DE102007021760A1

DE102007021760A1 - Burner i.e. pilot burner, for use in e.g. thermal generator of motor vehicle, has outlet whose size is adjusted such that gas jet is produced at outlet by gas overpressure set in vaporization chamber by damping liquid fuel

Info

Publication number: DE102007021760A1
Application number: DE102007021760A
Authority: DE
Inventors: Josef Waronitza; Michael Keppler; Uwe Strecker; Werner Rohm
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2027-05-10
Also published as: DE102007021760B4

Abstract

The burner (10) has a heated vaporization chamber (30) formed outside an outlet (38) in a gas-tight manner. The size of the outlet is adjusted such that a gas jet is produced at the outlet by the gas overpressure set in a vaporization chamber by damping the liquid fuel. A flow rate of the gas jet is obtained to produce a mixture in a mixing pipe (40) by passive supply of oxidation gases surrounding the mixing pipe and to supply the mixture to the combustor. The outlet is connected with a combustor (50) through the mixing pipe.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kleinleistungsbrenner zur Verbrennung flüssigen Brennstoffs, der über eine Kapillarzuführung eingangsseitig einem beheizbaren Verdampfungsraum, dessen ausgangsseitigem Auslass ein Verbrennungsraum nachgeschaltet ist, zugeführt und in diesem verdampft wird, um dem Verbrennungsraum unter Gasüberdruck zugeführt und nach Beimischung eines Oxidationsgases zur Bildung eines zündfähigen Gasgemisches an einem Zünd- und Flammhaltemitteln im Verbrennungsraum verbrannt zu werden.The The present invention relates to a low power burner for the combustion of liquid fuel, over a capillary inlet on the input side of a heated Evaporation space, whose output-side outlet is a combustion chamber is downstream, supplied and evaporated in this, supplied to the combustion chamber under gas pressure and after admixing an oxidizing gas to form an ignitable Gas mixture at an ignition and flame holding means in the combustion chamber to be burned.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Brennereinrichtung und einen Thermogenerator, in denen ein derartiger Kleinleistungsbrenner Einsatz findet.The The invention further relates to a burner device and a Thermogenerator, in which such a low-power burner is used.

Die DE 100 47 341 C1 offenbart einen gattungsgemäßen Kleinleistungsbrenner. Brennervorrichtungen, die zur Verbrennung flüssiger Brennstoffe geeignet sind und kleine Brennerleistungen erzielen, erfordern typischerweise einen sehr hohen technischen Aufwand. Dies liegt insbesondere an der Schwierigkeit, flüssigen Brennstoff in sehr geringen Mengen kontinuierlich zuzuführen und zu verdampfen. Herkömmliche Konzepte, wie sie typischerweise in Fahrzeugheizgeräten realisiert sind, lassen sich lediglich auf Mindestleistungen von etwa 700 Watt miniaturisieren. Dies ist jedoch für viele Anwendungen noch deutlich zu groß. Beispiele solcher Anwendungen sind etwa Thermogeneratoren in Kraftfahrzeugen, die aus flüssigem Brennstoff geringe elektrische Leistungen zur Kompensation der Stillstandsverluste elektrischer Verbraucher, wie etwa der Steuergeräte, erzeugen. Bei derartigen Anwendungen sind nicht nur ein geringer Brennstoffverbrauch und eine kontinuierliche, saubere und effiziente Verbrennung sondern auch ein geringer Verbrauch an elektrischer Hilfsleistung gefragt. Elektrische Hilfsleistung wird beispielsweise durch Förderelemente für den Flüssigbrennstoff, wie beispielsweise Pumpen oder durch Heizvorrichtungen, wie beispielsweise für einen Verdampfer verbraucht.The DE 100 47 341 C1 discloses a generic small power burner. Burner devices that are suitable for the combustion of liquid fuels and achieve low burner performance, typically require a very high technical effort. This is due in particular to the difficulty of supplying liquid fuel in very small amounts continuously and evaporating it. Conventional concepts, such as are typically implemented in vehicle heaters, can only be miniaturized to minimum outputs of about 700 watts. However, this is still too big for many applications. Examples of such applications are, for example, thermal generators in motor vehicles which generate low electrical power from liquid fuel in order to compensate for the standstill losses of electrical consumers, such as the control devices. Such applications require not only low fuel consumption and continuous, clean and efficient combustion, but also low consumption of auxiliary electrical power. Electrical auxiliary power is consumed, for example, by liquid fuel delivery elements such as pumps or heaters such as an evaporator.

Die gattungsbildende DE 100 47 341 C1 offenbart in einem technisch vollkommen anderen Zusammenhang, nämlich der chemischen Verbrennungsanalyse, einen Brenner, bei dem ebenfalls das Problem einer kontinuierlichen Verdampfung geringer Mengen flüssigen Brennstoffs eine wesentliche Rolle spielt. Bei dem bekannten Brenner wird das Problem dadurch gelöst, dass die Kapillarzuführung als einzelnes Röhrchen tief in den beheizbaren Verdampfungsraum hineinragt und der durch Kapillarkräfte am Röhrchenausgang austretende Flüssigbrennstoff im Schnittpunkt wenigstens dreier, rotationssymmetrisch angeordneter, in einem spitzen Winkel zu dem Röhrchen stehender Gasstrahlen aktiv verwirbelt und verdampft wird. Dieses Konzept löst zwar das Problem der kontinuierlichen Verdampfung auf effektive Weise. Es erfordert jedoch einen technisch komplizierten Aufbau und verlangt insbesondere die aktive Zuführung eines Zerstäubergases von außen. Das Konzept ist insbesondere auf mobile Brennervorrichtungen in Kraftfahrzeugen nicht übertragbar. Zum einen ist mit dem komplizierten mechanischen Aufbau eine erhöhte mechanische Anfälligkeit verbunden. Zum anderen verlangt die aktive Zuführung des Zerstäubergases eine vergleichsweise hohe elektrische Hilfsleistung, was im Hinblick auf die regelmäßig beschränkten elektrischen Ressourcen in Kraftfahrzeugen grundsätzlich vermieden werden sollte. Schließlich birgt das Konzept der Verwirbelung mittels zugeführten Zerstäubergases ein weiteres Problem. Entweder wird, wie bei der bekannten Vorrichtung, ein sehr reaktionsträges Gas als Zerstäubergas zugeführt. Dies setzt jedoch die Vorratshaltung des Inertgases voraus, was wegen des hohen zusätzlichen Aufwandes in einem üblichen Kraftfahrzeug nicht realisierbar ist. Verwendet man hingegen die ohne gesonderte Vorratshaltung zur Verfügung stehende Umgebungsluft als Zerstäubergas, bildet sich bereits im Verdampfer ein zündfähiges Gemisch, was aus Sicherheitsgründen nicht wünschenswert ist.The generic DE 100 47 341 C1 discloses in a technically completely different context, namely chemical combustion analysis, a burner in which the problem of continuous evaporation of small quantities of liquid fuel also plays a significant role. In the known burner, the problem is solved in that the capillary feeding projects as a single tube deep into the heatable evaporation space and actively exiting through capillary forces at the tube exit liquid fuel at the intersection of at least three rotationally symmetrically arranged, standing at an acute angle to the tube gas jets active and is evaporated. Although this concept effectively solves the problem of continuous evaporation. However, it requires a technically complicated structure and in particular requires the active supply of a nebulizer gas from the outside. The concept is not transferable especially to mobile burner devices in motor vehicles. On the one hand, an increased mechanical susceptibility is associated with the complicated mechanical structure. On the other hand, the active supply of the atomizing gas requires a comparatively high auxiliary electrical power, which should be avoided in principle in view of the regularly limited electrical resources in motor vehicles. Finally, the concept of turbulence by means of supplied atomizing gas poses another problem. Either, as in the known device, a very inert gas is supplied as atomizing gas. However, this requires the stockpiling of the inert gas, which is not feasible because of the high additional effort in a conventional motor vehicle. If, on the other hand, the ambient air available as a nebulizer gas without separate stock keeping is used, an ignitable mixture already forms in the vaporizer, which is undesirable for safety reasons.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen gattungsgemäßen Kleinleistungsbrenner derart weiterzubilden, dass die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Es ist insbesondere die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kleinleistungsbrenner zur Verfügung zu stellen, der einen einfachen mechanischen Aufbau aufweist und nur geringe elektrische Hilfsleistung benötigt.It the object of the present invention is a generic Develop low-power burner in such a way that the disadvantages overcome the prior art. It is special the object of the present invention, a low-power burner to provide a simple mechanical Has structure and only low electrical auxiliary power needed.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der Verdampfungsraum abgesehen von seinem Auslass gasdicht ausgebildet ist und die Größe des Auslasses so abgestimmt ist, dass durch den im Verdampfungsraum allein durch die Verdampfung des zugeführten, flüssigen Brennstoffs aufgebauten Gasüberdruck am Auslass ein Gasstrahl erzeugbar ist, dessen Strömungsgeschwindigkeit ausreicht, um in einem Mischrohr, über welches der Auslass mit dem Verbrennungsraum in Verbindung steht, durch passive Zufuhr eines das Mischrohr umgebenden Oxidationsgases ein nah- oder unterstöchiometrisches Gemisch zu erzeugen und dem Verbrennungsraum zuzuführen.These Task is combined with the features of the preamble of Claim 1 solved by the fact that the evaporation chamber apart is formed gas-tight from its outlet and the size the outlet is adjusted so that by the evaporation in the room solely by the evaporation of the supplied, liquid Fuel gas pressure built up at the outlet of a gas jet can be generated, the flow velocity is sufficient in a mixing tube, over which the outlet with the Combustion chamber communicates through passive feed of one the mixing tube surrounding oxidizing gas a near or substoichiometric Create mixture and supply the combustion chamber.

Das grundlegende Konzept der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Verdampfungsraum so auszugestalten, dass außer durch den vorgesehenen Auslass kein Gas aus ihm ausdringen kann. Eingangsseitig ist der Verdampfungsraum durch den Flüssigbrennstoff in der Kapillarvorrichtung gegen einen Austritt von Gas abgedichtet. Weitere Gasein- oder Ausgänge sind nicht vorgesehen. Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Auslegung der Größe der Gasauslassöffnung insbesondere im Verhältnis zum Verdampfungsraumvolumen, dem durch die Auslegung der Kapillarvorrichtung bestimmten Transportvolumen des Flüssigbrennstoffeintrags und den Eigenschaften der Heizung des Verdampfungsraumes. Diese Parameter können im Einzelfall an die spezielle Anwendung angepasst werden, solang sichergestellt ist, dass der durch die Verdampfung des in den Verdampfungsraum eingetragenen Flüssigbrennstoffs erzeugte Gasdruck den funktional vorgegebenen Minimalbetrag, der bei typischen Anwendungen mindestens 50 hPa, bevorzugt 50 bis 100 hPa, beträgt, erreicht oder überschreitet. Eine obere Grenze für den Gasüberdruck im Verdampfungsraum wird durch die Kapillarkräfte in der Kapillarstruktur gesetzt, die nicht überschritten werden dürfen, um eine Unterbrechung der Brennstoffzufuhr oder gar ein rückwärts gerichtetes Ausgasen zu vermeiden.The basic concept of the present invention is to design the evaporation space so that no gas can escape from it except through the intended outlet. On the input side, the evaporation space is sealed by the liquid fuel in the capillary against leakage of gas. Further gas or outputs are not provided. A further feature of the invention is the design of the size of the gas outlet opening in particular in relation to the evaporation space volume, the transport volume of the liquid fuel input determined by the design of the capillary device and the properties of the heating of the evaporation space. These parameters may in individual cases be adapted to the specific application, as long as it is ensured that the gas pressure generated by the evaporation of the liquid fuel introduced into the evaporation space is the functionally predetermined minimum amount which in typical applications is at least 50 hPa, preferably 50 to 100 hPa, reached or exceeded. An upper limit for the gas overpressure in the evaporation space is set by the capillary forces in the capillary structure, which must not be exceeded in order to avoid a disruption of the fuel supply or even a backward outgassing.

Dieser erhöhte Gasdruck im Verdampfungsraum hat zur Folge, dass aus dem Verdampfungsraum ein scharfer Gasstrahl mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit austritt. Im Mischrohr, das, wie dem Fachmann bekannt ist, nach dem Prinzip der Gasstrahlpumpe funktioniert, führt dies zu einer geschwindigkeitsabhängigen Beimischung des das perforierte Mischrohr umgebenden Oxidationsgases und zu einem kontinuierlichen Eintrag eines zündfähigen Gemischs in den Verbrennungsraum. Das Mischrohr kann als einfaches Röhrchen mit durchbrochener Wandung ausgestaltet sein. Vorzugsweise wird die das Röhrchen umgebende Umgebungsluft als Oxidationsgas angesaugt. Aufgrund der hohen Gasgeschwindigkeit im Röhrchen ist ein Austritt von verdampftem Brennstoff aus dem Mischraum nicht zu befürchten.This increased gas pressure in the evaporation chamber has the consequence that from the evaporation chamber a sharp gas jet with comparatively high speed exit. In the mixing tube, that, as the expert is known, works on the principle of gas jet pump works this to a speed-dependent admixture of the perforated mixing tube surrounding oxidizing gas and a continuous entry of an ignitable mixture in the combustion chamber. The mixing tube can be used as a simple tube be designed with a broken wall. Preferably surrounding the tube surrounding ambient air as the oxidizing gas sucked. Due to the high gas velocity in the tube is not leakage of vaporized fuel from the mixing chamber to fear.

Durch Ausnutzung der Kapillarkräfte zum Transport des Flüssigbrennstoffs und zur Beschleunigung des Verdampfungsgases durch den in dem Verdampfungsraum selbst aufgebauten Druck kommt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit geringsten Mengen elektrischer Hilfsenergie aus. Insbesondere sind keine Pumpen oder ähnliche Fördervorrichtungen erforderlich.By Utilization of the capillary forces to transport the liquid fuel and for accelerating the vaporization gas through the in the evaporation space self-built pressure comes the invention Device with minimal amounts of electrical power from. In particular, there are no pumps or similar conveyors required.

Typischerweise wird die Beheizbarkeit des Verdampfungsraums durch eine elektrische Heizung bereitgestellt werden. Insbesondere zum Starten des Brenners wird eine solche externe Heizung in der Regel unverzichtbar sein. Zur Minimierung der erforderlichen externen Heizleistung ist jedoch bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Verdampfungsraum durch Wärmerückkopplung vom Verbrennungsraum her beheizbar ist. Dies bedeutet, dass nach Anspringen des Brenners, d. h. sobald im Verbrennungsraum Wärme erzeugt wird, diese teilweise zum Verdampfungsraum rückgekoppelt wird, sodass die für die Verdampfung erforderliche Beheizung des Verdampfungsraums ohne weitere elektrische Heizleistung erfolgen kann. Günstigerweise ist die Kapillarzuführung als Strumpf- oder Dochtstruktur aus einem Vlies- oder Gewirkmaterial ausgebildet, die mit einem Reservoir für flüssigen Brennstoff in Verbindung steht. Eine Strumpf- oder Dochtstruktur kann sehr kostengünstig ausgebildet werden und verlangt keine aufwendige Materialbearbeitung, wie beispielsweise im Fall von Einzelkapillaren aus speziellem Material, die selbstverständlich auch Einsatz finden können.typically, the heatability of the evaporation chamber by an electric Heating to be provided. Especially for starting the burner Such external heating will usually be indispensable. However, to minimize the required external heating power is provided in a preferred embodiment of the invention, that the evaporation chamber by heat feedback from Combustion room is heated ago. This means that after starting of the burner, d. H. as soon as heat is generated in the combustion chamber is, this partially fed back to the evaporation space so that the heating required for evaporation the evaporation space without further electrical heating power done can. Conveniently, the capillary feed formed as a stocking or wick structure of a nonwoven or knitted fabric, those with a reservoir for liquid fuel communicates. A stocking or wick structure can be very be formed inexpensively and requires no expensive Material processing, such as in the case of single capillaries Made of special material, of course, use can find.

Die Zuführung von flüssigem Brennstoff in den Verdampfungsraum erfolgt sobald und solange die Kapillarzuführung außerhalb des Verdampfungsraumes mit flüssigem Brennstoff in Berührung ist, d. h. wenn das Reservoir mit flüssigem Brennstoff gefüllt ist. Um die Brennerfunktion an- und abschal ten zu können, ist daher bei einer günstigen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Zufuhr flüssigen Brennstoffs zu dem Reservoir über eine Ventileinrichtung steuerbar ist. Besonders günstig ist dabei, wenn die Ventileinrichtung mittels eines von im Verbrennungsraum erzeugter Wärme abhängigen Thermoschalters steuerbar ist. Auf diese Weise wird keine komplizierte Steuerung, etwa über ein Steuergerät, das seinerseits elektrische Hilfsenergie verbrauchen würde, benötigt.The Supply of liquid fuel in the evaporation chamber takes place as soon as and as long as the capillary feed outside the evaporation chamber with liquid fuel in contact is, d. H. if the reservoir with liquid fuel is filled. To turn the burner function on and off can, is therefore at a favorable development the invention provides that the supply of liquid fuel controllable to the reservoir via a valve device is. It is particularly advantageous if the valve device by means of a heat-dependent thermal switch generated in the combustion chamber is controllable. In this way, no complicated control, about a control unit, which in turn electrical Power would be needed.

Zur eingansseitigen Abdichtung des Verdampfungsraumes ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Verdampfungsraum als ein hohles Blechformteil ausgebildet ist, das eingangsseitig eine Pressdichtung um die Kapillarzuführung aufweist, die vorteilhafterweise gebildet wird, indem das Blechformteil mit der Strumpf- oder Dochtstruktur verquetscht wird.to Eingansseitigen seal the evaporation chamber is preferably provided that the evaporation space as a hollow sheet metal part is formed, the input side a press seal around the capillary feed which is advantageously formed by the sheet metal part is squeezed with the stocking or wick structure.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.Further Features of the invention will become apparent from the following specific Description and the drawings.

Es zeigt:It shows:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kleinbrenners im Längsschnitt. 1 a schematic representation of a small burner according to the invention in longitudinal section.

2 eine vergrößerte Schemadarstellung einer ersten Ausführungsform des Wärmerückkopplungsbereichs des Verdampfungsraums. 2 an enlarged schematic representation of a first embodiment of the heat feedback region of the evaporation chamber.

3 eine vergrößerte Schemadarstellung einer zweiten Ausführungsform des Wärmerückkopplungsbereichs des Verdampfungsraums. 3 an enlarged schematic representation of a second embodiment of the heat feedback region of the evaporation chamber.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kleinleistungsbrenners 10 im Längsschnitt. Der Brenner 10 weist vier funktional unterschiedliche Einheiten auf, nämlich ein Flüssigbrennstoffreservoir 20, einen Verdampfungsraum 30, einen Mischbereich 40 und einen Verbrennungsraum 50. Das Reservoir 20 ist vorzugsweise über eine Ventileinrichtung 22 mit einem nicht dargestellten Brennstofftank, z. B. dem Tank eines Kraftfahrzeugs verbunden. Spezielle Gestaltungen der Ventileinrichtung 22 sollen weiter unten diskutiert werden. In Kontakt mit dem Brennstoff im Reservoir 20 steht ein Saugstrumpf 32, der als vorzugsweise metallisches Vlies oder Gewirke ausgebildet ist, und den Verdampfungsraum wenigstens teilweise ausfüllt. Die Wandung des Verdampfungsraums 30, der bei der dargestellten Ausführungsform als einfaches zylindrisches Blechteil ausgestaltet ist, ist eingangsseitig mit dem Saugstrumpf 32 verquetscht. Die Verquetschungsstellen sind mit dem Bezugszeichen 34 versehen. Selbstverständlich kann auch eine andere Art des gasdichten Abschlusses des Verdampfungsraums 30 realisiert sein. Die Pressdichtung und insbesondere die Verquetschung sind jedoch besonders einfach herstellbare und kostengünstige Gestaltungsarten. 1 shows a schematic representation of a low-power burner according to the invention 10 in longitudinal section. The burner 10 has four functionally different units, namely a liquid fuel reservoir 20 , an evaporation room 30 , a mixed area 40 and a combustion chamber 50 , The reservoir 20 is preferably via a valve device 22 with a fuel tank, not shown, z. B. connected to the tank of a motor vehicle. Special designs of the valve device 22 will be discussed below. In contact with the fuel in the reservoir 20 is a Saugstrumpf 32 , which is preferably formed as a metallic nonwoven fabric or knitted fabric, and at least partially fills the evaporation space. The wall of the evaporation room 30 , which is designed in the illustrated embodiment as a simple cylindrical sheet metal part, is the input side with the Saugstrumpf 32 crimped. The Verquetschungsstellen are denoted by the reference numeral 34 Mistake. Of course, another type of gas-tight completion of the evaporation chamber 30 be realized. However, the press seal and in particular the crimping are particularly easy to produce and cost-effective design types.

Ausgangsseitig ist der Verdampfungsraum 30 durch ein Deckelelement 36 verschlossen, welches lediglich eine kleine Öffnung 38 als Gasauslassöffnung enthält. Verbrennungsgas, das sich im Verdampfungsraum aus dem zugeführten flüssigen Brennstoff bildet, verlässt den Verdampfungsraum 30 durch die Öffnung 38, wobei durch geeignete Auslegung der Dimensionen ein scharfer Gasstrahl entsteht. Konkrete Dimensionierungsbeispiele sind weiter unten angegeben. Der Gasstrahl durchströmt ein Mischrohr 40 und saugt dabei durch nicht dargestellte Perforationen in der Wandung des Mischrohres 40 Umgebungsluft als Oxidationsgas an, so dass ein zündfähiges Gemisch in den Verbrennungsraum 50 eingeführt wird. Im Verbrennungsraum 50 ist eine Zünd- und Flammhaltestruktur 52 angeordnet. Diese wird von außen elektrisch beheizt, so dass es zur Zündung des Gemisches kommt. Die entstehende Flamme wird durch den Flammhalter stabilisiert. Je nach konkreter Ausführungsform können Zünd- und Flammhaltevorrichtung getrennt oder gemeinsam ausgebildet sein. Sobald die Verbrennung im Gang ist, ist es günstig, die externe Heizung abzuschalten, um elektrische Hilfsleistung zu sparen. Eine entsprechende Steuerung kann beispielsweise über ein separates Thermoelement erfolgen. Bei alternativen Ausführungsformen ist die Zündvorrichtung selbst als Thermoelement nutzbar. Entsprechende Techniken sind dem Fachmann bekannt.On the output side is the evaporation chamber 30 through a cover element 36 closed, which only a small opening 38 contains as gas outlet. Combustion gas that forms in the evaporation chamber from the supplied liquid fuel leaves the evaporation chamber 30 through the opening 38 , whereby by appropriate dimensioning of a sharp gas jet arises. Specific dimensioning examples are given below. The gas jet flows through a mixing tube 40 and sucks through perforations, not shown, in the wall of the mixing tube 40 Ambient air as the oxidizing gas, so that an ignitable mixture in the combustion chamber 50 is introduced. In the combustion chamber 50 is an ignition and flame holding structure 52 arranged. This is electrically heated from the outside, so that it comes to the ignition of the mixture. The resulting flame is stabilized by the flame holder. Depending on the specific embodiment, ignition and flame retardation device can be formed separately or together. Once the combustion is in progress, it is beneficial to turn off the external heater to save on auxiliary electrical power. A corresponding control can take place for example via a separate thermocouple. In alternative embodiments, the ignition device itself can be used as a thermocouple. Corresponding techniques are known to the person skilled in the art.

In 1 sind die drei für die vorliegende Erfindung besonders wesentlichen oder zumindest vorteilhaften Merkmale durch Kreise gekennzeichnet. Es sind dies die eingangsseitige Gasdichtung des Verdampfungsraums 30, die auslassseitige kleine Öffnung zur Erzeugung eines scharfen Gasstrahls und eine bei einer bevorzugten Ausführungsform realisierte Wärmerückkopplung vom Verbrennungsraum 50 zum Verdampfungsraum 30. Letztere hat den Vorteil, dass elektrische Hilfsleistung zur Beheizung des Verdampfungsraumes 30 nur wäh rend des Anfahrens des Brenners 10 erforderlich ist. Sobald die Verbrennung im Gang ist, kann die notwendige Heizung über die Wärmerückkopplung erfolgen. Wichtig ist dabei jedoch, dass sich der Verdampfungsraum 30 oder seine Wandung eingangsseitig nicht so weit erwärmen, dass es bereits außerhalb des Verdampfungsraums 30, insbesondere im Reservoir 20, zu einer Verdampfung des flüssigen Brennstoffs kommt. Dies kann durch geeignete Wahl der Materialien sowie durch Dimensionierung von Länge und Wandungsstärke des Verdampfungsraums 30 realisiert werden.In 1 For example, the three features that are particularly important or at least advantageous for the present invention are indicated by circles. These are the input-side gas seal of the evaporation chamber 30 , the outlet-side small opening for generating a sharp gas jet and realized in a preferred embodiment heat feedback from the combustion chamber 50 to the evaporation room 30 , The latter has the advantage that auxiliary electrical power for heating the evaporation space 30 only during the start-up of the burner 10 is required. Once the combustion is in progress, the necessary heating can be done via the heat feedback. It is important, however, that the evaporation chamber 30 or its wall on the input side does not heat so much that it is already outside the evaporation chamber 30 , especially in the reservoir 20 , comes to an evaporation of the liquid fuel. This can be achieved by suitable choice of materials and by dimensioning the length and wall thickness of the evaporation space 30 will be realized.

Als ein konkretes Auslegungsbeispiel sei ein Brenner genannt, der als Verbrennungsraum ein etwa 10 bis 60 Millimeter langes Röhrchen einer Wandstärke von 0,05 bis 0,3 Millimetern, vorzugsweise aus VA-Stahlblech aufweist. Dieses ist eingangsseitig mit dem Saugstrumpf 32 verquetscht oder gerollt. Die Auslassöffnung 38 hat bei dieser Ausführungsform einen typischen Durchmesser von 0,1–0,5 Millimeter.As a concrete design example is called a burner having a combustion chamber as a about 10 to 60 millimeters long tube of a wall thickness of 0.05 to 0.3 millimeters, preferably of stainless steel sheet. This is the input side with the Saugstrumpf 32 squeezed or rolled. The outlet opening 38 has a typical diameter of 0.1-0.5 millimeters in this embodiment.

Zur Rückkopplung von Wärme aus dem Verbrennungsraum in den Verdampfungsraum zeigen die 2 und 3 unterschiedliche Ausführungsalternativen. In den Figuren ist jeweils das auslassseitige Ende des Verdampfungsraums 30 gezeigt, welches von dem Deckelelement 36, enthaltend die Auslassöffnung 38, begrenzt wird. Bei beiden Ausführungsformen überlappt das Deckelelement 36 die Wandung des Verdampfungsraums 30 kappenartig, so dass über die Kappenseiten 361 Wärme in den Verdampfungsraum 30 fließen kann. Durch Materialwahl und Formgestaltung des Deckelelementes 36 können dabei unterschiedliche Wärmeflüsse realisiert werden. Bei den gezeigten Ausführungsformen ist, wie durch Pfeile ange deutet, dieser radiale Wärmefluss in 3 deutlich stärker ausgeprägt als in 2.For feedback of heat from the combustion chamber in the evaporation chamber show the 2 and 3 different design alternatives. In the figures, the outlet side end of the evaporation space is respectively 30 shown which of the lid member 36 containing the outlet opening 38 , is limited. In both embodiments, the lid member overlaps 36 the wall of the evaporation chamber 30 cap-like, so over the cap sides 361 Heat in the evaporation chamber 30 can flow. By choice of material and shape of the cover element 36 Different heat flows can be realized. In the embodiments shown, as indicated by arrows, this radial heat flow in 3 significantly more pronounced than in 2 ,

Bei der Ausführungsform von 2 ist hingegen der axiale Wärmefluss stärker ausgeprägt als bei der Ausführungsform von 3. Dies liegt daran, dass hier zwischen dem Deckelelement 36 und der Endfläche des Saugstrumpfes 32 ein zusätzliches Koppelelement 321 vorgesehen ist, welches aus einem verdichteten, hochporösen Material, z. B. einem verdichteten Faservlies besteht.In the embodiment of 2 on the other hand, the axial heat flow is more pronounced than in the embodiment of FIG 3 , This is because here between the cover element 36 and the end surface of the Saugstrumpfes 32 an additional coupling element 321 is provided, which consists of a compacted, highly porous material, eg. B. a compressed nonwoven fabric.

In den Figuren nicht dargestellt ist die weitere Verwendung der im Verbrennungsraum 50 erzeugten Wärme. Diese kann beispielsweise über die entstehenden, heißen Abgase in eine Wärmetauschereinheit eingebracht und der weiteren Verwendung, z. B. einem thermoelektrischen Generator zugefügt werden. Techniken zur Konstruktion eines Wärmetauschers, insbesondere einer Wärmetauscherstruktur, die möglichst geringe Bremswirkung auf die abströmenden Abgase hat und beispielsweise als Lamellenstruktur aus einem Aluminiumdruckguss gefertigt sein kann, sind dem Fachmann bekannt.Not shown in the figures is the further use of the combustion chamber 50 generated heat. This can be introduced, for example, on the resulting, hot exhaust gases in a heat exchanger unit and further use, for. B. added to a thermoelectric generator who the. Techniques for constructing a heat exchanger, in particular a heat exchanger structure which has the lowest possible braking effect on the outflowing exhaust gases and can be made, for example, as a lamellar structure of an aluminum die cast, are known in the art.

Zur Steuerung der Ventilvorrichtung 22 sind unterschiedliche Varianten denkbar. Zum einen kann eine komplexe Steuerung über ein Steuergerät realisiert sein, die auch brennerexterne Parameter in die Steuerung einfließen lässt. Im Hinblick auf eine Minimierung des Verbrauchs an elektrischer Hilfsleistung kann es jedoch günstig sein, wenn die Ventilvorrichtung in besonders einfacher Weise mit einem Thermoschalter geschaltet wird, der seinerseits mit dem Verbrennungsraum oder einem anderen Element, dessen Tempe ratur einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreiten sollte, gekoppelt ist. Selbstverständlich sind auch andere Steuer- und Regelungsmechanismen zur geeigneten Füllung des Reservoirs denkbar, rein beispielhaft seien Schwimmervorrichtungen genannt.For controlling the valve device 22 are different variants conceivable. On the one hand, a complex control can be implemented by means of a control unit, which also incorporates burner-external parameters into the control. With a view to minimizing the consumption of electrical auxiliary power, it may be beneficial if the valve device is connected in a particularly simple manner with a thermal switch, which in turn coupled to the combustion chamber or another element whose temperature Tempe should not exceed a predetermined limit is. Of course, other control and regulating mechanisms for suitable filling of the reservoir are conceivable, purely float systems are called as an example.

Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren dargestellten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten anhand gegeben. Insbesondere kann die konkrete Dimensionierung des erfindungsgemäßen Brenners vom Einzelfall der speziellen Anwendung abhängig gemacht werden. Auch die verwendeten Materialien und Geometrien können im Rahmen der vorliegenden Erfindung über weite Bereiche variiert werden.Naturally put those discussed in the special description and in the Figures illustrated embodiments only illustrative Embodiments of the present invention. The person skilled in the art is in the light of the local revelation a wide range of possible variations given by. In particular, the concrete dimensioning of the burner of the individual case of the invention special application. Also the used materials and geometries may be in the frame of the present invention varies over a wide range become.

1010: KleinleistungsbrennerSmall power burners
2020: Reservoirreservoir
2222: VentilValve
3030: VerdampfungsraumEvaporation space
3232: SaugstrumpfSaugstrumpf
321321: Koppelstrukturcoupling structure
3434: VerquetschungsstelleVerquetschungsstelle
3636: Deckelelementcover element
361361: Seitenteil von 36 Side part of 36
3838: Auslassöffnungoutlet
4040: Mischrohrmixing tube
5050: Verbrennungsraumcombustion chamber
5252: Zünd- und Flammhaltestrukturignition and flame holding structure

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10047341 C1 [0003, 0004]

Claims

Small power burner for burning liquid fuel, which is fed via a capillary feed ( 32 ) on the input side a heatable evaporation space ( 30 ), its output outlet ( 38 ) a combustion chamber ( 50 ) is fed, and in this evaporation chamber ( 30 ) is evaporated to the combustion chamber ( 50 ) supplied under gas pressure and after admixing an oxidizing gas to form an ignitable gas mixture of ignition and flame retardants ( 52 ) in the combustion chamber ( 50 ), characterized in that the evaporation space ( 30 ) apart from its outlet ( 38 ) is gas-tight and the size of the outlet ( 38 ) is tuned so that by the in the evaporation chamber ( 30 ) solely by the evaporation of the supplied liquid fuel gas pressure built up at the outlet ( 38 ) is a gas jet is generated, the flow rate is sufficient to in a mixing tube ( 40 ) over which the outlet ( 38 ) with the combustion chamber ( 50 ), by passive supply of a mixing tube ( 40 ) generate a near or substoichiometric mixture of oxidizing gas and the combustion chamber ( 50 ).

Low-power burner according to claim 1, characterized in that in the evaporation chamber ( 30 ) buildable gas pressure is at least 50 hectopascals, hPa.

Small power burner according to one of the preceding claims, characterized in that the evaporation space ( 30 ) by heat feedback from the combustion chamber ( 50 ) is heated ago.

Small power burner according to one of the preceding claims, characterized in that the evaporation space ( 30 ) is formed as a hollow sheet-metal molded part, the input side a press seal ( 34 ) around the capillary feed ( 32 ) having.

Small power burner according to claim 4, characterized in that the press seal as a crimping ( 34 ) of the sheet metal part ( 30 ) with the capillary feed ( 32 ) is trained.

Small power burner according to one of the preceding claims, characterized in that the capillary feed as a stocking or wick structure ( 32 ) is formed of a nonwoven or knit material which is connected to a reservoir ( 20 ) for liquid fuel.

Small power burner according to claim 6, characterized in that a supply of liquid fuel to the reservoir ( 20 ) via a valve device ( 22 ) is controllable.

Low-power burner according to claim 7, characterized in that the valve device ( 22 ) by means of a in the combustion chamber ( 50 ) generated heat-dependent thermal switch is controllable.

Burner device with a pilot burner, characterized in that the pilot burner as a low-power burner ( 10 ) is designed according to one of claims 1 to 8.

Thermogenerator for generating electrical power from heat provided by a burner, characterized in that the burner is designed as a low-power burner ( 10 ) is designed according to one of claims 1 to 8.