Die Erfindung betrifft einen Brenner, insbesondere einen Venturibrenner für ein mobiles Heizgerät, mit einer Brennerdüse an einer Stirnseite einer Brennkammer, einem Brennkammerrohr, das die Brennkammer umschließt, und einer Brennkammerstirnwand, die die Brennkammer zu der Brennerdüse hin begrenzt. Ferner betrifft die Erfindung ein mobiles Heizgerät mit einem solchen Brenner.
Bei mobilen Heizgeräten, insbesondere für die Verwendung als Standheizung bei Fahrzeugen oder Flugzeugen, kommen Brenner zum Einsatz, die die in flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen gespeicherte Energie in Wärmeenergie umwandeln. Die Brenner bestehen grundsätzlich aus einer Brennerdüse zum Einsprühen und Aufbereiten des flüssigen Brennstoffs, und einer Brennkammer, in die der derart aufbereitete Brennstoff eingesprüht wird. Der Brennerdüse und der Brennkammer wird ferner Luft für die Verbrennung des Brennstoffs zugeführt. Aus der Brennkammer tritt der verbrannte Brennstoff als Abgas in ein Flammrohr und nachfolgend durch einen Wärmeübertrager in eine Abgasleitung aus.
Grundsätzlich ist es erwünscht, dass bei der Verbrennung in der Brennkammer ein hohes Maß an Wärmeenergie erzeugt wird. Zugleich sind an der von der Brennkammer abgewandten Seite der Brennerdüse jedoch auch Bauelemente des Heizgeräts angeordnet, die keiner hohen Wärmebelastung ausgesetzt werden dürfen. Solche Bauelemente können beispielsweise elektronische Bauelemente eines Steuergeräts des Heizgeräts sein.
Bei solchen Heizgeräten muss ferner der Bereich der Brennkammer hermetisch gegenüber der Umgebung abgedichtet sein und ein möglicher Austritt von Brenngas auf die von der Brennkammer abgewandte Seite der Brennerdüse muss sicher verhindert sein.
Um eine solche hermetische Abdichtung der Brennkammer zu erreichen ist aus
Bei einem Brenner mit einer Venturidüse muss eine sichere Abdichtung zwischen der Brennerdüse und der Brennkammerstirnwand geschaffen sein. Hierzu ist bei dem Brenner gemäß
Die Anordnung gemäß
Ferner beschreibt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizgerät der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass es im Bereich seines Brenners kostengünstiger herzustellen ist und insbesondere die oben genannten Probleme hinsichtlich der Abdichtung der Brennkammer und hinsichtlich der thermischen Entkopplung von wärmeempfindlichen Bauelementen des Heizgeräts gegenüber dem Brenner überwunden sind.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem oben genannten Brenner gelöst, bei dem insbesondere die Brennerdüse alleinig an der Brennkammerstirnwand gehaltert ist, das Brennkammerrohr alleinig an seinem von der Brennkammerstirnwand abgewandten Endbereich an einem Außenrohr gehaltert ist und zwischen der Brennkammerstirnwand und dem Außenrohr ein für Luft durchlässiger Ringspalt ausgebildet ist. Ferner ist die Aufgabe mit einem Heizgerät gelöst, das mit einem derartigen Brenner ausgestattet ist.
Bei einem derart erfindungsgemäß gestalteten Brenner wird ferner an dem Außenrohr an seinem der Brennerdüse zugewandten Ende eine Abschirmwand angeordnet, mittels der Bauelemente, die an der von der Brennkammer abgewandten Seite der Brennerdüse angeordnet sind, gegenüber der Brennkammerstirnwand gegen Wärme abgeschirmt sind. Die Abschirmwand kann in besonders einfacher Weise im Bereich der zweiten Dichtung an dem Außengehäuse des Heizgeräts gehaltert sein. Sie kann Strömungsleiteinrichtungen aufweisen, mittels denen der Sekundär- und/oder der Tertiärluftstrom hinsichtlich des Luftvolumens pro Zeiteinheit beeinflusst werden kann.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung ist die oben genannte Dichtproblematik vermieden. Erfindungsgemäß ist die Brennerdüse alleinig an der Brennkammerstirnwand gehaltert, so dass dort in einfacher und zugleich wirkungsvoller Weise eine Abdichtung geschaffen sein kann. Daneben ist erfindungsgemäß das Brennkammerrohr alleinig an seinem von der Brennerdüse abgewandten Ende an einem Außenrohr befestigt. Auch in diesem Bereich kann in einfacher Weise, beispielsweise durch eine Schweißnaht, eine Abdichtung geschaffen sein.
Darüber hinaus ist aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung des Brenners die Brennerdüse über die Brennkammerstirnwand und das Brennkammerrohr alleinig an dem von der Brennerdüse abgewandten Ende des Brennkammerrohrs befestigt. Ferner ist zwischen der Brennkammerstirnwand und dem Außengehäuse ein Ringspalt ausgebildet. Auf diese Weise ist eine thermische Entkopplung im Bereich der Brennkammerstirnwand geschaffen. Die Wärmeenergie, die in der Brennkammer erzeugt und auf die Brennerdüse, die Brennkammerstirnwand und das Brennkammerrohr übertragen wird, wird daher bei dem erfindungsgemäßen Heizgerät allein an dem von der Brennerdüse abgewandten Ende des Brennkammerrohrs durch Wärmeleitung auf das Außenrohr übertragen. Damit sind Bauelemente, die sich an der von der Brennkammer abgewandten Seite der Brennerdüse befinden besser gegen Wärmeeintrag geschützt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Brennerdüse mit mindestens einer ersten Öffnung versehen, durch die Primärluft in die Brennkammer eingeleitet werden kann. Eine solche erste Öffnung dient zur Verbesserung der Zerstäubung des flüssigen Brennstoffs in der Brennerdüse. Die Öffnung ist aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung der Brennerdüse frei für Primärluft zugänglich, so dass an der Brennerdüse verschiedenste Arten von Luftzuführkanälen ausgebildet sein können.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Brennkammerstirnwand mit mindestens einer zweiten Öffnung versehen ist, durch die Sekundärluft in die Brennkammer eingeleitet werden kann. Durch eine solche Sekundärluftzufuhr wird eine gestufte Brennluftzufuhr geschaffen, mit der die Qualität der Verbrennung verbessert und damit insgesamt der Schadstoffausstoß des Brenners verringert werden kann. Die genannten ersten und zweiten Öffnungen können mit der erfindungsgemäßen Anordnung besonders vorteilhaft gegenüber einer gemeinsamen Brennluftzufuhr abgedichtet werden.
Darüber hinaus bildet die erfindungsgemäße Anordnung im Bereich der Brennkammer die Vorraussetzung dafür, dass das Brennkammerrohr mit mindestens einer dritten Öffnung versehen ist, durch die Tertiärluft in die Brennkammer eingeleitet werden kann. Die Qualität der Verbrennung kann auf diese Weise weiter gesteigert werden.
Mit der Zufuhr von Tertiärluft ist es ferner möglich, dass in der Brennkammer eine Prallscheibe angeordnet wird und die dritte Öffnung in dem Brennkammerrohr derart ausgebildet wird, dass die Prallscheibe mit Hilfe der Tertiärluft gekühlt wird. Durch eine derart gezielte Kühlung der Prallscheibe wird deren Temperatur während der Verbrennung verringert. Daher ist es möglich, dass für die Prallscheibe ein weniger temperaturfestes und damit kostengünstigeres Material verwendet wird.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann auf besonders einfache Weise gegenüber dem von der Brennkammer abgewandten Bereich des Heizgeräts abgedichtet werden, indem zwischen der Brennerdüse und der Brennkammerstirnwand eine erste Dichtung angeordnet ist. Diese erste Dichtung kann gezielt aus einem temperaturresistenten Material ausgebildet sein. Die Dichtung kann bei der Montage der Brennerdüse an die Brennkammerstirnwand vormontiert werden, so dass nachfolgend bereits eine Dichtheitskontrolle möglich ist. Ferner kann die derart montierte Baueinheit aus Brennerdüse und Brennkammer bereist auf seine ordnungsgemäße Funktion getestet werden.
Darüber hinaus ist bei dem erfindungsgemäßen Brenner vorteilhaft das Außenrohr an seinem der Brennerdüse zugewandten Endbereich an einem Außengehäuse gehaltert und zwischen dem Außenrohr und dem Außengehäuse ist eine zweite Dichtung angeordnet. Ein derart gehaltertes Außenrohr kann an seiner Außenseite von beispielsweise flüssigem Wärmeträger umspült und dabei gekühlt werden. Mit anderen Worten ist das Außenrohr an einem durch flüssigen Wärmeträger gekühlten Außengehäuse befestigt. Die zweite Dichtung kann gezielt aus einem Material gestaltet sein, dass erheblich weniger temperaturfest ist, als die oben genannte erste Dichtung. Weil die erste und die zweite Dichtung erfindungsgemäß separat voneinander angeordnet sind, wirken sich bei dem erfindungsgemäßen Dichtungskonzept Maßtoleranzen in axialer Richtung der Brennkammer nicht aus. Darüber hinaus können Wärmedehnungen der Brennkammerstirnwand in radialer Richtung besser ausgeglichen werden. Die zweite Dichtung braucht erst bei der Endmontage des Brenners in das Heizgerät montiert zu werden und kann daher auch nicht während der vorhergehenden Vormontage des Brenners beschädigt werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners anhand der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
In
Die Brennerdüse 14 ist mit einem im wesentlichen zylindrischen Düsenkörper 22 gebildet, in dem an seinem von der Brennkammer 16 abgewandten Endbereich mehrere Radialkanäle 24 zum Zuführen von Primärluft in eine erste Öffnung 26 des Düsenkörpers 22 ausgebildet sind. Die erste Öffnung 26 ist im Zentralbereich des Düsenkörpers 22 ausgebildet und in Richtung zur Brennkammer 16 trichterförmig aufgeweitet. Eine Brennstoffzuleitung 28 dient zum Zuführen von flüssigem Brennstoff in die erste Öffnung 26 des Düsenkörpers.
Der Düsenkörper 22 der Brennerdüse 26 ist alleinig an der Brennkammerstirnwand 20 gehaltert, wobei in der Brennkammerstirnwand 20 eine zentrale Öffnung 30 ausgebildet ist, durch die der in der ersten Öffnung 26 zerstäubte Brennstoff in die Brennkammer 16 eintreten kann. In dem Düsenstock 22 sind an der Anlagefläche zur Brennkammerstirnwand 20 weitere Radialkanäle 32 ausgebildet, durch 30 die Sekundärluft zu zweiten Öffnungen 34 in der Brennkammerstirnwand 20 geführt wird. Die Sekundärluft tritt durch diese zweiten Öffnungen 34 in die Brennkammer 16 ein und führt dort zu einer gestuften Verbrennung mit hoher Brennqualität.
Zwischen dem Düsenkörper 22 und der Brennkammerstirnwand ist eine erste Dichtung 36 aus einem wärmeresistenten Material angeordnet, mittels der der Düsenkörper 22 gegenüber der Brennkammer 16 abgedichtet und zugleich an der Brennkammerstirnwand befestigt ist.
Die Brennkammerstirnwand 20 ist als ein abgewinkelter Abschnitt bzw. als Bund eines Rohres gebildet, das in seinem ansonsten zylindrischen Abschnitt das Brennkammerrohr 18 bildet. Das Brennkammerrohr 18 ist an seinem von der Brenndüse 14 abgewandten Endbereich 38 mit einem Außenrohr 40 verschweißt. Die Schweißnaht umgibt das Brennkammerrohr 18 ringförmig, wobei zwischen dem Brennkammerrohr 18 und dem Außenrohr 40 eine im wesentlichen ringförmige Anlagefläche ausgebildet ist, über die nur geringe Wärmeenergiemengen von dem Brennkammerrohr 18 auf das Außenrohr 40 übergeleitet werden.
Auf diese Weise ist zwischen der Brennkammerstirnwand 20 und dem Außenrohr 40, aber auch zwischen dem Brennkammerrohr 18 und dem Außenrohr 40 ein Ringspalt 42 ausgebildet, der insbesondere zur thermischen Entkopplung der Brennkammerstirnwand 20 gegenüber solchen Bauelementen führt, die sich an der von der Brennkammer 16 abgewandten Seite der Brennerdüse 14 befinden. Solche Bauelemente können beispielsweise elektronische Bauelemente sein, die in der
Durch den Ringspalt 42 kann ferner Tertiärluft zu dritten Öffnungen 44 geleitet werden, die etwa axial in der Mitte des Brennkammerrohrs 18 über dessen Umfang verteilt ausgebildet sind. Im Brennkammerrohr 18 ist darüber hinaus eine Prallscheibe 46 gehaltert, die mittels der durch die dritten Öffnungen 44 zugeführten Brennluft gekühlt wird.
Darüber hinaus führt der Ringspalt 42 zu einem veränderten Dichtungskonzept, das nachfolgend genauer erläutert wird.
Das Außenrohr 40 ist an seinem von der Brennerdüse 14 abgewandten Endbereich mit einem ersten Bund 48 ausgebildet, an dem ein Flammrohr 50 befestigt ist. An seinem der Brennerdüse 14 zugewandten Endbereich ist das Außenrohr 40 mit einem zweiten Bund 52 versehen, der radial nach außen absteht. Dieser zweite Bund 52 ist zwischen einem ersten und einem zweiten Abschnitt 54 bzw. 56 eines weiter nicht veranschaulichten Gehäuses des Heizgeräts 10 geklemmt.
Im Bereich der Klemmung des zweiten Bunds 52 ist ferner eine Abschirmwand 58 zwischen den Abschnitten 54 und 56 geklemmt, die an der von der Brennkammer 16 abgewandten Seite der Brennkammerstirnwand 20 radial nach innen vor die Brennkammerstirnwand 20 ragt. Die derart auf besonders einfache Weise befestigt Abschirmwand 58 dient zum Abschirmen der oben genannten Bauelemente gegenüber der in der Brennkammer 16 entstehenden Wärme. Das Außenrohr 40 ist radial außen von einem Wärmeträgerraum 60 umgeben, in dem ein flüssiger Wärmeträger strömt. Am zweiten Bund 52 des Außenrohrs 40 ist eine zweite Dichtung 60 angeordnet, mittels der das Außenrohr 40 im Bereich der Klemmung mit den Abschnitten 54 und 56 des Gehäuses gegenüber dem Wärmeträgerraum 62 abgedichtet ist. Die zweite Dichtung 60 ist besonders auf die Anforderungen des Abdichtens des Wärmeträgerraums 62 gegenüber dem Raum um die Brennerdüse 14 herum abgestimmt. Der in dem Wärmeträgerraum 62 strömende flüssige Wärmeträger darf nicht in den Bereich um die Brennerdüse 14 austreten. Die zweite Dichtung 60 ist aus einem Material hergestellt, dass gut einen flüssigkeitsführenden Raum abdichtet und zugleich nur verhältnismäßig geringen Temperaturen standhalten muss.
Durch die oben beschriebene Gestaltung können die erste und die zweite Dich- tung 36 bzw. 60 unabhängig von Maßtoleranzen am Brenner 12 optimal abdichten und dabei ihr Material und ihre Form an die jeweils vorliegenden Dichtaufgaben optimal angepasst sein. Insbesondere können die Materialien der beiden Dichtungen 36 und 60 jeweils optimal an die vorherrschenden Temperaturbedingungen in den Dichtbereichen angepasst sein.
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