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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verdampferbaugruppe, wie sie
beispielsweise in einem Fahrzeugheizgerät eingesetzt werden kann. Eine derartige
Verdampferbaugruppe umfasst im Allgemeinen eine Gehäuseanordnung
mit einem Bodenbereich und einer Umfangswandung, wobei der Bodenbereich
wenigstens bereichsweise von einem porösen Verdampfermedium überdeckt
ist.
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Zur
Erzeugung eines zündfähigen bzw.
verbrennungsfähigen
Gemisches wird bei derartigen Verdampferbaugruppen flüssiger Brennstoff über eine
Brennstoffzuführleitung
in den Volumenbereich des porösen
Verdampfermediums eingespeist. Der Brennstoff verteilt sich durch
Kapillarförderwirkung und
ggf. auch Schwerkrafteinwirkung in dem porösen Verdampfermedium und verdampft
an der einer Brennkammer zugewandt liegenden Brennstoffabdapfungsoberfläche des
porösen
Verdampfermediums in Richtung zur Brennkammer hin. Bisher ist es bekannt,
den Bodenbereich einer derartigen Gehäuseanordnung mit einem im Wesentlichen
scheibenartigen, planaren porösen
Verdampfermedium zu überdecken.
Auch ist es bekannt, die Umfangswandung mit einem im Wesentlichen
zylindrisch geformten porösen
Verdampfermedium auszukleiden. Vor allem bei so genannten Bodenverdampfern,
also Anordnungen, bei welchen im Wesentlichen nur der Bodenbereich
mit porösem
Verdampfermedium überdeckt ist,
besteht das Problem, dass bei vergleichsweise geringer Brennstoffabdampfungsoberfläche die Brennstoffverteilungscharakteristik
sehr stark abhängig
ist von der Einbaulage der Verdampferbaugruppe bzw. eines Fahrzeugheizgerätes, das
eine derartige Verdampferbaugruppe enthält.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verdampferbaugruppe,
insbesondere für
ein Fahrzeugheizgerät,
vorzusehen, mit welcher eine verbesserte Brennstoffabdampfungscharakteristik
erzielt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
eine Verdampferbaugruppe, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend
eine Gehäuseanordnung
mit einem Bodenbereich und einer Umfangswandung, wobei der Bodenbereich
wenigstens bereichsweise von einem porösen Verdampfermedium überdeckt
ist und wobei das Verdampfermedium an einer einer Brennkammer in
der Gehäuseanordnung
zugewandten Seite mit einer gewölbten
Brennstoffabdampfungsoberfläche
ausgebildet ist.
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Elementar
ist bei der erfindungsgemäßen Verdampferbaugruppe,
die grundsätzlich
vom Typ des so genannten Bodenverdampfers ist, dass das den Bodenbereich überdeckende
Verdampfermedium nicht planar bzw. mit planarer Brenstoffabdampfungsoberfläche ausgestaltet
ist, sondern hier gewölbt
ist. Dies beeinflusst nicht nur die Verteilungscharakteristik des
in ein derartiges Verdampfermedium eingespeisten Brennstoffs in
vorteilhafter Weise, sondern vergrößert gleichzeitig auch noch
die zur Verfügung
stehende Brennstoffabdampfungsoberfläche bei gleicher überdeckter
Fläche
des Bodenbereichs. Somit kann die Effizienz bei der Brennstoffabdampfung
wesentlich verbessert werden.
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Dabei
ist es vorteilhaft, wenn die Wölbung sich
im Wesentlichen über
das gesamte Verdampfermedium erstreckt, also im Wesentlichen im
Bereich des gesamten Verdampfermediums diese vorteilhafte Charakteristik
der Vergrößerung der
Brennstoffabdampfungsoberfläche
und der besseren Verteilung vorhanden ist.
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Um
dabei eine möglichst
schnelle Verteilung des Brennstoffs innerhalb des porösen Verdampfermediums
erlangen zu können,
wird vorgeschlagen, dass dieses als gewölbter Körper beispielsweise mit im
Wesentlichen konstanter Materialstärke ausgebildet ist. Alternativ
ist es möglich,
dass das Verdampfermedium an seiner von der Brennkammer abgewandt
liegenden Seite mit im Wesentlichen planarer Oberfläche ausgebildet
ist. Das bedeu tet, dass dieses poröse Verdampfermedium in Anpassung
an die vorhandene Wölbung
eine variierende Materialstärke aufweist,
was zu dem Vorteil führt,
dass durch die planar ausgestaltete Rückseite die Wechselwirkung mit
einer möglicherweise
vorhandenen und die Abdampfung unterstützenden Bodenheizung verbessert
werden kann.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein,
dass ein Wölbungsscheitel
in einem zentralen Bereich des Verdampfermediums liegt. Auf diese
Art und Weise wird eine sehr symmetrische Brennstoffverteilung erzielbar.
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Alternativ
ist es möglich,
dass ein Wölbungsscheitel
bezüglich
eines zentralen Bereichs des Verdampfermediums versetzt liegt. Bei
einer derartigen Anordnung kann durch Veränderung der Einbaulage des
porösen
Verdampfermediums in der Gehäuseanordnung
auch das Verdampfungsverhalten in Anpassung an die gewünschte Einbaulage
der Verdampferbaugruppe an sich variiert werden.
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Das
Verdampfermedium kann bezüglich
der Brennkammer konvex gewölbt
sein, also zur Brennkammer hin ausgebaucht sein, was vor allem dann von
Vorteil ist, wenn die Gehäuseanordnung
mit unten liegendem Bodenbereich eingebaut wird.
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Alternativ
ist es möglich,
dass bezüglich
der Brennkammer das Verdampfermedium konkav gewölbt ist, also eine Aushöhlung bereitstellt.
Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn die Verdampferbaugruppe
mit oben liegendem Bodenbereich eingebaut wird.
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Um
einerseits eine stabile Integration des Verdampfermediums in die
Gehäuseanordnung
zu erlangen und andererseits eine thermische Wechselwirkung desselben
mit der im Verbrennungszustand sich erwärmenden Gehäuseanordnung zu erlangen, wird
vorgeschlagen, dass wenigstens ein Umfangsrandbereich des Verdampfermediums
an dem Bodenbereich oder/und der Umfangswandung der Gehäuseanordnung
anliegt.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass eine Brennstoffzuführleitung in das Verdampfermedium im
Bereich eines Wölbungsscheitels
einmündet.
Auf diese Art und Weise kann sichergestellt werden, dass vor allem
unter Ausnutzung von Schwerkrafteffekten der Brennstoff sich in
gewünschter
Art und Weise über
das poröse
Verdampfermedium verteilen wird.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen detailliert beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
vereinfachte Längsschnittansicht einer
erfindungsgemäßen Verdampferbaugruppe;
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2 eine
der 1 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsform;
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3 eine
Axialansicht der in 2 dargestellten Baugruppe in
zwei verschiedenen Einbausituationen des porösen Verdampfermediums;
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4 eine
weitere der 1 entsprechende Ansicht einer
alternativen Ausgestaltungsart;
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5 eine
weitere der 1 entsprechende Ansicht einer
alternativen Ausgestaltungsart.
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In 1 ist
eine in einem Fahrzeugheizgerät einsetzbare
Verdampferbaugruppe, die allgemein auch als Brennkammerbaugruppe
bezeichnet werden könnte,
mit 10 bezeichnet. Diese umfasst eine Gehäuseanordnung 12 mit
einer Umfangswandung 14, die im Allgemeinen näherungsweise
zylindrisch gestaltet ist, und einem Bodenbereich 16. Der
Bodenbereich 16 bildet zusammen mit der Umfangswandung 14 eine
im Wesentlichen topfartige Struktur und kann beispielsweise mit
dieser integral ausgebildet sein oder auch als separate Baugruppe
an die Umfangswandung 14 angesetzt sein. In der Gehäuseanordnung 12 ist
eine Brennkammer 18 bereitgestellt, in welche in axialem
Abstand zum Bodenbereich 16 – axial bezogen auf eine Längsmittenachse A
der Gehäuseanordnung 12 – Lufteinlässe 20 einmünden.
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Der
Bodenbereich 16 ist von einem porösen Verdampfermedium 22 überdeckt.
Dieses poröse Verdampfermedium 22 überdeckt
in dem in 1 dargestellten Fall den gesamten
Bodenbereich 16 und liegt mit einem Umfangsrand 24 am
Bodenbereich 16 bzw. auch der Umfangswandung 14 an.
Hier kann die Formgebung des porösen
Verdampfermediums 22 derart sein, dass es unter Presspassung
in das Gehäuse 12 eingesetzt
und gehalten ist. Selbstverständlich
können
auch zusätzliche
Sicherungselemente eine stabile Halterung des porösen Verdampfermediums 22 in
der Gehäuseanordnung 12 gewährleisten.
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Das
poröse
Verdampfermedium 22 ist aus geflechtartigem, gespinstartigem,
gewebeartigem oder sonstigem porösen
Material, wie z.B. Schaumkeramik oder Sintermaterial, aufgebaut
und stellt sicher, dass in dieses eingespeister flüssiger Brennstoff
sich durch Kapillarförderwirkung
im Volumenbereich des porösen
Verdampfermediums 22 verteilt. An einer der Brennkammer 18 zugewandten
Seite weist das poröse
Verdampfermedium 22 eine Brennstoffabdampfungsoberfläche 26 auf. Über diese Brennstoffabdampfungsoberfläche 26 kann
Brennstoff, im Allgemeinen also Kohlenwasserstoff, in die Brennkammer 18 abdampfen
und mit dem dort vorhandenen Luftsauerstoff ein zündfähiges oder
verbrennungsfähiges
Gemisch bilden.
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Man
erkennt in 1, dass die Brennstoffabdampfungsoberfläche 26 des
Verdampfermediums 22 gewölbt ausgestaltet ist, und zwar
konvex gewölbt ausgestaltet
ist bezüglich
der Brennkammer 18. Weiter erkennt man, dass das Verdampfermedium 22 mit über seinen
den Bodenbereich 16 überdeckenden Erstreckungsbereich
im Wesentlichen konstanter Materialstärke bzw. Wandungsstärke ausgebildet
ist, so dass nicht nur die Brennstoffabdampfungsoberfläche 26 hier
gewölbt
bzw. konvex gewölbt
ist, sondern das gesamte Verdampfermedium 22 einen gewölbten Körper bildet.
Im Bereich eines Wölbungsscheitels 28,
also bei der Orientierung in 1 dem höchsten Bereich
der Wölbung
bezüglich
des Bodenbereichs 16, mündet
eine Brennstoffzuführleitung 30 in
das poröse
Verdampfermedium 22 ein. Dieser Wölbungsscheitel 28 liegt
hier weiterhin zentral im porösen
Verdampfermedium 22, wobei zentral hier Bezug nimmt auch
auf den Mittenbereich bzw. zentralen Bereich der Gehäuseanordnung 12 bzw.
des Bodenbereichs 16, im Wesentlichen definiert durch die
Längsmittenachse
A.
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Wird
die Verdampferbaugruppe 10 so wie in 1 dargestellt
eingebaut, also mit nach oben offener Brennkammer 18 und
unten liegendem Bodenbereich 16 eingebaut, so wird der
in das poröse
Verdampfermedium 22 im Bereich des zentral liegenden Wölbungsscheitels 28 eingeleitete
flüssige
Brennstoff sich nicht nur durch Kapillarförderwirkung im Volumenbereich
des porösen
Verdampfermediums 22 verteilen, sondern auch unter Schwerkrafteinwirkung.
Dies bedeutet, dass die im Allgemeinen schlechter mit Brennstoff
versorgten Randbereiche besser gespeist werden und somit die gesamte Brennstoffabdampfungsoberfläche 26 in
gleichmäßigerer
Art und Weise zur Brennstoffabdampfunng genutzt werden kann. Zu
dieser verbesserten Brennstoffabdampfungscharakteristik trägt auch
bei, dass durch die gewölbte
Ausgestaltung des Verdampfermediums 22 bzw. der Brennstoffabdampfungsoberfläche 26 desselben
bei gleicher überdeckter
Oberfläche
des Bodenbereichs 16 im Vergleich zu einem planaren Verdampfermedium
eine größere Abdampfungsoberfläche 26 zur
Verfügung
steht.
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Bei
der in 2 dargestellten Abwandlung liegt der Wölbungsscheitel 28 des
Verdampfermediums 22 bezüglich des Zentrums desselben
bzw. auch der Längsmittenachse
A der Gehäuseanordnung 12 seitlich
versetzt. Bei gleichwohl vorhandener konvexer Wölbung der Brennstoffabdampfungsoberfläche 26 bzw.
des Verdampfermediums 22 wird somit die in 2 deutlich
erkennbare exzentrische Lage und auch exzentrische Brennstoffeinspeisung über die Brennstoffzuführleitung 30 erlangt.
Dies führt
zu verschiedenen Vorteilen. Zum einen kann bei aus der dargestellten
und nach oben offenen Orientierung der Gehäuseanordnung 12 in
verkippter Einbaulage sichergestellt werden, dass durch die ungleichmäßige Schwerkrafteinwirkung
auch eine Vergleichmäßigung der
Brennstoffverteilung im porösen
Verdampfermedium 22 erlangt wird. Zum anderen kann durch einfaches
Verdrehen des porösen
Verdampfermediums 22 in der Gehäuseanordnung 12 eine
Variation der Einbaulage vor allem des Wölbungsscheitels 28' bzw. 28'' erlangt werden. Dies ist in 3 veranschaulicht.
Man erkennt hier die Gehäuseanordnung 12 betrachtet
von der Bodenwandung 16 her. Es sind schematisch zwei Brennstoffzuführleitungen 30' und 30'' dargestellt, die bei gleich gehaltener
Gehäuseanordnung 12 entsprechend
verschiedene Einbaulagen des porösen
Verdampfermediums 22 bedingen bzw. zur Folge haben. Es
kann somit der Eintrittspunkt des flüssigen Brennstoffs in das poröse Verdampfermedium 22 in
optimierter Art und Weise an die Einbaulage der Baugruppe 10 bzw.
eines diese aufweisenden Heizgeräts
angepasst werden. Ungeachtet der dadurch erzielbaren Vorteile werden
auch bei dieser Ausgestaltungsform die vorangehend mit Bezug auf 1 beschriebenen
Vorteile hinsichtlich der Verbesserung der Brennstoffverteilungscharakteristik
und somit auch der Verdampfungscharakteristik erhalten.
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Eine
weitere Variante einer erfindungsgemäßen Verdampferbaugruppe bzw.
Brennkammerbaugruppe 10 ist in 4 gezeigt.
Bei dieser Ausgestaltungsvariante ist das Verdampfermedium 22 mit
bezüglich
der Brennkammer 18 konkav gewölbter Brennstoffabdampfungsoberfläche 26 ausgestaltet bzw.
ist insgesamt als konkav gewölbter
Körper
ausgebildet. Der Wölbungsscheitel 28 ist
hier wieder im zentralen Bereich angeordnet und bildet den dem Bodenbereich 16 am
nächsten
liegenden Bereich des Verdampfermediums 22. Die Brennstoffzuführleitung 30 mündet hier
auch bezüglich
der Längsmittenachse
A im zentralen Bereich in das Verdampfermedium 22 ein.
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Diese
Ausgestaltungsform ist besonders dann von Vorteil, wenn die Verdampferbaugruppe 10 so
wie in 4 dargestellt eingebaut wird, d.h. mit nach unten
offener Gehäuseanordnung 12.
Der in das poröse
Verdampfermedium 22 eingeleitete flüssige Brennstoff wird sich
durch die Kapillarförderwirkung
und unterstützt
durch die Schwerkrafteinwirkung auch sehr gleichmäßig in die äußeren Randbereiche
des Verdampfermediums 22 verteilen.
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Bei
der in 5 gezeigten Variante ist das Verdampfermedium 22 wieder
mit bezüglich
der Längsmittenachse
A versetztem Wölbungsscheitel 28 ausgebildet,
was zu einer entsprechend unsymmetrischen Gestaltung des Verdampfermediums 22 führt. Diese
Variante eignet sich wieder besonders für einen geneigten bzw. horizontalen
Einbau, da dann sichergestellt ist, dass durch die die Brennstoffverteilung
ungleichmäßig beeinflussende
Schwerkraft eine sehr gleichmäßige Verteilung
des Brennstoffs im porösen
Verdampfermedium 22 und eine entsprechend gleichmäßige Brennstoffabdampfung
in Richtung Brennkammer 18 erlangt werden kann.
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Es
ist selbstverständlich,
dass in verschiedenen konstruktiven Details die vorangehend beschriebene
Verdampferbaugruppe 10 anders ausgeführt sein kann und dass diese
auch für
andere Einsatzzwecke genutzt werden kann, ohne von den Prinzipien
der Erfindung abzuweichen. So muss nicht notwendigerweise der gesamte
Bodenbereich 16 von dem porösen Verdampfermedium 22 überdeckt
werden. Weiterhin ist es selbstverständlich möglich, auch das mit gewölbter Brennstoffabdampfungsoberfläche 26 ausgebildete
poröse
Verdampfermedium 22 bzw. das als gewölbter Körper ausgebildete poröse Verdampfermedium 22 zu
kombinieren mit einem die Umfangswandung bedeckenden, im Wesentlichen
zylindrischen Verdampfermedium. Weiterhin ist es selbstverständlich möglich, bei
als gewölbter
Körper
ausgebildetem Verdampfermedium 22 den an der Rückseite
desselben zum Bodenbereich gebildeten Zwischenraum auszufüllen, beispielsweise
mit Isoliermaterial, bzw. das poröse Verdampfermedium an seiner
Rückseite
zu be schichten bzw. in anderer Art und Weise gegen Brennstoffaustritt
zu sichern. Als weiterer Einsatzzweck einer derartigen Baugruppe
ist die Erzeugung eines Kohlenwasserstoff/Luft-Gemisches für Reformer
denkbar. In diesem Falle ist die Brennkammer tatsächlich als
Gemischerzeugungskammer aktiv.