ЭЛЕМЕНТ НАПРАВЛЕНИЯ ПОТОКА, СИСТЕМА НАПРАВЛЕНИЯ ПОТОКА И НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2023 года по МПК F23D3/40 

Изобретение относится к элементу направления потока, к системе направления потока и к нагревательному устройству, в частности мобильному нагревательному устройству для транспортных средств.

Нагревательные устройства с испарительной горелкой находят применение в работающих на жидком топливе стояночных и/или дополнительных отопителях, которые используются, в частности, для транспортных средств. На фиг.1 изображено нагревательное устройство с испарительной горелкой согласно уровню техники в соответствии с DE 10 2012 100 173 B4. Это нагревательное устройство 2 выполнено в виде мобильного, работающего на горючем обогревателя для стояночного отопления приводимого в движение двигателем наземного транспортного средства. Сама испарительная горелка 4 имеет, в частности, камеру 8 сгорания, испарительный приемник (приемный элемент) 10 и испарительный элемент 12 для испарения жидкого топлива. Камера 8 сгорания, испарительный приемник 10 и испарительный элемент 12 выполнены по существу вращательно-симметричными. Камера 8 сгорания ограничивается в окружном направлении проходящей по периметру стенкой 14 камеры сгорания. С торца в области подвода топлива, который обеспечен трубой 36 подачи топлива и впуском 24 воздуха для горения, камера 8 сгорания ограничивается испарительным приемником 10. В испарительном приемнике 10 на стороне, которая обращена к камере 8 сгорания, принят испарительный элемент 12. Испарительная горелка 4 имеет далее на обращенной от камеры 8 сгорания стороне испарительного приемника 10 элемент 16 направления воздуха для горения. Элемент 16 направления воздуха для горения выполнен в виде чаши и надет наподобие колпака на испарительный приемник 10.

Вокруг камеры 8 сгорания выполнена в виде кольца предкамера 20 воздуха для горения. Зазор 18 между донной стенкой 26 и испарительным приемником 10 оканчивается в предкамеру 20 воздуха для горения. От предкамеры 20 воздуха для горения в свою очередь через отверстия 22 прохода воздуха для горения, которые выполнены в стенке 14 камеры сгорания, устанавливается соединение по текучей среде с камерой 8 сгорания. Зазор 18 между донной стенкой 26 испарительного приемника 10 и элементом 16 направления воздуха для горения распространяется непрерывно по всей поверхности донной стенки 26 (за исключением области впуска 24 воздуха для горения), так что донная стенка 26 охлаждается по существу по всей своей поверхности (за исключением центральной области).

Труба 36 подачи топлива расположена внутри штуцерообразного впуска 24 воздуха для горения, так что она обтекается во время использования воздухом для горения и охлаждается вследствие этого, для того чтобы предотвращать, что топливо преждевременно испаряется и воспламеняется прямо при входе в испарительный элемент 12, что может приводить к пульсации горения. В теплообменнике 6 образуется первый путь 42 потока для отработанных газов. Отработанные газы протекают внутри теплообменника 6 вдоль первого пути 42 потока к отводу 44 отработанных газов, по которому отработанные газы выводятся наружу. Кроме того, предусмотрен второй путь 46 потока внутри теплообменника 6, по которому направляется охлаждающая текучая среда транспортного средства. Первый 42 и второй 46 пути потока расположены при этом таким образом, что во время использования тепло эффективно передается от отработанных газов на охлаждающую текучую среду.

По монтажным причинам колоколообразный элемент 16 направления воздуха для горения должен иметь разрыв по меньшей мере в одном месте. Этот разрыв может использоваться для того, чтобы располагать трубу 36 подачи топлива или штифт свечи накаливания горелки.

Недостатком вышеописанного решения является то, что чашеобразная геометрия ограничивает размеры испарительного приемника, если обеспечена предкамера вентилятора. Кроме того, такой проточный элемент может располагаться, центрироваться и фиксироваться лишь с большим трудом на горелке. Из-за близости к горячим частям горелки рассматривается в данном случае лишь ограниченный выбор материалов.

Кроме того, существует, в частности при эксцентричном вентиляторе, та проблема, что воздух направляется в одном месте сбоку в нагревательное устройство, и равномерное охлаждение таким образом не может реализовываться или может реализовываться лишь с очень большим трудом.

Задача изобретения указать улучшенный элемент направления потока, систему направления потока и улучшенное нагревательное устройство, в частности мобильное нагревательное устройство для транспортных средств.

Задача изобретения решается в отношении элемента направления потока с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения, в отношении системы направления потока с помощью признаков пункта 7 формулы изобретения и в отношении нагревательного устройства с помощью признаков пункта 9 формулы изобретения. Целесообразные варианты осуществления проистекают из соответствующих зависимых пунктов формулы изобретения.

Соответствующий изобретению элемент направления потока для нагревательного устройства, в частности нагревательного устройства с испарительной горелкой, включает в себя тело, которое имеет расположенную сбоку входную область на нижней стороне элемента направления потока, расположенную по центру выходную область, которая включает в себя сквозное отверстие от нижней стороны элемента направления потока к верхней стороне элемента направления потока, противоположной нижней стороне, и по меньшей мере один направляющий элемент, который расположен таким образом, что он делает возможным направление потока от входной области к выходной области.

Нижняя сторона и верхняя сторона элемента направления потока являются двумя противоположными друг другу сторонами элемента направления потока. При этом нижняя сторона выполнена целесообразно с опорной поверхностью, а верхняя сторона рассчитана для того, чтобы в установленном в нагревательное устройство состоянии быть направленной к приемному элементе испарительной горелки. Внешняя форма, в частности при рассмотрении в проекции на верхнюю сторону элемента направления потока, адаптирована к форме принимающего нагревательного устройства, в частности предкамеры воздуха для горения. Соответствующий изобретению элемент направления потока подходит, в частности, для нагревательного устройства с расположенным за пределами средней оси, то есть эксцентричным, вентилятором. Элемент направления потока направляет тем самым простым и экономичным образом поток воздуха от вентилятора к центральной выходной области.

Элементы направления воздуха могут быть целесообразным образом образованы расположенными на нижней стороне элемента направления потока выступами или стенками, так что на элементе направления потока образуются открытые к нижней стороне каналы. Альтернативно элементы направления потока могут образовываться также закрытыми (замкнутыми) каналами.

Целесообразным образом элемент направления потока является пластиковой фасонной деталью, в частности деталью, отлитой из пластика под давлением. Такая пластиковая фасонная деталь может экономично изготавливаться и упрощает монтаж. В качестве пластиков рассматриваются, например, полифениленсульфид (PPS) или армированный стекловолокном PPS, в частности PPS GF 40. В одном дальнейшем варианте осуществления элемент направления потока по меньшей мере частично или исключительно образован из металлического материала или образован из металлического материала и одного из вышеуказанных пластиков.

В варианте осуществления элемент направления потока имеет выемку для вставки штифта свечи накаливания, расположенную, в частности, на противоположной входной области стороне.

В одном дальнейшем варианте осуществления входная область рассчитана для приема вентилятора, причем входная область выполнена, в частности, в виде выпуклости. Выпуклость выгнута к верхней стороне элемента направления потока. Нижняя сторона выпуклости выполнена открытой.

Направляющий элемент или направляющие элементы выполнены целесообразно для того, чтобы веерообразно расширять поток воздуха от входной области к выходной области и/или разделять поток воздуха из входной области и первую часть направлять к выходной области, а другую часть направлять далее вокруг выходной области в окружном направлении и затем на одном или нескольких отверстиях направлять в радиальном направлении вовнутрь к выходной области. Благодаря упомянутому одному или нескольким направляющим элементам может создаваться целенаправленный профиль потока. Для того чтобы одну часть потока воздуха направлять в окружном направлении, может быть предусмотрена проходящая по периметру (окружная) стенка на выходной области, имеющая одно или несколько сквозных отверстий.

В одном дальнейшем варианте осуществления элемент направления потока на обращенной от направляющего элемента или направляющих элементов стороне, то есть на верхней стороне элемента направления потока, имеет углубления для вставки крепежного элемента для фиксации в предкамере вентилятора испарительной горелки.

Соответствующая изобретению система направления потока для нагревательного устройства, в частности нагревательного устройства с испарительной горелкой, включает в себя соответствующий изобретению элемент направления потока и крепежный элемент. При помощи крепежного элемента можно простым образом закреплять элемент направления потока в нагревательном устройстве, в частности предкамере вентилятора или предкамере воздуха для горения. В первом варианте осуществления крепежный элемент подходит для того, чтобы самостоятельно затягиваться относительно стенки предкамеры вентилятора, соответственно, предкамеры воздуха для горения, для того чтобы таким образом элемент направления потока закреплять и неподвижно фиксировать. Для этого крепежный элемент может иметь выступы, которые входят в зацепление с углублениями в стенке или опираются на гладкую стенку. Альтернативно или дополнительно крепежный элемент подходит для того, чтобы затягивать элемент направления потока таким образом, что элемент направления потока самостоятельно зажимается (затягивается) относительно предкамеры вентилятора, соответственно, предкамеры воздуха для горения.

В варианте осуществления крепежный элемент является пружинным элементом, в частности выполненным из пружинной стали, предпочтительно за одно целое, пружинным элементом. В одном дальнейшем варианте осуществления пружинный элемент по меньшей мере частично образован из пластика, из пружинной стали и пластика или исключительно из пластика. Такой пружинный элемент может иметь, в частности, два, три, четыре или большее количество выступов в направлении окружной стенки и такое же количество направленных вовнутрь к выходной области элемента направления потока язычков. В варианте осуществления пружинный элемент не имеет в окружном направлении замкнутой формы, а имеет отверстие, которое может использоваться для того, чтобы приводить крепежный элемент при помощи деформации в необходимое положение. Это отверстие расположено на одной прямой, в частности, с выемкой элемента направления потока. Элемент направления потока имеет, в частности, на верхней стороне углубления, в которые укладывается крепежный элемент, и которые рассчитаны, в частности, для язычков и/или выступов таким образом, что элемент направления потока и крепежный элемент приводятся друг относительно другом в точно одной ориентации. Кроме того, крепежный элемент, в частности пружинный элемент, в частности язычки пружинного элемента, могут быть рассчитаны для того, чтобы в установленном состоянии вступать в контакт с приемным элементом испарительной горелки, соответственно, держателем испарителя, в частности расположенным со стороны дна выступом приемного элемента испарительной горелки, соответственно, держателя испарителя. Благодаря давлению расположенного со стороны дна выступа на язычки пружинный элемент может предпочтительным образом зажиматься.

Соответствующее изобретению нагревательное устройство с испарительной горелкой с предкамерой вентилятора и эксцентричным вентилятором включает в себя соответствующую изобретению систему направления потока.

В варианте осуществления элемент направления потока принимается с самоцентрированием в предкамере вентилятора.

Изобретение разъясняется далее более подробно также в отношении дальнейших признаков и преимуществ на основе описания примеров осуществления и со ссылкой на приложенные чертежи. В каждом случае на принципиальной схеме показано:

фиг.1 - нагревательное устройство согласно уровню техники;

фиг.2 - первый вид элемента направления потока;

фиг.3 - крепежный элемент;

фиг.4 - вид открытого нагревательного устройства;

фиг.5 - второй вид первого варианта осуществления элемента направления потока;

фиг.6 - второй вид второго варианта осуществления элемента направления потока; и

фиг.7 - второй вид третьего варианта осуществления элемента направления потока.

Фиг.2 показывает первый вид элемента направления потока. Этот элемент 100 направления потока имеет внешний контур, который адаптирован к приемной области в предкамере воздуха для горения. Элемент 100 направления потока имеет во внешней области входную область 102, которая совпадает с положением вентилятора. Речь идет об эксцентрически расположенном вентиляторе.

Далее элемент 100 направления потока имеет центральную выходную область 104, которая делает возможным то, что воздух проходит от нижней стороны элемента 100 направления потока к верхней стороне элемента направления потока. На нижней стороне элемента 100 направления потока расположены направляющие элементы 106. Элемент 100 направления потока может быть, например, пластиковой фасонной деталью.

Элемент 100 направления потока имеет выемку 108 для приема штифта свечи накаливания. Далее на показанной на фиг.2 верхней стороне показано первое углубление 112 и второе углубление 114. Первое углубление имеет окружную форму показанного на фиг.3 крепежного элемента 120. Крепежный элемент 120 может укладываться в первое углубление 112 и вторые углубления 114. При помощи крепежного элемента 120 можно простым образом закреплять элемент направления потока в нагревательном устройстве, в частности предкамере вентилятора или предкамере воздуха для горения. Этот крепежный элемент 120 имеет три выступа, которые распространяются в радиальном направлении наружу. Вторые углубления 114 рассчитаны для трех направленных вовнутрь язычков 122 крепежного элемента 120. Крепежный элемент 120 не имеет в окружном направлении замкнутой формы, а имеет отверстие, которое может использоваться для того, чтобы приводить крепежный элемент 120 при помощи деформации в необходимое положение. Это отверстие рассчитано для расположения на одной прямой (соосно) с выемкой 108 элемента 100 направления потока. Крепежный элемент подходит в данном случае как для того, чтобы зажимать элемент 100 направления потока, так и для того, чтобы опираться двумя из своих выступов в стенку камеры 20 вентилятора. Крепежный элемент 120 предпочтительно является пружинным элементом, который может быть изготовлен, например, из пружинной стали.

Фиг.4 показывает вид открытого нагревательного устройства с установленным в предкамере 20 воздуха для горения элементом 100 направления потока и крепежным элементом 120. Нижняя сторона элемента 100 направления потока опирается на верхнюю сторону дна предкамеры 20 воздуха для горения. Крепежный элемент 120 расположен на верхней стороне элемента 100 направления потока. Крепежный элемент 120 расположен таким образом по направлению к не изображенному приемному элементу испарительной горелки, соответственно, держателю испарителя. Язычки 122 крепежного элемента 120 рассчитаны, в частности, для того, чтобы в установленном состоянии вступать в контакт с сводом или расположенным со стороны дна выступом приемного элемента испарительной горелки, соответственно, держателя испарителя. Благодаря давлению расположенного со стороны дна выступа приемника испарительной горелки, соответственно, держателя испарителя на язычки 122 выполненный в виде пружинного элемента крепежный элемент 120 может предпочтительным образом зажиматься. При помощи крепежного элемента 120 элемент 100 направления потока таким образом удерживается в желаемом положении.

Фиг.5-7 показывают различные варианты осуществления нижней стороны элемента направления потока. Показанный на фиг.5 вариант осуществления имеет, прежде всего, расположенное с верхней стороны углубление для язычка 122 крепежного элемента 120 в качестве направляющего элемента 106. Далее, он имеет направляющий элемент 106, который выполнен в виде проходящей вокруг выходной области 104 стенки. Направляющие элементы 106 этого варианта осуществления рассчитаны для того, чтобы направлять воздух от входной области 102 к выходной области 104 по относительно коротким путям и при этом расширять поток воздуха. Благодаря этому варианту осуществления воздух направляется по очень коротким путям к расположенному выше выходной области 104 испарительному приемному элементу, так что достигается сильное охлаждение.

Фиг.6 показывает дальнейший вариант осуществления элемента 100 направления потока с нижней стороны. Этот элемент 100 направления потока отличается, в частности, отличным исполнением расположенного вокруг выходной области 104 направляющего элемента 106, который замкнут также в области выемки 108.

Фиг.7 показывает дальнейший вариант осуществления элемента 100 направления потока. Этот вариант осуществления отличается тем, что расположенный вокруг выходной области 104 направляющий элемент 106 образует проходящий по периметру (окружной) проточный канал, который снабжен отверстиями 110. Этот проточный канал с отверстиями 110 подходит для того, чтобы направлять воздух с различных сторон к выходной области 104. Вследствие этого достигается крайне равномерный поток через выходную область 104, и расположенный выше выходной области 104 испарительный приемный элемент может особенно равномерно охлаждаться.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

2 нагревательное устройство

4 испарительная горелка

8 камера сгорания

10 испарительный приемный элемент

12 испарительный элемент

16 элемент направления воздуха для горения

14 стенка камеры сгорания

18 зазор

20 предкамера воздуха для горения

22 отверстия прохода воздуха для горения

26 донная стенка

24 впуск воздуха для горения

36 труба подачи

42 первый путь потока

44 отвод отработанных газов

46 второй путь потока

100 элемент направления потока

102 входная область

104 выходная область

106 направляющий элемент

108 выемка

110 отверстие

112 первое углубление

114 второе углубление

120 крепежный элемент

122 язычок

t толщина.

Изобретение относится к области энергетики. Элемент (100) направления потока для нагревательного устройства (2), в частности нагревательного устройства (2) с испарительной горелкой (4), включающий в себя тело, которое имеет расположенную сбоку входную область (102) на нижней стороне элемента направления потока, расположенную по центру выходную область (104), которая включает в себя сквозное отверстие от нижней стороны элемента направления потока к верхней стороне элемента направления потока, противоположной нижней стороне, и по меньшей мере один направляющий элемент (106), который расположен таким образом, что он делает возможным направление потока от входной области к выходной области, причем входная область (102) выполнена в виде выпуклости. Изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность устройства. 3 н.з.п.ф-лы, 6 з.п.ф-лы, 7 илл.

1. Элемент (100) направления потока для нагревательного устройства (2), в частности нагревательного устройства (2) с испарительной горелкой (4), включающий в себя тело, которое имеет расположенную сбоку входную область (102) на нижней стороне элемента направления потока, расположенную по центру выходную область (104), которая включает в себя сквозное отверстие от нижней стороны элемента направления потока к верхней стороне элемента направления потока, противоположной нижней стороне, и по меньшей мере один направляющий элемент (106), который расположен таким образом, что он делает возможным направление потока от входной области к выходной области, причем входная область (102) выполнена в виде выпуклости.

2. Элемент направления потока по п.1, причем элемент (100) направления потока является пластиковой фасонной деталью, в частности деталью, отлитой из пластика под давлением.

3. Элемент (100) направления потока по п.1 или 2, причем элемент (100) направления потока имеет выемку (108) для вставки штифта свечи накаливания, расположенную, в частности, на противоположной входной области (102) стороне.

4. Элемент (100) направления потока по любому из пп.1-3, причем направляющий элемент (106) или направляющие элементы (106) выполнены для того, чтобы веерообразно расширять поток воздуха от входной области (102) к выходной области (104) и/или разделять поток воздуха из входной области (102) и первую часть направлять к выходной области (104), а другую часть направлять далее вокруг выходной области (104) в окружном направлении и затем на одном или нескольких отверстиях (110) направлять в радиальном направлении внутрь к выходной области (104).

5. Элемент (100) направления потока по любому из пп.1-4, причем элемент (100) направления потока имеет на обращенной от направляющего элемента (106) или направляющих элементов (106) стороне углубления (112, 114) для вставки крепежного элемента (120) для фиксации в предкамере вентилятора или предкамере (20) воздуха для горения испарительной горелки (4).

6. Система направления потока для нагревательного устройства (2), в частности нагревательного устройства с испарительной горелкой (4), включающая в себя элемент (100) направления потока по любому из пп.1-5 и крепежный элемент (120).

7. Система направления потока по п.6, причем крепежный элемент (120) является пружинным элементом, в частности выполненным из пружинной стали пружинным элементом.

8. Нагревательное устройство (2) с испарительной горелкой (4) с предкамерой вентилятора или предкамерой (20) воздуха для горения и эксцентричным вентилятором, включающее в себя систему направления потока по п.6 или 7.

9. Нагревательное устройство (2) по п.8, причем элемент направления потока принимается с самоцентрированием в предкамере вентилятора или предкамере (20) воздуха для горения.