ГОРЕЛКА И УСТРОЙСТВО ОБОГРЕВА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2019 года по МПК F23D14/72 B60H1/22 

Изобретение относится к горелке, в частности, для устройства обогрева транспортного средства, в которой имеется гибкая диафрагма, отделяющая внутреннюю зону горения от внешнего пространства, при этом во внешнем пространстве размещен светочувствительный датчик для распознавания пламени, и при этом в гибкой диафрагме имеется, по меньшей мере, одно световое отверстие, делающее возможным проникновение света из внутренней зоны горения во внешнее пространство.

Кроме этого, изобретение относится к устройству обогрева транспортного средства.

В настоящее время транспортные средства часто оборудуют устройствами обогрева, в частности, выполняющими функцию независимого нагревателя и/или подогревателя. Также во многих случаях возможно дооснащение транспортного средства устройством обогрева. Подобные устройства обогрева находят применение и в других вариантах, например, на кораблях, в жилых автомобилях или других мобильных или стационарных условиях. В частности, в транспортных средствах в устройстве обогрева сжигается то же топливо, что и используемое в двигателе, например, дизельное топливо или бензин. Это топливо, имеющееся на борту транспортного средства в жидком состоянии, для сжигания должно быть переведено в газообразное агрегатное состояние. Для этого, прежде всего, используются принципы распыления и/или испарения. В распылительных горелках предусмотрено наличие форсунки, при помощи которой топливо сначала переводят в форму капель, чтобы затем, посредством присутствующей в устройстве обогрева транспортного средства тепловой энергии, превратить его в газообразное состояние. Требующийся для горения окислитель в форме потока воздуха для горения подают в зону горения устройства обогрева транспортного средства. Часто горелки устройства обогрева транспортного средства снабжают также устройством для распознавания пламени. При этом, речь идет о датчике любого типа, обеспечивающем распознавание пламени в горелке и подачу соответствующего сигнала в устройство управления устройства обогрева транспортного средства. В зависимости от этого устанавливаются параметры управления и параметры регулирования устройства обогрева транспортного средства, например, в отношении изменения функционирования горелки после успешного воспламенения горелки или при намеренном или непреднамеренном погасании пламени, при этом, в частности, происходит прекращение подачи топлива.

Пример форсуночной горелки известного уровня техники показан на фиг. 2 на виде с частичным вырезом. Фрагмент этой форсуночной горелки представлена на фиг. 3. В горелке 10' имеется внутренняя зона 14' горения, ограниченная воронкообразной стенкой 26'. Внутренняя зона 14' горения, по существу, охватывает собственно камеру сгорания, а также непосредственно прилегающую к ней зону внутри воронкообразной стенки 26', которая, в основном, способствует образованию смеси. Воронкообразная стенка 26' на этом виде показана с частичным вырезом. Таким образом, можно видеть внутреннюю зону 14' горения. В ней находится форсунка 24', в которую может быть подано топливо. Во время функционирования горелки 10' топливо выходит из отверстия 28' форсунки, таким образом, топливо подается для испарения и последующего сгорания. Внутренняя зона 14' горения, кроме того, ограничена гибкой диафрагмой 12', которая в данном случае показана усеченной, однако, гибкая диафрагма 12' имеет, по существу, форму круглого диска. На гибкую диафрагму 12' насаживается край 30' воронкообразной стенки 26'. Таким образом, посредством взаимодействия воронкообразной стенки 26' и гибкой диафрагмы 12' непрерывно ограничивается внутренняя зона 14' горения. Гибкая диафрагма 12' в контексте данного технического решения представляет собой диафрагму, которая, в частности, при сборке горелки, механически легко поддается упругой или пластической деформации. Гибкость диафрагмы обеспечивает компенсацию допусков, по меньшей мере, в рамках имеющихся технологически обусловленных неточностей размеров, в ходе множества температурных циклов в горелке, в частности, позволяет избежать нежелательных зазоров в области контакта между гибкой диафрагмой 12' и воронкообразной стенкой 26'. Воронкообразная стенка 26' сужается в направлении от диафрагмы 12' и на своей обращенной от гибкой диафрагмы 12' стороне имеет отверстие 32', предназначенное для распределения топлива и воздуха для горения, а также формирования пламени далее в камере сгорания. Топливо подводят к форсунке по не показанному на чертеже каналу, который подходит через гибкую диафрагму 12' со стороны гибкой диафрагмы 12', обращенной от форсунки 24'. Воздух для горения поступает во внутреннюю зону 14' горения через отверстия 22'. Они образованы в крае 30' воронкообразной стенки 26' и имеют u-образную форму. Отверстия 22' окончательно формируются при посадке края 30' воронкообразной стенки 26' на гибкую диафрагму 12'. Гибкость гибкой диафрагмы 12' надежно обеспечивает определенную величину отверстия 22' также при наличии обычных производственных допусков и исключает нежелательные зазоры между гибкой диафрагмой 12' и воронкообразной стенкой даже на протяжении множества температурных циклов в горелке. В самой гибкой диафрагме 12' имеется световое отверстие 20' диаметром, например, 12 мм. Через него свет из внутренней зоны 14' горения может проникать во внешнее пространство 16' горелки 10'. Внешнее пространство 16' охватывает область, граничащую с внутренней зоной 14' горения, в которой не происходит горения, и которая не вносит вклад в перемешивание. Свет достигает светочувствительного датчика, например, фотодиода, который расположен во внешнем пространстве 16' горелки 10' и предназначен для распознавания пламени. Для того, чтобы воздух для горения поступал через предусмотренные для этого отверстия 22' в воронкообразной стенке 26' из внешнего пространства 16' во внутреннюю зону 14' горения, световое отверстие 20' закрыто слюдяным диском 34'. Он прикреплен двумя заклепками 36' к гибкой диафрагме 12' со стороны, обращенной от форсунки 24'. На фиг. 3 показан вид гибкой диафрагмы 12' со стороны гибкой диафрагмы 12', обращенной от форсунки 24' и воронкообразной стенки 26'. На нем полностью виден слюдяной диск 34', прикрепленный заклепками 36' к гибкой диафрагме 12', а также то, как он закрывает световое отверстие 20'.

Такая конструкция форсуночной горелки обеспечивает ее надежную работу. Через отверстия 22' в воронкообразной стенке 26' обеспечивается хорошо регулируемая посредством расположения и величины отверстий 22' подача воздуха для горения, слюдяной диск 34' препятствует нежелательному поступлению воздуха через большое световое отверстие в гибкой диафрагме 12' из внешнего пространства 16' во внутреннюю зону 14' горения. Тем не менее, расположенный во внешнем пространстве датчик может достоверно регистрировать наличие пламени. Чтобы дополнительно гарантировать определенную подачу воздуха для горения в радиальном направлении, диафрагма 12' является гибкой, благодаря чему могут быть компенсированы допуски. Воздух для горения фактически поступает только через отверстия 22', а не через другие участки края 30' воронкообразной стенки 26'.

При функционировании горелки образуются отложения, например, сажа или несгоревшее топливо. За время работы отложения накапливаются на слюдяном диске, из-за чего затрудняется распознавание пламени светочувствительным датчиком. В предельном случае слюдяной диск может стать даже оптически непроницаемым, так что распознавание пламени станет вообще невозможным. Поэтому необходимо регулярное техническое обслуживание горелки, чтобы проверять светопроницаемость слюдяного диска и очищать его в случае необходимости. Кроме того, установлено, что из-за наличия слюдяного диска (например, прикрепленного заклепками) частично нарушается гибкость диафрагмы. Тем самым, иногда может происходить недостаточная компенсация допусков, поэтому, в частности, вызванные изменением температуры деформации материала могут не сглаживаться благодаря гибкости диафрагмы. Следовательно, возможно даже проникновение нежелательного воздуха у края воронкообразной стенки помимо предусмотренных специально для поступления воздуха отверстий. Кроме того, также возможно, в частности, частичная потеря герметичности прилегания слюдяного диска к гибкой диафрагме из-за температурных эффектов.

В основе изобретения лежит задача устранения указанных выше недостатков горелок известного уровня техники. В частности, желательно создание не требующей технического обслуживания горелки, в которой может быть обеспечено постоянное надежное распознавание пламени, и в которой исключается проникновение «неправильного» воздуха во внутреннюю зону горения.

Эта задача решена посредством отличительных признаков независимых пунктов формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Таким образом, изобретение основано на известной горелке, в которой имеется световое отверстие, через которое также предусматривается поступление воздуха для горения из внешнего пространства во внутреннюю зону горения. Другими словами, от слюдяного диска, который вынужденно предусмотрен в горелке известного уровня техники, можно совсем отказаться. Тем самым, устраняются все недостатки, обусловленные прикреплением слюдяного диска и необходимостью технического обслуживания слюдяного диска. Учитывая необходимость наличия светового отверстия при конструировании подвода воздуха для горения, световое отверстие может интегрироваться, по меньшей мере, в одно из отверстий для воздуха для горения.

Можно предусмотреть, чтобы световое отверстие имело круглую, продолговатую, серпообразную или эллиптическую форму. Выбор формы светового отверстия может быть относительно свободным, так что световое отверстие может быть приведено в соответствие с гидродинамическими и оптическими требованиями. В частности, при определении формы светового отверстия никоим образом больше не нужно принимать в расчет размер или форму имеющегося в наличии слюдяного диска.

Выгодным образом предусматривается наличие в гибкой диафрагме, по меньшей мере, одного дополнительного отверстия, через которое возможно поступление воздуха для горения из внешнего пространства во внутреннюю зону горения. В гибкой диафрагме, таким образом, формируется система отверстий, обеспечивающая оптимальную подачу воздуха для горения. Воздух для горения аксиально поступает из внешнего пространства во внутреннюю зону горения. Световое отверстие может являться равноправной составляющей системы отверстий, в частности, что касается величины и расположения, либо оно может в этом отношении отличаться от других отверстий.

В особенно предпочтительном варианте изобретение усовершенствовано тем, что светочувствительный датчик выровнен относительно упомянутого, по меньшей мере, одного светового отверстия. С одной стороны, под световым отверстием может подразумеваться такое отверстие, которое ничем не отличается от каких-либо других отверстий в диафрагме. Светочувствительный датчик должен просто располагаться позади любого отверстия, предусмотренного в диафрагме. Однако, может оказаться полезным, чтобы световое отверстие было сконструировано особым образом, например, больше, чем другие отверстия в гибкой диафрагме, и датчик был расположен точно позади этого отверстия. Таким образом оптимизируется чувствительность и надежность распознавание пламени. На световой датчик падает, таким образом, прямой свет и рассеянный свет.

Соответствующая изобретению горелка, предпочтительно, сконструирована так, что поступление топлива из внешнего пространства во внутреннюю зону горения происходит через гибкую диафрагму, при этом топливо может подводиться к форсунке, расположенной во внутренней зоне горения, и что внутренняя зона горения ограничена воронкообразной стенкой, которая сужается по направлению от гибкой диафрагмы. В принципе, можно работать с одной горелкой, которая в своей внешней форме почти не отличается от горелки известного уровня техники. В частности, может быть применена воронкообразная стенка, которая сужается исходя из гибкой диафрагмы так, что никаких или почти никаких изменений воронкообразной стенки не предпринимается. Кроме того, подача топлива может осуществляться через гибкую диафрагму таким же образом, как в известном уровне техники.

Однако, предпочтительно, чтобы в воронкообразной стенке не было отверстий для поступления воздуха для горения. Это представляет собой незначительную модификацию воронкообразной стенки относительно известного уровня техники, но которая может быть представлена более простым образом. А именно, u-образные выемки на воронкообразной стенке теперь просто не нужны. В конечном счете, таким образом упрощается весь процесс производства горелки. Также и функционирование горелки становится более предсказуемым, так как уже нет перемешивания радиально и аксиально поступающего воздуха для горения. Все поступление воздуха для горения может быть обеспечено посредством системы отверстий в гибкой диафрагме, так что при только аксиальном входе воздуха для горения создаются особенно простые гидродинамические условия.

Далее изобретение примерно поясняется с использованием прилагаемых чертежей на основании особенно предпочтительного варианта осуществления.

Фиг. 1 - соответствующая изобретению горелка на виде с частичным вырезом,

Фиг. 2 - горелка известного уровня техники на виде с частичным вырезом.

Фиг. 3 - фрагмент горелки известного уровня техники.

В последующем описании предпочтительного варианта осуществления горелки использованы номера позиций, соотносящиеся с номерами позиций, использованными в вышеприведенном описании известного уровня техники со ссылкой на фиг.2 и 3. Например, в связи с известным уровнем техники край воронкообразной стенки обозначен ссылочной позицией 30', а в последующем описании для этого используется ссылочная позиции 30. Таким образом, может быть ясно представлена соответствующая изобретению горелка и ее усовершенствование по сравнению с известным уровнем техники.

На фиг. 1 соответствующая изобретению горелка 10 показана на виде с частичным вырезом. Горелка 10 снабжена гибкой диафрагмой 12 и воронкообразной стенкой 26. Воронкообразная стенка показана с частичным вырезом, таким образом, можно видеть внутреннюю зону 14 горения горелки 10. Соответственно плоскостям разреза воронкообразной стенки 26, гибкая диафрагма 12 показана усеченной. Во внутреннем пространстве воронкообразной стенки 26 можно видеть форсунку 24 с отверстием 28 форсунки. Край 30 воронкообразной стенки 26 по всей окружности посажен на гибкую диафрагму 12. В контексте настоящего технического описания, гибкая диафрагма 12 представляет собой диафрагму, которая, в частности, при сборке горелки механически легко поддается упругой или пластической деформации. Гибкость диафрагмы обеспечивает компенсацию допусков, по меньшей мере, в рамках имеющихся технологически обусловленных неточностей размеров, в ходе множества температурных циклов в горелке, в частности, позволяет избежать нежелательных зазоров в области контакта между гибкой диафрагмой 12 и воронкообразной стенкой 26. Воронкообразная стенка 26 сужается исходя от диафрагмы 12 до отверстия 32, в которое распыляется топливо, причем далее к нему примыкает камера сгорания. На краю 30 воронкообразной стенки 26 нет u-образных отверстий, так что отсутствует какой-либо радиальный подвод воздуха для горения во внутреннюю зону 14 горения, в отличие от известного уровня техники. Однако, в диафрагме 12 имеется система отверстий, состоящая из множества отверстий 20, 22. Они обеспечивают аксиальный ввод воздуха для горения из внешнего пространства 16 горелки 10 во внутреннюю зону 14 горения. Внутренняя зона 14 горения охватывает, по существу, собственно камеру сгорания, а также непосредственно прилегающую к ней зону внутри воронкообразной стенки 26, которая, по существу, способствует образованию смеси. Внешнее пространство 16 охватывает граничащую с внутренней зоной 14 горения область, в которой не происходит никакого горения, и которая не вносит вклад в образование смеси. Два отверстия из отверстий 20, 22, а именно, обозначенные ссылочной позицией 20, выполняют особую функцию. Выровненно с этими отверстиями 20, а именно во внешнем пространстве 16, установлен световой датчик, имеющий беспрепятственный обзор внутренней зоны 14 горения. В частности, не предусмотрено наличия слюдяного диска, который мог бы тускнеть или покрываться сажей. Благодаря этому соответствующая изобретению горелка 10 не нуждается в техническом обслуживании. Кроме того, благодаря отсутствию жесткого слюдяного диска, не наносится ущерб гибкости гибкой диафрагмы 12. Следовательно, гибкая диафрагма даже при больших колебаниях температуры постоянно герметично прилегает к краю 30 воронкообразной стенки 26. Если световой датчик не выровнен со специальными отверстиями и/или световые отверстия не отличаются от других отверстий, то световой датчик реагирует, по существу, на рассеянный свет.

Признаки изобретения, раскрытые в приведенном выше описании, на чертежах, а также в формуле изобретения, могут быть существенны для осуществления изобретения как по отдельности, так и в любой комбинации.

Список ссылочных позиций

10, 10' - горелка

12, 12' - гибкая диафрагма

14, 14' - внутренняя зона горения

16, 16' - внешнее пространство горелки

20, 20' - световое отверстие

22, 22' - отверстие

24, 24' - форсунка

26, 26' - воронкообразная стенка

28, 28' - отверстие форсунки

30, 30' - край

32, 32' - отверстие

34' - слюдяной диск

36' - заклепка

Изобретение относится к области энергетики и транспорта. Горелка (10), в частности, для устройств обогрева транспортного средства, с гибкой диафрагмой (12), которая отделяет внутреннюю зону (14) горения от внешнего пространства (16), при этом во внешнем пространстве (16) размещен светочувствительный датчик для распознавания пламени, и при этом гибкая диафрагма (12) имеет, по меньшей мере, одно световое отверстие (20), которое позволяет проникновение света из внутренней зоны (14) горения во внешнее пространство (16), световое отверстие (20) предназначено также для обеспечения поступления воздуха для горения из внешнего пространства (16) во внутреннюю зону (14) горения. Световое отверстие имеет круглую, продолговатую, серпообразную или эллиптическую форму. В гибкой диафрагме (12) предусмотрено, по меньшей мере, одно другое отверстие (22), обеспечивающее поступление воздуха для горения из внешнего пространства (16) во внутреннюю зону (14) горения. Изобретение позволяет управлять устройством обогрева транспортного средства и регулировать его. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

     1. Горелка (10), в частности, для устройств обогрева транспортного средства, с гибкой диафрагмой (12), которая отделяет внутреннюю зону (14) горения от внешнего пространства (16), при этом во внешнем пространстве (16) размещен светочувствительный датчик для распознавания пламени, и при этом гибкая диафрагма (12) имеет, по меньшей мере, одно световое отверстие (20), которое позволяет проникновение света из внутренней зоны (14) горения во внешнее пространство (16), отличающаяся тем, что световое отверстие (20) предназначено также для обеспечения поступления воздуха для горения из внешнего пространства (16) во внутреннюю зону (14) горения.

2. Горелка (10) по п.1, отличающаяся тем, что световое отверстие имеет круглую, продолговатую, серпообразную или эллиптическую форму.

3. Горелка (10) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в гибкой диафрагме (12) предусмотрено, по меньшей мере, одно другое отверстие (22), обеспечивающее поступление воздуха для горения из внешнего пространства (16) во внутреннюю зону (14) горения.

4. Горелка (10) по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что светочувствительный датчик выровнен относительно упомянутого, по меньшей мере, одного светового отверстия (20).

5. Горелка (10) по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что гибкая диафрагма (12) позволяет поступление топлива из внешнего пространства (16) во внутреннюю зону (14) горения, при этом обеспечена возможность подачи топлива к расположенной во внутренней зоне (14) горения форсунке (24), и причем внутренняя зона (14) горения ограничена воронкообразной стенкой (26), которая сужается от гибкой диафрагмы (12).

6. Горелка (10) по п.5, отличающаяся тем, что в воронкообразной стенке (26) не предусмотрено отверстий для поступления воздуха для горения.

7. Устройство обогрева транспортного средства с горелкой (10) по одному из предшествующих пунктов.