CS252935B1

CS252935B1 - Liquid fuel heating equipment

Info

Publication number: CS252935B1
Application number: CS862858A
Authority: CS
Inventors: Jiri Korinek; Jaroslav Leimer; Petr Linka
Original assignee: Jiri Korinek; Jaroslav Leimer; Petr Linka
Priority date: 1986-04-18
Filing date: 1986-04-18
Publication date: 1987-10-15
Also published as: CS285886A1

Abstract

Topné zařízení na tekutá paliva, u něhož se řeší nové provedení výměníkové části, Výměník je proveden jako odlitek z lehké slitiny a vnitřní dutina je rozdělena tvarovanou usměrňovači vložkou na kanály s odlišným prouděním spalin. Trubková usměrňovači vložka má kuželový přechod v místě výfuku, dosedá na vrcholy vnitřních žeber a Je zakončena stranovými deflektory se 3ikmým výstupkem na straně výfuku a šikmým seřígnutím na straně protilehlé. Vstup usměrňovači vložky tvoří současně spalovací komoru. Zařízení je použitelné Jak u teplovzdušných agregátu, tak i ohřívačů s kapalným topným médiem, zejména pro motorová vozidla.A heating device for liquid fuels, in which a new design of the exchanger part is solved. The exchanger is made as a casting from a light alloy and the internal cavity is divided by a shaped rectifying insert into channels with different flue gas flows. The tubular rectifying insert has a conical transition at the exhaust point, rests on the tops of the internal ribs and is terminated by side deflectors with a 3-sided protrusion on the exhaust side and an oblique cut on the opposite side. The inlet of the rectifying insert simultaneously forms a combustion chamber. The device is applicable to both hot air units and heaters with a liquid heating medium, especially for motor vehicles.

Description

Předmětem vynálezu je topné zařízení na tekutá paliva, vhodné zejména pro motorová vozidla, u něhož se podle vynálezu řeší nové uspořádání výměníkové a spalovací části.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a liquid fuel heating device, particularly suitable for motor vehicles, in which a new arrangement of the heat exchanger and combustion section is provided.

Takováto topná zařízení sestávají zpravidla z hořáku s rozprašovačem, většinou rotačního provedení, dále ze spalovací komory a výměníku tepla. Vynález se pak zaměřuje zejména na topná zařízení, u nichž je výměník tepla proveden ja ko odlitek z materiálu o vysoké tepelné vodivosti, například z hliníkové slitiny. V těchto výměnících se ohřívá tekutinové médium pro vytápění prostorů, od horkých spalin procházejí cích výměníkem. U aplikací pro motorová vozidla je tímto tekutinovým médiem bucl vzduch u agregátů teplovzdušných nebo kapalina v případě tzv. ohřívačů.Such heating devices generally consist of a burner with a sprayer, mostly of a rotary design, a combustion chamber and a heat exchanger. In particular, the invention is directed to heating devices in which the heat exchanger is cast as a material of high thermal conductivity, for example an aluminum alloy. In these exchangers, the fluid medium is heated to heat the spaces from the hot flue gases passing through the exchanger. In motor vehicle applications, the fluid medium is either air for hot air units or liquid in the case of so-called heaters.

Pro topná zařízení výše popsaná již bylo navrženo řešení výměníkové části, známé z čs. autorského osvědčení č.For the heating devices described above, a solution of the exchanger part known from the Czech Republic has already been proposed. Certificate No.

225 787. Zde je výměník tvořen dvěma hlavními částmi, provedenými jako odlitky z hliníkové slitiny, které vytvářejí pro stor pro vedení spalin. Tento prostor je pak rozdělen usměrňovači vložkou z žárovzdomého materiálu na nejméně dva kanály s odlišným směrem proudění spalin. Přes všechny funkční i technologické výhody tohoto známého provedení vznikl225 787. Here, the exchanger consists of two main parts, made as aluminum alloy castings, which create a space for flue gas conduction. This space is then divided by a refractory liner into at least two channels with different flue gas flow directions. In spite of all the functional and technological advantages of this known embodiment, it has arisen

- 3 252 935 při praktické realizaci problém, spočívající ve vyřešení co nejvýhodnější zástavby takového výměníku do topsného zařízení s cílem zlepšení spalovacího procesu a s tím spojené spolehlivosti za provozu, jakož i zlepšení rovnoměrnosti výměny tepla při zachování všech výhod výměníku výše popsaného.In practice, the problem of solving the most advantageous installation of such a heat exchanger in a heating system with the aim of improving the combustion process and the associated reliability during operation, as well as improving the uniformity of heat exchange, while maintaining all the advantages of the heat exchanger described above, is in practice.

Je rovněž známo řešení výměníkové části topného zaříze» ní ze zveřejněné patentové přihlášky DE 3341 490, které má výstupní kolmo ukončenou trubku hořáku zasazenou do kruhového výměníku tepla s vytvořením mezikruží konstantní velikosti po celé délce tahá spalin. S cílem zlepšení rovnoměrnosti předání tepla a zvýšení účinnosti je výměníková část řešena tak, že kruhová výstupní trubka je ukončena kolmou stěnou a pro dosažení stálé rychlosti při snižující se teplotě spalin a tím zmenšujícímu se objemu se prostor mezi výstupní trubkou a výměníkem kuželově zmenšuje. Přes všechny nesporné výhody neumožňuje ani toto řešení stejnoměrnou délku dráhy spalin procházejících výměníkem. Kolmým zakončením výstupní trubky je dráha na straně výfuku nejkratší a prodlužuje se až na druhé straně výfuku. Odevzdávání tepla výměníkem se tak neděje stejnoměrně.It is also known to provide a heat exchanger portion of a heating device from DE 3341 490, which has an outlet perpendicularly terminated burner tube mounted in a circular heat exchanger, creating a constant size annulus along the length of the flue gas. In order to improve the uniformity of heat transfer and increase efficiency, the heat exchanger part is designed so that the circular outlet pipe is terminated by a perpendicular wall and conically decreases the space between the outlet pipe and the exchanger conically to achieve a constant velocity at decreasing flue gas temperature. Despite all the indisputable advantages, even this solution does not allow for an even length of the flue gas path passing through the exchanger. By the perpendicular end of the outlet pipe, the path on the exhaust side is the shortest and extends only on the other side of the exhaust. The heat dissipation of the heat exchanger is thus not uniform.

Podle vynálezu řeší tyto problémy topné zařízení na tekutá paliva, sestávající z hořáku s rozprašovačem a spalovací komorou, s výměníkem tepla z materiálu o vysoké tepelné vodivosti s vnitřními a vnějšími žebry. Vnitřní prostor výměníku je rozdělen usměrňovači vložkou na kanály s odlišným směrem proudění spálin. Podstata vynálezu spočívá v tom, že usměrňovači vložka je tvořena tvarovanou trubkou, jejíž vstupní část připojená k hořáku je válcová a vytváří současně spalovací komoru a tato vstupní část přechází kuželovým přechodem do válcové výstupní části. Tato válcová výstupní část doléhá na vrcholy vnitřních žeber výměníku, takže mezlkruhový prostorAccording to the invention, these problems are solved by a liquid fuel heating device consisting of a burner with an atomizer and a combustion chamber with a heat exchanger made of a material of high thermal conductivity with internal and external fins. The internal space of the exchanger is divided by a rectifier insert into channels with different combustion direction. SUMMARY OF THE INVENTION The rectifier liner is formed by a shaped tube, the inlet part of which is connected to the burner being cylindrical and at the same time forms a combustion chamber and the inlet part passes through a conical transition into the cylindrical outlet part. This cylindrical outlet portion abuts on the apexes of the internal fins of the exchanger, so that the annular space

252 935 mezi stěnami výměníku a válcovou výstupní části usměrňovači vložky tvoří kanály s odlišným prouděním spalin.252 935 between the heat exchanger walls and the cylindrical outlet portion of the baffle insert form channels with different flue gas flows.

Výhodně podle vynálezu je válcová výstupní část usměrňovači vložky zakončena stranovými deflektory, které na straně, přivrácené k výfuku přecházejí do šikmého výstupku a na protilehlé straně do šikmého seříznutí.Advantageously, according to the invention, the cylindrical outlet portion of the baffle insert is terminated by side deflectors, which on the side facing towards the exhaust pass into the oblique projection and on the opposite side into oblique cuts.

Do podstaty vynálezu spadá též to, že kuželový přechod je upraven v blízkosti výfuku.It is also within the scope of the invention that the conical transition is provided in the vicinity of the exhaust.

Hlavními výhodami takto provedeného topného zařízení je především zlepšení funkce, včetně snížení obsahu škodlivin při zlepšeném spalovacím procesu. Uspořádáním usměrňovači vložky se dociluje zvýšeného výkonu topení a jsou současně respektová ny požadavky tedanologičnosti při výrobě výměníku. Výměník je možno vyrábět jako jediný odlitek s bohatým žebrováním.The main advantages of such a heating device are, first of all, an improved function, including a reduction of the pollutant content in an improved combustion process. The arrangement of the rectifier liner achieves increased heating output and at the same time respects the requirements of tedanology in the production of the exchanger. The heat exchanger can be produced as a single cast with rich fins.

Další výhody a podrobnosti vynálezu budou vysvětleny v ná sledujím popisu konkrétního příkladu provedení a za pomoci při pojených výkresů, kde představuje obr. 1 schématicky částečný osový řez topným zařízením v nárysu, obr. 2 příčný řez topným zařízením v místě výměníku a válcové výstupní části usměrňovači vložky a obr. 3 usměrňovači vložku v nárysu.Further advantages and details of the invention will be explained in the following description of a specific exemplary embodiment and with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows schematically a partial axial section of a heating device in front view; and FIG. 3 is a front view of the baffle.

Příkladem provedení je topné zařízení na naftu, jaké se používá pro vytápění prostorů motorových vozidel. Takové topné zařízení sestává z ventilátoru 1 topného vzduchu, který je nasazen na hřídeli elektromotoru 2. Elektromotor 2 je připojen přírubou k ventilátoru jS spalovacího vzduchu, který rovněž pohání. Součástí ventilátoru 3. je připevněný rozprašovač, který není znázorněn. Tyto části jsou běžné u všech topných zařízeníAn example of an embodiment is an oil-fired heating device such as is used to heat motor vehicle spaces. Such a heating device consists of a heating air fan 1 which is mounted on the shaft of the electric motor 2. The electric motor 2 is connected by a flange to the combustion air fan 6 which also drives it. The fan 3 has a mounted sprayer (not shown). These parts are common to all heating systems

252 935 *252 935 *

tohoto druhu a proto nebudou blíže popisovány. Dohromady vytvářejí hořák 6 se spalovací komorou _5. Hořák 6. je připevněn k výměníku 10. Výměník 10 je proveden jako odlitek z hliníkové slitiny a má dutinu s vnitřními žebry 15 a se dvěma bočními komorami 19 rovněž žebrovanými. Povrch výměníku 10 je opatřen vnějšími žebry 20, která jsou obklopena pláštěm 21, který tvoří kryt celého topného zařízení. Do dutiny výměníku 10 je vložena usměrňovači vložka 11, která je provedena jako tvarovaná trubka. Vstupní část 12 usměrňovači vložky 11 je rozšířena a vytváří dno spalovací komory Tato vstupní část 12 přechází do kuželového přechodu 13. který má za úkol zpomalit výstup hořící směsi. Tento kuželový přechod 13 je upraven v místě výfuku 2 a přechází do válcové výstupní části 14, která dosedá na vrcholy vnitřních žeber 15 /obr.of this kind and therefore will not be described in detail. Together they form a burner 6 with a combustion chamber 5. The burner 6 is attached to the exchanger 10. The exchanger 10 is a cast aluminum alloy and has a cavity with internal ribs 15 and two side chambers 19 also ribbed. The surface of the exchanger 10 is provided with external fins 20 which are surrounded by a housing 21 which forms the cover of the entire heating device. A baffle 11 is inserted into the cavity of the exchanger 10 and is designed as a shaped tube. The inlet portion 12 of the baffle 11 is widened to form the bottom of the combustion chamber. This inlet portion 12 passes into the conical transition 13, which is intended to slow the output of the burning mixture. This conical transition 13 is provided at the location of the exhaust 2 and passes into a cylindrical outlet portion 14 which abuts the apexes of the internal ribs 15 / FIG.

2/ a předává teplo vedením. Výstupní válcová část M je ukončena stranovými deflektory 16. Ta jsou provedena jako kolmá ukončení na odpovídající úrovni pro boční komory 19 výměníku 10, kterými je tak směrováno odpovídající množství spalin. Stranové def lektory 1,6 přecházejí na straně, přivrácené k výfuku 2. do šikmého výstupku 17 a na protější straně do šikmého seříznutí 18, což je patrné z obr. 3. Jak.bude ještě vysvětleno v popisu funkce, je touto úpravou vlastně dosaženo zvětšení odporu průtoku spalin směrem k výfuku £.2 / and transfers heat through conduction. The outlet cylindrical part M is terminated by side deflectors 16. These are designed as perpendicular endings at an appropriate level for the lateral chambers 19 of the exchanger 10, through which the corresponding amount of flue gas is directed. The side deflectors 1.6 pass on the side facing towards the exhaust 2 into the oblique projection 17 and on the opposite side into the oblique cut 18, as shown in FIG. 3. As will be explained in the description of the function, this modification is actually achieved increasing the resistance of the flue gas flow towards the exhaust.

Topné zařízení pracuje tak, že přivedené palivo se porno·»· cí rozprašovače smísí se vzduchem a zapálí neznázorněnou žhavící svíčkou ve spalovací komoře 5,. Hořící směs paliva se vzduchem vystupuje vstupní částí 12 usměrňovači vložky 11 a pokračuje kuželovým přechodem 15, kde hořící směs expanduje, do výstupní válcové části 14. Zde se předává část tepla vedením do žeber 15 a stěn výměníku 10. Horké splliny proudí až ke dnn výměníku 10 a vrací se kolem vnitřních žeber 15 a bočními komorami 19 a vystupují výfukem £ do ovzduší. Tyto bočníThe heater operates by mixing the supplied fuel with the air dispenser and igniting the glow plug (not shown) in the combustion chamber (5). The burning fuel-air mixture exits the inlet portion 12 of the baffle 11 and continues through the conical transition 15 where the burning mixture expands to the outlet cylindrical portion 14. Here, some of the heat is transferred to the fins 15 and walls of the exchanger 10. 10 and returns around the inner ribs 15 and side chambers 19 and exits through the exhaust 6 into the atmosphere. These side

252 935 komory 19 jsou. výhodné z důvodu maximálního využití vnějšího průřezu, kterému je opsána kružnice a dosahuje se tvaru, který je z technologického hlediska optimální. Na vnější straně je pak možno provést rovnoměrné rozdělení a dosáhnout stejnoměrnou délku žeber 20. Provedení deflektorů 16, šikmého výstupku 17 a šikmého seříznutí 18 přispívá k maximálnímu využití tepla dohořívajioí směsi jejich usměrněním průchodu výměníkem 10, a to jak z hlediska usměrnění do bočních komor 19, tak i prodloužením dráhy spalin na straně výfuku kde mají spaliny větší odpor v důsledku šikmého výstupku 17 a jejich průchod výměníkem 10 je rovnoměrný.The 252 935 chambers 19 are. advantageous because of the maximum utilization of the outer cross-section, which is circumscribed by a circle and achieves a shape which is technologically optimal. On the outside, a uniform distribution can be made and a uniform length of the ribs 20 can be achieved. and by extending the exhaust gas path on the exhaust side where the exhaust gas has greater resistance due to the inclined projection 17 and their passage through the exchanger 10 is uniform.

Tak jako u všech známých topení tohoto druhu je ohřátý výměník 10 ofukován ventilátorem 1 topného vzduchu, který proudí prostorem mezi stěnou výměníku 10, vnějšími žebry 20 a pláštěm 21 a ohřátý topný vzduch &e veden do vytápěného prostoru.As with all known heaters of this kind, the heated exchanger 10 is blown by a heating air fan 1 which flows through the space between the exchanger wall 10, the outer fins 20 and the housing 21 and the heated heating air is led to the heated space.

I:když byl vynález popsán v souvislosti s příkladem teplovzdušného agregátu, je možné všech výhod využít i u ohřívačů kapalinových, kde pak topná kapalina proudí okolo vnějších žeber 20 v utěsněném plášti. Stejně tak je možné, využít vynález u topných zařízení na jiná tekutá paliva a jiných principů hořáků, například tlakových apodobně.While the invention has been described in connection with an example of a hot-air aggregate, all the advantages can also be utilized in liquid heaters where the heating fluid flows around the outer fins 20 in a sealed housing. It is equally possible to apply the invention to heating devices for other liquid fuels and other burner principles, e.g.

Claims

1. Liquid-fuel heating apparatus, in particular for motor vehicles, consisting of a burner with an atomiser and a combustion chamber and a heat exchanger of high thermal conductivity material provided with internal and external fins and wherein the interior of the exchanger is divided by a rectifier insert into ducts with different directions flue gas flow leading to the exhaust, characterized in that the deflecting insert (11) is formed by a shaped tube, whose inlet part (12) is cylindrical and simultaneously forms a combustion chamber (5) and this inlet part (12) passes through a conical transition (13) into a cylindrical outlet portion (14) that abuts the tops of the internal fins (15) of the exchanger (10).

Heating device according to claim 1, characterized in that the cylindrical ytup section (14) is terminated by side deflectors (16) which pass on the side facing towards the exhaust (9) into the inclined projection (Y1) and on the opposite side. to oblique cut (18).

Heating device according to claim 1, characterized in that the conical transition (13) is provided near the exhaust (9).