Die Erfindung betrifft ein Heizgerät zum Erzeugen von Wärme und elektrischer Energie, insbesondere zum Vorwärmen einer Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a heater for generating heat and electrical energy, in particular for preheating an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
Aus der DE 102 35 601 A1 ist ein Heizgerät bekannt, mit dem die Kühlflüssigkeit einer Brennkraftmaschine vor deren Betrieb auf eine gewünschte Temperatur vorgewärmt werden kann. Das Heizgerät weist hierzu einen Brenner auf, der in einem Gehäuse angeordnet ist, das von der zu erwärmenden Kühlflüssigkeit umströmt wird. In dem Gehäuse ist ein thermoelektrischer Generator angeordnet, der mit seiner Warmseite in thermischem Kontakt mit einem dem Brenner zugewandten Bodenbereich des Gehäuses ist. Mit seiner Kaltseite ist der thermoelektrische Generator in thermischem Kontakt mit der Kühlflüssigkeit. Mit der erzeugten elektrischen Energie können Hilfsaggregate des Heizgeräts, wie beispielsweise ein Gebläse oder eine Pumpe, sowie der Brenner versorgt werden. Nachteilig ist, dass die Abgastemperatur im Bodenbereich äußerst hoch ist, wodurch der thermoelektrische Generator einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt ist, jedoch die hohe Temperaturdifferenz zwischen der Warm- und Kaltseite des thermoelektrischen Generators nicht gleichermaßen in elektrische Energie umwandelbar ist.From the DE 102 35 601 A1 a heater is known with which the cooling liquid of an internal combustion engine can be preheated to a desired temperature prior to its operation. The heater has for this purpose a burner which is arranged in a housing which is flowed around by the cooling liquid to be heated. In the housing, a thermoelectric generator is arranged, which is with its hot side in thermal contact with a burner facing the bottom region of the housing. With its cold side, the thermoelectric generator is in thermal contact with the cooling liquid. With the generated electrical energy auxiliary units of the heater, such as a fan or a pump, and the burner can be powered. The disadvantage is that the exhaust gas temperature in the bottom area is extremely high, whereby the thermoelectric generator is exposed to a high thermal load, but the high temperature difference between the hot and cold side of the thermoelectric generator is not equally convertible into electrical energy.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizgerät der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das einen einfachen, robusten und wirkungsgradoptimierten Aufbau aufweist.The invention has for its object to provide a heater of the generic type, which has a simple, robust and efficiency-optimized design.
Diese Aufgabe wird durch ein Heizgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Heizgerät sind die Abgasleitung und die Fluidleitung derart angeordnet, dass diese in jeweils benachbarten Abschnitten von dem Abgas bzw. dem zu erwärmenden Fluid, wie beispielsweise der Kühlflüssigkeit einer Brennkraftmaschine, im Gegenstrom durchströmt werden. Die Fluid-Strömungsrichtung ist somit in benachbarten Abschnitten entgegengesetzt zu der Abgas-Strömungsrichtung gerichtet. Dies hat zur Folge, dass der von der Abgasleitung und der Fluidleitung gebildete Wärmetauscher zum Erwärmen des Fluids bzw. der Flüssigkeit unmittelbar nach dem Erzeugen des Abgases in der Brennkammer von diesem durchströmt wird. Das Abgas gibt somit einen Teil seiner Wärme im Wärmetauscher ab, bevor es die Generatoreinheit erreicht. In der Generatoreinheit ist die Abgasleitung in thermischem Kontakt mit der Warmseite des mindestens einen thermoelektrischen Generators. Dadurch, dass das Abgas bereits den Wärmetauscher durchströmt und einen Teil seiner Wärme abgegeben hat, hat das Abgas beim Eintritt in die Generatoreinheit eine deutlich niedrigere Temperatur als beim Austritt aus der Brennkammer, wodurch die thermische Belastung des mindestens einen thermoelektrischen Generators deutlich reduziert ist. Die Temperatur des Abgases beim Eintritt in die Generatoreinheit ist jedoch noch ausreichend, um diesen mit einem hohen Wirkungsgrad zu betreiben. In Abgas-Strömungsrichtung ist der Wärmetauscher somit der Generatoreinheit vorgeordnet.This object is achieved by a heater with the features of claim 1. In the heater according to the invention, the exhaust pipe and the fluid line are arranged such that in each adjacent portions of the exhaust gas or the fluid to be heated, such as the cooling liquid of an internal combustion engine, are flowed through in countercurrent. The fluid flow direction is thus directed in adjacent portions opposite to the exhaust gas flow direction. This has the consequence that the heat exchanger formed by the exhaust pipe and the fluid line for heating the fluid or the fluid is flowed through by the same immediately after the generation of the exhaust gas in the combustion chamber. The exhaust gas thus releases some of its heat in the heat exchanger before it reaches the generator unit. In the generator unit, the exhaust pipe is in thermal contact with the hot side of the at least one thermoelectric generator. Because the exhaust gas already flows through the heat exchanger and has given off a portion of its heat, the exhaust gas has a significantly lower temperature when entering the generator unit than when exiting the combustion chamber, whereby the thermal load of the at least one thermoelectric generator is significantly reduced. However, the temperature of the exhaust gas entering the generator unit is still sufficient to operate with high efficiency. In the exhaust gas flow direction of the heat exchanger is thus upstream of the generator unit.
Da das Abgas und das Fluid im Gegenstrom durch das Heizgerät strömen, ist die Generatoreinheit dem Wärmetauscher in Fluid-Strömungsrichtung vorgeordnet. In der Generatoreinheit ist die Fluidleitung in thermischem Kontakt mit der Kaltseite des mindestens einen thermoelektrischen Generators, so dass diese im Betrieb des Heizgeräts aufgrund des noch kalten Fluids eine niedrige Temperatur aufweist. Die Temperatur zwischen der Warm- und Kaltseite ist somit ausreichend groß, um den mindestens einen thermoelektrischen Generator mit einem hohen Wirkungsgrad zu betreiben und eine hohe elektrische Spannung zu erzeugen. Erst nachdem das Fluid die Generatoreinheit durchströmt hat, tritt es in den Wärmetauscher ein, wo es durch das Abgas erwärmt wird. Der Wirkungsgrad des mindestens einen thermoelektrischen Generators wird somit nicht unnötig reduziert, indem an der Kaltseite bereits erwärmtes Fluid vorbeiströmt, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Dadurch, dass der mindestens eine thermoelektrische Generator nicht der hohen Temperatur des Abgases beim Austritt aus der Brennkammer ausgesetzt ist, kann eine lange Lebensdauer er zielt werden, wobei thermische Schutzmaßnahmen nicht erforderlich sind. Der Aufbau des Heizgeräts ist somit einfach und robust. Darüber hinaus wird mit dem Heizgerät eine ausreichende Temperaturdifferenz an dem mindestens einen thermoelektrischen Generator erzielt, wodurch dieser mit einem hohen Wirkungsgrad und hohen Spannungen betreibbar ist. Mit der erzeugten elektrischen Energie können Hilfsaggregate, wie beispielsweise eine Fluidpumpe, oder der Brenner mit elektrischer Energie versorgt werden, so dass das Heizgerät autark betreibbar ist, also ohne eine externe elektrische Energieversorgung.Since the exhaust gas and the fluid flow in countercurrent through the heater, the generator unit is upstream of the heat exchanger in the fluid flow direction. In the generator unit, the fluid line is in thermal contact with the cold side of the at least one thermoelectric generator, so that it has a low temperature during operation of the heater due to the still cold fluid. The temperature between the hot and cold side is thus sufficiently large to operate the at least one thermoelectric generator with a high efficiency and to generate a high electrical voltage. Only after the fluid has flowed through the generator unit, it enters the heat exchanger, where it is heated by the exhaust gas. The efficiency of the at least one thermoelectric generator is thus not unnecessarily reduced by flowing already heated fluid on the cold side, as is known from the prior art. The fact that the at least one thermoelectric generator is not exposed to the high temperature of the exhaust gas when exiting the combustion chamber, a long life he can be targeted, with thermal protection measures are not required. The construction of the heater is thus simple and robust. In addition, with the heater, a sufficient temperature difference is achieved at the at least one thermoelectric generator, whereby it is operable with a high efficiency and high voltages. With the generated electrical energy auxiliary equipment, such as a fluid pump, or the burner can be supplied with electrical energy, so that the heater is autonomously operable, ie without an external electrical power supply.
Ein Heizgerät nach Anspruch 2 ist einfach aufgebaut. Die Abgasleitungsabschnitte verlaufen beispielsweise parallel bzw. konzentrisch zu einer Mittellängsachse des Heizgeräts und sind in einem Umlenkbereich derart miteinander verbunden, dass sich die Abgas-Strömungsrichtung bezogen auf ein ortsfestes Koordinatensystem bzw. die Mittellängsachse umkehrt.A heater according to claim 2 is simple. The exhaust pipe sections run, for example, parallel or concentric to a central longitudinal axis of the heater and are connected to each other in a deflection so that the exhaust gas flow direction with respect to a stationary coordinate system or the central longitudinal axis reverses.
Ein Heizgerät nach Anspruch 3 ist einfach aufgebaut. Die Fluidleitungsabschnitte verlaufen beispielsweise parallel bzw. konzentrisch zu einer Mittellängsachse des Heizgeräts und sind in einem Umlenkbereich derart miteinander verbunden, dass sich die Fluid-Strömungsrichtung bezogen auf ein ortsfestes Koordinatensystem bzw. die Mittellängsachse umkehrt.A heater according to claim 3 is simple. The fluid line sections extend, for example, parallel or concentric to a central longitudinal axis of the heater and are connected to one another in a deflection region in such a way that the fluid flow direction is reversed with respect to a stationary coordinate system or the central longitudinal axis.
Ein Heizgerät nach Anspruch 4 gewährleistet einen guten Wärmeübergang im Wärmetauscher.A heater according to claim 4 ensures good heat transfer in the heat exchanger.
Ein Heizgerät nach Anspruch 5 stellt einen hohen Wärmeübergang über die gesamte Länge des Wärmetauschers sicher. Das Abgas kühlt beim Durchströmen des Wärmetauschers aufgrund der an das Fluid abgegebenen Wärme zunehmend ab. Da der erste Abgasleitungsabschnitt neben der Brennkammer angeordnet und die Abgas-Strömungsrichtung zu dem Brenner gerichtet ist, kann ein Teil der abgegebenen Wärme aus der Brennkammer wieder zugeführt werden.A heater according to claim 5 ensures a high heat transfer over the entire length of the heat exchanger. The exhaust gas cools as it flows through the heat exchanger due to the heat released to the fluid heat increasingly. Since the first exhaust pipe section is arranged adjacent to the combustion chamber and the exhaust gas flow direction is directed to the burner, a part of the heat released from the combustion chamber can be supplied again.
Ein Heizgerät nach Anspruch 6 ist kompakt aufgebaut und stellt eine große Fläche für den Wärmeübergang im Wärmetauscher bereit.A heater according to claim 6 is compact and provides a large area for the heat transfer in the heat exchanger ready.
Ein Heizgerät nach Anspruch 7 gewährleistet eine hohe Temperaturdifferenz an dem mindestens einen thermoelektrischen Generator.A heater according to claim 7 ensures a high temperature difference across the at least one thermoelectric generator.
Ein Heizgerät nach Anspruch 8 gewährleistet, dass mehrere in Reihe angeordnete thermoelektrische Generatoren eine annähernd gleiche Temperatur an ihren Warmseiten aufweisen. Da die Temperatur des Abgases beim Durchströmen der Generatoreinheit zunehmend abnimmt, wird der Wärmeübergang auf die thermoelektrischen Generatoren in Abgas-Strömungsrichtung zunehmend dadurch verbessert, dass die Oberfläche des mindestens einen Wärmeübertragungselements in der Abgas-Strömungsrichtung zunimmt. Sind mehrere Wärmeübertragungselemente in Abgas-Strömungsrichtung hintereinander angeordnet, so weist mindestens eines dieser Wärmeübertragungselemente eine in Abgas-Strömungsrichtung zunehmende Oberfläche auf, sodass entlang dieses Wärmeübertragungselements der Wärmeübergang zunehmend verbessert wird. Vorzugsweise weisen mehrere, insbesondere alle Wärmeübertragungselemente in der Abgas-Strömungsrichtung eine zunehmende Oberfläche auf, sodass entlang mehrerer bzw. aller hintereinander angeordneter Wärmeübertragungselemente ein verbesserter Wärmeübergang erzielt wird. Durch mehrere hintereinander angeordnete Wärmeübertragungselemente kann im Vergleich zu einem Wärmeübertragungselement eine Segmentierung erzielt werden, sodass die Wärmeausdehnung der Wärmeübertragungselemente besser kompensiert wird. Zur weiteren Verbesserung des Wärmeübergangs auf die thermoelektrischen Generatoren können mehrere Wärmeübertragungselemente nebeneinander an der Reihe von thermoelektrischen Generatoren angeordnet sein, wobei diese vorzugsweise in der Abgas-Strömungsrichtung parallel zueinander verlaufen.A heater according to claim 8 ensures that a plurality of thermoelectric generators arranged in series have an approximately equal temperature on their warm sides. Since the temperature of the exhaust gas as it flows through the generator unit decreases progressively, the heat transfer to the thermoelectric generators in the exhaust gas flow direction is increasingly improved by the fact that the surface of the at least one heat transfer element increases in the exhaust gas flow direction. If a plurality of heat transfer elements are arranged one behind the other in the exhaust gas flow direction, then at least one of these heat transfer elements has an increasing surface in the exhaust gas flow direction, so that the heat transfer is progressively improved along this heat transfer element. Preferably, several, in particular all heat transfer elements in the exhaust gas flow direction on an increasing surface, so that along several or all successively arranged heat transfer elements improved heat transfer is achieved. By a plurality of successively arranged heat transfer elements, a segmentation can be achieved in comparison to a heat transfer element, so that the thermal expansion of the heat transfer elements is better compensated. To further improve the heat transfer to the thermoelectric generators, a plurality of heat transfer elements may be arranged side by side on the row of thermoelectric generators, wherein these preferably extend parallel to one another in the exhaust gas flow direction.
Ein Heizgerät nach Anspruch 9 gewährleistet, dass mehrere in Reihe angeordnete thermoelektrische Generatoren eine annähernd gleiche Temperatur an ihren Warmseiten aufweisen. Da die Temperatur des Abgases beim Durchströmen der Generatoreinheit zunehmend abnimmt, wird der Wärmeübergang auf die thermoelektrischen Generatoren in Abgas-Strömungsrichtung zunehmend dadurch verbessert, dass die Oberfläche eines in Abgas-Strömungsrichtung nachgeordneten Wärmeübertragungselements im Vergleich zu einem vorgeordneten Wärmeübertragungselement zunimmt. Die Oberfläche jedes einzelnen Wärmeübertragungselements kann in der Abgas-Strömungsrichtung konstant oder zunehmend sein. Insbesondere kann das Heizgerät in Abgas-Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Wärmeübertragungselemente aufweisen, die – für sich betrachtet – eine konstante oder eine zunehmende Oberfläche aufweisen. Vorzugsweise nimmt die Oberfläche jedes nachgeordneten Wärmeübertragungselements im Vergleich zu dem bzw. den vorgeordneten Wärmeübertragungselementen und zusätzlich die Oberfläche des Wärmeübertragungselements selbst in Abgas-Strömungsrichtung zu. Durch mehrere hintereinander angeordnete Wärmeübertragungselemente wird im Vergleich zu einem Wärmeübertragungselement eine Segmentierung erzielt, wodurch die Wärmeausdehnung der Wärmeübertragungselemente besser kompensiert wird. Der Wärmeübergang auf die thermoelektrischen Generatoren kann verbessert werden, indem mehrere Wärmeübertragungselemente nebeneinander an der Reihe von thermoelektrischen Generatoren angeordnet sind, wobei diese vorzugsweise in Abgas-Strömungsrichtung parallel zueinander verlaufen.A heater according to claim 9 ensures that a plurality of thermoelectric generators arranged in series have an approximately equal temperature on their warm sides. As the temperature of the exhaust gas as it flows through the generator unit decreases progressively, the heat transfer to the thermoelectric generators in the exhaust gas flow direction is increasingly improved by the surface of a downstream in the exhaust gas flow direction heat transfer element increases compared to an upstream heat transfer element. The surface of each individual heat transfer element may be constant or increasing in the exhaust flow direction. In particular, the heater in the exhaust gas flow direction may have successively arranged heat transfer elements, which - considered by itself - have a constant or an increasing surface. Preferably, the surface area of each downstream heat transfer element increases in comparison to the upstream heat transfer element (s) and additionally the surface of the heat transfer element itself in the exhaust gas flow direction. By a plurality of successively arranged heat transfer elements, a segmentation is achieved in comparison to a heat transfer element, whereby the thermal expansion of the heat transfer elements is better compensated. The heat transfer to the thermoelectric generators can be improved by a plurality of heat transfer elements are arranged side by side on the row of thermoelectric generators, which are preferably in the exhaust gas flow direction parallel to each other.
Ein Heizgerät nach Anspruch 10 ermöglicht die Erzeugung von hohen Spannungen. Hierzu werden die thermoelektrischen Generatoren in Reihe geschaltet.A heater according to claim 10 enables the generation of high voltages. For this purpose, the thermoelectric generators are connected in series.
Ein Heizgerät nach Anspruch 11 ermöglicht einen weiteren Übergang von Wärme auf das Fluid, wenn das Abgas den zweiten Abgasleitungsabschnitt durchströmt.A heater according to claim 11 allows a further transition of heat to the fluid when the exhaust gas flows through the second exhaust pipe section.
Ein Heizgerät nach Anspruch 12 stellt eine große Kontaktfläche zum Anordnen von thermoelektrischen Generatoren bereit.A heater according to claim 12 provides a large contact area for arranging thermoelectric generators.
Ein Heizgerät nach Anspruch 13 weist einen kompakten Aufbau auf.A heater according to claim 13 has a compact construction.
Ein Heizgerät nach Anspruch 14 weist einen einfach aufgebauten Umlenkbereich auf.A heater according to claim 14 has a simply constructed deflection region.
Ein Heizgerät nach Anspruch 15 gewährleistet eine optimale Anpassung des Umlenkbereichs an die Generatoreinheit. Die Abgaskanäle münden insbesondere zwischen zwei benachbarten Wärmeübertragungselementen, so dass eine optimale Abgasführung gewährleistet ist.A heater according to claim 15 ensures optimum adaptation of the deflection to the generator unit. The exhaust ducts open in particular between two adjacent Heat transfer elements, so that an optimal exhaust system is guaranteed.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:Further features, details and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment. Show it:
1 einen Teil-Axialschnitt eines Heizgeräts zum Erzeugen von Wärme und elektrischer Energie, 1 a partial axial section of a heater for generating heat and electrical energy,
2 einen ersten Querschnitt des Heizgerätes in 1 entlang der Schnittlinie II-II im Bereich eines Wärmetauschers und einer Generatoreinheit, 2 a first cross section of the heater in 1 along the section line II-II in the region of a heat exchanger and a generator unit,
3 einen zweiten Querschnitt des Heizgeräts in 1 entlang der Schnittlinie III-III in einem Umlenkbereich, und 3 a second cross section of the heater in 1 along the section line III-III in a deflection area, and
4 einen dritten Querschnitt des Heizgeräts in 1 entlang der Schnittlinie IV-IV in einem Anschlussbereich. 4 a third cross section of the heater in 1 along the section line IV-IV in a connection area.
Ein Heizgerät 1 weist ein Gehäuse 2 mit einer Mittellängsachse 3 auf. Konzentrisch zu der Mittellängsachse 3 ist eine Brennkammer 4 angeordnet. Die Brennkammer 4 wird im Wesentlichen durch ein Flammrohr 5 begrenzt, das an einem ersten Gehäusedeckel 6 befestigt ist. Der erste Gehäusedeckel 6 verschließt das Gehäuse 2 an einer ersten Stirnseite. Durch den Gehäusedeckel 6 ist ein Brenner 7 geführt, der sich teilweise in die Brennkammer 4 erstreckt. Der Brenner 7 dient zum Erzeugen von Wärme durch Verbrennung eines Luft-Brennstoff-Gemischs. Als Brennstoff kann beispielsweise der Kraftstoff einer Brennkraftmaschine verwendet werden, deren Kühlflüssigkeit mit dem Heizgerät 1 vorgewärmt werden soll.A heater 1 has a housing 2 with a central longitudinal axis 3 on. Concentric to the central longitudinal axis 3 is a combustion chamber 4 arranged. The combustion chamber 4 is essentially a flame tube 5 limited, that on a first housing cover 6 is attached. The first housing cover 6 closes the housing 2 on a first front side. Through the housing cover 6 is a burner 7 led partially into the combustion chamber 4 extends. The burner 7 is used to generate heat by combustion of an air-fuel mixture. As fuel, for example, the fuel of an internal combustion engine can be used, the cooling liquid with the heater 1 should be preheated.
Zum Abführen des bei der Verbrennung erzeugten Abgases ist eine Abgasleitung 8 vorgesehen, die aus der Brennkammer 4 mündet und von dem Abgas in einer Abgas-Strömungsrichtung 9 durchströmbar ist. Die Abgas-Strömungsrichtung 9 ist in 1 durch Pfeile gekennzeichnet. Die Abgasleitung 8 ist in fünf Abgasleitungsabschnitte unterteilbar, die in der Abgas-Strömungsrichtung 9 aufeinanderfolgen und im Einzelnen mit 10 bis 14 bezeichnet sind. Der Abgasleitungsabschnitt 10 ist an dem dem Brenner 7 abgewandten Ende des Flammrohrs 5 angeordnet und scheibenförmig ausgebildet. Der Abgasleitungsabschnitt 10 dient zum Umlenken der Abgase um ca. 180°. Die Abgase weisen somit beim Eintritt in den Abgasleitungsabschnitt 10 eine Abgas-Strömungsrichtung 9 auf, die gleichgerichtet zu einer ersten Richtung 15 ist, die im Wesentlichen parallel zu der Mittellängsachse 3 von dem Brenner 7 weg verläuft. Beim Austritt des Abgases aus dem Abgasleitungsabschnitt 10 weist dieses eine Abgas-Strömungs-Richtung 9 auf, die gleichgerichtet zu einer zweiten Richtung 16 ist, wobei die Richtungen 15 und 16 entgegengesetzt zueinander sind. Der nachfolgende Abgasleitungsabschnitt 11 ist ringförmig ausgebildet und konzentrisch zu der Mittellängsachse 3 angeordnet. Der Abgasleitungsabschnitt 11 umgibt somit die Brennkammer 4, wobei das Flammrohr 5 eine innere Wand und eine erste Hülse 17 eine äußere Wand des Abgasleitungsabschnitts 11 bilden. Die Hülse 17 ist mit ihrem ersten Ende an dem Gehäuse 2 befestigt und umgibt die Brennkammer 4, wobei der Abgasleitungsabschnitt 10 durch einen ersten Hülsendeckel 18 begrenzt wird, der an dem zweiten, freien Ende der Hülse 17 befestigt ist.For discharging the exhaust gas generated in the combustion is an exhaust pipe 8th provided from the combustion chamber 4 opens and from the exhaust gas in an exhaust gas flow direction 9 can be flowed through. The exhaust flow direction 9 is in 1 indicated by arrows. The exhaust pipe 8th is subdivided into five exhaust pipe sections, which in the exhaust gas flow direction 9 consecutive and in detail with 10 to 14 are designated. The exhaust pipe section 10 is at the burner 7 opposite end of the flame tube 5 arranged and disc-shaped. The exhaust pipe section 10 serves to divert the exhaust gases by approx. 180 °. The exhaust gases thus have on entry into the exhaust pipe section 10 an exhaust gas flow direction 9 on, the rectified to a first direction 15 is substantially parallel to the central longitudinal axis 3 from the burner 7 runs away. At the exit of the exhaust gas from the exhaust pipe section 10 this has an exhaust gas flow direction 9 on, the rectified to a second direction 16 is, taking the directions 15 and 16 are opposite to each other. The following exhaust pipe section 11 is annular and concentric with the central longitudinal axis 3 arranged. The exhaust pipe section 11 thus surrounds the combustion chamber 4 , where the flame tube 5 an inner wall and a first sleeve 17 an outer wall of the exhaust pipe section 11 form. The sleeve 17 is with its first end to the housing 2 attached and surrounds the combustion chamber 4 , wherein the exhaust pipe section 10 through a first sleeve cover 18 is limited, at the second, free end of the sleeve 17 is attached.
Der Abgasleitungsabschnitt 12 dient wiederum zum Umlenken der Abgase um ca. 180°, so dass die Abgas-Strömungsrichtung 9 wieder gleich der ersten Richtung 15 ist. Der Abgasleitungsabschnitt 12 ist ringförmig ausgebildet und erstreckt sich ausgehend von der Hülse 17 im Wesentlichen in radialer Richtung. Zum Eintritt des Abgases in den Abgasleitungsabschnitt 12 weist die Hülse 17 an ihrem ersten Ende gleichmäßig über ihren Umfang verteilte Durchtrittsbohrungen 19 auf. Der Abgasleitungsabschnitt 12 ist seitlich von dem Gehäuse 2 und einer Ringwand 20 begrenzt, die in axialer Richtung beabstandet zu dem Gehäuse 2 angeordnet und an der Hülse 17 anliegt. Zum Austreten des Abgases sind am Ende des Abgasleitungsabschnitts 12 mehrere Durchtrittskanäle 21 vorgesehen, die an der Ringwand 20 befestigt und über deren Umfang gleichmäßig verteilt sind. Die Durchtrittskanäle 21 erstrecken sich parallel zu der Mittellängsachse 3.The exhaust pipe section 12 in turn serves to divert the exhaust gases by about 180 °, so that the exhaust gas flow direction 9 again equal to the first direction 15 is. The exhaust pipe section 12 is annular and extends from the sleeve 17 essentially in the radial direction. To enter the exhaust gas in the exhaust pipe section 12 has the sleeve 17 at their first end evenly distributed over their circumference through holes 19 on. The exhaust pipe section 12 is laterally from the housing 2 and a ring wall 20 limited in the axial direction spaced from the housing 2 arranged and on the sleeve 17 is applied. To exit the exhaust gas are at the end of the exhaust pipe section 12 several passageways 21 provided on the ring wall 20 attached and evenly distributed over the circumference. The passageways 21 extend parallel to the central longitudinal axis 3 ,
Der Abgasleitungsabschnitt 13 ist ringförmig ausgebildet und konzentrisch zu der Mittellängsachse 3 angeordnet. Der Abgasleitungsabschnitt 13 umgibt den Abgasleitungsabschnitt 11 sowie die Brennkammer 4. Der Abgasleitungsabschnitt 13 ist durch eine zweite Hülse 22 begrenzt, die eine innere Wand bildet und über die Durchtrittskanäle 21 an der Ringwand 20 befestigt ist. Der Abgasleitungsabschnitt 13 ist weiterhin durch mehrere gasdicht miteinander verbundene, äußere Trennwände 23 begrenzt, die über die Durchtrittskanäle 21 an der Ringwand 20 befestigt und an ihrem gegenüberliegenden Ende an der Hülse 22 abgestützt sind.The exhaust pipe section 13 is annular and concentric with the central longitudinal axis 3 arranged. The exhaust pipe section 13 surrounds the exhaust pipe section 11 as well as the combustion chamber 4 , The exhaust pipe section 13 is through a second sleeve 22 limited, which forms an inner wall and via the passageways 21 on the ring wall 20 is attached. The exhaust pipe section 13 is further characterized by several gas-tight interconnected, outer partitions 23 bounded over the passageways 21 on the ring wall 20 attached and at its opposite end to the sleeve 22 are supported.
Der Abgasleitungsabschnitt 14 ist wiederum scheibenförmig ausgebildet und dient zum Sammeln und Abführen der Abgase durch einen Abgasauslassstutzen 24. Der Abgasauslassstutzen 24 ist durch einen zweiten Gehäusedeckel 25 geführt, der an einer zweiten Stirnseite des Gehäuses 2 angeordnet ist. Zum Warten des Heizgerätes 1 ist im Bereich des Abgasleitungsabschnitts 14 eine verschließbare Wartungsöffnung 26 ausgebildet. Der Abgasleitungsabschnitt 14 ist durch einen zweiten Hülsendeckel 27 begrenzt, der die Hülse 22 an ihrem freien Ende verschließt. Weiterhin ist der Abgasleitungsabschnitt 14 durch eine topfartige Trennwand 28 begrenzt, die über Abstützstege 29 radial und axial beabstandet an der Hülse 22 befestigt sind.The exhaust pipe section 14 is again disc-shaped and serves to collect and remove the exhaust gases through a Abgasauslassstutzen 24 , The exhaust outlet 24 is through a second housing cover 25 guided on a second end face of the housing 2 is arranged. To service the heater 1 is in the area of the exhaust pipe section 14 a lockable maintenance opening 26 educated. The exhaust pipe section 14 is through a second sleeve cover 27 limited, the sleeve 22 at her free end closes. Furthermore, the exhaust pipe section 14 through a cup-shaped partition 28 limited, the over Abstützstege 29 radially and axially spaced on the sleeve 22 are attached.
Zum Erwärmen eines Fluids, beispielsweise der Kühlflüssigkeit einer Brennkraftmaschine, weist das Heizgerät 1 eine Fluidleitung 30 auf. Die Fluidleitung 30 ist in einer Fluid-Strömungsrichtung 31 von dem zu erwärmenden Fluid durchströmbar und in fünf Fluidleitungsabschnitte unterteilbar, die in der Fluid-Strömungsrichtung 31 aufeinanderfolgen und im Einzelnen mit 32 bis 36 bezeichnet sind. Die Fluid-Strömungsrichtung 31 ist in 1 durch Pfeile gekennzeichnet.For heating a fluid, such as the cooling liquid of an internal combustion engine, has the heater 1 a fluid line 30 on. The fluid line 30 is in a fluid flow direction 31 permeable by the fluid to be heated and divided into five fluid line sections, which in the fluid flow direction 31 consecutive and in detail with 32 to 36 are designated. The fluid flow direction 31 is in 1 indicated by arrows.
Über einen Rücklaufanschluss 37 ist das Fluid dem Fluidleitungsabschnitt 32 zuführbar. Der Fluidleitungsabschnitt 32 ist scheibenförmig ausgebildet und dient zum Verteilen des Fluids in radialer Richtung. Der Fluidleitungsabschnitt 32 ist durch den Gehäusedeckel 25 und die Trennwand 28 begrenzt, wobei der Abgasauslassstutzen 24 sowie die Wartungsöffnung 26 den Fluidleitungsabschnitt 32 kreuzen und den Gehäusedeckel 25 sowie die Trennwand 28 durchdringen.Via a return connection 37 the fluid is the fluid line section 32 fed. The fluid line section 32 is disc-shaped and serves to distribute the fluid in the radial direction. The fluid line section 32 is through the housing cover 25 and the partition 28 limited, the exhaust outlet 24 as well as the maintenance opening 26 the fluid line section 32 cross and the housing cover 25 as well as the partition 28 penetrate.
Der Fluidleitungsabschnitt 33 ist in eine Vielzahl von Fluidkanälen 38 unterteilt, die im Wesentlichen ringförmig angeordnet sind und sich parallel zu der Mittellängsachse 3 erstrecken. Die Fluidkanäle 38 sind in Kühlbrücken 39 ausgebildet, die jeweils durch einen Kühlbrückendeckel 40 verschlossen sind. Die Fluidkanäle 38 sind somit von der jeweiligen Kühlbrücke 39 und dem zugehörigen Kühlbrückendeckel 40 begrenzt. Die Fluid-Strömungsrichtung 31 ist in dem Fluidleitungsabschnitt 33 gleich der zweiten Richtung 16. Der Fluidleitungsabschnitt 33 umgibt den Brennraum 4 sowie die Abgasleitungsabschnitte 11 und 13.The fluid line section 33 is in a variety of fluid channels 38 divided, which are arranged substantially annular and parallel to the central longitudinal axis 3 extend. The fluid channels 38 are in cooling bridges 39 formed, each by a Kühlbrückendeckel 40 are closed. The fluid channels 38 are thus of the respective cooling bridge 39 and the associated Kühlbrückendeckel 40 limited. The fluid flow direction 31 is in the fluid line section 33 same as the second direction 16 , The fluid line section 33 surrounds the combustion chamber 4 and the exhaust pipe sections 11 and 13 ,
Der Fluidleitungsabschnitt 34 dient zum Umlenken des Fluids um ca. 180°. Der Fluidleitungsabschnitt 34 ist ringförmig ausgebildet und wird durch die Ringwand 20 sowie eine weitere Ringwand 41 begrenzt, die an den Kühlbrücken 39 und der Hülse 22 befestigt ist und diese beabstandet. Die Fluid-Strömungsrichtung 31 verläuft in dem Fluidleitungsabschnitt 34 in radialer Richtung. Die Durchtrittskanäle 21 kreuzen den Fluidleitungsabschnitt 34.The fluid line section 34 serves to divert the fluid by approx. 180 °. The fluid line section 34 is annular and is through the annular wall 20 and another ring wall 41 limited to the cooling bridges 39 and the sleeve 22 is attached and these spaced. The fluid flow direction 31 runs in the fluid line section 34 in the radial direction. The passageways 21 cross the fluid line section 34 ,
Der Fluidleitungsabschnitt 35 ist ringförmig ausgebildet und konzentrisch zu der Mittellängsachse 3 angeordnet. Der Fluidleitungsabschnitt 35 befindet sich zwischen den Abgasleitungsabschnitten 11 und 13, wobei die Fluid-Strömungsrichtung 31 gleich der ersten Richtung 15 ist. Die Hülse 17 bildet eine innere Wand und die Hülse 22 eine äußere Wand des Fluidleitungsabschnitts 35.The fluid line section 35 is annular and concentric with the central longitudinal axis 3 arranged. The fluid line section 35 is located between the exhaust pipe sections 11 and 13 , wherein the fluid flow direction 31 same as the first direction 15 is. The sleeve 17 forms an inner wall and the sleeve 22 an outer wall of the fluid line section 35 ,
Der nachfolgende Fluidleitungsabschnitt 36 ist scheibenförmig ausgebildet und dient zum Sammeln und Abführen des Fluids. Der Fluidleitungsabschnitt 36 wird durch die Hülsendeckel 18 und 27 begrenzt, wobei ein Vorlaufanschluss 42 den Hülsendeckel 22, die Trennwand 28 und den Gehäusedeckel 25 durchdringt und den Abgasleitungsabschnitt 14 sowie den Fluidleitungsabschnitt 32 kreuzt.The subsequent fluid line section 36 is disc-shaped and serves for collecting and discharging the fluid. The fluid line section 36 is through the sleeve cover 18 and 27 limited, with a flow connection 42 the sleeve cover 22 , the partition 28 and the housing cover 25 penetrates and the exhaust pipe section 14 and the fluid line section 32 crosses.
Die Abgasleitungsabschnitte 10 und 11 und die Fluidleitungsabschnitte 35 und 36 bilden einen Wärmetauscher 43 zum Erwärmen des Fluids aus. Der Wärmeübergang erfolgt über die Hülse 17 und den zugehörigen Hülsendeckel 18.The exhaust pipe sections 10 and 11 and the fluid line sections 35 and 36 form a heat exchanger 43 for heating the fluid. The heat transfer takes place via the sleeve 17 and the associated sleeve cover 18 ,
Zum Erzeugen von elektrischer Energie weist das Heizgerät 1 eine Generatoreinheit 44 auf, die eine Vielzahl von in Reihe geschalteten thermoelektrischen Generatoren 45 umfasst. Die thermoelektrischen Generatoren 45 sind in mehreren entlang der Mittellängsachse 3 verlaufenden Reihen angeordnet, wobei die Reihen wiederum ringförmig nebeneinander über den Umfang des Heizgeräts 1 verteilt sind. Die thermoelektrischen Generatoren 45 sind mit ihren Warmseiten 46 an der jeweils zugehörigen Trennwand 23 angeordnet. Mit ihren Kaltseiten 47 sind die thermoelektrischen Generatoren 45 an der jeweils zugehörigen Kühlbrücke 39 angeordnet, so dass eine ausreichende Temperaturdifferenz zwischen der jeweiligen Warmseite 46 und der zugehörigen Kaltseite 47 erzeugbar ist. Die thermoelektrischen Generatoren 45 befinden sich somit zwischen dem Fluidleitungsabschnitt 33 und dem Abgasleitungsabschnitt 13. Der Wärmetauscher 43 ist somit der Generatoreinheit 44 in Abgas-Strömungsrichtung 9 vorgeordnet. Da die Fluidleitung 30 und die Abgasleitung 8 im Gegenstrom durchströmt sind, ist die Generatoreinheit 44 dem Wärmetauscher 43 in Fluid-Strömungsrichtung entsprechend vorgeordnet.For generating electrical energy, the heater 1 a generator unit 44 on top of a variety of series-connected thermoelectric generators 45 includes. The thermoelectric generators 45 are in several along the central longitudinal axis 3 arranged in rows, wherein the rows in turn ring next to each other over the circumference of the heater 1 are distributed. The thermoelectric generators 45 are with their warm sides 46 at the respective associated partition 23 arranged. With their cold sides 47 are the thermoelectric generators 45 at the respectively associated cooling bridge 39 arranged so that a sufficient temperature difference between the respective hot side 46 and the associated cold side 47 can be generated. The thermoelectric generators 45 are thus located between the fluid line section 33 and the exhaust pipe section 13 , The heat exchanger 43 is thus the generator unit 44 in the exhaust gas flow direction 9 upstream. Because the fluid line 30 and the exhaust pipe 8th flows through in countercurrent, is the generator unit 44 the heat exchanger 43 preceded accordingly in the fluid flow direction.
An den Trennwänden 23 sind jeweils mehrere Wärmeübertagungselemente 48 in Abgas-Strömungsrichtung 9 hintereinander und nebeneinander angeordnet. Die Wärmeübertragungselemente 48 sind als Rippen ausgebildet, die sich ausgehend von der jeweiligen Trennwand 23 in den Abgasleitungsabschnitt 13 erstrecken und in der Abgas-Strömungsrichtung 9 verlaufen. Die Wärmeübertragungselemente 48 weisen eine hohe thermische Leitfähigkeit auf und sind beispielsweise aus Aluminium. Die Wärmeübertragungselemente 48 sind einteilig mit der jeweiligen Trennwand 23 ausgebildet. Die zu einer Trennwand 23 gehörigen Wärmeübertragungselemente 48 verlaufen parallel zueinander und sind an der Trennwand 23 derart angeordnet, dass ein Durchtrittskanal 21 jeweils zwischen zwei Reihen von Wärmeübertragungselementen 48 in den Abgasleitungsabschnitt 13 mündet. Die Wärmeübertragungselemente 48 weisen jeweils eine radiale Abmessung H auf, die im Abgasleitungsabschnitt 13 in der Abgas-Strömungsrichtung 9 zunimmt, wodurch jeweils auch deren Oberfläche zunimmt. Zudem nimmt die Oberfläche von in Abgas-Strömungsrichtung 9 nachgeordneten Wärmeübertragungselementen 48 im Vergleich zu dem bzw. den vorgeordneten Wärmeübertragungselementen 48 zu. Dadurch, dass mehrere Wärmeübertragungselemente 48 in Abgas-Strömungsrichtung 9 hintereinander angeordnet sind, wird eine Segmentierung erzielt, wodurch die Wärmeausdehnung der Wärmeübertragungselemente 48 wirkungsvoll kompensierbar ist.At the partitions 23 each are several heat transfer elements 48 in the exhaust gas flow direction 9 arranged one behind the other and next to each other. The heat transfer elements 48 are formed as ribs extending from the respective partition wall 23 in the exhaust pipe section 13 extend and in the exhaust gas flow direction 9 run. The heat transfer elements 48 have a high thermal conductivity and are made of aluminum, for example. The heat transfer elements 48 are one-piece with the respective partition 23 educated. The to a partition 23 associated heat transfer elements 48 run parallel to each other and are on the partition wall 23 arranged such that a passageway 21 each between two rows of heat transfer elements 48 in the exhaust pipe section 13 empties. The heat transfer elements 48 each have a radial dimension H, which in the exhaust pipe section 13 in the exhaust gas flow direction 9 increases, which in each case also increases their surface. In addition, the surface of decreases in the exhaust gas flow direction 9 downstream heat transfer elements 48 compared to the upstream or the heat transfer elements 48 to. Thereby, that several heat transfer elements 48 in the exhaust gas flow direction 9 are arranged one behind the other, a segmentation is achieved, whereby the thermal expansion of the heat transfer elements 48 is effectively compensated.
Zwischen der Generatoreinheit 44 und dem Wärmetauscher 43 ist ein Umlenkbereich 49 ausgebildet, der den Abgasleitungsabschnitt 12 und den Fluidleitungsabschnitt 34 umfasst. In dem Umlenkbereich 49 kreuzen sich die Abgasleitung 8 und die Fluidleitung 30 in der beschriebenen Weise. Zum Erzeugen einer Fluid-Strömung ist eine Fluidpumpe 50 vorgesehen, die beispielsweise in den Vorlaufanschluss 42 integriert ist.Between the generator unit 44 and the heat exchanger 43 is a deflection area 49 formed, which the exhaust pipe section 12 and the fluid line section 34 includes. In the deflection area 49 the exhaust pipe intersect 8th and the fluid line 30 in the manner described. To generate a fluid flow is a fluid pump 50 provided, for example, in the flow connection 42 is integrated.
Zur Steuerung weist das Heizgerät 1 eine Steuereinheit 51 auf, die an dem Gehäusedeckel 6 befestigt ist. Die Steuereinheit 51 steuert den Brenner 7, die Fluidpumpe 50 sowie weitere nicht näher dargestellte Hilfsaggregate. Zur Energieversorgung ist eine Batterie 52 vorgesehen, die entweder Teil des Heizgerätes 1 oder der vorzuwärmenden Brennkraftmaschine sein kann. Die Batterie 52 ist mit dem Brenner 7, der Fluidpumpe 50, der Steuereinheit 51 sowie den weiteren Hilfsaggregaten zur Energieversorgung verbunden. Darüber hinaus sind die thermoelektrischen Generatoren 45 an die Batterie 52 angeschlossen. Dies kann bei Bedarf über eine entsprechende Leistungselektronik erfolgen, die die von den thermoelektrischen Generatoren 45 erzeugte Spannung an die jeweilige Batteriespannung anpasst. Zum Befestigen des Heizgeräts 1 ist an dem Gehäuse 2 ein Gestell 53 angeordnet.The heater indicates the heater 1 a control unit 51 on that on the housing cover 6 is attached. The control unit 51 controls the burner 7 , the fluid pump 50 and other auxiliary equipment not shown. For energy supply is a battery 52 provided, which is either part of the heater 1 or the engine to be preheated. The battery 52 is with the burner 7 , the fluid pump 50 , the control unit 51 and the other auxiliary units connected to the power supply. In addition, the thermoelectric generators 45 to the battery 52 connected. If required, this can be done via an appropriate power electronics, which are the ones of the thermoelectric generators 45 generated voltage to the respective battery voltage adapts. For fixing the heater 1 is on the case 2 a frame 53 arranged.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Heizgeräts 1 beschrieben. Der Brenner 7 erzeugt durch Verbrennung eines Luft-Brennstoff-Gemisches in der Brennkammer 4 Wärme, die teilweise über das Abgas abgeführt wird. Beim Austritt aus der Brennkammer 4 weist das Abgas typischerweise eine Temperatur im Bereich von 1000°C bis 1200°C auf. Das Abgas durchströmt zunächst den Wärmetauscher 43, wobei ein Teil der Wärme von dem Abgas auf das Fluid übergeht. Da der Abgasleitungsabschnitt 11 zu dem Brenner 7 hin durchströmt wird, wird ein Teil der an das Fluid abgegebenen Wärme dem Abgas aus der Brennkammer 4 wieder zugeführt. Beim Eintritt in den Umlenkbereich 49 weist das Abgas typischerweise eine Temperatur im Bereich von 650°C bis 950°C auf. Im Umlenkbereich 49 kreuzen sich die Abgasleitung 8 und die Fluidleitung 30. Anschließend durchströmt das Abgas den Abgasleitungsabschnitt 13, wobei einerseits über die Hülse 22 dem Fluid im Fluidleitungsabschnitt 35 erneut Wärme zugeführt wird. Zusätzlich wird dem Abgas über die Wärmeübertragungselemente 48 Wärme entzogen und den Warmseiten 46 der thermoelektrischen Generatoren 45 zugeführt. Da die radiale Abmessung H der Wärmeübertragungselemente 48 in der Abgas-Strömungsrichtung 9 zunimmt, werden die in Reihen angeordneten thermoelektrischen Generatoren 45 gleichmäßig mit Wärme beaufschlagt. Nach dem Durchströmen des ringförmigen Abgasleitungsabschnitts 13 wird das Abgas gesammelt und über den Abgasauslassstutzen 24 abgeführt. Das Abgas weist beim Austritt aus dem Heizgerät 1 eine Temperatur im Bereich von 160°C bis 220°C auf.Below is the operation of the heater 1 described. The burner 7 produced by combustion of an air-fuel mixture in the combustion chamber 4 Heat, which is partially dissipated via the exhaust gas. When exiting the combustion chamber 4 For example, the exhaust gas typically has a temperature in the range of 1000 ° C to 1200 ° C. The exhaust gas first flows through the heat exchanger 43 wherein a portion of the heat transfers from the exhaust gas to the fluid. Since the exhaust pipe section 11 to the burner 7 flows through a portion of the heat released to the fluid heat the exhaust gas from the combustion chamber 4 fed again. When entering the deflection area 49 The exhaust gas typically has a temperature in the range of 650 ° C to 950 ° C. In the deflection area 49 the exhaust pipe intersect 8th and the fluid line 30 , Subsequently, the exhaust gas flows through the exhaust pipe section 13 , where on the one hand on the sleeve 22 the fluid in the fluid line section 35 Heat is supplied again. Additionally, the exhaust gas is transferred via the heat transfer elements 48 Heat deprived and the warm sides 46 the thermoelectric generators 45 fed. Since the radial dimension H of the heat transfer elements 48 in the exhaust gas flow direction 9 increases, which are arranged in series thermoelectric generators 45 evenly applied with heat. After flowing through the annular exhaust pipe section 13 the exhaust gas is collected and via the exhaust outlet 24 dissipated. The exhaust gas points at the exit from the heater 1 a temperature in the range of 160 ° C to 220 ° C on.
Das zu erwärmende Fluid wird von der Fluidpumpe 50 durch den Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine gepumpt und dem Heizgerät 1 über den Rücklaufanschluss 37 zugeführt. Das kalte Fluid strömt zunächst durch die Fluidkanäle 38 des Fluidleitungsabschnitts 33, wo es die jeweilige Kaltseite 47 der thermoelektrischen Generatoren 45 kühlt. Anschließend wird das Fluid im Umlenkbereich 49 umgelenkt und durchströmt den Wärmetauscher 43, wo dem Fluid in der beschriebenen Weise Wärme des Abgases zugeführt wird. Nach dem Durchströmen des Wärmetauschers 43 verlässt das erwärmte Fluid das Heizgerät 1 über den Vorlaufanschluss 42 und wird wieder dem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine zugeführt. Das Fluid weist beim Eintritt in das Heizgerät 1 eine Temperatur von typischerweise 20°C bis 80°C auf. Beim Austritt aus dem Heizgerät 1 ist das Fluid auf eine Temperatur im Bereich von 30°C bis 90°C erwärmt. Die Temperaturdifferenz zwischen den Warmseiten 46 und den Kaltseiten 47 liegt im Bereich von ca. 100°C bis ca. 500°C, insbesondere von ca. 100°C bis ca. 300°C.The fluid to be heated is supplied by the fluid pump 50 pumped through the cooling circuit of an internal combustion engine and the heater 1 via the return connection 37 fed. The cold fluid first flows through the fluid channels 38 of the fluid line section 33 where it is the respective cold side 47 the thermoelectric generators 45 cools. Subsequently, the fluid in the deflection 49 deflected and flows through the heat exchanger 43 where heat of the exhaust gas is supplied to the fluid in the manner described. After flowing through the heat exchanger 43 the heated fluid leaves the heater 1 via the flow connection 42 and is returned to the cooling circuit of the internal combustion engine. The fluid points when entering the heater 1 a temperature of typically 20 ° C to 80 ° C on. When exiting the heater 1 the fluid is heated to a temperature in the range of 30 ° C to 90 ° C. The temperature difference between the warm sides 46 and the cold sides 47 is in the range of about 100 ° C to about 500 ° C, in particular from about 100 ° C to about 300 ° C.
Das Heizgerät 1 ist autark betreibbar und benötigt keine externe Energieversorgung. Es kann beispielsweise zum Vorwärmen von Diesel-Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, die in Lokomotiven Baumaschinen, Lastkraftwagen oder Wasserfahrzeugen eingebaut sind. Die Heizleistung des Heizgeräts beträgt typischerweise im Bereich von 35 bis 85 kW. Weiterhin kann das Heizgerät 1 zum Wärmen von Wochenendhäusern, Baucontainern, Wohnwägen oder Wohnmobilen eingesetat werden. Die erzeugbare elektrische Energie übersteigt den Eigenbedarf des Heizgeräts 1, so dass zusätzlich elektrische Energie für weitere Verbraucher oder zum Laden der Batterie 52 zur Verfügung steht. Da dem Abgas in dem Wärmetauscher 43 zunächst Wärme entzogen wird, bevor es in die Generatoreinheit 44 strömt, werden die thermoelektrischen Generatoren 45 nicht mit unzulässig hohen Temperaturen beaufschlagt, so dass diese eine hohe Lebensdauer aufweisen. Das Heizgerät 1 ist dementsprechend zuverlässig und robust. Thermische Schutzmaßnahmen zum Schutz der thermoelektrischen Generatoren 45 sind nicht erforderlich, wodurch der Aufbau des Heizgeräts 1 einfach bleibt. Die zur Verfügung stehende Temperaturdifferenz ermöglicht das Erzeugen von hohen Spannungen, obwohl das Abgas bereits in dem Wärmetauscher 43 abgekühlt wurde. Die im Abgas gespeicherte Wärme wird somit optimal genutzt, wodurch das Heizgerät 1 einen hohen Wirkungsgrad aufweist.The heater 1 is self-sufficient and needs no external power supply. It can be used for example for preheating diesel internal combustion engines, which are installed in locomotives construction machines, trucks or watercraft. The heating power of the heater is typically in the range of 35 to 85 kW. Furthermore, the heater 1 for heating weekend homes, construction containers, caravans or mobile homes. The electric energy that can be generated exceeds the internal requirements of the heater 1 , so in addition to electrical energy for more consumers or to charge the battery 52 is available. As the exhaust gas in the heat exchanger 43 Heat is first extracted before it enters the generator unit 44 flows, become the thermoelectric generators 45 not subjected to unacceptably high temperatures, so that they have a long service life. The heater 1 is therefore reliable and robust. Thermal protection measures to protect the thermoelectric generators 45 are not required, reducing the construction of the heater 1 easy remains. The available temperature difference allows the generation of high voltages, although the exhaust already in the heat exchanger 43 was cooled. The stored heat in the exhaust gas is thus optimally utilized, whereby the heater 1 has a high efficiency.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 10235601 A1 [0002] DE 10235601 A1 [0002]
