本发明涉及燃烧器。本发明尤其涉及用在热交换装置上的燃烧 器。它尤其适合与外燃机一起使用，该外燃机由热源来提供动力并且 不依赖于燃料。

就这种外燃机而言，在燃烧器内燃烧燃料所产生热量通过热交换 器传递到发动机的工作流体中。这种外燃机例如是工作在斯特林循环 中的一种。

斯特林循环发动机工作在闭式热力循环中，在该闭式热力循环中 大量气体进行反复膨胀和压缩。不同于内燃机的是，气缸中没有阀、 进气或者排气口和没有燃烧。因此，发动机具有非常小的噪声输出， 并且可以进行动力平衡，因此，实际上使发动机没有振动。几乎不需 要日常维护，因为燃烧生成物远离运动的发动机零件。斯特林循环发 动机用外部加热的气缸盖工作。因此，本发明的燃烧器特别适合提供 外部热源。

最好是，斯特林循环发动机的燃烧器可以燃烧不同的液态燃料和 气态燃料。燃烧器的工作应当平稳，否则就失去了发动机平稳工作的 优点。燃烧器最好还具有较冷的外表面，并且足够紧凑地与发动机的 气缸盖安装在一起。不用说，燃烧器应当还具有高效率。

这种燃烧器的例子可以在美国专利No．4352269(Dineen)、 5005349(Momose)和5590526(Cho)中了解到。在Cho和Momose 中，无论进气还是排气沿通道流过，而该通道允许来自燃烧室的热交 换。Momose还允许在废气和进气之间进行一些热交换，而且只在进气 的一个通路中通过废气通道。Dineen公开了一种带有环形热交换装置 的燃烧器和绕着斯特林发动机的环形燃烧器。排气装置中心地设置在 燃烧器的顶部上。

但是，这三种燃烧器在进气和废气之间具有有限量的热连接，因 此降低了燃烧器热交换方面的效率。还有，就公开在Dineen上的燃 烧器而言，因它们紧紧地邻近燃烧器的废气通道，该燃烧器的外部部 分将是热的。

所公开的燃烧器的其它困难在于制造过程复杂或者公开的燃烧 器结构复杂。

本发明的目的是提供一种外燃机的燃烧器，该燃烧器可以有效地 解决这种燃烧器进行有效热交换的问题。本发明的另一个目的是提供 一种可以解决制造的复杂性问题的燃烧器。

本发明的另一个目的是提供一种燃烧器，该燃烧器满足上述要求 的全部或者一部分，或者对实现上述要求的全部或者一部分有点用 处，或者至少为公众提供有用的选择。

通过仅以例子的方式给出的下面描述，本发明的其它方面和优点 将变得显而易见。

根据本发明的一个方面，提供了一种外燃机的燃烧器，所述燃烧 器包括：

外壳体：

外壳体内部的罩，使用时，所述罩至少部分界定出设置于中心的 燃烧室；

进气装置，来自该进入空气装置的进入的空气被导引，遍布壳体 的内壁表面，从而进行冷却；

导向装置，它把进入空气导向燃烧室，所述导向装置这样导引进 入的空气，使得在使用燃烧器时，于进入空气进入到燃烧室之前，该 进入空气使罩冷却；

燃料进入装置，它把燃料导引到燃烧室中；

点火器，它用来点燃燃料；及

气体排出装置；其特征在于：

所述外壳体、罩和导向装置绕着燃烧室形成为一系列套装的 层，所述的这些层布置成使任何两个邻近的层之间热交换达到最 大。

在本发明的优选形式中，提供了一种热交换装置，其中，进入空 气在对壳体施加冷却作用之后，该进入空气在导引到罩之前被加热。 最好，热交换装置具有：入口装置，它接受来自燃烧室的废气；及出 口装置，它连接到气体排出装置中。

在本发明的优选形式，燃烧器适合于安装到外燃机中，该外燃机 最好是以斯特林循环进行工作的发动机。

最好，把空气流导向燃烧空间的装置包括与废气进行热交换的装 置，从而加热所述空气流。

最好，燃烧空间至少部分地由罩界定，在空气进入所述燃烧空间 之前，由所述热交换装置来加热的空气通过该罩上方。

通过下面的描述，本发明的其它方面将变得显而易见的，下面的 描述仅是以例子的方式并参照附图而给出的，在附图中：

图1是本发明的燃烧器的优选实施例的剖面图；

图2是本发明的燃烧器的优选实施例的平面图。

参照图1，示出了斯特林循环发动机E的燃烧器10。燃烧器10 主要由钢板构成。从下面的说明中可变得显而易见的那样，许多零件 可以通过金属旋压法的公知技术来制造。

参照图1和2，燃烧器10包括最外面的壳体或者外壳体11。外 壳体11一般称作罩，它基本上是倒盘形。在附图和下面描述中， 倒盘形的“底部”是最上部，因此，外壳体11的侧边向上并向内倾 斜。

但是，本领域普通技术人员明白，燃烧器10可以是任意取向； 把壳体11的罩的“底部”描述为最上部这里只是用作一个例子，从 而便于描述燃烧器10的元件。

中心开口12形成于外壳体11上，该外壳体11具有盖板13，该 盖板带有中心孔，点火器15接管端头穿过该孔定位。设置衬垫或者 密封元件15a，从而在开口12和点火器15之间形成密封。点火器15 可以是传统点火器中的任何一种，例如，如果需要的话，点火器15 可以是热线点火塞或者火花点火器。

导管16通到壳体11中，导管16可以连接到输入空气的鼓风机 (未示出)。根据本发明的优选形式，借助于如发动机E的曲轴箱(未 示出)来稍稍地预热空气，在优选实施例中，燃烧器10安装到该发 动机E中。

裙部或者伸出部17从壳体11的下部终端18处向下突出。裙部 17可以是任何形状，但是它的横剖面最好是圆柱形。

间壁19从壳体11的内壁表面向内设置，并且从壳体11的最上 部分向下延伸，在壳体11的最上部分上形成开口12。如壳体11一样， 该壁19由外壳来形成，并且基本是倒盘形。如壳体11一样，间壁19 设置有由裙部20形成的伸出部，该裙部20终止于裙部17的未端边 缘的上方。裙部20还可以是任何形状，但是它的横截面最好是圆柱 形。

外壳体11和相关的裙部17作为两个独立的部分示于图1中。但 是本领域普通技术人员知道，这两个部分可以形成一体。同样地，间 壁19和裙部20作为两个部分示于图1中，但是，如果需要，那么可 以形成一体。

燃烧器10具有内罩或者罩21，如所示的一样，内罩21安装在发 动机E的热端上。本领域普通技术人员知道，发动机E的热端只是示 意性地示出了燃烧器10在发动机E上的安装和关系。除了提供把燃 烧器10安装到发动机E上的装置之外，内罩21与发动机E的顶端一 起在燃烧室C内限制出燃烧区。

因此，内罩21、密封件99和带有热交换器36的发动机E的顶部 形成和界定出燃烧室C，内罩21带有中心开口22，通过该中心开口 22流入热空气和燃料，每个热交换器36具有辅助的冷却片35。

在中心设置的开口22形成于罩21上。管件23向上延伸并且基 本上与开口22共心。管件23的上端提供安装法兰24，或者带有安装 法兰24。管件23沿着它的长度和绕着它的周围具有孔眼(未示出)。 因此，管件23允许空气流过罩21的上表面，从而进入中心开口22。 需要时这些孔眼可以是圆形孔、狭槽、通气缝或者是这些的结合。另 一方面，如果想要的话，管件23可以由网状材料形成。第二管件25a 向下悬挂于安装法兰24上，并且基本上与管件23同心。第二管件25a 终止于内罩21的部分上方。

安装法兰24通过公知的机械固定件(未示出)来提供安装带有 燃料管路喷射器34的点火器组件G的装置。组件G和喷射器34安装 到外壳体11的中心开口12中。组件G还包括法兰，借助于该法兰把 组件G固定到安装法兰24上。

第二倒形罩27的上端夹在点火器组件G的法兰和安装法兰24之 间。第二倒形罩27还是盘形。如附图中的图1所看到的一样，第二 罩27向着第一内罩21而向下延伸，并且终止得较短。最好，内罩(21， 27)的厚度比燃烧器10的其它元件的要大。

排气室28设置在间壁19和第二内罩27之间，并且借助于另一 个基本上是盘形的排气元件(29，30)来形成。排气元件(29，30) 的上端连接在一起，但是没有连接到间壁上和外壳体11上。排气元 件29的最下端被固定到第一内罩21的下端上。其它的第二排气元件 30的相应最下端向下延伸，并且基本上平行于裙部20。第二排气元 件30的最下端延伸到裙部20端部的下方，并且向着裙部17弯曲， 并且在裙部17的端部和第二排气元件30的最下端处被固定。

排气导管31连接到第二排气元件30中，而排气导管31延伸通 过各自形成于间壁19和外壳体11上的两个开口(32，33)。排气导 管31包括冷却片(未示出)，从而增加导管31的热传递面积。

一般称为“罩”(11，19，30，29，27，21)的元件构成了燃烧 器10的各种主要零件，并且这些元件不是刚性地相互连接起来。这 种相互缺少刚性的连接减少了罩(11，19，30，29，27，21)的材料 内的热应力，并且在燃烧器10中一般便于罩金属的热膨胀。因此只 需要最少的罩(11，19，30，29，27，21)焊接，并且所需要的那些 焊接也是非常容易。

上面所描述的燃烧器10工作过程如下：来自喷射器34的燃料在 毛细作用下沿着安装在第二管件25a的内壁上的网状物25前进。管 件25a借助于管件25a的外表面上方的、进入的加热过的空气流来加 热。这使得汽化燃料通到燃烧室C的燃烧区域中。

如虚线所示，来自鼓风机的冷空气通过导管16进入外壳体11 中，并且通过外壳体11的内表面。这实现了冷却效果，因此壳体11 的外表面保持较冷。

然后，空气沿着由间隔开的内间壁19和排气室28的第二排气元 件30所形成的流体导向装置通过。该空气环绕着排气室28的端部进 行流动，从而沿着由第二内罩27和排气室28的第一排气室29所形 成的另一流体导向装置进行流动。因此，遍布排气室28全长的空气 流保证了热回收，其结果是，冷的进入空气被进一步加热。还有，废 气被进一步冷却。

然后，加热过的进入空气通过内罩21的上表面，从而减少了内 罩21的温度。该空气被进一步加热，并且罩21借助于该空气流被冷 却。这确保了内罩21不会变得过热。

然后，加热过的空气通过管件23上的孔眼而流入起着涡流发生 器空间作用的空间内。在涡流发生器空间内(在管件23、第二管件 25a和中心开口22之间)形成空气旋流。然后，涡旋的空气向下流过 中心开口22进入到燃烧室C中。当空气通过中心开口22时，在涡流 产生器空间中产生的涡流增加了旋转速度。这在燃烧室C的顶部上产 生了强大的涡流混合区，从而在燃烧室C的燃烧区域内产生较好的燃 烧。

如图1中虚线所示一样，来自燃烧室C的燃烧区域内的、热的、 燃烧过的气体流通过发动机E的每个热端热交换器36的冷却片 35。然后，燃烧过的气体进入到环形导管37中，并且出来通过排 气口38进入到排气室28中。然后，废气通过排气导管31出来。 该废气被回收以供进一步使用。这种进一步使用例如包括用于水加 热器或者环流供暖设备中。当发动机E形成家用联合发电系统部分 时，这个特别有用。废气的其它用途对本领域普通技术人员来讲是 显而易见的。

以公知的方法点火器G可以实现初始燃料汽化和点火。一旦燃烧 已经在燃烧室C中开始，那么燃烧室C的燃烧区域内的连续火焰形成 了热源。因此，燃烧过程被优化，从而使污染物的排放最小。

燃烧器10可以燃烧从下面这组选择出来的燃料：柴油、液态石 油气、天然气和其它液态和气态燃料。燃烧器10这样做时，而燃烧 器10本身变化最小或者没有变化。本发明的燃烧器10提供了许多优 点，这些优点使得燃烧器10特别适合于与斯特林循环发动机一起使 用。

这些优点包括：

1．具有与许多液态和气态燃料一起工作的性能，而燃烧器10的 变化最小或者没有变化。

2．由于较冷的进入空气导过外壳体11的内表面上方，因此具有 冷却外表面。这防止了发动机E设置于其中的任何外壳的加热。还有， 它减少了使用者被灼烧的危险。它还提高了燃烧器10的效率。

3．燃烧器10的结构简化了，并且在许多情况下，避免需要在外 部燃烧器罩11上使用耐高温的陶瓷绝热体。

4．在缸盖的热端热交换器36的上方提供密集的火焰区和燃烧生 成物的有效流动。

5．遍布排气室28表面(29，30)的进入的空气流提供了改进的 热回收利用，从而提高了燃烧器的效率，并且允许所使用的任何液态 燃料进行汽化。

6．燃烧器10提供了较低的气体流动阻力。

7．燃烧器10在燃烧生成物和发动机E的顶部之间提供了良好的 绝热。

8．燃烧器10可以提供大约1300℃的燃烧温度。

在安装时，本发明的燃烧器10对斯特林循环发动机的平稳工作 特性无负面影响。借助于形成流动通道和排气室28的活门(11，19， 30，29，27，21)结构不是全部用盘形罩固有的强度特性来相互连接 一起，因此，燃烧器10内的振动减少到最小。

这种结构还为罩(11，19，30，29，27，21)提供合适膨胀而无 变形，而这种变形会影响燃烧器10的工作和效率。借助于由若干盘 形元件(这些元件由公知制造技术来制造)的实际数量来形成许多活 门或者罩(11，19，30，29，27，21)，因此形成燃烧器10的零件 和组件的制造变得简单了，并且劳动强度不大。

仅以举例的方式描述了本发明的各个方面，但是应当知道，在没 有脱离本发明范围的情况下可以进行改进和补充。