ИСПАРИТЕЛЬНОЕ ТЕЛО НАГРЕВАТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
EVAPORATION BODY A HEATING DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF

Данное изобретение относится к испарительному телу нагревательного устройства, к мобильному, приводимому в действие топливом, нагревательному устройству с таким испарительным телом и к способу изготовления испарительного тела нагревательного устройства.
В мобильных, приводимых в действие жидким топливом, нагревательных устройствах зачастую используются так называемые испарительные горелки, в которых жидкое топливо, которое может быть, в частности, бензином, дизельным топливом, этанолом или тому подобным, испаряется на испарительном теле, смешивается с поданным первичным воздухом для горения до образования топливовоздушной смеси и затем подвергается реакции с выделением тепла. Используемые испарительные тела образованы из пористого впитывающего материала и могут иметь, в частности, один или несколько слоев из металлического волокнистого мата, металлической ткани, металлического плетения, металлической вязаной сетки или металлического трикотажа.
Под «мобильным нагревательным устройством» в данном контексте понимается нагревательное устройство, которое рассчитано для использования в мобильных случаях эксплуатации и адаптировано к ним. Это означает, в частности, то, что оно пригодно к перевозке (при необходимости, будучи несъемно установлено в транспортном средстве или лишь размещено для транспортировки в нем) и не рассчитано исключительно для длительного стационарного использования, как это имеет место, например, при отоплении здания. При этом мобильное нагревательное устройство может быть также установлено несъемно в транспортном средстве (наземном транспортном средстве, корабле и т.д.), в частности в наземном транспортном средстве. В частности, оно может быть рассчитано для отопления салона транспортного средства, как, например, наземного, водного или воздушного транспортного средства, а также для отопления частично открытого пространства, которое можно обнаружить, например, на кораблях, в частности яхтах. Мобильное нагревательное устройство может также использоваться в течение некоторого времени в качестве стационарного устройства, как например, в больших шатрах (палатках), контейнерах (например, бытовках) и т.д. В частности, мобильное нагревательное устройство может быть рассчитано в качестве системы автономного или дополнительного отопления для наземного транспортного средства, как, например, для жилого автоприцепа, жилого автомобиля, автобуса, легкового автомобиля и т.д.
Ввиду пористого впитывающего материала и необходимости наиболее экономичного изготовления испарительных тел нагревательного устройства они зачастую имеют, в частности, на проходящей по периметру кромке относительно неопределенную форму или обладают относительно большими допусками по толщине. В частности, при предпочтительном с точки зрения расходов изготовлении испарительного тела нагревательного устройства посредством вырубки из пористого впитывающего материала зачастую возникает допуск по толщине испарительного тела нагревательного устройства на кромке вплоть до 20% от номинальной толщины. Ввиду этого обстоятельства при монтаже испарительного тела нагревательного устройства зачастую должны использоваться дополнительные элементы выравнивания допуска или должно применяться очень большое крепление, которое отрицательным образом частично покрывает поверхность испарительного тела нагревательного устройства.
Задача данного изобретения состоит в предоставлении улучшенного испарительного тела нагревательного устройства, улучшенного мобильного, приводимого в действие топливом, нагревательного устройства с системой испарительной горелки и улучшенного способа изготовления испарительного тела нагревательного устройства, которые делают возможным экономичное изготовление и сокращают проблемы при монтаже испарительного тела нагревательного устройства.
Задача решается с помощью испарительного тела нагревательного устройства по пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Испарительное тело нагревательного устройства для испарения жидкого топлива в приводимом в действие топливом нагревательном устройстве образовано из впитывающего пористого материала и имеет проходящую по периметру кромку. Вдоль кромки выполнен участок сжатия, на котором толщина испарительного тела нагревательного устройства уменьшена посредством сжатия по сравнению с центральной областью испарительного тела нагревательного устройства. Благодаря участку сжатия, на котором толщина испарительного тела нагревательного устройства уменьшена и который распространяется вдоль кромки, даже при очень экономичном изготовлении, при котором испарительное тело нагревательного устройства, например, вырубается вдоль кромки из пористого впитывающего материала, может обеспечиваться полностью определенная форма кромки испарительного тела нагревательного устройства, которая делает возможным наиболее простое и экономичное закрепление испарительного тела нагревательного устройства на держателе. В частности, закрепление может осуществляться без дополнительных элементов выравнивания допуска, и закрепление может осуществляться, например, при помощи очень узкого крепежного кольца, которое не перекрывает фактически активную область испарительного тела. При достаточно большом сжатии на участке сжатия также созданы условия, например, для непосредственного закрепления испарительного тела на креплении посредством сварки на кромке. Кроме того, у испарительного тела нагревательного устройства, которое имеет несколько слоев, выполнение участка сжатия предотвращает распутывание или расплетение на кромке испарительного тела нагревательного устройства. Участок сжатия может распространяться, в частности, по периметру вдоль всей кромки, однако также, например, возможно то, что участок сжатия распространяется лишь по части кромки или предусмотрены несколько участков сжатия, которые распространяются в каждом случае по частичному участку кромки.
Согласно усовершенствованию испарительное тело нагревательного устройства имеет, по меньшей мере, один слой из металлического волокнистого мата, металлической ткани, металлического плетения, металлической вязаной сетки или металлического трикотажа. В этом случае может наиболее экономичным образом изготавливаться испарительное тело нагревательного устройства с хорошей термостойкостью и хорошими свойствами испарения. По сравнению, например, с испарительными телами нагревательного устройства из пористого керамического материала созданы условия для существенно более экономичного изготовления.
Предпочтительно испарительное тело нагревательного устройства выполнено многослойным с множеством слоев, которые в каждом случае имеют металлический волокнистый мат, металлическую ткань, металлическое плетение, металлическую вязаную сетку или металлический трикотаж. В этом случае свойства испарительного тела нагревательного устройства в отношении распределения топлива и испарения топлива могут хорошо устанавливаться более экономичным и более простым образом. Кроме того, благодаря участку сжатия предотвращено распутывание или расплетение отдельных слоев или между слоями на кромке испарительного тела нагревательного устройства.
Согласно усовершенствованию участок сжатия имеет ширину, по меньшей мере, в 1,5 мм. Благодаря ширине в этом диапазоне предоставлен достаточно широкий и полностью определенный участок сжатия. С другой стороны, также занятая участком сжатия часть поверхности испарительного тела нагревательного устройства может удерживаться настолько низкой, что большая часть поверхности имеется в свободном распоряжении для процесса испарения. Предпочтительно участок сжатия может иметь ширину, по меньшей мере, в 2 мм.
Согласно усовершенствованию участок сжатия имеет толщину, которая составляет максимум 80% толщины в центральной области. В этом случае материал испарительного тела нагревательного устройства сжат на участке сжатия настолько сильно, что надежно устанавливается неизменная и полностью определенная толщина участка сжатия. Предпочтительно толщина испарительного тела нагревательного устройства по существу постоянна по ширине участка сжатия. Под "по существу постоянна" в данном случае понимается то, что толщина отклоняется максимум на 0,1 мм в одну или в другую сторону от номинальной толщины участка сжатия. Предпочтительно толщина отклоняется максимум на 0,05 мм в одну или в другую сторону.
Согласно усовершенствованию материал испарительного тела нагревательного устройства сжат на участке сжатия, по меньшей мере, на 90% теоретической плотности. В этом случае материал на участке сжатия сжат настолько сильно, что гарантированно возможна, например, сварка участка сжатия с держателем для испарительного тела нагревательного устройства.
Согласно усовершенствованию участок сжатия выполнен проходящим по периметру вдоль всей кромки. В этом случае созданы условия для надежного закрепления по всему наружному периметру испарительного тела. В частности, у многослойного испарительного тела в этом случае наиболее надежно предотвращается распутывание на кромке испарительного тела нагревательного устройства.
Предпочтительно испарительное тело нагревательного устройства может иметь по существу круглую или овальную форму.
Задача также решается с помощью мобильного, приводимого в действие топливом, нагревательного устройства с системой испарительной горелки по пункту 10 формулы изобретения, которая имеет обозначенное выше испарительное тело нагревательного устройства.
Кроме того, задача решается с помощью способа изготовления испарительного тела нагревательного устройства по пункту 11 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Способ включает в себя следующие шаги:
- предоставление пористого впитывающего материала для испарительного тела нагревательного устройства,
- вырубка испарительного тела нагревательного устройства вдоль кромки из пористого впитывающего материала и
- сжатие пористого впитывающего материала с образованием участка сжатия, на котором испарительное тело нагревательного устройства имеет уменьшенную толщину вдоль кромки.
Благодаря способу достигаются по существу уже ранее описанные в отношении испарительного тела нагревательного устройства преимущества. Ввиду того, что испарительное тело нагревательного устройства вырубается из пористого впитывающего материала, достигается заметно более экономичное изготовление по сравнению с изготовлением посредством, например, лазерной резки или резки водной струей. При этом благодаря участку сжатия, на котором толщина испарительного тела нагревательного устройства уменьшена и который распространяется вдоль кромки, обеспечивается полностью определенная форма кромки испарительного тела нагревательного устройства, которая делает возможным наиболее простое и экономичное закрепление испарительного тела нагревательного устройства на держателе. В частности, закрепление может осуществляться без дополнительных элементов выравнивания допуска, и закрепление может осуществляться, например, при помощи очень узкого крепежного кольца, которое не перекрывает фактически активную область испарительного тела. При достаточно большом сжатии на участке сжатия также созданы условия, например, для непосредственного закрепления испарительного тела на креплении посредством сварки на кромке. Кроме того, у испарительного тела нагревательного устройства, которое имеет несколько слоев, выполнение участка сжатия предотвращает распутывание или расплетение на кромке испарительного тела нагревательного устройства.
Согласно усовершенствованию сжатие для образования участка сжатия осуществляется одновременно с вырубкой испарительного тела нагревательного устройства вдоль кромки. В этом случае имеет место очень экономичное изготовление с небольшим количеством рабочих операций. Например, использующийся для вырубки вырубной инструмент может быть адаптирован таким образом, что отдельная область инструмента для образования участка сжатия выполнена непосредственно на вырубном инструменте.
Дальнейшие преимущества и усовершенствования данного изобретения проистекают из последующего описания примера осуществления со ссылкой на приложенные чертежи. На чертежах показано:
фиг. 1 - схематичный вид сверху на испарительное тело нагревательного устройства согласно варианту осуществления и
фиг. 2 - схематичный вид сбоку испарительного тела нагревательного устройства согласно варианту осуществления.
Далее вариант осуществления описывается со ссылкой на фиг. 1 и 2.
Испарительное тело 1 нагревательного устройства согласно варианту осуществления рассчитано для испарения жидкого топлива, которое может быть, например, в частности, бензином, дизельным топливом, этанолом или тому подобным, в мобильном, приводимом в действие топливом, нагревательном устройстве. Испарительное тело 1 нагревательного устройства выполнено из металлического материала и имеет множество металлических волокон. При этом металлический материал может быть, в частности, теплостойкой сталью. В частности, испарительное тело нагревательного устройства может быть предпочтительно выполнено многослойным с несколькими, по меньшей мере двумя, слоями, которые в каждом случае образованы множеством металлических волокон. Однако, в принципе, также возможно однослойное исполнение с лишь одним-единственным слоем, который образован из множества металлических волокон. Слои испарительного тела 1 нагревательного устройства могут быть при этом образованы, например, металлическим волокнистым матом с неупорядоченным расположением отдельных металлических волокон, металлической тканью, металлическим плетением, металлической вязаной сеткой или металлическим трикотажем. Материал испарительного тела 1 нагревательного устройства является пористым и впитывающим, так что поданное жидкое топливо распределяется благодаря действующим капиллярным силам в испарительном теле 1 нагревательного устройства и обеспечена большая поверхность испарения.
Испарительное тело 1 нагревательного устройства имеет в варианте осуществления по существу круглую на виде сверху форму, что является предпочтительным. Однако также возможна другая форма, в частности, например, также овальная форма. Испарительное тело 1 нагревательного устройства имеет в целом плоскую форму и распространяется по существу в плоскости. Наряду с изображенным на чертежах полностью плоским исполнением испарительного тела 1 нагревательного устройства возможно также, например, немного выпуклое или вогнутое исполнение.
В направлении, перпендикулярном к своей плоскости основного распространения, испарительное тело 1 нагревательного устройства имеет толщину D, которая может находиться, например, в диапазоне от 1 мм до 10 мм и задана толщиной отдельных слоев и количеством слоев. Испарительное тело 1 нагревательного устройства имеет проходящую по периметру кромку 2, которая ограничивает по периметру испарительное тело 1 нагревательного устройства.
У испарительного тела 1 нагревательного устройства согласно варианту осуществления вдоль кромки 2 выполнен участок 3 сжатия, на котором толщина испарительного тела 1 нагревательного устройства уменьшена по сравнению с толщиной испарительного тела нагревательного устройства в его центральной области 4. Испарительное тело 1 нагревательного устройства имеет на участке 3 сжатия толщину d, которая меньше, чем толщина D испарительного тела 1 нагревательного устройства в центральной области 4. Уменьшенная толщина d на участке 3 сжатия создана посредством сжатия материала испарительного тела 1 нагревательного устройства, в частности посредством сжатия в направлении, перпендикулярном к плоскости основного распространения испарительного тела 1 нагревательного устройства. При этом толщина D испарительного тела 1 нагревательного устройства в центральной области 4 и уменьшенная толщина d на участке 3 сжатия заданы в каждом случае в направлении, перпендикулярном к плоскости основного распространения испарительного тела 1 нагревательного устройства.
В изображенном варианте осуществления участок 3 сжатия распространяется по кругу вдоль всей проходящей по периметру кромки 2 испарительного тела 1 нагревательного устройства. Такое полное распространение участка 3 сжатия предпочтительно, однако также, в принципе, например, возможно выполнять такой участок 3 сжатия только на части периметра вдоль проходящей по периметру кромки или выполнять несколько таких участков 3 сжатия, распределенных по периметру испарительного тела 1 нагревательного устройства вдоль кромки 2.
Как, в частности, можно увидеть на фиг. 1, участок 3 сжатия распространяется по существу на постоянную ширину X вдоль кромки 2 испарительного тела 1 нагревательного устройства. При этом под "по существу постоянной шириной" следует понимать то, что ширина участка 3 сжатия варьируется на протяжении распространения участка 3 сжатия максимум на ±10%. Несмотря на то, что в варианте осуществления изображена такая постоянная ширина X, также, например, возможно выполнять участок 3 сжатия с изменяющейся на протяжении своего распространения шириной. Ширина X участка 3 сжатия составляет, по меньшей мере, 1,5 мм, для того чтобы обеспечивать достаточно большую ширину участка 3 сжатия. При этом, в частности, может гарантированно обеспечиваться то, что имеется в распоряжении достаточная большая поверхность для предоставляющей поверхность испарения центральной области 4 испарительного тела 1 нагревательного устройства. При этом ширину участка 3 сжатия следует задавать в плоскости основного распространения испарительного тела 1 нагревательного устройства в каждом случае в направлении, перпендикулярном к кромке 2.
Переход от участка 3 сжатия, который имеет уменьшенную толщину d, к центральной области 4, которая имеет толщину D, выполнен относительно резким, так что переходная область, на которой увеличивается толщина, имеет меньшую ширину, чем участок 3 сжатия. Уменьшенная толщина d на участке 3 сжатия составляет максимум 80% толщины D в центральной области 4 испарительного тела 1 нагревательного устройства. В изображенном варианте осуществления уменьшенная толщина d на участке 3 сжатия составляет приблизительно 60% толщины D в центральной области 4. При этом уменьшенная толщина d на участке 3 сжатия по существу постоянна на протяжении распространения участка 3 сжатия и варьируется максимум на 0,1 мм в одну и другую сторону от предопределенной номинальной толщины, в частности предпочтительно максимум на 0,05 мм.
В варианте осуществления материал испарительного тела 1 нагревательного устройства на участке 3 сжатия сжат почти до максимально достигаемой конечной плотности, так что там пористость практически больше не существует, в частности материал сжат, по меньшей мере, до 90% теоретической плотности. Теоретической плотностью обозначается плотность, которую имеет материал, если в нем отсутствуют поры. Настолько сильное сжатие на участке 3 сжатия делает возможным надежное закрепление испарительного тела 1 нагревательного устройства на держателе посредством сварки участка 3 сжатия с держателем.
В варианте осуществления описанное выше испарительное тело 1 нагревательного устройства встроено в систему испарительной горелки мобильного, приводимого в действие топливом, нагревательного устройства (не изображено). В системе испарительной горелки к испарительному телу 1 нагревательного устройства по топливопроводу подводится жидкое топливо, и это топливо распределяется в испарительном теле 1 нагревательного устройства благодаря пористому впитывающему материалу. Там в зоне мобильного, приводимого в действие топливом, нагревательного устройства, которое может быть рассчитано, в частности, для автономного отопления или дополнительного отопления, в и на испарительном теле 1 происходит испарение жидкого топлива. Испаренное топливо смешивается с поданным первичным воздухом для горения до образования топливовоздушной смеси и подвергается реакции с выделением тепла, что может происходить, в частности, при пламенном сгорании. Однако также возможна частично или полностью каталитическая реакция топливовоздушной смеси.
В способе изготовления испарительного тела 1 нагревательного устройства согласно варианту осуществления сначала на первом шаге подготавливается в плоском виде материал для испарительного тела 1 нагревательного устройства. В предпочтительном варианте осуществления несколько слоев пористого впитывающего материала наслаиваются друг на друга. При этом отдельные слои в каждом случае имеют металлический волокнистый мат, металлическую ткань, металлическое плетение, металлическую вязаную сетку или металлический трикотаж. При этом материал может подготавливаться, распространяясь, в частности, на такую большую поверхность, что может изготавливаться множество испарительных тел 1 нагревательного устройства из материала. Например, пористый впитывающий материал может предоставляться в виде относительно большого мата, поверхность которого соответствует множеству необходимых для одного отдельного испарительного тела 1 нагревательного устройства поверхностей.
На втором шаге испарительное тело 1 нагревательного устройства вырубается вдоль своей кромки 2 из пористого впитывающего материала. При этом испарительное тело 1 нагревательного устройства отделяется от предоставленного изначально с распространением по большой поверхности материала. В предпочтительном варианте осуществления использованный для вырубки вырубной инструмент имеет замкнутую режущую кромку, которая вызывает рассечение пористого впитывающего материала. В области, прилегающей в радиальном направлении с внутренней стороны к замкнутой режущей кромке, вырубной инструмент имеет уплотняющую область, которая выполнена для того, чтобы сжимать пористый впитывающий материал в прилегающей к кромке 2 области испарительного тела 1 нагревательного устройства одновременно с вырубкой, для того чтобы таким образом образовывать участок 3 сжатия.
Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления создание участка 3 сжатия происходит одновременно в той же технологической операции с вырубкой испарительного тела 1 нагревательного устройства вдоль кромки 2 из пористого впитывающего материала. Таким образом, создаются условия для наиболее оптимального по затратам времени и экономичного выполнения способа.
Однако согласно модификации также возможно выполнять участок 3 сжатия на отдельном шаге способа, причем выполнение участка 3 сжатие может осуществляться, например, после вырубки вдоль проходящей по периметру кромки 2, или же, например, сначала участок 3 сжатия может выполняться на пористом впитывающем материале посредством сжатия, и затем осуществляется вырубка испарительного тела 1 нагревательного устройства вдоль проходящей по периметру кромки 2.