[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen katalytischen Brenner gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
[0002] In Kraftfahrzeugen werden zur Bereitstellung von Wärme als Standheizungen oder Zuheizer
brennstoffbetriebene Heizgeräte eingesetzt. In diesen wird ein Gemisch aus Brennstoff
und Verbrennungsluft gezündet und verbrannt. Die dabei entstehende Wärme wird auf
ein Wärmeträgermedium, beispielsweise die in einem Fahrzeuginnenraum einzuleitende
Luft oder das in einem Motorkühlmittelkreislauf zirkulierende Kühlmittel, übertragen.
Um die immer strenger werdenden Anforderungen an den Schadstoffausstoß insbesondere
auch in einer Startphase der Verbrennung erfüllen zu können, ist es bekannt, katalytische
Brenner einzusetzen. In diesen wird die Verbrennung von Brennstoff und Verbrennungsluft
durch einen an der Oberfläche von katalytischem Material katalytisch unterstützten
Prozess erreicht.
[0003] Ein katalytischer Brenner gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der Druckschrift
DE 199 50 894 A1 offenbart.
[0004] Ein weiterer katalytischer Brenner ist aus der
WO 2007/003649 A1 bekannt. Bei diesem katalytischen Brenner wird der durch eine Brennstoffzuführleitung
in Tropfenform zugeführte Brennstoff in einen topfartig ausgebildeten Verdampfer eingeleitet.
Dieser ist entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der zur Verbrennung mit dem Brennstoff
zugeführten Verbrennungsluft offen. Durch die in den topfartigen Verdampfer einströmende
Verbrennungsluft entsteht im Inneren dieses topfartigen Verdampfers eine Verwirbelung,
die zur Durchmischung der Verbrennungsluft mit dem darin sich ansammelnden Brennstoff
führt. Das so gebildete Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff tritt über einen
Randbereich einer Umfangswandung des topfartigen Verdampfers aus diesem aus und gelangt
dann weiter zu einem Brennraum, in welchem eine Katalysatoranordnung mit mehreren
in Strömungsrichtung aufeinander folgenden und von dem Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch
durchströmbaren Katalysatoreinheiten zur Verbrennung dieses Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches
vorgesehen ist.
[0005] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen katalytischen Brenner, insbesondere
für eine Fahrzeugheizung, vorzusehen, mit welchem ein effizienter katalytisch unterstützter
Verbrennungsprozess erreichbar ist.
[0006] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen im Anspruch 1 definierten katalytischen
Brenner, insbesondere für eine Fahrzeugheizung, zur katalytisch unterstützten Verbrennung
eines Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches, umfassend einen Mischraum, eine Verbrennungsluftzuführanordnung
zur Zufuhr von Verbrennungsluft zu dem Mischraum, eine Brennstoffzuführanordnung zur
Zufuhr von Brennstoff zu dem Mischraum, stromabwärts des Mischraums eine Katalysatoranordnung
mit wenigstens einer von dem Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch durchströmbaren Katalysatoreinheit.
[0007] Dabei ist weiter vorgesehen, dass die Brennstoffzuführanordnung eine flüssigen Brennstoff
aus einer Brennstoffzuführleitung aufnehmende und Brennstoffdampf in den Mischraum
abgebende poröse Verdampferanordnung umfasst. Vorzugsweise umfasst wenigstens eine
Katalysatoreinheit einen gitterartigen Träger mit Katalysatormaterial an seiner Oberfläche.
[0008] Bei dem erfindungsgemäß aufgebauten katalytischen Brenner sind Maßnahmen vorgesehen,
welche die Qualität der katalytisch unterstützten Verbrennung des Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches
deutlich anheben.
[0009] Durch das Bereitstellen einer porösen Verdampferanordnung wird eine effiziente Durchmischung
von Brennstoff und Verbrennungsluft gewährleistet, da der im Allgemeinen in flüssiger
Form zugeführte Brennstoff in der porösen Verdampferanordnung aufgenommen, darin durch
Kapillarförderwirkung, ggf. auch unterstützt durch Schwerkrafteinfluss, verteilt und
an der vergleichsweise großen Oberfläche dieser porösen Verdampferanordnung in den
Mischraum abgegeben wird. Dieser Brennstoffdampf kann sich im Mischraum und einem
ggf. stromabwärts darauf folgenden Raumbereich mit der Verbrennungsluft vermischen.
Die Gefahr, dass größere flüssige Brennstoffansammlungen entstehen oder Brennstoff
in Tröpfchenform in der Verbrennungsluft mitgeführt wird, kann dadurch im Wesentlichen
vollständig ausgeschlossen werden. Auch die Bereitstellung wenigstens einer Katalysatoreinheit
mit einem gitterartigen Träger und Katalysatormaterial an dessen Oberfläche kann den
katalytisch unterstützten Verbrennungsprozess verbessern. Durch eine derart ausgebildete
Katalysatoreinheit ist die Möglichkeit gegeben, den gitterartigen Träger in einer
an die baulichen Gegebenheiten im katalytischen Brenner angepassten räumlichen Konfiguration
bereitzustellen, diesen ggf. zu verformen, wodurch einerseits die Durchströmungscharakteristik
verbessert werden kann, andererseits die zur katalytisch unterstützten Verbrennung
bereitgestellte Oberfläche einer derartigen Katalysatoreinheit vergrößert werden kann.
[0010] Zur Gewährleistung einer effizienten Durchmischung der Verbrennungsluft mit Brennstoff,
insbesondere aus einer porösen Verdampferanordnung abgegebenem Brennstoffdampf, ist
vorgesehen, dass ein Brennergehäuse mit einer Umfangswandung einen wenigstens eine
Katalysatoreinheit enthaltenden Brennraum umgrenzt, wobei an einer Bodenwandung des
Brennergehäuses ein Ansatz mit einer Umfangswandung und einer zur Bodenwandung des
Brennergehäuses in Richtung einer Längsachse versetzt angeordneten Bodenwandung vorgesehen
ist, wobei wenigstens ein Teil der porösen Verdampferanordnung an der Umfangswandung
oder/und der Bodenwandung des Ansatzes getragen ist, wobei wenigstens ein Teil der
porösen Verdampferanordnung an einer der Umfangswandung des Brennergehäuses zugewandten
Seite der Umfangswandung des Ansatzes vorgesehen ist, wobei in der Umfangswandung
des Brennergehäuses im axialen Erstreckungsbereich des Ansatzes wenigstens eine zum
Mischraum führende Durchströmöffnung vorgesehen ist. Bei diesem Aufbau wird ein Volumenbereich
zwischen der Umfangswandung des Brennergehäuses und der Umfangswandung des Ansatzes
als Mischkammer genutzt. Das dort entstehende Gemisch aus Brennstoff und Verbrennungsluft
kann dann in Richtung stromabwärts zur Katalysatoranordnung gefördert werden.
[0011] Um den Innenvolumenbereich des Ansatzes als Mischraum oder wenigstens einen Teil
des Mischraumes nutzen zu können, wird gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung
vorgeschlagen, dass in der Umfangswandung des Ansatzes wenigstens eine zum Brennraum
führende Durchströmöffnung vorgesehen ist und dass wenigstens ein Teil der porösen
Verdampferanordnung an der Umfangswandung oder/und der Bodenwandung des Ansatzes an
einer vom Brennraum abgewandten Seite vorgesehen ist.
[0012] Der Übertritt von Brennstoff und Verbrennungsluft aus dem Mischraum zu einem stromabwärts
folgenden Bereich, in welchem auch die Katalysatoranordnung angeordnet ist, kann bei
einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung dadurch gewährleistet werden, dass wenigstens
eine Durchströmöffnung in einem der Bodenwandung des Ansatzes nahe liegenden Bereich
der Umfangswandung des Ansatzes vorgesehen ist oder/und dass wenigstens eine Durchströmöffnung
in einem der Bodenwandung des Brennergehäuses nahe gelegenen Bereich der Umfangswandung
des Ansatzes vorgesehen ist.
[0013] Dabei ist bei einem nicht erfindungsgemäßen Aufbau vorteilhafterweise wenigstens
eine, vorzugsweise jede Durchströmöffnung in der Umfangswandung des Ansatzes von einer
Katalysatoreinheit überdeckt.
[0014] Um diese Katalysatoreinheit mit möglichst großer zur katalytischen Reaktion nutzbaren
Oberfläche bereitstellen zu können, wird gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung
vorgeschlagen, dass wenigstens eine, vorzugsweise jede Durchströmöffnung in der Umfangswandung
des Ansatzes von einer Katalysatoreinheit überdeckt ist.
[0015] Bei einem erfindungsgemäßen katalytischen Brenner kann insbesondere vorgesehen sein,
dass ein zwischen der Umfangswandung des Brennergehäuses und der Umfangswandung des
Ansatzes gebildeter Raum an seinem von der Bodenwandung des Brennergehäuses entfernten
Endbereich wenigstens teilweise durch eine Katalysatoreinheit begrenzt ist. Diese
Katalysatoreinheit begrenzt also im Wesentlichen den Mischraum und stellt somit sicher,
dass unmittelbar bei Austritt des Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches aus dem Mischraum
eine erste Stufe der katalytisch unterstützten Verbrennung stattfinden kann.
[0016] Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsart wird weiter vorgeschlagen, dass
an der Umfangswandung des Brennergehäuses wenigstens eine Strömungsblende mit wenigstens
einer Durchströmöffnung vorgesehen ist und dass wenigstens eine, vorzugsweise jede
Durchströmöffnung von einer Katalysatoreinheit überdeckt ist. Das Bereitstellen einer
oder mehrerer Strömungsblenden und Katalysatoreinheiten in Zuordnung dazu gewährleistet,
dass durch eine vergleichsweise hohe Strömungsgeschwindigkeit des zu verbrennenden
Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches die Wärmefreisetzung im Bereich einer dort jeweils
positionierten Katalysatoreinheit kontrolliert werden kann, eine lokale Überhitzung
also vermieden wird.
[0017] Die Effizienz der katalytisch unterstützten Verbrennung kann dadurch weiter gesteigert
werden, dass ein axial zwischen dem Ansatz und einer Strömungsblende gebildeter Raum
durch eine Katalysatoreinheit in einen radial äußeren Raumbereich und einen radial
inneren Raumbereich unterteilt ist. Bei einem alternativen Aufbau eines nicht erfindungsgemäß
aufgebauten katalytischen Brenners wird vorgeschlagen, dass ein Brennergehäuse mit
einer Umfangswandung einen wenigstens eine Katalysatoreinheit enthaltenden Brennraum
umgrenzt und dass an der Umfangswandung des Brennergehäuses oder/und einer Bodenwandung
des Brennergehäuses wenigstens ein Teil der porösen Verdampferanordnung vorgesehen
ist. Bei einem derartigen Aufbau kann also auf den vorangehend diskutierten Ansatz
im Wesentlichen verzichtet werden. Die Umfangswandung oder/und die Bodenwandung des
Brennergehäuses können gleichzeitig auch die Funktionalität als Träger für zumindest
einen Teil der porösen Verdampferanordnung übernehmen.
[0018] Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die poröse Verdampferanordnung an
einer von dem Brennraum abgewandten Außenseite der Bodenwandung vorgesehen ist und
dass in der Umfangswandung des Brennergehäuses, vorzugsweise in einem der Bodenwandung
nahen Bereich, wenigstens eine zum Brennraum führende Durchströmöffnung vorgesehen
ist. Bei diesem Aufbau kann also im Wesentlichen das gesamte von der Umfangswandung
und der Bodenwandung des Brennergehäuses umschlossene Volumen als Brennraum genutzt
werden. Die Vermischung des Brennstoffs mit der Verbrennungsluft erfolgt stromaufwärts
bzw. außerhalb dieses Volumens.
[0019] Bei diesem Aufbau kann die katalytisch unterstützte Verbrennung dann besonders effizient
durchgeführt werden, wenn wenigstens eine, vorzugsweise jede Durchströmöffnung von
einer Katalysatoreinheit überdeckt ist. Insbesondere kann dabei die Katalysatoreinheit
an einer dem Brennraum zugewandten Innenseite der Umfangswandung des Brennergehäuses
vorgesehen sein, so dass große Teile der Oberfläche der Katalysatoreinheit dem Brennraum
zugewandt liegen und zur katalytisch unterstützten Reaktion genutzt werden können.
[0020] Bei einer alternativen, nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird vorgeschlagen,
dass die poröse Verdampferanordnung an einer dem Brennraum zugewandten Innenseite
der Bodenwandung des Brennergehäuses vorgesehen ist und dass in der Umfangswandung
des Brennergehäuses, vorzugsweise in einem der Bodenwandung nahen Bereich, wenigstens
eine zum Mischraum führende Durchströmöffnung vorgesehen ist. Hierbei bildet also
ein der Bodenwandung des Brennergehäuses nahe liegender Bereich des von der Umfangswandung
und der Bodenwandung des Brennergehäuses umschlossenen Volumens den Mischraum bzw.
einen Teil des Mischraums, was einen kompakten Aufbau unterstützt.
[0021] Bei einer weiteren alternativen, nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird vorgeschlagen,
dass an der Umfangswandung die mit einem Umfangswandungsbereich und einem Bodenwandungsbereich
im Wesentlichen topfartig oder schalenartig ausgebildete poröse Verdampferanordnung
getragen ist. Aufgrund der Ausgestaltung der porösen Verdampferanordnung mit topfartiger
oder schalenartiger Konfiguration wird deren zur Verteilung des zunächst flüssig zugeführten
Brennstoffs nutzbares Volumen und auch deren zur Brennstoffabdampfung nutzbare Oberfläche
vergrößert. Dies unterstützt auch die effiziente Durchmischung des über eine vergleichsweise
große Oberfläche abgegebenen Brennstoffdampfs mit der diese Oberfläche umströmenden
Verbrennungsluft.
[0022] Um bei diesem Aufbau der porösen Verdampferanordnung den katalytisch unterstützten
Verbrennungsprozess möglichst effizient nutzen zu können, wird vorgeschlagen, dass
an der porösen Verdampferanordnung eine Katalysatoreinheit angeordnet ist. Insbesondere
kann dabei vorgesehen sein, dass die Katalysatoreinheit auf das Aufbaumaterial der
porösen Verdampferanordnung aufgebrachtes Katalysatormaterial umfasst. Das poröse
Material der Verdampferanordnung bildet hierbei also den Träger für Katalysatormaterial,
so dass auf einen zusätzlichen Träger hier verzichtet werden kann.
[0023] Auch dann, wenn das Brennergehäuse ohne an der Bodenwandung desselben vorgesehenem
Ansatz aufgebaut ist, kann eine effiziente Unterstützung der Verbrennung durch die
katalytische Reaktion dadurch erreicht werden, dass an der Umfangswandung des Brennergehäuses
wenigstens eine Strömungsblende mit wenigstens einer Durchströmöffnung vorgesehen
ist und dass wenigstens eine, vorzugsweise jede Durchströmöffnung von einer Katalysatoreinheit
überdeckt ist.
[0024] Um die zur katalytischen Reaktion zur Verfügung stehende Oberfläche vergrößern zu
können, wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine Katalysatoreinheit in Richtung stromaufwärts
oder in Richtung stromabwärts ausgeformt ist, vorzugsweise wölbungsartig, kegelartig
oder zylinderartig. Hierzu eignet sich besonders der Aufbau einer jeweiligen Katalysatoreinheit
mit einem gitterartigen Träger, der dann zum Erhalt der Einbauform der Katalysatoreinheit
verformt werden kann. Diese Verformung kann vor oder nach dem Aufbringen von Katalysatormaterial
auf den nicht aus Katalysatormaterial aufgebauten gitterartigen Träger erfolgen. Grundsätzlich
könnte jedoch auch ein vollständig aus Katalysatormaterial aufgebauter gitterartiger
Träger durch Verformung in die Einbauform gebracht werden. Auch ein derartiger vollständig
aus Katalysatormaterial aufgebauter gitterartiger Träger weist im Sinne der vorliegenden
Erfindung an seiner Oberfläche Katalysatormaterial auf.
[0025] Um bei dem erfindungsgemäßen Aufbau eines katalytischen Brenners mit einer porösen
Verdampferanordnung die Brennstoffabdampfung insbesondere in einer Startphase des
Verbrennungsprozesses unterstützen zu können, wird vorgeschlagen, dass der porösen
Verdampferanordnung eine elektrisch erregbare Heizeinrichtung zugeordnet ist.
[0026] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren
detailliert beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine Längsschnittdarstellung eines in einem Fahrzeug einsetzbaren, nicht erfindungsgemäßen
katalytischen Brenners;
- Fig. 2
- eine nicht erfindungsgemäße Abwandlung des in Fig. 1 dargestellten katalytischen Brenners
im Längsschnitt;
- Fig. 3
- eine weitere nicht erfindungsgemäße Abwandlung des in Fig. 1 dargestellten katalytischen
Brenners im Längsschnitt;
- Fig. 4
- eine weitere nicht erfindungsgemäße Abwandlung des in Fig. 1 dargestellten katalytischen
Brenners im Längsschnitt;
- Fig. 5
- eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen katalytischen Brenners im Längsschnitt;
- Fig. 6
- eine weitere alternative nicht erfindungsgemäße Ausgestaltung eines katalytischen
Brenners im Längsschnitt;
- Fig. 7
- eine nicht erfindungsgemäße Abwandlung des in Fig. 6 dargestellten katalytischen Brenners
im Längsschnitt;
- Fig. 8
- eine weitere nicht erfindungsgemäße Abwandlung des in Fig. 6 dargestellten katalytischen
Brenners im Längsschnitt;
- Fig. 9
- eine weitere nicht erfindungsgemäße Abwandlung des in Fig. 6 dargestellten katalytischen
Brenners im Längsschnitt;
- Fig. 10
- eine weitere alternative nicht erfindungsgemäße Ausgestaltungs-art eines katalytischen
Brenners im Längsschnitt.
[0027] In Fig. 1 ist ein als Standheizung oder Zuheizer in einem Fahrzeug einsetzbarer katalytischer
Brenner allgemein mit 10 bezeichnet. Der katalytische Brenner 10 umfasst ein in Richtung
einer Längsachse L langgestrecktes Brennergehäuse 12 mit einer im Wesentlichen zylindrischen
Umfangswandung 14 und einer Bodenwandung 16. An der Bodenwandung 16 ist beispielsweise
in einem zentralen Bereich ein Ansatz 18 vorgesehen, welcher eine beispielsweise ebenfalls
im Wesentlichen zylindrische Umfangswandung 20 und eine in Richtung der Längsachse
L zur Bodenwandung 16 des Brennergehäuses 12 versetzt liegende Bodenwandung 22 umfasst.
[0028] Im Inneren des Ansatzes 18 ist ein allgemein mit 24 bezeichneter Mischraum vorgesehen.
An der diesem Mischraum 24 zugewandten Seite der Bodenwandung 22 des Ansatzes 18 ist
eine poröse Verdampferanordnung 28 vorgesehen bzw. getragen. Diese poröse Verdampferanordnung
28 umfasst ein aus porösem Material aufgebautes, scheibenartiges Verdampferelement
30.
[0029] Zwischen diesem und der Bodenwandung 22 des Ansatzes 18 ist eine elektrisch erregbare
Heizeinrichtung 32 vorgesehen. D as Verdampferelement 30 kann beispielsweise aus Vlies-
oder Geflechtmaterial, Schaumkeramik, Metallschaum oder dergleichen aufgebaut sein.
[0030] Beispielsweise konzentrisch zur Längsachse L verläuft eine Brennstoffzuführleitung
in Richtung der Längsachse L durch einen stromaufwärts des Mischraums 24 liegenden
Volumenbereich hindurch in den Mischraum 24 bzw. in das an der Bodenwandung 22 vorgesehene
Verdampferelement 30. Über die Brennstoffzuführleitung 34 wird, gefördert durch eine
nicht dargestellte Brennstoffpumpe, beispielsweise Dosierpumpe, flüssiger Brennstoff
in das Verdampferelement 30 eingespeist. Durch die Kapillarförderwirkung des porösen
Verdampferelements 30 wird der flüssige Brennstoff im Innenvolumen desselben verteilt
und an der dem Mischraum 24 zugewandten Seite des Verdampferelements 30 in den Mischraum
24 abgedampft.
[0031] Das stromaufwärts der Mischkammer 24 von der Brennstoffzuführleitung 34 durchsetzte
Volumen bildet einen Verbrennungsluftströmungsraum 36. Durch diesen Verbrennungsluftströmungsraum
36 wird die im Mischraum 24 mit dem dort abgedampften Brennstoff zu vermischende Luft
zugeführt, gefördert durch ein Verbrennungsluftgebläse. Um eine effiziente Vermischung
dieser Verbrennungsluft mit dem im Mischraum 24 vorgesehenen Brennstoffdampf zu erreichen,
kann an der Bodenwandung 16 des Brennergehäuses 12 eine Dralleinrichtung 38 getragen
sein, die für eine Verwirbelung der in den Mischraum 24 eingeleiteten Verbrennungsluft
sorgt. Weiter stromaufwärts der Dralleinrichtung 38 kann eine Rückschlagsperre 40
vorgesehen sein, welche verhindert, dass im Verbrennungsprozess entstehende Flammen
in einen weiter stromaufwärts gelegenen Bereich des Verbrennungsluftströmungsraums
36 zurückschlagen.
[0032] Das im Mischraum 24 erzeugte Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch gelangt durch eine
Mehrzahl von in der Umfangswandung 20 des Ansatzes 18 gebildeten, schlitzartigen Durchströmöffnungen
42 in einen allgemein mit 44 bezeichneten Brennraum des katalytischen Brenners 10.
Die Durchströmöffnungen 42 sind beispielsweise in Richtung der Längsachse L langgestreckt
und grenzen an die Bodenwandung 22 des Ansatzes 18 an.
[0033] Im Brennraum 44 ist eine Katalysatoranordnung 46 angeordnet. Diese umfasst im dargestellten
Beispiel der Fig. 1 drei Katalysatoreinheiten 48, 50, 52. Die Katalysatoreinheit 48
ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und umgibt die Umfangswandung 20 des Ansatzes
18 an deren der Umfangswandung 14 des Brennergehäuses 12 zugewandt liegender Außenseite.
Das durch die Durchströmöffnungen 42 in den Brennraum 44 strömende Gemisch tritt durch
die Katalysatoreinheit 48 hindurch, so dass ein Teil des Gemisches an der Oberfläche
der Katalysatoreinheit 18 mit dem dort vorgesehenen Katalysatormaterial reagiert bzw.
unterstützt durch dieses Katalysatormaterial verbrannt wird. Da die Katalysatoreinheit
48 den Ansatz 18 über den ganzen Umfang umgebend angeordnet ist, ist eine vergleichsweise
große Oberfläche für eine katalytisch unterstützte Reaktion nutzbar.
[0034] Das durch die Durchströmöffnungen 42 hindurchtretende Gemisch gelangt nach Durchtritt
durch die Katalysatoreinheit 48 in einen zwischen der Umfangswandung 20 des Ansatzes
18 und der Umfangswandung 14 des Brennergehäuses 12 gebildeten Raum 54, welcher in
einem der Bodenwandung 22 des Ansatzes 18 nahe liegenden Endbereich von der Katalysatoreinheit
50 axial begrenzt ist. Die Katalysatoreinheit 50 kann ringscheibenar - tig ausgebildet
sein und an der Innenoberfläche der Umfangswandung 14 des Brennergehäuses 12 oder/und
der Bodenwandung 22 des Ansatzes 18 oder/und der Katalysatoreinheit 48 getragen sein.
Das in den Raum 54 eintretende Gemisch kann somit beim Durchströmen der Durchströmöffnungen
42 bzw. beim Strömen im Raum 54 an der Oberfläche der Katalysatoreinheit 48 reagieren
und kann weiterhin beim Verlassen des Raums 54 und damit beim Durchtritt durch die
Katalysatoreinheit 50 an deren Oberfläche reagieren.
[0035] Weiter stromabwärts der Katalysatoreinheit 50 ist an der Umfangswandung 14 des Brennergehäuses
12 eine beispielsweise ringscheibenartig ausgebil - dete Strömungsblende 56 getragen.
Diese weist beispielsweise in ihrem zentralen Bereich eine Durchströmöffnung 58 auf,
welche von der scheibenartig ausgebildeten Katalysatoreinheit 52 überdeckt ist. Das
stromabwärts der Katalysatoreinheit 50, also stromabwärts des Raums 54, in Richtung
zur Strömungsblende 56 strömende und an den Katalysatoreinheiten 48, 50 noch nicht
verbrannte Gemisch kann in einer letzten Stufe der katalytischen Reaktion an der Katalysatoreinheit
52 katalytisch unterstützt verbrannt werden, so dass nach dem Durchströmen der drei
in Strömungsrichtung aufeinander folgenden Katalysatoreinheiten 48, 50, 52 im Wesentlichen
das gesamte in dem Mischraum 24 erzeugte Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch verbrannt
ist. Der stromabwärts der Strömungsblende 56 liegende, also auf die dritte Katalysatoreinheit
52 noch folgende Teil der Umfangswandung 14 des Brennergehäuses 12 kann die Verbrennungsabgase
mit der darin transportierten Verbrennungswärme nach Art eines Flammrohrs in Richtung
auf eine in der Fig. 1 nicht dargestellte Wärmetauscheranordnung zu leiten, wo zumindest
ein Teil der Wärme auf ein Wärmeträgermedium übertragen werden kann.
[0036] Die Katalysatoreinheiten 48, 50, 52 der Katalysatoranordnung 46 können grundsätzlich
mit einem gitterartigen Träger, vorzugsweise aus Metallmateri - al, aufgebaut sein,
der an seiner Oberfläche mit Katalysatormaterial beschichtet ist. Ein derartiger gitterartiger
Träger ermöglicht den Durchtritt von durch katalytisch unterstützte Reaktion zu verbrennendem
Gemisch, ist gleichzeitig jedoch in einfacher Weise durch Verformung in die gewünschte
Einbaukonfiguration zu bringen. So kann beispielsweise die Katalysatorein - heit 48,
die eine allgemein zylindrische Konfiguration aufweist, aus einem streifenartigen
Rohling gebogen werden, dessen einander dann zugewandt liegene Endbereiche in geeigneter
Weise, beispielsweise materialschlüssig oder durch Verformung, miteinander verbunden
werden können. Vor oder nach diesem Formgebungsvorgang kann der gitterartige Träger
mit dem Katalysatormaterial beschichtet werden.
[0037] Grundsätzlich könnte der Aufbau der Katalysatoreinheiten 48, 50, 52 jedoch auch derart
sein, dass der gitterartige Träger selbst bereits aus Katalysatormaterial aufgebaut
ist und somit selbstverständlich auch an seiner Oberfläche katalytisches Material
zur Unterstützung der Verbrennung aufweist.
[0038] Mit dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau eines katalytischen Brenners 10 wird einerseits
durch die sehr effiziente Durchmischung des in der porösen Verdampferanordnung 28
erzeugten Brennstoffdampfes mit der in den Mischraum 24 eingeleiteten Verbrennungsluft,
andererseits durch die Positionierung der Katalysatoreinheiten 48, 50, 52 an Bereichen
mit vergleichsweise hoher Strömungsgeschwindigkeit und starker Verwirbelung des aus
der Mischkammer 24 austretenden Gemisches ein sehr effizienter Verbrennungsprozess
mit vergleichsweise geringem Schadstoffausstoß gewährleistet werden. Da im Bereich
der Katalysatoreinheiten 48, 50, 52 aufgrund der Positionierung derselben eine vergleichsweise
hohe Strömungsgeschwindig - keit des Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches bzw. auch
der bei bereits weiter stromaufwärts stattfindender Verbrennung entstehenden Verbrennungsabgase
erzeugt wird, ist gewährleistet, dass eine Überhitzung der Katalysatoreinheiten nicht
auftritt. Weiter kann durch die in Zuordnung zu dem Verdampferelement 30 der porösen
Verdampferanordnung 28 vorgesehene elektrisch erregbare Heizeinrichtung 32 auch in
der Startphase eine effizien - te Brennstoffabdampfung gewährleistet werden, so dass
auch in dieser Phase am Beginn der Verbrennung der Schadstoffausstoß verringert werden
kann. Dies kann dadurch noch unterstützt werden, dass im Mischraum 24 eine Zündeinrichtung
60, beispielsweise Glühzündstift, vorgesehen ist, welche eine Zündung des im Mischraum
24 vorgesehenen Gemisches und damit bereits eine in der Mischkammer 24 stattfindende
Verbrennung unterstützen kann.
[0039] Die Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung des in Fig. 1 dargestellten katalytischen
Brenners. Hier und auch in den folgenden Fig. 3 bis 5 sind Komponenten bzw. Baugruppen,
welche vorangehend beschriebenen Komponenten bzw. Baugruppen entsprechen, mit den
gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es wird mit Bezug auf die Fig. 2 bzw. auf die folgenden
Figuren im Wesentlichen nur auf die zu vorangehenden Ausgestaltungsformen bestehenden
Unterschiede eingegangen.
[0040] Bei dem in Fig. 2 dargestellten Aufbau ist das Verdampferelement 30 der porösen Verdampferanordnung
28 unmittelbar an der dem Mischraum 24 zugewandten Innenseite der Bodenwandung 22
des Ansatzes 18 getragen. Hier ist also keine zusätzliche elektrisch erregbare Heizeinrichtung
vorgesehen. Die Brennstoffabdampfung kann in der Startphase auch unterstützt durch
die durch die Zündeinrichtung 60 generierte Wärme bzw. die auch in der Misch - kammer
24 ablaufende Verbrennung erreicht werden.
[0041] Bei dem in Fig. 3 dargestellten Aufbau sind die in der Umfangswandung 20 des Ansatzes
18 vorgesehenen schlitzartigen Durchströmöffnungen 42 in Abstand zur Bodenwandung
22 des Ansatzes 18, jedoch angrenzend an die Bodenwandung 16 des Brennergehäuses 12
vorgesehen. Auch die die Durchströmöffnungen 42 überdeckende Katalysatoreinheit 48
liegt in diesem Längenbereich der Umfangswandung 20 und umgibt diese an ihrer der
Umfangswandung 14 des Brennergehäuses 12 zugewandt liegenden Außenseite, hier jedoch
angrenzend an die Bodenwandung 16 des Brennergehäuses 12.
[0042] Es sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch bei der in Fig. 3 dargestellten
Ausgestaltungsvariante zwischen dem Verdampferelement 30 und der Bodenwandung 22 des
Ansatzes 18 die in Fig. 1 dargestellte elektrisch erregbare Heizeinrichtung vorgesehen
ein könnte.
[0043] Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausgestaltungsvariante erstreckt sich die Bo - denwandung
22 des Ansatzes 18 radial - bezogen auf die Längsachse L - über die Umfangswandung
20 des Ansatzes hinaus, so dass der Raum 54 an seinem von der Bodenwandung 16 des
Brennergehäuses 12 abgewandt liegenden Endbereich nicht nur durch die Katalysatoreinheit
50, sondern auch durch einen radial vorstehenden Teil der Bodenwandung 22 begrenzt
ist. Dies führt zu einer Strömungsdrosselung bzw. einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit
des aus dem Mischraum 24 in den Brennraum 44 und dort die Katalysatoreinheit 50 durchströmenden
Gemisches und somit einer verbesserten Wärmeabfuhr aus dem Bereich der Katalysatoreinheit
50.
[0044] In Fig. 5 ist ein Aufbau des katalytischen Brenners 10 gezeigt, bei welchem der Mischraum
24 im Wesentlichen in dem radial zwischen der Umfangswandung 14 des Brennergehäuses
12 und der Umfangswandung 20 des Ansatzes 18 gebildeten Raum 54 bereitgestellt ist.
In diesem axialen Bereich der Umfangswandung 14 sind in Umfangsrichtung verteilt mehrere
Durchströmöffnungen 62 vorgesehen, durch welche hindurch die im Verbrennungsluftströmungsraum
36 heranströmende Luft nunmehr von radial außen in den Mischraum 24 eintritt. An der
der Umfangswandung 14 des Brennergehäuses 12 zugewandt liegenden Außenseite der Umfangswandung
20 ist das im Wesentlichen mit zylindrischer Gestalt ausgebildete Verdampferelement
30 der porösen Verdampferanordnung 28 getragen. Die Brennstoffzuführleitung 34 speist
den in flüssiger Form zugeführten Brennstoff durch Zweigleitungen 64 hindurch in das
Verdampferelement 30 ein. Der Brennstoffdampf wird von der dem Mischraum 24 zugewandt
liegenden Oberfläche des Verdampferelements 30 abgedampft und im Mischraum 24 mit
der in diesen eingespeisten Verbrennungsluft vermischt.
[0045] An dem von der Bodenwandung 16 des Verdampfergehäuses 12 abgewandt liegenden Endbereich
ist der Raum 54, hier also der Mischraum 24, axial begrenzt durch einen radial über
die Umfangswandung 20 des Ansatzes 18 vorspringenden Bereich der Bodenwandung 22 des
Ansatzes 18 und die Katalysatoreinheit 48. Das in dem Mischraum 24 entstehende Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch
strömt durch den ringartigen Zwischenraum zwischen der Umfangswandung 14 des Brennergehäuses
12 und der Bodenwandung 22 des Ansatzes 18 hindurch und gelangt somit durch die Katalysatoreinheit
48 hindurch in den Brennraum 44. Dort sind in axialem Abstand zwei Strömungslenden
56, 66 jeweils mit einer Durchströmöffnung 58, 68 und einer diese überdeckenden Katalysatoreinheit
52, 70 vorgesehen.
[0046] Stromabwärts der Katalysatoreinheit 48 ist die nunmehr mit im Wesentlichen zylindrischer
Gestaltung ausgebildete Katalysatoreinheit 50 angeordnet. Diese liegt im radialen
Bereich der Umfangswandung 20 des Ansatzes und unterteilt den axial zwischen der Bodenwandung
22 des Ansatzes 18 und der Strömungsblende 56 liegenden Raum 72 in einen radial äußeren
Raumbereich 74 und einen radial inneren Raumbereich 76. Das durch die Katalysatoreinheit
48 hindurch gelangende Gemisch bzw. an der Katalysatoreinheit 48 entstehende Verbrennungsabgase
gelangen in den Raum 72 bzw. den radial äußeren Raumbereich 74 und strömen durch die
im Wesentlichen zylindrische Katalysatoreinheit 50 nach radial innen hindurch, so
dass sie in den zentralen Bereich und somit den Bereich der Durchströmöffnung 58 in
der Strömungsblende 56 gelangen. Dadurch wird eine zusätzliche Stufe der katalytischen
Reaktion im Bereich zwischen der stromaufwärtigen Strömungsblende 56 und dem Austritt
aus der Mischkammer 24 erreicht, insbesondere in einem Bereich vergleichsweise hoher
Strömungsgeschwindigkeit.
[0047] Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erwärmung des Verdampferelements durch Wärmetransport
erreicht werden kann. Selbstverständlich könnte auch bei dieser Ausgestaltungsform
an der vom Mischraum 24 abgewandten Rückseite des Verdampferelements 30 eine elektrisch
erregbare Heizeinrichtung vorgesehen sein.
[0048] Eine alternative Ausgestaltungsart eines katalytischen Brenners ist in Fig. 6 gezeigt.
Komponenten bzw. Baugruppen, welche vorangehend beschriebenen Komponenten bzw. Baugruppen
entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "a"
bezeichnet.
[0049] Bei dem in Fig. 6 dargestellten Aufbau eines katalytischen Brenners 10a ist das Brennergehäuse
12a ohne dem in den vorangehend beschriebenen Figuren erkennbaren Ansatz ausgebildet.
Die Umfangswandung 14a und die Bodenwandung 16a umgrenzen den Brennraum 44a. Stromaufwärts
dieses Brennraums 44a, begrenzt durch einen weiteren Gehäuseabschnitt 78a des Brennergehäuses
12a, ist der Mischraum 24a gebildet. Durch nahe der Bodenwandung 16a des Brennergehäuses
12a in der Umfangswandung 14a des Brennergehäuses 12a gebildete Durchströmöffnungen
80a gelangt das in der Mischkammer 24a erzeugte Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch
in den Brennraum 44a. In demjenigen axialen Bereich, in welchem in der Umfangswandung
14a die Durchströmöffnungen 80a gebildet sind, ist an der dem Brennraum 44a zugewandten
Innenseite der Umfangswandung 14a die hier im Wesentlichen zylindrisch geformte Katalysatoreinheit
48a vorgesehen, so dass bereits beim Eintritt in den Brennraum 44a eine erste Stufe
der katalytischen Reaktion stattfinden kann. Es folgen dann die erste Strömungsblende
56a mit der daran vorgesehenen Katalysatoreinheit 58a sowie die zweite Strömungsblende
66a mit der daran vorgesehenen Katalysatoreinheit 70a.
[0050] Die poröse Verdampferanordnung 28a bzw. deren poröses Verdampferelement 30a ist an
der vom Brennraum 44a abgewandten und dem Mischraum 24a zugewandten Seite der Bodenwandung
16a des Brennergehäuses 12a getragen. Das Verdampferelement 30a kann durch die in
dem Brennraum 44a entstehende Verbrennungswärme geheizt werden. Selbstverständlich
könnte auch hier zwischen dem Verdampferelement 30a und der Bodenwandung 16a eine
elektrisch erregbare Heizeinrichtung vorgesehen sein. Das Verdampferelement 30a ist
im Wesentlichen planar, scheibenartig ausgebildet und überdeckt vorteilhafterweise
die gesamte Außenseite der Bodenwandung 16a.
[0051] Die Fig. 7 zeigt eine Abwandlung des in Fig. 6 dargestellten Aufbaus. Das Verdampferelement
30a der porösen Verdampferanordnung 28a ist bei diesem Aufbau an der dem Brennraum
44a zugewandten Seite der Bodenwandung 16a des Brennergehäuses 12a vorgesehen. Durch
die nahe der Bodenwandung 16a in der Umfangswandung 14a des Brennergehäuses 12a vorgesehenen
Durchströmöffnungen 80a gelangt die über den Verbrennungsluftströmungsraum 36a zugeführte
Verbrennungsluft in den Mischraum 24a, welcher bei dieser Ausgestaltungsvariante von
der Umfangswandung 14a und der Bodenwandung 16a des Brennergehäuses 12a sowie der
in Strömungsrichtung ersten Strömungsblende 56a begrenzt ist. Das im Mischraum 24a
entstehende Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch kann durch die Durchströmöffnung 58a
in der Strömungsblende 56a und somit die Katalysatoreinheit 52a hindurch in den Brennraum
44a gelangen.
[0052] Auch bei dieser Ausgestaltungsform könnte zur Erwärmung bzw. zur zusätzlichen Erwärmung
des Verdampferelements 30a zwischen diesem und der Bodenwandung 16a des Brennergehäuses
12a eine elektrisch erregbare Heizeinrichtung vorgesehen sein. Alternativ bzw. zusätzlich
kann die Erwär - mung durch Wärmeleitung bzw. Wärmestrahlung aus dem Bereich des Brennraums
44a bzw. diesen begrenzenden Baugruppen, insbesondere der Strömungsblende 56a bzw.
der Katalysatoreinheit 58a sowie auch der Umfangswandung 14a des Brennergehäues 12a,
erfolgen.
[0053] In Fig. 8 ist eine Abwandlung der in Fig. 7 dargestellten Ausgestaltungsform des
katalytischen Brenners 10a gezeigt. Deutlich zu erkennen ist in Fig. 8, dass die beiden
an den Strömungsblenden 56a, 66a getragenen Katalysatoreinheiten 52a, 70a nicht mehr
in planarer Konfiguration, sondern in gewölbter Konfiguration ausgebildet sind. Die
Wölbung ist hier in Richtung stromaufwärts orientiert. Durch diese gewölbte Ausgestaltung
der Katalysatoreinheiten 52a, 70a kann bei ansonsten unveränderter Größe der Durchströmöffnungen
58a, 68a die Oberfläche der Katalysatoreinheiten 52a, 70a deutlich vergrößert werden,
was die Effizienz der katalytisch unterstützten Verbrennung steigert. Des Weiteren
ist in Fig. 8 zu erkennen, dass die in den Strömungsblenden 56a, 66a vorgesehenen
Durchströmöffnungen 58a, 68a zueinander unterschiedliche Größen aufweisen können.
Entsprechend sind auch die beiden Katalysatoreinheiten 52a, 70a zueinander unterschied
- lich dimensioniert.
[0054] Es ist darauf hinzuweisen, dass selbstverständlich bei allen anderen Ausgestaltungsformen
insbesondere die an den Strömungsblenden jeweils getragenen Katalysatoreinheiten,
selbstverständlich aber auch die an anderen Stellen positionierten Katalysatoreinheiten,
mit derartiger Wölbung und der dadurch generierten Oberflächenvergrößerung bereitgestellt
sein können. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann leicht erreichbar, wenn, wie
vorangehend dargelegt, die Katalysatoreinheiten mit einem gitterartigen Träger, vorzugsweise
aus Metallmaterial, aufgebaut sind, der vor oder nach dem Aufbringen des Katalysatormaterials,
oder ggf. selbst aus Katalysatormaterial aufgebaut, durch Umformen in die gewünschte
Einbaukonfiguration gebracht werden kann. Dabei sind selbstverständlich auch andere
Formen, beispielsweise eine kegelige oder eine zylinderartige Ausformung der Kata
- lysatoreinheiten möglich. Auch ist eine Wölbung in Richtung stromabwärts unter Beibehalt
des Prinzips der Vergrößerung der zur katalytischen Reaktion nutzbaren Oberfläche
möglich.
[0055] Die Fig. 9 zeigt eine weitere Abwandlung des katalytischen Brenners 10a. Dabei sind
in der den Mischraum 24a axial begrenzenden Strömungsblende 56a mehrere Durchströmöffnungen
58, 58a' vorgesehen. Diese liegen zur Längsachse L exzentrisch und können beispielsweise
in einem ringartigen Muster um die Längsachse L mit gleichem Abstand oder/und zueinander
gleicher oder unterschiedlicher Größe vorgesehen sein. In Zuordnung zu jeder Durchströmöffnung
58a, 58a' ist eine Katalysatoreinheit 52a, 52a' vorgesehen. Diese können, wie vorangehend
mit Bezug auf die Fig. 8 dargelegt, ausgewölbt sein, hier in Richtung auf den Mischraum
24a zu.
[0056] Zwischen dem Verdampferelement 30a der porösen Verdampferanordnung 28a und den Katalysatoreinheiten
52a, 52a' liegen beispielsweise aus Metallmaterial aufgebaute Stegelemente 82a, 82a',
welche für eine verstärkte Wärmeübertragung von den Katalysatoreinheiten 52, 52a auf
das Verdampferelement 30a sorgen und somit die Brennstoffabdampfung aus dem Verdampferelement
30a unterstützen.
[0057] Es ist darauf hinzuweisen, dass diese Stegelemente 82, 82a' unabhängig von der Formgebung
und auch der Anzahl bzw. Positionierung der Katalysatoreinheiten 52a, 52a' vorgesehen
sein können. Ferner ist darauf hinzuweisen, dass selbstverständlich auch bei den Strömungsblenden
der anderen Ausgestaltungsformen eine andere Anzahl an Durchströmöffnungen und diesen
zugeordneten Katalysatoreinheiten vorgesehen sein kann. Insbesondere könnten auch
eine zentral, also zur Längsachse L konzentrische Durchströmöffnung und diese umgebend
mehrere exzentrisch positionierte Durchströmöffnungen vorgesehen sein.
[0058] Eine weitere alternative Ausgestaltungsart eines katalytischen Brenners ist in Fig.
10 gezeigt. Komponenten, bzw. Baugruppen, welche vorangehend beschriebenen Komponenten
bzw. Baugruppen hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen, sind mit den gleichen
Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "b" beschrieben.
[0059] Bei dem in Fig. 10 dargestellten Aufbau bildet der weitere Gehäuseabschnitt 78b des
Brennergehäuses 12 stromaufwärts der Umfangswandung 14b bzw. der als Strömungsblende
56b wirksamen Bodenwandung 16b des Brennergehäuses 12b im Wesentlichen den Mischraum
24b. In diesem weiteren Gehäuseabschnitt 78b ist über mehrere Stege 84b, 84b' die
mit topfartiger Formgebung bereitgestellte poröse Verdampferanordnung 28b getragen.
Diese umfasst einen Umfangswandungsbereich 86b sowie einen damit beispielsweise integral
ausgebildeten Bodenwandungsbereich 88b, welcher der Bodenwandung 16b des Verdampfergehäuses
12b axial gegenüberliegend positioniert ist.
[0060] Die Brennstoffzuführleitung 36b endet in einem beispielsweise nach Art eines Venturirohrs
ausgebildeten Düsenbereich 90b bereits vor der porösen Verdampferanordnung 28b. Der
in flüssiger Form, beispielsweise in Tröpfchenform, aus der Brennstoffzuführleitung
36b abgegebene Brennstoff wird durch einen Teil der im Verbrennungsluftströmungsraum
36b herangeförderten Verbrennungsluft durch den Düsenbereich 90b hindurch in Richtung
zum Innenbereich der topfartig ausgebildeten porösen Verdampferanordnung 28b gefördert.
Der Brennstoff trifft auf die Innenoberfläche der porösen Verdampferanordnung 28b
auf, wird von dieser aufgesaugt und an deren Oberfläche, insbesondere der nach außen
gewandt liegenden Oberfläche, durch den daran entlang strömenden Verbrennungsluftstrom
in Dampfform abgetragen.
[0061] Zur Erwärmung der porösen Verdampferanordnung 28b kann eine an der Außenseite des
Bodenwandungsbereichs 28b getragene elektrisch erregbare Heizeinrichtung 32b genutzt
werden. Deren Bestromung kann über die die poröse Verdampferanordnung 28b elektrisch
isoliert tragenden Stege 84b, 84b' erfolgen.
[0062] Um bereits dort, wo die Vermischung von Verbrennungsluft und Brennstoff beginnt,
also an der Oberfläche der porösen Verdampferanordnung 28b, eine erste Stufe der katalytischen
Reaktion durchzuführen, kann die poröse Verdampferanordnung an ihrer Oberfläche mit
Katalysatormaterial bereitgestellt, beispielsweise beschichtet sein, so dass in diesem
Bereich bereits eine erste Katalysatoreinheit 48b gebildet ist. Hier ist also erkennbar,
dass derjenige Volumenbereich, welcher einerseits als Mischraum 24b genutzt wird,
nämlich der die poröse Verdampferanordnung 28b enthaltende Volumenbereich im zusätzlichen
Gehäuseabschnitt 78b, zum Teil auch als Brennraum bzw. Teil des Brennraums 44b genutzt
werden kann. Hier ist also eine Funktionenverschmelzung in der Erzeugung von Brennstoffdampf
einerseits und dem Bereitstellen einer Katalysatoreinheit andererseits in der porösen
Verdampferanordnung 28b bereitgestellt. Auch liegt eine Funktionenverschmelzung in
der Nutzung eines Volumenbereichs einerseits als Mischraum 24b und andererseits als
Teil des Brennraums 44b vor. Es sei darauf hingewiesen, dass insbesondere diese Funktionenverschmelzung
auch bei den vorangehenden Ausgestaltungsformen dadurch realisiert sein kann, dass
eine vollständige Vermischung des Brennstoffdampfes mit der Verbrennungsluft nicht
nur im Mischraum, sondern auch in darauf noch folgenden Teilen des Brennraums erfolgen
kann.
1. Katalytischer Brenner, insbesondere für eine Fahrzeugheizung, zur katalytisch unterstützten
Verbrennung eines Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches, umfassend einen Mischraum
(24), eine Verbrennungsluftzuführanordnung (36) zur Zufuhr von Verbrennungsluft zu
dem Mischraum (24), eine Brennstoffzuführanordnung (28, 34) zur Zufuhr von Brennstoff
zu dem Mischraum (24) und eine Katalysatoranordnung (46) mit wenigstens einer durchströmbaren
Katalysatoreinheit (48, 50, 52, 70), wobei die Brennstoffzuführanordnung (28, 34)
eine flüssigen Brennstoff aus einer Brennstoffzuführleitung (34) aufnehmende und Brennstoffdampf
in den Mischraum (24) abgebende poröse Verdampferanordnung (28) umfasst, wobei ein
Brennergehäuse (12) mit einer Umfangswandung (14) einen wenigstens eine Katalysatoreinheit
(48, 50, 52, 70) enthaltenden Brennraum (44) umgrenzt, wobei an einer Bodenwandung
(16) des Brennergehäuses (12) ein Ansatz (18) mit einer Umfangswandung (20) und einer
zur Bodenwandung (16) des Brennergehäuses (12) in Richtung einer Längsachse (L) versetzt
angeordneten Bodenwandung (22) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der porösen Verdampferanordnung (28) an einer der Umfangswandung
(14) des Brennergehäuses (12) zugewandten Seite der Umfangswandung (20) des Ansatzes
(18) oder/und der Bodenwandung (22) des Ansatzes (18) getragen ist, dass in der Umfangswandung
(14) des Brennergehäuses (12) im axialen Erstreckungsbereich des Ansatzes (18) wenigstens
eine zum Mischraum (24) führende Durchströmöffnung (62) für Verbrennungsluft rangeordnet
ist, dass die Katalysatoranordnung (46) stromabwärts des Mischraums (24) angeordnet
ist und dass wenigstens eine Katalysatoreinheit (48, 50, 52, 70) angeordnet ist, um
von dem Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch durchströmt zu werden.
2. Katalytischer Brenner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen der Umfangswandung (14) des Brennergehäuses (12) und der Umfangswandung
(20) des Ansatzes (18) gebildeter Raum (54) an seinem von der Bodenwandung (16) des
Brennergehäuses (12) entfernten Endbereich wenigstens teilweise durch eine Katalysatoreinheit
(48, 50) begrenzt ist.
3. Katalytischer Brenner nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass an der Umfangswandung (14) des Brennergehäuses (12) wenigstens eine Strömungsblende
(56, 66) mit wenigstens einer Durchströmöffnung (58, 68) angeordnet ist und dass wenigstens
eine, vorzugsweise jede Durchströmöffnung (58, 68) von einer Katalysatoreinheit (52,
70) überdeckt ist.
4. Katalytischer Brenner nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass ein axial zwischen dem Ansatz (18) und einer Strömungsblende (56) gebildeter Raum
(72) durch eine Katalysatoreinheit (50) in einen radial äußeren Raumbereich (74) und
einen radial inneren Raumbereich (76) unterteilt ist.
5. Katalytischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Katalysatoreinheit in Richtung stromaufwärts oder in Richtung stromabwärts
ausgeformt ist, vorzugsweise wölbungsartig, kegelartig oder zylinderartig.
6. Katalytischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der porösen Verdampferanordnung eine elektrisch erregbare Heizeinrichtung zugeordnet
ist.
7. Katalytischer Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Katalysatoreinheit (48, 50, 52, 70) einen gitterartigen Träger mit
Katalysatormaterial an seiner Oberfläche umfasst.
8. Katalytischer Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der gitterartige Träger wenigstens einer Katalysatoreinheit (48, 50, 52, 70) zum
Erhalt der Einbauform der Katalysatoreinheit (48, 50, 52, 70) verformt ist.
1. A catalytic burner, in particular for a vehicle heating device, for the catalytically
supported combustion of a fuel/combustion air mixture, comprising a mixing chamber
(24), a combustion air feed device (36) for feeding combustion air to the mixing chamber
(24), a fuel feed arrangement (28, 34) for feeding fuel to the mixing chamber (24)
and a catalyser arrangement (46) downstream of the mixing chamber (24), with at least
one catalyser unit (48, 50, 52, 70), through which the fuel/combustion air mixture
can flow, wherein the fuel feed arrangement (28, 34) comprises a porous evaporator
arrangement (28) receiving liquid fuel from a fuel feed line (34) and releasing fuel
vapour into the mixing chamber (24), wherein a burner housing (12) with a circumferential
wall (14) defines a combustion chamber (44) comprising at least one catalyser unit
(48, 50, 52, 70), wherein a projection (18) is provided at a bottom wall (16) of the
burner housing (12) with a circumferential wall (20) and a bottom wall (22) arranged
offset in relation to the bottom wall (16) of the burner housing (12), in the direction
of a longitudinal axis (L),
characterized in that at least one part of the porous evaporator arrangement (28) is carried at a side
of the circumferential wall (20) of the projection (18) facing the circumferential
wall (14) of the burner housing (12) or/and the bottom wall (22) of the projection
(18), that at least one flow opening (62) for combustion air leading to the combustion
chamber (24) is provided in the circumferential wall (14) of the burner housing (12)
in the axial extension area of the projection (18), that the catalyser arrangement
(46) is arranged downstream of the mixing chamber (24) and that
at least one catalyser unit (48, 50, 52, 70) is arranged so that the fuel/combustion
air mixture can flow through it.
2. A catalytic burner according to claim 1,
characterized in that a chamber (54) formed between the circumferential wall (14) of the burner housing
(12) and the circumferential wall (20) of the projection (18) is defined at least
partially by a catalyser unit (48, 50) at an end area located at a distance from the
bottom wall (16) of the burner housing (12).
3. A catalytic burner according to one claim 1 or 2,
characterized in that at least one flow diaphragm (56, 66) with at least one flow opening (58, 68) is arranged
at the circumferential wall (14) of the burner housing (12) and that at least one,
preferably each flow opening (58, 68) is covered by a catalyser unit (52, 70).
4. A catalytic burner according to claim 3,
characterized in that a chamber (72) formed axially between the projection (18) and a flow diaphragm (56)
is divided by a catalyser unit (50) into a radially outer chamber area (74) and a
radially inner chamber area (76).
5. A catalytic burner according to one of claims 1 to 4,
characterized in that at least one catalyser unit is formed in the upstream direction or in the downstream
direction, preferably with an arc shape, conical shape or cylindrical shape.
6. A catalytic burner according to one of claims 1 to 5,
characterized in that an electrically excitable heating device is associated to the porous evaporator arrangement.
7. A catalytic burner according to one of the preceding claims,
characterized in that at least one catalyser unit (48, 50, 52, 70) comprises a grid-like support with catalyst
material on its surface.
8. A catalytic burner according to claim 7,
characterized in that the grid-like support of at least one catalyser unit (48, 50, 52, 70) is deformed
to obtain the installed shape of the catalyser unit (48, 50, 52, 70).
1. Un brûleur catalytique, en particulier pour un chauffage d'un véhicule, pour la combustion
soutenue de manière catalytique d'un mélange combustible/air de combustion, comprenant
un espace de mélange (24), un arrangement d'alimentation d'air de combustion (36)
pour délivrer de l'air de combustion à l'espace de mélange (24), un arrangement d'alimentation
de combustible (28, 34) pour délivrer du combustible à l'espace de mélange (24), en
aval de l'espace de mélange (24) un arrangement de catalyseur (46) avec au moins une
unité de catalyseur (48, 50, 52, 70) susceptible d'être parcourue par le mélange combustible/air
de combustion, l'arrangement d'alimentation de combustible (28, 34) comprenant un
arrangement d'évaporateur poreux (28) recevant du combustible liquide d'un conduit
de combustible (34) et émettant de la vapeur de combustible dans l'espace de mélange
(24), où un boîtier de brûleur (12) avec une paroi circonférentielle (14) définit
un espace de combustion (44) comprenant au moins une unité de catalyseur (48, 50,
52, 70), une projection (18) avec une paroi circonférentielle (20) et une paroi de
fond (22) arrangée de manière décalée par rapport à la paroi de fond (16) du boîtier
de brûleur (12) dans le sens d'un axe longitudinal (L) étant prévue à une paroi de
fond (16) du boîtier de brûleur (12),
caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'arrangement d'évaporateur poreux (28) est supportée à un
côte de la paroi circonférentielle (20) de la projection (18) face à la paroi circonférentielle
(14) du boîtier de brûleur (12) ou/et de la paroi de fond (22) de la projection (18),
que dans la paroi circonférentielle (14) du boîtier de brûleur (12) dans la région
d'extension axiale de la projection (18) au moins une ouverture de circulation (62)
menant à l'espace de mélange (24) est prévue, que l'arrangement de catalyseur (46)
est arrangé en aval de l'espace de mélange (24) et au moins une unité de catalyseur
(48) est arrangée de sorte que le mélange combustible/air de combustion peut passer
à travers de celle-ci.
2. Brûleur catalytique selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'un espace (54) formé entre dans la paroi circonférentielle (14) du boîtier de brûleur
(12) et la paroi circonférentielle (20) de la projection (18) est limitée au moins
partiellement par une unité de catalyseur (48, 50) dans sa région terminale éloignée
de la paroi de fond (16) du boîtier de brûleur (12).
3. Brûleur catalytique selon les revendications 1 ou 2,
caractérisé en ce qu'à la paroi circonférentielle (14) du boîtier de brûleur (12) au moins un diaphragme
de circulation (56, 66), avec au moins une ouverture de circulation (58, 68), est
arrangé et en ce qu'au moins une, de préférence chaque ouverture de circulation (58, 68) est couverte
par une unité de catalyseur (52, 70).
4. Brûleur catalytique selon la revendication 3,
caractérisé en ce qu'un espace (72) formé axialement entre la projection (18) et un diaphragme de circulation
(56) est divisé en une partie d'espace radialement extérieure (74) et une partie d'espace
radialement intérieure (76) par une unité de catalyseur (50).
5. Brûleur catalytique selon une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce qu'au moins une unité de catalyseur est formée dans un sens en amont ou dans un sens
en aval, de préférence en forme de courbe, de cône ou de cylindre.
6. Brûleur catalytique selon une des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce qu'un dispositif de chauffage électriquement excitable est associé à l'arrangement d'évaporateur
poreux.
7. Brûleur catalytique selon une des revendications precédentes,
caractérisé en ce qu'au moins une unité de catalyseur (48, 50, 52, 70) comprend un support en forme de
grille avec du matériau de catalyseur à sa surface.
8. Brûleur catalytique selon la revendication 7,
caractérisé en ce que le support en forme de grille, d'au moins une unité de catalyseur (48, 50, 52, 70),
est déformé pour obtenir la forme de montage de l'unité de catalyseur (48, 50, 52,
70).