專利名稱：能夠用任何物理狀態下的燃料運轉的產生和傳遞熱的設備以及燃燒火焰的制作方法
技術領域：
本發明涉及通過燃燒過程獲取能量的方法，涉及熱傳遞過程及其發生器及傳遞器設備。其一般應用在工業應用和家用二者的燃燒及傳熱領域內。在本發明的具體及實際應用之中，可提及其在用于供暖或發電的蒸汽產生領域的使用。在本發明的非工業應用之中，可提及其在加熱器、火爐、烤箱和炊具等等中的使用。
背景技術：
當前有大量產生并傳遞熱的設備，所述設備的燃燒室旨在盡可能獲取“完美的”或 “完全的”燃燒，以實現燃料消耗的節省，同時尋求使得所產生的污染少。作為相近于本發明的背景技術，已知美國專利6，651，645 Bl說明了一種用于針對固體燃料產生熱的設備。盡管所述文件明確聲明所描述結構能夠用于“諸如粉末燃料、液體燃料或氣體燃料”的其他燃料形式，但實踐中無法以液體燃料或氣體燃料方式使用所述專利中說明的任何技術方案。所述文件說明的方案中無一說明或提出能以液體或氣體燃料方式使用的設備，且沒有提到也沒有提出該裝置允許使用任何物理狀態(固體、液體或氣體) 的燃料。另外，US6, 651，645-B1中說明的用于產生熱的設備有一些缺點，例如由于在燃燒室內部達到高溫，其中嵌入有空氣噴射器的大體平行的板或盤彎曲，這會導致其破損。因此，要求獲得一種用于產生并傳遞熱的設備，所述設備 能夠采用任何物理狀態的燃料，無論固體、液體或氣體，同時使得燃燒效率最大化以獲得顯著的燃料節省，
使得將最大數量的產熱傳遞到其利用地，即，將進到環境中的熱損失最小化， 阻止例如氮氧化物(NOx)的污染物排放，并且耐住燃燒室內部產生的高溫。
發明內容
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本發明旨在提供一種能夠使用任何物理狀態的燃料(S卩，固態、液態或氣態燃料) 用于產生并傳遞熱的設備，所述設備進而能夠實現期望目標并克服現有技術中存在的熱產生器的缺陷。所以，用于產生并傳遞熱的新設備，即本發明的目標，包括至少一個燃燒室，該燃燒室優選為管形并且優選由氣缸構成。所述氣缸優選地分為兩段，即不同高度的下段和上段。高度可以根據燃燒室內將要獲得的燃燒火焰的每容積單位熱密度而變化。另外，本發明的裝置包括位于形成燃燒室的氣缸的下段以下的加壓空氣室，以及多個空氣噴射器。空氣噴射器支撐在形成加壓空氣室上部的第一平環上并鑲嵌在設置成與形成燃燒室的氣缸的下端相接觸的第二平環內。這些空氣噴射器優選設置為在從中心向外的大體徑向上隨著平環的圓形路徑分布。將空氣噴射器支撐在第一平環而不是將其放在盤或板內這一事實提供了以下優勢
空氣噴射器能夠在第一平環上滑動，使得在燃燒室內部產生高溫及可能導致所述環經受膨脹時，噴射器不會導致其彎曲或可能的破損，并且
在平環內部，即，在中心或自由區域，可提供一組可替換零件，所述一組可替換零件的構造由所要用的燃料的物理狀態是固體、液體還是氣體來限定。第二平環借助于設置成夾在空氣噴射器之間的優選為銷釘、螺栓或螺釘類型的固定裝置緊固。噴射器的數量原則上不相關并且不依賴于形成燃燒室的氣缸的直徑。但是，由于利用此特定空氣噴射器配置所要實現的目標是來自不同空氣流噴射的旋轉流，因此按照形成燃燒室的氣缸的直徑及所述配置，要獲得所述旋轉流所需的噴射器的最小數量是類似一個圓的數量。所以，例如，可指出從6個空氣噴射器(即形成六角形)，此構造開始類似一個圓。為了確保燃燒所致的火焰與形成燃燒室的氣缸的所有點保持等距，還優選地具有偶數個噴射器。因此，如上所提到的，本發明的裝置包括設置在平環的自由中心中的一組可替換零件，在形成燃燒室并通過膨脹節附接到第二平環的氣缸下段的下端內，并且其構造由要用的燃料物理狀態來限定。最后，本發明的裝置包括設置在加壓空氣室以下的至少一個風扇或至少一組風扇，以便向加壓空氣室本身提供空氣。該風扇或風扇組的優選實施例還提供有滑動片用于關閉或打開通向該風扇或風扇組的空氣入口空間以調節空氣入口。形成燃燒室的氣缸的其他描述
在一個優選實施例中，通過插入第三平分離環而形成構成燃燒室的氣缸的兩段。由例如氣缸自身壁中的凹陷或窄化來形成氣缸的兩段的實施例也是可以接受的，例如采用與 “沙漏”類似的形式。在一個優選實施例中，在形成燃燒室的氣缸的上段的壁上，提供泄壓孔。另外，在一個優選實施例中，形成燃燒室的氣缸補充有由一系列同心氣缸組成的熱絕緣系統，該一系列同心氣缸被空氣循環穿過的空間隔開。加壓空氣室的說明
加壓空氣室包括同心地設置并低于燃燒室的下段的第二氣缸，其直徑優選地相同或大于燃燒室的直徑。在優選實施例中，如后文說明的，形成加壓空氣室的第二氣缸的直徑大于形成燃燒室的氣缸的直徑，從而與作為熱絕緣系統一部分的第四同心氣缸相符。加壓空氣室向支撐在第一平環上的多個空氣噴射器并且向包括在一組可替換零件內的中心空氣噴射器提供加壓空氣。加壓空氣室的上部組成第一平環，空氣噴射器支撐在其上。進而，第一平環包括豎直裙式支座，其頂部優選地以王冠形狀收尾。空氣噴射器的說明 每個空氣噴射器具有側部開孔和
上部開孔。側部開孔允許在大體水平方向上噴射空氣流，即，用于燃燒的空氣。上部開孔允許在大體豎直方向上噴射空氣流，即，具有燃燒和制冷雙重功能的空氣。而且，包括在一組可替換零件內的中心空氣噴射器只有一個允許在大體豎直方向上噴射空氣流的上部開孔。大體豎直方向上的空氣流流入燃燒室中心，即，噴射直接用來燃燒的空氣。以此方式，其確保進入燃燒室內的不同空氣流的聯合動作產生旋轉空氣流。所包括的中心空氣噴射器使得中心空氣流具有供應火焰中心所需的強度，因為它不只是一個空氣可以穿過的孔，而是加壓空氣的噴射。在一個優選實施例中，每個空氣噴射器在其側部開孔內具有用于排出空氣的噴嘴。噴嘴起到改善空氣流進到燃燒室內的路線的作用。一組可替換零件的結構的說明
一組可替換零件的構造取決于要使用的燃料的物理狀態是固體、液體還是氣體，但在任何情況下都包括設置在所述單元幾何中心并安裝在作為所述一組零件的一部分的兩個平行平盤之間的中心空氣噴射器。因此，在所有的情況下，除了包括中心空氣噴射器以外，一組可替換零件還包括通過膨脹節附接到第二平環的平盤，以及支撐在第一平環上的第二平盤，使得中心空氣噴射器安裝在兩盤之間處于其幾何中心。而且，在環繞并與中心空氣噴射器同心的第二平盤的幾何中心內設置多個開孔， 加壓空氣通過所述開孔從加壓空氣室進入，使得通過所述開孔進入的空氣在沖擊到第一平盤時有利于其制冷。還有，由于豎直裙式支座的頂部的王冠形狀收尾，進入的空氣遵循大體水平路徑，直至穿過豎直裙式支座的王冠形狀的凹陷排到外面。因此，在大體水平方向上的該空氣流的功能即是制冷。對于氣體或液體燃料，一組可替換零件還包括
支撐在第二平盤上并安裝在第一平環內多個燃料噴射器，其優選沿著盤的圓形路徑分
布，
燃料分配器，設置成低于燃料噴射器且其上部形成第二平盤，以及對燃料分配器進行供料的燃料供應管。燃料噴射器優選地具有側部開孔使得氣體或液體燃料的噴射沿大體水平方向進行以利于空氣流的旋轉方向。另外，燃料噴射器優選地通過其底部供料，因為燃料分配器設置成低于燃料噴射
ο當所要用的燃料是液體時，還可期望放置用于保持液體的收集器板，并且修改燃料分配器的構造，使得燃料供應在燃料到達燃料噴射器之前實現大體水平路徑并平行于第
一平盤。用于保持液體的收集器板的使用不是必需的，但對于使用液態燃料的情況而言是適宜的。在一個優選實施例中，無論所供應燃料的物理狀態，產生并傳遞熱的設備都帶有熱絕緣系統。所述系統由一系列氣缸組成，所述一系列氣缸與形成燃燒室的氣缸同心，并將在“具體實施方式
”一節中詳細說明。材料燃燒室不同組成部件的材料優選為金屬并且在其中優選使用不銹鋼。在此優選實施例中，燃燒室的內壁還優選為反射性的并具有亮銀色，以優化從氣缸壁到內部的熱輻射返回。反射性越強，則返回就越大且熱損失越小。應提到的是，盡管散熱器不是本發明裝置的整體部分，但優選地其應被放置在燃燒室之上，中間留出空氣空間。當空氣在水平方向上時，燃燒室上部中的空氣用作熱絕緣，或者，當空氣在豎直方向時用作熱傳遞器。值得注意的還有，所述用于液體或氣體燃料的實施例也可用于固體燃料，例如難以點火的固體燃料的情況。因此，可以用氣體或液體燃料開始燃燒，然后轉變為固體燃料。 在這種情況下，燃料噴射器(氣體或液體)還將包括蓋。或替代地，液態或氣態燃料的噴射器下降直到與第一平盤平齊。燃燒火焰的說明
最后，在本發明所述產生并傳遞熱的設備內，產生了具有在燃料效率與污染物排放方面有利幾何形狀及技術特征的燃燒火焰
因此，本發明還有一個目的是，當進行空氣供應以使空氣流的聯合動作產生如本發明裝置的燃燒室內所述的旋轉空氣流時，由燃燒氣體形成的多個燃燒盤形成所述燃燒火焰，所述燃燒盤由供應用于氧化燃料的空氣流形成的空氣盤彼此分隔開。所述旋轉空氣流使火焰具有脈動渦旋的形式，并可具有中心空氣區域及燃燒氣體盤之間的連續部分。另外，燃燒盤在燃燒室內獲得一定的豎直向上速度，且由于隨著燃燒盤速度上升，傳遞到介質的熱更少，因此根據燃燒盤的向上豎直速度及其厚度，到介質的熱傳遞(或損失)會更多或更少。燃燒盤越薄，其向上豎直速度越高，熱傳遞就會越少。另外，在燃燒火焰的上端處可形成或多或少拉長形狀的一個或多個末端。所以，此燃燒火焰的新幾何形狀實現顯著增加的燃燒火焰表面，即氧化表面，或空氣中氧氣與燃燒火焰相接觸的面積。另外，具有這種形狀燃燒火焰的情況下，供應用于氧化燃料的空氣距燃燒火焰內部任何區域距離都非常短，燃料效率從而最大化。也已經證明，組成所述燃燒火焰的燃燒盤越薄，燃燒火焰的氧化表面越大。
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基于以下僅為實例而不限制本發明的簡述和附圖，將完全理解本發明，附圖中 圖1示出本發明能夠用任何物理狀態燃料運轉的產生并傳遞熱的設備的完整縱向剖
視圖，其中示出用于氣態燃料或液態燃料的一組可替換零件A，但無保持板；
圖2示出前圖能夠用任何物理狀態燃料運轉的產生并傳遞熱的設備的縱向剖視圖，其中示意地示出一組可替換零件A，為了能夠展示裝置其他部分的更多細節，去除了熱絕緣系統并截掉加壓空氣室26的底部區域；
圖3a、!3b和3c分別示出用于固體燃料、氣體燃料(或液體燃料無保持板53)及液體燃料帶保持板53的一組可替換零件A的透視圖； 圖4示出加壓空氣室沈的透視圖； 圖5示出加壓空氣室沈的側視圖； 圖6示出加壓空氣室沈的頂視圖7a、7b和7c分別示出分別帶有圖3a、!3b和3c的一組可替換零件A的加壓空氣室沈的頂視圖8示出前圖能夠用任何物理狀態燃料運轉的產生并傳遞熱的設備的縱向剖視圖，其中為了能夠展示裝置其他部分的更多細節，截掉了加壓空氣室沈的底部區域，且其中示出圖北所示針對采用氣體燃料或液體燃料無保持板53的一組可替換零件A ；
圖9示出與圖8類似的縱向剖視圖，但其中示出圖3c所述針對采用液體燃料帶保持板 53的一組可替換零件A ；
圖10示出與圖8類似的縱向剖視圖，但其中示出圖3a所述針對采用固體燃料的一組可替換零件A ；
圖11示出圖9的剖面A-A的剖視圖12示出本發明裝置只能采用氣體或液體燃料無保持板的具體實施例的縱向剖視圖，其中為了能夠展示裝置其他部分的更多細節，截掉了加壓空氣室26的底部區域； 圖13示出與圖12類似的縱向剖視圖，但對于只用固體燃料的具體實施例； 圖14示出圖12的剖面A-A的剖視圖15示出圖14的放大圖以更好的看出空氣流的運動，以及液體或氣體燃料的噴射；具體噴射器的附圖標記被標出，但應理解每個空氣噴射器與一個燃料噴射器關聯；
圖16示出圖15的替代實施例，其中設置14個空氣噴射器14替代如圖15的10個空氣噴射器；
圖17示出圖13替代實施例的縱向剖視圖，其中詳述所述瘤突56的替代實施例，并且其在同心氣缸壁上彎出彎曲57 ；
圖18示出圖13的剖面A-A的剖視圖； 圖19示出圖17的剖面A-A的剖視圖20示出圖12的剖面A-A的另一個剖視圖，但帶有保持板53 ； 圖21示出在產生并傳遞熱的設備頂部的散熱器41將會接收的熱空氣流的頂視圖； 圖22示出至少一個風扇63的示意圖； 圖23示出滑動片55的示意圖；以及圖M示出本發明燃燒室內獲得的燃燒火焰的示意圖。這些附圖包括與下列元件有關的附圖標記A —組可替換零件
2從空氣噴射器產生的在大體水平方向上的空氣流
3燃燒火焰的燃燒盤
4燃燒火焰的空氣盤
5氣體或液體燃料的噴射
6燃燒火焰的中心空氣區域
7燃燒火焰的連續段
8燃燒火焰末端
9形成燃燒室的第一氣缸
10分隔燃燒室兩段的第三平環
11形成燃燒室的氣缸的下段
12形成燃燒室的氣缸的上段
13第一平盤
13’ 具體實施例的平盤，其中裝置只接受在其構造時限定的一種物理狀態的燃料
14空氣噴射器
14a 空氣噴射器的側部開孔 14b 空氣噴射器的上部開孔
15從空氣噴射器產生的在大體豎直方向上的空氣流
16中心空氣噴射器
16’ 繞中心空氣噴射器的多個開孔
17從中心空氣噴射器產生的在大體豎直方向上的空氣流
18來自加壓空氣室的加壓空氣
19燃料噴射器
20液體或氣體燃料的供應
20’ 用于液體燃料供應的大體水平路徑
21形成燃燒室的氣缸的泄壓孔
22與形成燃燒室的氣缸同心的第三氣缸
23形成燃燒室的氣缸和第三氣缸之間的分隔空間
24在形成燃燒室的氣缸和第三氣缸之間的分隔空間23的下端循環的空氣流，所述分隔空間23即在形成加壓空氣室沈的豎直裙式支座51和第三氣缸22之間限定的空間
25第三氣缸的泄壓孔
26加壓空氣室
27:第四氣缸的泄壓孔
28與前述氣缸9和22同心的第四氣缸
29燃料供應管
30燃料分配器
31從形成豎直裙式支座的冠部的凹陷產生的在大體水平方向上的空氣流
32在形成燃燒室的氣缸和第三氣缸之間的分隔空間中循環的空氣流
33形成燃燒室的氣缸和第三氣缸之間的分隔空間的出口或上端34第三和第四氣缸之間的分隔空間
35在第三和第四氣缸之間的分隔空間中循環的空氣流
36第三和第四氣缸之間的分隔空間的出口或上端
37第三氣缸的上邊緣的第四平環
38第四氣缸的上邊緣的第五平環
39在其外邊緣處有第四氣缸的上邊緣的第五平環的環
40產生并傳遞熱的裝置和散熱器之間的分隔空間
41散熱器
42形成加壓空氣壓力室的第二氣缸
43將空氣噴射器支撐在其上的第一平環
43’ 具體實施例的平盤，其中裝置只接受在其構造時限定的一種物理狀態的燃料
44燃料分配器的第二平盤
45第六平環，與形成燃燒室的氣缸同心的外氣缸的下端支撐在所述第六平環上
46固定裝置
47空氣噴嘴
48緊固件
49銷釘
50螺栓
51以王冠形狀收尾的豎直裙式支座
52與形成燃燒室的氣缸的下端接觸的第二平環
53用于液體燃料的保持板
54膨脹節或槽
55滑動片
56瘤突
57彎曲
58散熱器支架
59使空氣能夠供應到空氣噴射器的孔
60用于固定第二平環52的孔
61用于將空氣供入到形成燃燒室的氣缸9和第三氣缸22之間的分隔空間23內的孔
62用于將空氣供入到第三和第四氣缸22和觀之間的分隔空間34內的孔
63用于對加壓空氣室沈內空氣施壓的風扇。
具體實施例方式為了更好地理解本發明的目標和功能，且不被認為是限制性的解決方案。圖2示出能夠使用任何物理狀態的燃料運轉的用于產生并傳遞熱的設備的一般性示意圖，所述設備包括
一個圓柱形燃燒室9，所述燃燒室9被分為兩段，一個下段11和一個上段12，下段的高度優選地低于上段的高度；
優選由第二氣缸42構成并設置成低于燃燒室的下段11的一個加壓空氣室沈，所述第二氣缸42的直徑優選地等于形成燃燒室9的氣缸的直徑，
多個空氣噴射器14，所述空氣噴射器14具有側部開孔1 和上部開孔14b，并被支撐在形成加壓空氣室沈的上部的第一平環43上，且鑲嵌在設置成與形成燃燒室的第一氣缸 9的下端相接觸的第二平環52內，
設置在兩個環43和52的自由中心上的一組可替換零件A，以及至少一個風扇，由于為了能夠展示此裝置其余部分的更多細節而去掉了加壓空氣室沈的底部區域，因此圖2中未示出此風扇。如上所述，圖1示出本發明裝置的完全方案，其中展示出采用氣體燃料或液體燃料但無保持板情況下的一組可替換零件A。如此，它示出一種裝置，包括
一個圓柱形燃燒室9，所述燃燒室分為兩段，一個下段11和一個上段12， 由第二氣缸42構成并設置成低于燃燒室的下段11的一個加壓空氣室沈，所述第二氣缸42的直徑大于形成燃燒室9的氣缸的直徑，
多個空氣噴射器14，所述空氣噴射器14具有側部開孔1 及上部開孔14b，并被支撐在形成加壓空氣室沈的上部的第一平環43上，且鑲嵌在設置成與形成燃燒室的第一氣缸 9的下端相接觸的第二平環52內，
一組零件，所述一組零件恰為圖2的采用氣體或液體燃料的無保持板情況下的那組可替換零件A。所述一組零件設置在下段11的下端處兩個環43和52的自由中心內，并包括 第一平盤13， 第二平盤44， 中心空氣噴射器16， 多個燃料噴射器19， 燃料分配器30，
燃料分配器30的燃料供應管四，及
圍繞中心空氣噴射器16的多個開孔16’，使得第一平盤13通過膨脹節M附接到第二平環52 ；第二平盤44形成燃料分配器30的上部并被支撐在第一平環43上且平行于第一平盤13 ；燃料噴射器19設置在第二平盤44上并經過第一平盤13內其相應的孔；燃料分配器30設置成低于燃料噴射器19 ；中心空氣噴射器設在兩個平盤13和44之間，在其幾何中心內；多個開孔16’設置在第二平盤44上并圍繞中心空氣噴射器16呈圓形分布。燃料供應管四雖然優選位于燃料分配器30的一邊，但可以接受允許燃料分配器30內進入燃料的任何位置。另外，第一平盤13內的燃料噴射器19所經過的孔的直徑略大于燃料噴射器19 的直徑以允許燃燒室內部產生的高溫所引起的平盤13的膨脹。此外，圖1中示出位置低于加壓空氣室沈的下區域的至少一個風扇63。圖1還示出一些指示空氣流方向的箭頭。如此，加壓空氣室沈向多個空氣噴射器 14及中心空氣噴射器16提供加壓空氣18。每個空氣噴射器14具有側部開孔1 和上部開孔14b，使得側部開孔1 允許在大體水平方向2上將空氣流噴射到燃燒室的下段11內。 進而，上部開孔14b允許在大體豎直方向15上將空氣流噴射到燃燒室的下段11內。并且， 中心空氣噴射器16在大體豎直方向17上將空氣流噴射到燃燒室的下段11內。以此方式， 其確保所有空氣流2、15和17的聯合動作在形成燃燒室的氣缸9的下段11內產生向上旋轉的空氣流。
作為圖1中方案的一個優選實施例，也考慮在形成燃燒室的氣缸9的上段12的壁內存在泄壓孔21。而且，作為一個優選實施例，還示出第三平環10，其將形成燃燒室的氣缸9的兩段 11和12分開。另外，作為一個優選實施例，示出了熱絕緣系統，所述熱絕緣系統包括
與構成燃燒室的第一氣缸9同心的第三氣缸22，所述第三氣缸與第一氣缸通過空間23 分開，
空間23，所述空間23在構成燃燒室的氣缸9的上段12的上端部分處在出口 33內終
結，
出口 33，流動的空氣32將會經過所述空間23從所述出口 33排出， 優選地設置在第三氣缸22的壁內并且與構成燃燒室的氣缸9的泄壓孔21對準的泄壓孔25，
優選地位于第三氣缸22的上邊緣上的第四平環37，
與前述氣缸9和22同心的第四氣缸觀，所述第四氣缸28設置成與第三氣缸22通過空間34分開，
空間34，所述空間34在第三氣缸22的上端部分處在出口 36內終結， 出口 36，流動的空氣35將會經過所述空間34從所述出口 36排出， 優選地設置在第四氣缸28的壁內并且與其他氣缸9、22的泄壓孔21和25對準的泄壓孔27，
位于第四氣缸28的上邊緣內的第五平環38，
設置在第四氣缸28的外邊緣上的環39，其與第三氣缸22的上邊緣的第四平環37的外邊緣一起限定空間34的出口 36。圖1中還指出本發明的裝置優選地具有設置在形成加壓空氣室沈的第二氣缸42 的上端上的第六平環45。第四氣缸觀支撐在所述第六平環45上。因此，以此優選構造，本發明提供額外的優勢以實現減少到介質的熱損失，這是由于第四氣缸觀相對于發生燃燒的區域向下偏移，從而接收較少的熱，故其有更好的絕緣并產生更少的到介質的熱損失。圖3a、!3b及3c分別示出固體燃料、氣體或液體燃料無保持板53的情況和液體燃料有保持板53的情況的一組可替換零件A的透視圖。因此，在圖3a中示出第一平盤13、 中心空氣噴射器16、膨脹節M及第二平盤44。圖北另外示出燃料噴射器19、燃料分配器 30及燃料供應管四。并在圖3c中，示出用于保持液體的板53，且可見如何修改燃料分配器 30的構造，以允許液體的另外的路徑，所述路徑20’在水平方向上并平行于平盤13。所述路徑20’在此圖3c中未示出，但其將在圖9中示出。燃料噴射器19具有側部開孔，使得沿大體水平的方向5進行氣態或液態燃料的噴射。以這種方式，燃料噴射有助于以上提到的空氣流2、15、17所產生向上旋轉方向。燃料噴射器19優選地從其底部20供料。此外，在具有燃料分配器30的這些情況(圖北和3c)中，平盤44與燃料分配器30 的上部相符。在圖4中示出加壓空氣室沈，可見其包括 可具有與形成燃燒室的氣缸9相同或更大直徑的氣缸42，形成平環43的上部，及其上收尾為王冠形狀的豎直裙式支座51。也即，在圖4中，盡管此圖中未示出與形成燃燒室9的氣缸的關系，但可以提到其相應于具有熱絕緣系統的那個優選實施例，因此形成加壓空氣室沈的氣缸42具有比形成燃燒室9的氣缸更大的直徑。所以，形成上部的第一平盤43在其中心部分具有使空氣能夠流向空氣噴射器14的孔59以及夾在其間的不同尺寸的孔60，孔60允許固定第二平環52， 并且由于該方案包括熱絕緣系統，包括用于向熱絕緣系統內的構成燃燒室的氣缸9和第三同心氣缸22之間的分隔空間23供應空氣的孔61以及用于向熱絕緣系統的氣缸22和28 之間的分隔空間34供應空氣的孔62。孔61和62設置為沿第一平環43的曲度并在徑向朝外的方向上圓形分布。圖8另外示出對應于空氣流的箭頭，所以，來自加壓空氣室沈的空氣進入到空氣噴射器14內，并且空氣流在大體水平方向2上通過其側部開孔1 排出，且空氣流以大體豎直方向15通過其上部開孔14b排出。來自加壓空氣室沈的空氣18進入到中心空氣噴射器16內，空氣以大體豎直方向17排出。來自加壓空氣室沈的空氣18進入到設置在中心空氣噴射器16周圍的多個開孔16’內，所述空氣31首先豎直地流動，直到碰到第一平盤 13，從那里繼續以大體水平路徑31并平行于平盤13流動，直至通過豎直裙式支座51內的王冠形狀的凹陷排出。所限定的空間23的下端對應于形成加壓空氣室沈的豎直裙式支座 51與熱絕緣系統的第三氣缸22之間的分隔，且其受供于來自形成空氣流M的加壓空氣室沈的空氣18，此空氣流對在其向上豎直路徑上遇到上述在大體水平方向上流動的空氣31， 并一起構成向著出口 33流過空間23且被導向氣缸9和22上端的空氣流32。優選地，第三氣缸22內設置有與形成燃燒室的氣缸9的泄壓孔21對準的泄壓孔25。圖8中還示出了氣缸22的上邊緣上的第四平環37。還有，圖8示出熱絕緣系統的氣缸22和28之間的分隔空間34，它也受供于來自加壓空氣室沈的空氣18，使得被導向氣缸22和28上端的空氣流35通過所述空間34流向出口 36。優選地，在第四氣缸28中也設置有與其他氣缸9和22的泄壓孔21和25對準的泄壓孔27。還有，圖8示出位于第四氣缸28的上邊緣內的第五平環38，所述第五平環38在其外邊緣處具有環39，環39與第三氣缸22的上邊緣的第四平環37的外邊緣一起限定出口 36。優選地，本發明的裝置具有設置在形成加壓空氣室沈的氣缸42的上端上的第六平環45。另外，第四氣缸觀支撐在第六平環45上，所述平環45通過常規的緊固裝置支撐在第四氣缸觀上。此構造提供額外的優勢以降低到介質的熱損失，這是因為第四氣缸觀相對形成燃燒室的氣缸9的下段11 (即發生燃燒的區域)向下偏移，從而接收更少的熱，由此獲得更低的到介質的熱損失。在圖11中，其中還示出一個優選實施例，所示的每個空氣噴射器14都在其側部開孔Ha處具有用于引導空氣排出的噴嘴47。優選地，并如圖11、14、17、18及19所示，緊固裝置由有銷釘49輔助的以大體圓形方式設置在第六平環45上的緊固件48組成。另外，優選實施例包括使用螺栓50作為額外安全裝置，螺栓50用于固定連接夾48及銷釘49。應注意到以上所述的緊固件48和銷釘49可以由任何未改變本發明實質的常規緊固裝置替代。在圖11、14及20中，還示出中心空氣噴射器16居中，沿著從中心向外的徑向路徑，其中，首先放置以大體圓形配置分布的燃料噴射器19。接下來沿徑向的是也以大體圓形配置的空氣噴射器14，所述每個空氣噴射器都示出包括用于排出空氣的噴嘴47。圖8、9、10及11清楚地示出膨脹節或槽M。膨脹槽或節M，加上空氣噴射器14被支撐在第一平環43上的事實，使得第二平環 52和第一平環43都有可能經受由于燃燒室內部產生的高溫引起的膨脹而不彎曲。這將防止這些東西破損。圖12、14、15及16示出其中裝置只接受氣體或液體燃料無保持板的情況的具體實施例。因此，附圖示出沒有膨脹節M。另外，接受任何物理狀態燃料的實施例的第二平環 52和第一平盤13被單一平盤13’所取代。圖13、17、18和19示出其中裝置只接受固體燃料的情況的具體實施例，并且在此這些附圖示出沒有膨脹節54。另外，接受任何物理狀態燃料的實施例的第二平環52和第一平盤13被單一平盤13’所取代，同時第一平環43和第二平盤44被單一平盤43’所取代。還有，以上附圖中，可見第三氣缸22的上邊緣的第四平環37和環39，環39在其外邊緣處具有位于第四氣缸28的上邊緣上的第五平環38。圖15示出來自空氣噴射器14的空氣流2的運動。此方案雖然是為其中只接受氣體或液體燃料無保持板的產生和傳遞熱的設備的具體實施例所繪，但空氣流的表示可應用于本說明書中包括的任何可能的實施例。因此各個空氣噴射器14-1，14-2，14-3，14-4, 14-5，14-6，14-7，14-8, 14-9 和 14-10 在大體水平方向 2-1，2-2, 2-3, 2-4, 2-5, 2-6，2-7，2-8，2-9和2_10上排放各自的空氣流，使得例如來自空氣噴射器14_1的空氣流2-1指向空氣噴射器14-5和14-6之間的中間位置。類似地，來自空氣噴射器14-2的空氣流2-2指向噴射器14-6和14-7之間的中間位置，每個噴射器的空氣流皆如此類。正是空氣流的這種指向造成旋轉空氣流。同樣地，當具體實施例只包括使用氣體或液體燃料無保持板53時，氣體或液體燃料的噴射5-1、5-2和5-3被繪制為在大體水平方向上并有助于空氣流的旋轉方向。只標示出三個燃料噴射器的燃料噴射的附圖標記(5-1、5-2和5-3)，從而附圖在理解在大體水平方向上從每個燃料噴射器排放燃料噴射的同時而不失清楚性。圖22示出加壓空氣室沈的空氣入口組件的方案。所述圖僅示出一個風扇63，但如已經提到過的那樣，本發明允許更多數量的風扇。圖23示出滑動片55，所述滑動片55用于關閉和/或打開通向風扇的空氣入口，以實現調整此入口的優選方式。圖21示出裝置頂部(S卩，在燃燒室的出口處)空氣流分布的頂視圖。此圖示出一個優選實施例，即帶有熱絕緣系統，該熱絕緣系統由與形成燃燒室的氣缸9同心的兩個氣缸 22和觀組成，并且所述結構可應用于任何物理狀態的燃料。因此，在此圖內可看出如何能從燃燒火焰的最后燃燒盤3的中心空氣區域6向外看到將處于不同溫度的五個區域。從內部向外，即按溫度梯度下降排序的五個不同區域是
中心空氣區域6， 最后燃燒盤的區域3，
來自空氣噴射器14的空氣在大體豎直方向15上的流動區域，流過形成燃燒室9的氣缸和第三氣缸22之間的分隔空間23的空氣流動區域32，以及流過第三氣缸22和第四氣缸28之間的分隔空間34的空氣流動區域35。本發明所述的產生并傳遞熱的設備在其任何實施例中，預期提供在燃燒室出口之上并由空間40分開的散熱器41。另外，已證實散熱器41的底部應優選為平的。無論將要使用的燃料的物理狀態，如圖17所示的優選實施例包括在各個同心氣缸之間定位的瘤突56，以確保氣缸9、22及28的同心。替代地，瘤突56可以由氣缸壁9、22 和觀的彎曲57所取代。在所述優選實施例中，還置有用于散熱器41的支架58。
權利要求
1.一種用于產生并傳遞熱的設備，至少包括分割為不同高度的下段(11)和上段(12)的一個圓柱形燃燒室(9)，設置成低于所述燃燒室(9 )的下段(11)的一個加壓空氣室(沈)，以及多個空氣噴射器(14)，其特征在于所述空氣噴射器(14)被支撐在構成所述加壓空氣室(26)的上部的平環(43)上并嵌入與構成所述燃燒室的氣缸(9 )的下端接觸的第二平環(52 )內，所述第一平環(43 )在其表面具有至少兩種不同直徑的孔(59和60)，并且其特征在于還包括設置在所述燃燒室(9 )的下段(11)的下端處的兩個平環(43和52 )的自由中心內并利用膨脹節(54)附接到所述第二平環(52)的一組可替換零件(A)，所述一組可替換零件(A) 包括設置在所述一組可替換零件(A)的幾何中心內的至少一個中心空氣噴射器(16)，它的其他零件取決于要使用的燃料的物理狀態，以及至少一個風扇(63)。
2.如權利要求1所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，所述加壓空氣室(26) 由第二氣缸(42)構成并向所述多個空氣噴射器(14)以及包括在所述一組零件(A)內的所述中心空氣噴射器(16)提供加壓空氣(18)。
3.如權利要求1所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，形成所述加壓空氣室 (26)的上部的所述平環(43)還包括在頂部處以王冠形狀收尾的豎直裙式支座(51)。
4.如權利要求1所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，每個空氣噴射器(14) 具有側部開孔(14a)和上部開孔(14b)，以使所述側部開孔(14a)允許在大體水平方向(2) 上注入空氣流而所述上部開孔(14b)允許在大體豎直方向(15)上注入空氣流，同時所述中心空氣噴射器(16)在大體豎直方向(17)上注入空氣流，使得全部空氣流(2、15及17)的聯合動作在所述燃燒室內部產生向上旋轉空氣流。
5.如權利要求4所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，每個空氣噴射器(14) 在其側部開孔(14a)內具有用于排出空氣的噴嘴(47)。
6.如權利要求1所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，形成所述燃燒室的所述氣缸(9)的兩段(11和12)是由第三分隔平環(10)的插入而形成的。
7.如權利要求1所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，在所述氣缸(9)的上段 (12)內設置泄壓孔(21)。
8.如權利要求1所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，所述第二平環(52)借助于設置成夾在所述空氣噴射器(14)之間的銷釘、螺栓或螺釘類型的固定裝置(46)固定。
9.如權利要求1所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，所述一組可替換零件 (A)還包括通過所述膨脹節(54)附接到所述第二平環(52)的平盤(13)，以及第二平盤(44)，其支撐在所述平環(43)上并平行于后者，使得所述中心空氣噴射器(16)被嵌入到兩個平盤(13和44)之間處于它們的幾何中心中。
10.如權利要求9所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，在所述第二平盤(44) 的幾何中心處，圍繞并與所述中心空氣噴射器(16)同心地圓形分布設置多個開孔(16’)，當所述加壓空氣沖擊所述平盤(13)時，來自所述加壓空氣室(26)的加壓空氣(18)通過所述開孔(16’)進入，有助于它的冷卻，并且由于所述豎直裙式支座(51)頂部的王冠形狀收尾，所述空氣以大體水平路徑(31)繼續流動直至排出所述加壓空氣室(26)。
11.如權利要求10所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，當要使用的所述燃料是氣體或液體時，所述一組可替換零件(A)還包括設置為支撐在所述第二平盤(44)上并通過在所述平盤(13)內制造的孔穿過所述第一平盤(13)的多個燃料噴射器(19)，其頂部形成所述第二平盤(44)的燃燒分配器(30)，及通往所述分配器的燃料供應管(29 )。
12.如權利要求11所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，當要用的所述燃料是液體時，所述一組可替換零件(A)還包括用于保持所述液體燃料的板(53)并且所述燃料分配器(30)改變其構造以使所述燃料供應包括在所述燃料到達所述燃料噴射器(19)之前的大體水平且平行于所述第一平盤(13)的路線(20’)。
13.如權利要求4、11或12所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，所述燃料噴射器(19)具有側部開孔，使得氣態或液態燃料的噴射沿大體水平方向(5)進行，以便有助于所述空氣流(2、15和17)的旋轉方向，并且所述燃料噴射器(19)由底部(20)供料。
14.如權利要求1所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，提供與構成所述燃燒室的氣缸(9)同心的第三氣缸(22)，所述第三氣缸(22)由空間(23)與所述室分隔開，由所述加壓空氣(18)供應的空氣流(24)從所述加壓空氣室(26)流動通過所述空間的下端。
15.如權利要求10或14所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，對于流過構成所述燃燒室的氣缸(9)和所述第三氣缸(22)之間的所述分隔空間(23)下端的所述空氣流 (24)，額外增加來自所述豎直裙式支座(51)在大體水平方向(31)上的空氣流，并一起形成指向所述氣缸(9、22)的上端到出口 (33)的空氣流(32)。
16.如權利要求14所述的用于產生并傳遞熱熱的設備，其特征在于，在所述氣缸(9)的上段(12)內設置泄壓孔(21)，并且在所述第三氣缸(22)內設置與形成所述燃燒室的所述氣缸(9)的泄壓孔(21)對準的泄壓孔(25)；還在所述第三氣缸(22)的上邊緣處放置第四平環(37)。
17.如權利要求14所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，提供與前面所述氣缸(9和22)同心的第四氣缸(28)，所述第四氣缸(28)被空間(34)從所述氣缸(22)分隔開， 由所述加壓空氣室(26)的所述加壓空氣(18)供應的空氣流(35)流過所述空間(34);所述空氣流(35)指向所述氣缸(22和觀)的上端到第二出口(36)。
18.如權利要求16所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，在所述第四氣缸 (28)內還提供與前面所述氣缸(9和22)的所述泄壓孔(21和25)對準的泄壓孔(27)，并且第五平環(38)位于所述第四氣缸(28)的上邊緣上且其外邊緣處具有環(39)，所述第四氣缸(28)的所述第二出口(36)由所述環(39)和所述第三氣缸(22)的上邊緣的第四平環 (37)的外邊緣一起限定。
19.如權利要求17所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，在形成所述加壓空氣室(26)的所述氣缸(42)的上端上還設置第六平環(45)，所述第四氣缸(28)支撐在所述平環(45 )上，所述平環(45 )通過常規緊固裝置固定到所述氣缸(28 )。
20.如權利要求1所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，所述至少一個風扇 (63)還包括滑動片，以便打開或關閉通向所述風扇(63)的空氣入口。
21.如前述任一項權利要求所述的用于產生并傳遞熱的設備，其特征在于，由空間 (40)分隔開的散熱器(41)位于其上。
22.在如前述任一項權利要求所述的用于產生并傳遞熱的設備內部獲得的燃燒火焰， 其特征在于，其包括多個燃燒盤(3)，所述多個燃燒盤(3)由燃燒氣體形成，并且被用于氧化所述燃料的空氣流(2、15及17)所形成的空氣盤(4)分隔，并且進行空氣供應以對所述火焰提供旋轉，使得其成為帶有空氣中心區域(6)、所述燃燒盤(3)之間的連續段(7)及端部 (8)的脈動渦旋形式。
23.如權利要求22所述的燃燒火焰，其特征在于，每個燃燒氣體盤(3)具有限定氧化表面的外表面，使得所述火焰內存在的每個燃燒氣體盤(3)的全部氧化表面的總和被定義為所述燃燒火焰的總氧化表面。
全文摘要
能夠用任何物理狀態的燃料運轉的用于產生并傳遞熱的設備，所述設備包括分為不同高度的下段(11)和上段(12)的至少一個圓柱形燃燒室(9)，設置成低于所述燃燒室的下段(11)的加壓空氣室(26)，和多個空氣噴射器(14)。所述設備的特征在于所述空氣噴射器(14)支撐在平環(43)上且鑲嵌在第二平環(52)內并且其還包括一組可替換零件(A)，所述一組可替換零件(A)配置在兩個平環(43和52)的自由中心內且其具體構造取決于所用燃料的物理狀態。此外所述一組可替換零件(A)包括位于所述單元幾何中心內的至少一個中心空氣噴射器(16)。
文檔編號F23C1/02GK102245967SQ200880132274
公開日2011年11月16日 申請日期2008年10月9日 優先權日2008年10月9日
發明者雷內·毛里西奧·努涅斯·蘇亞雷斯 申請人:雷內·毛里西奧·努涅斯·蘇亞雷斯