DE102013220653A1

DE102013220653A1 - Brennkammerbaugruppe, insbesondere für einen Verdampferbrenner

Info

Publication number: DE102013220653A1
Application number: DE201310220653
Authority: DE
Inventors: Andreas Collmer; Axel KOURIL; Uwe GROTSTOLLEN; Lars Bendix; Marcus Heim; Oliver ROPPELT
Original assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2015-04-16
Anticipated expiration: 2033-10-15
Also published as: RU2579288C1; US9897311B2; US20150102117A1; CN104654293B; CN104654293A; DE102013220653B4

Abstract

Eine Brennkammerbaugruppe, insbesondere für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfasst wenigstens zwei Brennkammerelemente (12, 20, 26, 32, 50, 52, 64, 102, 126) mit bezüglich einer Brennkammerlängsachse (L) radial zueinander gestaffelt angeordneten und durch Laserschweißen aneinander festgelegten Wandungsbereichen (12, 34, 46, 54, 64, 104, 130, 140, 142).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkammerbaugruppe, insbesondere für einen Verdampferbrenner. Ein derartiger Verdampferbrenner kann beispielsweise in einem Fahrzeugheizgerät zur Erzeugung von Wärme durch die Verbrennung eines Brennstoff/Luft-Gemisches eingesetzt werden.
Die DE 10 2009 044 883 A1 offenbart eine Brennkammerbaugruppe für einen Verdampferbrenner, bei welcher eine Bodenbaugruppe mit einer Bodenwandung und einer daran anschließenden und sich in Richtung zu einer Brennkammer erstreckenden bzw. diese auch teilweise umschließenden Umfangswandung ausgebildet ist. An der Bodenwandung ist poröses Verdampfermedium vorgesehen, in welches über eine Brennstoffzuführleitung flüssiger Brennstoff eingespeist wird. Axial anschließend an die Umfangswandung der Bodenbaugruppe ist eine Brennkammerumfangswandung vorgesehen, die in ihrem von der Bodenbaugruppe entfernten axialen Endbereich nach radial innen umgebogen ist, um auf diese Art und Weise eine Flammblende bereitzustellen. In ihren aneinander angrenzenden Bereichen weisen die Umfangswandung der Bodenbaugruppe und die Brennkammerumfangswandung nach radial außen gebogene und axial aneinander anliegende Flanschbereiche auf. Im Bereich dieser axial einander gegenüberliegenden und auch aneinander anliegenden Flanschbereiche sind die Bodenbaugruppe und die Brennkammerumfangswandung durch Verschweißung miteinander fest verbunden.
Ein Brennkammerbefestigungsorgan liegt mit einem nach radial innen umgebogenen Flanschbereich an dem die Flammblende bereitstellenden, ebenfalls nach radial innen umgebogenen Endbereich der Brennkammerumfangswandung axial an. Auch diese beiden Bauteile sind in den axial aneinander anliegenden, nach radial innen gebogenen Bereichen durch Verschweißung miteinander verbunden.
Ein ein Flammrohr bereitstellendes Bauteil weist in seinem angrenzend an die Brennkammerumfangswandung bzw. das Brennkammerbefestigungsorgan positionierten Endbereich einen nach radial außen umgebogenen Flanschbereich auf, welcher axial an dem nach radial innen umgebogenen Flanschbereich des Brennkammerbefestigungsorgans anliegt und daran durch Verschweißung festgelegt ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkammerbaugruppe, insbesondere für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, vorzusehen, welches bei einfachem und kompaktem Aufbau eine einfach zu realisierende und stabil wirkende Verbindung einzelner Brennkammerelemente ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Brennkammerbaugruppe, insbesondere für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend wenigstens zwei Brennkammerelemente mit bezüglich einer Brennkammerlängsachse radial zueinander gestaffelt angeordneten und durch Laserschweißen aneinander festgelegten Wandungsbereichen.
Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau einer Brennkammerbaugruppe wird durch radial gestaffelte Positionierung und axialen Überlapp bezüglich einer Brennkammerlängsachse einerseits ein kompakter Aufbau erreicht, bei welchem nicht die Notwendigkeit besteht, irgendwelche zum Verbinden vorgesehene Abschnitte von Brennkammerelementen nach radial außen oder innen umzuformen. Ferner besteht die Möglichkeit, in den radial gestaffelten und axial sich überlappenden Wandungsbereichen eine Verbindung in einfacher Art und Weise durch Laserschweißen zu generieren.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform wird vorgeschlagen, dass eines der Brennkammerelemente eine die Brennkammerlängsachse vorzugsweise unterbrechungsfrei umgebende und sich im Wesentlichen in Richtung der Brennkammerlängsachse erstreckende Umfangswandung umfasst, dass ein weiteres Brennkammerelement eine die Brennkammerlängsachse vorzugsweise unterbrechungsfrei umgebende und sich im Wesentlichen in Richtung der Brennkammerlängsachse erstreckende Umfangswandung umfasst, und dass die Umfangswandung des einen Brennkammerelements die Umfangswandung des weiteren Brennkammerelements an ihrer Außenseite wenigstens teilweise axial übergreift und an dieser durch Laserschweißen festgelegt ist.
Um derartige einander umgebende Umfangswandungen bereits in einer Vormontagephase bzw. grundsätzlich stabiler miteinander zu verbinden, wird vorgeschlagen, dass die Umfangswandung des einen Brennkammerelements und die Umfangswandung des weiteren Brennkammerelements aneinander anliegen oder/und mit Presssitz ineinander gefügt sind. Insbesondere wird dadurch auch die Durchführung eines Laserschweißvorgangs an unmittelbar aneinander anliegenden Elementen erleichtert.
Eine insbesondere auch gegen den Austritt von Verbrennungsabgasen bzw. Brennstoff gesicherte Verbindung zweier Brennkammerelemente kann dadurch erreicht werden, dass die Umfangswandung des einen Brennkammerelements und die Umfangswandung des weiteren Brennkammerelements durch eine in Umfangsrichtung um die Brennkammerlängsachse vorzugsweise unterbrechungsfrei umlaufende Laserschweißnaht aneinander festgelegt sind.
Bei einer besonders vorteilhaften, in modulartiger Weise aufzubauenden Brennkammerbaugruppe kann eine Bodenbaugruppe vorgesehen sein, umfassend ein ein Brennkammerelement bereitstellendes Bodenteil mit einer ersten Bodenwandung und einer von einem Außenrandbereich der ersten Bodenwandung sich im Wesentlichen in Richtung der Brennkammerlängsachse, vorzugsweise in Richtung von einer Brennkammer weg, erstreckende erste Umfangswandung und ein ein Brennkammerelement bereitstellendes ringartiges erstes Halteteil mit einer zweiten Umfangswandung und einem an an der ersten Bodenwandung vorgesehenem porösem Verdampfermedium angreifenden Anlagebereich, wobei die zweite Umfangswandung die erste Umfangswandung an ihrer Außenseite wenigstens teilweise axial übergreift und an dieser durch Laserschweißen festgelegt ist.
Um an dieser Bodenbaugruppe zusätzliche Elemente, wie z. B. eine die Brennstoffabdampfung unterstützende elektrisch erregbare Heizanordnung vorsehen zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass die Bodenbaugruppe ein ein Brennkammerelement bereitstellendes zweiten Halteteil mit einer zweiten Bodenwandung und einer von einem radial äußeren Randbereich der zweiten Bodenwandung sich im Wesentlichen in Richtung der Brennkammerlängsachse, vorzugsweise in Richtung von einer Brennkammer weg, erstreckenden dritten Umfangswandung umfasst, wobei die erste Umfangswandung oder/und die zweite Umfangswandung die dritte Umfangswandung an ihrer Außenseite wenigstens teilweise axial übergreift und an dieser durch Laserschweißen festgelegt ist, und wobei zwischen der ersten Bodenwandung und der zweiten Bodenwandung ein erster Aufnahmeraum gebildet ist.
Ein gegenseitiges Stören verschiedener Laserschweißverbindungsbereiche kann dadurch vermieden werden, dass die zweite Umfangswandung an der ersten Umfangswandung in einem ersten Axialbereich durch Laserschweißen festgelegt ist, dass die erste Umfangswandung oder/und die zweite Umfangswandung an der dritten Umfangswandung in einem zweiten Axialbereich durch Laserschweißen festgelegt ist, und dass der erste Axialbereich zum zweiten Axialbereich axial versetzt liegt.
Bei einer die Aufnahme zusätzlicher Komponenten, wie z. B. thermisch isolierendes Material, gestattenden Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Bodenbaugruppe ein ein Brennkammerelement bereitstellendes drittes Halteteil mit einer dritten Bodenwandung und einer von einem radial äußeren Randbereich der dritten Bodenwandung sich im Wesentlichen in Richtung der Brennkammerlängsachse, vorzugsweise in Richtung von einer Brennkammer weg, erstreckenden vierten Umfangswandung umfasst, wobei die erste Umfangswandung oder/und die zweite Umfangswandung oder/und die dritte Umfangswandung die vierte Umfangswandung an ihrer Außenseite wenigstens teilweise axial übergreift und an dieser durch Laserschweißen festgelegt ist, und wobei zwischen der zweiten Bodenwandung und der dritten Bodenwandung ein zweiter Aufnahmeraum gebildet ist.
Auch hierbei kann ein gegenseitiges Stören von Laserschweißbereichen dadurch vermieden werden, dass die erste Umfangswandung oder/und die zweite Umfangswandung oder/und die dritte Umfangswandung an der vierten Umfangswandung in einem dritten Axialbereich durch Laserschweißen festgelegt ist, und dass der dritte Axialbereich zum ersten Axialbereich oder/und zum zweiten Axialbereich axial versetzt liegt.
Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung können zum Erhalt einer stabilen Anbindung einer Brennstoffzuführleitung genutzt werden, indem an der ersten Bodenwandung eine eine Brennstoffzuführleitung an ihrer Außenseite axial übergreifende Abkröpfung vorgesehen ist, wobei die Brennstoffzuführleitung ein Brennkammerelement bereitstellt und an der Abkröpfung der ersten Bodenwandung durch Laserschweißen festgelegt ist.
Bei dem vorangehend angesprochenen modulartigen Aufbau einer Brennkammerbaugruppe kann weiter eine ein Brennkammerelement bereitstellende Brennkammerumfangswandung vorgesehen sein, wobei die Brennkammerumfangswandung eine Umfangswandung einer ein Brennkammerelement bereitstellenden Bodenbaugruppe an ihrer Außenseite wenigstens teilweise axial übergreift und an dieser durch Laserschweißen festgelegt ist. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Brennkammerumfangswandung die zweite Umfangswandung des ersten Halteteils radial außen wenigstens teilweise axial übergreift und an dieser durch Laserschweißen festgelegt ist.
Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung, also die Herstellung einer Laserschweißverbindung in radial zueinander gestaffelt liegenden Wandungsbereichen können des Weiteren genutzt werden, um folgende Brennkammerelemente an einer ein Brennkammerelement bereitstellenden Brennkammerumfangswandung durch Laserschweißen festzulegen:

– einen ein Brennkammerelement bereitstellenden Zündorganhalter, wobei der Zündorganhalter mit einem einen Wandungsbereich bereitstellenden Auflagerandbereich an einer Außenseite der Brennkammerumfangswandung anliegt und an dieser durch Laserschweißen festgelegt ist, oder/und
– ein ein Brennkammerelement bereitstellendes Brennkammerbefestigungsorgan, wobei das Brennkammerbefestigungsorgan mit einer Umfangswandung die Brennkammerumfangswandung an ihrer Außenseite axial übergreift und an dieser durch Laserschweißen festgelegt ist, oder/und
– eine ein Brennkammerelement bereitstellende Flammblende, wobei die Flammblende eine von der Brennkammerumfangswandung an ihrer Außenseite axial übergriffene und an dieser durch Laserschweißen festgelegte Umfangswandung umfasst.

Um eine erfindungsgemäß aufgebaute Brennkammerbaugruppe konstengünstig, gleichwohl mit hoher Fertigungspräzision bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass wenigstens zwei durch Laserschweißen aneinander festgelegte Brennkammerelemente als Tiefziehblechteile, vorzugsweise aus Stahlblech, ausgebildet oder damit aufgebaut sind.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
1 eine Teil-Längsschnittdarstellung einer Brennkammerbaugruppe für einen Verdampferbrenner, beispielsweise eines Fahrzeugheizgerätes;
2 eine Bodenbaugruppe der Brennkammerbaugruppe der 1 in Längsschnitt;
3 eine der 2 entsprechende Darstellung einer Bodenbaugruppe mit alternativem Aufbau;
4 eine der 2 entsprechende Darstellung einer Bodenbaugruppe mit alternativem Aufbau;
5 eine der 2 entsprechende Darstellung einer Bodenbaugruppe mit alternativem Aufbau;
6 eine der 2 entsprechende Darstellung einer Bodenbaugruppe mit alternativem Aufbau;
7 eine im Wesentlichen zylindrische Brennkammerumfangswandung mit integral damit ausgebildetem Flammrohr und an der Außenseite der Brennkammerumfangswandung festzulegendem Zündorganhalter;
8 eine der 7 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsart;
9 eine Prinzip-Längsschnittansicht der durch Laserschweißen miteinander zu verbindenden Brennkammerelemente einer Brennkammerbaugruppe;
10 eine der 9 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausgestaltungsart.
In 1 ist eine Brennkammerbaugruppe allgemein mit 10 bezeichnet. Die beispielsweise in einem Verdampferbrenner eines Fahrzeugzheizgerätes einsetzbare Brennkammerbaugruppe umfasst eine beispielsweise aus Blechmaterial, wie z. B. Stahlblech, gebildete, im Wesentlichen zylindrische Brennkammerumfangswandung 12, welche in einem Längenbereich eine Brennkammer 14 umgibt. Anschließend an die Brennkammer 14 geht die Brennkammerumfangswandung 12 integral über in ein Flammrohr 16. in diesem Übergangsbereich kann an einer Innenseite 18 der Brennkammerumfangswandung 12 bzw. Flammrohrs 16 z. B. durch Verschweißung eine Flammblende 20 festgelegt sein. Um Verbrennungsluft in die Brennkammer 14 leiten zu können, sind an der Brennkammerumfangswandung 12 beispielsweise in Umfangsrichtung um eine Längsachse L der Brennkammerbaugurppe 10 verteilt eine Mehrzahl von Verbrennungslufteintrittsöffnungen 22 vorgesehen sein. Ferner kann an einer Außenseite 24 der Brennkammerumfangswandung 12 ein mit der Brennkammerumfangswandung 12 beispielsweise durch Verschweißung fest verbundener Befestigungsflansch 26 vorgesehen sein. Dieser kann vorzugsweise ebenfalls aus Blechmaterial, wie z. B. Stahlblech, beispielsweise durch Tiefziehen, hergestellt werden und dazu genutzt werden, die Brennkammerbaugruppe 10 in einem Heizgerät festzulegen.
An einem axialen Endbereich 28 der Brennkammerumfangswandung 12 ist eine nachfolgend mit Bezug auf die 2 detaillierter beschriebene Bodenbaugruppe 30 vorgesehen bzw. festgelegt. Diese Bodenbaugruppe 30 umfasst als zentralen Bestandteil ein Bodenteil 32 mit im allgemeinen topfartiger und beispielsweise zur Längsachse L im Wesentlichen rotationssymmetrischer Gestalt. Das Bodenteil 32 umfasst eine erste Bodenwandung 34 und eine in einem radial äußeren Randbereich 36 der ersten Bodenwandung 34 an die erste Bodenwandung 34 anschließende erste Umfangswandung 38. An einer der Brennkammer 14 zugewandt positionierten bzw. zu positionierenden Vorderseite 40 der ersten Bodenwandung 34 ist ein beispielsweise scheibenartig ausgebildetes poröses Verdampfermedium 42 vorgesehen. Dieses poröse Verdampfermedium kann als Gewirk, Geflecht, Schaumkeramik, Metallschaum oder dergleichen aufgebaut sein, also allgemein als Bauteil oder Baugruppe mit porenartiger Sturktur, welche einen Transport von darin aufgenommenem flüssigen Brennstoff durch Kapillarförderwirkung gewährleistet. Die erste Umfangswandung 38 erstreckt sich ausgehend von der ersten Bodenwandung 34 beispielsweise im Wesentlichen in Richtung der Längsachse L an einer der Vorderseite 40 entgegengesetzt orientierten Rückseite 44 der ersten Bodenwandung 34 in Richung vom porösen Verdampfermedium 42 und somit auch in Richtung von der Brennkammer 14 der Brennkammerbaugruppe 10 weg.
In einem zentralen Bereich der ersten Bodenwandung 34 weist diese eine durch eine Abkröpfung 46 bereitgestellte Öffnung 48 auf, in welche eine Brennstoffzuführleitung 50 einmündet, um flüssigen Brennstoff in das poröse Verdampfermedium 42 einzuspeisen.
Das Bodenteil 32 kann mit der dargestellten Formgebung, also der im Wesentlichen planar und z. B. ohne Brennstoffleitsicken ausgebildeten ersten Bodenwandung 34, der ausgehend davon sich erstreckenden und im Wesentlichen zylindrischen ersten Umfangswandung und der Abkröpfung 46 zum Bereitstellen der Öffnung 48 beispielsweise aus Stahlblechmaterial in einem Tiefziehvorgang in einfacher Art und Weise und mit hoher Fertigungspräzision hergestellt werden. Hierzu kann ein im Wesentlichen scheibenartiger bzw. ringscheibenartiger Rohling aus einer Blechtafel ausgestanzt und dann in einem Tiefziehvorgang in die gewünschte Form gebracht werden. Weitere beispielsweise spanabhebende Bearbeitungsgänge sind nicht erforderlich.
Ein allgemein mit 52 bezeichnetes erstes Halteteil weist eine im Wesentlichen ringartige Formgebung auf und umfasst eine im Wesentlichen in Richtung der Längsachse L sich erstreckende zweite Umfangswandung 54. Die zweite Umfangswandung 54 geht in einem ihrer axialen Endbereiche in einen im Wesentlichen nach radial innen abgekrümmten Anlagebereich 56 über. In diesem Anlagebereich 56 ist das erste Halteteil 52 in Richtung auf die der Brennkammer 14 zugewandt zu orientierende Seite 58 des porösen Verdampfermediums 42 zu gekrümmt. Im anderen axialen Endbereich ist das erste Halteteil 52 ausgehend von der im Wesentlichen zylindrisch gestalteteten zweiten Umfangswandung 54 nach radial außen abgekrümmt. Somit ergibt sich eine baulich einfach zu realisierende Einführschräge, welche das Übereinanderschieben des zweiten Halteteils 52 mit seiner zweiten Umfangswandung 54 und des Bodenteils 32 mit seiner ersten Umfangswandung 38 in einfacher Weise ermöglicht. Bei diesem Ineinandereinschieben werden die beiden Umfangswandungen 54, 38 einander axial wenigstens teilweise übergreifend positioniert. Das erste Halteteil 52 kann dabei so weit über das Bodenteil 32 geschoben werden, bis der Anlagebereich 56 direkt gegen das poröse Verdampfermedium 42 in dessen radial äußeren Randbereich 60 presst, an diesem also angreift. Hier könnte ggf. zwischen dem Anlagebereich 56 und dem porösen Verdampfermedium 42 ein Zwischenanlageelement, beispielsweise Dochtring oder dergleichen, vorgesehen sein, über welches der Anlagebereich 56 dann an dem porösen Verdampfermedium 42 angreift und gegen das Bodenteil 32 bzw. die erste Bodenwandung 34 presst. Der Vorgang des Übereinanderschiebens kann kraftgeführt sein, also so lange andauern, bis durch entsprechende Anlagekraft des Anlagebereichs 56 am porösen Verdampfermedium 42 ein entsprechend großer Bewegungswiderstand entsteht, oder kann weggeführt sein, also so lange fortgesetzt werden, bis eine bestimmte, vorgegebene Relativpositionierung des ersten Halteteils 52 bezüglich des Bodenteils 32 erreicht ist.
Auch das erste Halteteil 52 kann mit der in 2 dargestellten Formgebung in einfacher Art und Weise durch Umformen eines ringscheibenartigen Blechrohlings, vorzugsweise aus Stahlblech, hergestellt werden. Dabei kann die Bemaßung derart sein, dass beim Übereinanderschieben der beiden Umfangswandungen 54, 38 durch Presspassung ein Presssitz generiert wird, der ohne zusätzliche Befestigungsmaßnahme eine stabile Festlegung des ersten Halteteils 52 bezüglich des Bodenteils 32 gewährleistet. Alternativ bzw. auch zusätzlich kann diese feste Verbindung durch Materialschluss, beispielsweise Verschweißen, generiert werden. Hierzu kann in vorteilhafter Weise die unmittelbare Anlage der beiden Umfangswandungen 54, 38 aneinander genutzt werden, um vermittels eines von radial außen herangeführten Schweißlasers eine Verschweißung der beiden Umfangswandungen 54, 38 zu erreichen. Dabei kann beispielsweise eine in Umfangsrichtung um die Längsachse L umlaufende Schweißnaht 62 generiert werden. Selbstverständlich können insbesondere dann, wenn bereits auch eine stabile und flüssigkeitsdichte Anbindung der beiden Umfangswandungen 54, 38 durch Presssitz aneinander gewährleistet ist, über den Umfang verteilt mehrere Schweißbereiche bzw. Schweißpunkte erzeugt werden.
Durch das Übereinanderschieben des ersten Halteteils 52 und des Bodenteils 32 und die dabei auch generierte Anlage des Anlagebereichs 56 an porösen Verdampfermedium 42 wird gleichzeitig auch das poröse Verdampfermedium 42 insbesondere in seinem radial äußeren Randbereich 60 gegen das Bodenteil 32 gepresst. Dies kann dazu genutzt werden, um ohne weitere Befestigungsmaßnahmen das poröse Verdampfermedium 42 am Bodenteil 32 festzulegen. Gleichzeitig kann die Anlage des Anlagebereichs 56 am radial äußeren Randbereich 60 des porösen Verdampfermediums 42 dazu genutzt werden, insbesondere in dem nach radial außen orientierten Stirnflächenbereich des porösen Verdampfermediums 42 austretenden und sich dort ansammelnden flüssigen Brennstoff daran zu hindern, in die Brennkammer 14 zu fließen. Ein Austritt von flüssigem Brennstoff aus dem porösen Verdampfermedium 42 in Richtung Brennkammer 14 ist somit ausschießlich an dem zur Brennkammer 14 hin frei liegenden Bereich der Seite 58 des porösen Verdampfermediums 42 möglich. Es ist darauf hinzuweisen, dass selbstverständlich zusätzlich zur Fixierwirkung des Haltebereichs 56 das poröse Verdampfermedium 42 auch durch zusätzliche unmittelbar zwischen diesem und dem Bodenteil 32 wirkende Befestigungsmaßnahmen festgelegt werden kann. Beispielsweise könnte das poröse Verdampfermedium 42 an das Bodenteil 32 durch Verlötung oder durch Ansintern angebunden sein.
Der Rückseite 44 der ersten Bodenwandung 34 in axialem Abstand gegenüberliegend angeordnet ist ein zweites Halteteil 64. Dieses umfasst eine in axialem Abstand zur ersten Bodenwandung 34 positionierte zweite Bodenwandung 66 sowie in einem radial äußeren Randbereich 68 von der zweiten Bodenwandung 66 im Wesentlichen in Richtung der Längsachse L sich weg erstreckend eine dritte Umfangswandung 70. Diese ist so orientiert, dass sie sich von der ersten Bodenwandung 34 und somit auch vom porösen Verdampfermedium 42 weg und somit in der gleichen Richtung wie die erste Umfangswandung 38 erstreckt. In einem zentralen Bereich weist das zweite Halteteil 34 eine Öffnung 72 auf, durch welche hindurch die Brennstoffzuführleitung 50 in Richtung zur ersten Bodenwandung 34 geführt ist.
Auch das zweite Halteteil 64 ist vorteilhafterweise als Blechumformteil, vorzugsweise aus Stahlblech, in einem Tiefziehvorgang hergestellt und so geformt, dass es mit seiner dritten Umfangswandung 70 in das Bodenteil 32 eingeschoben werden kann, die erste Umfangswandung 38 die dritte Umfangswandung 70 also axial übergreift. Auch hier kann die Bemaßung derart sein, dass das zweite Halteteil 64 allein durch Presssitz in dem Bodenteil 32 gehalten ist. Alternativ bzw. zusätzlich besteht die Möglichkeit, auch hier vorteilhafterweise durch Laserschweißen eine um die Längsachse L beispielsweise umlaufende Schweißnaht 74 oder mehrere in Umfangsrichtung aufeinander folgende Schweißbereiche oder Schweißpunkte zu generieren.
Das Bodenteil 32 und das zweite Halteteil 64 schließen einen ersten Aufnahmeraum 76 zwischen sich ein. Dieser ist in axialer Richtung im Wesentlichen begrenzt durch die beiden Bodenwandungen 34, 66 und ist nach radial außen hin im Wesentlichen begrenzt durch einen Abschnitt der ersten Umfangswandung 38. In diesem ersten Aufnahmeraum 76 kann ein beispielsweise mit Fasermaterial, z. B. Keramikfliesmaterial, oder geschäumtem Material aufgebautes thermisch isolierendes Material 78 angeordnet sein, welches vorteilhafterweise das Volumen des ersten Aufnahmeraums 76 im Wesentlichen vollständig ausfüllt und im zentralen Bereich eine Durchgriffsöffnung 80 für die Brennstoffzuführleitung 50 bzw. die Abkröpfung 46 des Bodenteils 32 aufweist.
Das thermisch isolierende Material 78, das somit eine im Wesentlichen ringscheibenartige Gestalt aufweisen kann, kann vor Einschieben des zwieten Halteteils 64 in das Bodenteil 32 auf der ersten Bodenwandung 34 aufliegend positioniert werden. Nachfolgend wird das zweite Halteteil 64 mit seiner dritten Umfangswandung 70 in die erste Umfangswandung 38 des Bodenteils 32 eingeschoben, beispielsweise kraftgesteuert, also bis durch das thermisch isolierende Material 78 eine ausreichende Reaktionskraft generiert wird, oder weggesteuert, also bis eine bestimmte Relativpositionierung des zweiten Halteteils 64 bezüglich des Bodenteils 32 erreicht ist. In diesem Zustand kann dann, sofern erforderlich, die feste Verbindung durch Materialschluss, also beispielsweise durch Bilden der Schweißnaht 74, erzeugt werden.
Durch das Bereitstellen von thermisch isolierendem Material 78 an der Rückseite 44 der Bodenwandung 34 werden thermische Verluste in dieser Richtung und somit ein übermäßiges Auskühlen des porösen Verdampfermediums 42 verhindert, was die Verbrennungseffizienz erhöht bzw. den erforderlichen Energieeintrag insbesondere in der Startphase der Verbrennung mindert.
Die vorangehend mit Bezug auf die 2 detailliert beschriebene Bodenbaugruppe 30 kann in Anpassung an verschiedene Ausgestaltungen einer Brennkammerbaugruppe 10 modulartig bereitgestellt werden. So kann beispielsweise in einfacher Art und Weise die Dicke des einzusetzenden porösen Verdampfermediums 42 variiert werden, ebenso wie die Dicke eines möglicherweise vorzusehenden thermisch isolierenden Materials 78. Derartige Dickenvariationen beeinflussen lediglich die Relativpositionierung des Bodenteils 32 bezüglich des ersten Halteteils 52 bzw. des zweiten Halteteils 64 bezüglich des Bodenteils 32. Da insbesondere dann, wenn diese verschiedenen Teile auch materialschlüssig, beispielsweise durch Verschweißung, miteinander zu verbinden sind, diese Verschweißungsbereiche, also beispielsweise die Schweißnähte 62, 64, in verschiedenen axialen Bereichen positioniert sind, wird beispielsweise das Anbringen des zweiten Halteteils 64 nicht durch die Verbindung des Bodenteils 32 mit dem ersten Halteteil 52 beeinträchtigt.
Die so aufgebaute Bodenbaugruppe 30 kann nach ihrem Zusammenfügen als Modul an der Brennkammerumfangswandung 12 festgelegt werden. Dazu wird das Halteteil 52 mit seiner zweiten Umfangswandung 54 in den axialen Endbereich 28 der Brennkammerumfangswandung 12 eingeschoben. Hierbei kann beispielsweise derart vorgegangen werden, dass die Bodenbaugruppe 30 unter Heranziehung einer beispielsweise an der Brennkammerumfangswandung 12 vorgesehenen Referenz, beispielsweise ein nachfolgend noch erläuterter Zündorganhalter 126, so weit in den Endbereich 28 der Brennkammerumfangswandung 12 eingeschoben wird, bis eine definierte Positionierung erreicht ist. Auch hierzu kann die Bemaßung derart sein, dass bei diesem Einschieben bereits eine Presspassung erzeugt wird, die eine stabile Fixierung der Bodenbaugruppe 30 an der Brennkammerumfangswandung 12 gewährleistet. Vorteilhafterweise wird insbesondere auch zum Erzeugen eines gegen den Austritt von Verbrennungsabgasen dichten Abschlusses die zweite Umfangswandung 54 durch Materialschluss, vorzugsweise Verschweißen, an die Brennkammerumfangswandung 12 angebunden. Hierzu kann beispielsweise wiederum eine Schweißnaht 82 generiert werden, welche vorteilhafterweise um die Längsachse L unterbrechungsfrei umläuft. Auch dies kann vorteilhafterweise aufgrund der radial geschachtelt liegenden zu verschweißenden Bereiche durch Laserschweißen erfolgen. Dabei erkennt man in 1, dass auch die so generierte Schweißnaht 82 axial versetzt liegt zu den Schweißnähten 62, 74 der Bodenbaugruppe 30. Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass insbesondere auch die feste Anbindung der Flammblende 20 an die Brennkammerumfangswandung 12 bzw. das Flammrohr 16 und die Anbindung des Befestigungsflansches 26 an die Brennkammerumfangswandung 12 durch Verschweißung, beispielsweise Laserschweißen, also Erzeugung von Schweißnähten 84, 86 oder einzelnen in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Schweißbereichen oder Schweißpunkten, realisiert sein kann.
Die 3 bis 6 zeigen abgewandelte Ausgestaltungsformen von bei der Brennkammerbaugruppe 10 der 1 einsetzbaren Bodenbaugruppen. In diesen Darstellungen sind Komponenten, welche hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion vorangehend bereits beschriebenen Komponenten entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf diese 3 bis 6 im Wesentlichen auf die zu der vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsform bestehenden Unterschiede eingegangen.
In 3 ist eine Bodenbaugruppe 30 gezeigt, bei welcher im ersten Aufnahmeraum 76 zwischen der ersten Bodenwandung 34 und der zweiten Bodenwandung 66 axial gestaffelt einerseits das vorangehend beschriebene thermisch isolierende Material 78 und andererseits eine allgemein mit 88 bezeichnete Heizanordnung angeordnet sind. Dabei ist die Heizanordnung unmittelbar anschließend an die erste Bodenwandung 34 vorgesehen, während das thermisch isolierende Material 78 an der von der ersten Bodenwandung 34 abgewandten Seite der Heizanordnung 88 und damit auch anschließend an die zweite Bodenwandung 66 positioniert ist, und somit auch einen Dickenausgleich gewährleisten kann.
Ähnlich wie das thermisch isolierende Material 78 ist auch die Heizanordnung 88 grundsätzlich ringscheibenartig ausgebildet und weist in ihrem zentralen Bereich eine Öffnung 90 zum Durchtritt der Brennstoffzuführleitung 50 bzw. der Abkröpfung 46 auf. Die Heizanordnung 88 umfasst ein Gehäuse 92, welches ein ringschalenartiges Gehäuseteil 94 und ein damit z. B. durch Vercrimpen fest verbundenes deckelartiges Gehäuseteil 96 umfasst. Diese beiden Gehäuseteile 94, 96 schließen in einem Innenraum 98 ein nur prinzipiell angedeutetes elektrisch erregbares Heizelement 100 ein, welches über Versorgungsleitungen 101 elektrisch erregbar ist. Das elektrisch erregbare Heizelement kann als beispielsweise plattenartig ausgebildeter Heizleiter bereitgestellt sein, kann aber auch einen spiralartig, wendelartig, mäanderartig oder in sonstiger Weise verlaufenden langgestreckten Heizleiter umfassen. Insbesondere dann, wenn die Gehäuseteile 94, 96 aus Metallmaterial, beispielsweise Blechmaterial geformt sind, ist es zum Vermeiden eines elektrischen Kurzschlusses vorteilhaft bzw. erforderlich, zwischen dem elektrisch erregbaren Heizelement 100 und den beiden dieses einschließenden Gehäuseteilen 94, 96 elektrisch isolierendes Material, beispielsweise in plattenartiger Konfiguration, anzuordnen.
Mit dem in 3 dargestellten Aufbau wird die Möglichkeit geschaffen, insbesondere in einer Startphase durch Erregen des elektrisch erregbaren Heizelements 100 der Heizanordnung 88 das poröse Verdampfermedium 42 zu erwärmen und somit die Abdampfungsrate von darin enthaltenem Brennstoff zu steigern. Da gleichwohl an der vom porösen Verdampfermedium 42 abgewandten Seite der Heizanordnung 88 das thermisch isolierende Material 78 im ersten Aufnahmeraum 76 vorgesehen ist, werden thermische Verluste verringert.
Die axiale Ausdehnung des ersten Aufnahmeraums 76 zur Aufnahme sowohl der Heizanordnung 88, als auch des thermisch isolierenden Materials 78 kann in einfacher Weise dadurch angepasst werden, dass das zweite Halteteil 64 lediglich so weit in das Bodenteil 32 eingesetzt wird, dass beispielsweise unter leichter axialer Pressung das thermisch isolierende Material 78 und die Heizanordnung 88 axial festgehalten sind und somit auch keine weiteren Maßnahmen erforderlich sind, um diese im ersten Aufnahmeraum 76 zu fixieren. Wie insbesondere ein Vergleich der 2 und 3 zeigt, ist bei der in 3 dargestellten Ausgetaltungsvariante das zweite Halteteil 64, welches baulich identisch sein kann zu dem in der Ausgetaltungsform der 2 verwendeten zweiten Halteteil 64, weniger tief in das ebenfalls identisch gestaltete Bodenteil 32 eintaucht.
Die 4 zeigt eine Ausgestaltungsvariante, bei welcher an der von der ersten Bodenwandung 34 abgewandten Seite des zweiten Halteteils 64 ein drittes Halteteil 102 in das Bodenteil 32 eingesetzt ist.
Das dritte Halteteil 102 umfasst eine dritte Bodenwandung 104 und in einem radial äußeren Bereich derselben daran anschließend eine vierte Umfangswandung 108, die sich in Richtung vom Bodenteil 32 weg erstreckt. In seinem zentralen Bereich weist das dritte Bodenteil 102 eine Öffnung 110 zum Durchtritt der Brennstoffzuführleitung 50 auf. Beispielsweise kann das dritte Halteteil 102 identisch aufgebaut sein, wie das zweite Halteteil 64, so dass die Anzahl an verschieden geformten Bauteilen gering gehalten werden kann.
Das dritte Halteteil 102 begrenzt zusammen mit dem zweiten Halteteil 64 einen zweiten Aufnahmeraum 112, welcher in Richtung von der ersten Bodenwandung 34 weg auf den ersten Aufnahmeraum 76 folgt. Bei dieser Ausgestaltungsform ist im ersten Aufnahmeraum 76 die vorangehend bereits angesprochene Heizanordnung 88 vorgesehen. Diese kann über die Leitungen 101 erregt werden. Hierzu müssen in den beiden Halteteilen 64, 102 jeweilige Durchtrittsöffnungen für diese Leitungen 101 vorgesehen sein. Im zweiten Aufnahmeraum 112 ist zwischen der zweiten Bodenwandung 66 und der dritten Bodenwandung 104 das thermisch isolierende Material 78 angeordnet, so dass dieses nunmehr körperlich getrennt von der Heizanordnung 88 positioniert ist.
Beim Zusammensetzen der in 4 dargestellten Bodenbaugruppe 30 wird zunächst die Heizanordnung 88 an der Rückseite 44 der ersten Bodenwandung 30 positioniert und dann das zweite Gehäuseteil 64 in die erste Außenumfangswandung 38 eingeschoben, bis beispielsweise unter leichter Presspassung das Gehäuse 92 der Heizanordnung 88 axial zwischen den beiden Bodenwandungen 34, 66 gehalten ist. Das zweite Halteteil 64 kann in diesem Zustand bereits unter Presspassung am Bodenteil 32 gehalten sein, kann zusätzlich durch die Schweißnaht 74 daran festgelegt werden. Nachfolgend wird das thermisch isolierende Material 78 angrenzend an die zweite Bodenwandung 66 positioniert, und darauf folgend wird das dritte Halteteil 102 eingesetzt, beispielsweise bis es am zweiten Halteteil 64 ansteht oder/und das thermisch isolierende Material 78 in vorgegebenem Ausmaß komprimiert und somit zwischen der zweiten Bodenwandung 66 und der dritten Bodenwandung 104 gehalten ist. In diesem Zustand kann das dritte Halteteil 102 durch Presssitz in der ersten Umfangswandung 38 gehalten werden. Alternativ bzw. zusätzlich kann eine Festlegung durch Materialschluss, also beispielsweise Verschweißung, erfolgen. Auch hier kann beispielsweise in einem Laserschweißvorgang eine Schweißnaht 114 bzw. eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Schweißbereichen oder Schweißpunkten erzeugt werden. Insbesondere dann, wenn die beiden Halteteile 64, 102 in der ersten Umfangswandung 38 auch durch Presssitz gehalten sind, kann die Verschweißung beider Halteteile 64, 102 auch in einem gemeinsamen Schweißbearbeitungsvorgang, also nach dem Positionieren beider Halteteile 64, 102 im Bodenteil 32 erfolgen. Ferner kann bei dieser und allen anderen Ausgestaltungsformen der Bodenbaugruppe 30 das erste Halteteil 52 und mit diesem auch das poröse Verdampfermedium 42 erst nach dem Einsetzen des zweiten Halteteilss 64 bzw. des dritten Halteteils 102 am Bodenteil 32 festgelegt werden.
Die 5 zeigt eine Ausgestaltungsform einer Bodenbaugruppe 30, bei welcher die Heizanordnung 88 ohne das Bereitstellen eines zusätzlichen Gehäuses, wie es in den 3 und 4 erkennbar ist, zusammen mit dem thermisch isolierenden Material 78 in den ersten Aufnahmeraum 76 eingesetzt ist. Dies bedeutet, dass das Bodenteil 32 und das zweite Halteteil 64 im Wesentlichen auch ein Heizanordnungsgehäuse 116 bereitstellen. Das elektrisch erregbare Heizelement 100 liegt somit im Wesentlichen frei zwischen den beiden Bodenwandungen 34, 66. Um einen elektrischen Kurzschluss zu vermeiden, liegt zwischen dem elektrisch erregbaren Heizelement 100 und der ersten Bodenwandung 34 beispielsweise plattenartig bzw. blattartig ausgebildetes ein- oder mehrlagiges elektrisch isolierendes Material 118. An der von der ersten Bodenwandung 34 abgewandten Seite des elektrisch erregbaren Heizelements 100 können ebenfalls wenigstens eine oder mehrere Lagen eines beispielsweise plattenartigen bzw. blattartigen isolierenden Materials 120 und darauffolgend das thermisch isolierende Material 78 vorgesehen sein. Sofern dieses thermisch isolierende Material 78 auch elektrisch isolierend ist und ausreichend thermisch belastbar ist, kann dieses unter Weglassung des elektrisch isolierenden Materials 120 auch unmittelbar angrenzend an das elektrisch erregbare Heizelement 100 positioniert werden.
Um eine stabile Positionierung der Heizanordnung 88 in dem durch das Gehäuseteil 32 und das zweite Halteteil 64 bereitgestellten Heizanordnungsgehäuse 116 zu erreichen, kann das zweite Halteteil 64 so tief in das Bodenteil 32 eingesetzt werden, bis die einzelnen schichtenartig angeordneten Komponenten der Heizanordnung 38 und auch das thermisch isolierende Material 78 axial zwischen den Bodenwandungen 34, 66 gehalten sind.
Als elektrisch isolierendes Material 118, 120 kann beispielsweise Kunstglimmermaterial, z. B. Mikanit, eingesetzt werden. Das elektrisch isolierende Material 118 zwischen dem elektrisch erregbaren Heizelement 100 und der ersten Bodenwandung 34 kann beispielsweise eine Dicke von bis zu etwa 0,5 mm aufweisen. Das elektrisch isolierende Material 120 an der von der ersten Bodenwandung 34 abgewandten Seite des elektrisch erregbaren Heizelements 100 kann gleichermaßen aus Kunstglimmermaterial, z. B. Mikanit, ausgebildet sein und eine Dicke von bis zu 1 mm aufweisen. Dadurch kann dieses elektrisch isolierende Material 120 gleichzeitig auch eine Funktionalität zur thermischen Isolierung bereitstellen und anstelle des thermisch isolierenden Materials 78 vorgesehen sein bzw. dann unmittelbar angrenzend an die zweite Bodenwandung 66 des zweiten Halteteils 64 positioniert sein.
Die in 6 dargestellte Ausgestaltungsform verwendet wieder zwei axial aufeinander folgende Aufnahmeräume 76, 112. In dem unmittelbar angrenzend an die erste Bodenwandung 34 liegenden ersten Aufnahmeraum 76 ist die Heizanordnung 88 mit dem vorangehend mit Bezug auf die 5 beschriebenen Aufbau positioniert und zwischen der ersten Bodenwandung 34 und der zweiten Bodenwandung 66 gehalten. In dem dann folgenden zweiten Aufnahmeraum 112 ist das thermisch isolierende Material 78 angeordnet, so dass dieses nunmehr durch die zweite Bodenwandung 66 körperlich getrennt ist von der Heizanordnung 88.
Mit dem vorangehend beschriebenen Aufbau einer Brennkammerbaugruppe 10 bzw. der dafür einsetzbaren Bodenbaugruppe 30 ist die Möglichkeit geschaffen, angepasst an verschiedene Anforderungen in einfacher Art und Weise und unter Ausnutzung des modulartigen Charakters beispielsweise verschieden dicke poröse Verdampfermedien einzusetzen, die axial Positionierung der Bodenbaugruppe 30 in der Brennkammerumfangswandung 12 anzupassen sowie eine Heizanordnung vorzusehen bzw. in definierter Positionierung in einem dafür bereitgestellten Aufnahmeraum anzuordnen, was gleichermaßen auch gilt für ggf. vorzusehendes thermisch isolierendes Material. Somit ist es insbesondere auch möglich, die Verdampferbaugruppe 10 angepasst an den Einsatz mit verschiedenen Brennstoffarten, also beispielsweise Benzin oder Diesel, aufzubauen. Dies erfolgt unter Einsatz baulich einfach herzustellender Systemkomponenten, da im Wesentlichen alle tragenden Bauteile, also das Bodenteil 32 sowie die Halteteile 52, 64 und 102 als Blechumformteile vorzugsweise in einem Tiefziehvorgang hergestellt und gleichermaßen einfach und stabil miteinander und auch mit der Brennkammerumfangswandung verbunden werden können.
Durch die Möglichkeit, ein separates Gehäuse der Heizanordnung wegzulassen und stattdessen das Bodenteil 32 und das darauf folgende bzw. in dieses eingesetzte zweite Halteteil 64 als Heizanordnungsgehäuse 116 zu nutzen, wird eine verbesserte Wärmeeinkupplung in das poröse Verdampfermedium bei Erregung des elektrisch erregbaren Heizelements 100 gewährleistet. Ferner können durch die Möglichkeit, ein separates Gehäuse der Heizanordnung wegzulassen, Bauraum, Gewicht und auch Kosten eingespart werden. Gleichzeitig kann die für das elektrisch erregbare Heizelement 100 nutzbare Heizfläche vergrößert werden, da dieses sich nach radial außen nahezu bis an die erste Umfangswandung 38 heran erstrecken kann, so dass grundsätzlich auch die Heizleistung erhöht werden kann. Die einzelnen Bestandteile der Heizanordnung sind vorteilhafterweise als eigenständige Bauteile ausgebildet, also keine gedruckten oder druckfähigen Elemente.
In 1 ist in Zuordnung zur Brennkammerbaugruppe 10 ein allgemein mit 120 bezeichnetes Zündorgan vorgesehen. Dieses beispielsweise als Glühzündstift ausgebildete Zündorgan 120 durchgreift eine in der Brennkammerumfangswandung 12 vorgesehene Zündorgandurchgriffsöffnung 122 und ragt mit einem bei elektrischer Erregung desselben erhitzbaren Zündbereich 124 in die Brennkammer 14. Ein außerhalb der Brennkammer 14, also an der Außenseite 24 der Brennkammerumfangswandung 12 positionierter Kopfbereich 126 des Zündorgans 120 ist in einem nachfolgend detaillierter erläuterten Zündorganhalter 128 festgehalten. Der Zündbereich 124 des Zündorgans 120 erstreckt sich vorzugsweise im Wesentlichen orthogonal zur Längsachse L in die Brennkammer 14, so dass dieser im Wesentlichen parallel und mit definiertem Abstand zu der der Brennkammer 14 zugewandt liegenden Seite 58 des porösen Verdampfermediums 42 positioniert ist. Durch die vorangehend beschriebene Variierbarkeit in der Einpasstiefe des ersten Halteteils 52 in die Brennkammerumfangswandung 12 kann der axiale Abstand des Zündorgans 120 bzw. des Zündbereichs 124 desselben zum porösen Verdampfermedium 42 beispielsweise in Anpassung an verschiedene zu verwendende Brennstoffarten eingesetellt werden.
Der Zündorganhalter 128 ist vorteilhafterweise als von der Brennkammerumfangswandung 12 separates Bauteil ausgebildet und an der Außenseite 24 der Brennkammerumfangswandung 12 materialschlüssig, beispielsweise durch Verschweißung, Verlötung oder Verklebung festgelegt. Dies gewährleistet auch eine hohe Genauigkeit in der Positionierung des Zündorgans 120.
In einem in 7 dargestellten Ausgestaltungsbeispiel ist der Zündorganhalter 128 mit im Wesentlichen ringartiger Gestalt als kostengünstig herzustellendes Frästeil, Dreh-Frästeil, Drehteil oder MIM- oder Feingussteil ausgebildet. Ein Auflagerandbereich 130 desselben kann an der Außenseite 24 der Brennkammerumfangswandung 12 festgelegt werden. Hierzu kann beispielsweise eine Anprägung 132 zum Erzeugen einer im Wesentlichen planaren, ungekrümmten Anlagefläche 134 an der Brennkammerumfangswandung 12 erzeugt werden, an welcher der Auflagerandbereich 130 entsprechend planar anliegen und stabil festgelegt werden kann. Das Zündorgan 120 kann dann mit seinem Kopfbereich 126 in die entsprechend geformte Kontur des Zündorganhalters 128 eingesetzt und darin beispielsweise durch Presspassung, ggf. zusätzlich durch Verklebung oder dergleichen, arretiert werden. Sofern der Kopfbereich 126 zur Festlegung des Zündorgans 120 mit einem Außengewinde ausgebildet ist, kann an der Innenseite des ringartig ausgebildeten Zündorganhalters 128 entsprechend ein Innengewinde bereitgestellt werden. Die axiale Positionierung des Zündorgans 120 bezüglich der Brennkammerumfangswandung 12 kann durch Anlage des Kopfbereichs 126 an der Außenseite 24 der Brennkammerumfangswandung 12 definiert sein.
Die 8 zeigt eine Ausgestaltungsform, bei welcher der Zündorganhalter 128 beispielsweise auch mit dem Randbereich 130 als Blechumformteil gebildet ist. Der Randbereich 130 ist dabei in Anpassung an die gekrümmte Kontur der Außenseite 24 der Brennkammerumfangswandung 12 gekrümmt ausgebildet und liegt die Zündorgandurchgriffsöffnung 122 umgebend auf der Außenseite 24 auf bzw. ist damit durch Verschweißung oder Verlötung oder Verklebung fest verbunden.
Da bei dem insbesondere auch mit Bezug auf die 7 und 8 dargestellten Aufbau der Brennkammerbaugruppe 10 der Zündorganhalter 128 als einfach und kostengünstig herzustellendes separates Bauteil ausgebildet ist, besteht auch die Möglichkeit, in Anpassung an verschiedene einzusetzende Zündorgane verschieden gestaltete Zündorganhalter 128 vorzusehen. Soll beispielsweise ein Zündorgan mit nicht rotationssymmetrischer Kontur des Kopfbereichs 126 zum Einsatz gebracht werden, kann ein entsprechend gestalteter Zündorganhalter 128 eingesetzt bzw. an der Außenseite 24 der Brennkammerumfangswandung 12 festgelegt werden.
Die 9 zeigt in prinzipartiger Darstellung diejenigen Bauteile oder Baugruppen, welche Brennkammerelemente bereitstellen, die in zueinander radial gestaffelt liegenden Wandungsbereichen durch Laserschweißen miteinander zu verbinden sind. All diese Brennkammerelemente bilden ein Skelett der Brennkammerbaugruppe 10, in welches vorangehend auch erläuterte Bauteile oder Baugruppen zu integrieren bzw. eingegliedert sind. Deutlich erkennbar ist, dass insbesondere im Bereich der Bodenbaugruppe 30 und auch der Anbindung der Bodenbaugruppe 30 an die Brennkammerumfangswandung 12 eine Vielzahl zueinander radial gestaffelt liegender und axial einander übergreifender Umfangswandungen 12, 38, 70, 108 vorgesehen ist. All diese Umfangswandungen können beispielsweise durch eine im Umfangsrichtung um die Brennkammerlängsachse L umlaufende Laserschweißnaht miteinander verbunden werden, so dass nicht nur ein stabiler, sondern auch ein flüssigkeitsdichter bzw. gasdichter Verbund entsteht. Da all diese Schweißverbindungsbereiche, also insbesondere die Schweißnähte 82, 62, 74 und 114 in zueinander axial versetzt liegenden Axialbereichen positioniert sind, wird ein gegenseitiges Stören insbesondere auch beim Zusammenfügen von Brennkammerelementen vermieden, Vorteilhafterweise werden dabei die Umfangswandungen bzw. die miteinander zu verbindenden Brennkammerelemente immer paarweise durch Verschweißung miteinander verbunden. Werden ausreichend dünne Aufbaumaterialien eingesetzt, könnte ggf. auch unter Verwendung eines Laserschweißvorgangs eine Verbindung von mehr als zwei radial gestaffelt liegenden Wandungsbereichen vorgenommen werden.
Gleichermaßen ist auch der ein Brennkammerelement bereitstellende Befestigungsflansch 26 mit einer Umfangswandung 140 desselben die Brennkammerumfangswandung 12 an ihrer Außenseite 24 umgebend angeordnet und mit dieser durch Laserschweißen, insbesondere die Laserschweißnaht 86, verbunden. Auch die Flammblende 20 kann eine im Wesentlichen in Richtung der Brennkammerlängsachse L sich erstreckende Umfangswandung 142 aufweisen, die an der Innenseite der Brennkammerumfangswandung 12 anliegt und mit der Brennkammerumfangswandung 12 durch die Laserschweißnaht 84 verbunden ist.
Auch der Zündorganhalter 126 kann unter Einsatz seines einen Wandungsbereich bereitstellenden Randbereichs 130 durch Bilden einer entlang diesem verlaufenden Laserschweißnaht 144 an die Brennkammerumfangswandung 12 angebunden werden.
Bei der Schweißverbindung radial gestaffelt liegender Wandungen nutzt die vorliegende Erfindung den Aspekt, dass insbesondere beim Aufbau der verschiedenen Brennkammerelemente als Blech-Tiefziehteile mit vergleichsweise hoher Genauigkeit gearbeitet werden kann, so dass diese auch im Wesentlichen über den gesamten Umfang bzw. im gesamten vorgesehenen Anlagebereich in direktem Kontakt miteinander stehen und Spalte weitestgehend vermieden sind, so dass eine von radial außen herangeführte Laserschweißvorrichtung in zuverlässiger Weise eine Schweißnaht mit hoher Qualität erzeugen kann. Dort, wo Brennkammerelemente auch durch Presspassung bzw. Presssitz aneinander gehalten sind, kann der Laserschweißvorgang besonders einfach ohne der Notwendigkeit, diese Bauteile zusätzlich aneinander haltern zu müssen, durchgeführt werden. Da des Weiteren im Wesentlichen alle Schweißnähte in unterschiedlichen Axialbereichen vorzusehen sind, ist es möglich, mehrere Brennkammerelemente gleichzeitig in einem Arbeitsgang durch in Richtung der Brennkammerlängsachse L versetzt positionierte Laserschweißvorrichtungen miteinander zu verbinden. So können beispielsweise gleichzeitig der Befestigungsflansch 26 und die Flammblende 20 an die Brennkammerumfangswandung 12 angeschweißt werden. Auch können beispielsweise gleichzeitig das zweite Halteteil 64 und das dritte Halteteil 102 an das Bodenteil 32 angeschweißt werden.
Die 10 zeigt eine alternative Ausgestaltungsart, welche sich insbesondere in der Anbindung des Bodenteils 32, des zweiten Halteteils 64 und des dritten Halteteils 102 an das erste Halteteil 52 unterscheidet von den vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsformen. Das zweite Halteteil 64 und auch das dritte Halteteil 102 sind nicht in das Bodenteil 32 eingesetzt, sondern sind axial folgend auf dieses angeordnet, so dass sowohl die erste Umfangswandung 38 des Bodenteils 32, als auch die dritte Umfangswandung 70 des zweiten Halteteils 64, als auch die vierte Umfangswandung 108 des dritten Halteteils 102 axial übergriffen sind von der zweiten Umfangswandung 54 des ersten Halteteils 52 und damit beispielsweise gleichzeitig bei Durchführung eines Laserschweißvorgangs unter Erzeugung der Laserschweißnähte 62, 74 und 114 verbunden werden. Bei dieser Ausgestaltungsform können für das Bodenteil 32, das zweite Halteteil 64 und das dritte Halteteil 102 im Wesentliche gleiche Blechrohlinge verwendet werden, wobei lediglich im Bereich der ersten Bodenwandung 34 die Abkröpfung 46 zur Anbindung der Brennstoffzuführleitung 50 vorzusehen ist, während in den Bodenwandungen 66 und 104 jeweils eine Öffnung zum Durchtritt der Brennstoffzuführleitung 50 vorzusehen ist.
In 10 ist das Bodenteil 32 in seinem zentralen Bereich zur Anbindung der Brennstoffzuführleitung 50 mit einer doppelten Abkröpfung 46 ausgebildet, so dass das Bodenteil 32 zunächst in Richtung von der Brennkammer weg und radial weiter innen dann wieder auf die Brennkammer zu gebogen ist. Die Brennstoffzuführleitung 50 und das Bodenteil 34 können dann in ihren einander überlappend liegenden Randbereichen beispielsweise durch axiale bzw. stirnseitige Verschweißung vermittels einer Schweißnaht 150 verbunden sein. Alternativ könnte selbstverständlich auch bei dieser Ausgestaltungsform vorgesehen sein, dass die Brennstoffzuführleitung 50 in der beispielsweise mit Bezug auf die 9 beschriebene Art und Weise an das Bodenteil 32 angebunden ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009044883 A1 [0002]

Claims

Brennkammerbaugruppe, insbesondere für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend wenigstens zwei Brennkammerelemente (12, 20, 26, 32, 50, 52, 64, 102, 126) mit bezüglich einer Brennkammerlängsachse (L) radial zueinander gestaffelt angeordneten und durch Laserschweißen aneinander festgelegten Wandungsbereichen (12, 34, 46, 54, 70, 104, 130, 140, 142).
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Brennkammerelemente (12, 26, 32, 52) eine die Brennkammerlängsachse (L) vorzugsweise unterbrechungsfrei umgebende und sich im Wesentlichen in Richtung der Brennkammerlängsachse (L) erstreckende Umfangswandung (12, 38, 46, 54, 140) umfasst, dass ein weiteres Brennkammerelement (12, 20, 32, 50, 52, 64, 102) eine die Brennkammerlängsachse (L) vorzugsweise unterbrechungsfrei umgebende und sich im Wesentlichen in Richtung der Brennkammerlängsachse (L) erstreckende Umfangswandung (12, 38, 54, 70, 104, 142) umfasst, und dass die Umfangswandung (12, 38, 46, 54, 140) des einen Brennkammerelements (12, 26, 32, 50, 52) die Umfangswandung (12, 38, 54, 70, 104, 142) des weiteren Brennkammerelements (12, 20, 32, 50, 52, 64, 102) an ihrer Außenseite wenigstens teilweise axial übergreift und an dieser durch Laserschweißen festgelegt ist.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswandung (12, 38, 46, 54, 140) des einen Brennkammerelements (12, 26, 32, 52) und die Umfangswandung (12, 38, 54, 70, 104, 142) des weiteren Brennkammerelements (12, 20, 32, 50, 52, 64, 102) aneinander anliegen oder/und mit Presssitz ineinander gefügt sind.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswandung (12, 38, 46, 54, 140) des einen Brennkammerelements (12, 26, 32, 52) und die Umfangswandung (12, 38, 54, 70, 104, 142) des weiteren Brennkammerelements (12, 20, 32, 50, 52, 64, 102) durch eine in Umfangsrichtung um die Brennkammerlängsachse (L) vorzugsweise unterbrechungsfrei umlaufende Laserschweißnaht (62, 74, 82, 84, 86, 114, 146) aneinander festgelegt sind.
Brennkammerbaugruppe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine Bodenbaugruppe (30), umfassend ein ein Brennkammerelement bereitstellendes Bodenteil (32) mit einer ersten Bodenwandung (34) und einer von einem Außenrandbereich (36) der ersten Bodenwandung (34) sich im Wesentlichen in Richtung der Brennkammerlängsachse (L), vorzugsweise in Richtung von einer Brennkammer (14) weg, erstreckende erste Umfangswandung (38) und ein ein Brennkammerelement bereitstellendes ringartiges erstes Halteteil (52) mit einer zweiten Umfangswandung (54) und einem an an der ersten Bodenwandung (34) vorgesehenem porösem Verdampfermedium (42) angreifenden Anlagebereich (56), wobei die zweite Umfangswandung (54) die erste Umfangswandung (38) an ihrer Außenseite wenigstens teilweise axial übergreift und an dieser durch Laserschweißen festgelegt ist.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenbaugruppe (30) ein ein Brennkammerelement bereitstellendes zweiten Halteteil (64) mit einer zweiten Bodenwandung (66) und einer von einem radial äußeren Randbereich (68) der zweiten Bodenwandung (66) sich im Wesentlichen in Richtung der Brennkammerlängsachse (L), vorzugsweise in Richtung von einer Brennkammer (14) weg, erstreckenden dritten Umfangswandung (70) umfasst, wobei die erste Umfangswandung (38) oder/und die zweite Umfangswandung (54) die dritte Umfangswandung (70) an ihrer Außenseite wenigstens teilweise axial übergreift und an dieser durch Laserschweißen festgelegt ist, und wobei zwischen der ersten Bodenwandung (34) und der zweiten Bodenwandung (56) ein erster Aufnahmeraum (76) gebildet ist.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umfangswandung (54) an der ersten Umfangswandung (38) in einem ersten Axialbereich durch Laserschweißen festgelegt ist, dass die erste Umfangswandung (38) oder/und die zweite Umfangswandung (54) an der dritten Umfangswandung (70) in einem zweiten Axialbereich durch Laserschweißen festgelegt ist, und dass der erste Axialbereich zum zweiten Axialbereich axial versetzt liegt.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenbaugruppe (30) ein ein Brennkammerelement bereitstellendes drittes Halteteil (102) mit einer dritten Bodenwandung (104) und einer von einem radial äußeren Randbereich (106) der dritten Bodenwandung (104) sich im Wesentlichen in Richtung der Brennkammerlängsachse (L), vorzugsweise in Richtung von einer Brennkammer (14) weg, erstreckenden vierten Umfangswandung (108) umfasst, wobei die erste Umfangswandung (38) oder/und die zweite Umfangswandung (54) oder/und die dritte Umfangswandung (66) die vierte Umfangswandung (108) an ihrer Außenseite wenigstens teilweise axial übergreift und an dieser durch Laserschweißen festgelegt ist, und wobei zwischen der zweiten Bodenwandung (66) und der dritten Bodenwandung (104) ein zweiter Aufnahmeraum (112) gebildet ist.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 7 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umfangswandung (38) oder/und die zweite Umfangswandung (54) oder/und die dritte Umfangswandung (70) an der vierten Umfangswandung (108) in einem dritten Axialbereich durch Laserschweißen festgelegt ist, und dass der dritte Axialbereich zum ersten Axialbereich oder/und zum zweiten Axialbereich axial versetzt liegt.
Brennkammerbaugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Bodenwandung (38) eine eine Brennstoffzuführleitung (50) an ihrer Außenseite axial übergreifende Abkröpfung (46) vorgesehen ist, wobei die Brennstoffzuführleitung (50) ein Brennkammerelement bereitstellt und an der Abkröpfung (46) der ersten Bodenwandung (38) durch Laserschweißen festgelegt ist.
Brennkammerbaugruppe nach einem der Ansprüche 2 bis 10, gekennzeichnet durch eine ein Brennkammerelement bereitstellende Brennkammerumfangswandung (12), wobei die Brennkammerumfangswandung (12) eine Umfangswandung (54) einer ein Brennkammerelement bereitstellenden Bodenbaugruppe (30) an ihrer Außenseite wenigstens teilweise axial übergreift und an dieser durch Laserschweißen festgelegt ist.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 5 und Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammerumfangswandung (12) die zweite Umfangswandung (54) des ersten Halteteils (52) radial außen wenigstens teilweise axial übergreift und an dieser durch Laserschweißen festgelegt ist.
Brennkammerbaugruppe nach einem der Ansprüche 2 bis 12, gekennzeichnet durch eine ein Brennkammerelement bereitstellende Brennkammerumfangswandung (12), wobei an der Brennkammerumfangswandung (12) durch Laserschweißen festgelegt ist: – ein ein Brennkammerelement bereitstellender Zündorganhalter (126), wobei der Zündorganhalter (126) mit einem einen Wandungsbereich bereitstellenden Auflagerandbereich (130) an einer Außenseite (24) der Brennkammerumfangswandung (12) anliegt und an dieser durch Laserschweißen festgelegt ist, oder/und – ein ein Brennkammerelement bereitstellendes Brennkammerbefestigungsorgan (26), wobei das Brennkammerbefestigungsorgan (26) mit einer Umfangswandung (140) die Brennkammerumfangswandung (12) an ihrer Außenseite (24) axial übergreift und an dieser durch Laserschweißen festgelegt ist, oder/und – eine ein Brennkammerelement bereitstellende Flammblende (20), wobei die Flammblende (20) eine von der Brennkammerumfangswandung (12) an ihrer Außenseite axial übergriffene und an dieser durch Laserschweißen festgelegte Umfangswandung (142) umfasst.
Brennkammerbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei durch Laserschweißen aneinander festgelegte Brennkammerelemente (12, 20, 26, 32, 52, 64, 102, 126) als Tiefziehblechteile, vorzugsweise aus Stahlblech, ausgebildet oder damit aufgebaut sind.