Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug.
Zweck der Erfindung ist es, Heizungsanlagen vor allem für solche Fahrzeuge zu schaffen, die nicht in einem geschlossenen Raum untergebracht werden können. Dabei soll die Anlage auch in Abwesenheit des Fahrzeuglenkers automatisch einschaltbar sein, um das Fahrzeuginnere auf jenen Zeitpunkt hinzu erwärmen, an welchem der Fahrzeuglenker den Wagen zu benützen gedenkt.
Diese Anlage ist gekennzeichnet durch einen doppelwandigen Wärmeaustauscher mit einer durch die innere Wand begrenzten Brennkammer und einer durch die innere und die äussere Wand gebildeten äusseren Kammer zur Durchleitung des Wärmeaustauschmediums, durch eine Zündeinrichtung für den in die Brennkammer einströmenden Brennstoff und ein Ventil in der Brennstoffzufuhrleitung.
Obwohl die Anlage im Prinzip auch als Stationäranlage ausgebildet sein könnte, um ein regelmässig am gleichen Platz abgestelltes Fahrzeug zu beheizen, ist sie mit Vorteil im Fahrzeug selber eingebaut, da sie relativ wenig Platz beansprucht.
Bei Kraftfahrzeugen lassen sich die hauptsächlichsten Teile ohne weiteres im Motorraum unterbringen.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Heizungsanlage wird in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt, es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltschema der Heizungsanlage und
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch den Wärmeaustauscher sowie eine Darstellung der wesentlichsten an ihn angeschlossenen Bestandteile der Heizungsanlage.
Hauptbestandteil der Anlage bildet ein Wärmeaustauscher 1. Er ist doppelwandig, vorteilhaft als doppelwandiger Zylinder ausgebildet, wobei durch den inneren Mantel 101 eine innere oder Brennkammer 102 und durch den inneren Mantel 101 und den äusseren Mantel 103 eine äussere Kammer 104 gebildet sind. Die äussere Kammer 104 nimmt das Wärmeaustauschmedium auf. Sie steht mit einem Rohr 105 in Verbindung, das zwecks Verbesserung des Wärmeaustausches durch die ganze Brennkammer 102 hindurchgeführt ist und dann anschliessend in das schematisch dargestellte Fahrzeuginnere 2 führt.
In die Brennkammer 102 mündet eine Leitung 3, welche durch die äussere Kammer 104 hindurchgeführt ist. Sie ist an eine Brennstoffquelle 4 angeschlossen. Diese Brennstoffquelle ist zweckmässigerweise eine Flüssiggasflasche, da Flüssiggas weniger betriebsgefährlich als Benzin ist, wie es für die bisher bekannten Zusatzheizungen verwendet wird, praktisch nur zu Wasserdampf und Kohlendioxyd verbrennt und daher auch keine Gerüche aufkommen lässt, wie sie mit den erwähnten Benzinheizungen im Wageninneren nie ganz zu vermeiden waren. Zudem lässt sich eine solche Flüssiggasflasche bequem im Wagen unterbringen, zweckmässigerweise im Kofferraum.
In dieser Brennstoffleitung ist ein Elektroventil 5 eingesetzt, welches die Zufuhr des Gases reguliert. Es wird durch einen Verzögerungsschalter 6 betätigt.
In die Brennkammer 102 hinein ragt auch eine Glühkerze 7, die zweckmässigerweise neben der Mündung der Brennstoffleitung 3 angeordnet ist. Im weiteren sind ein Thermoschalter 8 sowie eine Frischluftzuleitung 106 in die Brennkammer 102 eingeführt. Die Frischluftleitung 6 ist konzentrisch innerhalb eines Frischlufteinlasses 107 angeordnet, der aber bereits in der äusseren Kammer 104 endet. In diesem Frischlufteinlass befindet sich ein durch einen Motor 9 angetriebenes Gebläse 10.
Der elektrische Teil der Anlage weist gemäss Fig. 1 eine Schaltuhr 11 auf. Sie ist mit ihrem Eingang 111 über den Anschluss 121 eines Handschalters 12 sowie über eine Sicherung 13 an eine Stromquelle, zweckmässigerweise an die Fahrzeugbatterie 14, angeschlossen. Der Ausgang 112 der Schaltuhr 11 sowie der andere Anschluss 122 des Handschalters 12 sind gemeinsam mit den Erregerwicklungen zweier Relais 15 und 16 verbunden, von denen das Relais 15 als Ruhekontaktrelais, das Relais 16 als Arbeitskontaktrelais ausgebildet ist.
Der Ruhekontakt 151 steht in Verbindung mit dem Verzögerungsschalter 6. Der Arbeitskontakt 161 ist an die Batterie 14 angeschlossen und verbindet in geschlossener Stellung diese mit dem Gebläsemotor 9, dem Verzögerungsschalter 6 und parallel dazu, über einen Widerstand 17, mit dem Thermoschalter 8, an den noch die Glühkerze 7 angeschlossen ist.
Die Anlage wird wie folgt betrieben:
Durch Drehen des Handschalters 12 in Fig. 1 aus der eingezeichneten Neutralstellung im Uhrzeigersinn erhält der Anschluss 121 und damit die Schaltuhr 11 Strom, und letztere beginnt zu arbeiten. Nach einem von Hand an ihr einstellbaren Zeitintervall werden ihr Eingang 111 und ihr Ausgang 112 miteinander leitend verbunden. Dadurch sprechen die beiden Relais 15 und 16 an. Während der Kontakt 151 öffnet, schliesst der Kontakt 161, wodurch sowohl der Gebläsemotor 9 als auch der Thermoschalter 8 und die Glühkerze 7 unter Strom gesetzt werden. Das Gebläse 10 fördert somit Frischluft sowohl in die äussere Kammer 104 als auch in die Brennkammer 102 des Wärmeaustauschers und spült die letztere dadurch von allfällig vorhandenen Restgasen, welche durch einen Abgasstutzen 108 entweichen können.
Die Glühkerze 7 wird erwärmt, bis sie ihre volle Glühtemperatur erreicht hat.
Durch das Schliessen des Kontaktes 151 hat auch der Verzögerungsschalter 6 zu arbeiten begonnen. Er öffnet nun nach derjenigen Zeit, welche die Glühkerze benötigt um ihre volle Glühtemperatur zu erreichen, das Elektroventil 5, so dass Gas aus dem Behälter 4 in die Brennkammer 102 strömen kann. Infolge der bereits auf Betriebstemperatur sich befindlichen Glühkerze 7 und dank der vom Gebläse 10 geförderten Frischluft wird das einströmende Gas sofort entzündet; die Abgase entweichen über den Stutzen 108. Durch die sich entwickelnde Wärme schaltet der Thermoschalter 8 bei einer bestimmten Temperatur, etwa bei 80" C, die Glühkerze 7 aus, die nun nicht mehr benötigt wird, weil bei dieser Temperatur die Verbrennung des einströmenden Gases von selber weitergeht.
Dieser Vorgang dauert nur wenige Sekunden; der Übergang zur selbständigen Verbrennung ist hörbar, weil durch das Ausschalten der Glühkerze der Spannungsabfall in der Leitung geringer wird und der Gebläsemotor 9 dadurch schneller läuft. Die Schaltuhr läuft in dieser Zeit weiter, bis Eingang 111 und Ausgang 112 wieder voneinander getrennt werden.
Dadurch werden die beiden Relais wieder stromlos; der Kontakt 151 schliesst, was über den Verzögerungsschalter 6 ein Schliessen des Elektroventils 5 und damit ein Versiegen der Gaszufuhr zur Folge hat, während der Kontakt 161 öffnet und damit den Gebläsemotor 9 sowie auch den Thermoschalter 8 ausschaltet.
Es ist also möglich, die Schaltuhr 11 so einzustellen, dass sie zu einer bestimmten Zeit, beispielsweise eine Viertelstunde vor der geplanten Abfahrtszeit, die Heizungsanlage einschaltet, so dass der Innenraum 2 bereits erwärmt ist, wenn der Lenker das Fahrzeug besteigt. Er kann alsdann die Heizungsanlage noch so lange in Betrieb lassen, bis die Schaltuhr 11 die Anlage wieder ausschaltet; bis zu diesem Zeitpunkt wird im allgemeinen die seriemässig eingebaute Fahrzeugheizungsanlage in der Lage sein, die weitere Heizung zu übernehmen.
Der Lenker kann aber auch den Handschalter 12 sofort in Neutralstellung bringen und dadurch die dargestellte Heizungsanlage ausschalten. Zeigt es sich während der Fahrt, dass die seriemässig eingebaute Heizungsanlage des Fahrzeuges dieses nicht genügend erwärmen kann, oder erfolgt die Abfahrt früher als vorgesehen, so kann der Lenker den Handschalter 12 nach links drehen, so dass der Anschluss 122 Strom erhält; die Anlage wird dann unter Umgehung der Schaltuhr 11 gesteuert, muss allerdings aber auch von Hand wieder ausgeschaltet werden.
Durch das Entleeren des Flüssiggasbehälters 4 könnte der Gasdruck schliesslich so weit absinken, dass die selbsttätige Verbrennung nicht mehr gewährleistet ist, wodurch sich im Wärmeaustauscher ein explosives Gemisch aus Gas und Luft bilden könnte. Um dies zu vermeiden, ist in der Leitung 3 ein einstellbares Rückhalteventil 18 eingebaut, das bei Unterschreiten eines Mindestgasdruckes bzw. einer Mindestgasmenge im Behälter 4 die Leitung 3 sperrt. Der Behälter 4 muss dann gegen einen neuen, vollen Behälter ausgetauscht werden.
The invention relates to a heating system for a vehicle, in particular a motor vehicle.
The purpose of the invention is to create heating systems primarily for vehicles that cannot be accommodated in an enclosed space. The system should also be able to be switched on automatically in the absence of the vehicle driver in order to heat the vehicle interior to the point in time at which the vehicle driver intends to use the vehicle.
This system is characterized by a double-walled heat exchanger with a combustion chamber delimited by the inner wall and an outer chamber formed by the inner and outer walls for the passage of the heat exchange medium, an ignition device for the fuel flowing into the combustion chamber and a valve in the fuel supply line.
Although the system could in principle also be designed as a stationary system in order to heat a vehicle that is regularly parked in the same place, it is advantageously installed in the vehicle itself, since it takes up relatively little space.
In automobiles, the main parts can easily be accommodated in the engine compartment.
An embodiment of the heating system according to the invention is shown in the accompanying drawings, which show:
Fig. 1 is a circuit diagram of the heating system and
2 shows a schematic cross section through the heat exchanger and a representation of the most important components of the heating system connected to it.
The main component of the system is a heat exchanger 1. It is double-walled, advantageously designed as a double-walled cylinder, with an inner or combustion chamber 102 being formed by the inner jacket 101 and an outer chamber 104 being formed by the inner jacket 101 and the outer jacket 103. The outer chamber 104 receives the heat exchange medium. It is connected to a pipe 105 which, in order to improve the heat exchange, is passed through the entire combustion chamber 102 and then leads into the vehicle interior 2 shown schematically.
A line 3, which is passed through the outer chamber 104, opens into the combustion chamber 102. It is connected to a fuel source 4. This fuel source is expediently a liquefied gas bottle, since liquefied gas is less dangerous than gasoline, as it is used for the previously known auxiliary heaters, burns practically only to water vapor and carbon dioxide and therefore does not emit any odors, as they never quite occur with the gasoline heaters mentioned in the vehicle interior were to be avoided. In addition, such a liquid gas bottle can be conveniently placed in the car, conveniently in the trunk.
In this fuel line, an electric valve 5 is used, which regulates the supply of gas. It is operated by a delay switch 6.
A glow plug 7, which is expediently arranged next to the mouth of the fuel line 3, also protrudes into the combustion chamber 102. A thermal switch 8 and a fresh air supply line 106 are also introduced into the combustion chamber 102. The fresh air line 6 is arranged concentrically within a fresh air inlet 107, which, however, already ends in the outer chamber 104. A fan 10 driven by a motor 9 is located in this fresh air inlet.
According to FIG. 1, the electrical part of the system has a timer 11. It is connected with its input 111 via the connection 121 of a manual switch 12 as well as via a fuse 13 to a power source, expediently to the vehicle battery 14. The output 112 of the timer 11 and the other connection 122 of the manual switch 12 are connected together with the excitation windings of two relays 15 and 16, of which the relay 15 is designed as a normally closed relay and the relay 16 as a normally open relay.
The normally closed contact 151 is in connection with the delay switch 6. The normally open contact 161 is connected to the battery 14 and, in the closed position, connects it to the fan motor 9, the delay switch 6 and, in parallel, via a resistor 17, to the thermal switch 8 to the glow plug 7 is still connected.
The system is operated as follows:
By turning the manual switch 12 in FIG. 1 from the drawn neutral position clockwise, the connection 121 and thus the time switch 11 receive power, and the latter begins to work. After a manually adjustable time interval, its input 111 and its output 112 are conductively connected to one another. As a result, the two relays 15 and 16 respond. While contact 151 opens, contact 161 closes, as a result of which both fan motor 9 and thermal switch 8 and glow plug 7 are energized. The fan 10 thus conveys fresh air both into the outer chamber 104 and into the combustion chamber 102 of the heat exchanger and thereby flushes the latter of any residual gases that may be present, which can escape through an exhaust pipe 108.
The glow plug 7 is heated until it has reached its full glow temperature.
By closing the contact 151, the delay switch 6 has also started to work. After the time it takes for the glow plug to reach its full glow temperature, it now opens the electric valve 5 so that gas can flow from the container 4 into the combustion chamber 102. As a result of the glow plug 7, which is already at operating temperature, and thanks to the fresh air conveyed by the fan 10, the inflowing gas is ignited immediately; the exhaust gases escape through the nozzle 108. Due to the developing heat, the thermal switch 8 switches off the glow plug 7 at a certain temperature, approximately at 80 ° C., which is no longer required because at this temperature the combustion of the inflowing gas from continues himself.
This process only takes a few seconds; the transition to independent combustion is audible because switching off the glow plug reduces the voltage drop in the line and the fan motor 9 therefore runs faster. The time switch continues to run until input 111 and output 112 are separated from each other again.
This means that the two relays are de-energized again; the contact 151 closes, which closes the solenoid valve 5 via the delay switch 6 and thus stops the gas supply, while the contact 161 opens and thus switches off the fan motor 9 and also the thermal switch 8.
It is therefore possible to set the timer 11 so that it switches on the heating system at a certain time, for example a quarter of an hour before the planned departure time, so that the interior 2 is already heated when the driver gets on the vehicle. He can then leave the heating system in operation until the timer 11 switches the system off again; By this time, the vehicle heating system installed as standard will generally be able to take over the additional heating.
The driver can, however, also bring the manual switch 12 into the neutral position immediately and thereby switch off the heating system shown. If it turns out during the journey that the standard heating system of the vehicle cannot heat it up enough, or if the departure is earlier than intended, the driver can turn the hand switch 12 to the left so that the connection 122 receives power; the system is then controlled bypassing the timer 11, but must also be switched off again manually.
By emptying the liquid gas container 4, the gas pressure could finally drop so far that the automatic combustion is no longer guaranteed, as a result of which an explosive mixture of gas and air could form in the heat exchanger. In order to avoid this, an adjustable retaining valve 18 is installed in the line 3, which blocks the line 3 when the gas pressure falls below a minimum or a minimum amount of gas in the container 4. The container 4 must then be exchanged for a new, full container.