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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkammerbaugruppe für einen
Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein
Brennkammergehäuse
mit einer an einem Gehäuseteil
getragenen Bodenbaugruppe, wobei die Bodenbaugruppe einen schalenartigen
Träger
für in diesem
angeordnetes poröses
Verdampfermedium aufweist, wobei das poröse Verdampfermedium einen Bodenbereich
des schalenartigen Trägers
bedeckt und sich bis in den Bereich einer Umfangswandung des schalenartigen
Trägers
erstreckt.
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Bei
einer aus der nachveröffentlichten
deutschen Patentanmeldung
DE
102 005 004 A1 bekannten Brennkammerbaugruppe wird im Allgemeinen der
flüssige
und über
das poröse
Verdampfermedium zu verdampfende Brennstoff vermittels einer Brennstoffzuführleitung
zugeführt,
die in einen Öffnungsbereich
des schalenartigen Trägers
einmündet
und somit den Brennstoff in den dort lokalisierten Bereich des porösen Verdampfermediums
einspeist. Der flüssige
Brennstoff verteilt sich in dem porösen Verdampfermedium durch
Kapillarförderwirkung
und auch durch Schwerkrafteinwirkung und gelangt somit an eine einer
Brennkammer zugewandten Seite desselben. Insbesondere wird der flüssige Brennstoff
auch in den äußeren Randbereich
des porösen
Verdampfermediums gelangen. Da dieser äußere Randbereich zwar nahe
der Umfangswandung des schalenartigen Trägers liegt, jedoch nicht immer
sichergestellt werden kann, dass ein ausreichend fester Anlagekontakt
dort vorhanden ist, besteht die Gefahr, dass in diesem äußeren Randbereich,
also am Grenzbereich zwischen dem porösen Verdampfermedium und der
Umfangswandung des schalenartigen Trägers, flüssiger Brennstoff in größeren Mengen
austritt und in Kontakt mit dem Brennkammergehäuse gelangt bzw. in flüssiger Form
in die Brennkammer gelangt. Dies wird vor allem dann auftreten, wenn
bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen größere Brennstoffmengen in kurzer Zeit
eingeleitet werden müssen,
beispielsweise um den Verbrennungsbetrieb zu starten. Auch die Positionierung
der Brennkammerbaugruppe in einem Fahrzeug hat einen Einfluss. Vor
allem bei vertikaler Positionierung des porösen Verdampfermediums besteht
die Gefahr, dass unter der Mitwirkung der Schwerkraft verstärkt die
Förderung
in einen Randbereich auftritt.
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Die
DE 102 51 438 B3 offenbart
einen Verdampferbrenner mit einem topfartigen Gehäuse. In dem
topfartigen Gehäuse
ist ein im Wesentlichen planar ausgebildete poröses Verdampfermedium angeordnet.
Zwischen einer Rückseite
des porösen
Verdampfermediums und einem Bodenwandungsbereich des Gehäuses liegt
eine Heizwendelanordnung zur Erwärmung
des porösen
Verdampfermediums. Mit seinem Außenumfangsbereich liegt das
poröse Verdampfermedium
an einer Umfangswandung des Gehäuses
an.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkammerbaugruppe
für einen
Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, vorzusehen,
mit welcher in zuverlässiger
Weise das Austreten von flüssigem
Brennstoff in einem äußeren Randbereich
des porösen
Verdampfermediums vermieden werden kann.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch
eine Brennkammerbaugruppe für
einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend
ein Brennkammergehäuse
mit einer an einem Gehäuseteil
getragenen Bodenbaugruppe, wobei die Bodenbaugruppe einen schalenartigen
Träger
für in diesem
angeordnetes poröses
Verdampfermedium aufweist, wobei das poröse Verdampfermedium einen Bodenbereich
des schalenartigen Trägers
bedeckt und sich bis in den Bereich einer Umfangswandung des schalenartigen
Trägers
erstreckt, wobei der schalenartige Träger im Bereich seiner Umfangswandung
bezüglich
des Gehäuseteils
abgestützt
ist, wobei an dem Gehäuseteil
ein die Umfangswandung des schalenartigen Trägers axial – bezogen auf eine Längsmittenachse
des Brennkammergehäuses – abstützender,
nach radial innen sich erstreckender Vorsprungsbereich vorgesehen
ist und wobei zwischen dem Vorsprungsbereich und dem porösen Verdampfermedium
ein einen äußeren Randbereich
des porösen
Verdampfermediums überdeckendes
Abdeckelement aus saugfähigem
Material angeordnet ist.
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Bei
derartigem Aufbau der Brennkammerbaugruppe ist der hinsichtlich
des Austritts von flüssigem
Brennstoff kritische äußere Randbereich
des porösen
Verdampfermediums bzw. der Angrenzungsbereich desselben an die Umfangswandung des
schalenartigen Trägers
durch das Abdeckelement aus saugfähigem Material überdeckt.
Dies bedeutet, dass für
den Fall, dass in diesem äußeren Randbereich
bzw. in Angrenzung an die Innenseite der Umfangswandung des schalenartigen
Trägers sich
flüssiger
Brennstoff ansammeln wird, dieser durch das saugfähige Abdeckelement
aufgenommen wird und somit die Gefahr eines direkten Eintritts des flüssigen Brennstoffs
in eine Brennkammer vermieden werden kann.
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Dabei
ist es zum Bereitstellen einer möglichst
zuverlässigen
Aufnahmewirkung des Abdeckelements vorteilhaft, wenn das Abdeckelement
sich über
den äußeren Randbereich
des porösen
Verdampfermediums nach radial außen hinaus erstreckt.
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Um
auch im Angrenzungsbereich des Abdeckelements an den schalenartigen
Träger
das Entstehen von eine Leckage von flüssigem Brennstoff zulassenden
Zwischenräumen
zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass das Abdeckelement an einer
Innenseite der Umfangswandung des schalenartigen Trägers anliegt.
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Das
Auftreten ungewünschter
Zwischenräume
kann auch dadurch noch verhindert werden, dass das Abdeckelement
zwischen dem Vorsprungsbereich und dem porösen Verdampfermedium unter Druck
gehalten ist.
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Da
im Allgemeinen der Außenumfangsbereich
eines Brennkammergehäuses
ringartig ausgebildet ist, wird vorgeschlagen, dass auch das Abdeckelement
ringartig ausgestaltet ist.
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Als
saugfähiges
Material für
ein derartiges Abdeckelement eignet sich beispielsweise Vliesmaterial,
vorzugsweise Keramikvlies oder Metallvlies, da derartiges Material
eine gewisse Verformbarkeit aufweist und sich somit sehr leicht
und das Auftreten von Zwischenräumen
vermeidend zwischen den Vorsprungsbereich und das poröse Verdampfermedium einfügen lässt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs genannte
Aufgabe gelöst
durch eine Brennkammerbaugruppe für einen Verdampferbrenner,
insbesondere für
ein Fahrzeugheizgerät,
umfassend ein Brennkammergehäuse
mit einer an einem Gehäuseteil
getragenen Bodenbaugruppe, wobei die Bodenbaugruppe einen schalenartigen
Träger
für in
diesem angeordnetes poröses
Verdampfermedium aufweist, wobei das poröse Verdampfermedium einen Bodenbereich
des schalenartigen Trägers
bedeckt und sich bis in den Bereich einer Umfangswandung des schalenartigen Trägers erstreckt,
wobei der schalenartige Träger
im Bereich seiner Umfangswandung bezüglich des Gehäuseteils
abgestützt
ist, wobei das poröse
Verdampfermedium in Anpassung an die Formgebung des schalenartigen
Trägers
eine schalenartige Formgebung aufweist mit einen den Bodenbereich
des schalenartigen Trägers überdeckenden
Bodenbereich und einer eine Innenseite der Umfangswandung des schalenartigen
Trägers überdeckenden Umfangswandung.
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Hier
ist also dafür
gesorgt, dass durch die ebenfalls schalenartige Konfiguration des
porösen Verdampfermediums
die axiale Länge
des zwischen diesem porösen
Verdampfermedium, nämlich
seiner Umfangswandung, und dem schalenartigen Träger generierten Grenzbereichs
bezüglich
der axialen Dicke des Bodenbereichs des porösen Verdampfermediums deutlich
vergrößert ist.
Das heißt,
flüssiger Brennstoff,
der verstärkt
in Richtung Randbereich des porösen
Verdampfermediums gelangt, müsste, bevor
er in Richtung zur Brennkammer austreten kann, sich über diesen
deutlich längeren
Bereich der Angrenzung des porösen
Verdampfermediums an die Innenseite der Umfangswandung des schalenartigen
Trägers
hinweg bewegen. Da selbstverständlich
auch in diesen Bereichen das poröse
Verdampfermedium saugfähig
ist, kann es dort verstärkt Brennstoff
aufnehmen und somit die Gefahr eines Brennstoffaustritts in flüssiger Form
in Richtung Brennkammer unterbinden. Da gleichwohl die Dicke vor
allem des Bodenbereichs des porösen
Verdampfermediums in einem üblichen
Bereich gehalten werden kann, wird der zur Aufnahme und Weiterleitung von
flüssigem
Brennstoff durch Kapillarförderwirkung wirksame
Bereich nicht übermäßig vergrößert, so dass
die Brennkammerbaugruppe sowohl in der Startphase als auch beim
Abschalten sehr schnell auf geänderte
Bedingungen bei der Brennstoffzufuhr reagiert.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die Umfangswandung des porösen Verdampfermediums die Innenseite
der Umfangswandung des schalenartigen Trägers im Wesentlichen vollständig überdeckt.
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Aus
Gründen
des leichteren Aufbaus und vor allem auch zum Vermeiden von Zwischenräumen wird
weiterhin vorgeschlagen, dass das poröse Verdampfermedium mit seiner
Umfangswandung und seinem Bodenbereich durch ein Teil bereitgestellt
ist.
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Um
in der Startphase einer erfindungsgemäßen Brennkammer die sehr stark
mit Brennstoff angereicherte Atmosphäre in der Nähe des porösen Verdampfermediums besonders
effizient nutzen zu können,
wird vorgeschlagen, dass an der Brennkammerbaugruppe ein Zündorgan
getragen ist, welches wenigstens bereichsweise in einen von dem
schalenartigen Träger
und dem porösen
Verdampfermedium umgrenzten Raum eingreift.
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Die
erfindungsgemäße Brennkammerbaugruppe
der beiden vorangehend angegebenen Ausgestaltungsvarianten kann
weiterhin gekennzeichnet sein durch eine Brennstoffzuführleitung,
welche in den schalenartigen Träger
bezogen auf eine Längsmittenachse
des Brennkammergehäuses
versetzt einmündet.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass das Gehäuseteil eine Umfangswandung
des Brennkammergehäuses
trägt.
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An
der von dem porösen
Verdampfermedium abgewandten Rückseite
des schalenartigen Trägers kann
ein elektrisch erregbares Heizelement vorgesehen sein, um vor allem
in der Startphase das poröse Verdampfermedium
erwärmen
zu können
und somit eine verstärkte
Brennstoffabdampfung erlangen zu können.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Verdampferbrenner mit
einer erfindungsgemäßen Brennkammerbaugruppe.
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Nachfolgend
wird die erfindungsgemäße Brennkammerbaugruppe
mit Bezug auf die Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
Längsschnittansicht
einer erfindungsgemäßen Brennkammerbaugruppe
gemäß einer
ersten Ausgestaltungsvariante;
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2 eine
Längsschnittansicht
einer erfindungsgemäßen Brennkammerbaugruppe
gemäß einer
zweiten Ausgestaltungsvariante.
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In 1 ist
eine bei einem Verdampferbrenner eines Fahrzeugheizgeräts einzusetzende
Brennkammerbaugruppe allgemein mit 10 bezeichnet. Diese
Brennkammerbaugruppe 10 weist ein Brennkammergehäuse 14 mit
einem im Wesentlichen ringartigen Gehäuseteil 16 auf. Dieses
Gehäuseteil 16 trägt beispielsweise
durch einen ringartigen und sich axial erstreckenden Ansatz 18 eine
Umfangswandung 20, welche im Wesentlichen eine Brennkammer 22 umschließt. Weiterhin
trägt das
Gehäuseteil 16 eine
allgemein mit 24 bezeichnete Bodenbaugruppe. Diese Bodenbaugruppe 24 umfasst
einen beispielsweise aus Blechmaterial geformten schalenartigen
Träger 26 mit
einem im Wesentlichen ebenen Bodenbereich 28 und einer
Umfangswandung 30. An einer von der Brennkammer 22 abgewandt
liegenden Rückseite des
schalenartigen Trägres 26 ist
ein als Heizwendel oder Spirale ausgestaltetes Heizelement 32 vorgesehen,
das an seiner Rückseite
wiederum von einer Isolierlage 34 und einer Rückplatte 36 überdeckt
ist. Eine Brennstoffzuführleitung 38 durchsetzt
die Rückplatte 36 und
die Isolierlage 34 und mündet in einen bezüglich einer
Längsmittenachse
L versetzten Bereich des schalenartigen Trägers 26 ein.
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In
dem schalenartigen Träger 26 ist
ein poröses
Verdampfermedium 40 angeordnet. Dieses weist eine planare,
plattenartige Formgebung auf und ist so angeordnet und bemessen,
dass es den Bodenbereich 28 des schalenartigen Trägers 26 im
Wesentlichen vollständig überdeckt.
Das poröse
Verdampfermedium, das aus Vliesmaterial, Gewebe, Gewirk, Schaumkeramik
der dergleichen hergestellt sein kann, kann in den schalenartigen
Träger 26 eingelegt sein,
kann jedoch auch in diesen eingesintert sein bzw. mit dem Bodenbereich 28 einen
festen Verbund aufweisen. Das poröse Verdampfermedium 40 erstreckt
sich nach radial außen – bezogen
auf die Längsmittenachse
L – bis
nahe oder direkt an die Umfangswandung 30 heran, so dass
hier entweder ein Anlagekontakt gebildet ist oder ggf. ein kleiner Zwischenraum
besteht.
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Die
axiale Abstützung
der Bodenbaugruppe 24 an dem Gehäuseteil 16 in Richtung
auf die Brennkammer 22 zu erfolgt an einem am Gehäuseteil 16 vorgesehenen
und sich ringartig um die Längsmittenachse
L vorzugsweise umlaufend erstreckenden Vorsprungsbereich 42.
In der anderen axialen Richtung bzw. am anderen axialen Ende der
Bodenbaugruppe 24 ist diese axial durch einen Sicherungsring 44 abgestützt, der
in eine entsprechende Nut des Gehäuseteils 16 angreift,
so dass die Rückplatte 36 an
diesem Ring 44 anliegen kann.
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Man
erkennt in 1 ein vorzugsweise ringartig
und vollständig
umlaufend ausgestaltetes Abdeckelement 46. Dieses liegt
zwischen dem Vorsprungsbereich 42 und dem äußeren Randbereich 48 des
porösen
Verdampfermediums 40. Dabei sind in der 1 zwei
verschiedene Varianten dargestellt. Bei der in der oberen Hälfte erkennbaren
Variante liegt das ringartige Abdeckelement 46 noch innerhalb des
schalenartigen Trägers 26,
liegt also an der Innenseite der Umfangswandung 30 desselben
vorzugsweise unter Druck an und erstreckt sich somit bei zwischen
dem äußeren Randbereich 48 des
porösen
Verdampfermediums 40 und der Umfangswandung 30 vorhandenem
Zwischenraum über
den radial äußeren Randbereich 48 des
porösen
Verdampfermediums 40 radial hinaus. Somit ist der Angrenzungsbereich
des porösen
Verdampfermediums 40 an die Umfangswandung 30 des schalenartigen
Trägers 26 durch
das Abdeckelement 46 überdeckt.
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Bei
der in 1 unten erkennbaren Ausgestaltungsvariante ist
die Umfangswandung 30 des schalenartigen Trägers 26 etwas
kürzer
bemessen, so dass sie näherungsweise
bündig
mit der zur Brennkammer 22 hin liegenden Oberfläche des
porösen
Verdampfermediums 40 endet. Das ringartige Abdeckelement 46 liegt
hier nicht nur zwischen dem Vorsprungsbereich 42 und dieser
Oberfläche
des porösen
Verdampfermediums 40, sondern auch dem axialen Stirnende
der Umfangswandung 30 und dem Vorsprungsbereich 42.
Das heißt,
hier besteht kein direkter Anlagekontakt zwischen der Umfangswandung 30 und
dem Vorsprungsbereich 42. Bei beiden dargestellten Ausgestaltungsvarianten
ist jedoch der schalenartige Träger 26 in
radialer Richtung durch die am Gehäuseteil 16 nach radial
außen
hin anliegende Umfangswandung 30 abgestützt. Um den Wärmeübertragungskontakt
so gering als möglich
zu halten, kann die Umfangswandung 30 leicht konisch ausgestaltet
sein, so dass nur ein Linienanlagekontakt zum Gehäuseteil 16 hin
besteht.
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Das
Abdeckelement 46 der in 1 dargestellten
Brennkammerbaugruppe 10 ist aus saugfähigem Material, also beispielsweise
Vliesmaterial, ausgebildet. Es überdeckt
somit nicht nur den äußeren Randbereich 48 des
porösen
Verdampfermediums 40, sondern stellt in diesem Bereich
auch eine Saugwirkung bereit. Flüssiger
Brennstoff, der bedingt durch die Kapillarförderwirkung des porösen Verdampfermediums 40 und
auch unter Schwerkrafteinfluss sich in diesen äußeren Randbereich 48 bewegt hat,
kann somit nicht über
den möglicherweise
zur Umfangswandung 30 vorhandenen Zwischenraum in Richtung
zur Brennkammer 22 austreten. Vielmehr wird durch die Saugwirkung
des Abdeckelements 46 auch derartiger flüssiger Brennstoff
wieder aufgesaugt. Hierzu ist vorzugsweise auch vorgesehen, dass
das Abdeckelement 46 unter Druck zwischen dem porösen Verdampfermedium 40 und
dem Vorsprungsbereich 42 gehalten ist, so dass sowohl in Angrenzung
an das poröse
Verdampfermedium 40 als auch in Angrenzung an den Vorsprungsbereich 42 das
Auftreten von Zwischenräumen
vermieden werden kann.
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Man
erkennt in 1 weiter ein an der Umfangswandung 20 und
ggf. auch dem Gehäuseteil 16 des
Brennkammergehäuses 14 getragenes
und sich näherungsweise
radial erstreckendes Zündorgan 50, beispielsweise
Glühzündstift.
Dieses langgestreckte Zündorgan 50 liegt
in geringem Abstand und vorzugsweise parallel zur Oberfläche des
porösen
Verdampfermediums 40 und dient dazu, in der Startphase
lokal ausreichend hohe Temperaturen bereitzustellen, um die Verbrennung
zu starten.
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In 2 ist
eine alternative Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkammerbaugruppe 10 gezeigt.
Man erkennt hier, dass in Anpassung an die schalenartige Formgebung
des Trägers 26 auch
das poröse
Verdampfermedium 40 mit einer derartigen Schalenform bereitgestellt
ist. Es weist einen den Bodenbereich 28 des schalenartigen
Trägers 26 im
Wesentlichen vollständig überdeckenden Bodenbereich 52 auf
und an diesen radial außen
angrenzend und damit integral ausgebildet eine Umfangswandung 54.
Diese liegt an der Innenseite der Umfangswandung 30 des
schalenartigen Trägers 26 an
und ist so bemessen, dass sie im Wesentlichen bündig mit dieser endet. Auch
hier kann vorgesehen sein, dass das poröse Verdampfermedium 40 mit derartiger
Schalenform bereits vorgesehen wird und in den schalenartigen Träger 26 eingesetzt
wird. Auch kann ein im Wesentlichen planares Element eingepasst
und dabei entsprechend verformt werden. Selbstverständlich ist
auch das Einsintern eines derartigen porösen Verdampfermediums 40 in
den schalenartigen Träger 26 möglich.
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Bei
dieser in 2 dargestellten Ausgestaltungsvariante
ist also der Angrenzungsbereich zwischen dem porösen Verdampfermedium 40 und
der Umfangswandung 30 des schalenartigen Trägers 26 in
Richtung der Längsmittenachse
L deutlich länger gestaltet,
als in der vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsform, insbesondere
deutlich länger, als
die axiale Dicke des Bodenbereichs 52 des porösen Verdampfermediums 40.
Flüssiger
Brennstoff, der möglicherweise
im radial äußeren Randbereich 48 des
porösen
Verdampfermediums 40 sich verstärkt ansammelt, muss eine deutlich
längere
axiale Strecke entlang des Grenzbereichs zwischen der Umfangswandung 44 des
porösen
Verdampfermediums 40 und der Umfangswandung 30 des
schalenartigen Trägers 26 strömen, um
in Richtung Brennkammer 22 zu gelangen. Aufgrund der Saugwirkung
des porösen
Verdampfermediums 40 wird derartiger Brennstoff jedoch
darin aufgesaugt bzw. gehalten, so dass die Gefahr des Austritts
von flüssigem
Brennstoff in Richtung Brennkammer 22 praktisch beseitigt ist.
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Bei
dieser Ausgestaltungsform ist es von Vorteil, wenn das poröse Verdampfermedium 40 vor allem
im Bereich seiner Umfangswandung 54 fest an der Innenseite
der Umfangswandung 30 des schalenartigen Trägers 26 anliegt,
vorzugsweise daran beispielsweise durch Einsintern oder Ansintern
festgelegt ist.
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Weiterhin
erkennt man in 2, dass das an der Umfangswandung 20 bzw.
dem Gehäuseteil 16 getragene
Zündorgan 50 so
positioniert ist, dass es eine entsprechende Aussparung in der Umfangswandung 30 des
schalenartigen Trägers 26 und
der Umfangswandung 54 des porösen Verdampfermediums 40 durchsetzt
bzw. in diese eingreift und somit zumindest mit einem Teil seines
in der Zündkammer 22 sich
erstreckenden Abschnitts in dem von dem schalenartigen Träger 26 bzw.
dem entsprechend geformten porösen
Verdampfermedium 40 umgrenzten Raumbereich liegt, der selbstverständlich einen
Teil der Brennkammer 22 bereitstellt. Insbesondere in diesem
Raumbereich wird in der Startphase verstärkt Brennstoffdampf vorhanden
sein, der sich nach Durchmischung mit Verbrennungsluft dann leicht zünden lässt.
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Es
ist selbstverständlich,
dass bei den vorangehend dargestellten Ausgestaltungsformen Änderungen
vorgenommen werden können,
ohne vom Prinzip der vorliegenden Erfindung, den Brennstoffaustritt
im radial äußeren Randbereich
des porösen Verdampfermediums
zu verhindern, abzuweichen. So könnte
beispielsweise die Umfangswandung 20 mit dem Gehäuseteil 16 integral
ausgestaltet sein. Auch der grundsätzliche Aufbau der Bodenbaugruppe
mit dem Heizelement 32, der Isolierung 34 und
der Rückplatte 36 könnte anders
sein. Selbstverständlich könnte auch
die Brennstoffzuführleitung
an anderer Positionierung in den schalenartigen Träger einmünden, beispielsweise
auch zentrisch zur Längsmittenachse
L, oder es könnten
mehrere Abschnitte der Brennstoffzuführleitung 38 an verschiedenen
Bereichen in den schalenartigen Träger 26 einmünden.