利用液体燃料操作的移动加热装置制造方法
【专利摘要】提供了一种通过液体燃料操作的移动加热单元，所述移动加热单元具有：具有燃烧空气入口(3)的燃烧室(2)，其中所述燃烧室(2)具有与燃烧空气入口(3)邻接的至少一个加宽部分(20)，所述加宽部分(20)的横截面随着距燃烧空气入口(3)的距离增加而加宽，并且在所述加宽部分(20)内，燃烧空气与燃料在操作期间在有焰燃烧中被转化；燃料供应装置，其被以这样的方式布置以至于燃料被给送到加宽部分(20)内；和空气引导装置(6)，其被构造为将燃烧空气以具有在周向延伸的流动分量引入到所述加宽部分(20)内，以此方式以使得轴向再循环在加宽部分(20)内形成，在所述轴向再循环区域中，气体沿着燃烧空气入口(3)的方向与主要流动方向(H)相反地流动。燃料供应装置具有用于在燃烧空气入口(3)处喷射燃料的喷嘴(15)。
【专利说明】利用液体燃料操作的移动加热装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用液体燃料操作的移动加热装置。
【背景技术】
[0002]在本文中，“移动加热装置”应被理解为适合于在移动应用中使用并且被相应设计的加热装置。这特别地指所述移动加热装置是可运输的(根据情况，固定地安装在车辆内或者仅仅布置在那里用于运输)而不仅仅适合于如在建筑物的加热的情况下连续的、静止的使用。移动加热装置还可以被固定地安装在车辆(陆地车辆、船等)内，特别是在陆地车辆内。特别地，移动加热装置能够适合于用于加热车辆内部，比如陆地车辆、船或者飞机内部，以及加热部分开放的空间，如能够比如在船特别是游艇上发现的空间。移动加热装置还能够暂时以静止的方式使用，比如在大帐篷、集装箱(例如，用于建筑工地的集装箱)内等。根据优选的进一步研发，移动加热装置适合于作为用于陆地车辆(诸如，活动房屋、房车、公共汽车、客车等)的驻车加热器或者辅助加热器。
[0003]移动加热装置通常被用作例如用于加热车辆的车辆加热装置。在车辆的应用中，这样的移动加热装置例如被用作当车辆的推进发动机运行时能够提供额外热量的辅助加热器或者用作当车辆的推进发动机运行和当车辆的推进发动机处于静止时为了加热的目的而能够提供热量的驻车加热器。在这样的移动加热装置中，需要这些移动加热装置一方面应该可用低至低于IkW的加热功率操作，另一方面应该包括尽可能大的加热功率带宽以使得能够取决于需求而提供非常不同的加热功率。特别地，对于一些应用，也期望高于15kW或者高于20kW的大的加热功率。
[0004]通常，在移动加热装置中，燃烧器被使用，所述燃烧器被提供在燃烧室内，所述燃烧室具有用于火焰稳定的部件(诸如特别是缩窄部、颈缩部或者进入火焰区域内和热气体流走的区域内的其他部件)以便使得能够在不同的加热功率尽可能稳定的操作。这样的部件在移动加热装置的操作期间受到特别高的载荷并且经常形成限制加热装置寿命的一些部件。
【发明内容】
[0005]本发明的目标是提供一种改进的利用液体燃料操作的移动加热装置。
[0006]这个目标通过根据权利要求1所述的利用液体燃料操作的移动加热装置解决。有利的进一步研发在从属权利要求中限定。
[0007]所述移动加热装置包括:包括燃烧空气入口的燃烧室，其中燃烧室邻近燃烧空气入口包括至少一个加宽部分，所述加宽部分的横截面随着距燃烧空气入口的距离增加而加宽，并且在所述加宽部分内，在操作中，燃烧空气和燃料在有焰燃烧中转化；燃料供应装置，所述燃料供应装置被布置以使得燃料被供应到所述加宽部分内；和空气引导装置，所述空气引导装置适合于将燃烧空气以具有沿周向定向的流动分量给送到加宽部分内以使得轴向再循环区域形成在加宽部分内，在所述轴向再循环区域内，气体沿着朝向燃烧空气入口的方向与主要流动方向相反地流动。燃料供应装置包括用于在燃烧空气入口处喷射燃料的喷射器喷嘴。
[0008]在本文中，燃烧室必须被理解为加热装置的一区域，在所述区域中，发生燃料和燃烧空气的有焰转化。特别地，在本说明的上下文中，词语燃烧室不是指例如能够通过多个部件形成的包围所述区域的壁。有焰燃烧至少还在加宽部分内发生并且不仅仅在燃烧室的位于进一步下游的区域内发生。通过空气引导装置为在燃烧空气入口处的空气如此强烈地提供沿周向定向的流动分量(也就是，提供强烈的涡流)以至于轴向再循环区域在加宽部分内形成，在所述轴向再循环区域内，气体沿着朝向燃烧空气入口的方向与主要流动方向相反地流动，实现低排放并且稳定的燃烧，从而使得能够在大带宽的加热功率上操作而不需要凸出到燃烧室内的额外的火焰稳定部件。由于限定的几何形状设计和由于再循环区域的形成，实现了火焰总是从加宽部分开始也在不同的加热功率(也就是，燃料和燃烧空气的不同的流速)稳定地向外传播。以此方式，火焰在燃烧室中自身稳定。再循环区域的形成能够通过足够强烈加宽的加宽区域(例如，具有至少20°的半锥角)并且通过供应的燃烧空气被提供有沿周向定向的足够大的流动分量，特别地具有至少0.6的涡流系数而容易地实现。因为喷射器喷嘴被提供用于在燃烧空气入口处喷射燃料，高于15kW，特别是高于20kW的大加热功率也能够可靠地用所述移动加热装置提供。
[0009]根据另一研发，喷射器喷嘴被相对于移动加热装置的轴向布置以使得燃料被在燃烧空气径向内侧在燃烧空气入口处供应。在这种情况下，移动加热装置的燃烧器的特别对称的构造被实现并且径向外部区域对于其他部件是可利用的。
[0010]根据另一研发，燃料供应装置包括用于汽化液体燃料的至少一个汽化器元件。与仅仅具备用于喷射燃料的喷射器喷嘴的燃料供应装置相比，汽化器元件的使用使得移动加热装置也能够在IkW以下的低加热功率(也就是，燃料和燃烧空气的低流速)稳定操作。进一步，以此方式，因为汽化器元件用作缓冲器，即使在燃料供应管路内形成气泡的情况下，也使得移动加热装置能够稳定操作。而且，因为由不同的沸腾温度和汽化焓产生的效果由汽化器元件减弱，汽化器元件允许不同液体燃料的使用。通过喷射器喷嘴与汽化器元件的结合，实现可能的大带宽的加热功率。而且，例如在供应到喷射器喷嘴的燃料供应短暂中断的情况下，这种情况可能例如由于气泡而发生，火焰的熄灭能够通过仍然能够提供燃料的燃料储存汽化器元件而可靠地防止。优选地，汽化器元件被布置以使得从汽化器元件离开的燃料被在燃烧空气入口处供应到加宽部分内，由于在这种情况下，特别优选的燃料与燃烧空气的预混合在布置在燃烧空气入口处的加宽部分的区域内发生。
[0011]根据另一研发，用于将燃料供应到汽化器元件的燃料管路被提供。在这个情况下，汽化器元件能够可靠地被供应燃料以使得例如为了提供小的加热功率，能够进行燃料仅仅经由汽化器元件供应的操作。
[0012]根据另一研发，所述至少一个汽化器元件被布置以使得所述汽化器元件至少部分地包围燃烧空气入口。在这种情况下，实现被汽化燃料的对称供应以使得得到燃烧空气与燃料的特别均质的混合，使得能够以低排放燃烧。如果所述至少一个汽化器元件环状包围燃烧空气入口，则实现被汽化燃料的特别对称的供应。
[0013]根据另一研发，所述至少一个汽化器元件热耦合到加宽部分。在这种情况下，液体燃料在汽化器元件内和汽化器元件上的汽化过程能够通过来自加宽部分内的火焰的热量维持。由于燃烧室的给定设计，当需要燃料的较高流速时，用于汽化燃料的更多热量被在较高加热功率供应到汽化器元件，并且相应较少的热量被在较低加热功率，也就是较低的燃料流速下供应。在更大的加热功率，所需要的燃料的质量流能够通过喷射器喷嘴可靠地维持。汽化器元件能够例如在朝向燃烧室的方向由盖(优选金属板)覆盖，所述盖形成加宽部分的壁。到汽化器元件的热传递能够经由金属板由热传导实现。由于燃烧室的给定设计导致在加宽部分内的火焰的可靠固定，从火焰到加宽部分的壁内的热传递也在不同的加热功率下可靠地发生。这个热传递主要经由对流发生。因为涡旋在加宽部分的壁处由于燃烧室的设计而形成，用于汽化所必须的到汽化器元件的热传递在大带宽上特别是在低加热功率下可靠地发生。
[0014]根据另一研发，汽化器元件由盖部分地覆盖以使得燃料排放部分在不被覆盖的区域内形成。在这种情况下，能够可靠地实现液体燃料在汽化器元件内均匀地分布以使得整个汽化器元件被用于燃料的汽化并且抑制在汽化器元件内形成沉积物。优选地，液体燃料到汽化器元件的供应在汽化器元件的一区域内实现，所述区域远离燃料排放部分并且在所述区域中，汽化器元件由盖覆盖。如果盖形成加宽部分的壁，导致的输入到汽化器元件内的热量能够通过盖的合适构造(特别地关于材料和壁厚)以简单的方式调整。
[0015]如果燃料排放部分被布置在燃烧空气入口处，能够发生燃烧空气与汽化燃料的特别可靠的混合。
[0016]根据另一研发，汽化器元件被布置以使得被汽化的燃料以具有定向成与主要流动方向相反的方向分量离开。在这种情况下，紧接在燃烧空气入口处实现燃烧空气与燃料的特别有效的混合。在离开期间，燃料还能够包括其他的方向分量，特别是沿着朝向燃烧室的纵向轴线方向的径向方向分量。
[0017]根据另一研发，加宽部分包括连续加宽的横截面。加宽部分能够特别地被形成为圆锥形加宽。通过具有连续加宽横截面的设计，能够防止在台阶状加宽横截面的情况下形成的不期望的涡流。特别地，燃料-燃烧空气混合物的涡流涌流能够在加宽部分的壁处可靠地保持。
[0018]根据另一研发，加宽部分以至少20°的开口角度加宽。在这种情况下，加宽部分的构造被提供，从流体动力学的角度，所述加宽部分起到流动横截面的不连续加宽的作用。与具有沿周向定向的流动分量的燃烧空气供应相结合，也在不同加热功率获得在加宽部分内可靠的火焰固定。
[0019]根据另一研发，空气引导装置被形成以使得燃烧空气被以至少0.6的涡流系数供应到加宽部分内。涡流系数(Sn)是限定切向流动动量与轴向流动动量之间的关系的积分值。在涡流系数为至少0.6的情况下，完全形成的再循环区域被可靠地得到。优选地，移动加热装置被适合以使得燃烧空气以高于在燃烧室内产生的湍流火焰速度的流动速度供应到燃烧空气入口。在这个情况下，可靠地确保没有火焰能够直接在燃烧空气入口处形成从而防止火焰回燃到燃料供应装置。而且，以此方式实现燃料与燃烧空气的预混合发生在加宽部分的靠近燃烧空气入口的区域内，火焰不能够在所述区域内形成。
[0020]根据另一研发，燃烧室连续地具有自由流动横截面。连续地自由流动横截面指的是没有提供妨碍沿燃烧室轴向流动的部件(诸如，火焰挡板、缩窄部等)。在这种情况下，在燃烧室中没有提供这样的部件，所述部件在常规的移动加热装置中由于操作期间的高载荷而通常减少寿命，以使得具有长寿命的移动加热装置能够被提供。必须要注意到的是，根据情况，对于流动仅仅具有微不足道影响的对于操作所必须的部件(诸如特别是点火元件和/或传感器)可以伸入燃烧室内。优选地，燃烧室邻近加宽部分可以具有横截面保持基本上恒定的部分。在这种情况下，燃烧室内的流动特性是特别有利地可调整的。具有保持基本上恒定的横截面的部分能够特别地由至少基本上空心的筒状燃烧室壁形成。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]从下面的参考附图的实施例的描述中，其他优点和其他研发将变得明显。
[0022]图1是根据第一实施例的移动加热装置的燃烧器的示意性截面图示；
[0023]图2是图1的燃烧器的示意性立体图示；
[0024]图3是图1的燃烧器内的空气引导装置的示意性立体图示；
[0025]图4是包围图3所描绘的空气引导装置的壳体的示意性图示；
[0026]图5是在第一实施例中的汽化器元件的示意性图示；
[0027]图6是根据第二实施例的移动加热装置的燃烧器的示意性截面图示；和
[0028]图7是根据第三实施例的移动加热装置的燃烧器的示意性截面图示。
【具体实施方式】
[0029]第一实施例
[0030]将在下面参考图1至图5描述第一实施例。
[0031]在第一实施例中，利用液体燃料操作的移动加热装置被特别地形成为用于车辆，特别地用于陆地车辆的驻车加热器或者辅助加热器。在这些附图中，仅仅示出了移动加热装置的燃烧器I。继示出的燃烧器1，移动加热装置特别地以本身已知的方式包括用于将热量传递到要被加热的介质(诸如，特别地，要被加热的在车辆的液体回路中的液体或者空气)的热交换器。热交换器能够例如以本身已知的方式杯状包围燃烧器I。而且，移动加热装置包括:至少一个燃料供应装置，所述燃料供应装置能够特别地由燃料泵形成；燃烧空气运输装置，所述燃烧空气运输装置能够例如包括燃烧空气鼓风机；和至少一个用于控制移动加热装置的控制单元。
[0032]在下面，将参考图1至图5更加详细地描述移动加热装置的燃烧器I。燃烧器I包括燃烧室2，在移动加热装置的操作期间，燃料和燃烧空气在所述燃烧室内在有焰燃烧中被转化。在图1中，燃烧器I被以示意性截面图示示出，其中截面平面被选择以使得燃烧器I的纵向轴线Z位于截面平面内。燃烧器I被关于纵向轴线Z基本上旋转对称地形成。燃烧室2包括燃烧空气入口 3，在操作期间，燃烧空气在所述燃烧空气入口 3处供应到燃烧室2内。
[0033]紧邻燃烧空气入口 3，燃烧室2包括加宽部分20，所述加宽部分20的横截面随着距燃烧空气入口 3的距离增加而加宽。在所描述的实施例中，加宽部分是通过由将在下面详细描述的盖4形成的圆锥形壁限定的。在主要流动方向H，基本上筒套状的壁5邻接加宽部分20的圆锥形壁以使得燃烧室2包括与加宽部分20相邻具有保持基本上恒定的横截面的部分21。尺寸关系被选择以使得空气引导装置6的外直径^与燃烧室2的部分21的直径Dk之间的直径关系V小于或者等于0.5 (V = Dl/Dk并且V彡0.5)。
[0034]加宽部分20以至少20°的开口角度加宽。所述开口角度是在加宽部分20的壁与纵向轴线Z之间所形成的角度。在所描述的实施例中，开口角度等于例如60°与70°之间。燃烧室2包括整体自由流动横截面以使得没有妨碍气体自由流动的部件横向凸出到燃烧室2内以使得如将在下面更详细描述的在燃烧室2内的气体流动能够根据加宽部分20的几何形状和相邻部分21的几何形状发展。
[0035]在燃烧空气入口 3的前方，空气引导装置6被设置，所述空气弓I导装置被适合以便将燃烧空气以具有沿周向方向定向的流动分量引入加宽部分内。空气引导装置6被形成以使得十分大的涡流被施加到燃烧空气。空气引导装置6被形成以使得空气以至少0.6的涡流系数引入燃烧空气入口 3。燃烧器I被适合以使得在空气引导装置6上出现2毫巴到20毫巴之间的范围内的压力下降。将参考图3和图4更加详细描述空气引导装置6。
[0036]在第一实施例中，空气引导装置6包括大致环形的形状并且在外侧设有螺旋状延伸的引导叶片10，同样螺旋延伸的通道61在引导叶片60之间形成。在根据所述实施例的移动加热装置中，空气引导装置6被插入在图4示出的基本上空心的筒状外壳7。空气引导装置6被插入外壳7以使得螺旋延伸的通道61由外壳7周向关闭。因此，螺旋延伸的通道61仅仅在其两个正面侧打开以使得燃烧空气能够穿过。在图3中，示出了空气引导装置6被设置有中心筒状通孔62。在所示的第一实施例中，在燃烧器I的装配状态下，然而，通孔62由设有小的孔的塞子63关闭，如图1所示，燃料管路14经过所述孔，喷射器喷嘴15位于所述燃料管路14的端部。
[0037]在第一实施例中，空气引导装置6被布置以使得在一个正面侧的燃烧空气进入由外壳7关闭的通道61内，流经螺旋延伸的通道61并且在空气引导装置6的另一个正面侧被引入到位于燃烧空气入口 3前方的渐细部分19内。在第一实施例中，渐细部分19由变窄的截头圆锥形成。燃烧空气通过通道61的螺旋形状设计被施加有涡流。通道61被形成以使得燃烧空气被施加有所需要的至少0.6的涡流系数。如通过图1的箭头B所示意性示出的，燃烧空气被通过燃烧空气运输装置(未示出)供应到空气引导装置6，其中所述燃烧空气运输装置能够例如包括鼓风机。
[0038]由于空气引导装置6、渐细部分19以及以下的到达加宽部分20的燃烧空气入口 3的所描述的设计，燃烧空气被以具有沿周向定向的流动分量在燃烧空气入口 3处引入加宽部分20内ο
[0039]如图1的箭头示意性示出的，燃料能够通过喷射器喷嘴15在燃烧空气入口 3处喷射到燃烧室2的加宽部分20内，所述喷射器喷嘴经由燃料运输装置(未示出)和燃料管路
14被供应燃料。在所述实施例中，喷射器喷嘴15被形成为雾化喷嘴。喷射器喷嘴15被形成以使得燃料从喷射器喷嘴15排放到基本上为空心圆锥形的加宽部分20内。空心圆锥的开口角度(雾化燃料以所述开口角度从雾化喷嘴离开)优选被选择以使得燃料进入剪切流区域，所述剪切流区域形成在在加宽部分20的壁处流走的气体与在轴向再循环区域内回流的气体之间。在所示实施例中，空心圆锥的开口角度等于20°与40°之间，优选25°与35°之间，其中雾化燃料被以所述开口角度供应。开口角度指的是离开的雾化燃料与纵向轴线Z之间的角度。喷射器喷嘴15被轴向布置以使得燃料在从空气引导装置6离开的燃烧空气内侧轴向供应。以此方式，发生喷射器喷嘴15通过供应的燃烧空气的冷却。来自喷射器喷嘴15的热量被经由也用作热交换器的引导叶片60传递到流经通道61的燃烧空气。在离开空气引导装置6之后，燃烧空气由渐细部分19被强迫围绕喷射器15的排放区域流动并且从而进一步冷却所述喷射器喷嘴15。进一步，以此方式实现来自燃烧室2内的燃烧过程的流回的热气体不能够到达喷射器喷嘴15。横截面的变窄进一步实现增加通过的燃烧空气的切向速度分量并且使得轴向速度分量更靠近纵向轴线Z。
[0040]移动加热装置被设计用于利用液体燃料操作并且能够例如利用也用于车辆的燃烧发动机的燃料，特别地柴油、汽油和/或乙醇操作。在所述实施例中，除了所描述的喷射器喷嘴15之外，燃料供应装置包括另一用于供应燃料的装置，所述装置将在下面更加详细地描述。
[0041]在第一实施例中，燃料供应装置包括至少一个用于汽化供应的液体燃料的汽化器元件9，如图1的箭头示意性示出的，燃料也能够经由所述汽化器元件在燃烧空气入口 3处供应到加宽部分20内。
[0042]在第一实施例中，如能够在图5看到的，汽化器元件9具有空心的截头圆锥形状。汽化器元件9包括开口角度α，所述开口角度对应于加宽部分20的开口角度。汽化器元件9由多孔并耐热材料形成并且能够特别地包括金属非织造布、金属网和/或金属织造布。如图1所示，提供用于将液体燃料供应到汽化器元件9的多个燃料管路10。尽管在图1中示出示例性的两个燃料管路10，例如仅仅一个燃料管路10也能够被提供或者更多燃料管路10能够被提供。用于将液体燃料供应到汽化器元件的多个燃料管路10具有的优点是，实现汽化器元件9的更加均匀的利用。
[0043]在背离燃烧室2的一侧，汽化器元件9由后壁11覆盖，燃料管路10穿过所述后壁
11。在面向所述燃烧室2的那侧，汽化器元件9由在前面已经描述的盖4覆盖，所述盖4特别地能够由金属板形成。汽化器元件9被布置以使得所述汽化器元件环状包围燃烧空气入口 3。在燃烧空气入口 3处，汽化器元件9包括未覆盖的燃料排放部分12，汽化的燃料能够在所述燃料排放部分12处从汽化器元件9离开。汽化器元件9的其他侧面(除了燃料管路10)均被覆盖以使得燃料仅仅能够在燃料排放部分12处从汽化器元件9离开。燃料排放部分12环状包围燃烧空气入口 3以使得燃料能够被均匀地从所有侧面供应。必须注意到，根据情况，汽化器元件9不必须具有闭合的环状并且注意到几个单独的汽化器元件9也能够被布置成分布在周向上。汽化器元件9经由盖4热耦合到加宽部分20以使得在移动加热装置的操作中，热量从固定在加宽部分20内的火焰传递到汽化器元件9内以便提供在汽化元件9处燃料汽化所必须的汽化热量。用于启动燃烧器的点火元件能够进一步被提供，所述点火元件至少部分地凸出到燃烧室内并且为了简化没有在图1中描绘。
[0044]通过以燃料管路10与燃料排放部分12在空间上隔开的所描述方式布置汽化器元件9，实现供应的燃料在汽化器元件9内的均匀分散以使得整个汽化器元件9被用于燃料汽化。通过燃料管路的出口比燃料排放部分12被布置在主要流动方向H的更为下游的所描述布置，还能够实现燃料以具有定向成与主要流动方向H相反的方向分量从汽化器元件9离开。以此方式，得到离开的燃料与从空气引导装置6离开的燃烧空气的特别均质的混合以使得直接在燃烧空气入口 3处得到燃烧空气与汽化燃料的良好混合。燃料和燃烧空气的进一步预混合在加宽部分的没有火焰形成的第一区域内发生。
[0045]上述的燃烧器I的部件由基本上空心的筒状燃烧器凸缘13在外侧包围，所述空心的筒状燃烧器凸缘13形成用于供应的燃烧空气的流动空间。燃烧器凸缘13还用于将燃烧器固定到移动加热装置的未示出的位于后侧的其他部件。燃烧器凸缘13被形成以使得环状狭缝在燃烧器凸缘13的内侧与燃烧室壁的与加宽部分20相邻的部分21的外侧之间形成，供应的燃烧空气中的一部分能够流经所述狭缝。在关于主要流动方向H的下游端部，燃烧器凸缘13被连接到部分21以使得狭缝在所述下游端部处关闭。如在图1和图2中可见的，与加宽部分20相邻的燃烧室壁部分21包括多个孔22和23，燃烧空气也能够通过所述孔22和23进入燃烧室2。由于所选择的几何形状，由燃烧空气运输装置供应的燃烧空气被以预定的关系分开以使得一部分燃烧空气经由空气引导装置6在燃烧空气入口3处供应到加宽部分20内并且另一部分燃烧空气经由狭缝以及孔22和23供应到燃烧室内。
[0046]通过所描述的设计，实现燃烧器I在大带宽的不同加热功率上的操作。在低加热功率的操作能够通过仅仅经由汽化器元件9供应燃料并且没有燃料经由喷射器喷嘴15喷射到燃烧室2内而被提供。为了实现高加热功率，燃料经由喷射器喷嘴15喷射到加宽部分20内。同样在高加热功率操作期间，优选除了经由喷射器喷嘴15供应燃料之外，燃料还能够经由汽化器元件9供应到燃烧空气入口 3。在这种情况下，在例如到喷射器喷嘴的燃料供应短暂中断的情况下(例如能够由于气泡的形成而出现)，能够通过经由汽化器元件9供应的燃料防止燃烧室2内的火焰熄灭。
[0047]通过燃烧器I的所描述设计，如将在下面更加详细描述的，在大带宽的加热功率上实现在加宽部分21内火焰的进一步稳定固定。
[0048]从空气引导装置6离开的燃烧空气包括大的涡流并且切向分量在渐细部分19内进一步增加。随后，燃烧空气在燃烧空气入口 3处与在燃烧空气入口处从汽化器元件9和/或从喷射器喷嘴15离开的燃料混合。由于燃烧空气的强烈涡流结合加宽部分20的强烈加宽，燃烧空气-燃料-混合物的涌流由于作用的离心力而保持抵靠加宽部分20的壁。即使在强烈加宽的情况下，能够可靠地防止在壁处在外侧上形成所谓的死水区。涌流以相对高的速度沿着加宽部分20的壁流动以使得在燃烧器的操作期间，发生传递到盖4并且经由热传导传递到放置在盖后面的汽化器元件9的良好对流热传递。
[0049]从流体动力学的角度，加宽部分20的设计起到像横截面的不连续加宽的作用以使得利用涡流涌流在加宽部分20内出现芯部涡流的加宽。由于产生的局部静态压力，在芯部涡流的加宽之后，如在图1中通过箭头示意性描绘的，出现芯部涡流的破坏以使得在靠近纵向轴线Z的径向内部区域内形成与主要流动方向H相反的强烈反向涌流。用所描述的燃烧器I的几何形状设计，以此方式形成的再循环漩涡具有基本上独立于燃烧空气-燃料-混合物的质量流的位置以使得产生在加宽部分20内的火焰的自稳定或固定。这些流动特性的形成能够通过以下实际情况说明，涡流涌流在加宽部分20内径向地加宽，其中在轴向出现减速。速度的切向分量实现径向压力梯度，由此静态压力在朝向纵向轴线Z的方向减小。由于这些压力条件，形成再循环区域。
[0050]由于所描述的设计，燃烧器I能够在大带宽的不同加热功率下操作，特别地在从大约0.8kff高至远高于20kW的功率范围内操作。
[0051]燃烧室设计与汽化器元件9的结合使得在相对低的加热功率下也能够稳定操作。通过汽化器元件9，即使气泡将在燃料管路10或者燃料管路14内形成，也产生燃料到燃烧室2内的稳定供应。由于所导致的在加宽部分20内火焰的自稳定或者固定，在较高的加热功率下，产生输入到汽化器元件9内的更高热量以使得每次更大量燃料能够在汽化器元件9内可靠地汽化。在较低加热功率下，相应地产生较小的热量输入以使得燃料汽化的过程也能够在大带宽的加热功率下被可靠地维持到期望的程度。如果将提供非常高的加热功率，大的质量流的燃料能够经由喷射器喷嘴15可靠地维持。通过实现的流经汽化器元件9的基本上整个体积，可靠地抵抗在汽化器元件9内形成残留物。
[0052]因为燃料与燃烧空气的明确的良好混合被用所描述的设计而获得，因此实现非常低排放的燃烧。在所描述的移动加热装置中，燃烧空气被以高的流动速度引入到加宽部分20内。以此方式，能够可靠地防止不期望的回燃。而且，实现燃料与燃烧空气在加宽部分20的与燃烧空气入口 3相邻的区域内的预混合，有助于燃烧过程的特别低的排放。
[0053]第二实施例
[0054]将在下面参考图6描述第二实施例，其中将仅仅更加详细描述与第一实施例的不同之处以便避免重复并且与第一实施例相同的附图标记被用于相同的元件或部件。
[0055]第二实施例与第一实施例的不同之处在于，与第一实施例相比，燃料供应装置仅仅包括用于将燃料供应到加宽部分20内的喷射器喷嘴15并且不包括汽化器元件9。同样在第二实施例中，加宽部分20包括随着距燃烧空气入口 3的距离增加而加宽的横截面。同样在第二实施例中，加宽部分20由圆锥形壁限制，然而，与第一实施例相比，所述圆锥形壁不是由单独的盖4形成而是由燃烧室2的后壁40形成。
[0056]在其他特征中，第二实施例完全对应于上述的第一实施例以使得这些其他特征的重复详细说明被省略。
[0057]第三实施例
[0058]第三实施例在图7中示意性示出。为了避免重复，将仅仅更加详细描述与第二实施例的区别并且与第一和第二实施例相同的附图标记被用于相同的元件或部件。
[0059]第三实施例基本上仅仅在渐细部分相对于空气引导装置6以及相对于加宽部分20的布置方面不同于第二实施例。在第三实施例中，代替渐细部分19，渐细部分119被提供，所述渐细部分119被移动到加宽部分20的位于最上游的区域内以使得燃烧空气入口3不是直接位于加宽部分20的入口侧端部而是渐细部分119的壁稍微凸出到加宽部分20内。同样在第三实施例中，渐细部分119包括基本上空心的圆锥形构造。
[0060]同样在这个第三实施例中，如已经关于第一实施例详细描述的，燃烧空气涡流的强烈的径向加宽在燃烧空气入口 3的区域内出现，这导致靠近纵向轴线Z形成轴向再循环区域。根据第三实施例的构造实现空气引导装置6、喷嘴15以及加宽部分20的特别紧凑的布置。
[0061]尽管第三实施例已经被描述其中没有额外的汽化器元件9被提供，如已经参考第一实施例中描述的，例如也能够在第三实施例中提供汽化器元件9。
【权利要求】
1.一种利用液体燃料操作的移动加热装置，所述移动加热装置具有: 包括燃烧空气入口(3)的燃烧室(2)，其中所述燃烧室(2)邻近所述燃烧空气入口(3)包括加宽部分(20)，所述加宽部分(20)的横截面随着距燃烧空气入口(3)的距离增加而加宽，并且在所述加宽部分(20)内，在操作中，燃烧空气和燃料在有焰燃烧中转化； 燃料供应装置，所述燃料供应装置被布置以使得燃料被供应到所述加宽部分(20)内；和 空气引导装置(6)，所述空气引导装置(6)适合于将燃烧空气以具有沿周向定向的流动分量给送到加宽部分(20)内以使得轴向再循环区域形成在所述加宽部分(20)内，在所述轴向再循环区域内，气体沿着朝向燃烧空气入口(3)的方向与主要流动方向(H)相反地流动， 其中，所述燃料供应装置包括用于在所述燃烧空气入口(3)处喷射燃料的喷射器喷嘴(15)。
2.根据权利要求1所述的移动加热装置，其特征在于，所述喷射器喷嘴(15)相对于所述移动加热装置的轴向布置以使得燃料在燃烧空气的径向内侧在燃烧空气入口(3)处供应。
3.根据权利要求1或2所述的移动加热装置，其特征在于，所述燃料供应装置包括用于使液体燃料汽化的至少一个汽化器元件(9)。
4.根据权利要求3所述的移动加热装置，其特征在于，用于将燃料供应到所述汽化器元件(9)的至少一个燃料管路(10)被提供。
5.根据权利要求3或4所述的移动加热装置，其特征在于，所述至少一个汽化器元件(9)被布置以使得所述汽化器元件(9)至少部分地包围所述燃烧空气入口(3)。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的移动加热装置，其特征在于，所述至少一个汽化器元件(9)环状包围所述燃烧空气入口(3)。
7.根据权利要求3至6中的任一项所述的移动加热装置，其特征在于，所述至少一个汽化器元件(9)热耦合到所述加宽部分(20)。
8.根据权利要求3至7中的任一项所述的移动加热装置，其特征在于，所述汽化器元件(9)由盖(4)部分地覆盖以使得燃料排放部分(12)形成在不被覆盖的区域内。
9.根据权利要求8所述的移动加热装置，其特征在于，所述燃料排放部分(12)被布置在所述燃烧空气入口(3)处。
10.根据权利要求8或9所述的移动加热装置，其特征在于，所述盖(4)形成所述加宽部分(20)的壁。
11.根据权利要求3至10中的任一项所述的移动加热装置，其特征在于，所述汽化器元件(9)被布置以使得汽化的燃料以具有与主要流动方向(H)相反地定向的方向分量离开。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的移动加热装置，其特征在于，所述加宽部分(20)包括连续地加宽的横截面，特别地被形成为圆锥形加宽。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的移动加热装置，其特征在于，所述加宽部分(20)以至少20°的开口角度加宽。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的移动加热装置，其特征在于，所述空气引导装置(6)被形成以使得所述燃烧空气被以至少0.6的涡流系数供应到所述加宽部分(20)内。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的移动加热装置，其特征在于，所述燃烧室(2)连续地具有自由流动横截面。
【文档编号】F23C9/00GK104145161SQ201380011251
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年2月22日 优先权日:2012年2月27日
【发明者】V·伊利琴科, V·戴尔 申请人:韦巴斯托股份公司