移动式加热装置的蒸发器子组件

文档序号:927633 发布日期:2021-03-02 浏览:13次 >En<

阅读说明:本技术 移动式加热装置的蒸发器子组件 (Evaporator subassembly for a mobile heating device ) 是由 B·迈尔 V·戴尔 K·默斯尔 A·鲁奇克 T·潘维茨 V·阿伦茨 于 2019-05-09 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种用于移动式加热装置、特别是用于机动车的蒸发器子组件,其具有以下特征:蒸发器(1)、被构造成接收蒸发器(1)的蒸发器容纳器(2)、电热塞(4)和燃烧室(6),其中电热塞(4)相对于蒸发器(1)的主表面(11)延伸或被构造成可倾斜地延伸到燃烧室(6)中。(The invention relates to an evaporator subassembly for a mobile heating device, in particular for a motor vehicle, having the following features: the evaporator (1), an evaporator receptacle (2) configured to receive the evaporator (1), a glow plug (4) and a combustion chamber (6), wherein the glow plug (4) extends relative to a main surface (11) of the evaporator (1) or is configured to extend tiltably into the combustion chamber (6).)

移动式加热装置的蒸发器子组件

技术领域

本发明涉及一种用于移动式加热装置和车辆、特别是机动车的蒸发器子组件,所述蒸发器子组件包括蒸发器容纳器和蒸发器。

背景技术

蒸发器子组件通常用于蒸发式燃烧器中,该蒸发式燃烧器特别是用于用液体燃料操作的辅助加热器和/或中间加热器中,特别是用于车辆。在这种蒸发式燃烧器中,液体燃料通过燃料供应管路引入蒸发器。在这种情况下,金属无纺布和金属网格以及金属编织织物可以是用作蒸发器的结构。特别是,所使用的蒸发器的结构具有大量的中空空间,使得流体燃料通过毛细作用被蒸发器吸收,蒸发器中渗透着燃料。为了在蒸发式燃烧器的启动阶段使燃料从蒸发器中蒸发出来,需要热量,该热量通常由电热塞提供。

在以往的现有技术中,一方面,采用了比较复杂的蒸发器,例如在DE 1918445 A1和DE 2129663 A1中描述的那样。DE 1918445 A1和DE 2129663 A1使用烧结/多孔燃烧室缸体,该燃烧室缸体包括两个燃烧室。DE 4243712 C1还描述了一种罐状材料,这种材料具有吸收性和耐热性,因而具有蒸发器的功能。

DE 19 880 561 B4公开了一种用于加热装置或用于废气颗粒过滤器的热再生的蒸发式燃烧器。它包括燃烧室,该燃烧室具有外周限界壁和前限定壁。前限界壁具有中央开口,中央导气连接片布置成通过该中央开口,以便凸出到燃烧室中。该导气连接片在其位于燃烧室中的圆柱形连接片壁上有纵向槽状的径向出气口,且端部有封闭的前壁。供气连接片在燃烧室中构造了环形室,在该环形室中,在燃烧室底部处于前限界壁的高度处设有多层覆盖物形式的多孔蒸发器材料。多层覆盖物在操作过程中由侧向燃料供应器供给燃料。燃料均匀地分布在环形蒸发器材料中,在蒸发器材料内侧的燃烧室处蒸发,并在那里与供给的空气一起在燃烧室的环形空间中燃烧。

现有技术的上述解决方案的制造相对复杂,由此可能产生高成本。此外,在现有技术的(形式复杂的)蒸发器中,在燃烧操作期间可能产生不确定的火焰方向,从而相应的蒸发式燃烧器的使用寿命可能大大降低。

由于这个原因,在现有技术中,有形式简单的、特别是盘状的蒸发器,它被至少基本上是罐状的蒸发器容纳器所接收,其中,电热塞可以例如相对于蒸发器容纳器轴向地、特别是同轴地,或径向地布置。

图1A是根据现有技术的蒸发器子组件的横截面图,其中,至少基本上盘状的蒸发器1被接收在罐状的蒸发器容纳器2中,电热塞4相对于蒸发器容纳器2同轴地布置。术语“同轴”在本文中旨在理解为,电热塞4垂直于蒸发器1的主表面11布置。电热塞4由电热塞衬套42定向,并就其定向而言被牢固地固定。在图1A中,燃料供应管路10相对于蒸发器容纳器2轴向地布置。在这种布置中,必须进行额外的构造复杂化,以便防止流体燃料返回到电热塞衬套42中。

图1B是另一常规布置的横截面图,在这种布置中,电热塞4通过电热塞衬套相对于蒸发器1的主表面11轴向地布置和固定,而燃料供应管路10相对于主表面11同轴地布置。在这种布置中,也必须进行额外的构造复杂化,以便防止流体燃料返回到电热塞衬套42中。此外,由于电热塞4的布置破坏了蒸发的燃料的均匀流动,从而带来了这种布置的不良燃烧性能。

图1C是根据现有技术的蒸发器子组件的另一种布置的横截面图。在这种布置中,电热塞4相对于盘状蒸发器1径向布置,由此电热塞4与蒸发器1的主表面11平行地固定。在这种常规布置中,在蒸发式燃烧器中的蒸发器子组件的操作过程中会产生明显的缺点,因为烟尘和/或积炭会在间隙12中形成,该间隙存在于蒸发器1的主表面11和平行于主表面11布置的电热塞4之间。这些烟尘和/或积炭导致在电热塞4和蒸发器1之间产生热桥,因此,特别是在具有以这种方式布置的蒸发器子组件的蒸发式燃烧器的启动阶段,由电热塞引入的点火能量分布在相对较大的表面面积上,产生的能量密度由此不再足以点燃蒸发式燃烧器。

在现有技术中已知的布置中,形成了显著的技术缺点,因为一方面优化的燃料输送与燃料供应管路的位置有关,另一方面优化的点火能力和优化的燃烧操作与电热塞的位置有关。同时优化这两个位置几乎是不可能的,从而在个别情况下,需要进行一系列的测试来优化定位。此外,在蒸发器组件的同轴和轴向布置过程中,还必须采取额外的、复杂的结构措施,以防止一部分液体燃料流入到电热塞套中。电热塞的径向布置也有缺点,因为随着操作的增多,由于烟尘和积炭,会在电热塞和蒸发器之间产生热桥。热桥在点火操作过程中导致引入的点火能量分布在过大的表面区域。这种情况下产生的能量密度可能不再足以点燃蒸发式燃烧器,因此在这种状态下的蒸发式燃烧器不能运行,必须以昂贵的方式进行清洗和维护。

发明内容

因此,从目前的现有技术中可以看出,对于上述缺点,尚无满意的技术方案。因此,本发明的目的是提供一种蒸发器子组件的布置,所述蒸发器子组件一方面能够以低成本的方式制造,另一方面能够改善燃料输送、点火能力(在启动阶段)和均匀燃烧操作。

该目的特别是通过根据权利要求1和/或权利要求2所述的蒸发器子组件和根据权利要求15所述的制造方法来实现。

根据本发明的第一方面,该目的特别是通过下述蒸发器子组件来实现,所述蒸发器子组件具有蒸发器、构造成能够接收蒸发器的蒸发器容纳器、电热塞以及燃烧室,其中,电热塞相对于蒸发器的主表面倾斜地延伸到燃烧室中或构造成能够相对于蒸发器的主表面倾斜地延伸到燃烧室中。在这种情况下,蒸发器的主表面和电热塞之间的角度α的大小特别是具有0°至90°之间的值(不包括0°和90°)、优选5°至70°之间的值、或者特别是7°至50°之间的值、或者更优选9°至30°之间的值。由于倾斜的定位,可提供一种布置,其中(长期地)维持较好的点火能力,其中,特别是也实现了较好的燃料输送。此外,特别是还可实现均匀的燃烧操作。优选地,电热塞远离蒸发器定向(倾斜地延伸)。特别是,电热塞的远端比近端(或比电热塞的在其引入燃烧室中的位置处的部分)更远离蒸发器或蒸发器的主构件。另外,电热塞的近端(或电热塞的在其引入燃烧室中的位置处的部分)也可比远端更远离蒸发器或蒸发器的主构件。

根据本发明的第二方面,特别是可以与本发明的第一方面相结合地,该目的通过下述蒸发器子组件来实现,所述蒸发器子组件具有蒸发器、构造成能够接收蒸发器的蒸发器容纳器和电热塞,其中,至少一个居中的凸起从蒸发器的主表面凸出(至燃烧室内)。由于以这种方式布置的凸起,还使得蒸发器子组件能够用仅在高温下沸腾的燃料、例如柴油燃料操作。由于蒸发器的凸出,形成了附加的容积,该附加的容积作为附加的燃料贮存器,在其中可接收尚未蒸发的附加的燃料。附加的燃料贮存器对用仅在非常高的温度下沸腾的燃料、例如B7和B100操作的蒸发式燃烧器的启动或点火性能具有特别有利的影响。

术语“蒸发器的主表面”特别旨在理解为指蒸发器的主构件的(自由)表面。主表面优选为至少基本上是平坦的(在适用的情况下,有不平整的部分,所述不平整的部分最大相当于主构件厚度的0.2倍)和/或限定蒸发器的(与燃烧室中的气体相接触的)内表面的至少10%、优选20%、更优选至少50%。术语“主构件”尤其意在理解为没有凸起的(整个)蒸发器。主构件可具有至少基本恒定的厚度和/或构造成圆盘状(例如,具有圆形外轮廓)和/或板状(例如,具有多边形、特别是矩形轮廓)。蒸发器或其主构件可在适用的情况下构造成不具有直径超过100mm或10mm或1mm的开口。蒸发器尤其不以环形方式构造。蒸发器或其主构件或其主表面可至少部分地(在适用的情况下完全地)布置在燃烧室中。

一自由空间部分优选地位于蒸发器与电热塞的凸出到燃烧室中的至少一部分之间(也就是说,不是空间上的分隔结构,例如,隔壁或其一部分)。优选地,只有气体(在操作期间)位于蒸发器或蒸发器的凸出到燃烧室中的(至少)一部分与电热塞之间的区域中。

术语“居中的凸起”特别意在理解为下述凸起,该凸起在径向方向上与主表面的边缘间隔了其(最大)直径的至少5%,和/或该凸起以至少一部分位于几何中心处,或该凸起距离几何中心的尺度相对于主表面的边缘至少不超过50%、优选25%。优选地,凸起的外轮廓是点对称的。

蒸发器可以是相对于蒸发器容纳器的独立部件,特别是以非形状锁定(non-positive-locking)的方式嵌入其中、或压入其中。在一些实施例中,蒸发器可通过例如包括至少一个限位环和/或至少一个限位凸起的限位装置以形状锁定的方式限位。替代地或附加地,蒸发器可以以材料结合的方式固定。

蒸发器容纳器可以以罐状方式构造。根据解释,蒸发器容纳器不以环形方式构造,或者不构造成圆环体。蒸发器容纳器可相对于燃烧室壁形成独立的部件,或者至少部分地由燃烧室壁构造。

在本发明的一个优选实施例中,一级、二级或多级蒸发器凸圆部(dome)在蒸发器子组件中设置在蒸发器容纳器与燃料供应管路之间。由此可进一步提高蒸发器的效率。例如,通过使用蒸发器凸圆部可以实现改进的加热功率范围。在这种情况下,蒸发器凸圆部的形状可以以适当的方式适应蒸发器的形状。

术语“蒸发器凸圆部”特别意在理解为可构造成例如圆筒形、圆锥形、穹顶状或四边形的凸起。一级或两级蒸发器凸圆部特别地包括两个或多于两个凸起,这些凸起优选地以层叠或台阶状的方式相接。在所述一级、二级或多级蒸发器凸圆部内特别地接收有一个、两个或多个蒸发器结构,所述蒸发器结构优选地具有不同的孔隙度和/或不同的形状。此外,所述一级、两级或多级蒸发器凸圆部(总体上或相对于各个级)和/或蒸发器容纳器优选地可以一体地构造。

特别是,电热塞经由电热塞衬套接收在蒸发器容纳器中,其中,电热塞优选地由限位元件固定在电热塞衬套中,所述限位元件特别是包括弯曲板件或成弯曲板件的形式和/或包括啮合结构或成啮合结构的形式。限位元件优选地具有螺纹结构和/或压配合结构。由于集成在蒸发器容纳器中的电热塞衬套,因此能够简单地更换电热塞,从而可以快速简单地维护电热塞,例如可以直接快速地更换有缺陷的电热塞。

优选地,蒸发器的凸起的横截面轮廓可构造为多边形、特别是四边形、优选为矩形或梯形,在适用的情况下具有滚圆的拐角。这种突起可以以较低成本的方式制造。

特别是,蒸发器的凸起至少基本上构造成蒸发器的凸起至少基本上构造成环状体,所述环状体优选地沿蒸发器容纳器的径向向外变扁,由此,凸起的形状可以有利地适应其中使用蒸发式蒸发器的燃烧器的要求。通过相应地选择凸起的形状,可以促进在启动操作期间形成第一引燃火焰。在这种情况下,燃料可由燃料贮存器输送到点火源、例如电热塞,并保留在那里。加热并蒸发其余燃料的热量可由在点火源处形成的引燃火焰释放。此外,可以避免被引燃火焰留在所谓的死区的热烟气,从而使热烟气通过空气流直接输送出燃烧室。此外,还可以作为热压载物(thermal ballast)并从而对燃烧性能产生负面影响的流体燃料的当前量,通过沿径向方向上变扁平的形状(例如在梯形的情况下)减小。

优选地,蒸发器至少部分地由多孔无纺布和/或网格和/或编织织物和/或交错织物和/或网状物、特别是金属(纤维)无纺布和/或金属网格和/或金属编织织物和/或交错金属织物和/或金属网状物制造和/或至少部分地由(另一种)织物模塑纤维构件制造,由此可以降低制造成本。相对于金属替代地或附加地,还可以使用其他(耐热)材料,例如,塑料材料和/或陶瓷材料。特别是,蒸发器可以至少部分由多孔耐热金属制造,优选至少部分地由钢制造、特别是高等级钢合金(例如,1.4841或1.4767)。

在一个优选的实施例中,设有火焰检测器,所述火焰检测器优选地与电热塞形成一体件。特别是在这种情况下,在一个特别简单的实施例中,测量点火塞的随温度变化的电阻。通过检测到的电阻值,可以得出关于燃烧室内的温度的结论、特别是关于发生火焰燃烧的程度。通过将电热塞和火焰检测器集成为一个部件,以紧凑的方式在一个部件中产生这两个部件的功能,从而能够在蒸发器子组件内进一步改进单独的火焰检测器的布置。

优选地,所述凸起是蒸发器的一体部分,由此可进一步降低制造成本。

优选地,蒸发器容纳器具有至少一个燃烧空气穿孔。由此,可确保有利的燃烧空气供应或实现蒸发器子组件尽可能紧凑的结构类型。

燃料供应管路可以相对于蒸发器容纳器(或在其中居中)居中地布置(特别是如上文中关于凸起所定义的那样)。

上述目的还特别通过包括上述类型的蒸发器子组件的车辆、优选机动车来实现。

上述目的还通过将上述类型的蒸发器子组件应用于车辆、特别是机动车(例如,汽车或货车)来实现。

上述目的还通过一种制造蒸发器子组件、特别是上述类型的蒸发器子组件的方法来实现,该方法包括以下步骤:形成蒸发器容纳器、提供蒸发器和将蒸发器接收在蒸发器容纳器中。优选地,凸起与蒸发器以同一步骤制造、优选地通过将基体材料压入阴模与蒸发器以同一步骤制造。因此,可以以特别低成本的方式制造蒸发器。替代地,也可以优选地以材料结合的方式、特别是通过烧结或焊接的方式将凸起与蒸发器连接。其他的方法步骤将特别从上述对蒸发器子组件的描述中理解。

上述目的还特别通过用于制造蒸发器子组件、特别是上述类型的蒸发器子组件的套件来实现,所述套件包括蒸发器容纳器和至少两个不同的蒸发器,所述至少两个不同的蒸发器可选择性地接收在蒸发器容纳器中并且结构不相同。优选地,第一蒸发器具有至少一个第一凸起(优选地大致如上所述),而第二蒸发器具有至少一个不同/其他凸起(优选地大致如上所述)或不具有凸起。因此,特别是可使用于高沸点燃料(例如柴油)的蒸发器子组件简单地由于蒸发器的凸起而与用于低沸点燃料(例如石油燃料)的蒸发器子组件区别开。

整体上,由于蒸发器子组件的模块化结构,很容易在同一制造设备中制造用于不同燃料的蒸发器子组件、特别是用于柴油燃料和石油燃料的蒸发器子组件,从而进一步降低制造成本。

优选地,蒸发器的直径(在径向方向上)为至少10mm、优选为至少20mm,和/或最大80mm、优选为最大50mm。蒸发器的厚度(在轴向方向上;在适用的情况下,不带任何凸起)可以是至少0.7mm、优选至少1.5mm,和/或最大5mm、优选最大4mm。凸起的直径可以是至少5mm、优选至少8mm,和/或最大30mm、优选最大25mm。凸起的高度(在轴向方向上)可以是至少2mm、优选至少4mm,和/或最大15mm、优选最大8mm。蒸发器的厚度(不带任何凸起)与凸起的高度之间的比率可以是至少0.1、优选至少0.3,和/或最大3、优选最大1、更优选最大0.5。优选地,凸起可以构造为环状体,其中,环状体的外径为至少8mm、优选至少16mm,和/或最大40mm、更优选最大25mm,和/或环状体的内径为至少3mm、优选至少5mm,和/或最大15mm,更优选最大12mm。在适用的情况下,蒸发器可以构造为圆锥体,其中(平头)圆锥体的中心部可以具有至少5mm、优选至少12mm,和/或最大30mm、优选最大18mm的直径,和/或圆锥体的扁平部分的外径可以是至少10mm、优选至少20mm,和/或最大40mm、优选最大40mm。

从从属权利要求中可以了解其他的实施例。

附图说明

下面参照实施例对本发明进行描述,这些实施例将参照附图进行更详细的解释。附图中:

图1A是现有技术中可找到的用于移动式加热装置的蒸发器子组件的横截面图;

图1B是根据现有技术的另一实施方式的用于移动式加热装置的蒸发器子组件的横截面图;

图1C是现有技术中通常使用的用于移动式加热装置的蒸发器子组件的横截面图;

图2是根据本发明的蒸发器子组件的第一实施例的横截面图;

图3是根据本发明的蒸发器子组件的第二实施例的横截面图;

图4是根据本发明的蒸发器子组件的另一实施例的横截面图;

图5是根据本发明的蒸发器子组件的另一实施例的侧视图;

图6是根据本发明的蒸发器子组件的另一实施例的侧视图;

图7是根据本发明的蒸发器子组件的另一实施例的侧视图;

图8是根据本发明的蒸发器的一个实施例的横截面图;

图9是根据本发明的蒸发器的另外一个实施例的横截面图;以及

图10是根据本发明的蒸发器的一个实施例的横截面图。

具体实施方式

图2是根据本发明的蒸发器子组件的第一实施例的横截面图。蒸发器子组件包括蒸发器容纳器2,蒸发器1被接收在所述蒸发器容纳器2中。蒸发器容纳器2在燃烧室6中敞开。在蒸发器容纳器2中居中地开设有燃料供给管路10,燃料通过该燃料供给管路到达蒸发器1,蒸发器中的燃料从蒸发器1中向燃烧室6的方向扩散和蒸发出来。

此外,多个燃烧空气穿孔7构造在蒸发器容纳器2的侧壁14上,燃烧空气可以通过所述燃烧空气穿孔7到达燃烧室6,并可以与蒸发的燃料混合。同样也可以(参照图4)将燃烧空气穿孔7构造在燃烧室6的侧壁(相对于蒸发器容纳器而言的其他侧壁或附加侧壁)中。

电热塞衬套5布置在侧壁14的附加部分中,其中,所述电热塞衬套5限定了电热塞4相对于蒸发器1的主表面11的角度α。主表面11是蒸发器1的主构件8的(自由)表面。主构件8由(整个)蒸发器1形成(在适用的情况下,没有任何凸起9,如果存在的话,参见图4)。在图2中,蒸发器1不具有任何凸起9,并且至少具有基本恒定的厚度或构造成圆盘状(例如,具有圆形外轮廓)。

还可以设想,电热塞衬套5构造在燃烧室6的另一侧壁上。电热塞4接收在电热塞衬套5中,其中,电热塞由限位元件(未示出)固定。此外,火焰检测器(未示出)可集成在电热塞4中,使得电热塞可提供火焰监测的附加功能。

图3是根据本发明的蒸发器子组件的第二实施例的横截面图,其中,相对于图2所示的实施例附加地,两级蒸发器凸圆部3在燃料供应管路10与蒸发器1之间集成在蒸发器容纳器2中。

图4是本发明的另一实施例的横截面图,其中,由燃烧室6的相对于蒸发器容纳器单独的侧壁14限界出燃烧室6。相对于图2所示的实施例附加地,限位装置13布置在蒸发器容纳器2的外缘处,并且在本实施例中构造成限位环。蒸发器1被限位装置13固定就位。

图5是另一实施例的横截面图。在该实施例中,相对于图4的实施例附加地,一级蒸发器凸圆部3布置在蒸发器容纳器2与燃料供应管路10之间。

图6是根据本发明的蒸发器子组件的另一实施例的横截面图。在该情况下,蒸发器1具有居中的凸起9,所述居中的凸起9从蒸发器1向燃烧室6的方向凸出,居中的凸起9由此减小了蒸发器1与电热塞4之间的间距。蒸发器1的凸起9在该实施例中是圆柱体(在横截面图中被示为矩形)。

图7是根据本发明的蒸发器子组件的另一实施例的横截面图,其中,相对于图6所示的实施例附加地,蒸发器凸圆部3在燃料供应管路10与蒸发器1之间集成在蒸发器容纳器2中。优选地,多级蒸发器凸圆部3集成在蒸发器容纳器2中(未示出)。

图8是根据本发明的蒸发器1的一个实施例的横截面图。在该实施例中,凸起9基本上是由圆柱体形成的。

图9是根据本发明的蒸发器1的另一实施例的横截面图。在该实施例中,一环状体(圆环体)形成凸起9。在该情况下,环状体的凸出到燃烧室6中的上侧沿径向变扁平,从而在横截面图中可以看到两个梯形,它们各有在轴向上变扁平的一侧。

图10是根据本发明的蒸发器1的另一实施例的横截面图。在该实施例中,圆锥体形成蒸发器1的凸起9。在图10的横截面图中,该凸起9被示为梯形。

在这一点上,可以注意到,所有上述的部件本身和任何组合、特别是图中所示的细节被认为在创造性方面具有重要意义。本领域技术人员能够想到对其进行修改。

附图标记列表

1 蒸发器

2 蒸发器容纳器

3 蒸发器凸圆部

4 电热塞/火焰探测器

5 电热塞衬套

6 燃烧室

7 燃烧空气穿孔

8 主构件

9 凸起

10 燃料供应管路

11 蒸发器的主表面

12 间隙

13 限位装置

14 侧壁

α 角度。

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