DE102005004359A1 - Brennkammergehäuse für einen Verdampferbrenner - Google Patents
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Abstract
Ein Brennkammergehäuse für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfasst ein rohrartiges Gehäusebauteil (14), das in seinem ersten axialen Endbereich (16), bezogen auf eine Längsachse (A) des rohrartigen Gehäusebauteils (14), zum Bereitstellen einer Austrittsöffnung (20) für Verbrennungsprodukte offen ist und in seinem zweiten axialen Endbereich (32) zur Aufnahme einer Bodenbaugruppe (26) offen ist, wobei das Gehäusebauteil (14) in einem Gießvorgang hergestellt ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennkammergehäuse für einen Verdampferbrenner.
- Derartige Brennkammergehäuse, die bei Verdampferbrennern in Fahrzeugheizgeräten Einsatz finden, sind im Allgemeinen aus Blechmaterial aufgebaut. Sie können ein- oder mehrteilig ausgebildet sein, und die zum Aufbau eines derartigen Brennkammergehäuses eingesetzten Blechteile werden aus gestanzten bzw. gebogenen Blechrohrlingen geformt. Das Zusammenfügen der Einzelkomponenten erfolgt im Allgemeinen durch Punktschweißen, Löten oder andere spanlose Verbindungstechniken. Bei der Herstellung einer derartigen Gehäusebaugruppe wird auch der Bodenbereich mit angeformt bzw. angebracht, in welchem Bodenbereich im Allgemeinen ein poröses Verdampfermedium vorgesehen ist. Durch diese Art der Herstellung ist es im Allgemeinen nicht mehr möglich, nachträgliche Austauschmaßnahmen insbesondere im Bereich des Brennkammerbodens vorzunehmen.
- Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Brennkammergehäuse für einen Verdampferbrenner vorzusehen, das bei einfachem Aufbau insbesondere auch zur Durchführung von Wartungsarbeiten oder Reparaturarbeiten besser geeignet ist.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Brennkammergehäuse für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein rohrartiges Gehäusebauteil, das in seinem ersten axialen Endbereich, bezogen auf eine Längsachse des rohrartigen Gehäusebauteils, zum Bereitstellen einer Austrittsöffnung für Verbrennungsprodukte offen ist und in seinem zweiten axialen Endbereich zur Aufnahme einer Bodenbaugruppe offen ist, wobei das Gehäusebauteil in einem Gießvorgang hergestellt ist.
- Durch das Herstellen des Brennkammergehäuses bzw. des rohrartigen Gehäusebauteils desselben in einem Gussverfahren mit Metallmaterial, beispielsweise einem MIM-(Metal Injection Moulding)-Gussverfahren oder einem Feingussverfahren, wird einerseits eine thermisch sehr stabile Baugruppe erhalten, die andererseits durch Einsatz entsprechender Gussformen mit weitgehend variabler Formgebung ausgestaltet werden kann. Insbesondere kann durch entsprechende Formgestaltung die Materialstärke eines derartigen Gehäusebauteils an die lokal jeweils auftretenden Anforderungen angepasst werden. Besonders das MIM-Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass filigrane Formen und dünnwandige Geometrien dargestellt werden können. Durch dünnwandige Geometrien kann die thermische Masse reduziert werden und dadurch das Aufheizverhalten einer Brennkammer beschleunigt werden bzw. das Temperaturniveau des Verdampfers beeinflusst werden.
- Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das rohrartige Gehäusebauteil an seinem zweiten axialen Endbereich an einer Innenseite eine Anlageformation zur axialen Abstützung der Bodenbaugruppe aufweist. Auch diese Anlageformation kann einen integralen Bestandteil des rohrartigen Gehäusebauteils bilden, d. h. bei Herstellung des Gussvorgangs an dieses angeformt werden. Selbstverständlich ist auch eine nachfolgende spanabhebende Bearbeitung zum Herstellen oder ggf. Verfeinern einer derartigen Formation möglich.
- Die Anlageformation kann beispielsweise eine nach radial innen vorspringende Anlageschulter umfassen, kann alternativ aber auch durch eine stufenartige Erweiterung des Gehäusebauteils gebildet sein.
- Um eine Bodenbaugruppe an dem rohrartigen Gehäusebauteil arretieren zu können, wird vorgeschlagen, dass am zweiten axialen Endbereich an der Innenseite des rohrartigen Gehäusebauteils eine Einsenkung zum Eingriff mit einem die Bodenbaugruppe in Anlage an der Anlageformation haltenden Sicherungselement vorgesehen ist. Zum sicheren Halten der Bodenbaugruppe in Anlage an der Anlageformation kann alternativ auch am zweiten Endbereich des Gehäusebauteils eine Mehrzahl von mit diesem integralen und nach radial innen umgebogenen oder umbiegbaren Sicherungslaschen vorgesehen sein. Diese hintergreifen dann die Bodenbaugruppe an ihrer von der Anlageformation abgewandten Seite. Anstelle der Sicherungslaschen ist es auch möglich, Sicherungseindrückungen in das Gehäusebauteil einzubringen, nachdem die Bodenbaugruppe in Anlage an der Anlageformation gebracht worden ist.
- Um die Zufuhr von Verbrennungsluft zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass in einem eine Brennkammer umgebenden Bereich des rohrartigen Gehäusebauteils eine Mehrzahl von Lufteintrittsöffnungen vorgesehen ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn in einem eine Brennkammer umgebenden Bereich des rohrartigen Gehäusebauteils eine Zündorgan-Aufnahmeformation gebildet ist.
- Am ersten axialen Endbereich kann eine die für den Flammaustritt bzw. den Austritt von Verbrennungsprodukten vorgesehene Austrittsöffnung umgebende Flammblende vorgesehen sein.
- Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkammerbaugruppe für ein Fahrzeugheizgerät mit einem erfindungsgemäßen Brennkammergehäuse sowie eine in den zweiten axialen Endbereich des rohrartigen Gehäusebauteils eingesetzte und dort arretierte Bodenbaugruppe.
- Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Bodenbaugruppe ein poröses Verdampfermedium und an einer von einer Brennkammer abgewandten Seite desselben eine Heizeinrichtung und eine Bodenplatte umfasst.
- Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
-
1 eine Längsschnittansicht einer Brennkammerbaugruppe für ein Fahrzeugheizgerät; -
2 eine der1 entsprechende, vereinfachte Ansicht eines alternativen Aufbaus; -
3 eine der2 entsprechende Ansicht einer weiteren alternativen Ausgestaltungsform; -
4 eine Teil-Axialansicht des in3 erkennbaren Gehäusebauteils; -
5 eine weitere der2 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsform. - Die in der
1 dargestellte Brennkammerbaugruppe10 umfasst ein allgemein mit12 bezeichnetes Brennkammergehäuse. Dieses wiederum ist im Wesentlichen aufgebaut mit einem rohrartigen Gehäusebauteil14 , das in Richtung einer Längsachse A langgestreckt ist. In einem ersten axialen Endbereich16 des rohrartigen Gehäusebauteils14 ist an diesem als integraler Bestandteil eine scheibenartige Flammblende18 vorgesehen, die eine Austrittsöffnung20 für die in einer von dem rohrartigen Gehäusebauteil14 bzw. einem Längenbereich desselben umgebenen Brennkammer22 entstehenden Verbrennungsprodukte bereitgestellt. In diesem ersten axialen Endbereich16 ist das rohrartige Gehäusebauteil14 weiterhin mit einem Flammrohr24 verbunden, beispielsweise durch Verlötung, Verschweißung oder durch Klemmsitz. Dieses in einem Längenbereich26 das rohrartige Gehäusebauteil14 umgebende Flammrohr24 bildet in diesem Längenbereich26 gleichzeitig einen Verbrennungsluftzuführringraum28 , über welchen Verbrennungsluft zugeführt werden kann und durch in diesem Bereich des rohrartigen Gehäusebauteils14 gebildete Öffnungen30 in die Brennkammer22 eintreten kann. - In seinem zweiten axialen Endbereich
32 ist das rohrartige Gehäusebauteil14 ebenfalls grundsätzlich offen. Im Bereich dieses zweiten axialen Endbereichs32 ist das rohrartige Gehäusebauteil14 mit etwas größerer Wandungsstärke ausgebildet. An einer Innenseite dieses rohrartigen Gehäusebauteils ist am zweiten axialen Endbereich32 eine nach radial innen vorspringende Anlageschulter34 gebildet, die vorzugsweise in Umfangsrichtung vollständig umlaufend ist und eine Anlageformation für eine Bodenbaugruppe36 bildet. Etwas näher zum axialen Ende als die Anlageschulter34 ist an der Innenseite des rohrartigen Gehäusebauteils14 eine nutartige Einsenkung38 gebildet, in welche ein als Rastring oder dergleichen ausgebildetes Sicherungselement40 eingreift bzw. eingreifen kann. Die Bodenbaugruppe36 ist dann zwischen der Anlageschulter34 und dem Sicherungselement40 axial gesichert. - Man erkennt in der
1 , dass diese Bodenbaugruppe36 in axialer Abfolge ein poröses Verdampfermedium42 , beispielsweise ein Geflechtmaterial, ein Gewirk, Schaumkeramik oder dergleichen, beispielsweise in einem schalenartigen Träger43 , darauf folgend dann eine in Form einer Heizspirale oder dergleichen bereitgestellte Heizeinrichtung44 , ein plattenartiges Isolationselement46 und eine Bodenplatte48 umfasst. Das poröse Verdampfermedium42 bzw. der Träger43 stützt sich in seinem radial äußeren Bereich an der Anlageschulter34 ab, während die Bodenplatte48 gegen das Sicherungselement40 anliegt. Eine Brennstoffzuführleitung50 durchsetzt die Bodenplatte48 und das Isolationselement46 und reicht bis zum porösen Verdampfermedium42 , um flüssigen Brennstoff in dieses einzuleiten. Der eingeleitete Brennstoff wird durch Kapillarförderwirkung in dem porösen Verdampfermedium42 verteilt und in Richtung zu der zur Brennkammer22 hin frei liegenden Oberfläche desselben transportiert. - In dem axial an die Bodenbaugruppe
36 anschließenden bzw. sich mit dieser auch noch teilweise überlappenden Bereich des rohrartigen Gehäusebauteils14 ist ferner eine Aufnahmeformation52 für ein zum Starten der Verbrennung dienendes Zündorgan54 , beispielsweise einen Glühzündstift, gebildet. Diese Aufnahmeformation52 kann beispielsweise eine Öffnung in einem Wandungsbereich mit größerer axialer Dicke umfassen, um das Zündorgan54 stabil am Gehäusebauteil14 haltern zu können. - Das rohrartige Gehäusebauteil
14 ist bei dem erfindungsgemäßen Aufbau als Gussbauteil aus Metall bereitgestellt. Es kann in einem MIM-Gussverfahren oder einem Feingussverfahren aus Metall- oder/und Keramikmaterial hergestellt werden und kann ggf., sofern erforderlich, durch spanabhebende Bearbeitung nachbearbeitet werden. Das Herstellen des rohrartigen Gehäusebauteils14 in einem Gussverfahren ermöglicht sehr komplexe Formgebungen, beispielsweise die im zweiten axialen Endbereich32 erkennbare Dickenvariation, so dass dort die erforderliche Stabilität zum Haltern der Bodenbaugruppe36 erlangt werden kann. Auch in anderen Längenabschnitten ist in einfacher Art und Weise eine Dickenvariation möglich. Die nutartige Einsenkung38 bzw. die Öffnungen30 können beispielsweise nachfolgend eingearbeitet werden. Da bei dem in1 erkennbaren Aufbau das Gehäusebauteil14 an seinen beiden Endbereichen16 ,32 mit nach radial innen greifenden Abschnitten ausgebildet ist, kann bei der Herstellung in einem Gussverfahren beispielsweise mit einem verlorenen Gießkern gearbeitet werden. - Der Einsatz eines Gussbauteils ermöglicht also einen Aufbau, bei welchem die Bodenbaugruppe
36 in einfacher Art und Weise an dem die Außenumfangswandung bereitstellenden rohrartigen Gehäusebauteil14 angebracht, aber ebenso einfach davon auch wieder gelöst werden kann. Insbesondere können auf diese Art und Weise Reparatur- oder Austauschmaßnahmen vorgenommen werden. - Es sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich verschiedene Variationen im Umfang der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. So kann selbstverständlich die Einsenkung
38 auch in Form mehrerer nach radial innen vorstehender Vorsprünge des rohrartigen Gehäusebauteils14 gebildet sein, ähnlich wie die Anlageschulter34 , die dann, bei Betrachtung in axialer Richtung, wieder eine Einsenkung bzw. eine Abstützfläche für ein Sicherungselement bereitstellen. - In
2 ist eine alternative Ausgestaltungsform einer Brennkammerbaugruppe10 in vereinfachter Art und Weise dargestellt. Man erkennt wieder das das Brennkammergehäuse12 bereitstellende Gehäusebauteil14 mit der in dieses eingesetzten Bodenbaugruppe36 . Im Unterschied zu der in1 gezeigten Ausgestaltungsform, bei welcher die Bodenbaugruppe36 an einer nach radial innen vorspringenden Anlageschulter34 anliegt, ist bei der in2 gezeigten Ausgestaltungsvariante das Gehäusebauteil14 zum Bereitstellen einer Anlageformation für die Bodenbaugruppe36 mit einer stufenartigen radialen Erweiterung60 ausgebildet. An dieser stützt sich die Bodenbaugruppe36 beispielsweise über den schalenartigen Träger43 des porösen Verdampfermediums42 ab und ist durch das Sicherungselement40 in Anlage an dieser radialen Erweiterung60 gehalten. Man erkennt, dass bei dieser Ausgestaltungsform vom ersten Endbereich16 zum zweiten Endbereich32 das Gehäusebauteil14 keine dessen Querschnitt verringernde Abschnitte aufweist, so dass bei Herstellung in einem Gießvorgang nicht mit einer verlorenen Form gearbeitet werden muss. Die nutartige Einsenkung38 für das Sicherungselement40 kann nachträglich durch Eindrehen oder dergleichen gebildet werden. - Um bei einer derartigen Formgebung des Gehäusebauteils
14 den Herstellungsvorgang etwas zu erleichtern, kann vorgesehen sein, dass dieses vom ersten Endbereich16 zum zweiten Endbereich32 hin in seinem näherungsweise zylindrischen Abschnitt sich geringfügig erweiternd ausgebildet ist, um eine Entformungsschräge zu erzeugen. - Eine Abwandlung einer derartigen Ausgestaltungsform ist in den
3 und4 gezeigt. Auch hier ist die Anlageformation für die Bodenbaugruppe36 im Wesentlichen wieder durch die radiale Erweiterung60 ausgebildet. In dem in Richtung zum zweiten Endbereich32 hin sich dann anschließenden näherungsweise zylindrischen Bereich62 des Gehäusebauteils64 ist dieses mit einer Mehrzahl von Sicherungslaschen64 ausgebildet. Diese schließen bei Durchführung eines Gießvorgangs nach Fertigstellung des Gehäusebauteils14 näherungsweise axial an den verbleibenden Teil des Bereichs62 an, so dass auch hier die Bodenbaugruppe36 in Anlage an der radialen Erweiterung gebracht werden kann. Nachfolgend werden diese Sicherungslaschen64 dann nach radial innen umgebogen, so dass sie die Bodenbaugruppe36 bzw. die Bodenplatte48 derselben an der von der radialen Erweiterung60 bzw. der Anlageformation für die Bodenbaugruppe36 abgewandten Seite hintergreifen und sicher halten. - Eine weitere Abwandlung ist in
5 gezeigt. Hier ist für die sichere Halterung der Bodenbaugruppe36 am Gehäusebauteil14 durch eine Mehrzahl von im Bereich62 nach Einsetzen der Bodenbaugruppe36 gebildeten Sicherungseindrückungen66 bereitgestellt. Auch diese hintergreifen die Bodenplatte48 der Bodenbaugruppe36 an ihrer von der radialen Erweiterung60 abgewandten Seite und halten somit die Bodenbaugruppe36 sicher im Gehäusebauteil14 . - Es sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich die in den
3 bis5 gezeigten Sicherungsformationen, die also einen integralen Bestandteil des im Gussverfahren hergestellten Gehäusebauteils14 bilden, auch bei der in1 dargestellten Ausgestaltungsform mit der nach radial innen vorspringenden Anlageschulter34 vorgesehen sein können.
Claims (12)
- Brennkammergehäuse für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein rohrartiges Gehäusebauteil (
14 ), das in seinem ersten axialen Endbereich (16 ), bezogen auf eine Längsachse (A) des rohrartigen Gehäusebauteils, zum Bereitstellen einer Austrittsöffnung (20 ) für Verbrennungsprodukte offen ist und in seinem zweiten axialen Endbereich (32 ) zur Aufnahme einer Bodenbaugruppe (36 ) offen ist, wobei das Gehäusebauteil (14 ) in einem Gießvorgang hergestellt ist. - Brennkammergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrartige Gehäusebauteil (
14 ) an seinem zweiten axialen Endbereich (32 ) an einer Innenseite eine Anlageformation (34 ) zur axialen Abstützung der Bodenbaugruppe (36 ) aufweist. - Brennkammergehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageformation (
34 ) eine nach radial innen vorspringende Anlageschulter (34 ) umfasst. - Brennkammergehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageformation (
60 ) durch eine stufenartige Erweiterung (60 ) des Gehäusebauteils (14 ) gebildet ist. - Brennkammergehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten axialen Endbereich (
32 ) an der Innenseite des rohrartigen Gehäusebauteils (14 ) eine Einsenkung (38 ) zum Eingriff mit einem die Bodenbaugruppe (36 ) in Anlage an der Anlageformation (34 ) haltenden Sicherungselement (40 ) vorgesehen ist. - Brennkammergehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Endbereich (
32 ) eine Mehrzahl von mit dem Gehäusebauteil (14 ) integralen und nach radial innen umgebogenen oder umbiegbaren Sicherungslaschen (64 ) vorgesehen ist. - Brennkammergehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Endbereich (
32 ) eine Mehrzahl von Sicherungseindrückungen (66 ) vorgesehen ist. - Brennkammergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem eine Brennkammer (
22 ) umgebenden Bereich des rohrartigen Gehäusebauteils (14 ) eine Mehrzahl von Lufteintrittsöffnungen (30 ) vorgesehen ist. - Brennkammergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem eine Brennkammer (
22 ) umgebenden Bereich des rohrartigen Gehäusebauteils (14 ) eine Zündorgan-Aufnahmeformation (52 ) gebildet ist. - Brennkammergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten axialen Endbereich (
16 ) eine eine Austrittsöffnung (20 ) für Verbrennungsprodukte umgebende Flammblende (18 ) vorgesehen ist. - Brennkammerbaugruppe für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein Brennkammergehäuse (
12 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie eine in den zweiten axialen Endbereich (32 ) des rohrartigen Gehäusebauteils (14 ) eingesetzte und dort arretierte Bodenbaugruppe (36 ). - Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenbaugruppe (
36 ) an einem Träger ein poröses Verdampfermedium (42 ) und an einer von einer Brennkammer (22 ) abgewandten Seite desselben eine Heizeinrichtung (44 ) und eine Bodenplatte (48 ) umfasst.
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