DE102004057268A1

DE102004057268A1 - Heater and method of making the same

Info

Publication number: DE102004057268A1
Application number: DE200410057268
Authority: DE
Inventors: Frank Erbacher
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-06-08
Also published as: WO2006056180A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff betriebenes Heizgerät (10), insbesondere Kraftfahrzeugheizgerät (10). DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest eine der folgenden Komponenten (12-24) ganz oder teilweise aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff hergestellt und durch einen Formschluss-Fügeprozess befestigt ist: Brennkammer (12) oder Teil der Brennkammer (12), Verdampferelement (14, 16), Prallscheibe (16), Zündeinrichtung (18), Brennstoffdüse (20), Sekundärbrennbereich/Abgasleitung (22), Hitzeschild (24).The invention relates to a heater operated with liquid or gaseous fuel (10), in particular motor vehicle heating device (10). DOLLAR A According to the invention it is provided that at least one of the following components (12-24) wholly or partly made of a ceramic oxide / oxide fiber composite material and secured by a positive connection joining process: combustion chamber (12) or part of the combustion chamber (12), Evaporator element (14, 16), baffle plate (16), ignition device (18), fuel nozzle (20), secondary combustion region / exhaust pipe (22), heat shield (24).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff betriebenes Heizgerät, insbesondere ein Kraftfahrzeugheizgerät. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff betriebenen Heizgeräts, insbesondere eines Kraftfahrzeugsheizgeräts.The The present invention relates to a liquid or gaseous fuel operated heater, in particular a motor vehicle heating device. Furthermore, the invention relates a process for producing a liquid or gaseous fuel operated heater, in particular a motor vehicle heater.

Bisher werden die Brennkammern sowie verschiedene den Brennkammern zugeordnete Komponenten von brennstoffbetriebenen Heizgeräten aus hochtemperaturfesten Hochleistungsstählen hergestellt. Derartige Hochleistungsstähle sind einerseits vom Materialpreis her sehr teuer und andererseits von der Verarbeitung sehr aufwendig. Darüber hinaus weisen derartige Hochleistungsstähle die Eigenschaft auf, bei hohen Temperaturen z.B. Kohlenstoff einzulagern und damit ihre guten Werkstoffeigenschaften zumindest teilweise zu verlieren (Hochtemperatur-Korrosion). Eine weitere Einschränkung besteht darin, dass aus Hochleistungsstahl hergestellte Brennkammern beziehungsweise aus Hochleistungsstahl hergestellte, den Brennkammern zugeordnete Komponenten in der Regel nur bis zu einer Temperatur von 1200 °C einsetzbar sind. Dies begrenzt die Leistungsdichte der Brennkammern und führt zu großem Bauvolumen.So far are the combustion chambers and various associated with the combustion chambers Components of fuel-operated heaters made of high temperature resistant High-performance steels produced. Such high-performance steels are on the one hand of the material price Her very expensive and on the other hand very expensive from the processing. About that In addition, such high-performance steels have the property at high temperatures e.g. To store carbon and thus their good Material properties at least partially lose (high-temperature corrosion). Another limitation is that combustion chambers made of high-performance steel or made of high-performance steel, the combustion chambers associated components usually only up to a temperature from 1200 ° C can be used. This limits the power density of the combustion chambers and leads too big Volume.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Heizgeräte und Verfahren derart weiterzubilden, dass die Herstellungskosten gesenkt werden und gleichzeitig der Einsatz bei höheren Temperaturen möglich wird.Of the Invention is based on the object, the generic heaters and methods in such a way that the production costs are reduced and at the same time the use at higher temperatures is possible.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.These The object is solved by the features of the independent claims.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.advantageous embodiments and further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Heizgerät baut auf den gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass zumindest eine der folgenden Komponenten ganz oder teilweise aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff hergestellt und durch einen Formschluss-Fügeprozess befestigt ist: Brennkammer oder Teil der Brennkammer, Verdampferelement, Prallscheibe, Zündeinrichtung, Brennstoffdüse, Sekundärbrennbereich/Abgasleitung, Hitzeschild. Derartige Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoffe sind vom Materialpreis her günstiger als die bisher eingesetzten Hochleistungsstähle. Darüber hinaus sind derartige Keramiken bei Temperaturen bis zu 1500 °C einsetzbar, relativ elastisch, zäh und bruchunempfindlich (ähnliche Eigenschaften wie Holz). Auch die erfindungsgemäß vorgesehene Befestigung über einen Formschluss-Fügeprozess ist in vielen Fällen deutlich kostengünstiger als beispielsweise aufwendige Schweißverfahren. Als Formschluss-Fügeprozess kommen beispielsweise die folgenden Befestigungsmöglichkeiten in Betracht: Verschrauben, Klipsen, Rasten, Presspassung, direktes Verbinden bei der Herstellung (Laminierung) der Faserkeramik im Grünzustand und insbesondere Klemm-Fügeprozesse. Im Zusammenhang mit einer Verschraubung kann zusätzlich oder alternativ zum Einsatz herkömmlicher Schrauben in besonders vorteilhafter Weise vorgesehen sein, das einzelne Komponenten mit Außengewinden versehen sind, die mit in anderen Komponenten zusammenwirkenden Innengewinden zusammenwirken. Beim Stand der Technik ist die Verbindung zwischen Stahl und Keramik sehr aufwändig, da sich insbesondere bei Vibrationsbeanspruchung des Bauteils die Verbindung zwischen der härteren Keramik und dem weicheren Stahlfügepartner lockert (Abrasion/Abnutzung) und der Keramik – da spröde – eine Beschädigung droht. Die Zähigkeit/Elastizität der erfindungsgemäß eingesetzten Keramik erlaubt die oben genannten Fügeprozesse, da durch die Eleastische Vorspannung immer eine einstückige Verbindung der Fügepartner gewährleistet wird. Damit ist ein sich Freiarbeiten der Keramik bei vibrationen ausgeschlossen.The heater according to the invention builds on the generic state The technique is characterized in that at least one of the following components wholly or partly made of a ceramic oxide / oxide fiber composite material manufactured and fixed by a form-fitting joining process: combustion chamber or part of the combustion chamber, evaporator element, baffle plate, ignition device, fuel nozzle, Secondary firing range / exhaust pipe Heat shield. Such oxide / oxide fiber composites are from Material price cheaper than the previously used high-performance steels. In addition, such ceramics at temperatures up to 1500 ° C usable, relatively elastic, tough and insensitive to breakage (similar Properties like wood). The inventively provided attachment via a Form-fit-joining process is in many cases significantly cheaper as for example elaborate welding process. As a form-fitting joining process, for example the following mounting options into consideration: screwing, clipping, notching, press fit, direct Bonding in the production (lamination) of the fiber ceramic in the green state and in particular clamping joining processes. In connection with a screw connection can be used additionally or alternatively conventional Screws can be provided in a particularly advantageous manner, the individual components with external threads provided with cooperating with other components Internal threads interact. In the prior art, the connection is between steel and ceramics very expensive, since in particular at vibration of the component, the connection between the harder one Ceramics and the softer steel partner loosens (abrasion / wear) and the ceramic - as brittle - threatens damage. The Toughness / elasticity of the inventively used Ceramic allows the above-mentioned joining processes, because of the Eleastic Preload always a one-piece Ensuring connection of the joining partners becomes. This is a free work of ceramics during vibration locked out.

Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Heizgerätes ist vorgesehen, dass der keramische Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff durch Anwenden eines Sin terprozesses auf ein hochfestes Fasergewebe und eine Matrix aus porösem Mullfit hergestellt ist. Anstelle von Mullit können gegebenenfalls auch andere keramische Nanopartikel verwendet werden. Ein derartiger keramischer Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff ist beispielsweise in der Dissertation "Kolloidale Herstellung und Entwicklung eines neuen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoffes" von R. Simon (Montana Universität Löben, 2004) beschrieben. Demgemäß kann das hochfeste Fasergewebe beispielsweise vom Typ Nextel 720 oder Nextel 610 sein. Zum Aufbau der Matrix wird eine kolloidale Suspension verwendet, die eine Mischung aus Nano- und Submikron-Pulvern enthält und beim Sintern eine feinporöse Struktur bildet. Das im Rahmen der genannten Dissertation entwickelte Herstellungsverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass es den Einsatz von einfachen und kostengünstigen, an sich bekannten Laminiertechniken ermöglicht, wie sie zur Herstellung von Bauteilen aus Faserverstärkten Kunststoffen bekannt sind. Die kolloidale Herstellung führt zu homogenen, defektarmen Gefügen von hoher chemischer Reinheit. Durch den Wegfall der sonst üblichen Faserbeschichtung und Nachinfiltrationsschritte wird eine kostengünstige Herstellung des genannten Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoffs möglich.In particularly preferred embodiments of the heater according to the invention it is provided that the ceramic oxide / oxide fiber composite material is prepared by applying a Sin terprozesses on a high-strength fiber fabric and a matrix of porous Mullfit. Optionally, other ceramic nanoparticles may be used instead of mullite. Such a ceramic oxide / oxide fiber composite material, for example, in the thesis "Colloidal production and development of a new oxide / oxide fiber composite material" by R. Simon (Montana University Löben, 2004) described. Accordingly, the high-strength fiber fabric may be, for example, Nextel 720 or Nextel 610 type. To construct the matrix, a colloidal suspension is used which contains a mixture of nano- and submicron powders and forms a fine-porous structure during sintering. The manufacturing process developed in the context of the aforementioned dissertation is characterized by the fact that it makes possible the use of simple and inexpensive, known laminating techniques, as are known for the production of components made of fiber-reinforced plastics. The colloidal preparation leads to homogeneous, low-defect structures of high chemical purity. By eliminating the usual fiber coating and Nachinfiltrationsschritte is a cost-effective production of said oxide / oxide fiber composite fabric possible.

Obwohl es grundsätzlich bevorzugt wird, den Brenner des Heizgeräts aus verschiedenen Keramik-Grundbauteilen zu fertigen, die später durch Formschluss-Fügeprozesse zum Gesamtbrenner verbunden werden, sieht eine bestimmte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor, dass die Brennkammer (12) zumindest teilweise aus Stahl hergestellt ist. Denn aufgrund der Zähigkeit der erfindungsgemäß angesetzten Faser-Keramik ist es möglich, die aus dieser Keramik gefertigten Komponenten später durch einen Formschluss-Fügeprozess in der Brennkammer aus Stahl zu fixieren, was bisher aufgrund der Sprödheit von herkömmlichen Keramik-Werkstoffen gescheitert ist.Although it is generally preferred to manufacture the burner of the heater from various basic ceramic components, which are later connected by form-fitting joining processes to the entire burner, a particular embodiment of the present invention provides that the combustion chamber ( 12 ) is at least partially made of steel. Because of the toughness of the inventively applied fiber ceramic, it is possible to fix the components made of this ceramic later by a form-fitting joining process in the combustion chamber made of steel, which has previously failed due to the brittleness of conventional ceramic materials.

Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Heizgerätes sieht vor, dass die Brennkammer und die Brennstoffdüse einstückig aus dem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff hergestellt sind. Derartige Brennstoffdüsen, die insbesondere in Form von Venturidüsen vorliegen können, werden beispielsweise bei Injektionsbrennern eingesetzt. Bisher müssen beispielsweise keramische Venturidüsen über sehr aufwendige Verbindungstechniken mit anderen Stahlbauteilen gekoppelt werden. Im Gegensatz hierzu ist es durch den Einsatz des keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoffes möglich, die Brennstoffdüsengeometrie in einem einzigen Herstellungsschritt gemeinsam mit der Brennkammergeometrie herzustellen. Dabei ist es beispielsweise weiterhin möglich, eine Zündeinrichtung, beispielsweise in Form eines keramischen Glühstifts, über einen Fügeprozess direkt in die zähe, noch ungesinterte Faserkeramik, zum Beispiel über eine Presspassung, einzuschieben, ohne aufwendige Verbindungstechniken einsetzen zu müssen. Andererseits ist die Keramik auch im gesinterten Zustand zäh und nicht alle Glühstifte sind dazu geeignet, einem Sinterprozess ausgesetzt zu werden. Daher kann alternativ das Einschieben der Zündeinrichtung in die fertige Keramik als Presspassung vorgesehen sein. Weiterhin kann durch die Fertigung der Venturidüse aus dem porösen Material eine gewisse Verdamp fereigenschaft der Düsenwände bezüglich Brennstoffniederschlägen vorteilhaft verwirklicht werden.A preferred embodiment of the heater according to the invention provides that the combustion chamber and the fuel nozzle one piece made of the ceramic oxide / oxide fiber composite material are. Such fuel nozzles, which may be present in particular in the form of venturi nozzles used for example in injection burners. So far, for example ceramic venturi nozzles over very Complex connection techniques coupled with other steel components become. In contrast, it is through the use of the ceramic Oxide / oxide fiber composite possible, the fuel nozzle geometry in a single manufacturing step together with the combustion chamber geometry manufacture. It is still possible, for example, a ignition device, For example, in the form of a ceramic glow plug, via a joining process directly into the tough, yet unsintered fibrous ceramics, for example via a press fit, without having to use complex connection techniques. on the other hand The ceramic is tough even in the sintered state and not all the glow plugs are suitable for being subjected to a sintering process. Therefore Alternatively, the insertion of the ignition device in the finished Ceramic be provided as a press fit. Furthermore, through the Production of the Venturi nozzle from the porous Material a certain Verdamp fereigenschaft the nozzle walls with respect to fuel deposits advantageous be realized.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizgerätes sieht vor, dass das Verdampferelement ein Vlies umfasst. Bisher werden Verdampfer-Vliese von brennstoffbetriebenen Heizern aus gesinterten Stahlfasern hergestellt, die einerseits vom Materialpreis her sehr teuer und andererseits von der Verabreitung sehr aufwendig sind. Ferner sind die bekannten Verdampfer-Vliese empfindlich gegenüber Überhitzung und Abbrand. Kommt statt des Grundstoffs Stahl ein Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff zum Einsatz, so besteht die Möglichkeit, das Vlies und insbesondere die Vliesoberfläche temperaturmäßig höher zu belasten. Die Fertigung der gesamten Brennkammer oder eines Teils der Brennkammer aus Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff eröffnet die Möglichkeit, große Teile der Brennkammer als Verdampferfläche zu nutzen.A Another preferred embodiment of the heater according to the invention sees in that the evaporator element comprises a nonwoven. So far Evaporator nonwovens made of sintered fuel-operated heaters Steel fibers produced, on the one hand from the material price very expensive and on the other hand are very expensive from the date. Furthermore, the known evaporator nonwovens are sensitive to overheating and burnup. Comes instead of the basic material steel an oxide / oxide fiber composite material used, it is possible to to load the fleece and in particular the fleece surface in terms of temperature higher. The production of the entire combustion chamber or part of the combustion chamber made of oxide / oxide fiber composite opens up the possibility of large parts of the Combustion chamber as evaporator surface to use.

Das erfindungsgemäße Verfahren baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass es die folgenden Schritte umfasst:

– Herstellen, ganz oder teilweise, zumindest einer der folgenden Komponenten aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff: Brennkammer oder Teil der Brennkammer, Verdampferelement, Prallscheibe, Zündeinrichtung, Brennstoffdüse, Sekundärbrennbereich/Abgasleitung, Hitzeschild, und
– Fügen der Komponente durch einen Formschluss-Fügeprozess.

The method according to the invention is based on the state of the art in that it comprises the following steps:

Producing, in whole or in part, at least one of the following components of a ceramic oxide / oxide fiber composite material: combustion chamber or part of the combustion chamber, evaporator element, baffle plate, ignition device, fuel nozzle, secondary combustion area / exhaust pipe, heat shield, and
- Joining of the component by a form-fitting joining process.

Dadurch ergeben sich die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Heizgerät erwähnten Vorteile in gleicher oder ähnlicher Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Heizgerät verwiesen wird.Thereby arise the advantages mentioned in connection with the heater according to the invention in the same or similar Way, which is why to avoid repetition on the appropriate versions in connection with the heater according to the invention is referenced.

Gleiches gilt sinngemäß für die folgenden bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei auch diesbezüglich auf die entsprechenden Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Heizgerät verwiesen wird.The same applies mutatis mutandis to the following preferred embodiments of the method according to the invention, although in this regard to the corresponding explanations in connection with the heater according to the invention is referenced.

Auch für das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt, dass der keramische Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff durch Anwenden eines Sinterprozesses auf ein hochfestes Fasergewebe und eine Matrix aus porösem Mullit hergestellt wird. Anstelle von Mullit können gegebenenfalls auch andere keramische Nanopartikel verwendet werden.Also for the inventive method is preferred that the ceramic oxide / oxide fiber composite by Applying a sintering process to a high-strength fiber fabric and a matrix of porous Mullite is produced. Other than mullite may be used ceramic nanoparticles are used.

Darüber hinaus wird es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als vorteilhaft erachtet, dass die Geometrie der Komponente durch ein Laminierverfahren festgelegt wird.Furthermore it is in the inventive method considered advantageous that the geometry of the component through a lamination process is determined.

Zumindest bei bestimmten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Brennkammer zumindest teilweise aus Stahl hergestellt wird.At least in certain embodiments the method according to the invention can be provided that the combustion chamber at least partially Steel is produced.

Auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es als besonders vorteilhaft erachtet, dass die Brennkammer und die Brennstoffdüse einstückig aus dem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff hergestellt werden.Also in the context of the method according to the invention, it is considered to be particular advantageous that the combustion chamber and the fuel nozzle in one piece the ceramic oxide / oxide fiber composite material are produced.

Wesentlich für die Erfindung ist die Erkenntnis, dass moderne Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoffe, die insbesondere als Thermalschutz von Raumfahrzeugen oder als Radom von Hyperschallflugkörpern entwickelt wurden, auch im Zusammenhang mit brennstoffbetriebenen Heizgeräten besonders vorteilhaft eingesetzt werden können, wobei insbesondere die Anwendung von Formschluss-Fügeprozessen zu einer deutlichen Senkung der Herstellungskosten führt. Die Erfindung führt dabei insbesondere dazu, dass eine höhere Leistungsdichte im Brenner erreicht wird, dass eine höhere Lebensdauer erreicht wird und dass eine preisgünstigere und zuverlässigere Fertigungsmethode zur Verfügung gestellt wird.Essential for the Invention is the recognition that modern oxide / oxide fiber composites, in particular as thermal protection of spacecraft or as a radome of hypersonic missiles have been developed, also in the context of fuel-powered heaters can be used particularly advantageously, in particular the Application of form-fitting joining processes leads to a significant reduction in manufacturing costs. The Invention leads in particular, to achieve a higher power density in the burner will that be a higher Lifespan is achieved and that a cheaper and more reliable Manufacturing method available is provided.

Ohne darauf beschränkt zu sein ist die vorliegende Erfindung insbesondere bei Heizungen mit Injektionsbrennern, Zerstäuberbrennern oder Verdampferbrennern anwendbar.Without limited to this to be the present invention, especially in heaters with injection burners, atomizer burners or evaporator burners applicable.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen beispielhaft erläutert.preferred embodiments The invention will be described below with reference to the accompanying drawings exemplified.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizgeräts, wobei lediglich der Brenner näher dargestellt ist; 1 a schematic representation of a first embodiment of the heater according to the invention, wherein only the burner is shown in more detail;

2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizgeräts, wobei lediglich die Brennkammer näher dargestellt ist; und 2 a schematic representation of a second embodiment of the heater according to the invention, wherein only the combustion chamber is shown in more detail; and

3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizgeräts, wobei lediglich die Brennkammer näher dargestellt ist. 3 a schematic representation of a third embodiment of the heater according to the invention, wherein only the combustion chamber is shown in more detail.

1 zeigt schematisch die hier interessierenden Komponenten eines Brenners einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizgeräts 10, das insgesamt nur als Block angedeutet ist. Der Brenner umfasst eine Brennkammer 12, in der eine unter anderem zur Verdampfung von Brennstoff vorgesehene Prallscheibe 16 angeordnet ist. Die Prallscheibe 16 weist Prallscheibendurchbrüche 30 auf, von denen lediglich zwei dargestellt sind. Darüber hinaus ist der Prallscheibe 16 eine Startkammer 28 zugeordnet, in die in an sich bekannter Weise eine Zündeinrichtung 18 ragt. Bezogen auf die Darstellung von 1 ist links neben der Brennkammer 12 ein Flammrohr 22 angeordnet, das einen Sekundärbrennraum bildet und über einen Brennkammerauslass 48 mit der Brennkammer 12 in Verbindung steht. Ein Sekundärbrennraumauslass 50 steht mit einer hier nicht dargestellten Abgasanlage in Verbindung, die zumindest teilweise ebenfalls aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff gebildet sein kann. Rechts von der Prallscheibe 16 ist eine Brennstoff düse 20 in Form einer Venturidüse angedeutet. In die Brennstoffdüse 20 ragt eine hier nicht näher interessierende Brennstoffnadel 26, wie dies an sich ebenfalls bekannt ist. Benachbart zur Brennstoffdüse 20 ist ein einstückig mit dieser ausgebildeter Hitzeschild 24 vorgesehen, der in einen zylindrischen Kragen 34 übergeht. Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann der Hitzeschild bei bestimmten Ausführungsformen eine Sekundärluftbelochung aufweisen, um der Brennkammer neben der durch die Düse zugeführten Brennluft Sekundärluft zuzuführen, insbesondere verdrallte Sekundärluft. 1 schematically shows the components of interest here a burner of an embodiment of the heater according to the invention 10 , which is indicated in total only as a block. The burner includes a combustion chamber 12 in which a baffle plate provided inter alia for the evaporation of fuel 16 is arranged. The baffle plate 16 has baffles breakthroughs 30 of which only two are shown. In addition, the baffle plate 16 a starting chamber 28 assigned, in the manner known per se, an ignition device 18 protrudes. Related to the representation of 1 is to the left of the combustion chamber 12 a flame tube 22 arranged, which forms a secondary combustion chamber and via a Brennkammerauslass 48 with the combustion chamber 12 communicates. A secondary combustion chamber outlet 50 is in communication with an exhaust system, not shown here, which may be at least partially also formed of a ceramic oxide / oxide fiber composite material. Right from the baffle plate 16 is a fuel nozzle 20 indicated in the form of a venturi. In the fuel nozzle 20 protrudes a not interesting here fuel needle 26 as it is also known. Adjacent to the fuel nozzle 20 is an integral with this trained heat shield 24 provided in a cylindrical collar 34 passes. Although not shown, in certain embodiments, the heat shield may have secondary air puffing to provide secondary air to the combustion chamber in addition to the combustion air supplied through the nozzle, in particular, twisted secondary air.

Obwohl prinzipiell auch Ausführungsformen denkbar sind, bei denen beispielsweise die Brennkammer 12 (oder andere der genannten Komponenten) zumindest teilweise aus Stahl hergestellt ist, wird bevorzugt, dass die Brennkammer 12, die Prallscheibe 16, die Düse 20 beziehungsweise der Hitzeschild 24 sowie das Flammrohr 22 aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff hergestellt sind. Im dargestellten Fall sind sämtliche der genannten Komponenten durch einen Formschluss-Fügeprozess miteinander verbunden, wie dies nachfolgend im Zusammenhang mit der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens noch näher erläutert wird.Although, in principle, embodiments are conceivable in which, for example, the combustion chamber 12 (or other of said components) is at least partially made of steel, it is preferred that the combustion chamber 12 , the baffle plate 16 , the nozzle 20 or the heat shield 24 as well as the flame tube 22 are made of a ceramic oxide / oxide fiber composite material. In the case shown, all of the components mentioned are connected to one another by a positive-fit joining process, as will be explained in more detail below in connection with the description of the method according to the invention.

Um zu dem in 1 näher dargestellten Brenner zu gelangen, kann das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt durchgeführt werden. Zunächst werden das Flammrohr 22, die Brennkammer 12, die Prallscheibe 16 und das die Düse 20 sowie den Hitzeschild 24 bildende Bauteil unter Einsatz an sich bekannter Laminiertechniken aus einem Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff hergestellt, insbesondere dem eingangs näher erläuterten Werkstoff. Bei der Herstellung des die Düse 20 beziehungsweise den Hitzeschild 24 bildenden Bauteils ist als Besonderheit zu erwähnen, dass die Zündeinrichtung 18 über einen Fügeprozess direkt in die zähe Faserkeramik eingeschoben wurde, derart, dass sich eine Presspassung im Durchbruch 52 mit dem Bauteil ergibt. Daher können auch diesbezüglich aufwendige Verbindungstechniken entfallen. Zur Montage des Brenners wird zunächst die Prallscheibe 16 in die Brennkammer 12 eingeführt, derart, dass sie an einem von der Brennkammer 12 gebildeten umlaufenden Steg 32 anliegt. Anschließend wird das die Düse 20 und den Hitzeschild 24 bildenden Bauteil, das bereits die Zündeinrichtung 18 trägt, mit dem Kragen 34 in die Brennkammer 12 eingesetzt.To go to that in 1 To reach the burner shown in more detail, the inventive method can be carried out as follows. First, the flame tube 22 , the combustion chamber 12 , the baffle plate 16 and that the nozzle 20 as well as the heat shield 24 forming component using known per se laminating techniques made of an oxide / oxide fiber composite material, in particular the material explained in more detail above. In the production of the nozzle 20 or the heat shield 24 forming component is to be mentioned as a special feature that the ignition device 18 was inserted directly into the tough fiber ceramic via a joining process, such that a press fit in the breakthrough 52 with the component results. Therefore, complex connection techniques can also be omitted in this regard. To install the burner is first the baffle plate 16 into the combustion chamber 12 introduced, so that they are at one of the combustion chamber 12 formed circumferential jetty 32 is applied. Then this will be the nozzle 20 and the heat shield 24 forming component, which already has the ignition device 18 wears, with the collar 34 into the combustion chamber 12 used.

Die Abmessungen sind dabei so gewählt, dass der Kragen 34 die Prallscheibe 16 im Zusammenwirken mit dem Steg 32 festklemmt. Anschließend wird eine erste Klemmvorrichtung 44 in Form eines ersten Spannrings verwendet, um einen ersten Flansch 36 der Brennkammer 12 mit einem dritten Flansch 40 zu verbinden, der sich in der dargestellten Weise senkrecht zu dem Kragen 34 erstreckt. Der erste Spannring 44 kann gegebenenfalls zumindest leicht V-förmig ausgebildet sein, um den ersten Flansch 36 und den dritten Flansch 40 aufeinander zu vorzuspannen. Anschließend wird das Flammrohr 22 befestigt, ebenfalls über einen Klemm-Fügeprozess. Zu diesem Zweck weist die Brennkammer 12 einen zweiten Flansch 38 auf, der mit einem durch das Brennrohr 22 gebildeten vierten Flansch 42 zusammenwirkt, indem der zweite Flansch 38 und der vierte Flansch 42 über einen zweiten Spannring 46 aufeinander zu vorgespannt werden.The dimensions are chosen so that the collar 34 the baffle plate 16 in cooperation with the footbridge 32 clamps. subsequently, ßend is a first clamping device 44 used in the form of a first clamping ring to a first flange 36 the combustion chamber 12 with a third flange 40 to connect, in the manner shown perpendicular to the collar 34 extends. The first clamping ring 44 may optionally be at least slightly V-shaped to the first flange 36 and the third flange 40 to bias one another. Subsequently, the flame tube 22 attached, also via a clamping-joining process. For this purpose, the combustion chamber 12 a second flange 38 on, with one through the combustion tube 22 formed fourth flange 42 cooperates by the second flange 38 and the fourth flange 42 over a second clamping ring 46 to be biased towards each other.

Eine aus dem keramischen Material hergestellte Prallscheibe kann durch die Porosität des Materials auch teilweise eine Verdampferfunktion einnehmen, indem das Material Brennstofftröpfchen aus der Düse zwischenspeichert und einer kontrollierten Verdampfung zuführt, was zu einer guten Brennstoff-Aufbereitung und damit zu einer sehr sauberen Verbrennung führt. Im Falle einer Stahl-Prallscheibe können diese Tröpfchen unter Umständen durch den Leidenfrost-Effekt von der heißen, glatten Oberfläche abspringen und durch die Brennluft in den stromabwärtigen Teil des Brenners geführt werden. Dies kann zu einer unvollständigen Verbrennung und schlechten Abgaswerten führen.A baffle made of the ceramic material can by the porosity of the material also partially occupy an evaporator function, by making the material fuel droplets from the nozzle cached and fed to a controlled evaporation, which to a good fuel treatment and thus to a very clean combustion leads. In the case of a steel baffle, these droplets may be below circumstances Jump off the hot, smooth surface due to the Leidenfrost effect and be guided by the combustion air in the downstream part of the burner. This can be an incomplete one Burning and poor exhaust gas values lead.

In 2 ist lediglich die Brennkammer eines ansonsten nur in Blockform dargestellten Heizgerätes 10 näher dargestellt. Die Brennkammer 12 ist einstückig mit einer Brennstoffdüse 20 und einem als Hitzeschild 24 wirkenden Abschnitt ausgebildet, und zwar aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff. Zur Erzeugung der dargestellten Geometrie können an sich bekannte Laminierverfahren eingesetzt werden. Eine mechanische Nachbearbeitung durch Bohren, Fräsen, Sägen, Feilen und so weiter kann in diesem wie auch in allen anderen Fällen ebenfalls vorgenommen werden, wenn dies erforderlich ist. Als Besonderheit ist auch in diesem Fall hervorzuheben, dass die Zündeinrichtung 18 direkt in die zähe Faserkeramik eingeschoben wurde, ohne aufwendige Verbindungstechniken einzusetzen. Durch das Einschieben der Zündeinrichtung 18 ergibt sich im Bereich des Hitzeschilds 24 ein Brennkammerdurchbruch 54. Hinter dem Brennkammerauslass 48 erstreckt sich vorzugs weise ein nicht dargestelltes Flammrohr, das einen Sekundärbrennraum bilden kann.In 2 is merely the combustion chamber of a heater otherwise only shown in block form 10 shown in more detail. The combustion chamber 12 is integral with a fuel nozzle 20 and one as a heat shield 24 formed portion, namely of a ceramic oxide / oxide fiber composite material. To produce the illustrated geometry known laminating can be used. A mechanical post-processing by drilling, milling, sawing, filing and so on can also be done in this case as well as in all other cases, if necessary. A special feature in this case is to emphasize that the ignition device 18 was inserted directly into the tough fiber ceramic, without using complex joining techniques. By inserting the ignition device 18 results in the area of the heat shield 24 a combustion chamber breakthrough 54 , Behind the combustion chamber outlet 48 extends preference, as an unillustrated flame tube that can form a secondary combustion chamber.

3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines insgesamt lediglich als Block angedeuteten Heizgerätes 10, wobei auch in diesem Fall lediglich die Brennkammer 12 näher dargestellt ist. Das Heizgerät 10 von 3 weist einen sogenannten Verdampferbrenner auf, bei dem ein saugfähiges Element zur Verdampfung des flüssigen Brennstoffs vorgesehen ist. Bei bekannten Verdampferbrennern sind die saugfähigen Elemente durch Verdampfer-Vliese aus gesinterten Stahlfasern gebildet, die jedoch empfindlich gegenüber Überhitzung und Abbrand sind. Gemäß der Darstellung von 3, bei der die Zündeinrichtung nicht dargestellt ist, ist ein insgesamt mit 14 bezeichnetes Verdampfer-Vlies vorgesehen, dem über eine Brennstoffleitung 56 flüssiger Brennstoff zugeführt wird. Das Verdampfer-Vlies 14 ist aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff hergestellt und weist einen ersten Abschnitt 14a sowie einen zweiten optionalen Abschnitt 14b auf Der zweite Abschnitt 14b des Verdampfer-Vlieses 14 bildet einen Wandabschnitt der Brennkammer 12, so dass die für den Verdampfungsprozess wirksame Oberfläche sehr groß ist. Obwohl die Brennkammer 12 prinzipiell auch aus Stahl hergestellt sein kann, wird bevorzugt, dass auch die Brennkammer 12 aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff besteht. Wenn die Brennkammer 12 bezogen auf die Darstellung von 3 eine obere Brennkammerhälfte und eine untere Brennkammerhälfte aufweist, kann die Montage der dargestellten Baugruppe beispielsweise so erfolgen, dass das Verdampfer-Vlies zunächst in eine der Gehäusehälften eingesetzt wird und die Brennkammer 12 an schließend durch die andere Gehäusehälfte komplementiert wird. Gemäß der Darstellung von 3 ist ein in der Brennkammer 12 umlaufender Steg 32 vorgesehen, der das Verdampfer-Vlies 14 axial festlegt, so dass sich aufgrund der aufeinander abgestimmten Geometrien insgesamt eine Klemm-Befestigung des Verdampfer-Vlieses 14 ergibt. Obwohl dies nicht dargestellt ist, ist es prinzipiell ebenfalls möglich, die Brennkammer 12 und. das Verdampfer-Vlies 14 einstückig auszubilden. In diesem Fall sind die zur Brennstoffverdampfung vorgesehenen Bereiche der Brennkammer 12 saugfähig ausgestaltet, während der Außenbereich der Brennkammer 12 vorzugsweise dicht ist, um ein Austreten von Brennstoff zu vermeiden. 3 shows a third embodiment of a total of only indicated as a block heater 10 , in which case only the combustion chamber 12 is shown in more detail. The heater 10 from 3 comprises a so-called evaporator burner, in which an absorbent element for the evaporation of the liquid fuel is provided. In known evaporator burners, the absorbent elements are formed by evaporator nonwovens of sintered steel fibers, which, however, are sensitive to overheating and burnup. As shown by 3 , in which the ignition device is not shown, is a total with 14 designated evaporator fleece provided, via a fuel line 56 liquid fuel is supplied. The evaporator fleece 14 is made of a ceramic oxide / oxide fiber composite material and has a first section 14a and a second optional section 14b on the second section 14b of the evaporator fleece 14 forms a wall portion of the combustion chamber 12 so that the surface effective for the evaporation process is very large. Although the combustion chamber 12 In principle, it can also be made of steel, it is preferred that the combustion chamber 12 consists of a ceramic oxide / oxide fiber composite material. When the combustion chamber 12 related to the representation of 3 an upper combustion chamber half and a lower combustion chamber half, the assembly of the illustrated assembly, for example, carried out so that the evaporator fleece is first inserted into one of the housing halves and the combustion chamber 12 is subsequently complemented by the other housing half. As shown by 3 is one in the combustion chamber 12 circumferential bridge 32 provided that the evaporator fleece 14 axially sets, so that due to the coordinated geometries a total clamping attachment of the evaporator fleece 14 results. Although not shown, it is also possible in principle, the combustion chamber 12 and. the evaporator fleece 14 to train in one piece. In this case, the areas provided for fuel evaporation are the combustion chamber 12 absorbent configured while the outside of the combustion chamber 12 is preferably tight to prevent leakage of fuel.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The in the above description, in the drawings and in the claims disclosed features of the invention can both individually and also in any combination for the realization of the invention be essential.

1010: Heizgerätheater
1212: Brennkammercombustion chamber
1414: Verdampfer-VliesEvaporator nonwoven
14a14a: erster Abschnittfirst section
14b14b: zweiter Abschnittsecond section
1616: Prallscheibebaffle plate
1818: Zündeinrichtungignition device
2020: Brennstoffdüsefuel nozzle
2222: Sekundärbrennbereich/FlammrohrSecondary firing range / flame tube
2424: Hitzeschildheat shield
2626: Brennstoffnadelfuel needle
2828: Startkammerstarting chamber
3030: PrallscheibendurchbrücheBaffle plate openings
3232: Stegweb
3434: Kragencollar
3636: erster Flanschfirst flange
3838: zweiter Flanschsecond flange
4040: dritter Flanschthird flange
4242: vierter Flanschfourth flange
4444: erste Klemmvorrichtung/erster Spannringfirst Clamping device / first clamping ring
4646: zweiter Spannringsecond clamping ring
4848: Brennkammerauslasscombustor
5050: SekundärbrennraumauslassSekundärbrennraumauslass
5252: Durchbruchbreakthrough
5454: BrennkammerdurchbruchCombustion chamber breakthrough
5656: Brennstoffleitungfuel line

Claims

Heater operated with liquid or gaseous fuel ( 10 ), in particular motor vehicle heating device ( 10 ), characterized in that at least one of the following components ( 12 - 24 ) is made wholly or partly of a ceramic oxide / oxide fiber composite material and secured by a form-fitting joining process: combustion chamber ( 12 ) or part of the combustion chamber ( 12 ), Evaporator element ( 14 ; 16 ), Baffle plate ( 16 ), Ignition device ( 18 ), Fuel nozzle ( 20 ), Secondary combustion area / exhaust pipe ( 22 ), Heat shield ( 24 ).

heater according to claim 1, characterized in that the ceramic oxide / oxide fiber composite material by applying a sintering process to a high strength fiber web and a matrix of porous Mullite is made.

Heater according to claim 1 or 2, characterized in that the combustion chamber ( 12 ) is at least partially made of steel.

Heater according to claim 1 or 2, characterized in that the combustion chamber ( 12 ) and the fuel nozzle ( 20 ) are made in one piece from the ceramic oxide / oxide fiber composite material.

Heater according to one of the preceding claims, characterized in that the evaporator element is a fleece ( 14 ).

Method for producing a heating device operated with liquid or gaseous fuel ( 10 ), in particular a motor vehicle heating device ( 10 ), characterized in that it comprises the following steps: - producing, in whole or in part, at least one of the following components ( 12 - 24 ) of a ceramic oxide / oxide fiber composite material: combustion chamber ( 12 ) or part of the combustion chamber ( 12 ), Evaporator element ( 14 ; 16 ), Baffle plate ( 16 ), Ignition device ( 18 ), Fuel nozzle ( 20 ), Secondary combustion area / exhaust pipe ( 22 ), Heat shield ( 24 ), and - joining the component ( 12 - 24 ) by a form-fitting joining process etc ....

Method according to Claim 6, characterized that the ceramic oxide / oxide fiber composite material by applying a sintering process on a high-strength fiber fabric and a matrix porous Mullite is produced.

Method according to claim 6 or 7, characterized in that the geometry of the component ( 12 - 24 ) is determined by a lamination process.

Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that the combustion chamber ( 12 ) is at least partially made of steel.

Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that the combustion chamber ( 12 ) and the fuel nozzle ( 20 ) are made in one piece from the ceramic oxide / oxide fiber composite material.