[0001] Die Erfindung befaßt sich mit einem mit flüssigem Brennstoff betriebenen Heizgerät,
insbesondere Fahrzeugheizgerät, das einen Verdampfungsbrenner hat, der einen mit
dem flüssigen Brennstoff beaufschlagbaren, saugfähigen Körper umfaßt, der wenigstens
eine einer Brennkammer des Heizgeräts zugewandte Fläche hat.
[0002] Aus DE-PS 32 33 321 ist ein Heizgerät, insbesondere ein Fahrzeugheizgerät, mit einem
Verdampfungsbrenner der vorstehend genannten Art bekannt. Der saugfähige Körper wird
hierbei beispielsweise von einem Vlies gebildet. Dieser saugfähige Körper hat die
Aufgabe, den Brennstoff zu verdampfen und in Verbindung mit entsprechend zugeleiteter
Brennluft ein brennbares Gemisch zu erzeugen, das in einer Brennkammer des Heizgeräts
unter Flammenbildung verbrannt wird. Hierbei hat sich gezeigt, daß auf der der Brennkammer
zugewandten Oberfläche des saugfähigen Körpers lokale Überhitzungen auftreten können,
wodurch der saugfähige Körper angegriffen wird, so daß sich dessen Standzeit verringert.
Auch wirkt der vom saugfähigen Körper aufgenommene Brennstoff chemisch aggressiv und
auch die bei der Verbrennung entstehenden Abgase können bewirken, daß der saugfähige
Körper angegriffen wird.
[0003] Aus US-PS 4 459 805 ist ein Brenner für die Regenerierung einer Abgasfilteranlage,
insbesondere bei einer Diesel-Brennkraftmaschine bekannt, bei dem in einer Vormischkammer
ein Gemisch aus Brennstoff und Brennluft mittels eines Ver dampfers aufbereitet wird.
Das so aufbereitete Vorgemisch wird über von Öffnungen gebildeten Düsen in die Brennkammer
eingeleitet. Diese als Düsen wirkenden Öffnungen sind in einer Flammhalteplatte ausgebildet
und relativ groß bemessen.
[0004] Die Erfindung zielt darauf ab, ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät,
insbesondere ein Fahrzeugheizgerät, bereitzustellen, bei dem der Verdampfungsbrenner
und insbesondere dessen saugfähiger Körper wirksam vor korrosiven Angriffen geschützt
ist und eine verlängerte Standzeit hat.
[0005] Nach der Erfindung zeichnet sich ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät,
insbesondere Fahrzeugheizgerät, mit einem Verdampfungsbrenner, der einen mit dem flüssigen
Brennstoff beaufschlagbaren, saugfähigen Körper hat, der wenigstens eine einer Brennkammer
des Heizgeräts zugewandte Fläche hat, dadurch aus, daß wenigstens ein Großteil der
der Brennkammer zugewandten Fläche des saugfähigen Körpers zur Vergleichmäßigung
der Wärmeverteilung und der Brennstoffaufbereitung eine Abdeckung aus hochkorrosionsbeständigem
und warmfestem Stahlblech aufweist, die von einer Vielzahl Öffnungen siebartig durchsetzt
ist.
[0006] Der Verdampfungsbrenner bei dem erfindungsgemäßen Heizgerät weist somit eine siebartige
Abdeckung auf, die wenigstens die der Brennkammer zugewandte Fläche des saugfähigen
Körpers bedeckt und hierdurch die thermischen und chemischen Belastungen am saugfähigen
Körper reduzieren. Zum einen wird mit Hilfe dieser Abdeckung eine Vergleichmäßigung
der Wärmeverteilung über die der Brennkammer zugewandte Fläche des saugfähigen Körpers
erreicht, so daß sogenannte lokale Überhitzungen vermieden werden. Zum anderen wird
auch die Verdampfung des Brennstoffs an dieser Fläche des saugfähigen Körpers vergleichmäßigt.
Darüber hinaus bietet die Abdeckung einen Schutz des saugfähigen Körpers gegenüber
dem chemisch aggressiv wirkenden Brennstoff und den bei der Verbrennung in der Brennkammer
entstehenden Abgasen. Hinsichtlich der Fertigung eines derartigen Verdampfungsbrenners
bei einem mit flüssigem Brennstoff betriebenen Heizgerät hat sich in überraschender
Weise ergeben, daß sich mit Hilfe dieser Abdeckung auch Toleranzen bei dem saugfähigen
Körper ausgleichen und Lageveränderungen desselben verhindern lassen, so daß man
dank dieser Abdeckung eine reproduzierbare Brennstoffaufbereitung erhält. Zugleich
schützt die Abdeckung den saugfähigen Körper vor Beschädigungen und Verformungen desselben
während des Brennbetriebs des mit flüssigem Brennstoff betriebenen Heizgeräts.
[0007] Vorzugsweise sind die Öffnungen der Abdeckung regelmäßig auf deren Fläche verteilt,
die der Brennkammer zugewandt ist. Eine solche Auslegung ist insbesondere bei leicht
verdampfbarem, flüssigem Brennstoff, wie Bezin, zweckmäßig.
[0008] Ausgezeichnete Ergebnisse hat man erhalten, wenn die Öffnungen einen Durchmesser
haben, der im Bereich von etwa 0,1 bis 2,5 liegt. Vorzugsweise sollte der Abstand
zwischen den Öffnungen etwa doppelt so groß wie der Öffnungsdurchmesser sein. Die
Dicke der Abdeckung sollte etwa 0,25 bis 1,0 mm betragen. Als zweckmäßige Durchmessergröße
hat sich für Benzin als Brennstoff etwa 2 mm oder größer erwiesen. Bei Durchmessern
bis zu etwa 5 mm können noch zufriedenstellende Ergebnisse erhalten werden. Bei Diesel
als flüssigem Brennstoff kommen Öffnungsdurchmesser im Bereich von etwa 1 mm bis etwa
2 mm als bevorzugt in Betracht.
[0009] In Abhängigkeit von der Anordnung der Ausbildungsform des saugfähigen Körpers kann
die Abdeckung auch derart ausgelegt sein, daß sie den saugfähigen Körper wenigstens
teilweise umschließt, d.h. die Abdeckung erstreckt sich auch wenigstens teilweise
über die Umfangsfläche des saugfähigen Körpers hinweg. Bei einer solchen Auslegung
dient die Abdeckung zugleich als Halterung für den saugfähigen Körper und positioniert
denselben an einer vorbestimmten Stelle in der Brennkammer.
[0010] Bei schwer verdampfbaren Brennstoffen, wie Öl, kann zweckmäßigerweise der saugfähige
Körper wenigstens eine Durchgangsöffnung haben, um eine schnell Aufwärmung des Brennstoffs
auf die zur Verdampfung notwendige Temperatur zu erreichen. Bei einer solchen Auslegungsform
hat die Abdeckung zweckmäßigerweise ebenfalls eine große Durchgangsöffnung, bzw.
einen Flächenbereich, der frei von Öffnungen ist, wobei der Durchmesser dieser Öffnungen
der Abdeckung etwa dem Durchmesser der Durchgangsöffnung im saugfähigen Körper entspricht.
[0011] Wenn der saugfähige Körper beispielsweise als Ringkörper ausgebildet ist, so ist
die Abdeckung vorzugsweise derart beschaffen, daß sie sich auch über die Ringinnenfläche
desselben erstreckt.
[0012] Vorzugsweise ist die Abdeckung einteilig ausgebildet, um eine leichte Handhabung
und Montage zu ermöglichen. Als bevorzugtes Material für die Abdeckung hat sich Cr-Ni-Stahl
erwiesen, und zwar vorzugsweise die Stahlsorte X 10 CrNi MoTi 1810.
[0013] Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 eine vergrößerte Schnittansicht eines Ausschnittsbereichs einer Brennkammer
eines mit flüssigem Brennstoff betriebenen Heizgeräts mit schematisch angedeutetem
Verdampfungsbrenner,
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante eines Verdampfungsbrenners
für ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät,
Fig. 3a und 3b jeweils schematische Ansichten von alternativen Ausführungsformen eines
Verdampfungsbrenners für ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät,
Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante des Verdampfungsbrenners
nach Fig.3a, und
Fig. 5 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Verdampfungsbrenners
für ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät.
[0014] In Fig. 1 ist insgesamt mit 1 ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät
gezeigt, bei dem es sich um ein Fahrzeugheizgerät handelt, das beispielsweise als
Zusatzheizung oder Standheizung in ein Kraftfahrzeug eingebaut wird. In vergrößertem
Maßstab ist in Fig. 1 der Bereich des Heizgeräts 1 gezeigt, in dem ein Verdampfungsbrenner
2 angeordnet ist. Der Verdampfungsbrenner 2 hat einen saugfähigen Körper 3, der beispielsweise
aus einem Vlies oder mehreren Vlieslagen besteht. Der saugfähige Körper 3 wird mit
flüssigem Brennstoff, wie Benzin oder Öl, beaufschlagt, das über eine Brennstoffleitung
4 zugeführt wird. Der saugfähige Körper 3 hat eine Fläche 5, die einer Brennkammer
6 zugewandt ist, welche von einem Brennrohr 7 begrenzt wird und sich in axialer Richtung
an den Verdampfungsbrenner 2 anschließt. Wie schematisch in Fig. 1 gezeigt ist, ist
die Brennkammer 6 von einem Wärmeübertrager 8 umgeben, der von einem Wärmeträgermedium
durchströmt wird, das ein flüssiger oder gasförmiger Wärmeträger sein kann. An dem
Wärmeübertrager 8 wird Wärme von den in der Brennkammer 6 erzeugten heißen Verbrennungsgasen
an den Wärmeträger abgegeben, wodurch der Wärmeträger aufgeheizt wird. Der so erwärmte
Wärmeträger wird dann entweder direkt oder indirekt beispielsweise zur Innenraumbeheizung
eines Kraftfahrzeugs genutzt.
[0015] An dem saugfähigen Körper 3 wird der über die Brennstoffleitung 4 zugeführte flüssige
Brennstoff an seiner Fläche 5 abgedampft und es wird in diesem Bereich des Heizgeräts
1 ein zündwilliges Gemisch in Verbindung mit zugeführter Brennluft erzeugt. Dieses
Gemisch wird mit einer Zündeinrichtung 9 gezündet, und es bildet sich eine Flamme
in der Brennkammer 6 aus.
[0016] Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist eine insgesamt mit 10 bezeichnete Abdeckung vorgesehen,
die die der Brennkammer zugewandte Fläche 5 des saugfähigen Körpers 3 bei dem in
Fig.1 gezeigten Beispiel vollständig bedeckt. Diese Abdeckung 10 hat eine Vielzahl
von Öffnungen 11, d.h. Öffnungen mit relativ kleinem Durchmesser in der Größenordnung
von etwa 0,1 mm bis etwa 2,5 mm. Zweckmäßigerweise sind diese Öffnungen 11, die die
Abdeckung 10 durchsetzen, gleichmäßig auf dieser verteilt, so daß die Abdeckung 10
siebartig ausgebildet ist. Der jeweilige Abstand zwischen den Öffnungen 11 ist etwa
doppelt so groß wie der Druchmesser der jeweiligen Öffnungen 11. Beispielsweise hat
die Abdeckung 10 eine Dicke in einem Bereich von etwa 0,25 bis 1,0 mm.
[0017] Die Abdeckung 10 ist in der Brennkammer 6 beispielsweise mit Hilfe von vorspringenden
Teilen 12 gehalten, die über den Innenumfang des Brennrohrs 7 verteilt sein können
oder die auch beispielsweise von einem durchgehenden, ringförmigen Teil gebildet
werden können.
[0018] Die Abdeckung 10 mit den Öffnungen 11, die aus einem hochkorrosionsbeständigen und
warmfesten Stahlblech besteht, wie z.B. einem Chrom-Nickel-Stahlblech, zweckmäßigerweise
einem Stahl mit der Bezeichnung X 10 CrNi MoTi 1810, bewirkt aufgrund ihres guten
Wärmeleitvermögens eine Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung bzw. der Wärmeverteilung
über die gesamte, der Brennkammer 6 zugewandte Fläche 5 des saugfähigen Körpers 3
hinweg. Die Abdeckung 10 verhindert hierdurch örtliche zu starke Erwärmung im Bereich
der Fläche 5 des saugfähigen Körpers 3. Hierdurch lassen sich durch Wärme bedingte
Beschädigungen des saugfähigen Körpers 3 vermeiden. Zum anderen dient die Abdeckung
10 dazu, den saugfähigen Körper 3 vor dem chemisch aggressiven, flüssigen Brennstoff
zu schützen, der durch die Abdeckung 10 vom saugfähigen Körper 3 abgeleitet wird.
Darüber hinaus verhindert die Abdeckung 10, daß bei der Verbrennung entstehende heiße
Verbrennungsgase die Fläche 5 des saugfähigen Körpers 3 angreifen. Ferner bietet
die Abdeckung 10 einen Schutz vor einer mechanischen Beschädigung des saugfähigen
Körpers 3 beispielsweise beim Einbau des Verdampfungsbrenners 2 in das Heizgerät 1.
Mit Hilfe der Abdeckung 10 läßt sich ferner der saugfähige Körper 3 an einer vorbestimmten
Stelle in wiederholter Weise in dem Brennrohr 7 anordnen, so daß man trotz möglichen
Abmessungstoleranzen beim saugfähigen Körper 3 eine reproduzierbare Brennstoffaufbereitung
bei dem Verdampfungsbrenner 2 erhält.
[0019] Insgesamt gesehen wird also mit Hilfe der Abdeckung 10 ,die eine sie durchsetzende
Öffnungen 11 hat, erzielt, daß thermische und chemische Belastungen des saugfähigen
Körpers 3 des Verdampfungsbrenners 2 reduziert werden und sich hierdurch die Standzeit
des saugfähigen Körpers 3 und des Verdampfungsbrenners 2 insgesamt verlängern läßt,
so daß sich auch die Wartungsintervalle bei einem solchen Heizgerät 1 verlängern lassen.
[0020] In Fig. 2 ist schematisch eine Ausführungsvariante einer insgesamt mit 10′ bezeichneten
Abdeckung gezeigt. Die Anordnung des saugföhigen Körpers 3 entspricht der in Fig.
1 gezeigten. Die Abdeckung 10′ mit den Öffnungen 11 erstreckt sich bei der Ausführungsform
nach Fig. 2 auch über den Außenumfang 13 des saugfähigen Körpers 3 hinweg und hat
an ihrem Ende eine flanschförmige Erweiterung 14. Diese flanschförmige Erweiterung
14 dient zur Festlegung der Abdeckung 10′ an dem die Brennkammer 6 begrenzenden Brennrohr
7.
[0021] In den Fig. 3a und 3b sind weitere Ausführungsvarianten der Ausführungsform nach
Fig. 2 verdeutlicht. Beim Beispiel nach Fig. 3a hat der saugfähige Körper 3′ eine
Durchgangsöffnung 15, so daß beispielsweise ein Teil einer als Träger dienenden Rückwand
16 freigelegt ist. Insbesondere bei schwer verdampfbaren flüssigen Brennstoffen,
wie Öl, wird hierdurch erreicht, daß der flüssige Brennstoff schnell auf die zu verdampfende
notwendige Temperatur im Bereich der Durchgangsöffnung 15 erwärmt wird. Die dem saugfähigen
Körper 3′ zugeordnete Abdeckung 10˝ hat ebenfalls eine große Öffnung 17, d.h. die
Abdeckung 10˝ ist so ausgeschnitten, daß die Durchgangsöffnung 15 nicht von der Abdeckung
10˝ bedeckt wird.
[0022] In Abweichung zu Fig. 3a weist in Fig. 3b der saugfähige Körper 3˝ im oberen Bereich
eine Durchgangsöffnung 15′ auf, die mit einer Mündungsöffnung 18 einer in Fig. 1 gezeigten
Brennstoffleitung 4 fluchtet. Auch ist im Falle der Ausführungsvariante nach Fig.
3b in der Abdeckung 10‴ eine große Öffnung 15′ vorgesehen, so daß die Abdeckung 10‴
die Durchgangsöffnung 15′ in Fig. 3b nicht bedeckt.
[0023] Bei der Ausführungsvariante nach Fig. 4 sind gleiche oder ähnliche Teile wie bei
der Ausführungsform nach Fig. 3a mit denselben Bezugszeichen versehen. In Abweichung
von der in Fig.3a gezeigten Ausführungsform ist die Abdeckung 10˝˝ in Fig. 4 ähnlich
wie in Fig. 2 dargestellt ausgebildet und es wird auch die Durchgangsöffnung 15 des
saugfähigen Körpers 3′ von der einteilig ausgebildeten Abdeckung 10˝˝ mit ihren Öffnungen
11 bedeckt.
[0024] Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist ein ringförmiger, saugfähiger Körper 3˝ in
das Brennrohr 7 eingesetzt und er wird von einer Abdeckung 10˝˝′ gestützt, die Öffnungen
11 aufweist. Die Abdeckung 10˝˝′ ist hierbei derart ausgebildet, daß sie auch eine
Ringinnenfläche 19 des ringförmigen, saugfähigen Körpers 3"′ bedeckt. Auch ist die
der Brennkammer 6 zugewandte Fläche 5′ des ringförmigen, saugfähigen Körpers 3‴ von
der Abdeckung 10˝˝′ bedeckt. Die Abdeckung 10˝˝′ ist im Brennrohr 7 mit Hilfe von
vorspringenden Teilen 12,ähnlich wie in Fig. 1 gezeigt,in axialer Richtung fixiert.
[0025] Die in den Figuren der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen der Abdeckungen 10 ....
können auch von einem entsprechenden Drahtgeflecht gebildet werden, das eine entsprechend
geeignete Maschenweite besitzt.
[0026] Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen
Einzelheiten der Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern die bei der Erfindung vorgesehene
Abdeckung wird jeweils in zweckmäßiger Weise derart gestaltet, daß der nach der Erfindung
als wesentlich angestrebte Zweck erreicht wird. Insbesondere dient diese Abdeckung
zur Vergleichmäßigung der Wärmeverteilung und der Brennstoffaufbereitung am saugfähigen
Körper 3,.... und sie schützt den saugfähigen Körper 3,.... vor thermischen, chemischen
und mechanischen Belastungen, welche die Standzeit des saugfähigen Körpers 3,....
beeinträchtigen könnten.
Bezugszeichen
[0027]
1 Heizgerät insgesamt
2 Verdampfungsbrenner insgesamt
3 Saugfähiger Körper in Fig. 1
3′ Saugfähiger Körper in Fig. 3a
3˝ Saugfähiger Körper in Fig. 3b
3‴ Saugfähiger Körper in Fig. 5
4 Brennstoffleitung
5, 5′ Fläche, die der Brennkammer zugewandt ist
6 Brennkammer
7 Brennrohr
8 Wärmeübertrager
9 Zündeinrichtung
10 Abdeckung in Fig. 1
10′ Abdeckung in Fig. 2
10˝ Abdeckung in Fig. 3a
10‴ Abdeckung in Fig. 3b
10˝˝ Abdeckung in Fig. 4
10˝˝′ Abdeckung in Fig. 5
11 Öffnungen
12 Vorspringender Teil
13 Außenumfang von saugfähigem Körper 3
14 Flanschförmige Erweiterung
15 Durchgangsöffnung in Fig. 3a
15′ Durchgangsöffnung in Fig. 3b
16 Träger
17 Große Öffnung in Abdeckung 10˝
17′ Große Öffnung in Abdeckung 10‴
18 Mündungsöffnung
19 Ringinnenfläche
1. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät, insbesondere Fahrzeugheizgerät,
mit einem Verdampfungsbrenner, der einen mit dem flüssigen Brennstoff beaufschlagbaren,
saugfähigen Körper hat, der wenigstens eine einer Brennkammer des Heizgeräts zugewandte
Fläche hat, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Großteil der der Brennkammer zugewandten Fläche (5, 5′) des saugfähigen
Körpers (3, 3′, 3˝, 3‴) zur Vergleichmäßigung der Wärmeverteilung und der Brennstoffaufbereitung
eine Abdeckung (10, 10′, 10˝, 10‴, 10˝˝, 10˝˝′) aus hochkorrosionsbeständigem und
warmfestem Stahlblech aufweist, die von einer Vielzahl von Öffnungen (11) siebartig
durchsetzt ist.
2. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnungen (11) regelmäßig auf der Abdeckung (10′ bis 10˝˝′) verteilt sind.
3. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Öffnungen (11) einen Durchmesser im Bereich von etwa 0,1 bis
2,5 mm haben.
4. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Öffnungen (11) etwa doppelt
so groß wie der Öffnungsdurchmesser ist.
5. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (10 bis 10˝˝′) eine Dicke von etwa 0,25
bis 1,0 mm hat.
6. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (10′bis 10˝˝′) wenigstens teilweise einen
saugfähigen Körper (3′ bis 3‴) umschließt.
7. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einem mit wenigstens einer Durchgangsöffnung (15,
15′) versehenen saugfähigen Körper (3′, 3˝) die Abdeckung (10˝, 10‴) eine zugeordnete
und in etwa dem Durchmesser der Durchgangsöffnung (15, 15′) entsprechende Öffnung
(17, 17′) hat.
8. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einem ringförmige ausgebildeten saugfähigen Körper
(3‴) sich die Abdeckung (10˝˝′) auch über die Ringinnenfläche (19) erstreckt.
9. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (10 bis 10′) einteilig ausgebildet ist.
10. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (10 bis 10˝˝′) aus Cr-Ni-Stahl, vorzugsweise
X 10 CrNi MoTi 1810,besteht.