Работающее на жидком топливе мобильное отопительное устройство

Работающее на жидком топливе мобильное отопительное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к работающему на жидком топливе мобильному отопительному устройству.

Под «мобильным отопительным устройством» в данном контексте понимается отопительное устройство, которое предназначено и соответственно выполнено для мобильного применения. Это означает, в частности, что оно выполнено с возможностью транспортировки (возможно, установлено неподвижно в транспортном средстве или лишь расположено в нем для транспортировки) и не предназначено исключительно для длительного, стационарного использования, как это предусмотрено, например, для отопления здания. При этом мобильное отопительное устройство может быть также установлено неподвижно в транспортном средстве (наземном транспортном средстве, судне и т.д.), в частности наземном транспортном средстве. В частности, оно может быть предусмотрено для отопления внутреннего пространства транспортного средства, такого как, например, наземное, водное или воздушное транспортное средство, а также частично открытого пространства, как, например, на судах, в частности яхтах. Мобильное отопительное устройство можно также временно использовать стационарно, как, например, в больших палатках, контейнерах (например, строительных контейнерах) и т.д. Согласно одной предпочтительной модификации мобильное отопительное устройство выполнено в виде отопителя независимого действия или дополнительного отопителя для наземного транспортного средства, такого как, например, жилой фургон, жилой автомобиль, автобус, легковой автомобиль и т.д.

Мобильные отопительные устройства часто используются, например, в качестве отопительных устройств для отопления транспортного средства. При применениях в транспортном средстве такие мобильные отопительные устройства используются, например, в качестве дополнительных отопителей, которые при работающем приводном двигателе транспортного средства поставляют дополнительное тепло, или в качестве отопителей независимого действия, которые могут поставлять тепло как при работающем, так и не работающем приводном двигателе. В таких мобильных отопительных устройствах требуется, чтобы они, с одной стороны, обеспечивали возможность работы с небольшой мощностью отопления вплоть до примерно 1 кВт и, с другой стороны, имели возможно больший диапазон отопительной мощности, так что в зависимости от потребности обеспечивается возможность поставки очень различной отопительной мощности. В частности, для некоторых применений желательна также отопительная мощность свыше 15 кВт, например свыше 20 кВт. Кроме того, для мобильных отопительных устройств все больше повышаются требования к возможно меньшему выбросу вредных веществ при сгорании.

Обычно в мобильных отопительных устройствах используются горелки, которые имеют в камере сгорания конструктивные элементы для стабилизации пламени, такие как, в частности, места сужения, поджатия или другие действующие в зоне пламени и отходящих горячих газов конструктивные элементы, с целью обеспечения возможно более стабильной работы при разных отопительных мощностях. Такие конструктивные элементы подвергаются при работе мобильного отопительного устройства особенно большим нагрузкам и часто образуют компоненты, которые ограничивают срок службы мобильного отопительного устройства.

Задачей изобретения является создание улучшенного, работающего на жидком топливе отопительного устройства.

Задача решена с помощью мобильного, работающего на жидком топливе отопительного устройства согласно п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные модификации указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Работающее на жидком топливе мобильное отопительное устройство содержит камеру сгорания, которая имеет вход для воздуха сгорания, при этом камера сгорания имеет примыкающий к входу для воздуха сгорания расширяющийся участок, поперечное сечение которого увеличивается с увеличением расстояния от входа для воздуха сгорания и в котором во время работы воздух сгорания сгорает с топливом с образованием пламени; подвод топлива, который расположен так, что топливо подается в расширяющийся участок; и направляющее воздух приспособление, которое выполнено для направления воздуха сгорания с проходящей в окружном направлении составляющей потока в расширяющийся участок так, что в расширяющемся участке образуется осевая зона рециркуляции, в которой поток газа проходит противоположно основному направлению потока в направлении входа для воздуха сгорания. Камера сгорания разделена аэрогидродинамически на первичную зону сгорания и вторичную зону сгорания. Первичная зона сгорания имеет расширяющийся участок и зону рециркуляции. Вторичная зона сгорания снабжена входом для вторичного воздуха сгорания так, что во вторичной зоне сгорания устанавливается более высокий коэффициент λ избытка воздуха сгорания, чем в первичной зоне сгорания.

Под камерой сгорания понимается в данном случае зона пространства отопительного устройства, в которой происходит реакция топлива с воздухом сгорания с образованием пламени. В частности, в рамках данного описания название камера сгорания не обозначает окружающую эту зону пространства стенку, которая может быть образована, например, с помощью нескольких компонентов. При этом сгорание с образованием пламени происходит также, по меньшей мере, в расширяющемся участке, а не только в находящейся от него ниже по потоку зоне камеры сгорания. С помощью направляющего воздух приспособления, которое снабжает входящий во вход для воздуха сгорания воздух проходящей в окружном направлении составляющей потока так сильно (т.е. сильным завихрением), что в расширяющемся участке образуется осевая зона рециркуляции, в которой поток газа проходит противоположно основному направлению потока в направлении входа для воздуха сгорания, достигается образующее немного вредных веществ и стабильное сгорание, при котором обеспечивается возможность работы в большом диапазоне отопительной мощности без необходимости дополнительных стабилизирующих пламя конструктивных элементов, которые выступают в камеру сгорания. На основании указанного геометрического выполнения и образования зоны рециркуляции достигается, что пламя также при различных отопительных мощностях, т.е. различных массовых потоках топлива и воздуха сгорания, всегда стабильно распространяется, исходя из расширяющегося участка. Таким образом, пламя стабилизируется в самой камере сгорания. Образование зоны рециркуляции достигается простым образом за счет того, что расширяющийся участок расширяется достаточно сильно, например, с половинным углом конуса по меньшей мере 20°, и подаваемый воздух сгорания снабжается достаточно большой проходящей в окружном направлении составляющей потока, в частности коэффициентом завихрения, равным по меньшей мере 0,6. За счет предусмотрения первичной зоны сгорания и вторичной зоны сгорания, которая имеет более высокий коэффициент λ избытка воздуха сгорания, чем первичная зона сгорания, обеспечивается образующее особенно мало вредных веществ сгорание и может быть уменьшено осаждение сажи. Например, мобильное отопительное устройство может быть выполнено так, что в первичной зоне сгорания устанавливается коэффициент избытка воздуха сгорания примерно 1, а во вторичной зоне сгорания устанавливается коэффициент избытка воздуха сгорания примерно 1,6. При этом в первичной зоне сгорания устанавливается значительно более высокая температура, чем во вторичной зоне сгорания. При этом зона рециркуляции образуется полностью в первичной зоне сгорания, а во вторичной зоне сгорания потоки горячих газов проходят главным образом в направлении основного потока. При этом вход для вторичного воздуха сгорания может быть образован, в частности, с помощью множества отверстий в стенке камеры сгорания, через которые подается снаружи воздух сгорания. Предпочтительно топливо подается у входа для воздуха сгорания в расширяющийся участок, поскольку в этом случае может происходить особенно предпочтительное предварительное смешивание топлива и воздуха сгорания.

Согласно одной модификации первичная зона сгорания имеет расширяющийся участок и примыкающий к нему промежуточный участок камеры сгорания. В этом случае условия прохождения потоков и коэффициенты избытка воздуха сгорания в зонах сгорания можно устанавливать особенно стабильными. Когда в промежуточном участке предусмотрен второй вход для воздуха сгорания для подачи воздуха сгорания в первичную зону сгорания, то условия прохождения потоков и коэффициент λ избытка воздуха сгорания в первичной зоне сгорания можно устанавливать особенно просто и надежно. При этом второй вход для воздуха сгорания может быть образован, например, с помощью множества отверстий в стенке камеры сгорания, через которые дополнительный воздух сгорания можно подавать в первичную зону сгорания. При этом расположение второго входа для воздуха сгорания может быть выбрано, в частности, так, что подаваемый в него воздух проходит до продольной оси головки и подается в зону рециркуляции.

Согласно одной модификации вход для вторичного воздуха сгорания выполнен так, что проходящий через него вторичный воздух сгорания подается относительно продольной оси отопительного устройства радиально снаружи к газам, которые выходят из первичной зоны сгорания. В этом случае может достигаться особенно стабильное и образующее мало вредных веществ сгорание в камере сгорания. При этом вход для вторичного воздуха сгорания может быть, в частности, выполнен так, что вторичный воздух сгорания не доходит до продольной оси горелки, а подается на выходящие из первичной зоны сгорания газы в виде окружающей снаружи оболочки. При этом вход для вторичного воздуха сгорания может особенно предпочтительно иметь множество отверстий в стенке камеры сгорания. При этом отверстия могут предпочтительно иметь меньший диаметр, чем отверстия, которые образуют второй вход для воздуха сгорания для первичной зоны сгорания.

Согласно одной модификации первичная зона сгорания и вторичная зона сгорания переходят друг в друга со свободным проточным поперечным сечением. Таким образом, не предусмотрены препятствующие прохождению потока в осевом направлении камеры сгорания конструктивные элементы, такие как экраны для пламени, сужения или т.п. В этом случае в камере сгорания не предусмотрены компоненты, которые в обычных отопительных устройствах на основании высокой нагрузки во время работы часто ограничивают срок службы, так что мобильное отопительное устройство может быть изготовлено с большим сроком службы. Следует отметить, что требуемые для работы компоненты, такие как, в частности, элементы зажигания и/или датчики, могут выступать в камеру сгорания.

Согласно одной модификации отопительное устройство выполнено так, что газы сгорания после вторичной зоны сгорания проходят в теплообменник. В этом случае, в частности, не предусмотрена третичная зона сгорания, в которой устанавливается коэффициент избытка воздуха сгорания, так что горячие отходящие газы сгорания можно эффективно использовать для нагревания подлежащей нагреванию среды с помощью теплообменника.

Согласно одной модификации подвод топлива имеет по меньшей мере один испарительный элемент для испарения жидкого топлива. В отличие от подвода топлива, которая имеет лишь форсунку для впрыска топлива, использование испарительного элемента обеспечивает также при низких отопительных мощностях меньше 1 кВт, т.е. при небольших массовых потоках топлива и воздуха сгорания, стабильную работу мобильного отопительного устройства. Кроме того, за счет этого обеспечивается возможность стабильной работы также в случае образования пузырьков воздуха в подающем топливопроводе, поскольку испарительный элемент действует в качестве буфера. Дополнительно к этому испарительный элемент обеспечивает возможность применения различных жидких топлив, поскольку за счет испарительного элемента смягчается действие различных температур кипения и энтальпий испарения.

Согласно одной модификации по меньшей мере один испарительный элемент расположен так, что он, по меньшей мере, частично окружает вход для воздуха сгорания. В этом случае достигается симметричный подвод испаренного топлива, так что достигается особенно гомогенное перемешивание топлива и воздуха сгорания, которое обеспечивает сгорание с малым выбросом вредных веществ. Когда по меньшей мере один испарительный элемент окружает кольцеобразно вход для воздуха сгорания, то обеспечивается особенно симметричный подвод испаренного топлива.

Согласно одной модификации испарительный элемент частично закрыт крышкой, так что в незакрытой зоне образуется участок выхода топлива. В этом случае может надежно достигаться равномерное распределение жидкого топлива в испарительном элементе, так что весь испарительный элемент используется для испарения топлива, и подавляется образование отложений в испарительном элементе. При этом подвод топлива к испарительному элементу предпочтительно происходит в отдаленной от участка выхода топлива зоне испарительного элемента, в которой испарительный элемент закрыт с помощью крышки. Когда крышка образует стенку расширяющегося участка, то за счет выполнения крышки, в частности, относительно материала и толщины стенки можно просто устанавливать желаемый ввод тепла в испарительный элемент.

Когда выходной участок для топлива расположен у входа для воздуха сгорания, то может происходить особенно надежное перемешивание воздуха сгорания и испаренного топлива.

Согласно одной модификации испарительный элемент расположен так, что испаренное топливо выходит с противоположной основному направлению потока составляющей направления. В этом случае достигается особенно эффективное перемешивание воздуха сгорания и топлива непосредственно на входе для воздуха сгорания. При этом топливо при выходе может иметь также другие составляющие направления, в частности радиальную составляющую направления в направлении продольной оси камеры сгорания.

Согласно одной модификации расширяющийся участок имеет непрерывно расширяющееся поперечное сечение. При этом расширяющийся участок может быть выполнен, в частности, конически расширяющимся. За счет выполнения с непрерывно расширяющимся поперечным сечением могут быть исключены не желательные угловые завихрения, которые могут образовываться при скачкообразно расширяющемся поперечном сечении.

Согласно одной модификации расширяющийся участок расширяется с углом раскрыва по меньшей мере 20°. В этом случае обеспечивается выполнение расширяющегося участка, которое действует струйно-механически как прерывистое расширение поперечного сечения. Во взаимодействии с проходящей в окружном направлении составляющей потока достигается надежное удерживание пламени в расширяющемся участке также при больших отопительных мощностях.

Согласно одной модификации направляющее воздух приспособление выполнено так, что воздух сгорания с коэффициентом завихрения по меньшей мере 0,6 направляется в расширяющийся участок. Коэффициент завихрения (S_N) является интегральной величиной, которая указывает отношение тангенциального импульсного потока к осевому импульсному потоку. При коэффициенте завихрения по меньшей мере 0,6 надежно обеспечивается полностью сформированная зона рециркуляции.

Предпочтительно отопительное устройство может быть выполнено так, что воздух сгорания направляется во вход для воздуха сгорания со скоростями потока, которые выше возникающих в камере сгорания турбулентных скоростей пламени. В этом случае надежно обеспечивается, что непосредственно у входа для воздуха сгорания не может образовываться пламя, так что предотвращается обратное горение пламени к подводу топлива.

Другие преимущества и модификации следуют из приведенного ниже описания примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

фиг. 1 - разрез горелки мобильного отопительного устройства, согласно первому варианту выполнения;

фиг. 2 - горелка из фиг. 1 в изометрической проекции;

фиг. 3 - направляющее воздух приспособление при горелке согласно фиг. 1 в изометрической проекции;

фиг. 4 - корпус, который окружает показанное на фиг. 3 направляющее воздух приспособление;

фиг. 5 - испарительный элемент в первом варианте выполнения;

фиг. 6 - разрез горелки мобильного отопительного устройства согласно второму варианту выполнения.

Первый вариант выполнения

Ниже приводится описание первого варианта выполнения со ссылками на фиг. 1-5.

В первом варианте выполнения работающее на жидком топливе мобильное охлаждающее устройство выполнено, в частности, в качестве отопителя независимого действия или дополнительного отопителя для транспортного средства, в частности наземного транспортного средства. На чертежах показана лишь горелка 1 мобильного отопительного устройства. Мобильное отопительное устройство имеет наряду с изображенной горелкой 1, в частности, само по себе известный теплообменник для переноса тепла на подлежащую нагреванию среду, такую как, в частности, жидкость, в контуре циркуляции жидкости транспортного средства, или подлежащий нагреванию воздух. При этом теплообменник может, например, самим по себе известным образом окружать в виде предкамеры горелку 1. Кроме того, мобильное отопительное устройство имеет по меньшей мере одно подающее топливо приспособление, которое может быть образовано, в частности, с помощью топливного насоса, транспортирующее воздух сгорания приспособление, которое может иметь, например, нагнетатель воздуха, и по меньшей мере один управляющий блок для управления мобильным отопительным устройством.

Ниже приводится более подробное описание горелки 1 мобильного отопительного устройства со ссылками на фиг. 1-5. Горелка 1 имеет камеру 2 сгорания, в которой при работе мобильного отопительного устройства сжигается топливо с воздухом сгорания с образованием пламени. На фиг. 1 схематично показан разрез горелки 1, при этом плоскость разреза выбрана так, что продольная ось Z горелки 1 лежит в плоскости разреза. Горелка 1 выполнена относительно продольной оси Z, по существу, ротационно-симметричной. Камера 2 сгорания имеет вход 3 для воздуха сгорания, через который во время работы в камеру 2 сгорания подается воздух сгорания.

Непосредственно с примыканием к входу 3 для воздуха сгорания камера 2 сгорания имеет расширяющийся участок 20, поперечное сечение которого увеличивается с увеличением расстояния от входа 3 для воздуха сгорания. В показанном варианте выполнения расширяющийся участок ограничен конической стенкой, которая образована крышкой 4, более подробное описание которой будет приведено ниже. В основном направлении Н потока к конической стенке расширяющегося участка 20 примыкает, по существу, цилиндрическая стенка 5, так что камера 2 сгорания с примыканием к расширяющемуся участку 20 имеет участок 21, по существу, с остающимся постоянным поперечным сечением. При этом соотношения размеров выбраны так, что отношение V между наружным диаметром D_L направляющего воздух приспособления 6 и диаметром D_K участка 21 камеры 2 сгорания меньше или равно 0,5 (V=D_L/D_K и V≤0,5).

Расширяющийся участок 20 расширяется с углом раскрыва по меньшей мере 20°. При этом угол раскрыва является углом, который образован между стенкой расширяющегося участка 20 и продольной осью Z. В показанном варианте выполнения угол раскрыва составляет, например, между 40° и 50°. Камера 2 сгорания имеет в целом свободное проточное поперечное сечение, так что в камеру 2 сгорания не выступают по сторонам создающие препятствия для свободного прохождения потока компоненты, так что газовые потоки в камере 2 сгорания могут устанавливаться в соответствии с геометрией расширяющегося участка 20 и примыкающего участка 21, как будет более подробно пояснено ниже.

Перед входом 3 для воздуха сгорания предусмотрено направляющее воздух приспособление 6, которое предназначено для ввода воздуха сгорания с проходящей в окружном направлении составляющей потока в расширяющийся участок 20. При этом направляющее воздух приспособление 6 выполнено так, что воздух сгорания получает очень большое завихрение. Направляющее воздух приспособление 6 выполнено так, что воздух вводится во вход 3 для воздуха сгорания с коэффициентом завихрения по меньшей мере 0,6. При этом горелка 1 выполнена так, что в направляющем воздух приспособлении 6 возникает падение давления в диапазоне между 2 мбар и 20 мбар. Более подробное описание направляющего воздух приспособления 6 приведено ниже со ссылками на фиг. 3 и 4.

В этом варианте выполнения направляющее воздух приспособление 6 имеет примерно кольцеобразную форму и снабжено на наружной стороне проходящими по спирали направляющими лопастями 60, между которыми образованы проходящие также по спирали проходы 61. Направляющее воздух приспособление 6 в мобильном отопительном устройстве согласно этому варианту выполнения установлено, по существу, в цилиндрическом корпусе 7, который показан на фиг. 4. При этом направляющее воздух приспособление 6 установлено в корпусе 7 так, что проходящие по спирали проходы 61 с окружной стороны закрыты корпусом 7. Таким образом, проходящие по спирали проходы 61 открыты лишь на своих обеих торцевых сторонах, так что через них может проходить воздух сгорания. На фиг. 3 показано, что направляющее воздух приспособление 6 снабжено центральным цилиндрическим проходным отверстием 62. Это проходное отверстие 62 может использоваться, например, в качестве прохода для элемента зажигания в камеру 2 сгорания. Однако в показанном варианте выполнения проходное отверстие 62 в собранном состоянии горелки 1 закрыто запором 63, как показано на фиг. 1.

Направляющее воздух приспособление 6 расположено в этом варианте выполнения так, что воздух сгорания входит на одной торцевой стороне в закрытые корпусом 7 проходы 61, проходит через проходящие по спирали проходы 61 и на другой торцевой стороне у входа 3 для воздуха сгорания направляется в расширяющийся участок 20 камеры 2 сгорания. При этом за счет спирального прохождения проходов 61 воздух сгорания получает завихрение. Проходы 61 выполнены так, что воздух сгорания получает требуемый коэффициент завихрения по меньшей мере 0,6. Воздух сгорания подается в направляющее воздух приспособление 6 через (не изображенное) подающее воздух сгорания приспособление, которое может иметь, например, нагнетатель, как схематично показано на фиг. 1 стрелками В.

За счет указанного выполнения направляющего воздух приспособления 6 воздух сгорания вводится в расширяющийся участок 20 у входа 3 для воздуха сгорания с проходящей в окружном направлении составляющей потока.

Кроме того, в первом варианте выполнения подвод топлива выполнен так, что топливо также подается в расширяющийся участок 20 у входа 3 для воздуха сгорания, как схематично показано стрелками на фиг. 1. Мобильное отопительное устройство предназначено для работы на жидком топливе и может работать, например, на топливе, которое используется также для двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, в частности дизельное топливо, бензин и/или этанол. Подвод топлива в первом варианте выполнения имеет по меньшей мере один испарительный элемент 9 для испарения подаваемого жидкого топлива.

Испарительный элемент 9 имеет в первом варианте выполнения форму усеченного конуса, как показано на фиг. 5. При этом испарительный элемент 9 имеет угол α раскрыва, который соответствует углу раскрыва расширяющегося участка 20. Испарительный элемент 9 выполнен из пористого и жаростойкого материала и может иметь, в частности, металлический нетканый материал, металлическое плетение и/или металлическую ткань. Как показано на фиг. 1, предусмотрено несколько топливопроводов 10 для подвода жидкого топлива в испарительный элемент 9. Хотя на фиг. 1 в качестве примера показаны два топливопровода 10, может быть также предусмотрен лишь один топливопровод 10 или же может быть предусмотрено несколько топливопроводов 10.

На противоположной камере 2 сгорания стороне испарительный элемент 9 закрыт задней стенкой 11, через которую проходят топливопроводы 10. На обращенной к камере 2 сгорания стороне испарительный элемент 9 закрыт уже поясненной выше крышкой 4, которая может быть выполнена, в частности, из металлического листа. Испарительный элемент 9 расположен так, что он кольцеобразно окружает вход 3 для воздуха сгорания. Испарительный элемент 9 имеет у входа 3 для воздуха сгорания не закрытый участок 12 выхода топлива, в котором испаренное топливо может выходить из испарительного элемента 9. Другие стороны испарительного элемента 9, не считая топливопроводы 10, закрыты, так что топливо может выходить из испарительного элемента 9 лишь на участке 12 выхода топлива. Участок 12 выхода топлива окружает кольцеобразно вход 3 для воздуха сгорания, так что обеспечивается равномерный подвод топлива со всех сторон. Следует отметить, что испарительный элемент 9 не обязательно должен иметь замкнутую кольцевую форму и может иметь также несколько отдельных испарительных элементов 9, расположенных с распределением по периметру. Испарительный элемент 9 термически соединен через крышку 4 с расширяющимся участком 20, так что при работе мобильного отопительного устройства тепло из заключенного в расширяющемся участке 20 пламени передается в испарительный элемент 9, для обеспечения там требуемого для испарения топлива тепла испарения. Кроме того, может быть предусмотрен элемент зажигания для запуска горелки, который, по меньшей мере, частично выступает в камеру сгорания и для упрощения не изображен на фиг. 1.

За счет расположения испарительного элемента 9 указанным образом, при котором топливопроводы 10 пространственно удалены от участка 12 выхода топлива, достигается равномерное распространение подаваемого жидкого топлива в испарительном элементе 9, так что весь испарительный элемент 9 используется для испарения топлива. Кроме того, за счет указанного расположения, при котором выходы топливопроводов в основном направлении Н потока расположены дальше впереди, чем участок 12 выхода топлива, достигается, что топливо выходит из испарительного элемента 9 с направленной противоположно основному направлению Н потока составляющей направления. Таким образом, достигается особенно гомогенное перемешивание выходящего топлива с выходящим из направляющего воздух приспособления 6 воздухом сгорания, так что непосредственно у входа 3 для воздуха сгорания достигается хорошее перемешивание воздуха сгорания и испаренного топлива.

Указанные выше компоненты горелки 1 окружены снаружи, по существу, полым цилиндрическим фланцем 13 горелки, который образует проточное пространство для подаваемого воздуха сгорания. Кроме того, фланец 13 горелки служит для крепления горелки на находящихся на задней стороне других компонентах мобильного отопительного устройства, которые не изображены. Фланец 13 горелки выполнен так, что между внутренней стороной фланца 13 горелки и наружной стороной примыкающего к расширяющемуся участку 20 участка 21 стенки камеры сгорания образуется кольцеобразная щель, через которую может проходить часть подводимого потока воздуха сгорания. На нижнем по потоку относительно основного направления Н потока конце фланец 3 горелки соединен с участком 21 так, что щель там закрыта.

Как показано на фиг. 1 и 2, примыкающий к расширяющемуся участку 20 участок 21 стенки камеры сгорания имеет множество отверстий 22 и 23, через которые воздух сгорания может также входить в камеру 2 сгорания. В непосредственно примыкающем к расширяющемуся участку 20 промежуточном участке камеры 2 сгорания участок 21 стенки камеры сгорания снабжен множеством относительно больших отверстий 22, которые образуют второй вход для воздуха сгорания для подвода воздуха сгорания в образованную в камере 2 сгорания первичную зону PZ сгорания, как будет более подробно пояснено ниже. В лежащей относительно основного направления Н потока дальше вниз по потоку зоне участка 21 стенки камеры сгорания предусмотрено множество существенно меньших отверстий 23, через которые вторичный воздух сгорания может проходить в образованную в качестве вторичной зоны SZ сгорания зону камеры 2 сгорания и которые образуют вход для вторичного воздуха сгорания. Образующие вход для вторичного воздуха сгорания отверстия 23 проходят в этом варианте выполнения в осевом направлении по значительно большему участку, чем образующие второй вход для воздуха сгорания для первичной зоны PZ сгорания отверстия 22. Горелка 1 мобильного отопительного устройства 1 выполнена так, что подаваемый с помощью подающего воздух сгорания приспособления воздух сгорания разделяется в определенном соотношении, так что одна часть воздуха сгорания через направляющее воздух приспособление 6 на входе 3 для воздуха сгорания подается в расширяющийся участок 20, другая часть воздуха сгорания подается через щель и образующие второй вход для воздуха сгорания большие отверстия 22, и остальной воздух сгорания подается через образующие вход для вторичного воздуха сгорания отверстия 23 во вторичную зону SZ сгорания камеры сгорания.

При этом желаемое разделение воздуха сгорания достигается с помощью геометрического выполнения горелки 1. В частности, в этом варианте выполнения соответствующие количества воздуха сгорания устанавливаются так, что в первичной зоне PZ сгорания камеры 2 сгорания устанавливается коэффициент λ избытка воздуха сгорания примерно 1, а во вторичной зоне SZ сгорания устанавливается значительно больший коэффициент λ избытка воздуха сгорания, например, примерно 1,6.

При этом первичная зона PZ сгорания образована в расширяющемся участке 20 и в примыкающем к нему промежуточном участке с остающимся, по существу, одинаковым поперечным сечением камеры 2 сгорания. Вторичная зона SZ сгорания примыкает относительно основного направления Н потока ниже по потоку непосредственно к первичной зоне PZ сгорания. Как показано на фиг. 1, при этом первичная зона PZ сгорания и вторичная зона SZ сгорания переходят друг в друга со свободным проточным поперечным сечением, так что, в частности, не предусмотрено конструктивное разделение. При этом образующие вход для вторичного воздуха сгорания отверстия 23 выполнены так, что вторичный воздух сгорания входит в камеру 2 сгорания так, что он направляется радиально снаружи к выходящим из первичной зоны PZ сгорания газам.

Ниже приводится более подробное описание образующихся в камере 2 сгорания соотношений потоков. В частности, в широком диапазоне отопительных мощностей достигается стабильное удерживание пламени в расширяющемся участке 21.

Выходящий из направляющего воздух приспособления 6 воздух сгорания смешивается у входа 3 для воздуха сгорания с выходящим там из испарительного элемента 9 топливом. На основании большого завихрения воздуха сгорания в соединении с сильным расширением расширяющегося участка 20 поток смеси воздуха сгорания и топлива остается за счет действующих центробежных сил прилегать к стенке расширяющегося участка 20. При этом образование так называемых зон стоячей воды снаружи на стенках может быть надежно предотвращено также при сильном расширении. При этом поток с относительно высокой скоростью проходит вдоль стенки расширяющегося участка 20, так что при работе горелки происходит хороший конвективный перенос тепла на крышку 4 и за счет теплопроводности на находящийся за ней испарительный элемент 9. За счет высоких скоростей потока вблизи входа 3 для воздуха сгорания в первой зоне расширяющегося участка 20, в которой не может образовываться пламя, происходит предварительно смешивание топлива и воздуха сгорания, что способствует сгоранию с выделением особенно небольшого количества вредных веществ.

Выполнение расширяющегося участка 20 действует струйно-механически как прерывистое расширение поперечного сечения, так что при завихренном потоке в расширяющемся участке 20 возникает сильное расширение центрального вихря. На основании возникающих локальных статических давлений после расширения центрального вихря происходит сокращение центрального вихря, так что в лежащей радиально внутри зоне вблизи продольной оси Z образуется сильное обратное течение противоположно основному направлению Н потока, как схематично показано стрелками на фиг. 1. Таким образом, вблизи продольной оси Z образуется зона RB рециркуляции. Образующиеся при этом вихри рециркуляции имеют при указанном геометрическом выполнении горелки 1 положение, которое, по существу, не зависит от массового потока смеси воздуха сгорания и топлива, так что происходит самостабилизация, соответственно удерживание пламени в расширяющемся участке 20. Образование этих условий потока может быть объяснено тем, что завихренный поток расширяется радиально в расширяющемся участке 20, при этом происходит торможение в осевом направлении. При этом тангенциальная составляющая вызывает радиальный градиент давления, за счет чего статическое давление в направлении продольной оси Z уменьшается. На основании этих соотношений давления образуется зона RB рециркуляции. Таким образом, в находящейся вблизи продольной оси зоне RB рециркуляции газы проходят противоположно основному направлению Н потока, т.е. в направлении входа 3 для воздуха сгорания. Направляемый через отверстия 22 в промежуточном участке (т.е. второй вход для воздуха сгорания) воздух сгорания проходит снаружи до близкой к оси зоне, так что он частично попадает в зону RB рециркуляции и способствует образованию смеси топлива и воздуха сгорания в первичной зоне PZ сгорания. Другая часть подаваемого через отверстия 22 воздуха сгорания не попадает в зону рециркуляции, а проходит во вторичную зону SZ сгорания. Таким образом, в первичной зоне PZ сгорания устанавливается первый коэффициент λ избытка воздуха сгорания, который в этом варианте выполнения составляет примерно 1. При этом за счет сильного завихрения в первичной зоне PZ сгорания, в которой образована зона RB рециркуляции, происходит очень хорошее перемешивание топлива и воздуха сгорания.

Вторичный воздух сгорания, который проходит через расположенные дальше ниже по потоку (относительно основного направления Н потока), образующие вход для вторичного воздуха сгорания отверстия 23, не попадает в зону RB рециркуляции, а подается снаружи в виде оболочки к газам, которые выходят из первичной зоны PZ сгорания. При этом этот вторичный воздух сгорания не доходит до продольной оси Z горелки 1. За счет подаваемого вторичного воздуха сгорания в примыкающей непосредственно к первичной зоне PZ сгорания вторичной зоне SZ сгорания устанавливается значительно больший коэффициент λ избытка воздуха сгорания.

Таким образом, в первичной зоне PZ сгорания при высокой температуре достигается почти полная, быстрая реакция топлива с воздухом сгорания, при которой возникает лишь небольшой выброс СО. При этом первичная зона PZ сгорания имеет относительно небольшую конструктивную длину в осевом направлении, так что возможно достижение небольшого выброса NO_x.

В примыкающей к первичной зоне PZ сгорания вторичной зоне SZ сгорания происходит при более высоком коэффициенте λ избытка воздуха сгорания и при более низкой температуре последующая обработка отходящих газов, при которой дожигаются все горючие составляющие, которые не вступили в реакцию в первичной зоне PZ сгорания. При этом вторичная зона SZ сгорания имеет большую конструктивную длину в осевом направлении, чем первичная зона PZ сгорания. За счет устанавливающейся во вторичной зоне SZ сгорания более низкой температуры дожигание там осуществляется с особенно небольшим образованием вредных веществ. Непосредственно после вторичной зоны SZ сгорания отходящие газы направляются в теплообменник для переноса тепла в подлежащую нагреванию среду, так что высвобождаемое тепло эффективно используется для нагревания подлежащей нагреванию среды.

На основании указанного выполнения горелка 1 может работать в шир