料也 是可以的，例如钢或其它金属。优选的是IR射线不可穿透的材料。 已经证明主催化器50的锥形金属网能产生比柱形管更好的排放气体的输送。由 于排放气体很热，它们也将热量传输至催化器50上方的部分中的水中。为了向水管60中 的水提供尽可能多的热量，供气管51在所述催化器上方的部分中且可选择地也可以在催 化器内部具有陶瓷部63、隔热涂层或包绕的陶瓷管。 电线穿过水管60利用紧固凸缘66与催化器部分52连接。气体流量调节器与温 度传感器68电连接67，以检测水管60中水的实际温度。此外，流量调节器54与文丘里系 统55连接71，并与A传感器69连接70，以使所述点燃器适于优化催化以实现最高的效率 和降低的环境负担。 本发明的便携实施例特别适合徒步旅行者和军事目的。 在图8中以一实施例示出锥形催化器50，其中催化器50嵌入用于非便携式应用的 液体箱60中，例如用于作为工业液体温热装置或家庭热水器的水分配网应用。对于类似的 元件，附图标记与图5中的相同。与图5中装置的不同设置在于，催化器在液体箱60底部 以水平方向设置，在加热状态下底部的温度通常显著地低于顶部的温度，加热的液体在顶 部通过液体出口 62排出。例如，液体的温度曲线可从催化点燃器随着高度大致线性增加。 因此，液体箱底部和顶部之间的典型温度范围是，从底部的由于温度为大约15°C的冷入口 液体导致的25t:到排出液体的顶部的大约80°C。为了有效地引导IR辐射进入液体箱60， 在IR可穿透的外壳59下方提供反射器72。 图9示出便携式液体加热袋75，图9a中以透视图示出加热系统74，所述加热系统 包括加热单元2，该加热单元具有位于柔性袋75中的加热管，该柔性袋的容积91装有通常 是水的液体。例如，加热袋75可用于融化通过开口 90加入容积91中的雪，以获得供使用 的水。图9b中的视图示出通过柔性袋75的剖视图，使得可观察由外管76围绕的加热管的 布置。外管76具有下方开口 77和上方开口 78，使得水或其它液体能流入加热管和外管76 之间的空间中。加热所述空间中的水产生所述空间中的水或其它液体的对流，使得建立从 下方开口 77到上方开口 78的有效循环。 容积91中的液体可用于加热其它材料。例如图10a和10b所示，示出相似的系统， 其中液体盒79插入加热袋75中，以通过外壳75中的水或液体加热。所述液体盒可容纳用 于医学应用的输液液体或血液或其它材料。外壳75可装有上部折叠闭合部80，该上部折 叠闭合部可展开以进入所述外壳的内部容积。通过所述折叠闭合部，液体盒79可插入外壳 75或从外壳中移出。可替换地也可使用其它闭合机构，例如拉链闭合部。
事实上，液体加热袋通常与催化点燃器组合使用，在所述点燃器具有除了本 发明之外的其它点火系统时也是如此。例如，可替换地使用压电点火系统或Viani的 US4， 886，017公开的系统。因此，有用的是由柔性材料制成并具有用于插入浸在容器内的液 体中的催化点燃器的开口的便携式液体加热袋。优选地，所述催化点燃器具有容纳催化器
15的加热管，其中所述加热管由红外辐射可穿透且流体密封以浸入液体中的材料制成。这种 催化加热器可固定在所述袋的开口上，以将加热管浸入所述袋的液体中，其中所述开口与 催化点燃器的适配器配合以实现紧密固定，例如螺纹固定。优选地，加热管5由具有下方开 口 77和上方开口 78的外管76围绕，使得所述水或其它液体能流入加热管5和外管76之 间的空间中。加热所述空间中水的会在所述空间中形成水或其它液体的对流，从而建立从 下方开口 77到上方开口 78的有效循环。后一实施例还可与上述消毒器一起使用，并与下 述身体加热器一起使用。 在图1 la中，所示身体加热器81具有例如沿衣服内的胳膊和腿设置在身体表面上 的管道系统82。所述管道系统通过循环管道83、84与加热容器85连接，在所述加热容器 85内部设置根据本发明的加热系统2。图11b更详细示出加热容器85。燃料箱14提供加 热单元2将加热容器85中的液体加热所需的燃料。利用泵系统86，加热液体通过各自的开 口 87a、87b进入和离开所述加热容器。可选择地，所述泵系统可包括泵速调节器88。当所 述身体加热器81不使用时，在移除加热单元2或移除燃料箱14之后可利用罩盖89关闭加 热容器85，如图llc所示。设有过压阀93，以防止在所述液体被加热超过沸点时爆炸。
事实上，所述身体加热器通常与催化点燃器组合使用，在所述点燃器具有除了本 发明之外的其它点火系统时也是如此。例如可替换地使用压电点火系统或Viani的US 4， 886，017公开的系统。因此，有用的是具有用于插入浸在容器内的液体中的催化点燃器的 开口的便携身体加热器。优选地，催化加热器具有容纳催化器的加热管，其中所述加热管由 红外辐射可穿透且流体密封以浸入液体中的材料制成。这种催化加热器可固定在所述袋的 开口上，以将加热管浸入所述袋的液体中，其中所述开口与催化点燃器的适配器配合以实 现紧密固定，例如螺纹固定。 图12示出用于本发明加热系统的文丘里系统和触发系统。应该认识到，所述文丘 里系统对于触发系统的运行不是必须的，且所述触发系统对于所述文丘里系统的优点也不 是必须的。但是由于得以优化的性能，它们的组合是优选的。 如图12所示，文丘里系统55用于燃料气体42和氧气/空气43的混合。通过文 丘里喷嘴44以蒸发的燃料气体42的形式提供燃料，通过向喷嘴出口 49平滑弯曲的通道45 加入氧气/空气，所述通道由喷嘴44的凹形外侧46和围绕的管部48的凸形内壁47之间 的空间提供。 加热管5围绕文丘里管44、48和锥形主催化器的网50的固定装置94之间的陶瓷 连接63。 电极99与电连接到保持件102的导电基体101隔离100。保持件102通过催化器 部分104与电极99电连接，利用从电极99通过催化器部分104流至基体101的电流加热 所述催化器部分。由于在催化器的网50的上端提供气体混合物，所以气体必须被传输104 至催化器的网50的下方宽部。在下端，所述气体需要改变方向，这是利用弯曲面105、优选 地为球形弯曲面以非常低的流动阻力实现的。在点燃之后，排放气体57在网50和外管5 之间离开点燃器。相对主催化器50，催化器部分104的表面区域非常小，使得仅需要很小的 电流加热催化器部分104。 在图13a中示出蓄气筒14。其包括由阀盖163关闭的容器162，管件164从阀盖 延伸出，以从容器162释放气体。从下文特别是图14a可清楚地看到，阀盖163具有凹腔166，盖插件165可插入该凹腔。上部的图13a示出盖插件165位于阀盖163外部，下部的 图13b示出盖插件165位于阀盖163内。盖插件165包括覆盖管件164以保护该管件的保 护盖106。通过多个弹性翼107实现将保护盖106固定在阀盖163的凹腔166中，这在图 16a-c中更详细示出。 图14a示出插入盖插件165之前的蓄气筒14，图14b示出插入盖插件165之后的 蓄气筒14。蓄气筒14包括具有容器壁108的容器162，吸收液化气的吸收介质109位于容 器中。当气体通过管件164从蓄气筒14释放时，压力的降低导致气体从吸收介质109中的 液化气进一步蒸发。所述气体沿管道110进入阀111并通过管件4释放。
应注意，第一实验已经显示，商业可获得的现有棉塞形式的纤维材料已证实可以 作为有效的液化气吸收体。这些吸收体可有效到这样的程度，即，尽管管道110可向下延伸 到超过所述气体容器(的高度) 一半的位置且容器中液化气的量可填充成多于容器容积的 一半，也可以确保蓄气筒适当的倒转功能。 图15更详细地示出阀盖163中的阀111。管件164具有管壁112和内部通道113， 气体通过该内部通道且通过管端112'的开口 113'释放。当管件164通过抵抗来自弹簧 127(或可替换的，其它类型的弹性元件)的弹性力被压入空间114时，实现气体的释放。弹 簧127将管件肩部115压靠在座阀构型中的橡胶密封件116上。所述橡胶密封件116防止 气体进入三个释放通道117a、117b、117c。气体通过管道110和管路118进入空间114。管 件164可被压进空间114一定距离，使得仅第一释放通道117a开启用于从空间114释放 气体。这导致气体以第一释放率释放。如果管件继续压入所述空间，则通过第一释放通道 117a和第二释放通道117b释放气体，导致气体以更快释放率释放。再进一步将管件压入空 间114使得不仅通过第一通道117a和第二释放通道117b而且通过第三释放通道117c释 放气体，这意味着通过管件4的内部通道113更快地释放气体。释放通道117a、117b、117c 的剖面尺寸可以是相等的或可以是变化的。此外，根据所需释放步骤的数量，释放通道的数 量可以不同于三个。座阀111被作为阀盖163 —部分的支承锥体120和金属围绕件119气 密支承和包绕。 如图14a所示，阀盖163具有开口环121，该开口环具有用于与容器162的颈部123 接合的密封件122。在生产过程中，当阀盖163安装在容器颈部123上时，阀盖163的如图 15所示的初始为直的侧壁124变形成如图14a所示的肩部126，以将阀盖163固定和气密 紧固在容器颈部123上。当弹性翼107在插入过程中沿开口环121内侧125滑动并卡入肩 部126时，这些肩部126用于将盖插件165保持在适当位置，如图14b所示。
图16a是与图13a相似的盖插件165的侧部投影，图16b是移除保护盖106之前的 俯视图。保护盖106具有图16a中未示出的下缘106'。下缘106'通过杆129与外环128 连接，为了移除保护盖106要破坏所述杆129，在此之后可看见如图16c所示的盖插件165。
盖插件165还包括用于例如通过适配器131与气体消耗装置连接的内螺纹130，如 图17所示。适配器131具有与螺纹130接合的第一螺纹部132，以及用于与装置中相配合 的螺纹接合的具有外螺纹134的第二部分133。下文将更详细解释这种接合。
图18a-18e示出用于根据本发明蓄气筒的装配顺序。在图18a中，具有管道110 的阀盖163设有由吸收介质109制成的套筒135。套筒135具有内部管状通道136，该管状 通道用于容纳管道IIO，在一端137具有便于管道110插入的锥形部138。图18b示出所述管道110已经容纳在套筒135中的情形。阀盖163和套筒135的组件插入容器162中，如 图18c所示，并通过由平直的壁124变形成肩部126而密封，如图18d所示。图18e示出最 终组件的端视图。 吸收介质169吸收液化气且防止所述液化气进入管道110，使得仅蒸发的气体可 通过管件164释放。吸收介质109可由各种材料制成，但是第一原型是使用棉塞而不是超 级吸收剂。已经证明普通商业类型的棉塞适合于有效地吸收全部液化气。在将液化气充入 容器162的过程中，棉塞吸收所述液体并膨胀，直到它充满容器的大部分，如图2b所示。
应注意，本发明的首要目的与燃料蓄气筒相关。但是浮质蓄气筒是另一种应用。如 果需要浮质，管道110可进一步延伸入容器162中。 图19a示出包含蓄气筒14的催化点燃器形式的装置的可能实施例。图19b是图 19a的一部分的放大图。适配器133的外螺纹134与装置1的内螺纹140接合，以将蓄气 筒14安装在装置1上。管件164延伸通过密封环141到达按压元件142，当适配器133拧 入所述装置足够深时，管件164压靠所述按压元件。拧动蓄气筒14使得所述适配器相对装 置1的螺纹140纵向移动，由此导致蓄气筒14相对装置1的纵向移动。如果蓄气筒14拧 入装置1 ，则管件164按入空间114，从而通过一个或多个释放通道117a、 117b、 117c在空间 114以及装置1的进入通道143之间提供通道。 实际的实验已经示出，适配器133和装置1之间的良好调节螺纹实现在释放开口 117a、117b、117c的直径上的可平滑调节的气流。这种释放开口还可沿按压方向制成细长 形，使得可在较大的按压距离上进行气流速率的平滑调节。 参考图19b和图20，来自管件4、4'中气体的气压推动橡胶球44，使得该橡胶球离 开其座部169，以使围绕该橡胶球的气体通过并进入作为文丘里管55 —部分的喷嘴16。在 装置1过热的情形中，双金属板47由于热量而在其座部170中变形，并抵抗气流将橡胶球 44压回以降小气流，使得可确保用于装置1的安全运行温度。
如图19a所示，通过底部盖148保护容器2。 代替使用装置1的螺纹140和适配器133的螺纹134之间的接合来实现蓄气筒14 相对装置1的纵向距离调节，可提供不同的机构。这在图20a和8b中示出。
图20a中示出一实施例，其中保护管151围绕蓄气筒14且固定在装置1上。图20b 是局部放大图，其中所述装置的大部分没有示出。参考图20a，保护管151的端部152具有 与端盖148的内螺纹149接合的外螺纹153。通过转动端盖148，螺纹149和153之间的接 合将所述端盖相对保护管151移动，由此底板150相对装置1移动蓄气筒14。在所述情形 中，没有盖插件105插入阀盖3的凹腔3'中。图19b的适配器133由不同的适配器133' 替代，该适配器在图20b的实施例中以与图19b中适配器相同的方式固定在装置1上，由于 在图20b的实施例中没有盖插件165，所以所述适配器的目的是在阀盖165的柱状部和适配 器133'的柱面之间进行滑动引导。 通过利用保护管4围绕蓄气筒14，可保护蓄气筒14不受外部损坏。此外，可在排 放气体和吸入空气之间实现有效的热传递。此外，可通过所述排放气体加热所述蓄气筒，其与寒冷区域相关。这些优点将在下文中更详细描述。 图20b示出一种情形，其中管件164被按压进空间114中，使得第一释放通道117a 刚好要使空间14与管件164的内部通道113连接。 所述蓄气筒可用于国际专利申请WO 2007/085251公开的催化点燃器，该公开的 内容引用在此作为参考。在W02007/085251的现有催化点燃器中，提供一种具有通过外部 按钮操纵来释放燃料气体的阀的调节器。但是，在蓄气筒的步进调节机构方面，可不使用所 述调节器，因为所述蓄气筒本身具有步进调节功能。所有的其它部件可保留。
所述催化过程产生大量红外辐射，所述红外辐射通过加热管5的流体密封、红外 辐射可穿透的材料传输进入流体容器163。容器163中的介质，例如包含液体的水，暴露于 特别加热容器163中介质的红外辐射中。为了确保红外辐射的有效利用，容器163内侧可 具有反射涂层，以降低通过容器163壁体的热量发散。此外，可用隔热壁、可选择地利用从 隔热瓶获知的多层结构来构造容器163。 催化过程的质量取决于传输至催化点燃器的气体的量，因为点燃器根据环境温度 和装置1所需性能需要不同量的气体。按照上文结合图19和图20的说明来调节所传输气 体的速率。 利用隔热容器163和几乎不被加热的手柄51，难以追踪与军事行动相关的这种加 热系统l的使用，因为通过这种方法热量发散被最小化。在使用过程中意味着潜在追踪风 险的特定类型的热量发散与已知催化过程中通过排放开口 170的热排放(气体、水蒸气) 相关。为了降低排放气体的温度，提供一种对流式热交换器171，该对流式热交换器至少部 分围绕蓄气筒14，以将热量从排放气体传输至气体箱中的气体。而且，用于排放气体的管 路169至少部分被管路161围绕，管路161用于通过入口 162吸入空气。因此，热量从排放 气体传输至蓄气筒14和吸入空气，这有利于燃烧最优化。在这方面应该注意，来自蓄气筒 14的气体在文丘里系统55中的喷嘴之后的膨胀过程中使气体冷却，从而可吸收来自排气 的大量的热。 从排放气体向吸入气体和蓄气筒14的热排放用于确保所述加热系统在非常冷的 环境中能正常起作用。因此，所述加热系统非常适用于炎热和寒冷区域，且由于它的坚固特 性还适用于军事领域。 图21示出催化点燃器的又一实施例，其中压力调节器146安装在所述催化点燃 器中。所述蓄气筒具有雌适配器197，该雌适配器具有用于从蓄气筒14释放燃料的内管件 164'。蓄气筒14的内管件164'被雄适配器196沿进入蓄气筒14的方向按压，使得所述气 体通过所述雄适配器释放到阀系统198中。在阀系统198中，阀元件199阻止气体排出到 相邻腔室195中，除非按压元件155压靠阀元件199。在操作状态下，所述按压元件155沿 蓄气筒方向按压阀元件199，使得燃料气体通过阀系统198释放且进入相邻腔室195中。预 定量的气体从相邻腔室195进入通道139，并进一步进入文丘里系统55。阀元件199上的 压力由弹簧157抵靠弹性橡胶膜194的作用力决定，该弹性橡胶膜弹性保持按压元件155 处于适当位置。如果相邻腔室195中的压力增加，则按压元件155沿远离所述蓄气筒的方 向弹性压向弹簧157，由此阀元件199还沿远离蓄气筒14的方向移动，由此降低通过阀系 统198的流量。当相邻腔室195排空用于气体再次通过通道139时，相邻腔室195中的压 力降低，弹簧157将按压元件155更紧地压靠在阀元件199上，这再次增加所述流量。所述系统被动地调节相邻腔室195中的压力，且独立于温度并独立于蓄气筒中的气压作为被动 流量调节器起作用。 如与图19b相似的图20所示，来自气体的气压推动橡胶球44，使得该橡胶球从其 座部169离开，以让周围的气体通过并进入喷嘴16中。在装置1过热的情形中，双金属板 47由于热量在其座部170变形，并抵抗气流推回橡胶球44以减小气流，使得可确保用于装 置1的安全操作温度。此外，双金属盘47构造成当加热介质的温度达到预定温度例如90摄 氏度时改变形状。这通过红外辐射可穿透的加热管5周围的加热介质的温度的影响实现， 所述加热管5通过金属壳体与双金属板47热接触，所述金属壳体优选地由具有良好导热性 的铝制成。此外，应该认识到，在加热管5未被液体充分包围以吸收来自催化点燃器的辐射 热量的情形中，排放气体173具有比所述点燃器正确运行下更高的温度。所述更高的温度 也导致双金属板47变形，这导致气体供应的减少甚至停止，这是抵抗所述装置过热的附加 安全方法。这样所述双金属板具有三重安全功能。 图20更详细示出作为过压安全装置的弹簧校准压力安全阀156、优选地具有低热 导率的隔热罩159、和隔热陶瓷管罩171。 图22示出具有用于围绕蓄气筒14的热量回收的双管系统的改进的进气和排气系 统。未示出加热装置本身具有的催化加热器。所述视图实质上示出气体从催化加热器1的 流动172。所述气体在催化加热器1中未被耗尽，而是返回蓄气筒14的外壁162，这由箭头 172、 173示出。箭头172表示的热排气沿蓄气筒14壁体2的外侧引导，这由箭头173示出， 由此排放气体172向端盖148的底板150逐渐释放它的热量，其中排放气体172释放到大 气中。蓄气筒14的外壁108优选地由具有适当热导性的材料例如铝制成。由此，热量传递 到蓄气筒14内部的气体，这改善了气体从蓄气筒14的管件164的流出。这还可抵抗气体 离开蓄气筒14时由于蒸发/膨胀而导致的热量损失。 在热排放气体沿壁体162流动的过程中，在气体172通过端盖148中的出口释放 到大气之前通过与壁体162的热交换冷却所述气体172，这由箭头174示出。由于这些开口 从端盖148径向向外导向，与周围空气的混合几乎是瞬间的，使得因为与寒冷的周围空气 的混合而降低并模糊了的信号难以用于对加热器进行红外追踪。 作为从催化点燃回收热量的附加装置，吸入用于催化点燃的空气如箭头175所示 流入管161，并通过导热分隔壁176由排放气体172加热，然后所述空气如箭头177所示流 到所述催化加热器。这种措施进一步降低了排放气体的温度，这将热追踪军事使用的加热 器的可能性最小化。 虽然上文已经结合手持便携式催化加热器描述了上述蓄气筒的应用，但这不对本 发明进行任何限制。这种蓄气筒可用作浮质蓄气筒来代替不同应用领域的现有蓄气筒。
当与催化加热器共同使用时，所述应用可延伸到用于水密柔性袋中液体的加热 器，以通过所述加热器加热所述袋中液体。例如，可提供一袋以加热水或其它液体，例如
-用于清洁的水，
-医学注射液，-在用于加热人体的紧身循环系统中使用的、可选择地包含在人的外衣/衣服中 的水，-通过融化袋或其它类型容器中的雪而提供的普通的水。
20
权利要求
一种催化加热系统(1)，包括用于燃料气体的无焰催化点燃的主催化器(20，50)和用于开始催化点燃的触发系统，所述触发系统包括电源，该电源与导电的金属催化器部分(104)电连接，以使电流流过所述催化器部分(104)，由此将所述催化器部分加热至在该催化器部分触发催化点燃所需的温度。
2. 如权利要求l所述的催化加热系统，其特征在于，所述金属催化器部分(104)显著小 于所述主催化器(50)。
3. 如权利要求1或2所述的催化加热系统，其特征在于，电流流过的所述金属催化器部 分(104)具有分别小于1mm的宽度、高度和长度。
4. 如前述任一权利要求所述的催化加热系统，其特征在于，所述主催化器(20， 50)是 金属网。
5. 如权利要求4所述的催化加热系统，其特征在于，所述主催化器(50)是具有变化的 直径的管状网。
6. 如权利要求5所述的催化加热系统，其特征在于，所述主催化器是截顶锥形的管状 网(50)。
7. 如前述任一权利要求所述的催化加热系统，其特征在于，设有用于混合燃料气体和 氧气的文丘里系统(17，55)，该文丘里系统包括具有喷嘴出口 (49)的文丘里喷嘴(16,44) 和围绕所述文丘里喷嘴的通道(45)，通过所述喷嘴出口提供燃料气体，所述通道形成在所 述文丘里喷嘴的外壁(75)和围绕所述喷嘴的管道部(47)之间，所述文丘里喷嘴的外壁是 凹形的，所述围绕所述喷嘴的管道部是凸形的，以形成朝向文丘里喷嘴出口的平滑弯曲的 通道。
8. 如前述任一权利要求所述的催化加热系统，其特征在于，所述系统是具有一体的燃 料箱(162)并包括手柄(4)的便携系统，在该手柄的延伸部中设有容纳催化器(20， 50)的 加热管(5)，其中该加热管由红外辐射可穿透且流体密封以浸入液体中的材料制成。
9. 如前述任一权利要求所述的催化加热系统，其特征在于，还包括位于燃料箱(162) 和排放管系统之间的热交换器(171)，以在来自催化点燃的排放气体和所述燃料箱的壁体 之间进行热交换。
10. 如前述任一权利要求所述的催化加热系统，其特征在于，所述催化器(20， 50)由浸 在液体箱中的流体密封、红外辐射可穿透的外壳(5)围绕，以通过来自所述催化器的催化 点燃产生的红外辐射来加热所述液体箱(3)中的液体。
11. 如权利要求10所述的催化加热系统，其特征在于，所述催化器是细长的且在所述 液体箱的底部区域水平地或基本水平地延伸。
12. 如前述任一权利要求所述的催化加热系统，其特征在于，还包括容纳具有或不具有 浮质的气体的蓄气筒，所述蓄气筒(14)包括用于容纳气体的容器(162)且包括具有管件 (164)的阀装置(164， 112， 113， 114， 115， 116， 127， 117a， 117b， 117c)，以通过所述管件中的 通道从所述容器(162)释放具有或不具有浮质的气体，所述阀装置包括弹性元件(127)，所 述弹性元件提供远离所述容器抵抗所述管件(164)的弹性力，所述管件(164)具有内部通 道(113)，以在所述管件(164)沿朝向所述容器内部的按压方向抵抗弹性力按压一定距离 时，通过所述通道(113)从所述容器(162,163)释放气体。
13. 如权利要求12所述的催化加热系统，其特征在于，所述管件(164)具有管壁(112)，所述管壁具有沿按压方向间隔的多个第二开口 (117a， 17b， 17c)，以根据所述管件 (164)压向所述容器(162)内部的距离，通过这些开口的集合来释放气体。
14. 如权利要求13所述的催化加热系统，其特征在于，所述第二开口 (117a，117b， 117c)具有彼此不同的横截面尺寸。
15. 如权利要求13所述的催化加热系统，其特征在于，所述管壁(112)为柱状，其中在 第一端(112')具有第一开口 (113')，相对端(112')封闭。
16. 如权利要求13、14或15所述的催化加热系统，其特征在于，所述蓄气筒(14)包括 用于吸收液化气的纤维吸收材料(109)，可选择地，所述纤维吸收材料包括纤维素基的纤维 或棉花或包括纤维素基的纤维和棉花。
17. 如前述权利要求13-16中任一项所述的催化加热系统，其特征在于，所述蓄气筒与 插件(165) —起提供，其中所述蓄气筒(14)具有第一固定装置(124，126)，所述插件(165) 具有第二固定装置(107)，所述第二固定装置构造成与第一固定装置配合，以围绕所述阀装 置(164， 112， 113， 114， 115， 116， 127， 117a， 117b， 117c)将所述插件固定到所述蓄气筒上， 其中所述插件具有用于与气体消耗装置(139)螺纹连接(130,132)的螺纹(130)。
18. 如权利要求17所述的催化加热系统，其特征在于，所述蓄气筒(1)具有围绕所述阀 装置(164， 112， 113， 114， 115， 116， 127， 117a， 117b， 117c)的凹腔，所述凹腔具有在所述凹 腔的向内方向变宽的侧壁(124)，以在所述凹腔中形成肩部(126)，其中所述插件(165)的 横截面整体上与所述凹腔相似，并具有弹性翼(107)，以通过所述弹性翼在所述肩部下的夹 持作用来固定所述插件(165)。
19. 如权利要求18所述的催化加热系统，其特征在于，所述插件(165)具有包括边缘部(128) 的基本上环形的截面，该边缘部包括所述翼(107)和向内朝向的螺纹(130)。
20. 如权利要求19所述的催化加热系统，其特征在于，所述翼(107)设置在由所述螺纹 (130)形成的环形外部，且在所述环形的径向向内的方向有弹性，其中所述翼(107)和所述 肩部(126)构造成用于在所述插件(165)插入所述凹腔的过程中可实现所述翼进入所述环 形的必要运动，并构造成在插件在凹腔中具有最终位置时可实现所述翼离开所述环形的必 要运动。
21. 如权利要求17-20中任一项所述的催化加热系统，其特征在于，所述插件(165) 具有用于覆盖所述阀装置(164，112，113，114，115，116，127，117a，117b，117c)的出气口 (164,113)的中央保护盖(106)。
22. 如权利要求21所述的催化加热系统，其特征在于，所述保护盖(106)通过多个杆(129) 与边缘部(128)连接，所述杆构造成可人工破坏，以从所述边缘部(128)释放所述盖 (106)。
全文摘要
一种催化加热系统，包括用于可燃气体的无焰催化点燃的主催化器(20，50)和用于开始所述催化点燃的触发系统，所述触发系统包括与金属催化器部分(104)电连接的电源。当电流流过所述金属催化器部分时，该金属催化器部分自身作为电阻加热器被加热至触发所述催化点燃所需的温度。通过利用电流来直接加热催化器部分，一旦电阻加热达到用于开始催化反应的温度，反应就开始。一旦反应开始，该反应就被传递至主催化器。
文档编号F23D14/10GK101796345SQ200880105271
公开日2010年8月4日 申请日期2008年7月3日 优先权日2007年7月3日
发明者F·G·默勒, H·J·默勒 申请人:热传动装置专业有限责任公司