DE102010043222B4

DE102010043222B4 - Brennkammerbaugruppe und Zündorgan dafür

Info

Publication number: DE102010043222B4
Application number: DE201010043222
Authority: DE
Inventors: Andreas WETZL; Wolfgang Pfister
Original assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2014-02-27
Anticipated expiration: 2030-11-03
Also published as: US9121603B2; US20120104109A1; RU2561349C2; DE102010043222A1; RU2011144374A; CN102563643B; CN102563643A

Abstract

Brennkammerbaugruppe, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein Brennkammergehäuse (12) mit einer eine Brennkammer umgebenden Gehäusewandung (16), wobei im Bereich der Gehäusewandung (16) wenigstens eine Zündorganöffnung (28) vorgesehen ist und in wenigstens einer Zündorganöffnung (28) ein Zündorgan (30) mit einem Befestigungsbereich (44) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Zündorganöffnung (28) mit einem Kreiskeil-Innenprofil (54) ausgebildet ist und der Befestigungsbereich (44) des in dieser befestigten Zündorgans (30) mit einem Kreiskeil-Außenprofil (64) ausgebildet und in Befestigungseingriff mit dem Kreiskeil-Innenprofil (54) ist und dass zwischen einem Kreiskeil-Innenprofil (54) und einem damit in Befestigungseingriff stehenden Kreiskeil-Außenprofil (64) wenigstens eine Verbrennungslufteintrittsöffnung (72) gebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkammerbaugruppe, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein Brennkammergehäuse mit einer eine Brennkammer umgebenden Gehäusewandung, wobei im Bereich der Gehäusewandung wenigstens eine Zündorganöffnung vorgesehen ist und in wenigstens einer Zündorganöffnung ein Zündorgan mit einem Befestigungsbereich festgelegt ist.
Eine aus der DE 10 2005 055 642 A1 bekannte Brennkammerbaugruppe 10 ist in der 1 dargestellt und umfasst ein Brennkammergehäuse 12 mit einer eine Brennkammer 14 umgebenden Gehäusewandung 16. Diese Gehäusewandung 16 umfasst eine näherungsweise zylindrisch ausgebildete Umfangswandung 18 und eine Bodenwandung 20. Die Umfangswandung 18 und die Bodenwandung 20 können an einem integral ausgebildeten, topfartigen Bauteil vorgesehen sein, können aber auch als separate Bereiche bzw. Baugruppen bereitgestellt und miteinander verbunden sein.
An der Umfangswandung 18 ist ein Zündorganaufnahmeansatz 22 vorgesehen. Dieser ist im Bereich eines ersten Endes 24 zu der in dem Brennkammergehäuse 12 gebildeten Brennkammer 14 offen. An seinem von der Umfangswandung 18 entfernten Ende 26 trägt der Zündorganaufnahmeansatz ein in der im Zündorganaufnahmeansatz 22 gebildeten Zündorganöffnung 28 sich erstreckendes Zündorgan 30, beispielsweise eine Glühkerze.
Die Innenoberfläche der Umfangswandung 18 und auch die Innenoberfläche des Zündorganaufnahmeansatzes 22 sind mit porösem Verdampfermedium 32 bzw. 34 ausgekleidet. Das poröse Verdampfermedium 34 des Zündorganaufnahmeansatzes 22 und das poröse Verdampfermedium 32 der Umfangswandung 18 stehen im Bereich einer Öffnung 36, in deren Bereich die Zündorganöffnung 28 des Zündorganaufnahmeansatzes 20 zur Brennkammer 14 hin offen ist, miteinander in Verbindung. Eine Brennstoffzuführleitung 38 speist flüssigen Brennstoff im Bereich des Zündorganaufnahmeansatzes 22 in das dort vorgesehene poröse Verdampfermedium 34 ein. Durch Kapillarförderwirkung und auch schwerkraftbedingt verteilt der flüssige Brennstoff sich im Innenvolumenbereich dieses porösen Verdampfermediums 34 und gelangt auch in das poröse Verdampfermedium 32. An den zur Zündorganöffnung 28 bzw. zur Brennkammer 40 hin frei liegenden Oberflächen der porösen Verdampfermedien 32, 34 kann zur Verbrennung mit Verbrennungsluft Brennstoff austreten. Um diese Verbrennungsluft zuzuführen, ist beispielsweise im Zündorganaufnahmeansatz 22 eine Verbrennungsluftzuführöffnung 40 vorgesehen, welcher beispielsweise eine Durchtrittsöffnung 42 im porösen Verdampfermedium 34 gegenüber liegen kann. Selbstverständlich können hier auch mehrere derartige Öffnungen 40 bzw. 42 vorgesehen sein. Auch ist es möglich, in der Gehäusewandung, also in der Umfangswandung 18 oder/und Bodenwandung 20 weitere Verbrennungslufteintrittsöffnungen vorzusehen.
Das Zündorgan 30 weist in seinem am Ende 26 des Zündorganaufnahmeansatzes 22 liegenden Endbereich einen Befestigungsbereich 44 auf. Dieser ist im Zündorganaufnahmeansatz 22 bzw. am Ende 26 desselben festgelegt, beispielsweise durch Schraubeingriff. Ausgehend vom Befestigungsbereich 44 erstreckt sich ein Zündbereich 46 in der im Zündorganaufnahmeansatz 22 langgestreckten Zündorganöffnung 28. Vom Befestigungsbereich 44 erstreckt sich außerhalb des Zündorganaufnahmeansatzes 22 eine elektrische Anschlussleitung 48, über welche der zur Erregung einer im Zündbereich 46 vorgesehenen und in der 1 angedeuteten Glühwendel erforderliche elektrische Strom zugeführt werden kann.
Aus der DE 10 2008 053 959 A1 ist eine Brennkammerbaugruppe bekannt, die insbesondere für ein Nahrungsmittelbehandlungsgerät Einsatz finden kann. Diese Brennkammerbaugruppe ist mit zwei einander umgebend angeordneten Wandungen aufgebaut, durch welche ein Zündorgan hindurchgeführt ist. Das Zündorgan ragt in einen Verbrennungsraum und ist durch jeweilige Befestigungsanordnungen bezüglich jeder der Wandungen fluiddicht angeschlossen.
Die DE 10 2008 047 017 offenbart eine Drehmomente in beiden Drehrichtungen und axiale Kräfte übertragende Kreiskeilverbindung mit einem Kreiskeil-Außenprofil an einem Zapfen und einem Kreiskeil-Innenprofil an einem in einer Öffnung einer Maschinenstruktur anzubringenden Zwischenring.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkammerbaugruppe, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, vorzusehen, bei welcher bei vereinfachtem Aufbau eine gleichwohl stabile Befestigung wenigstens eines Zündorgans an einem Brennkammergehäuse erreicht ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Brennkammerbaugruppe, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein Brennkammergehäuse mit einer eine Brennkammer umgebenden Gehäusewandung, wobei im Bereich der Gehäusewandung wenigstens eine Zündorganöffnung vorgesehen ist und in wenigstens einer Zündorganöffnung ein Zündorgan mit einem Befestigungsbereich festgelegt ist.
Dabei ist weiter vorgesehen, dass wenigstens eine Zündorganöffnung mit einem Kreiskeil-Innenprofil ausgebildet ist und der Befestigungsbereich des in dieser befestigten Zündorgans mit einem Kreiskeil-Außenprofil ausgebildet und in Befestigungseingriff mit dem Kreiskeil-Innenprofil ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau wird die Befestigung wenigstens eines Zündorgans in einer Zündorganöffnung durch die Zusammenwirkung zweier komplementärer Kreiskeilprofile erlangt. Diese sind fertigungstechnich deutlich einfacher zu realisieren, als beispielsweise Gewindeformationen. Auf Grund der selbsthemmenden Befestigungswirkung derartiger Kreiskeilprofile wird jedoch eine stabile und auch durch Erschütterungen nicht zu lösende Festlegung gewährleistet. Gleichwohl besteht die Möglichkeit, durch Angreifen vermittels eines Werkzeugs die beiden miteinander in Befestigungseingriff stehenden Kreiskeilprofile zu lösen, beispielsweise um Wartungsarbeiten vorzunehmen oder ein defektes Zündorgan zu tauschen.
Insbesondere in der Startphase der Verbrennung ist es vorteilhaft, wenn die zur Verbrennung erforderliche Verbrennungsluft in einem Bereich nahe dem Zündorgan eingeleitet wird. Hierzu ist erfindungsgemäß weiter vorgesehen, dass zwischen einem Kreiskeil-Innenprofil und einem damit in Befestigungseingriff stehenden Kreiskeil-Außenprofil wenigstens eine Verbrennungslufteintrittsöffnung gebildet ist. Es werden also die bei miteinander in Befestigungseingriff stehenden, komplementären Kreiskeilprofile im Befestigungszustand vorhandenen Öffnungen erfindungsgemäß gleichzeitig auch zum Einleiten von Verbrennungsluft genutzt. Es ist somit nicht erforderlich, Öffnungen durch zusätzliche bauliche Maßnahmen abzudichten.
Wenigstens eine Zündorganöffnung, insbesondere eine Zündorganöffnung, in deren Bereich ein Zündorgan festgelegt ist, kann im Bereich einer Umfangswandung der Gehäusewandung vorgesehen sein.
Um insbesondere in der Startphase, also am Beginn der Verbrennung, vergleichsweise schnell günstige Zündbedingungen zu schaffen, wird weiter vorgeschlagen, dass an der Gehäusewandung wenigstens ein zur Brennkammer offener Zündorganaufnahmeansatz vorgesehen ist und dass in wenigstens einem Zündorganaufnahmeansatz eine Zündorganöffnung gebildet ist.
Hinsichtlich der Zündbedingungen einerseits und eines möglichst leicht zu realisierenden Aufbaus andererseits, ist es dabei vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Zündorganaufnahmeansatz wenigstens in seinem von der Gehäusewandung entfernt liegenden Endbereich mit dem Kreiskeil-Innenprofil ausgebildet ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeugheizgerät, umfassend eine erfindungsgemäße Brennkammerbaugruppe oder/und wenigstens ein erfindungsgemäßes Zündorgan.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
1 eine Schnittdarstellung einer Brennkammerbaugruppe mit einem Zündorgan;
2 eine perspektivische Darstellung einer Brennkammerbaugruppe bzw. eines Brennkammergehäuses dafür;
3 eine perspektivische Darstellung eines Zündorgans für die in 2 dargestellte Brennkammerbaugruppe;
4 eine Ansicht des in 3 dargestellten Zündorgans in Blickrichtung IV in 3 in Verbindung mit einem Abschnitt eines Zündorganaufnahmeansatzes.
In 2 ist eine erfindungsgemäß ausgebildete Brennkammerbaugruppe 10 bzw. ein Gehäuse 12 dafür erkennbar. Man erkennt die Gehäusewandung 16 mit der Umfangswandung 18 und der Bodenwandung 20, an welcher im dargestellten Ausgestaltungsbeispiel schaufelartige Verbrennungsluftleitelemente 50 zum Erzeugen einer Wirkbeströmung in der in die in 2 nicht erkennbare Brennkammer einzuleitenden Verbrennungsluft.
Man erkennt weiter den näherungsweise tangential von der Umfangswandung 18 sich erstreckenden Zündorganaufnahmeansatz 22, der an seinem von der Umfangswandung 18 liegenden Ende 26 offen ist. Vom Zündorganaufnahmeansatz 22 zweigt ein seitlicher Anschlussstutzen 52 ab. In diesen kann die in 1 beim Stand der Technik dargestellte Brennstoffzuführleitung 38 einmünden.
Der interne Aufbau des Brennkammergehäuse 12 der 2 kann dem vorangehend mit Bezug auf die 1 Beschriebenen entsprechen, so dass auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird.
Die in 2 erkennbare Zündorganaufnahmeöffnung 28 des Zündorganaufnahmeansatzes 22 ist im Bereich des Endes 26 mit einem Kreiskeil-Innenprofil 54 ausgebildet. Dieses umfasst eine Mehrzahl um eine Längsmittenachse L₁ näherungsweise kreisartig sich erstreckender Rampenbereiche 56, die an jeweiligen Stufenbereichen 58 zum Bereitstellen des Kreiskeil-Innenprofils ineinander übergehen. Ein derartiger Rampenbereich kann beispielsweise dadurch charakterisiert werden, dass sein Abstand einer Oberfläche zur Längsmittenachse L₁ ausgehend von der an einem jeweiligen Stufenbereich 58 generierten sprunghaften oder stufenartigen Abstandsverringerung in Umfangsrichtung beispielsweise kontinuierlich zunimmt, bis beim in Umfangsrichtung nächstfolgenden Stufenbereich 56 wieder eine sprungartige bzw. stufenartige Abnahme des Abstands zur Längsmittenachse L₁ auftritt.
In 3 ist ein in dem Zündorganaufnahmeansatz 22 aufzunehmendes Zündorgan 30 dargestellt. Dieses umfasst einen allgemein mit 44 bezeichneten Befestigungsbereich und einen in der Zündorganaufnahmeöffnung 28 entlang des Zündorganaufnahmeansatzes 22 sich erstreckenden Zündbereich 46, in welchem beispielsweise eine elektrisch erregbare Glühwendel vorgesehen sein kann. Zur elektrischen Kontaktierung kann an der bezüglich des Zündbereichs 46 entgegengesetzten Seite des Befestigungsbereichs 44 ein Kontaktanschlussbereich 62 vorgesehen sein. Der Befestigungsbereich 44 ist mit einem zum Kreiskeil-Innenprofil 54 komplementären Kreiskeil-Außenprofil 64 ausgebildet. Auch dieses Kreiskeil-Außenprofil 64 umfasst mehrere, im dargestellten Beispiel auch drei, Rampenbereiche 66, die in jeweiligen Stufenbereichen 68 ineinander übergehen. Auch hier erstreckt sich das Kreiskeil-Außenprofil 64 mit seinen Rampenbereichen 66 näherungsweise kreisartig um eine Längsmittenachse L₂ des Zündorgans 30, welche, in einem Zustand, in welchem das Zündorgan 60 in dem Zündorganaufnahmeansatz 22 aufgenommen ist, im Wesentlichen mit der Längsmittenachse L₁ desselben übereinstimmt. Auch bei diesem Kreiskeil-Außenprofil zeichnen sich die Rampenbereiche 66 beispielsweise dadurch aus, dass ausgehend von einer sprungartigen bzw. stufenartigen Zunahme des Abstands einer Außenoberfläche zur Längsmittenachse 12 dieser Abstand in Umfangsrichtung dann beispielsweise kontinuierlich abnimmt, bis bei dem in Umfangsrichtung nächstfolgenden Stufenbereich 68 wieder eine sprungartige bzw. stufenartige Zunahme des Abstands der Außenumfangsfläche auftritt.
Durch die komplementäre Ausgestaltung der beiden Kreiskeilprofile 54, 64, was sowohl die Dimensionierung als auch die Anzahl der jeweiligen Rampen- und Stufenbereiche betrifft, ist es möglich, diese beiden Kreiskeilprofile 54, 64 in Richtung der Längsmittenachse L₁ ineinander einzuschieben, wobei der Zündbereich 46 dann in den Zündorganaufnahmeansatz 22 eintaucht. Sind die beiden Kreiskeilprofile 54, 64 auch in axialer Richtung zueinander ausgerichtet, wird durch Angreifen eines Werkzeugs beispielsweise an einer sechskantartig ausgebildeten Werkzeugangriffsformation 70 das Zündorgan 30 in der Zündorganaufnahmeöffnung 28 gedreht, und zwar in der Darstellung der 2 und 3 entgegen dem Uhrzeigersinn. Dies führt dazu, dass die im Einschiebezustand zunächst noch sehr nahe einander gegenüberliegenden Stufenbereiche 58, 68 sich voneinander entfernen und die einander radial gegenüberliegenden Rampenbereiche 54, 64 sich bezüglich einander verkeilen. Dabei wird der in 4 erkennbare Zustand erzeugt, in welchem zwischen in Umfangsrichtung einander unmittelbar gegenüberliegenden Stufenbereichen 58, 68 und den davon ausgehenden bzw. daran anschließenden Rampenbereichen 56, 66 Öffnungen 72 entstehen. Diese sind sowohl zum Innenvolumenbereich des Zündorganaufnahmeansatzes 22, also zur Zündorganaufnahmeöffnung 28, als auch nach außen hin offen. Diese Öffnungen 72, welche insbesondere bei der gleichmäßigen Umfangsverteilung der Rampenbereiche bzw. der Stufenbereiche an den beiden Kreiskeilprofilen ebenfalls gleichmäßig über den Umfang verteilt sind, ermöglichen den Eintritt von Verbrennungsluft in den Zündorganaufnahmeansatz und zwar in über den Umfang um die Längsmittenachse L₁ gleichmäßig verteilter Art und Weise. Auf das Vorsehen zusätzlicher Öffnungen im Zündorganaufnahmeansatz 22 selbst, welche beispielsweise durch Bohren eingebracht werden müssten, kann somit verzichtet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau wird also eine Arretierung eines Zündorgans an einem Brennkammergehäuse, im dargestellten Beispiel einem Zündorganaufnahmeansatz desselben, in baulich einfacher Weise durch miteinander durch Verdrehen eines Zündorgans in eine selbsthemmende Verkeilungswirkung bringbare Kreiskeilprofile erzeugt. Dies macht das Einbringen eines Gewindes in den Zündorganaufnahmeansatz bzw. das Brennkammergehäuse überflüssig. Das Kreiskeil-Innenprofil am Zündorganaufnahmeansatz kann bei Herstellung des Brennkammergehäuse beispielsweise in einem Gieß- oder Druckgussverfahren mit angeformt werden. Aufgrund der selbsthemmenden Arretierung besteht die Gefahr des Loslösens des Zündorgans tatsächlich ist. Hierzu ist es erforderlich, mit einem entsprechenden Werkzeug auf das Zündorgan einzuwirken und dieses zu lösen. Dies vereinfacht auch den Vorgang zum Austauschen z. B. eines defekten Zündorgans.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung selbstverständlich auch Anwendung finden können, wenn die Zündorganöffnung nicht in einem Zündorganaufnahmeansatz, sondern beispielsweise unmittelbar in der Umfangswandung oder der Bodenwandung des Brennkammergehäuses vorgesehen ist. Auch dort könnte in einer bei einem Gießvorgang beispielsweise eingeformten Öffnung ein Kreiskeil-Innenprofil bereitgestellt werden. Auch sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich ein Brennkammergehäuse, wie es in 2 dargestellt ist, mehr als einen Zündorganaufnahmeansatz aufweisen kann, beispielsweise zwei oder drei Zündorganaufnahmeansätze, die dann gewünschtenfalls gleich, also alle mit dem Kreiskeil-Innenprofil ausgebildet sein können.

Claims

Brennkammerbaugruppe, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein Brennkammergehäuse (12) mit einer eine Brennkammer umgebenden Gehäusewandung (16), wobei im Bereich der Gehäusewandung (16) wenigstens eine Zündorganöffnung (28) vorgesehen ist und in wenigstens einer Zündorganöffnung (28) ein Zündorgan (30) mit einem Befestigungsbereich (44) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Zündorganöffnung (28) mit einem Kreiskeil-Innenprofil (54) ausgebildet ist und der Befestigungsbereich (44) des in dieser befestigten Zündorgans (30) mit einem Kreiskeil-Außenprofil (64) ausgebildet und in Befestigungseingriff mit dem Kreiskeil-Innenprofil (54) ist und dass zwischen einem Kreiskeil-Innenprofil (54) und einem damit in Befestigungseingriff stehenden Kreiskeil-Außenprofil (64) wenigstens eine Verbrennungslufteintrittsöffnung (72) gebildet ist.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Zündorganöffnung (28) im Bereich einer Umfangswandung (18) der Gehäusewandung (16) vorgesehen ist.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Gehäusewandung (16) wenigstens ein zur Brennkammer offener Zündorganaufnahmeansatz (22) vorgesehen ist und dass in wenigstens einem Zündorganaufnahmeansatz (22) eine Zündorganöffnung (22) gebildet ist.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Zündorganaufnahmeansatz (22) wenigstens in seinem von der Gehäusewandung (16) entfernt liegenden Endbereich (54) mit dem Kreiskeil-Innenprofil (54) ausgebildet ist.
Fahrzeugheizgerät, umfassend eine Brennkammerbaugruppe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.