[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdampferbaugruppe, wie sie beispielsweise
in einem Fahrzeugheizgerät eingesetzt werden kann. Eine derartige Verdampferbaugruppe
umfasst im Allgemeinen eine Gehäuseanordnung mit einem Bodenbereich und einer Umfangswandung,
wobei der Bodenbereich wenigstens bereichsweise von einem porösen Verdampfermedium
überdeckt ist.
[0002] Zur Erzeugung eines zündfähigen bzw. verbrennungsfähigen Gemisches wird bei derartigen
Verdampferbaugruppen flüssiger Brennstoff über eine Brennstoffzuführleitung in den
Volumenbereich des porösen Verdampfermediums eingespeist. Der Brennstoff verteilt
sich durch Kapillarförderwirkung und ggf. auch Schwerkrafteinwirkung in dem porösen
Verdampfermedium und verdampft an der einer Brennkammer zugewandt liegenden Brennstoffabdapfungsoberfläche
des porösen Verdampfermediums in Richtung zur Brennkammer hin. Bisher ist es bekannt,
den Bodenbereich einer derartigen Gehäuseanordnung mit einem im Wesentlichen scheibenartigen,
planaren porösen Verdampfermedium zu überdecken. Auch ist es bekannt, die Umfangswandung
mit einem im Wesentlichen zylindrisch geformten porösen Verdampfermedium auszukleiden.
Vor allem bei so genannten Bodenverdampfern, also Anordnungen, bei welchen im Wesentlichen
nur der Bodenbereich mit porösem Verdampfermedium überdeckt ist, besteht das Problem,
dass bei vergleichsweise geringer Brennstoffabdampfungsoberfläche die Brennstoffverteilungscharakteristik
sehr stark abhängig ist von der Einbaulage der Verdampferbaugruppe bzw. eines Fahrzeugheizgerätes,
das eine derartige Verdampferbaugruppe enthält.
[0003] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verdampferbaugruppe, insbesondere
für ein Fahrzeugheizgerät, vorzusehen, mit welcher eine verbesserte Brennstoffabdampfungscharakteristik
erzielt werden kann.
[0004] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Verdampferbaugruppe, insbesondere
für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend eine Gehäuseanordnung mit einem Bodenbereich
und einer Umfangswandung, wobei der Bodenbereich wenigstens bereichsweise von einem
porösen Verdampfermedium überdeckt ist und wobei das Verdampfermedium an einer einer
Brennkammer in der Gehäuseanordnung zugewandten Seite mit einer gewölbten Brennstoffabdampfungsoberfläche
ausgebildet ist.
[0005] Elementar ist bei der erfindungsgemäßen Verdampferbaugruppe, die grundsätzlich vom
Typ des so genannten Bodenverdampfers ist, dass das den Bodenbereich überdeckende
Verdampfermedium nicht planar bzw. mit planarer Brenstoffabdampfungsoberfläche ausgestaltet
ist, sondern hier gewölbt ist. Dies beeinflusst nicht nur die Verteilungscharakteristik
des in ein derartiges Verdampfermedium eingespeisten Brennstoffs in vorteilhafter
Weise, sondern vergrößert gleichzeitig auch noch die zur Verfügung stehende Brennstoffabdampfungsoberfläche
bei gleicher überdeckter Fläche des Bodenbereichs. Somit kann die Effizienz bei der
Brennstoffabdampfung wesentlich verbessert werden.
[0006] Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Wölbung sich im Wesentlichen über das gesamte
Verdampfermedium erstreckt, also im Wesentlichen im Bereich des gesamten Verdampfermediums
diese vorteilhafte Charakteristik der Vergrößerung der Brennstoffabdampfungsoberfläche
und der besseren Verteilung vorhanden ist.
[0007] Um dabei eine möglichst schnelle Verteilung des Brennstoffs innerhalb des porösen
Verdampfermediums erlangen zu können, wird vorgeschlagen, dass dieses als gewölbter
Körper beispielsweise mit im Wesentlichen konstanter Materialstärke ausgebildet ist.
Alternativ ist es möglich, dass das Verdampfermedium an seiner von der Brennkammer
abgewandt liegenden Seite mit im Wesentlichen planarer Oberfläche ausgebildet ist.
Das bedeutet, dass dieses poröse Verdampfermedium in Anpassung an die vorhandene Wölbung
eine variierende Materialstärke aufweist, was zu dem Vorteil führt, dass durch die
planar ausgestaltete Rückseite die Wechselwirkung mit einer möglicherweise vorhandenen
und die Abdampfung unterstützenden Bodenheizung verbessert werden kann.
[0008] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass
ein Wölbungsscheitel in einem zentralen Bereich des Verdampfermediums liegt. Auf diese
Art und Weise wird eine sehr symmetrische Brennstoffverteilung erzielbar.
[0009] Alternativ ist es möglich, dass ein Wölbungsscheitel bezüglich eines zentralen Bereichs
des Verdampfermediums versetzt liegt. Bei einer derartigen Anordnung kann durch Veränderung
der Einbaulage des porösen Verdampfermediums in der Gehäuseanordnung auch das Verdampfungsverhalten
in Anpassung an die gewünschte Einbaulage der Verdampferbaugruppe an sich variiert
werden.
[0010] Das Verdampfermedium kann bezüglich der Brennkammer konvex gewölbt sein, also zur
Brennkammer hin ausgebaucht sein, was vor allem dann von Vorteil ist, wenn die Gehäuseanordnung
mit unten liegendem Bodenbereich eingebaut wird.
[0011] Alternativ ist es möglich, dass bezüglich der Brennkammer das Verdampfermedium konkav
gewölbt ist, also eine Aushöhlung bereitstellt. Dies ist vor allem dann vorteilhaft,
wenn die Verdampferbaugruppe mit oben liegendem Bodenbereich eingebaut wird.
[0012] Um einerseits eine stabile Integration des Verdampfermediums in die Gehäuseanordnung
zu erlangen und andererseits eine thermische Wechselwirkung desselben mit der im Verbrennungszustand
sich erwärmenden Gehäuseanordnung zu erlangen, wird vorgeschlagen, dass wenigstens
ein Umfangsrandbereich des Verdampfermediums an dem Bodenbereich oder/und der Umfangswandung
der Gehäuseanordnung anliegt.
[0013] Weiterhin wird vorgeschlagen, dass eine Brennstoffzuführleitung in das Verdampfermedium
im Bereich eines Wölbungsscheitels einmündet. Auf diese Art und Weise kann sichergestellt
werden, dass vor allem unter Ausnutzung von Schwerkrafteffekten der Brennstoff sich
in gewünschter Art und Weise über das poröse Verdampfermedium verteilen wird.
[0014] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
detailliert beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine vereinfachte Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Verdampferbaugruppe;
- Fig. 2
- eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsform;
- Fig. 3
- eine Axialansicht der in Fig. 2 dargestellten Baugruppe in zwei verschiedenen Einbausituationen
des porösen Verdampfermediums;
- Fig. 4
- eine weitere der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsart;
- Fig. 5
- eine weitere der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsart.
[0015] In Fig. 1 ist eine in einem Fahrzeugheizgerät einsetzbare Verdampferbaugruppe, die
allgemein auch als Brennkammerbaugruppe bezeichnet werden könnte, mit 10 bezeichnet.
Diese umfasst eine Gehäuseanordnung 12 mit einer Umfangswandung 14, die im Allgemeinen
näherungsweise zylindrisch gestaltet ist, und einem Bodenbereich 16. Der Bodenbereich
16 bildet zusammen mit der Umfangswandung 14 eine im Wesentlichen topfartige Struktur
und kann beispielsweise mit dieser integral ausgebildet sein oder auch als separate
Baugruppe an die Umfangswandung 14 angesetzt sein. In der Gehäuseanordnung 12 ist
eine Brennkammer 18 bereitgestellt, in welche in axialem Abstand zum Bodenbereich
16 - axial bezogen auf eine Längsmittenachse A der Gehäuseanordnung 12 ― Lufteinlässe
20 einmünden.
[0016] Der Bodenbereich 16 ist von einem porösen Verdampfermedium 22 überdeckt. Dieses poröse
Verdampfermedium 22 überdeckt in dem in Fig. 1 dargestellten Fall den gesamten Bodenbereich
16 und liegt mit einem Umfangsrand 24 am Bodenbereich 16 bzw. auch der Umfangswandung
14 an. Hier kann die Formgebung des porösen Verdampfermediums 22 derart sein, dass
es unter Presspassung in das Gehäuse 12 eingesetzt und gehalten ist. Selbstverständlich
können auch zusätzliche Sicherungselemente eine stabile Halterung des porösen Verdampfermediums
22 in der Gehäuseanordnung 12 gewährleisten.
[0017] Das poröse Verdampfermedium 22 ist aus geflechtartigem, gespinstartigem, gewebeartigem
oder sonstigem porösen Material, wie z.B. Schaumkeramik oder Sintermaterial, aufgebaut
und stellt sicher, dass in dieses eingespeister flüssiger Brennstoff sich durch Kapillarförderwirkung
im Volumenbereich des porösen Verdampfermediums 22 verteilt. An einer der Brennkammer
18 zugewandten Seite weist das poröse Verdampfermedium 22 eine Brennstoffabdampfungsoberfläche
26 auf. Über diese Brennstoffabdampfungsoberfläche 26 kann Brennstoff, im Allgemeinen
also Kohlenwasserstoff, in die Brennkammer 18 abdampfen und mit dem dort vorhandenen
Luftsauerstoff ein zündfähiges oder verbrennungsfähiges Gemisch bilden.
[0018] Man erkennt in Fig. 1, dass die Brennstoffabdampfungsoberfläche 26 des Verdampfermediums
22 gewölbt ausgestaltet ist, und zwar konvex gewölbt ausgestaltet ist bezüglich der
Brennkammer 18. Weiter erkennt man, dass das Verdampfermedium 22 mit über seinen den
Bodenbereich 16 überdeckenden Erstreckungsbereich im Wesentlichen konstanter Materialstärke
bzw. Wandungsstärke ausgebildet ist, so dass nicht nur die Brennstoffabdampfungsoberfläche
26 hier gewölbt bzw. konvex gewölbt ist, sondern das gesamte Verdampfermedium 22 einen
gewölbten Körper bildet. Im Bereich eines Wölbungsscheitels 28, also bei der Orientierung
in Fig. 1 dem höchsten Bereich der Wölbung bezüglich des Bodenbereichs 16, mündet
eine Brennstoffzuführleitung 30 in das poröse Verdampfermedium 22 ein. Dieser Wölbungsscheitel
28 liegt hier weiterhin zentral im porösen Verdampfermedium 22, wobei zentral hier
Bezug nimmt auch auf den Mittenbereich bzw. zentralen Bereich der Gehäuseanordnung
12 bzw. des Bodenbereichs 16, im Wesentlichen definiert durch die Längsmittenachse
A.
[0019] Wird die Verdampferbaugruppe 10 so wie in Fig. 1 dargestellt eingebaut, also mit
nach oben offener Brennkammer 18 und unten liegendem Bodenbereich 16 eingebaut, so
wird der in das poröse Verdampfermedium 22 im Bereich des zentral liegenden Wölbungsscheitels
28 eingeleitete flüssige Brennstoff sich nicht nur durch Kapillarförderwirkung im
Volumenbereich des porösen Verdampfermediums 22 verteilen, sondern auch unter Schwerkrafteinwirkung.
Dies bedeutet, dass die im Allgemeinen schlechter mit Brennstoff versorgten Randbereiche
besser gespeist werden und somit die gesamte Brennstoffabdampfungsoberfläche 26 in
gleichmäßigerer Art und Weise zur Brennstoffabdampfunng genutzt werden kann. Zu dieser
verbesserten Brennstoffabdampfungscharakteristik trägt auch bei, dass durch die gewölbte
Ausgestaltung des Verdampfermediums 22 bzw. der Brennstoffabdampfungsoberfläche 26
desselben bei gleicher überdeckter Oberfläche des Bodenbereichs 16 im Vergleich zu
einem planaren Verdampfermedium eine größere Abdampfungsoberfläche 26 zur Verfügung
steht.
[0020] Bei der in Fig. 2 dargestellten Abwandlung liegt der Wölbungsscheitel 28 des Verdampfermediums
22 bezüglich des Zentrums desselben bzw. auch der Längsmittenachse A der Gehäuseanordnung
12 seitlich versetzt. Bei gleichwohl vorhandener konvexer Wölbung der Brennstoffabdampfungsoberfläche
26 bzw. des Verdampfermediums 22 wird somit die in Fig. 2 deutlich erkennbare exzentrische
Lage und auch exzentrische Brennstoffeinspeisung über die Brennstoffzuführleitung
30 erlangt. Dies führt zu verschiedenen Vorteilen. Zum einen kann bei aus der dargestellten
und nach oben offenen Orientierung der Gehäuseanordnung 12 in verkippter Einbaulage
sichergestellt werden, dass durch die ungleichmäßige Schwerkrafteinwirkung auch eine
Vergleichmäßigung der Brennstoffverteilung im porösen Verdampfermedium 22 erlangt
wird. Zum anderen kann durch einfaches Verdrehen des porösen Verdampfermediums 22
in der Gehäuseanordnung 12 eine Variation der Einbaulage vor allem des Wölbungsscheitels
28' bzw. 28" erlangt werden. Dies ist in Fig. 3 veranschaulicht. Man erkennt hier
die Gehäuseanordnung 12 betrachtet von der Bodenwandung 16 her. Es sind schematisch
zwei Brennstoffzuführleitungen 30' und 30" dargestellt, die bei gleich gehaltener
Gehäuseanordnung 12 entsprechend verschiedene Einbaulagen des porösen Verdampfermediums
22 bedingen bzw. zur Folge haben. Es kann somit der Eintrittspunkt des flüssigen Brennstoffs
in das poröse Verdampfermedium 22 in optimierter Art und Weise an die Einbaulage der
Baugruppe 10 bzw. eines diese aufweisenden Heizgeräts angepasst werden. Ungeachtet
der dadurch erzielbaren Vorteile werden auch bei dieser Ausgestaltungsform die vorangehend
mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Vorteile hinsichtlich der Verbesserung der Brennstoffverteilungscharakteristik
und somit auch der Verdampfungscharakteristik erhalten.
[0021] Eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Verdampferbaugruppe bzw. Brennkammerbaugruppe
10 ist in Fig. 4 gezeigt. Bei dieser Ausgestaltungsvariante ist das Verdampfermedium
22 mit bezüglich der Brennkammer 18 konkav gewölbter Brennstoffabdampfungsoberfläche
26 ausgestaltet bzw. ist insgesamt als konkav gewölbter Körper ausgebildet. Der Wölbungsscheitel
28 ist hier wieder im zentralen Bereich angeordnet und bildet den dem Bodenbereich
16 am nächsten liegenden Bereich des Verdampfermediums 22. Die Brennstoffzuführleitung
30 mündet hier auch bezüglich der Längsmittenachse A im zentralen Bereich in das Verdampfermedium
22 ein.
[0022] Diese Ausgestaltungsform ist besonders dann von Vorteil, wenn die Verdampferbaugruppe
10 so wie in Fig. 4 dargestellt eingebaut wird, d.h. mit nach unten offener Gehäuseanordnung
12. Der in das poröse Verdampfermedium 22 eingeleitete flüssige Brennstoff wird sich
durch die Kapillarförderwirkung und unterstützt durch die Schwerkrafteinwirkung auch
sehr gleichmäßig in die äußeren Randbereiche des Verdampfermediums 22 verteilen.
[0023] Bei der in Fig. 5 gezeigten Variante ist das Verdampfermedium 22 wieder mit bezüglich
der Längsmittenachse A versetztem Wölbungsscheitel 28 ausgebildet, was zu einer entsprechend
unsymmetrischen Gestaltung des Verdampfermediums 22 führt. Diese Variante eignet sich
wieder besonders für einen geneigten bzw. horizontalen Einbau, da dann sichergestellt
ist, dass durch die die Brennstoffverteilung ungleichmäßig beeinflussende Schwerkraft
eine sehr gleichmäßige Verteilung des Brennstoffs im porösen Verdampfermedium 22 und
eine entsprechend gleichmäßige Brennstoffabdampfung in Richtung Brennkammer 18 erlangt
werden kann.
[0024] Es ist selbstverständlich, dass in verschiedenen konstruktiven Details die vorangehend
beschriebene Verdampferbaugruppe 10 anders ausgeführt sein kann und dass diese auch
für andere Einsatzzwecke genutzt werden kann, ohne von den Prinzipien der Erfindung
abzuweichen. So muss nicht notwendigerweise der gesamte Bodenbereich 16 von dem porösen
Verdampfermedium 22 überdeckt werden. Weiterhin ist es selbstverständlich möglich,
auch das mit gewölbter Brennstoffabdampfungsoberfläche 26 ausgebildete poröse Verdampfermedium
22 bzw. das als gewölbter Körper ausgebildete poröse Verdampfermedium 22 zu kombinieren
mit einem die Umfangswandung bedeckenden, im Wesentlichen zylindrischen Verdampfermedium.
Weiterhin ist es selbstverständlich möglich, bei als gewölbter Körper ausgebildetem
Verdampfermedium 22 den an der Rückseite desselben zum Bodenbereich gebildeten Zwischenraum
auszufüllen, beispielsweise mit Isoliermaterial, bzw. das poröse Verdampfermedium
an seiner Rückseite zu beschichten bzw. in anderer Art und Weise gegen Brennstoffaustritt
zu sichern. Als weiterer Einsatzzweck einer derartigen Baugruppe ist die Erzeugung
eines Kohlenwasserstoff/Luft-Gemisches für Reformer denkbar. In diesem Falle ist die
Brennkammer tatsächlich als Gemischerzeugungskammer aktiv.
1. Verdampferbaugruppe, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend eine Gehäuseanordnung
(12) mit einem Bodenbereich (16) und einer Umfangswandung (14), wobei der Bodenbereich
(16) wenigstens bereichsweise von einem porösen Verdampfermedium (22) überdeckt ist
und wobei das Verdampfermedium (22) an einer einer Brennkammer (18) in der Gehäuseanordnung
(12) zugewandten Seite mit einer gewölbten Brennstoffabdampfungsoberfläche (26) ausgebildet
ist.
2. Verdampferbaugruppe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung sich im Wesentlichen über das gesamte Verdampfermedium (22) erstreckt.
3. Verdampferbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfermedium (22) als gewölbter Körper ausgebildet ist.
4. Verdampferbaugruppe nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfermedium (22) mit im Wesentlichen konstanter Materialstärke ausgebildet
ist.
5. Verdampferbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfermedium (22) an seiner von der Brennkammer (18) abgewandt liegenden
Seite mit im Wesentlichen planarer Oberfläche ausgebildet ist.
6. Verdampferbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Wölbungsscheitel (28) in einem zentralen Bereich des Verdampfermediums (22) liegt.
7. Verdampferbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Wölbungsscheitel (28) bezüglich eines zentralen Bereichs des Verdampfermediums
(22) versetzt liegt.
8. Verdampferbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der Brennkammer (18) das Verdampfermedium (22) konvex gewölbt ist.
9. Verdampferbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der Brennkammer (18) das Verdampfermedium konkav gewölbt ist.
10. Verdampferbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Umfangsrandbereich (24) des Verdampfermediums (22) an dem Bodenbereich
(16) oder/und der Umfangswandung (14) der Gehäuseanordnung (12) anliegt.
11. Verdampferbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Brennstoffzuführleitung (30) in das Verdampfermedium (22) im Bereich eines Wölbungsscheitels
(28) einmündet.