用于蒸发器式燃烧器的燃烧室布置设备 |
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| 申请号 | CN201110070519.3 | 申请日 | 2011-03-21 | 公开(公告)号 | CN102200279B | 公开(公告)日 | 2014-05-07 |
| 申请人 | 韦巴斯托股份公司; | 发明人 | M·施塔克; I·瓦尔特; J·斯特芬斯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种用于 蒸发 器 式 燃烧器 (尤其用于移动加热设备)的 燃烧室 布置设备，这种燃烧室布置设备包括：用于容纳 蒸发器 本体(3)的蒸发器支承件(2)，其中 燃料 供给部开口通入蒸发器支承件；吸收性材料制成的蒸发器本体(3)，其中蒸发器本体(3)抵靠着蒸发器支承件(2)，以及周向燃烧室壁(4)，其固定至蒸发器支承件(2)以使得形成用来使用助燃空气来转变燃料的燃烧室(10)。燃烧室壁(4)包括通过使燃烧室壁(4)的材料变型而形成的向内突伸的突起(12)并且其中蒸发器本体(3)由向内突伸的突起(12)靠着蒸发器支承件(2)而得到保持。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于蒸发器式燃烧器的燃烧室布置设备，其包括： |
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| 说明书全文 | 用于蒸发器式燃烧器的燃烧室布置设备技术领域背景技术[0002] 分别用于移动使用或用于移动场合中的加热设备(下文中称为移动加热设备)尤其在车辆领域中用作驻车加热器或辅助加热器。驻车加热器(或驻车加热设备)可在车辆发动机处于停止状态以及在车辆发动机运行时操作。辅助加热器可仅在车辆发动机运行时操作。在这种加热设备中，一般是燃料和助燃空气被转变来产生热量。为此，这种移动加热设备包括其中转变通常以火焰燃烧的方式发生的燃烧室。公知地是用液体燃料比如举例来说柴油、汽油或乙醇或者用气体燃料来操作这种移动加热设备。在适合用于包括内燃机的车辆中的移动加热设备中，用于操作车辆的内燃机的发动机燃料也经常用作操作移动加热设备的燃料。 [0003] 在移动加热设备中，经常采用所谓的蒸发器式燃烧器(或者蒸发式燃烧器，evaporation burner)。在这种蒸发器式燃烧器中，液体燃料供给至吸收性材料制成的蒸发器(absorbent evaporator)本体，燃料然后从蒸发器本体的表面蒸发，并在燃烧室中与助燃空气或燃烧空气相混合，以形成可燃混合物。这种蒸发器式燃烧器一般包括适合于保持着蒸发器本体的所谓蒸发器支承件、以及在组装状态下与蒸发器支承件一起(或替代地与蒸发器本体的表面一起)形成燃烧室的周向燃烧室壁。 [0004] DE 195 46 130A1描述了一种可与车辆发动机独立地操作的车辆加热设备的蒸发器式燃烧器。蒸发器式燃烧器包括在表面侧限定了燃烧室的板形蒸发器支承件，其中燃料供给管道开口通入蒸发器支承件。用于存储和蒸发燃料的吸收性本体由蒸发器支承件支承。在蒸发器支承件的外侧上，设置用于紧靠燃烧室壁的前侧的止动台肩。吸收性本体由插入蒸发器支承件槽中的支承环保持为与蒸发器支承件的后壁相紧靠，其中后壁支承着燃料供给管道的端部。 [0005] DE44 01 800C1描述了一种可与车辆发动机独立地操作的车辆加热设备的蒸发器式燃烧器。蒸发器式燃烧器包括由燃烧室壁包围的燃烧室，其中燃烧室的一侧由后壁限定。经由燃料管道供给液体的吸收性本体用的保持件布置于后壁处。后壁包括在其外周处的两个台肩，其中一个台肩用于固定保持件，并且另一个台肩用于保持燃烧室壁。 [0006] 现有技术的这些燃烧室布置设备的不利之处在于，吸收性蒸发器本体的固定需要多个部件，并且因而需要多个安装步骤。进一步的不利之处在于，可能会有不利的高热量经由燃烧室壁分别引导入后端壁或引导入蒸发器支承件。 [0007] DE10 2005 004 359 A1描述了一种用于蒸发器式燃烧器的燃烧室壳体，尤其用于车辆加热设备。燃烧室壳体包括管状壳体元件，其在第一轴向端部区域中开口用于给燃烧产品提供出口，并且在第二轴向端部区域中开口用于容纳底部组件。壳体元件以铸造工艺制造。这种措施的不利之处在于，壳体元件的制造成本相对较高。还会出现可能会有不利的高热量经由壳体元件引导入底部组件的问题。 发明内容[0008] 本发明的目标是提供一种用于蒸发器式燃烧器的燃烧室布置设备，以及提供一种生产用于蒸发器式燃烧器的燃烧室布置设备的方法，这样允许成本有效的生产以及用于较少部件和较少安装步骤来简单安装，并且同时避免了不利的高热量经由燃烧室壁引导入蒸发器支承件和布置于后侧上的其他部件。 [0010] 所述燃烧室布置设备包括：用于容纳蒸发器本体的蒸发器支承件，其中燃料开口通入蒸发器支承件；吸收性材料制成的蒸发器本体，其中蒸发器本体抵靠着蒸发器支承件；以及周向燃烧室壁，其固定至蒸发器支承件以使得形成用于使用助燃空气来转变燃料的燃烧室。燃烧室壁包括通过变型燃烧室壁的材料而形成的向内突伸的突起，其中蒸发器本体通过向内突伸的突起而靠着蒸发器支承件得到保持。 [0011] 在本文中，“移动加热设备”理解为指的是被设计用于移动场合中并且与此相对应适应的一种加热设备。这尤其意味着其是可运输的(如果适合，还永久地安装于车辆中或仅为了运输而简单地容纳于其中)，并且不仅是设计为用于连续的固定使用，如同例如在加热建筑物中的这种情况。移动加热设备还可永久地安装于车辆(陆地车辆，轮船等)，尤其在陆地车辆中。尤其，其设计用于加热机动车内部，比如举例来说陆地车辆、船舶或飞机的内部，或者还有部分开放的空间，比如能在例如轮船尤其是游艇中出现的。移动加热设备还能暂时以固定方式使用，比如举例来说在大型住所、集装箱(例如建筑工地集装箱)等中。根据一个有利实施方式，移动加热设备设计为用于陆地车辆的驻车加热器或辅助加热器，比如举例来说用于搬运车、旅行活动房屋、公共汽车、客车等。 [0012] 蒸发器支承件可例如构造为使得蒸发器本体仅抵靠着蒸发器支承件(例如在一个平面中)，或其可例如构造为使得蒸发器支承件局部地包封着蒸发器本体。由于蒸发器本体由燃烧室壁的向内突伸的突起靠着蒸发器支承件得到保持，就不需要另外的部件用于将蒸发器本体固定至蒸发器支承件，并且燃烧室布置设备能用较少的元件和少量的安装步骤生产。由于向内突伸的突起通过使燃烧室壁的材料变型而形成，能以节约成本的简单方式实现对蒸发器本体的固定。包括向内突伸的突起的燃烧室壁能例如由板或管通过变型而节约成本地有效制造。由于向内突伸的突起通过使燃烧室壁的材料变型而形成，在燃烧室壁中能同时实现燃烧室壁沿着火焰蔓延方向的细分或分隔，以使得经由燃烧室壁至蒸发器支承件的热传导能急剧地减少，并且防止不期望的高热量导入蒸发器支承件。燃烧室壁在向内突伸的突起的区域中冷却(尤其在蒸发器本体的区域中通过燃料蒸发过程)，以使得有效地防止热量经由燃烧室壁流动至定位为更靠后的部件。向内突伸的突起可例如优选地周向地形成。然而，其也可以例如仅部分地或分段地设置于周向的一些区段中。 [0013] 根据一个实施例，蒸发器支承件包括杯状凹陷部，其容纳蒸发器本体并且包括边沿部。在此情况下，蒸发器支承件形成了对蒸发器本体的良好径向定位和固定。边沿部可周向地形成，或者其还可例如设置有断缺部，或准确地说仅设置于一些区段中。优选地，边沿部周向地形成。 [0014] 根据一个实施例，燃烧室壁的向内突伸的突起抵靠着蒸发器支承件的边沿部。在此情况下，形成由机械止动件，由此能预设用于蒸发器本体的较好限定的剩余空间。这样，在燃烧室布置设备中，蒸发器本体能以预设的力保持。 [0015] 根据一个实施例，向内突伸的突起是由形成于燃烧室壁的材料内的卷边所形成。在此情况下，燃烧室壁能由金属板或金属管以特别简单且成本有效的方式制造。而且，通过设置卷边，从燃烧室壁的热一侧至燃烧室壁与蒸发器支承件相接合的一侧的热传导能以特别简单且有效的方式减少。因而，能可靠地防止不期望的高热量导入蒸发器支承件。 [0016] 根据一个实施例，燃烧室壁由钢板或钢管通过变型而制造。在此情况下，能提供特别成本有效的生产。燃烧室壁可例如由钢板制造，其中，在第一步骤中，形成用于助燃空气进入燃烧室的孔(例如通过穿孔)，并且燃烧室壁在进一步的步骤中被生成具有燃烧室的期望形状，优选地至少是大致空心筒形。可选地，上述步骤还可以相反的顺序执行。接着，向内突伸的突起可通过变型(例如通过周向地形成卷边，或仅在分离的各个区段中形成卷边)而形成。根据另一个实施，燃烧室壁由例如钢管形成，其中形成用于助燃空气进入的孔并且其设置有通过变型形成的向内突伸的突起。使用的材料优选地是易于良好变型且耐高温的高等级钢。用于助燃空气进入的孔的形成可例如分别在变型步骤之前或之后执行。 [0017] 根据一个实施例，设置有与火焰蔓延方向大致垂直地延伸并且形成向内突伸的突起的两个侧翼，并且这两个侧翼至少在径向外部区域中彼此间隔开。在此情况下，沿着与火焰蔓延方向相反的方向，即从燃烧室壁的热端至蒸发器支承件的热传导能特别有效地减少。 [0018] 根据一个实施例，燃烧室壁和蒸发器支承件通过焊接、通过按压或通过填嵌彼此接合。在此情况下，燃烧室布置设备以特别简单且成本有效的方式制造。 [0019] 根据一个实施例，燃烧室壁设置有多个供助燃空气进入燃烧室的孔。在此情况下，助燃空气进入燃烧室的供给以特别简单的方式实现。孔能非常易于形成入燃烧室壁的变型材料，举例来说通过冲孔。 [0020] 上述目标还通过根据权利要求9的一种用于尤其用于移动加热设备的蒸发式燃烧器的燃烧室布置设备的生产方法来解决。有利实施从从属权利要求中可认识到。 [0021] 所述方法包括以下步骤：组装吸收性材料制成的蒸发器本体和蒸发器支承件，其中燃料供给部开口通入蒸发器支承件；将周向燃烧室壁固定至蒸发器支承件，以使得形成用于使用助燃空气来转变燃料的燃烧室。燃烧室壁包括通过使燃烧室壁的材料变型而形成的向内突伸的突起，并且所述固定被执行为使得蒸发器本体由突起作用而压靠着蒸发器支承件。通过这种方法，实现了上述关于燃烧室布置设备的优点。尤其，获得了需要较少工作步骤的燃烧室布置设备的成本有效的生产，其中同时避免了不期望的热量经由燃烧室壁引导入蒸发器支承件、尤其是引导入布置于其后面的部件。 [0022] 根据一个实施例，所述方法还包括以下步骤：通过形成用于形成向内突伸的突起的卷边，来形成大致管状的燃烧室壁。在此情况下，燃烧室壁能由低成本的金属板或金属管以简单的方式制造。通过形成卷边，能同时实现用于保持蒸发器本体的突起和避免在使用燃烧室布置设备时不希望的热导入。卷边的结构优选被实现为使得：形成燃烧室壁的颈缩，以使得通过变型，燃烧室的外周在卷边的区域中减小，并且燃烧室壁的材料弯曲过去或卷边过去。这样，通过变型，实现燃烧室壁的外轮廓沿着火焰蔓延方向被中断，以使得燃烧室壁进行热力细分或分隔。 [0023] 根据一个实施例，燃烧室壁沿着火焰蔓延方向的缩短在形成卷边时发生。在此情况下，向内突伸的突起能以简单的方式通过变型来提供，而无需在燃烧室壁中形成不希望的应力。这样，也避免了燃烧室壁的壁厚的不希望减小，因此防止了由于卷边变型所引起的材料的不希望薄化。而且，这样，向内突伸的突起也能毫无问题地被形成为使得其包括沿着径向的足够延伸，从而能可靠地防止不希望的热量经由燃烧室壁引导入蒸发器支承件，并且同时以稳定的方式保持蒸发器本体。 [0024] 根据一个实施例，所述方法还包括以下步骤：在燃烧室壁中穿孔或冲孔出多个孔，用于将助燃空气供应入燃烧室。孔可例如在金属板形成为燃烧室壁的形状之前或之后在金属板中冲孔。可选地，冲孔也可对金属管执行，然后金属管成形以构成燃烧室壁。冲孔的步骤可在变型以提供向内突伸的突起的步骤之前或之后执行。这样，燃烧室壁能由低成本的初始材料、以简单且成本有效的方式制成。附图说明 [0025] 其他优点和实施可从下面参照附图对实施例的描述中得到。 [0026] 图1示意性地示出燃烧室布置设备的截面图。 [0027] 图2示意性地示出燃烧室布置设备的燃烧室壁。 具体实施方式[0028] 下面，参照图1和图2描述根据该实施例的燃烧室布置设备1。 [0029] 在所示实施例中，燃烧室布置设备1设计用于移动加热设备(尤其是车辆加热设备)的蒸发器式燃烧器。车辆加热设备例如可以是驻车加热器或辅助加热器。在所示实施例中，燃烧室布置设备1主要具有关于纵轴Z的旋转对称性，并且所示截面处于包含纵轴Z的平面内。然而，应当认为燃烧室布置设备的旋转对称设计不是强制性或必须的，并且也能是其他形状。 [0030] 燃烧室布置设备1包括蒸发器支承件2，蒸发器本体3以及燃烧室壁4。燃烧室布置设备1适合使得液体燃料在使用中从蒸发器本体3的表面蒸发，燃料与助燃空气混合，并且接着燃料和助燃空气的混合物燃烧。火焰蔓延方向与纵轴Z平行，并且从图1所示的右侧至左侧延伸。 [0031] 蒸发器支承件2包括金属本体，其在纵轴Z的区域中中心地设置有用于将液体燃料供应至蒸发器本体3的钻孔5。钻孔5被设计为使得例如呈管形式的燃料供给部20端接(或向外开口)入其中，以供给液体燃料。在蒸发器支承件2的一侧(图1中的右侧上所示的一侧)在组装状态下布置有移动加热设备的其他部件，尤其是开口通入蒸发器支承件2内的燃料供给部20。在面向蒸发器本体3的一侧上(图1的左侧)，蒸发器支承件2包括设计为使得蒸发器本体3压靠于其上的平板6。平板6与纵轴Z垂直地延伸。平板6在其外侧上由周向边沿部7环绕，边沿部7包围平板6并且与平板6相比沿着火焰蔓延方向更进一步突出(至图1的左侧)。通过设置平板6和周向边沿部7，因而蒸发器支承件2包括蒸发器本体3插入其中的杯状凹陷部。 [0033] 在所示实施例中，用于点火和用于火焰监控的电热塞的钻孔21设置于蒸发器支承件2中，并且蒸发器本体3包括相应的引入部31。 [0034] 燃烧室壁4由包括优良可塑性或变型性的耐高温高级别钢制成的大致管状金属体形成。燃烧室壁4包括大致筒形横截面。在蒸发器支承件2的一侧上，燃烧室壁4布置为使得其包围蒸发器支承件2的外侧。燃烧室壁4接合至蒸发器支承件2。在所示实施例中，示例性地示出燃烧室壁4和蒸发器支承件2之间的焊接接头S。然而，还能以不同的方式例如通过填嵌、挤压、卷边等将燃烧室壁4与蒸发器支承件2牢固地接合。在从蒸发器支承件2偏转的一侧(图1的左侧)上，燃烧室壁4包括大致恒定的管状横截面。在这一侧上，例如可布置包括减少横截面的火焰屏蔽件(未示出)。这种火焰屏蔽件例如可由又一元件或通过将燃烧室壁4的自由端向内变型而形成。在加热设备中，在组装状态下，燃烧室壁4(并且如果适用，火焰屏蔽件)跟随着燃烧管。在燃烧室壁4的内侧，以已知方式形成有使用助燃空气来转变燃料的燃烧室10。为了使得助燃空气能供给入燃烧室10，用于供助燃空气通过的多个孔8(示意性地示出)形成于燃烧室壁4中。 [0035] 燃烧室壁4还设置有周向卷边(bead)11，即其中燃烧室壁4的材料变型以使得向内突伸的突起12由燃烧室4的材料形成的区域。虽然在所示实施例中设置了周向卷边，但是卷边例如可仅设置为独立周向区段。向内突伸的突起12通过在预定区域中向内变型燃烧室壁4的材料而形成，以使得燃烧室壁4的内径在这个区域中通过材料的双重折叠而减小。在卷边11的区域中，形成由燃烧室壁4的材料所制出的两个侧翼(flank)13a和13b，这两个侧翼13a和13b基本上径向向内地(确切地说稍微圆锥形地)延伸。燃烧室壁4在卷边11的区域中的内径小于蒸发器支承件2的周向边沿部(rim)7的内径并且小于蒸发器本体3的外径。燃烧室壁4固定至蒸发器支承件2，以使得一个侧翼13a抵靠着周向边沿部7，并且用其径向最内区段压靠着蒸发器本体3，其中蒸发器本体在非应力状态下包括比蒸发器支承件2的杯状凹陷部的深度稍大的厚度。 [0036] 因此，蒸发器本体3由燃烧室壁4的向内突伸的突起12压靠着蒸发器支承件2，并且保持在蒸发器支承件2内。燃烧室10由燃烧室壁4和蒸发器支承件2(或者由蒸发器本体3的暴露表面)限定。至少在卷边11的径向外部区域B中，两个侧翼13a和13b稍微彼此间隔开。这样，实现了在燃烧室壁4中从燃烧室10的开口侧至蒸发器支承件2的热传导在卷边11的区域中沿轴向在很大程度上被中断，并且总而言之，经由燃烧室壁4至蒸发器支承件2的热传导被急剧地降低。这个效果的额外增强之处在于，燃烧室壁4通过蒸发器本体3处蒸发的燃料而在向内突伸的突起12区域中冷却。 [0037] 而且，在所示实施例中，气隙40形成于向内突伸的突起12与将燃烧室壁4接合至蒸发器支承件2的牢固接合区域之间的区域中。气隙40还使得不会发生不期望的热导入定位于蒸发器本体3后面的部件。然而，这种气隙的设置不是强制的。 [0038] 下面，描述用于生产燃烧室布置设备1的方法。用于将助燃空气供应入燃烧室10的孔8(例如通过穿孔)形成于耐高温且可变型的高等级钢的金属板中。接着，将金属板弯曲成空心筒形并且焊接。可选地，用于供给助燃空气的孔8也可在形成空心筒形之后而形成，或孔8形成于其中的金属管可用作初始材料(出于简化的缘故，孔8没有在图2中示出)。接着，使这样形成的燃烧室壁4的空心筒形或确切地说管状基本形状变型以形成卷边11。这可例如通过从所形成的空心筒体的两个开口侧引导模具、以及通过用外周向模具向内变型燃烧室壁4的材料来执行，同时在这个步骤中形成两个侧翼13a和13b。为了获得卷边11尽可能地不具有应力的燃烧室壁4的布置设备，燃烧室壁4的轴向长度在执行这个步骤时同步地减小。在接下来的步骤中，两个侧翼13a和13b借助两个内部模具朝着彼此移动，以使得侧翼13a和13b几乎靠着彼此地进行抵靠，并且至少在径向外部区域B中仅侧翼 13a和13b之间的较小间隙得到保留。 [0039] 然后，这样形成的设置有向内突出突起12的燃烧室壁4用其一个自由端移动越过蒸发器支承件2。此时，蒸发器本体3已经布置于由周向边沿部7和平板6所形成的杯状凹陷部内。在这个方法中，侧翼13a将蒸发器本体3压靠着蒸发器支承件2，并且固定着蒸发器本体3。侧翼13a抵靠着周向边沿部7的上侧。接着，燃烧室壁4和蒸发器支承件2例如通过焊接、填嵌、挤压等彼此接合。 [0040] 以所描述的方式，用较少制造步骤制造的燃烧室布置设备1能够以成本有效且紧凑的方式提供。尤其燃烧室壁4能由金属板或金属管通过变型的方式简单且成本有效地形成。通过形成卷边11，能同时实现在无需另外的部件或元件的情况下固定蒸发器本体3，并且可靠地防止不期望的热传导至蒸发器支承件2。因而，以构造简单的方式避免了由于高热量传导至蒸发器支承件2所引起的不利影响，尤其是如果生物柴油(PME)用作液体燃料时。 [0041] 因此，根据所描述的方案，制造成本通过材料和安装步骤的减少而降低。同时，通过减少元件的数量，公差链得到减少，并且提供了对蒸发器本体3的周向固定。 |
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