DE102013109184B4

DE102013109184B4 - Brennluftzuführung eines mobilen Heizgeräts

Info

Publication number: DE102013109184B4
Application number: DE102013109184.9A
Authority: DE
Inventors: Vitali Dell; Klaus Mösl
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2018-07-12
Anticipated expiration: 2033-08-24
Also published as: DE102013109184A1

Abstract

Brennluftzuführung (1) eines mobilen Heizgeräts, aufweisend:einen druckseitig einer Brennluftfördereinrichtung (3) angeordneten Brennlufteintritt (4),einen Brennluftaustritt (5) zu einer Brennkammeranordnung (2), undeinen zwischen dem Brennlufteintritt (4) und dem Brennluftaustritt (5) angeordneten Drallkörper (6; 6') zur Erzeugung eines rotierenden Brennluftstroms mit einer axialen und einer tangentialen Strömungskomponente,wobei der Drallkörper (6; 6') eine rohrförmige Form mit einem inneren Hohlraum (60) und einem den inneren Hohlraum (60) umgebenden Rohrmantel (61) mit einer Außenseite (62) aufweist,wobei der Rohrmantel (61) mit einer Mehrzahl von Längsschlitzen (63) versehen ist, die den Rohrmantel (61) von der Außenseite (62) zu dem inneren Hohlraum (60) durchdringen undeine Stirnseite (64) des Rohrmantels (61) durch einen Deckel (7; 7') derart verschlossen ist, dass an dem Brennlufteintritt (4) zugefiihrte Brennluft durch die Längsschlitze (63) in den inneren Hohlraum (60) geleitet wird und in axialer Richtung mit einer tangentialen Strömungskomponente an dem Brennluftaustritt (5) aus dem inneren Hohlraum (60) austritt,dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (7; 7') einen Vorsprung (71) aufweist, der einen axialen Teilabschnitt der Längsschlitze (63) bedeckt, oderein an der brennluftaustrittseitigen Stirnseite (164) des Rohrmantels angeordneter Ringkörper (109) einen Vorsprung (191) aufweist, der die Längsschlitze (63) über einen Teil ihrer axialen Erstreckung bedeckt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennluftzuführung eines mobilen Heizgeräts, ein mobiles Heizgerät mit einer solchen Brennluftzuführung und eine Verwendung einer solchen Brennluftzuführung in einer Stand- oder Zusatzheizung für ein Fahrzeug.
Unter einem „mobilen Heizgerät“ wird im vorliegenden Kontext ein Heizgerät verstanden, das für den Einsatz in mobilen Anwendungen ausgelegt und dementsprechend angepasst ist. Dies bedeutet insbesondere, dass es transportabel ist (ggf. in einem Fahrzeug fest eingebaut oder lediglich für den Transport darin untergebracht) und nicht ausschließlich für einen dauerhaften, stationären Einsatz, wie es beispielsweise bei der Beheizung eines Gebäudes der Fall ist, ausgelegt ist. Dabei kann das mobile Heizgerät auch fest in einem Fahrzeug (Landfahrzeug, Schiff, etc.), insbesondere in einem Landfahrzeug, installiert sein. Insbesondere kann es zur Beheizung eines Fahrzeug-Innenraums, wie beispielsweise eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs, sowie eines teiloffenen Raumes, wie er beispielsweise auf Schiffen, insbesondere Yachten, aufzufinden ist, ausgelegt sein. Das mobile Heizgerät kann auch vorübergehend stationär eingesetzt werden, wie beispielsweise in großen Zelten, Containern (zum Beispiel Baucontainern), etc.. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das mobile Heizgerät als Stand- oder Zusatzheizung für ein Landfahrzeug, wie beispielsweise für einen Wohnwagen, ein Wohnmobil, einen Bus, einen Pkw, etc., ausgelegt.
Mobile Heizgeräte kommen häufig z.B. als Fahrzeugheizgeräte zum Beheizen eines Fahrzeugs zum Einsatz. Bei Anwendungen in einem Fahrzeug werden derartige mobile Heizgeräte z.B. als Zusatzheizungen, die bei laufendem Antriebsmotor des Fahrzeugs zusätzlich Wärme bereitstellen können, oder als Standheizungen, die sowohl bei laufendem als auch bei ruhendem Antriebsmotor Wärme zu Heizzwecken bereitstellen können, eingesetzt. Die mobilen Heizgeräte werden dabei üblicherweise mit einem flüssigen Brennstoff betrieben, insbesondere häufig mit dem flüssigen Brennstoff, der auch für einen Antriebsmotor des Fahrzeugs verwendet wird.
Um eine zuverlässige Umsetzung des Brennstoffs mit Brennluft in einer Brennkammer des mobilen Heizgeräts sicherzustellen, wird Brennluft üblicherweise über eine Brennluftzuführung zugeführt, der Brennluft über eine Brennluftfördervorrichtung zugeführt wird. Die Brennluftfördervorrichtung kann dabei insbesondere durch ein Brennluftgebläse gebildet sein.
WO 2004/076922 A1 beschreibt eine Düse zum Zerstäuben von flüssigem Brennstoff mittels durch die Düse strömender Luft mit einem Lufteintrittsbereich, einem Luftaustrittsbereich und einem den Lufteintrittsbereich mit dem Luftaustrittsbereich verbindenden Strömungsweg. Im Lufteintrittsbereich sind Mittel zur Luftführung vorgesehen, die der zuströmenden Luft einen Drall vermitteln und einstückig mit der Düse ausgebildet sind.
US 4 049 021 A beschreibt ein variables Ventil zur Befestigung an dem Ende einer rohrförmigen Leitung zum Steuern der Fluidströmung durch die Leitung, das für die Verwendung an dem stromaufwärtigen Ende eines Flammrohres eines Brenners zum Steuern des Zutritts eines Verbrennungsluftstroms zu dem Flammrohr angepasst ist.
WO 96/15408 A1 beschreibt einen Verdampferbrenner für ein Heizgerät mit einer Umfangsbegrenzungswand, einer Stirn-Begrenzungswand, einem koaxial in die Brennkammer hineinragenden Luftzufiihrungsstutzen mit radialen Luftaustritten durch die Stutzenwand. Dem Luftzuführungsstutzen ist eine Drallstrom-Luftzufuhr zu- bzw. vorgeordnet.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Brennluftzuführung eines mobilen Heizgeräts bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch eine Brennluftzuführung eines mobilen Heizgeräts nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Da die Brennluftzuführung den Drallkörper mit den Längsschlitzen aufweist, der derart ausgebildet ist, dass die zugeführte Brennluft über die Längsschlitze in den inneren Hohlraum eintritt, wird die zugeführte Brennluft nach dem Durchtritt durch die Längsschlitze, die der Brennluft eine tangentiale Richtungskomponente aufprägen, in dem inneren Hohlraum wieder zusammengeführt. In dieser Weise wird eine aerodynamische Kopplung erreicht, bei der die Brennluft auch bei einer ungleichmäßigen Anströmung des Drallkörpers, die z.B. durch äußere Bedingungen auftreten kann, zuverlässig mit einem hohen Drall versehen an dem Brennluftaustritt bereitgestellt wird. Es hat sich herausgestellt, dass mit einem hohen Drall, d.h. einer großen tangentialen Richtungskomponente, versehene Brennluft bei einer entsprechenden geometrischen Ausgestaltung der Brennkammer eines mobilen Heizgeräts einen besonders stabilen Verbrennungsprozess ermöglicht. Wenn die Brennluft stabil mit einem ausreichend großen wohldefinierten Drall zugeführt wird, ist es möglich, in der Brennkammer eine Verankerung der Flamme zu erreichen, wobei sich nahe einer Längsachse der Brennkammer ein axialer Rezirkulationsbereich ausbildet, in dem Gase entgegen der Hauptströmungsrichtung in der Brennkammer strömen. Der für diesen Betrieb erforderliche hohe Drall ist dabei wesentlich größer als ein schwacher Drall, der teilweise zu dem Zweck eingesetzt wird, um eine Durchmischung von Brennluft mit Brennstoff vor einem Verbrennungsprozess in einer Brennkammer zu verbessern. Der Brennluftaustritt der Brennluftzuführung kann dabei z.B. direkt in eine Brennkammer einer strömungstechnisch nachfolgenden Brennkammeranordnung münden oder aber z.B. auch in eine der eigentlichen Brennkammer vorgeschaltete Vormischkammer, in der eine Aufbereitung eines Brennstoff-Luft-Gemischs vor dessen Zuführung in die eigentliche Brennkammer erfolgt. Der Drallkörper der Brennluftzuführung kann besonders kostengünstig hergestellt werden und ermöglicht insbesondere durch einfache konstruktive Anpassung eine Veränderung der erzielten Drallzahl des austretenden Brennluftstroms.
Gemäß einer Weiterbildung verlaufen die Längsschlitze tangential zu einem Zylinder, der konzentrisch zu einer Längsachse des Drallkörpers ist. Dabei verlaufen die Längsschlitze tangential zu einem gemeinsamen Zylinder. In diesem Fall wird eine besonders homogene Drallströmung der an dem Brennluftaustritt austretenden Brennluft bereitgestellt, die ein wohldefiniertes Verhältnis zwischen axialen und tangentialen Richtungskomponenten aufweist.
Gemäß einer Weiterbildung sind die Längsschlitze in gleichmäßigen Winkelabständen über den Umfang des Rohrmantels verteilt. In diesem Fall wird eine besonders homogene Drallströmung der austretenden Brennluft erzielt. Es können dabei insbesondere n (mit n ∈ ℕ) Längsschlitze über den Umfang des Rohrmantels verteilt ausgebildet sein, wobei die Mitten der Längsschlitze einen Winkelabstand von 360°/n zueinander aufweisen. Z.B. können 6 Längsschlitze mit einem Winkelabstand von 60° vorgesehen sein, 8 Längsschlitze mit einem Winkelabstand von 45°, etc.
Gemäß einer Weiterbildung verlaufen die Außenseiten der Längsschlitze tangential zu einer zylindrischen Wandung des inneren Hohlraums. In diesem Fall wird eine besonders starke Drallströmung der austretenden Brennluft bei einem relativ geringen Druckabfall über den Drallkörper ermöglicht, da die durch die Längsschlitze eintretende Brennluft direkt entlang der Wandung des inneren Hohlraums geführt wird.
Gemäß einer Weiterbildung ist der Drallkörper derart ausgelegt, dass die durchtretende Brennluft mit Drall einer Drallzahl im Bereich von 0,5 bis 2,0 versehen wird. In diesem Fall wird zuverlässig eine Drallströmung der durchtretenden Brennluft bereitgestellt, die eine Ausbildung eines Rezirkulationsbereichs in der nachfolgenden Brennkammer ermöglicht. Die Drallzahl S_N ist durch das Verhältnis von tangentialem zu axialem Impuls definiert, gemäß: $S_{N} = L / (r_{d n} * I_{a x}),$
wobei L den Drehimpulsstrom bezeichnet, I_ax den axialen Impulsstrom und r_dn die Bezugslänge.
Gemäß einer Weiterbildung weist der Rohrmantel eine hohlzylindrische Form mit einem in einer Richtung senkrecht zu einer Längsachse kreisförmigen Querschnitt auf. In diesem Fall wird sowohl besonders zuverlässig eine gewünschte Drallströmung der Brennluft bereitgestellt als auch eine konstruktiv einfache und kostengünstige Herstellung des Drallkörpers ermöglicht.
In einer Ausführungsform weist der Deckel einen Vorsprung auf, der einen axialen Teilabschnitt der Längsschlitze bedeckt. In diesem Fall kann in konstruktiv einfacher Weise durch Wahl der axialen Höhe des Vorsprungs bestimmt werden, über welche axiale Länge die Längsschlitze durch den Vorsprung bedeckt sind. Daher kann durch Veränderung der axialen Höhe des Vorsprungs die wirksame Länge der Längsschlitze verändert werden. Da die wirksame Länge der Längsschlitze die erzielte Drallzahl der austretenden Brennluftströmung bestimmt, kann somit durch Veränderung der axialen Höhe des Vorsprungs die mit der Brennluftzuführung bereitgestellte Drallzahl verändert werden. Es kann somit mit einer Ausgestaltung des Drallkörpers durch den Einsatz von verschiedenen Deckeln eine große Bandbreite an verschiedenen Drallzahlen bereitgestellt werden, z.B. für verschiedene Arten von Heizgeräten mit unterschiedlichen Heizleistungen, etc. Es ist somit eine besonders kostengünstige Ausbildung der Brennluftzuführung bereitgestellt.
Gemäß einer Weiterbildung ragt der Vorsprung in den inneren Hohlraum und bedeckt den axialen Teilabschnitt der Längsschlitze innenseitig. In diesem Fall ist eine konstruktiv besonders einfache Ausgestaltung bereitgestellt. Die Verbindung des Deckels mit dem Rohrmantel kann dabei z.B. durch eine Rastverbindung oder eine unlösbare Verbindung, wie insbesondere eine Schweißverbindung, bereitgestellt sein. Alternativ ist es z.B. auch möglich, dass der Vorsprung des Deckels den axialen Teilabschnitt der Längsschlitze außenseitig überdeckt, z.B. indem er die Außenseite des Rohrmantels umgreift.
Die Aufgabe wird auch durch ein mobiles Heizgerät mit einer zuvor beschriebenen Brennluftzuführung gelöst. Es werden dabei die zuvor im Hinblick auf die Brennluftzuführung beschriebenen Vorteile erreicht. Insbesondere kann kostengünstig und zuverlässig eine starke Drallströmung der Brennluft sichergestellt werden, die eine Flammenverankerung in der Brennkammer und einen Betrieb über eine große Bandbreite an verschiedenen Heizleistungen ermöglicht.
Die Aufgabe wird auch durch die Verwendung einer zuvor beschriebenen Brennluftzuführung in einer mit flüssigem Brennstoff betriebenen Stand- oder Zusatzheizung für ein Fahrzeug gelöst.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und einer Abwandlung von dieser unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.

1 ist eine schematische Darstellung einer Brennluftzuführung eines mobilen Heizgeräts gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine perspektivische Darstellung eines Drallkörpers mit einem Deckel gemäß der Ausführungsform.
3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Drallkörpers und des Deckels.
4 ist eine Schnittdarstellung des Drallkörpers mit Deckel gemäß der Ausführungsform.
5 ist eine Schnittdarstellung des Drallkörpers ohne Deckel gemäß der Ausführungsform.
6 ist eine Schnittdarstellung des Deckels gemäß der Ausführungsform.
7 ist eine perspektivische Darstellung eines Drallkörpers mit einem Deckel gemäß einer Abwandlung.
8 ist eine perspektivische Darstellung des Drallkörpers ohne Deckel gemäß der Abwandlung.
9 ist eine perspektivische Darstellung des Deckels gemäß der Abwandlung.
Fig. 10ist eine Schnittdarstellung des Drallkörpers mit Deckel gemäß der Abwandlung.
11 ist eine Schnittdarstellung des Drallkörpers ohne Deckel gemäß der Abwandlung.
12 ist eine Schnittdarstellung des Deckels gemäß der Abwandlung.
13 ist eine perspektivische Darstellung eines Drallkörpers mit einem Deckel und einem Ringkörper gemäß einer zweiten Ausführungsform.
14 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Drallkörpers mit Deckel und Ringkörper gemäß der zweiten Ausführungsform.
15 ist eine Schnittdarstellung des Drallkörpers mit Ringkörper gemäß der zweiten Ausführungsform.
16 ist eine Schnittdarstellung des Ringkörpers gemäß der zweiten Ausführungsform.
17 ist eine Schnittdarstellung des Drallkörpers ohne Ringkörper gemäß der zweiten Ausführungsform.

ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
Eine erste Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben.
Die Brennluftzuführung 1 eines mobilen Heizgeräts gemäß der ersten Ausführungsform ist eine Brennluftzuführung eines Fahrzeugheizgeräts, insbesondere eines mit flüssigem Brennstoff betriebenen Heizgeräts einer Standheizung oder Zusatzheizung. Das (nicht näher dargestellte) mobile Heizgerät weist dabei insbesondere eine Brennkammer auf, in der eine Umsetzung von Brennstoff mit Brennluft in einer flammenden Verbrennung erfolgt. Die Brennkammer ist Teil einer in 1 schematisch dargestellten Brennkammeranordnung 2, deren Details nicht eingehender beschrieben werden. Das mobile Heizgerät weist insbesondere in an sich bekannter Weise eine Brennstoffzuführung mit einer Brennstofffördervorrichtung, die z.B. als eine Dosierpumpe ausgebildet sein kann, einen Wärmetauscher zur Übertragung der freigesetzten Wärme von den Verbrennungsgasen auf ein zu erwärmendes Medium und eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Betriebs des mobilen Heizgeräts auf. Der Wärmetauscher kann dabei z.B. zur Übertragung der freigesetzten Wärme auf eine Flüssigkeit, wie insbesondere Kühlflüssigkeit in einem Kühlflüssigkeitskreislauf eines Fahrzeugs, als zu erwärmendes Medium oder zur Übertragung der freigesetzten Wärme auf Luft als zu erwärmendes Medium ausgebildet sein.
Im Folgenden werden diese Komponenten des mobilen Heizgeräts nicht eingehender beschrieben, sondern die Beschreibung konzentriert sich auf die Brennluftzuführung 1 des mobilen Heizgeräts.
Wie in 1 schematisch dargestellt ist, ist eine Brennluftfördereinrichtung 3 vorgesehen, die z.B. durch ein Brennluftgebläse gebildet sein kann. Die Brennluftzuführung 1 weist einen Brennlufteintritt 4 auf, der druckseitig der Brennluftfördereinrichtung 3 angeordnet ist, wie in 1 schematisch durch Pfeile dargestellt ist. Die Brennluftzuführung 1 weist ferner einen Brennluftaustritt 5 auf, an der die zugeführte Brennluft zu einer Brennkammeranordnung 2 austritt. Dabei kann sich an den Brennluftaustritt 5 z.B. unmittelbar eine Brennkammer der Brennkammeranordnung 2 anschließen, in der eine flammende Umsetzung von Brennstoff mit der zugeführten Brennluft erfolgt, oder es ist z.B. auch möglich, dass sich an den Brennluftaustritt 5 zunächst eine der eigentlichen Brennkammer vorgeordnete Vormischkammer der Brennkammeranordnung anschließt, die zur Aufbereitung eines Brennstoff-Luft-Gemischs ausgebildet ist.
Zwischen dem Brennlufteintritt 4 und dem Brennluftaustritt 5 ist ein Drallkörper 6 zur Erzeugung eines verdrallten Brennluftstroms mit einer axialen und einer tangentialen Strömungskomponente angeordnet. Der Drallkörper 6 ist dabei dazu ausgebildet, der zugeführten Brennluft eine homogene Drallströmung aufzuprägen, die eine sehr hohe tangentiale Strömungskomponente aufweist, wie im Folgenden noch eingehender beschrieben wird. Der Drallkörper 6 ist dabei insbesondere derart ausgebildet, dass die Brennluft mit Drall einer Drallzahl im Bereich zwischen 0,5 und 2,0 versehen wird. Die Drallzahl S_N ist eine strömungstechnische Größe, die durch das Verhältnis von tangentialem zu axialem Impuls definiert ist, und zwar gemäß der Gleichung: $S_{N} = L / (r_{d n} * I_{a x}),$
wobei L den Drehimpulsstrom bezeichnet, I_ax den axialen Impulsstrom und r_dn die Bezugslänge.
Die genaue Ausgestaltung des Drallkörpers 6 bei der Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezug auf die 2 bis 6 eingehender beschrieben.
Der Drallkörper 6 weist insgesamt eine im Wesentlichen rohrförmige Form mit einem inneren Hohlraum 60 auf, der von einem Rohrmantel 61 mit einer Außenseite 62 umgeben ist. Bei dem Ausführungsbeispiel weist der Rohrmantel 61 eine im Wesentlichen zylindermantelförmige Gestalt mit einer Längsachse L auf. Bei dem konkret dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Rohrmantel 61 in einem Querschnitt zu der Längsachse L dabei im Wesentlichen eine kreisförmige Ausgestaltung auf. Folglich weist der innere Hohlraum 60 bei der Ausführungsform ebenfalls im Wesentlichen eine zylindrische Form auf. Auf der Seite des Brennluftaustritts 5 ist der innere Hohlraum 60 unverschlossen, sodass Brennluft an dem Brennluftaustritt 5 ungehindert aus dem inneren Hohlraum 60 austreten kann.
Der Rohrmantel 61 ist mit einer Mehrzahl von Längsschlitzen 63 versehen, die sich von der Außenseite 62 bis zu dem inneren Hohlraum 60 durch das Material des Rohrmantels 61 erstrecken, wie insbesondere in 3 zu sehen ist. Die Längsschlitze 63 erstrecken sich dabei ausgehend von einer Stirnseite 64 des Rohrmantels 61 auf der Seite des Brennlufteintritts 4 im Wesentlichen parallel zu der Längsachse L. Dies ermöglicht eine sehr einfache und kostengünstige Ausbildung der Längsschlitze 63. Die Längsschlitze 63 sind dabei durch eine Innenseite 63a und eine zu der Innenseite 63a parallele Außenseite 63b beschränkt. Die Innenseiten 63a der Mehrzahl von Längsschlitzen 63 ertrecken sich dabei tangential an einen gemeinsamen imaginären ersten Zylinder, der konzentrisch zu der Längsachse L verläuft. Gleichermaßen erstrecken sich die Außenseiten 63b der Mehrzahl von Längsschlitzen 63 tangential an einen gemeinsamen imaginären zweiten Zylinder mit größerem Radius, der ebenfalls konzentrisch zu der Längsachse L verläuft. Bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Außenseiten 63b dabei tangential einen gemeinsamen imaginären zweiten Zylinder, dessen Radius mit dem Radius des inneren Hohlraums 60 übereinstimmt. Bei der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Längsschlitze 63 dabei nicht über die gesamte axiale Länge des Rohrmantels 61, sodass dieser im Bereich des Brennluftaustritts 5 eine geschlossene ringförmige Querschnittsform aufweist.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind insgesamt acht Längsschlitze 63 gleichmäßig über den Umfang des Rohrmantels 61 verteilt ausgebildet, d.h. die Mitten der Längsschlitze 63 weisen einen Winkelabstand von 45° (= 360°/8) zueinander auf. Es können jedoch auch weniger oder mehr Längsschlitze 63 vorgesehen sein, die bevorzugt gleichmäßig über den Umfang des Rohrmantels 61 verteilt ausgebildet sind, d.h. bei n Längsschlitzen 63 mit einem Winkelabstand von 360°/n.
Wie insbesondere in 1 zu sehen ist, ist an der Stirnseite 64 des Rohrmantels 61 ein Deckel 7 angeordnet, der den inneren Hohlraum 60 stirnseitig verschließt, sodass stirnseitig keine Brennluft in den inneren Hohlraum 60 eintreten kann. Obwohl in den Figuren ein Deckel 7 dargestellt ist, der eine Durchbrechung 70 zur Aufnahme von weiteren Komponenten aufweist, die in der Darstellung von 1 durch ein weiteres Element 8 verschlossen ist, ist auch eine Ausgestaltung des Deckels 7 ohne eine solche Unterbrechung 70 möglich. Der Deckel 7 weist einen Vorsprung 71 auf, der sich im Wesentlichen parallel zu der Längsachse L hohlzylindrisch erstreckt. Der Vorsprung 71 weist dabei einen Außendurchmesser auf, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Rohrmantels 61 entspricht, sodass der Vorsprung 71 in den inneren Hohlraum 60 des Rohrmantels 61 einführbar ist. Der Vorsprung 71 weist dabei in der axialen Richtung (bzgl. der Längsachse L) eine Höhe H auf. Die Höhe H des Vorsprungs 71 in der axialen Richtung ist derart bemessen, dass der Vorsprung 71 die Längsschlitze 63 über einen Teil ihrer axialen Erstreckung bedeckt. Bei der dargestellten Ausführungsform bedeckt der Vorsprung 71 die Längsschlitze 63 innenseitig über einen Teil ihrer axialen Erstreckung. Durch die Wahl der Höhe H des Vorsprungs 71 kann die axiale Länge, über die die Längsschlitze 63 bedeckt werden, eingestellt werden. Die Höhe des Vorsprungs kann dabei zwischen 0 (d.h. kein Vorsprung) und nahezu der axialen Länge der Längsschlitze 63 variiert werden. Über eine Veränderung der axialen Länge, über die die Längsschlitze 63 bedeckt sind, kann die Drallzahl S_N eingestellt werden, mit der die durch den Drallkörper 6 durchtretende Brennluft beaufschlagt wird, wie im Folgenden noch näher erläutert wird.
Obwohl der Deckel 7 bei der dargestellten Ausführungsform noch einen radial weiter innenliegenden weiteren Vorsprung 72 zur Befestigung von weiteren Komponenten aufweist, ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei der solch ein weiterer Vorsprung 72 nicht vorgesehen ist. Der Deckel 7 kann z.B. über eine Rastverbindung oder durch eine nichtlösbare Verbindung, wie insbesondere eine Schweißverbindung, mit dem Rohrmantel 61 verbunden sein.
Im Betrieb der zuvor beschriebenen Brennluftzuführung 1 eines mobilen Heizgeräts wird Brennluft von der Brennluftfördereinrichtung 3 zugeführt. Die Brennluft tritt druckseitig der Brennluftfördereinrichtung 3 an dem Brennlufteintritt 4 zu dem Drallkörper 6 ein. Da die Stirnseite 64 des Drallkörpers 6 durch den Deckel 7 verschlossen ist, wird die zugeführte Brennluft dazu gezwungen, durch die Längsschlitze 63 des Rohrmantels 61 in den inneren Hohlraum 60 einzutreten. Aufgrund der schräg verlaufenden Ausbildung der Längsschlitze 63 wird die durchtretende Brennluft dabei mit einer tangentialen Strömungskomponente versehen, wobei die Brennluft in dem inneren Hohlraum 60 mit einem starken Drall entlang der Wandung des inneren Hohlraums 60 strömt. In dem inneren Hohlraum 60 werden dabei die Teilbrennluftströme, die durch die verschiedenen Längsschlitze 63 durchtreten, wieder zu einem gemeinsamen Brennluftstrom zusammengeführt. In dieser Weise wird die Ausbildung eines stetigen Strömungsprofils des verdrallten Brennluftstroms ohne die Verschleppung oder Ausbildung signifikanter Strömungsinhomogenitäten sichergestellt. Dies ist auch dann der Fall, wenn die Längsschlitze 63 unterschiedlich stark an- und durchströmt werden. Die durch die Längsschlitze 63 gebildeten tangential verlaufenden Kanäle verleihen der Brennluft dabei die tangentiale Strömungskomponente, die den eigentlichen Drall des resultierenden Brennluftstroms darstellt. Aufgrund des axialen Druckgradienten wird der Strömung innerhalb des Drallkörpers 6 ferner eine axiale Richtungskomponente aufgezwungen, sodass ein dreidimensionales Strömungsfeld entsteht.
ABWANDLUNG
Eine Abwandlung des Drallkörpers wird im Folgenden unter Bezug auf die 7 bis 12 beschrieben.
Der Drallkörper 6' gemäß der Abwandlung unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Drallkörper 6 durch eine wesentlich geringere axiale Erstreckung (bzgl. der Längsachse L). Da die konstruktiven Merkmale des Drallkörpers 6' ansonsten im Wesentlichen mit den Merkmalen des zuvor beschriebenen Drallkörpers 6 übereinstimmen, werden zur Bezeichnung der entsprechenden Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet und eine Beschreibung dieser Komponenten wird nicht wiederholt.
Da der Drallkörper 6' eine wesentlich geringere axiale Erstreckung aufweist, weist auch der Deckel 7', der anstelle des zuvor beschriebenen Deckels 7 vorgesehen ist, eine wesentlich geringere axiale Ausdehnung aus. Insbesondere ist die axiale Höhe H des Vorsprungs 71 des Deckels 7' deutlich geringer. Auch bei der Abwandlung kann durch Veränderung der Höhe H die durch den Drallkörper 6' erzielte Drallzahl S_N der aus dem Brennluftaustritt 5 austretenden Brennluft in einfacher und kostengünstiger Weise variiert werden.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Eine zweite Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezug auf die 13 bis 17 beschrieben.
Da sich die zweite Ausführungsform nur in der Ausgestaltung des Drallkörpers von der zuvor beschriebenen Ausführungsform unterscheidet, werden nur diese Unterschiede beschrieben und zur Vermeidung von Wiederholungen erfolgt keine erneute Beschreibung der gesamten Brennluftzuführung 1.
Der Drallkörper 106 weist wiederum eine im Wesentlichen rohrförmige Form mit einem inneren Hohlraum 160 auf, der von einem Rohrmantel 161 mit einer Außenseite 162 umgeben ist. Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform ist bei der zweiten Ausführungsform jedoch kein separat ausgebildeter Deckel vorgesehen, sondern der Deckel 107 ist bei der zweiten Ausführungsform einstückig mit dem Rohrmantel 161 ausgebildet, wie insbesondere in den 15 und 17 zu sehen ist. Obwohl in Bezug auf die zweite Ausführungsform eine solche einstückige Ausbildung des Deckels 107 mit dem Rohrmantel 161 gezeigt ist, ist bei der zweiten Ausführungsform auch eine separate Ausbildung des Deckels 107 und des Rohrmantels 161 möglich.
In dem Rohrmantel 161 sind, wie bei der ersten Ausführungsform, Längsschlitze 163 vorgesehen, die sich von der Außenseite 162 bis zu dem inneren Hohlraum 160 durch das Material des Rohrmantels 161 hindurch erstrecken. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform erstrecken sich die Längsschlitze 163 aber bei der zweiten Ausführungsform ausgehend von einer Stirnseite 164 des Rohrmantels 161 auf der Seite des Brennluftaustritts 5 in das Material des Rohrmantels 161. Die Längs schlitze 163 erstrecken sich dabei aber wiederum parallel zu der Längsachse L und die Ausrichtung der Längsschlitze 163 entspricht derjenigen, die im Hinblick auf die erste Ausführungsform beschrieben wurde. Insbesondere sind die Längsschlitze 163 jeweils durch eine Innenseite 163a und eine Außenseite 163b in einer Weise beschränkt, wie es zuvor im Hinblick auf die erste Ausführungsform beschrieben wurde.
Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform wird bei der zweiten Ausführungsform aber die Veränderung der axialen Länge, über die die Längsschlitze 163 zur Einstellung der Drallzahl S_N bedeckt werden, nicht über einen Vorsprung an dem Deckel 107 ermöglicht, sondern es ist ein Ringkörper 109 vorgesehen, der einen Vorsprung 191 aufweist. Der Ringkörper 109 ist dabei an der Stirnseite 164 des Rohrmantels 161 angeordnet und weist eine im Wesentlichen ringförmige Form auf, wie insbesondere in den 14 und 16 zu sehen ist. Der Ringkörper 109 weist dabei eine axiale Durchgangsöffnung 192 auf, durch die die Brennluft aus dem inneren Hohlraum zu dem Brennluftaustritt 5 austreten kann. Obwohl die Durchgangsöffnung 192 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen sich in Richtung des Brennluftaustritts 5 zunehmend verjüngenden Querschnitt aufweist, sind auch andere Ausgestaltungen möglich, insbesondere eine Ausbildung mit einem gleichbleibenden Innenquerschnitt.
Der Vorsprung 191 des Ringkörpers 109 ist bei der zweiten Ausführungsform dazu ausgebildet, an der Stirnseite 164 des Rohrmantels 161 derart in den inneren Hohlraum 160 zu ragen, dass der Vorsprung 191 die Längsschlitze 163 über einen Teil ihrer axialen Erstreckung überdeckt. Der Vorsprung 191 weist dabei wiederum eine Höhe H auf und über Veränderung der Höhe H des Vorsprungs 191 kann, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, die Drallzahl S_N eingestellt werden.
Es wurden somit zwei Ausführungsformen und eine Abwandlung einer Brennluftzuführung eines mobilen Heizgeräts beschrieben, bei denen eine gezielte Einstellung einer verdrallten Brennluftströmung mit einer gewünschten Drallzahl in konstruktiv einfacher und kostengünstiger Weise ermöglicht ist. Durch eine entsprechende Auswahl der Höhe H des Vorsprungs 71 bzw. 191 kann jeweils die gewünschte Drallzahl bereitgestellt werden. Ferner ist es in dieser Weise möglich, mit einem einzigen Drallkörper 6, 6' oder 106 verschiedene gewünschte Drallzahlen zu erreichen, sodass derselbe Drallkörper 6, 6' oder 106 z.B. auch für verschiedene mobile Heizgeräte (z.B. mit unterschiedlicher Heizleistung, etc.) eingesetzt werden kann. Eine homogene Drallströmung wird dabei auch bei einer ungleichmäßigen Anströmung des Drallkörpers 6, 6, 106 zuverlässig bereitgestellt, da die durch die Längsschlitze 63 bzw. 163 mit einem Drall versehene Brennluft in dem inneren Hohlraum 60 bzw. 160 wieder zu einem einheitlichen Brennluftstrom mit einem dreidimensionalen Strömungsfeld zusammengeführt wird.
Obwohl sowohl in Bezug auf die erste Ausführungsform als auch in Bezug auf die zweite Ausführungsform jeweils Realisierungen beschriebenen wurden, bei denen die Längsschlitze auf der Innenseite über einen Teil ihrer axialen Erstreckung bedeckt werden, ist es z.B. alternativ dazu möglich, die Längsschlitze an ihrer Außenseite über einen Teil ihrer axialen Erstreckung zu bedecken. Insbesondere kann ein Vorsprung an dem Deckel bei der ersten Ausführungsform bzw. an dem Ringkörper bei der zweiten Ausführungsform auch derart ausgebildet sein, dass er die Längsschlitze an ihrer Außenseite über einen Teil ihrer axialen Erstreckung bedeckt.

Claims

Brennluftzuführung (1) eines mobilen Heizgeräts, aufweisend: einen druckseitig einer Brennluftfördereinrichtung (3) angeordneten Brennlufteintritt (4), einen Brennluftaustritt (5) zu einer Brennkammeranordnung (2), und einen zwischen dem Brennlufteintritt (4) und dem Brennluftaustritt (5) angeordneten Drallkörper (6; 6') zur Erzeugung eines rotierenden Brennluftstroms mit einer axialen und einer tangentialen Strömungskomponente, wobei der Drallkörper (6; 6') eine rohrförmige Form mit einem inneren Hohlraum (60) und einem den inneren Hohlraum (60) umgebenden Rohrmantel (61) mit einer Außenseite (62) aufweist, wobei der Rohrmantel (61) mit einer Mehrzahl von Längsschlitzen (63) versehen ist, die den Rohrmantel (61) von der Außenseite (62) zu dem inneren Hohlraum (60) durchdringen und eine Stirnseite (64) des Rohrmantels (61) durch einen Deckel (7; 7') derart verschlossen ist, dass an dem Brennlufteintritt (4) zugefiihrte Brennluft durch die Längsschlitze (63) in den inneren Hohlraum (60) geleitet wird und in axialer Richtung mit einer tangentialen Strömungskomponente an dem Brennluftaustritt (5) aus dem inneren Hohlraum (60) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (7; 7') einen Vorsprung (71) aufweist, der einen axialen Teilabschnitt der Längsschlitze (63) bedeckt, oder ein an der brennluftaustrittseitigen Stirnseite (164) des Rohrmantels angeordneter Ringkörper (109) einen Vorsprung (191) aufweist, der die Längsschlitze (63) über einen Teil ihrer axialen Erstreckung bedeckt.
Brennluftzuführung nach Anspruch 1, wobei die Längsschlitze (63) tangential zu einem Zylinder verlaufen, der konzentrisch zu einer Längsachse (L) des Drallkörpers (6; 6') ist.
Brennluftzuführung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Längsschlitze (63) in gleichmäßigen Winkelabständen über den Umfang des Rohrmantels (61) verteilt sind.
Brennluftzuführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Außenseiten (63b) der Längsschlitze (63) tangential zu einer zylindrischen Wandung des inneren Hohlraums (60) verlaufen.
Brennluftzuführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Drallkörper (6; 6') derart ausgelegt ist, dass die durchtretende Brennluft mit Drall einer Drallzahl im Bereich von 0,5 bis 2,0 versehen wird.
Brennluftzuführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Rohrmantel (61) eine hohlzylindrische Form mit einem in einer Richtung senkrecht zu einer Längsachse (L) kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Brennluftzuführung nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung (71) in den inneren Hohlraum (60) ragt und den axialen Teilabschnitt der Längsschlitze (63) innenseitig bedeckt.
Mobiles Heizgerät mit einer Brennluftzuführung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Verwendung einer Brennluftzuführung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einer mit flüssigem Brennstoff betriebenen Stand- oder Zusatzheizung für ein Fahrzeug.