[发明专利]组合式热交换器和燃烧器

说明书

技术领域

本申请涉及一种可用作燃烧器和热交换器的结构。

背景技术

在加热系统中，例如在热水加热器中公知的是利用供给到热交换器的、来自燃烧室的排出气体来加热水的燃烧室。需要减少部件数量来提供紧凑有效的系统。

发明内容

公开了一种具有集成式热交换器和燃烧器的组件，包括：至少一个管，其被盘绕成若干圈，即盘管，其中至少一个管具有进口和出口，相邻圈之间的距离小于预定距离，入口壳体连接到盘管并位于盘管的第一侧(或者上游侧)。在一个替代方案中，盘管容纳在入口壳体内。燃料供给连接到入口壳体上；空气供给连接到入口壳体，并且点火器紧邻盘管的第二侧(或者下游侧)。

盘管形成螺旋，使各圈大体位于一平面上。在替代实施方式中，盘管可形成锥形、半球形或者任一合适的形状。该组件还可包括出口壳体，其连接到入口壳体并位于盘管的下游侧。点火器安装在出口壳体中。

在一个实施方式中，盘管形成螺旋直径从一端向另一端单调递增的螺旋。

管的横截面大体为矩形的，或者一般来说的术语四边形。

热交换器/燃烧器组件还包括：置于出口壳体内的热电偶，位于燃料供给中的阀和电子连接到热电偶和阀的电子控制单元(ECU)。ECU至少根据来自热电偶的信号指令定位阀。

该组件可进一步包括电子连接到ECU的用户输入。ECU对阀的指令进一步以用户输入为根据。加压水供给可连接到盘管的进口而燃料和空气供给到盘管的上游侧。

在一些实施方式中，管具有至少一个内在支撑。

在横截面上，管大体为矩形，管的长边平行于流动方向。

在一些实施方式中，管具有沿下游方向远离管延伸的火焰稳定器。

所述至少一个管包含多个盘绕成螺旋的管，其中邻圈之间的距离小于预定距离，并且每个单独的管都具有进口和出口。

在一些实施方式中，离子传感器置于出口壳体内并电子连接到ECU。ECU指令燃料阀在来自离子传感器的基础信号表示燃料未氧化时关闭。

现有系统具有燃烧器和热交换器。通过使热交换器用作燃烧器，也就是说，使燃烧稳定在热交换器表面上，集成系统的效率得到改进。此外，集成系统更紧凑。

附图说明

图1是根据本申请实施方式的、集成式热交换器和燃烧器组件的示意图；

图2是具有两个螺旋成形的管的热交换器的俯视图；

图3是具有火焰稳定器的管的三个相邻部分的横截面；

图4和5给出具有内在支撑的管的横截面；和

图6是根据本发明实施方式的热交换器/燃烧器的横截面示意图。

具体实施方式

正如本领域普通技术人员所了解的，参考任何一个附图图示和描述的实施方式的各个特征可与一个或多个其他附图中图示的特征相结合以给出未明确图示或描述的替换实施方式。图示特征的组合为典型应用提供代表性实施方式。然而，符合本申请教导的特征的不同组合和改变是具体应用或实施所需的。无论是否明确描述或图示，本领域普通技术人员应当认可类似的应用或实施。

组合式热交换器和燃烧器组件10示意性地图示在图1中。燃料供给到组件10并通过阀14进行计量。空气供给18连接到文丘里管16的喉部。入口壳体20连接到盘管22。在图1的实施方式中，图示了盘管22的横截面，其中使用一个管。在其他实施方式中，多个管缠在一起使一个管的圈紧邻另一个管的圈。任意两个相邻的圈或者壳体壁与外盘管之间的间隙最多为预定距离，预定距离小于熄灭距离。盘管22具有进口24和出口26。出口壳体28同样连接到盘管22。点火器30设在盘管22的下游侧。

熄灭距离通常被定义为火焰不会传播的宽度或直径。熄灭距离主要取决于几何结构(例如，缝或者管)和燃料-空气混合物的化学计量，具有诸如燃料类型、间隙附近的材料和温度的其他副作用。对于当前情形，熄灭距离是针对预期产生最小熄灭距离的工作条件确定的。对于典型的烃类燃料来说，预计该距离大约为0.5mm。遍及整个热交换器30，相邻管之间的间隙被隔开小于预定的熄灭距离，或者更小。可燃混合物可存在于入口壳体20内。但是没有点火源，燃料的氧化不能开始。出口壳体28具有点火器30，因此燃料氧化发生在出口壳体28。如果流体连接入口壳体20和出口壳体28的盘管22上的开口小于熄灭距离，出口壳体28内的燃烧不会回闪到入口壳体20。通过向阀14提供信号的电子控制单元(ECU)40供给到进口壳体20的燃料和空气量可由用户输入36和/或设置在出口26内的热电偶32提供。