專利名稱：具有改進(jìn)的換熱器的燃燒器的制作方法
具有改進(jìn)的換熱器的燃燒器
背景技術(shù)：
已知換熱器燃燒器。這樣的燃燒器典型地包括陶瓷材料或者類似材料的換熱器套筒，其間隔開地環(huán)繞通向燃燒器頭部的軸向氣體燃料供給管道。燃燒空氣沿著燃料供給管道和換熱器套筒之間的環(huán)帶傳輸從而在燃燒器頭部與氣體燃料混合燃燒。燃燒產(chǎn)物氣體的一部分以與燃燒空氣逆流的形式回到換熱器套筒的外部。由于燃燒產(chǎn)物氣體的高溫，使得換熱器套筒變熱。因此，傳輸通過換熱器套筒內(nèi)部的燃燒空氣的溫度也增加。燃燒空氣的溫度的增加改善了在燃燒器頭部的燃燒。要求改善通過換熱器套筒的熱傳遞。為了提供這樣的改善的熱傳遞，過去的換熱器套筒包括各種彎曲的表面布置，其布置有向外突出的中空的突起。雖然這樣的現(xiàn)有的彎曲表面的換熱器套筒在某些方面是成功的，但是其通常依靠相互之間形成相對較大的角度的表面突起。也就是說，現(xiàn)有的裝置中的突起形成這樣的表面，其相對于套筒的基面具有相 對較淺的角度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通常涉及一種燃燒器，其包括換熱器，并且更具體地，涉及一種包括陶瓷換熱器的燃燒器，該換熱器是細(xì)長的管狀結(jié)構(gòu)，其包括大角度表面的翅片與凹陷相結(jié)合的布置，所述凹陷為在沿?fù)Q熱器位于翅片區(qū)段之間的位置的周向定位的部分環(huán)形區(qū)段的形式。換熱器用于將熱量從沿著外部傳輸?shù)母邷氐娜紵a(chǎn)物氣體傳遞到流過內(nèi)部的低溫的燃燒空氣。翅片和凹陷的部分環(huán)形區(qū)段的布置提供了從燃燒產(chǎn)物氣體到燃燒空氣的高效的熱傳遞。根據(jù)本發(fā)明的示例性的結(jié)構(gòu)，優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和替換方式通過換熱器提供，其中換熱器包括從外表面向外突出的相對陡的角度的翅片的布置，用于與熱的燃燒產(chǎn)物氣體交結(jié)。翅片布置為疊置的齒圈形式。在交替的圈中的翅片在周向相互偏離，從而沿著外表面提供彎曲的流動(dòng)運(yùn)輸。在齒圈之間，部分環(huán)形區(qū)段形式的凹陷圍繞圓周部分地延伸。凹陷限定了在換熱器內(nèi)部的相應(yīng)的下伏的表面不規(guī)則性，以限定燃燒空氣的接觸表面，從而進(jìn)一步幫助燃燒空氣的熱傳遞。凹陷沿著換熱器的長度方向交錯(cuò)布置，從而沿著內(nèi)表面提供彎曲的流動(dòng)傳輸路徑。在用于燃燒器的改進(jìn)的換熱器的實(shí)施方式中，換熱器具有管狀本體，其包括多個(gè)從管狀本體沿著徑向向外延伸的翅片。多個(gè)翅片布置為沿著管狀本體縱向布置的多個(gè)區(qū)段，并且在每一個(gè)區(qū)段內(nèi)的多個(gè)翅片圍繞管狀本體的圓周布置。相鄰區(qū)段的翅片在周向上相互偏離。在換熱器的另一實(shí)施方式中，換熱器具有管狀本體，其包括多個(gè)從管狀本體沿著徑向向外延伸的翅片。多個(gè)翅片布置為沿著管狀本體縱向和周向布置，并且在縱向方向上相鄰的翅片在周向上相互偏離。多個(gè)凹陷布置在管狀本體上。在燃燒器的實(shí)施方式中，燃燒器包括排氣室、換熱器和燃料管。換熱器連接到排氣室上。換熱器具有管狀本體和噴嘴。管狀本體包括多個(gè)從管狀本體沿著徑向向外延伸的翅片，并且多個(gè)翅片布置為沿著管狀本體縱向布置的多個(gè)區(qū)段。在每一個(gè)區(qū)段內(nèi)的多個(gè)翅片圍繞管狀本體的圓周布置。相鄰區(qū)段的翅片在周向上相互偏離。燃料管布置在管道本體內(nèi)并且包括燃燒器頭部。


圖I示出了與本發(fā)明相符的包括換熱器的示例性的燃燒器的簡明透視圖；圖2是圖I中的示例性的燃燒器的剖視示意圖；圖3是圖I中的示例性的燃燒器的部件分解裝配示意圖；圖4是將換熱器軸向置于殼體管道中的分解透視示意圖；圖5示出了與本發(fā)明相符的換熱器的簡明透視圖；
圖6是圖5的換熱器的側(cè)視圖；圖7是沿著線7-7截取的圖5的換熱器的剖視圖；圖8是圖5的換熱器的一部分的放大的局部視圖；圖9是圖5的換熱器的另一側(cè)視圖；圖10是沿著圖9中的線10-10截取的圖5的換熱器的剖視圖；圖11是從圖10中截取的圖5的換熱器的一部分的放大的局部視圖；圖12是沿著圖9中的線12-12截取的圖5的換熱器的剖視圖；圖13是沿著圖9中的線13-13截取的圖5的換熱器的剖視圖；圖14是從圖13中截取的圖5的換熱器的一部分的放大的局部視圖；和圖15是沿著圖9中的線15-15截取的圖6的換熱器的剖視具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖，在附圖中的各個(gè)視圖中相似的部件用相似的附圖標(biāo)記示出。圖I示出了示例性的燃燒器10，其包括從排氣室14向外延伸的大體為管狀的中空的換熱器12。通過參考圖2和圖3的結(jié)合，可以看到換熱器12環(huán)繞燃料管16，該燃料管向位于燃燒室20內(nèi)的燃燒器頭部18提供燃料。燃燒空氣沿著位于燃料管16和換熱器12的內(nèi)表面之間的環(huán)形管道24通過，從而運(yùn)輸?shù)饺紵?0。在燃燒室20中，燃燒空氣與燃料發(fā)生氧化反應(yīng)從而產(chǎn)生熱的燃燒氣體，該氣體通過噴嘴26排出進(jìn)入爐子(未示出)。如圖4所示，換熱器12通?；旧涎刂鴼んw管道組件30的軸線方向延伸，組件30可以是多件或者一體的結(jié)構(gòu)。如果要求間接加熱可以提供封閉端部延伸管道。在操作中，由燃燒器產(chǎn)生的加熱的燃燒產(chǎn)物氣體的至少一部分沿著位于換熱器12的外表面和殼體管道組件30的內(nèi)表面之間的傳輸路徑傳輸回排氣室14。因此，傳輸?shù)脚艢馐?4的加熱的燃燒產(chǎn)物氣體相對于燃燒空氣逆流移動(dòng)，并且換熱器的壁形成兩種氣體流之間的分隔物。換熱器12優(yōu)選地由諸如陶瓷材料等材料形成，從而基本上能夠抵抗熱疲勞和變形。僅僅是示例并不是限制，特別有用的一種材料是反應(yīng)燒結(jié)碳化硅，雖然如果需要的話其他合適的材料也是可以使用的。根據(jù)潛在的合適的做法，發(fā)現(xiàn)換熱器12可以通過注漿成型法形成。然而如果需要的話，也可以使用其它的成型技術(shù)。參考圖5和圖6，如前面所記載的，換熱器12包括從外表面突出的多重的凸出翅片40。在示例性的實(shí)施例中，相對于換熱器12的長度尺寸基本上縱向地定位翅片40。在示例性的實(shí)施例中，翅片40布置在疊置的齒圈結(jié)構(gòu)上，疊置的齒圈結(jié)構(gòu)的每一區(qū)段限定圍繞換熱器12的圓周延伸的一圈翅片。如圖所不，在其它每一圈中的翅片基本上相互對齊排列，同時(shí)在相鄰圈中的翅片如圖11所示以角度ε錯(cuò)開排列。角度ε可以是任何合適的角度。在部分實(shí)施例中，角度ε可以是接近11. 3度。此布置提供了用于加熱的燃燒產(chǎn)物氣體穿過換熱器外部的彎曲的運(yùn)輸路徑，從而促進(jìn)熱傳遞。參考圖6-圖15，翅片40可以以相對較陡的角度向外突出。例如，如圖11所示，翅片的主要表面可以以角度Y向外延伸。角度Y可以是任何合適的角度。在部分實(shí)施例中，角度Y可以是大約30度，雖然如上所示，可以預(yù)期的是也可以使用其它的角度。類似的，翅片的次要表面可以以角度α延伸，其可以是相對比較大的角度。角度α可以是任何合適的角度，并且在部分實(shí)施例中，角度α可以與角度Y相等。在部分實(shí)施例中，角度α可以是大約30度，雖然如上所示，可以預(yù)期的是也可以使用其它的角度。因此，翅片的斜度可以是任何合適的角度。因?yàn)槌崞慕嵌群烷g距，在一圈內(nèi)的相鄰的翅片的表面相配合地形成相對較小的角度。在圖11和圖14中看得最清楚，由周向相鄰的齒形成的角度Θ可以是任何合適的角度。在部分實(shí)施方式中，角度Θ可以是大約52. 5度或者更小，雖然如上所示，可以預(yù)期的是也可以使用其它的角度。在這點(diǎn)上，可以理解更陡的斜度將產(chǎn)生更小的角度。如圖7、圖 8和圖10-圖12中所示的，翅片40具有基本上實(shí)心的橫截面。然后，如果需要的話也可以使用中空的翅片。如圖5-圖9和圖13-圖15中所示的，換熱器12還包括位于翅片40的相鄰的圈之間的環(huán)形區(qū)段凹陷42。環(huán)形區(qū)段凹陷42可以部分的而不是完全地圍繞換熱器12的圓周延伸，從而限定伸過換熱器的內(nèi)表面的相應(yīng)的突起。僅僅是示例，根據(jù)一種布置，換熱器可以包括在每圈翅片之間的一對相對的環(huán)形區(qū)段凹陷，從而相配合地占據(jù)換熱器整個(gè)圓周的大約270度的角度或者更多。當(dāng)然，如果需要可以使用其它的布置。如圖所示，根據(jù)示例的實(shí)施方式，環(huán)形區(qū)段凹陷42沿著換熱器的長度在交替的位置基本上相互之間對齊排列，同時(shí)在相鄰的縱向位置的環(huán)形區(qū)段凹陷非對齊排列。此布置提供了用于燃燒空氣穿過換熱器內(nèi)部的彎曲的運(yùn)輸路徑，從而促進(jìn)熱傳遞。參考圖8，環(huán)形區(qū)段凹陷42可以向內(nèi)突出，同時(shí)具有成角度的側(cè)壁。環(huán)形區(qū)段凹陷42的側(cè)壁可以形成角度β。角度β可以是任何合適的角度。在部分實(shí)施例中，角度β可以是大約30度，雖然如上所示，可以預(yù)期的是也可以使用其它的角度。當(dāng)然，前述的所有變形和改進(jìn)也都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，可以理解這里公開和限定的本發(fā)明延伸到說明書和/或附圖中提及或從中明顯得出的兩個(gè)或更多個(gè)單個(gè)特征的所有可替換的組合。所有這些不同的組合構(gòu)成本發(fā)明的各種可替換的方面。這里描述的實(shí)施方式解釋了實(shí)施本發(fā)明的最佳的方式并且使得其他的本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠使用本發(fā)明。權(quán)利要求設(shè)計(jì)為包括可替換的實(shí)施方式和由現(xiàn)有技術(shù)延伸的等同物。所有在這里引用的參考資料，包括公開出版物、專利申請和專利以相同的程度引入?yún)⒖?，如同每一個(gè)參考資料都通過參考單獨(dú)和明確的表明引入并且在此對其整體進(jìn)行詳細(xì)解釋。在描述本發(fā)明的內(nèi)容部分中(特別是在下面的權(quán)利要求的內(nèi)容中)，“術(shù)語“一個(gè)”和“所述”以及類似的用語的使用設(shè)計(jì)為包括單數(shù)和復(fù)數(shù)，除非在此以其他方式指明或者由上下文得知明顯是矛盾的。術(shù)語“包括”，“具有”，“包含”和“含有”設(shè)計(jì)為開放型術(shù)語(即，意味著“包括，但是不限于”)，除非有不同的記載。這里的數(shù)值范圍的記載僅僅是為了方便提及每一個(gè)落入范圍中的單獨(dú)的數(shù)值的速記方法，除非有不同的記載，并且每一個(gè)單獨(dú)的數(shù)值包括在說明書中，如其在這里的單獨(dú)引用。這里描述的所有方法可以以任何合適的順序進(jìn)行，除非有不同的記載或者由上下文得知明顯矛盾。任何一個(gè)和所有例子的使用，或者這里使用的示例性的表達(dá)(例，“諸如”)，僅僅是為了更好地闡明本發(fā)明并不是為了對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，除非有不同的聲明。在說明書中的語言不應(yīng)認(rèn)為指明任何沒有明確要求的元件作為發(fā)明的實(shí)施的根本。這里描述的本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，包括對于發(fā)明者來說已知的實(shí)施本發(fā)明的最佳的方式。這些優(yōu)選的實(shí)施方式的各種變形對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說在閱讀了前面的說明書之后是顯而易見的。發(fā)明者期望有技術(shù)的人員能夠正確實(shí)施這樣的變形，并且發(fā)明者期望本發(fā)明能夠有其它的實(shí)施方式而不是這里特別描述的。因此，本發(fā)明包括在滿足適當(dāng)?shù)姆傻暮竺娴臋?quán)利要求中引用的發(fā)明主題的各種變形和等同物。另外，在所有可能的變 形中的上述元件的任意組合都包含在本發(fā)明中，除非有不同的記載或者由上下文可知明顯矛盾。
權(quán)利要求
1.一種換熱器,該換熱器包括 管狀本體，該管狀本體包括從所述管狀本體沿著徑向向外延伸的多個(gè)翅片，該多個(gè)翅片布置為沿著所述管狀本體縱向布置的多個(gè)區(qū)段，在每一個(gè)區(qū)段內(nèi)的所述多個(gè)翅片圍繞所述管狀本體的圓周布置，并且相鄰區(qū)段的翅片在周向上相互偏離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱器，還包括布置在所述管狀本體上的多個(gè)凹陷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的換熱器，其中所述多個(gè)凹陷布置為部分地環(huán)繞所述管狀本體的圓周。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的換熱器，其中縱向相鄰的凹陷在周向上相互偏離。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的換熱器，其中所述多個(gè)凹陷布置在相鄰的翅片區(qū)段之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的換熱器，其中在相鄰的翅片區(qū)段之間布置有至少兩個(gè)凹陷。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱器，其中在每一個(gè)區(qū)段中的所述多個(gè)翅片圍繞所述管狀本體的圓周基本上對齊布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱器，其中所述多個(gè)翅片中的每一個(gè)以大約30度或者更小的角度延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱器，還包括位于所述管狀本體的端部的噴嘴。
10.一種換熱器，該換熱器包括 管狀本體，該管狀本體包括從所述管狀本體沿著徑向向外延伸的多個(gè)翅片，該多個(gè)翅片沿著所述管狀本體縱向和周向布置，并且在縱向方向上相鄰的翅片在周向上相互偏離，并且多個(gè)凹陷布置在所述管狀本體上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的換熱器，其中所述多個(gè)凹陷布置為部分地環(huán)繞所述管狀本體的圓周。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的換熱器，其中縱向相鄰的凹陷在周向上相互偏離。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的換熱器，其中所述多個(gè)凹陷布置在相鄰的翅片之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的換熱器，其中所述多個(gè)翅片中的每一個(gè)以大約30度或者更小的角度延伸。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的換熱器，還包括位于所述管狀本體的端部的噴嘴。
16.一種燃燒器，該燃燒器包括 排氣室； 換熱器，該換熱器連接到所述排氣室，所述換熱器具有管狀本體和噴嘴，所述管狀本體包括從該管狀本體沿著徑向向外延伸的多個(gè)翅片，并且該多個(gè)翅片布置為沿著所述管狀本體縱向布置的多個(gè)區(qū)段，在每一個(gè)區(qū)段內(nèi)的所述多個(gè)翅片圍繞所述管狀本體的圓周布置，相鄰區(qū)段的翅片在周向上相互偏離；以及 燃料管，該燃料管布置在所述管道本體內(nèi)并且包括燃燒器頭部。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的燃燒器，還包括布置在所述管狀本體上的多個(gè)凹陷。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的燃燒器，其中所述多個(gè)凹陷布置為部分地環(huán)繞所述管狀本體的圓周。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的燃燒器，其中在每一個(gè)區(qū)段中的所述多個(gè)翅片圍繞所述管狀本體的圓周基本上對齊布置。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的燃燒器，其中所述多個(gè)翅片中的每一個(gè)以大約30度或者更小的角度 延伸。
全文摘要
燃燒器和用于燃燒器的改進(jìn)的換熱器。該換熱器具有管狀本體，該管狀本體包括從管狀本體沿著徑向向外延伸的多個(gè)翅片。該多個(gè)翅片布置為沿著管狀本體縱向布置的多個(gè)區(qū)段，并且在每一個(gè)區(qū)段內(nèi)的多個(gè)翅片圍繞管狀本體的圓周布置。相鄰區(qū)段的翅片在周向上相互偏離。
文檔編號(hào)F23D11/44GK102859278SQ201080057259
公開日2013年1月2日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者D·科里爾 申請人:伊克利普有限公司