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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkammerbaugruppe für
einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät,
umfassend ein eine Brennkammer begrenzendes Brennkammergehäuse
mit wenigstens einem Zündorganaufnahmeansatz an einer Wandung,
wobei an einer Innenseite des Zündorganaufnahmeansatzes
ein poröses Verdampfermedium vorgesehen ist und eine Brennstoffzuführleitung
zum Einspeisen von flüssigem Brennstoff in das poröse
Verdampfermedium in den Zündorganaufnahmeansatz einmündet,
wobei an dem Zündorganaufnahmeansatz ein sich in diesen
hineinerstreckendes Zündorgan getragen ist.
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Eine
derartige aus der
DE
10 2005 055 642 A1 bekannte Brennkammerbaugruppe wird nachfolgend
mit Bezug auf die
1 hinsichtlich ihres prinzipiellen
Aufbaus beschrieben.
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Diese
im Querschnitt dargestellte Brennkammerbaugruppe 10 umfasst
ein Brennkammergehäuse 12, das mit einer beispielsweise
im Wesentlichen kreiszylindrischen Umfangswandung 14 und
einer Bodenwandung 16 ausgebildet ist. Die Bodenwandung 16 kann
mit der Umfangswandung 14 integral ausgebildet sein und
mit dieser zusammen zum Bereitstellen eines integralen Brennkammergehäuses 12 in
einem Fertigungsvorgang hergestellt werden, wobei hier im Allgemeinen
ein Gussvorgang zur Herstellung verwendet wird. Das im Wesentlichen
topfartige Brennkammergehäuse 12 begrenzt mit
seiner Umfangswandung 14 und seiner Bodenwandung 16 eine
Brennkammer 18.
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In
einem vorzugsweise der Bodenwandung 16 nahe liegenden Bereich
ist am Brennkammergehäuse 12, nämlich
hier der Umfangswandung 14, ein Zündorganaufnahmeansatz 20 vorgesehen.
Dieser seitliche Ansatz liegt näherungsweise tangential
zur Umfangswandung 14 und ist mit dieser vorzugsweise ebenfalls
integral ausgebildet, bildet also auch einen integralen Bestandteil
des aus Metall gefertigten Brennkammergehäuses 12.
Auch dieser Ansatz 20 kann, bezogen auf seine Längsrichtung,
beispielsweise im Wesentlichen kreiszylindrisch ausgestaltet sein.
Nicht dargestellt ist ein an der Bodenwandung 16 möglicherweise
vorzusehender Verbrennungslufteinlassstutzen, der in einem zentralen
Bereich der Bodenwandung 16 sich näherungsweise
parallel zur Umfangswandung 14 erstreckend ausgebildet
sein kann und in die Brennkammer 18 ragt, um über
mehrere darin ausgebildete schlitzartige Öffnungen Verbrennungsluft
in die Brennkammer 18 einzuspeisen.
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An
der Innenseite der Umfangswandung 14 ist ein poröses
Verdampfermedium 22 vorgesehen. Dieses kleidet vorzugsweise
die Umfangswandung 14 in ihrem gesamten Umfangsbereich
und näherungsweise im gesamten Erstreckungsbereich der Brennkammer 18 aus.
Dieses poröse Verdampfermedium 22 kann flüssigen
Brennstoff aufnehmen, ihn durch Kapillarförderwirkung in
seinem Innenvolumenbereich verteilen und dann an der zur Brennkammer 18 hin
frei liegenden Oberfläche abdampfen.
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Auch
an der Innenseite des Zündorganaufnahmeansatzes 20 ist
ein poröses Verdampfermedium 24 vorgesehen, das
dort, wo der Ansatz 20 in seinem ersten Endbereich 26 an
die Umfangswandung 14 anschließt, auch in Kontakt
mit dem porösen Verdampfermedium 22 steht. In
den Ansatz 20 mündet ferner eine Brennstoffzuführleitung 28 ein,
und zwar in einem Bereich, in welchem der Ansatz 20 mit
dem porösen Verdampfermedium 24 ausgekleidet ist. Flüssiger
Brennstoff wird über die Leitung 28 also in den
Ansatz 20 und dort in das poröse Verdampfermedium 24 eingespeist.
Auch das Verdampfermedium 24 stellt einen Kapillarfördereffekt
bereit, so dass es einerseits den von der Leitung 28 aufgenommenen flüssigen
Brennstoff in seinem Innenvolumenbereich und somit über
den Umfang des Ansatzes 20 verteilt, andererseits aber
auch aufgrund der Anbindung an das poröse Ver dampfermedium 22 in
der Brennkammer 18 Brennstoff in dieses poröse
Verdampfermedium 22 einleitet zur weiteren Verteilung darin
und zur Abdampfung in die Brennkammer 18.
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An
dem von der Umfangswandung 14 entfernten Endbereich 30 trägt
der Zündorganaufnahmeansatz 20 ein Zündorgan 34 in
dessen Trägerbereich 32. Dabei kann der Trägerbereich 32 sich
in den Zündorganaufnahmeansatz 20 hineinerstrecken bzw.
dessen Stirnseite überdecken, um somit durch Klemmwirkung
oder ggf. auch Gewindeeingriff eine stabile Halterung des Zündorgans 34 zu
erlangen.
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Die
zum Starten der Verbrennung im Bereich eines derartigen Zündorganaufnahmeansatzes 20 erforderliche
Zündluft tritt über zumindest eine Zündlufteintrittsöffnung 38 ein,
die im Endbereich 30 oder nahe dem Endbereich 30 im
Zündorganaufnahmeansatz 20 vorgesehen ist. Diese
Zündlufteintrittsöffnung 38 kann von
dem porösen Verdampfermedium 24 überdeckt
sein. In Zuordnung zu dieser Zündlufteintrittsöffnung 38 kann
das poröse Verdampfermedium 24 jedoch auch eine
Zündluftdurchtrittsöffnung 40 aufweisen.
Die bei Verbrennung in dem Zündorganaufnahmeansatz 20 entstehende
Flamme kann sich dann durch eine Öffnung 42 in
der Umfangswandung 14 in die Brennkammer 18 ausbreiten
und das dort ebenfalls gebildete zünd- bzw. verbrennungsfähige Gemisch
zünden.
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Ein
Problem derartiger Brennkammerbaugruppen ist, dass durch die im
Bereich des Zündorgans bei dessen elektrischer Erregung
erzeugten hohen Temperaturen auch der den Trägerbereich
tragende Endbereich des Zündorganaufnahmeansatzes vergleichsweise
stark erwärmt wird. Da in diesem Endbereich auch die Zündlufteintrittsöffnung
vorgesehen ist, besteht durch diese Erwärmung die Gefahr,
dass im Bereich dieser Öffnung sich feste Ablagerungen
bilden, welche über die Betriebslebensdauer hinweg den
zum Durchströmen freien Querschnitt der Zündlufteintrittsöffnung
zunehmend einschnüren. Die Folge davon ist, dass insbesondere
in der Startphase im Bereich eines derartigen Zündorganaufnahmeansatzes
eine Sauerstoff unterversorgung vorhanden ist und somit ein zuverlässiges
Zünden nicht mehr sichergestellt werden kann.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkammerbaugruppe
für einen Verdampferbrenner derart auszugestalten, dass über
die Betriebslebensdauer hinweg eine zuverlässige Zündfunktion
sichergestellt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe gelöst durch eine Brennkammerbaugruppe für
einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät,
umfassend ein eine Brennkammer begrenzendes Brennkammergehäuse
mit wenigstens einem Zündorganaufnahmeansatz an einer Wandung,
wobei an einer Innenseite des Zündorganaufnahmeansatzes
ein poröses Verdampfermedium vorgesehen ist und eine Brennstoffzuführleitung
zum Einspeisen von flüssigem Brennstoff in das poröse
Verdampfermedium in den Zündorganaufnahmeansatz einmündet,
wobei an dem Zündorganaufnahmeansatz ein sich in diesen
hineinerstreckendes Zündorgan getragen ist.
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Dabei
ist weiter vorgesehen, dass das Zündorgan über
das poröse Verdampfermedium an dem Zündorganaufnahmeansatz
getragen ist.
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Da
bei dem erfindungsgemäßen Aufbau das Zündorgan
nicht mehr direkt, sondern über das poröse Verdampfermedium
am Zündorganaufnahmeansatz getragen ist, besteht im Wesentlichen
kein unmittelbarer Wärmeübertragungskontakt zwischen dem
Zündorgan und dem Zündorganaufnahmeansatz. Somit
kann auch keine direkte Wärmeübertragung stattfinden.
Da das poröse Verdampfermedium grundsätzlich mit
seiner Porenstruktur einen vergleichsweise schlechten Wärmeleiter
darstellt, wird eine übermäßige Erwärmung
des Zündorganaufnahmeansatzes, die zur Gefahr des Bildens
von Ablagerungen führt, weitgehend ausgeschlossen.
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Beispielsweise
kann vorgesehen sein, dass das Zündorgan einen Trägerbereich
aufweist, und dass der Trägerbereich über das
poröse Verdampfermedium an dem Zündorganaufnahmeansatz
getragen ist. Dieser Trägerbereich kann dann so dimensioniert
und aus derartigem Material aufgebaut sein, dass einerseits auch
in dem porösen Verdampfermedium eine stabile Halterungsfunktionalität
sichergestellt wird, andererseits bereits hier eine gewisse thermische
Isolation zwischen dem porösen Verdampfermedium und demjenigen
Bereich des Zündorgans vorhaden ist, in welchem dieses
die zum Zünden erforderlichen hohen Temperaturen erzeugt.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass der Trägerbereich sich in einen
von der Umfangswandung entfernten Endbereich des Zündorganaufnahmeansatzes
erstreckt und dass wenigstens in dem Endbereich der Zündorganaufnahmeansatz
im Wesentlichen über seinen gesamten Umfang mit dem porösen
Verdampfermedium ausgekleidet ist.
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Um
sicherzustellen, dass Zündluft im Wesentlichen nur über
die dafür definiert vorgesehenen Öffnungen in
den Zündorganaufnahmeansatz gelangt, wird weiter vorgeschlagen,
dass der Trägerbereich eine Stirnfläche des porösen
Verdampfermediums wenigstens bereichsweise überdeckt.
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Wie
vorangehend bereits dargestellt, ist es von besonderem Vorteil,
wenn das Zündorgan nicht in Kontakt mit dem Zündorganaufnahmeansatz
ist.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass in einem von dem porösen Verdampfermedium
ausgekleideten Bereich des Zündorganaufnahmeansatzes wenigstens
eine Lufteintrittsöffnung vorgesehen ist, wobei vorteilhafterweise
dann vorgesehen sein kann, dass in Zuordnung zu der wenigstens einen
Lufteintrittsöffnung in dem Zündorganaufnahmeansatz
wenigstens eine Luftdurchtrittsöffnung in dem porösen Verdampfermedium
vorgesehen ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Heizgerät, wie
es vorzugsweise in einem Fahrzeug als Standheizung oder Zuheizer
eingesetzt werden kann, mit einem Verdampferbrenner, der eine erfindungsgemäß aufgebaute
Brennkammerbaugruppe aufweist.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende
Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
Querschnittansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten Verdampferbaugruppe;
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2 eine
Schnittansicht einer erfindungsgemäß aufgebauten
Brennkammerbaugruppe im Bereich eines Zündorganaufnahmeansatzes.
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In 2 sind
die wesentlichen Bereiche einer erfindungsgemäß ausgestalteten
Brennkammerbaugruppe 10 gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass
selbstverständlich hinsichtlich ihres grundsätzlichen
Aufbaus diese Brennkammerbaugruppe 10 so aufgebaut sein
kann, wie vorangehend mit Bezug auf die 1 beschrieben.
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Man
erkennt in 2 den Zündorganaufnahmeansatz 20,
der in oder nahe seinem Endbereich 30 mit Zündlufteintrittsöffnungen 38 und
in Zuordnung dazu Zündluftdurchtrittsöffnungen 40 im
porösen Verdampfermedium 24 aufweist. Es sei darauf
hingewiesen, dass dieses poröse Verdampfermedium mit grundsätzlich
im Wesentlichen zylindrischer Struktur ausgebildet sein kann und
aus Vliesmaterial, Geflecht, Schaumkeramik, Gewebematerial oder
dergleichen aufgebaut sein kann und im Allgemeinen als Kerzensieb
bezeichnet wird. Es sei weiterhin noch einmal betont, dass die Anzahl
der Zündlufteintrittsöffnungen 38 entsprechend
den auftretenden Anforderungen gewählt werden kann und
auch deren Lage über den Umfang bzw. in Richtung der Längsachse
L des Zündorganaufnahmeansatzes variiert werden kann, ebenso
wie deren Größe und die Größe
und Anzahl der zugeordneten Zündluftdurchtrittsöffnungen 40.
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Man
erkennt in 2 den Trägerbereich 32, wobei
bereits hier darauf hingewiesen sei, dass rechts bezüglich
der Längsachse L und links bezüglich der Längsachse
L in 2 zwei verschiedene Varianten dieses Trägerbereichs 32 dargestellt
sind. An dem Trägerbereich 32 ist ein Zündbereich 44 getragen,
der in seinem Innenbereich beispielsweise eine Glühwendel
oder mehrere Glühwendeln oder bei elektrischer Erregung
sich erwärmende Baugruppen aufweist, um in dem den Zündbereich 44 umgebenden
und von dem porösen Verdampfermedium 24 umgebenen
Volumenbereich, in welchem primär ein zündfähiges
Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoffdampf vorhanden sein
wird, die Verbrennung zu starten.
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Der
Trägerbereich 32 ist so ausgebildet bzw. dimensioniert,
dass er grundsätzlich in den Endbereich 30 des
Zündorganaufnahmeansatzes 20 eingeschoben werden
kann, und zwar auch in das dort vorhandene poröse Verdampfermedium 24.
Da dieses poröse Verdampfermedium 24 vorzugsweise
zylinderartig ausgebildet ist, also den Zündorganaufnahmeansatz 20 an
seinem ganzen Umfangsbereich um die Längsachse L herum
auskleidet, umgibt es auch den in den Zündorganaufnahmeansatz 20 eingeführten
Abschnitt des Trägerbereichs 32 vollständig,
so dass dieser stabil gehalten ist. Hier kann beispielsweise eine
gewisse Überdimensionierung des Trägerbereichs 32 an
seinem Außenumfang bezüglich des Innenumfangs
des porösen Verdampfermediums 24 vorgesehen sein,
so dass unter Berücksichtigung der Kompressibilität
des porösen Materials des Verdampfermediums 24 hier
eine gewisse Presspassung bzw. Presshalterungswirkung erzielt wird.
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Mit
derartiger Ausgestaltung wird erreicht, dass kein direkter Kontakt
zwischen dem Trägerbereich 32 und dem Zündorganaufnahmeansatz 20 besteht.
Dies bedeutet, dass bei Erregung und Wärmeerzeugung im
Bereich des Zündbereichs 44 der Wärmeübertrag
in den Trägerbereich 32 und von diesem in den
Zündorganaufnahmeansatz 20 deutlich reduziert
wird, da der Wärmefluss über das poröse Verdampfermedium 24 erfolgen
muss. Auf Grund der porösen Struktur desselben ist es ein
vergleichsweise schlechter Wärmeleiter, so dass eine übermäßige und
die Gefahr von Ablagerungen im Bereich der Öffnungen 38, 40 mit
sich bringende Erwärmung nicht auftreten wird.
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In
der linken Hälfte der 2 ist eine
Variante gezeigt, in welcher der Trägerbereich 32,
der vorzugsweise ebenfalls aus vergleichsweise schlecht thermisch
leitendem Material, wie zum Beispiel Keramik oder Kunststoffmaterial,
aufgebaut sein kann, mit im Wesentlichen zylindrischer Außenumfangsstruktur,
also ohne Dickenvariation, ausgebildet ist, so dass eine Stirnfläche 46 des
porösen Verdampfermediums 24 hier freiliegt. In
der rechten Hälfte der 2 ist der
Trägerbereich 32 mit einer stufenartigen Erweiterung 48 ausgebildet,
welche die Stirnfläche 46 nach radial außen
hin und in Umfangsrichtung überdeckt und somit verhindert,
dass die poröse Struktur des porösen Verdampfermediums 24 hier
axial offen ist und daher ein zusätzlicher Eintritt von
Luft stattfinden kann bzw. kein ungewünschtes Verdampfen
von Brennstoffen nach außen erfolgen kann. Diese stufenartige
Erweiterung 48 ist dabei so gebildet, dass sie sich maximal
bis zum Außenumfang des porösen Verdampfermediums 24 erstreckt,
also im Wesentlichen ebenfalls keinen unmittelbaren Kontakt zu dem im
Allgemeinen aus Metallmaterial aufgebauten Zündorganaufnahmeansatz
aufweist.
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Man
erkennt in 2 ferner den Abschnitt einer
Wandung 50, welche die Brennkammerbaugruppe 10 umgibt
und somit eine allgemein mit 52 bezeichnete Plenumskammer
begrenzt, durch welche hindurch die in die Brennkammer 18 bzw.
in den oder die Zündorganaufnahmeansätze 20 einzuleitende Luft
herangefördert wird. Außerhalb dieser Wandung 50,
in der 2 also über dieser Wandung, kann die durch
ein Heizluftgebläse geförderte Luft dann in Richtung
zu einem hier nicht gezeigten Wärmetauscherbereich eines
mit einer derartigen Brennkammerbaugruppe 10 ausgestatteten
Heizgeräts strömen. Die Leitung 36, über
welche das Zündorgan 34 elektrisch erregt werden
kann, durchsetzt eine Öffnung 54 in der Wandung 50 und
ist durch eine flexible Einlage 56, beispielsweise aus
gummiartigem Material, einerseits bezüglich der Wandung 50 abgedichtet
und andererseits gehaltert, so dass auf Grund der grundsätzlich
definierten Positionierung der Wandung 50 bezüglich
des Zündorganaufnahmeansatz 20 eine zusätzliche
Halterungswirkung für das Zündorgan 34 erreicht
werden kann und insbesondere dieses gegen Herausziehen aus dem Zündorganaufnahmeansatz 20 gesichert
werden kann.
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Durch
die erfindungsgemäße Halterung eines Zündorgans
an einem Zündorganaufnahmeansatz wird mit dem deutlich
beschränkten Wärmeübertrag auf den Zündorganaufnahmeansatz
bei gleichwohl stabiler Halterung die Gefahr des Entstehens von
Ablagerungen im Bereich des Zündorganaufnahmeansatzes und
insbesondere im Bereich der Öffnungen, über welche
die Zündluft einströmt, verhindert werden.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass diese Erfindungsprinzipien selbstverständlich
in verschiedensten Variationen realisiert sein können,
ohne von den wesentlichen Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
So können selbstverständlich an einer Umfangswandung 14 einer
Brennkammerbaugruppe 10 mehrere derartige Zündorganaufnahmeansätze vorgesehen
sein, die selbstverständlich auch mit im Wesentlichen radialer
Erstreckung angeordnet sein können. Auch die Ausgestaltung
der Öffnungen, über welche die Zündluft
eintritt und über welche der Brennstoff zugeführt
wird, kann selbstverständlich, ohne von den Prinzipien
der Erfindung abzuweichen, variiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005055642
A1 [0002]