加热设备和操作加热设备的方法与流程

文档序号:13520777阅读:216来源:国知局

本发明涉及用于产生热空气流的加热设备,该加热设备具体用于露营设施。

本发明还涉及操作用于产生热空气流的加热设备的方法,该加热设备具体用于露营设施。



背景技术:

用于为露营设施产生热空气流的加热设备在本领域中是已知的。在这种背景下,将露营设施理解为活动房屋、拖车、帐篷、便携式小屋等。另外,用于产生热空气流的加热设备一般用在机动车辆中,以为机动车辆的乘客室加热。在该应用案例中,加热设备通常设计成所谓的独立车辆加热器,即该加热设备能够独立于车辆推进发动机的操作来使用。

用于产生热空气流的加热设备可以例如经由通过柴油、汽油或气体操作的燃烧器和/或经由电能源来加热待加热的空气流。

在这方面,具体地,所谓的燃烧式加热设备已知为包括燃烧器和电阻式加热元件,例如,电加热元件。这种加热设备具有三种一般操作模式。首先,可在纯燃烧器操作中使用这种加热设备,在纯燃烧器操作中,仅将燃烧器用作热力来源。替代地,在纯电气操作中,仅将电加热元件用作热力来源。另外,在所谓的混合操作中,将燃烧器与电加热元件二者用作热力来源。车辆或露营设施的操作状态和/或关联的能量储备的填充度可以是选择能量来源的决定性因素,并因而成为选择操作状态的决定性因素,其中能量储备例如为电池、柴油罐、汽油罐或贮气罐。

如果在混合操作中使用这种加热设备,那么一方面必须为燃烧器提供燃烧空气流,该燃烧空气流供应燃烧所需的氧气,另一方面,必须提供待加热空气的空气流,也称为有用空气流。有用空气流通过加热变成热空气流。通常来说,使用风扇来提供空气流,风扇包括一个或多个风扇轮和一个或多个风扇轮驱动器。

在混合操作中,应根据要求以热空气流的形式来提供不同的加热功率,这些热空气流就热空气温度和/或就空气体积流量来说是不同的。出于该目的,由现有技术已知加热设备,其中风扇提供燃烧空气流且独立于所述风扇进行驱动的风扇产生有用空气流。因此,具有彼此独立的驱动器的两个风扇是必要的。这种加热设备总是可以提供所需的燃烧空气流和有用空气流,但需要比较大的构造空间,且结构复杂。

在该背景下,由现有技术还已知提供了一个风扇的加热设备,该风扇具有用于产生燃烧空气流的一个风扇轮以及用于产生有用空气流的一个风扇轮。在这里,这两个风扇轮紧固到共同驱动轴,使得仅需要单个驱动件。由此可以节省构造空间。然而,然后这两个风扇轮不能彼此独立地操作。这意味着燃烧空气流和有用空气流彼此联接。

因此,在混合操作期间会发生供应至燃烧器的燃烧空气流过大或过小。这会导致不能在燃烧器处设置燃料与燃烧空气的最佳比率。因此,燃烧器会排出数量增加的污染物。如果供应至燃烧器的燃烧空气流过大,那么可能不再燃烧。



技术实现要素:

因此,本发明的目的在于提供用于产生热空气流的加热设备,其中,在混合操作中总是可将合适的燃烧空气流提供至燃烧器。同时,加热设备应占据尽可能小的构造空间,且应设计简单。

该目的通过具有单个风扇、燃烧器加热元件和电阻式加热元件的、最初命名种类的加热设备来实现,其中传输待加热空气的空气通道和通向燃烧器的燃烧空气通道在下游与风扇邻接,其中可通过与燃烧空气通道相关联的控制元件来控制燃烧空气通道中的燃烧空气流。在该背景下,燃烧器加热元件应理解为从燃烧器接收所需热能的加热元件。电阻式加热元件优选为电加热元件。另外,燃烧空气流应理解为在燃烧器中发生燃烧所需的空气流。待加热空气也称为有用空气流,通过燃烧器加热元件和电子式加热元件进行加热,然后表示热空气流。控制元件可连续地或逐级别地进行调节,其中这些级别能够对应于加热设备的加热程序的设置值。可经由控制元件来设置燃烧空气流,使得在燃烧器处发生洁净燃烧,即,低污染物和有效燃烧,即,尽可能完全使用燃料的能含量的燃烧。可独立于燃烧空气流设置有用空气流。由于仅存在例如可电动操作的单个风扇,所以仅需要很小的构造空间。

在实施方式中,控制元件布置在燃烧空气通道中。因而,可精确地将实现洁净有效燃烧所需的燃烧空气流供应至燃烧器。

控制元件对燃烧空气流的设置优选地通过完全或部分闭合燃烧空气通道来进行。

进一步的实施方式规定,回流线路在流方面(flow-wise)连接燃烧空气通道和风扇的入口。因此,得以设置在燃烧器处提供的燃烧空气流,因为其可控的过多部分被传输返回到风扇的入口。因此,仅所需的燃烧空气流到达燃烧器。

控制元件可布置在回流线路中或也布置在燃烧空气通道中。可通过确定控制元件和回流线路的尺寸来确定燃烧空气流的调节幅度,控制元件和回流线路的尺寸具体为回流线路的横截面。控制元件在回流线路中的布置还使得可相对于加热设备的其他部件来灵活布置控制元件,从而使得可对构造空间的可能的限制做出反应。

在设计替代方案中,控制元件对燃烧空气流的设置通过完全或部分地将燃烧空气流引导远离至风扇入口来进行。

控制元件有利地允许从燃烧空气通道到入口的流动,以及阻断从入口到燃烧空气通道的流动。因此,将控制元件配置为止回阀。

在设计变型中,加热设备包括用于检测燃烧器处的燃烧质量的传感器,其中该传感器联接至控制元件。该传感器可以检测某个参数,例如,温度、压力或电离信号,借助于该参数可以间接地得出关于燃烧质量的结论。替代地,传感器也可检测参数,通过该参数可直接确定燃烧质量。传感器可例如检测燃烧空气流中的空气的氧含量或其他性质。替代地,可以将传感器设计为所谓的气流传感器或兰布达探针,即传感器将燃烧后的残余氧含量与环境空气的氧含量相比较。基于这些传感器值来设置控制元件,以使得尽可能精确地提供燃烧器处所需的燃烧空气流。因而,实现特别洁净有效的燃烧。

可以根据燃烧器处的燃烧质量来设置燃烧空气流。

风扇可包括进给空气通道和燃烧空气通道的单个风扇轮。因此,该风扇轮产生待加热空气流和燃烧空气流,待加热空气流也称为有用空气流。因而,加热设备的构造可极紧凑。另外,加热设备的设计因而极为简单。

替代地,风扇可以包括进给空气通道的有用空气风扇轮以及进给燃烧空气通道的燃烧空气风扇轮。因此,有用空气风扇轮仅产生通过加热变成热空气流的空气流。燃烧空气风扇轮仅产生燃烧空气流。因此,存在两个风扇轮,与仅具有一个风扇轮的实施方式相比,这两个风扇轮就其自身而言各自均较小。

在优选实施方式中,通过燃烧空气风扇轮提供燃烧空气流,以及通过有用空气风扇轮提供有用空气流。

在这方面,有用空气风扇轮和燃烧空气风扇轮优选可旋转地进行支承,其中有用空气风扇轮的旋转运动与燃烧空气风扇轮的旋转运动相联接。在这方面,能够以不同大小和配置来设计这些风扇轮。联接优选地经由传动件来进行。替代地,可将风扇轮布置在同一轴上。由于这些风扇轮的联接,仅需要一个风扇轮驱动器,以使得只占据很小的构造空间。

根据优选实施方式,进行以下设置:控制元件是阀瓣或节流板。这种方式下,可以几乎不用费力地以期望的方式来设置可用的流动横截面,且因而还设置可用的体积通过量。

还可能的是,控制元件是风扇内的导向元件,可以用该导向元件来释放内回流。这种方式下,已可在风扇内影响体积流量。

本发明的另一目的是提供一种方法,使得可在混合操作中用该方法来操作用于产生热空气流的加热设备,从而总是用合适的空气流供应燃烧器。

该目的通过操作用于产生热空气流的加热设备的方法来实现,其中加热设备包括单个风扇,以及其中传输待加热空气的空气通道和通向燃烧器的燃烧空气通道在下游与风扇邻接。该方法包括以下步骤:

a)在燃烧空气通道中提供由风扇产生的燃烧空气流;

b)在空气通道中提供由风扇产生的有用空气流,其中该有用空气流通过加热变成热空气流;以及

c)通过控制元件设置燃烧空气流。

因而,总是可以将燃烧空气流设置成使得其精确地对应于燃烧器处所需的空气流。具体地,可独立于有用空气流来设置燃烧空气流。

附图说明

下文中将参考附图中所示的不同实施方式来解释本发明。在附图中:

图1示意性地示出了根据本发明的加热设备的第一实施方式;

图2示意性地示出了根据本发明的加热设备的第二实施方式;

图3示意性地示出了根据本发明的加热设备的第三实施方式;以及

图4示出了根据本发明的加热设备的第四实施方式的局部剖视图。

具体实施方式

图1中可以看到加热设备10的第一实施方式。加热设备10配置成产生热空气流12。

处于该目的,加热设备10包括空气通道14,有用空气流16被引入到该空气通道14内。有用空气流16由电阻式加热元件18和燃烧器加热元件20进行加热,使得有用空气流16变成热空气流12。

例如,电阻式加热元件18可为电加热元件。

燃烧器加热元件20将由燃烧器22产生的热能传递至有用空气流16。

为了可以在燃烧器22处进行燃烧,经由燃烧空气通道24将燃烧空气流26供应至燃烧器22。

在所示的实施方式中,由具有单个风扇轮30的单个风扇28来产生有用空气流16与燃烧空气流26二者。然而,如由连续分隔壁31所表征的是,有用空气流16与燃烧空气流26单独进行输送。

可通过控制元件32来设置燃烧空气流26。在所示的实施方式中,控制元件32布置在燃烧空气通道24中,并且可完全或部分地阻断燃烧空气通道24。在这里,控制元件32设计成阀元件或节流板。提供致动器33来进行调节。

替代控制元件32的所示布置的是,控制元件32也可布置在风扇轮30的上游。

另外,在燃烧器22处提供可检测燃烧器22处的燃烧质量的传感器34。传感器34联接至控制元件32。

下文中将参考所谓的混合操作来描述加热设备10的功能,在混合操作中,有用空气流16既经由电阻式加热元件18进行加热,又经由燃烧器加热元件20进行加热,且因而变成热空气流12。

假设在第一应用案例中需要4kw的总加热功率,其中,2kw由电阻式加热元件提供,以及2kw由燃烧器加热元件20提供。

现在将风扇轮30设置成使得既提供对应于4kw的总加热功率的有用空气流16,又提供2kw的燃烧器功率所需的至少燃烧空气流26。

然而,有用空气流16与燃烧空气流26的比率由空气通道14和燃烧空气通道24的构造设计进行预先限定。空气通道14和燃烧空气通道24的线横截面面积比率对此可为决定性标准。

因此,情况可如下:风扇轮30将过多空气进给至燃烧空气通道24内。

然而,控制元件32防止这种情况,该控制元件32设置成使得通过燃烧空气流26精确地将对应于2kw的燃烧器功率的量的空气供应至燃烧器22。

在操作期间,传感器34检测燃烧器22处的燃烧质量,并经由与控制元件32联接实现以下效果:在燃烧质量不充分的情况下,重新调节供应至燃烧器22的燃烧空气流26。这通过重新调节控制元件32来进行。

再次假设在第二应用案例中需要4kw的总功率。然而,在这种情况下,应经由电阻式加热元件18来供应总加热功率中的3kw,以及应经由燃烧器加热元件20来供应总加热功率中的1kw。

与第一应用案例相比较,现在变得清楚的是:尽管与有用空气流16相关联的4kw的总加热功率未变,但需要的燃烧空气流更小。

因此,控制元件32设置成使得燃烧空气流26对应于1kw的燃烧器功率。通过利用传感器34检测燃烧质量,可再次重新调节控制元件32的状态。

传感器不一定必须布置在燃烧器的下游。根据其所检测的参数,传感器也可布置在燃烧器的上游。

图2中示出了加热设备10的第二实施方式。不同于图1中的第一实施方式,该第二实施方式中的控制元件32布置在回流线路36中,该回流线路36在流方面将燃烧空气通道24连接至风扇28的入口38。

为防止空气经由回流线路36从入口38流入燃烧空气通道24中,控制元件32可包括止回阀40。

因而,由风扇轮30进给至燃烧空气通道24中的空气流分成在在燃烧器22处提供的燃烧空气流26以及回流空气流42。

可经由控制元件32来调节回流空气流42。

替代地,也可进行如下设置:控制元件32布置在燃烧空气通道24中,并通过燃烧空气通道24处产生的滞止压力来控制体积流量,在这里,控制元件32同样设计成阀元件或节流板。

如果现在再次需要4kw的总加热功率,其中相应的2kw应分别由电阻式加热元件18和燃烧器加热元件20提供,那么风扇轮30设置成使得提供对应于4kw总加热功率的有用空气流以及对应于1kw燃烧器功率的至少燃烧空气流26。

如第一实施方式中所述,进给至燃烧空气通道24中的空气流与进给至空气通道14中的空气流的比率在构造方面是固定的。

因此,风扇轮30可将过多空气进给至燃烧空气通道24中。

因此,可经由回流线路36将燃烧空气通道24中的过多空气量作为回流空气流42输送返回至风扇28的入口38。在这方面,由控制元件32来设置回流空气流42的量。

因此,由风扇轮30输送入燃烧空气通道24中的空气流减去经由回流线路36被传输返回的回流空气流42后到达燃烧器22。

再次通过传感器34来检测燃烧质量,且使用传感器值来设置控制元件32。

在将实施4kw的总加热功率的情况下,其中3kw经由电阻式加热元件18提供,以及1kw经由燃烧器加热元件20提供,在燃烧器22处仅需要更小的燃烧空气流26。

然后,通过经由回流线路36将对应地更大的回流空气流42传输返回来设置燃烧空气流26。出于该目的,相应地调节控制元件32。

图3中示出了加热设备10的第三实施方式。不同于第一实施方式和第二实施方式,该第三实施方式中的风扇包括有用空气风扇轮50和燃烧空气风扇轮52,即总共2个风扇轮。

在这方面,有用空气风扇轮50产生有用空气流16,以及燃烧空气风扇轮52产生燃烧空气流26。

在所示的实施方式中,有用空气风扇轮50和燃烧空气风扇轮52可旋转地进行支承。有用空气风扇轮50和燃烧空气风扇轮52的旋转运动相联接,因为这两个风扇轮布置在共同轴54上。

在该实施方式中,类似于第二实施方式(见图2),控制元件32布置在回流线路36中。

替代地,类似于第一实施方式,控制元件32也可直接布置在燃烧空气通道24中。这种变型未示出。

根据第三实施方式的加热设备的功能和在第二实施方式中一样。然而,在这里,进给至空气通道14中的空气流和进给至燃烧空气通道24中的空气流的比率通过有用空气风扇轮50和燃烧空气风扇轮52的设计来固定。

在该实施方式中,也可设想将控制元件32布置在回流线路36外部。

在图4中可看到第四实施方式,类似于图3中所示的第三实施方式,第四实施方式包括有用空气风扇轮50和燃烧空气风扇轮52。

在这里,有用空气风扇轮50和燃烧空气风扇轮的旋转运动经由传动件56联接,以使得对于两个风扇轮来说仅需要一个驱动器58。

再次经由控制元件32来设置回流空气流42的量,以使得在燃烧器22处总是可获得合适的燃烧空气流26。

根据第四实施方式的加热设备10的功能类似于图3中的第三实施方式。

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