CN101849139A - 燃烧器、尤其是预混合气的燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明描述一种燃烧器，尤其是预混合燃气的燃烧器，其包括燃烧器体(2)，燃烧器体设计成容纳在加热装置的燃烧室(4)内，所述燃烧器体(2)设置有燃烧器头(3)，供应到燃烧室(4)的空气和燃气混合物在燃烧器头(3)上燃烧，其中，燃烧器头(3)具有呈穹顶形球体段形式的表面外形(3a)，所述穹顶的高度(H)小于所述球体段所属的球体直径(D)的一半。

Description

燃烧器、尤其是预混合气的燃烧器

技术领域

本发明涉及具有如作为独立权利要求的权利要求1的前序部分中所述特征的燃烧器，尤其是预混合气的燃烧器。

背景技术

在该特殊技术领域内，有一种公知的制造预混合气燃烧器的方法，它的燃烧器头被容纳在燃烧室内的面向热交换器的位置，当热交换器接触燃烧器的燃烧产物时，热交换器就加热流过它的流体。一般地，燃烧器连接到闸门或类似元件以密封该燃烧室。在上述类型的已知的第一类燃烧器中，燃烧器的燃烧器头做成圆柱形形状，其可延伸到也呈圆柱形的燃烧室内，两个圆柱形最好彼此同轴。在该结构中，燃烧器头的圆柱形壳面向热交换器的盘管，盘管位于燃烧室的环形空间内，该空间基本上被圆柱形燃烧器的全部尺寸所界围。制造上述类型燃烧器中遇到的主要问题之一是来自于这样的事实：在加热装置的操作过程中，燃烧器由于其制造材料的热膨胀产生热变形而经受某一应力状态。这些应力状态会不利地影响到材料强度，在某些更严重的情形中，甚至可能造成材料裂缝。在此情形中，燃烧器头区域是燃烧器较为重要区域之一。闸门通常也设计成其直径大于燃烧室的直径。在此情形中，另一问题在于，减小通过闸门环形空间的热损失，该环形空间未被与燃烧器的连接所占据，该问题通常通过在该区域设置绝热材料的覆盖层以及提供绝热得到解决，所述绝热材料减少闸门内侵蚀的发生。

为了最充分地利用闸门中可供的表面，现有技术中也已经提出过带有平的圆形燃烧器头的燃烧器。尽管它不允许火焰面向交换器的盘管，该结构能减少或甚至消除利用闸门上的绝热，但它具有某些局限性。第一局限性在于，燃烧器头没有较佳的膨胀方向。第二局限性在于，燃烧器头的可供横截面大小受圆柱形燃烧室横截面的限制。

在另一已知类型的燃烧器中，燃烧器头呈半球形，具体来说，其直径等于圆柱形燃烧室的直径。在此结构中，半球形燃烧器头底部的火焰非常靠近热交换器的盘管，由于火焰前部的靠近性，造成可能的损坏或过早磨损，除非燃烧器尺寸减小(即，相对于圆柱形燃烧室的直径减小半球形的底部直径)。此外，该形状占据燃烧室内相当大的体积，其大于同等圆柱形形状的体积。

就燃烧器的固定来说，燃烧器头通常设计成用连接凸缘固定到闸门的结构上。将燃烧器头紧固到凸缘上的系统例如可包括焊接接头。在其它已知系统中，燃烧器头通过弯折销子或通过用螺钉装置的固定来固定到燃烧器凸缘。上述系统具有因锁定作用而阻碍燃烧器头膨胀的局限性，因此，致使热应力状态的出现，这可不利地影响燃烧器头本身。

发明内容

本发明要解决的基本问题在于，提供一种燃烧器，尤其是预混合气的燃烧器，其结构和功能的设计可克服上述现有技术的局限性。本发明借助于根据如下权利要求所述制造的燃烧器来解决该问题。

附图说明

从以下参照附图对本发明实施例中的某些优选实例的详细描述中，本发明其它的特征和优点将会变得明了，附图以引导的目的和非限制的方式示出这些实例，附图中：

图1是根据本发明制造的燃烧器的立体图；

图2是图1燃烧器的侧视图，燃烧器容纳在一仅部分地示出的燃烧室内；

图3是上述图中燃烧器细节的局部示意图；

图4是上述图中燃烧器另一细节的局部剖视立体图；

图5是图4细节的局部剖视图；

图6至8是本发明不同实施例的示意的局部剖视图。

具体实施方式

首先参照图1至3，附图标记1表示根据本发明制造的全部的燃烧器，具体来说，是用于预混合型可燃气体的燃烧器。

燃烧器包括带有燃烧器头3的燃烧器体2，供应到燃烧器的空气和气体混合物，借助于风扇装置(未示出)在燃烧器头内燃烧。

燃烧器设计成容纳在加热装置(未示出)的燃烧室4内，该燃烧室仅示意地示出，热交换器5也容纳在燃烧室内，该热交换器设置有管束6，工作流体在管束内循环并借助于燃烧器加热。

燃烧器体2固定到闸门元件7，提供该闸门元件是用来密封燃烧室，闸门元件可移去地连接到燃烧室的静止结构上。附图标记8表示将燃烧器体固定到闸门的连接凸缘，这将在下文中清楚地描述。

根据本发明的原理特征，燃烧器头3具有形状呈球形的穹顶状段形式的表面外形3a，这也清楚地显示在图2和3中。具体来说，假定H表示该球形段的高度，D表示该穹顶所属的球形的直径，以及D1表示该穹顶底部直径，如图3所示，则可规定：适宜地选择高度H小于直径D的一半，该H最好小于该穹顶底部直径D1的一半。

应该理解到，该穹顶形状也可由具有弧形外形的类似实体形状来形成，例如，用椭球形穹顶来代替球形穹顶。

在穹顶上还要确定的是顶点9，其为轴向对称主轴X与穹顶底部的圆周边缘10的交点。

应该指出的是，在将燃烧器定位在燃烧室内时，选择该穹顶底部直径D1，使其具有适当地小于燃烧室直径的值，该燃烧室直径在图2中由D2表示。

球形穹顶燃烧器头3可由金属材料制成，例如，由打孔的金属板或呈金属栅格或网格形式的金属板制成。在另一替代的方案中，燃烧器头3可由纤维制成，特别地由金属纤维制成。因为燃烧器头3的穹顶形状，使得火焰只面向管束6的盘管，同时提供燃烧器头的合适表面3a，燃烧室4占据的体积显著小于由直径D的半球形燃烧器头占据的体积。

分配器元件11也设置在燃烧器头3下方，位于穹顶内，该元件可适宜地制成设有多个通孔的板形元件，可燃的混合物通过通孔供应到燃烧器头。分配器元件11最好用合适形状的打孔金属板制成，其相对于主轴X与燃烧器头同轴地定位，其具有凸出的外形(例如，呈球形或椭球形穹顶的形式)，它的凸出部分面向穹顶的凹陷部分，如图5中示意地示出。

附图标记12表示定位在燃烧器头3和分配器元件11下方的附加的导向壁，该壁较佳地与燃烧器头同轴并具有面向燃烧器头的凸出外形。该导向壁12适宜地用具有合适外形(例如，呈球形或椭球形穹顶的形状)的板制成，该导向壁具有底部边缘12a，其沿径向与燃烧器头和凸缘8间距，因此，为供应到燃烧器的混合物通道界定出环形的部分12b。

分配器元件11还相对于该壁12定位，如图6的轴向截面图所示，形成一种导向通道13，其截面朝向轴线X减小。该结构能在燃烧器头3的全部表面外形上以基本上恒定的压力导向混合物。

在一变体的实施例中，如图6所示，作为分配器元件11的替代物，可提供偏转器元件14，该偏转器元件14定位在燃烧器头3下方的环形部分12b的嘴部，在通道13具有最大横截面的区域内。具体来说，偏转器元件14可由成形的金属板制成，金属板可以打孔或可不打孔，并从凸缘8起以环形方式连续地或间断地延伸，如图7所示，与轴线X同轴。此外，凸缘部分8b可适宜地与偏转器元件14一体制成。偏转器元件14的主要功能在于，使由风扇供应的可燃混合物的流动转向，并将其导向到形成在燃烧器头3和壁12之间的通道13内。

此外，通过合适地成形分配器元件11或偏转器元件14，或通过规定通过这些部件的打孔的定位，可在燃烧器头3上形成特别稳定的低速区域15。在图5和6中，该区域15主要位于由偏转器或分配器的底部形成的环形空间内，其中，所述部件外形的曲率有显著的变化。

这些特殊条件使得火焰被点燃并可在燃烧器头上看得见。这是因为上述特性的缘故，相对于分配器或偏转器的形状以及设置在分配器或偏转器内的打孔，由于区域15的压力损失比燃烧器头其它部分大，所以在该区域15内形成压降。在燃烧器的该区域15内，速度较低，火焰稳定性较大，该区域15可覆盖燃烧器头3的有限部分，例如，可位于具有合适径向宽度的燃烧器头的环形外环内。

设有导向壁12的图5和6的结构特别适用于如下的情形：为了实现结构的紧凑，有必要减小全部空间，因此有帮助的是，采纳能减小提供给流体的体积的有效的结构，以便在燃烧器头内实现混合物良好的分配。该壁12因此可用于这些应用中以界定该导向通道13。

然而，在不必减小提供给流体的体积的情形中，或在设有大的体积的情形中，不需有导向通道，因为体积本身已足够提供低速的腔室。因此，在此应用中，不设置导向壁，就像图7所示的情形那样。

提供紧固装置和对应装置，将燃烧器头3固定到凸缘8。这些装置包括位于凸缘8内的口袋形的座子16，该座子16可被形成燃烧器头的穹顶的边缘10配合。口袋形的座子16设计成被穹顶的圆周边缘配合，同时允许有限的相对滑动，以能使燃烧器头锁定到凸缘，同时在操作过程中允许燃烧器头由于产生热变形作自由的膨胀，因此，防止在燃烧器头和凸缘之间产生应力状态。

具体来说，口袋形的座子16在与凸缘固定到闸门的那端相对的凸缘轴向端处沿圆周延伸。该座子连续地、没有任何中断地延伸在与燃烧器头3同轴的结构中。所述座子还较佳地由凸缘的一对对应部分8a和8b联合地形成，该两部分分开和不相同，它们利用螺钉装置可彼此固定并固定到闸门。如图5所示，部分8b可适宜地与分配器元件11做成一体。

部分8a和8b彼此同轴地定位，彼此保持一定距离，使得互相面对的所述部分的对应表面组合起来而界定座子16的环形空间，该空间可接纳穹顶的边缘10。

参照图5，口袋形的座子16的(直径向)截面具有切割主轴X的纵向延伸的主方向，这样，穹顶的边缘10通过插入到口袋内而可保持配合。口袋形的座子16沿其主纵向延伸的上述方向的深度可这样进行选择：使配合在座子内的穹顶边缘可相对于座子自由滑动，没有显著的分界面，因此便于燃烧器头自由膨胀，同时还在凸缘上保持锁定作用。

显然，口袋形的座子的替代形状都是可能的，只要其满足固定燃烧器头的要求，同时允许燃烧器头自由地膨胀，至少在有限的程度上膨胀。图8示意地示出一个如此变化的实施例，其中，凸缘8沿着一个轴向边缘弯折而形成上述的口袋形16。

因此，本发明解决了最初的问题并得到优于已知技术方案的所述优点。

另一优点在于，与已知方案相比，制造成本总体地减小，这可由本发明来实现，还有燃烧器的组装更加方便，根据所提出的特征还可获得更佳的结构紧凑性。还为有利地是，只要简单地替代燃烧器头，同时留下其余的燃烧器结构不改变，就可改变装置，从给定的额定功率改变到减小功率的结构(甚至在所述额定功率之间达到1∶4的比例)。

Claims (21)

1.一种燃烧器，尤其是预混合燃气的燃烧器，所述燃烧器包括燃烧器体(2)，所述燃烧器体设计成容纳在加热装置的燃烧室(4)内，所述燃烧器体(2)设置有燃烧器头(3)，供应到所述燃烧室(4)的空气和燃气混合物在所述燃烧器头(3)上燃烧，其特征在于，所述燃烧器头(3)具有呈穹顶形球体段形式的表面外形(3a)，所述穹顶的高度(H)小于所述球体段所属的球体直径(D)的一半。

2.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述穹顶形球体段的所述高度(H)小于所述穹顶底部直径(D1)的一半。

3.如权利要求1或2所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器头(3)由金属材料制成。

4.如权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器头(3)由打孔的金属板制成。

5.如权利要求1或2所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器头(3)制成金属栅格或网格形式。

6.如权利要求1或2所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器头(3)由纤维制成。

7.如上述权利要求中任何一项或多项所述的燃烧器，其特征在于，包括紧固装置和对应装置，用来将所述燃烧器头(3)固定到所述燃烧器头的支承凸缘(8)，所述紧固装置和对应装置包括位于所述凸缘(8)上的至少一个口袋形的座子(16)以及所述穹顶的圆周底部边缘(10)的至少一部分，所述座子(16)可被穹顶的所述部分配合，同时允许有限的相对滑动，因此将所述燃烧器头(3)锁定到所述凸缘(8)，同时允许所述燃烧器头(3)相对于所述座子(16)自由膨胀，尤其是热膨胀。

8.如权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述口袋形的座子(16)沿所述凸缘(8)连续而无任何间断地在圆周上延伸。

9.如权利要求7或8所述的燃烧器，其特征在于，所述座子(16)由所述凸缘(8)的两个对应的独特和独立的部分(8a、8b)联合地形成，所述两个部分可固定在一起，同时所述两个部分之间保持一定距离，由于所述两个部分锁定在一起，从而形成所述座子(16)的所述口袋。

10.如权利要求7至9中任何一项所述的燃烧器，其特征在于，所述座子(16)在直径的横截面中具有主要的纵向延伸，延伸方向为切割所述穹顶主轴的方向。

11.如权利要求10所述的燃烧器，其特征在于，所述口袋形座子(16)的深度被这样进行选择：使配合在所述座子(16)内的所述燃烧器头(3)的边缘(10)至少沿所述纵向延伸的方向自由滑动。

12.如上述权利要求中任何一项或多项所述的燃烧器，其特征在于，提供装置来导向所述空气和燃气混合物朝向所述燃烧器头(3)，所述装置包括定位在所述穹顶内并与所述穹顶的内表面间距的壁(12)，所述空气和燃气混合物的流动被导向在所述燃烧器头(3)的所述表面和所述壁(12)之间，并朝向所述燃烧器头，所述壁定位成与所述燃烧器头(3)同轴并具有弧形的外形，弧形的凸出部分面向所述燃烧器头(3)。

13.如权利要求12所述的燃烧器，其特征在于，所述壁(12)由金属成形板形成。

14.如权利要求12或13所述的燃烧器，其特征在于，偏转器元件(14)设置在所述壁(12)和所述燃烧器头(3)之间，以使所述可燃混合物的流动转向。

15.如权利要求14所述的燃烧器，其特征在于，所述偏转器元件(14)与所述燃烧器头(3)同轴地延伸，并与所述壁(12)间距。

16.如上述权利要求中任何一项所述的燃烧器，其特征在于，所述偏转器元件(14)从所述凸缘(8)径向地延伸，并在所述燃烧器头(3)的所述穹顶内圆周地走向。

17.如权利要求1至13中任何一项所述的燃烧器，其特征在于，分配器元件(11)设置在所述壁(12)和所述燃烧器头(3)之间，用来朝向所述燃烧器头(3)供应所述可燃混合物的流动。

18.如权利要求17所述的燃烧器，其特征在于，所述分配器元件(11)与所述燃烧器头(3)同轴地延伸，并与所述燃烧器头(3)间距。

19.如权利要求17或18所述的燃烧器，其特征在于，所述分配器元件(11)具有带弧形外形的板形，弧形的凸出部分面向所述燃烧器头(3)。

20.如权利要求19所述的燃烧器，其特征在于，所述分配器元件(11)包括多个通孔，用来在所述燃烧器头(3)的所述表面上分配所述混合物。

21.如权利要求20所述的燃烧器，其特征在于，所述分配器元件(11)和所述导向壁(12)形成导向通道，所述导向通道的环形截面沿流动方向朝向所述穹顶的主轴减小。

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