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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verdampferanordnung für einen Verdampferbrenner, wobei die Verdampferanordnung eine Verdampferaufnahme mit einer Brennstoffzuführung und ein Verdampfermedium umfasst.
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Beschrieben sind weiterhin verschiedene Ausführungsformen von Verdampferanordnungen, die insbesondere mit dem vorliegenden Verfahren hergestellt werden können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem auf einfache Weise zuverlässige Verdampferanordnungen für Verdampferbrenner hergestellt werden können, deren Betriebseigenschaften nicht von schwer einzuhaltenden Fertigungstoleranzen abhängen, und die in wenigen Fertigungsschritten aus wenigen Einzelteilen zusammenbaubar sind.
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Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung einer Verdampferanordnung für einen Verdampferbrenner, wobei die Verdampferanordnung eine Verdampferaufnahme mit einer Brennstoffzuführung und ein Verdampfermedium umfasst, wobei ein Grünkörper der Verdampferaufnahme hergestellt wird, wobei das Verdampfermedium zumindest teilgefertigt wird, um ein zumindest teilfertiges Verdampfermedium zu erhalten, wobei das zumindest teilfertigte Verdampfermedium in den Grünkörper der Verdampferaufnahme eingelegt wird, und wobei der Grünkörper der Verdampferaufnahme zusammen mit dem eingelegten zumindest teilfertigen Verdampfermedium gesintert wird. Unter dem Grünkörper der Verdampferaufnahme, der auch einfach als Grünling der Verdampferaufnahme bezeichnet werden kann, kann ein noch leicht bearbeitbarer Rohling der Verdampferaufnahme verstanden werden. Der Grünkörper der Verdampferaufnahme kann beispielsweise mit Hilfe eines MIM-Verfahrens (”Metal-Injection-Moulding”) oder einem anderen pulvermetallurgischen Verfahren (PM-Verfahren) hergestellt sein. Beim MIM-Verfahren wird mit Kunststoff und/oder Wachsen versetztes Metallpulver durch Erhitzen fließfähig gemacht und in die gewünschte Form der Verdampferaufnahme gespritzt. In einem daran anschließenden Verfahrensschritt wird der Binder, das heißt die Kunststoff- und Wachsmasse, der insbesondere aus zwei verschiedenen Komponenten bestehen kann, zumindest teilweise entfernt, bevor aus dem so erzeugten Grünkörper der Verdampferaufnahme in einem abschließenden Verfahrensschritt das Endprodukt durch Sintern fertiggestellt wird. Bei dem PM-Verfahren kann der Grünkörper der Verdampferaufnahme durch Zusammenpressen in eine gewünschte Form gebracht werden. Der auf diese Weise hergestellte Grünkörper der Verdampferaufnahme wird später durch Sintern fertiggestellt. Bei dem beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer Verdampferanordnung ist vorgesehen, dass unabhängig von der Herstellung des Grünkörpers der Verdampferaufnahme das Verdampfermedium zumindest teilgefertigt wird. Der Begriff ”teilfertig” im Zusammenhang mit dem Verdampfermedium kann so verstanden werden, dass das teilgefertigte Verdampfermedium vor Erreichen der gewünschten Betriebseigenschaften zumindest einmal stark erhitzt werden muss, um beispielsweise unerwünschte fertigungsbedingte Materialreste innerhalb des Verdampfermediums oder an einer Oberfläche des Verdampfermediums zu entfernen. Durch das gemeinsame Sintern des Grünkörpers der Verdampferaufnahme mit dem eingelegten teilfertigen Verdampfermedium kann auf ein separates Erhitzen des Verdampfermediums verzichtet werden. Dies kann die Anzahl der Fertigungsschritte verringern und zusätzlich Energie sparen. Weiterhin entsteht beim gemeinsamen Sintern des Grünkörpers der Verdampferaufnahme und des eingelegten teilfertigen Verdampfermediums eine großflächige stoffschlüssige Verbindungsfläche zwischen der Verdampferaufnahme und dem Verdampfermedium. Die stoffschlüssige Verbindungsfläche kann sämtliche Berührungspunkte zwischen der Verdampferaufnahme und dem Verdampfermedium umfassen. Durch das gemeinsame Sintern sind dementsprechend zusätzliche Halte-, Sicherungs-, Klemmringe, Presspassungen und/oder Niederhalter, die bei bisherigen Verdampferanordnungen das Verdampfermedium in der gewünschten Position innerhalb der Verdampferaufnahme halten, zumindest nach dem gemeinsamen Sintern, nicht mehr erforderlich oder nur noch optional. Weiterhin kann auch auf ein Verschweißen oder Verkleben des Verdampfermediums in der Verdampferaufnahme verzichtet werden. Durch den während des gemeinsamen Sinterns von Verdampferanordnung und Verdampferaufnahme auftretenden Volumenschwund des Grünkörpers der Verdampferaufnahme kann zusätzlich ein zumindest formschlüssiges, das heißt spaltfreies, Anliegen des Verdampfermediums an der Verdampferaufnahme erreicht werden, wobei fertigungsbedingte Größenabweichungen zwischen Verdampfermedium und Verdampferaufnahme beim gemeinsamen Sintern ausgeglichen werden.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die zumindest teilweise Fertigung des Verdampfermediums eine Herstellung eines porösen Grünkörpers und/oder eines Metallgewebes und/oder eines Metallschaumes umfasst. Das Verdampfermedium kann ein Metallgewebe und/oder einen offenporigen Metallschaum und/oder einen porösen Grünkörper umfassen. Das Metallgewebe kann aus einem oder mehreren miteinander verwobenen Metalldrähten aufgebaut sein. Die einzelnen Metalldrähte können gleiche oder unterschiedliche Dicken aufweisen und regelmäßig oder unregelmäßig miteinander verwoben sein. Es können mehrere oder nur ein einziger Metalldraht zur Herstellung des Metallgewebes genutzt werden. Der offenporige Metallschaum kann durch das Aufschäumen eines metallischen Vormaterials hergestellt werden. Die Herstellung eines porösen Grünkörpers des Verdampfermediums kann beispielsweise durch ein MIM- oder PM-Verfahren realisiert sein. Der poröse Grünkörper kann insbesondere offenporig sein, um die gewünschte Durchlässigkeit für zugeführten Kraftstoff zu erreichen. Das Verdampfermedium kann alternativ auch ein keramischer Körper sein.
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Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass das zumindest teilfertige Verdampfermedium zur Erzeugung einer dreidimensionalen Strukturierung auf einer der Verdampferaufnahme abgewandten Oberfläche des zumindest teilfertigen Verdampfermediums mechanisch nachbearbeitet wird, wobei die mechanische Nachbearbeitung des zumindest teilfertigen Verdampfermediums vor dem Einlegen des zumindest teilfertigen Verdampfermediums in den Grünkörper der Verdampferaufnahme erfolgt. Die Oberfläche des Verdampfermediums kann die der Verdampferanordnung abgewandte äußere Seite des Verdampfermediums sein. Die Oberfläche des Verdampfermediums kann bei in einem Verdampferbrenner montierter Verdampferanordnung an eine Brenn- oder Mischkammer des Verdampferbrenners angrenzen. Die dreidimensionale Strukturierung der Oberfläche kann als reliefartige Konturierung der Oberfläche verstanden werden, wobei die Porosität der Oberfläche nicht zu berücksichtigen ist. Die dreidimensionale Strukturierung der Oberfläche kann Strukturen auf einer Längenskala aufweisen, die zumindest doppelt so groß sind wie die durchschnittliche Porengröße des Verdampfermediums. Vorzugsweise kann die dreidimensionale Strukturierung der Oberfläche Strukturen auf einer Längenskala aufweisen, die zwischen 20- und 100-mal größer als die durchschnittliche Porengröße sind. Die dreidimensionale Strukturierung auf der Oberfläche erzeugt zusätzliche Kapillarkräfte, die auf dem Verdampfermedium zugeführten Kraftstoff wirken und zu einer gleichmäßigen Kraftstoffverteilung innerhalb des Verdampfermediums beitragen.
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Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass das zumindest teilfertige Verdampfermedium zur Erzeugung einer dreidimensionalen Strukturierung auf einer der Verdampferaufnahme abgewandten Oberfläche des zumindest teilfertigen Verdampfermediums mechanisch nachbearbeitet wird, wobei die mechanische Nachbearbeitung des zumindest teilfertigen Verdampfermediums nach dem Sintern des Grünkörpers der Verdampferaufnahme zusammen mit dem eingelegten zumindest teilfertigen Verdampfermedium erfolgt. Auch wenn eine mechanische Nachbearbeitung des zumindest teilfertigen Verdampfermediums zusätzlich oder alternativ nach dem gemeinsamen Sintern erfolgt, können die Eigenschaften des Verdampfermediums beeinflusst werden.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass die mechanische Nachbearbeitung des zumindest teilfertigen Verdampfermediums eine zumindest bereichsweise Verdichtung des zumindest teilfertigen Verdampfermediums umfasst, um auf der Oberfläche die dreidimensionale Strukturierung zu erzeugen. Eine solche bereichsweise Verdichtung kann beispielsweise bei einer prägenden Nachbearbeitung entstehen. Bei der prägenden Nachbearbeitung kann die Porosität des zumindest teilfertigen Verdampfermediums durch Verdichtung partiell erhöht werden, wodurch das zumindest teilfertige Verdampfermedium in den verdichteten Bereichen eine größere Kapillarkraft auf einströmenden flüssigen Kraftstoff ausübt und diesen besser und länger zurückhält.
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Nützlicherweise kann auch vorgesehen sein, dass die mechanische Nachbearbeitung des zumindest teilfertigen Verdampfermediums eine zumindest bereichsweise Abtragung des zumindest teilfertigen Verdampfermediums umfasst, um auf der Oberfläche die dreidimensionale Strukturierung zu erzeugen. Eine solche bereichsweise Abtragung kann beispielsweise bei einer spanenden Nachbearbeitung entstehen. Bei der spanenden Nachbearbeitung des zumindest teilgefertigten Verdampfermediums kann die die Porosität des nicht abgetragenen Verdampfermediums erhalten werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass bei der Erzeugung der dreidimensionalen Strukturierung zumindest ein Grat auf der Oberfläche erzeugt wird. Ein Grat auf der Oberfläche des Verdampfermediums kann eine vorzugsweise Fließrichtung des dem Verdampfermedium zugeführten Kraftstoffes vorgeben, da die innerhalb des Grates wirksamen Kapillarkräfte dem Verdampfermedium zugeführten Kraftstoff in bestimmten Richtungen zurückhalten. Als Grat kann eine schmale Erhebung relativ zu der Oberfläche des Verdampfermediums angesehen werden. Der Grat kann nicht nur die obere ”Kante” der Erhebung sondern die Erhebung in ihrer gesamten Breite bezeichnen. Zusätzlich kann im vorliegenden Fall unter einem Grat auch eine in sich geschlossene Kontur auf der Oberfläche des Verdampfermediums verstanden werden, die zwei unterschiedlich hohe Ebenen auf der Oberfläche voneinander trennt. Die geschlossene Kontur kann in vereinfachender Weise als Höhenlinie auf der Oberfläche aufgefasst werden.
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Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Grat bezüglich einem durch die Brennstoffzuführung definierten Zentrum in der Oberfläche mit wachsendem Abstand von dem Zentrum erhabener wird. Dies bedeutet letztlich, dass der Grat auf der Oberfläche des Verdampfermediums mit wachsendem Abstand vom Zentrum, das heißt dem Ort, an dem Kraftstoff dem Verdampfermedium zugeführt wird, sich deutlicher von der Oberfläche abhebt und eine gegenüber der Oberfläche ansteigende Höhe aufweist. Im Zusammenhang mit der Schwerkraft, die auf den dem Verdampfermedium zugeführten Kraftstoff wirkt, kann durch die gegenüber der Oberfläche ansteigende Höhe der Grate die Strömungsrichtung des dem Verdampfermediums zugeführten Kraftstoffs zusätzlich beeinflusst werden, da die Schwerkraft den zugeführten Kraftstoff zusammen mit den wirkenden Kapillarkräften in dem Verdampfermedium entlang der Grate führt, wenn die Schwerkraft im Wesentlichen senkrecht auf die Oberfläche wirkt, das heißt eine gemittelte Flächennormale der Oberfläche parallel zur Schwerkraft liegt (senkrechte Einbaulage der Verdampferanordnung).
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass mehrere Grate auf der Oberfläche erzeugt werden, wobei die mehreren Grate bezüglich einem durch die Brennstoffzuführung definierten Zentrum in der Oberfläche zumindest teilweise strahlenförmig angeordnet sind. Auf diese Weise kann der dem im Bereich des Zentrums zugeführte Kraftstoff in radialer Richtung strahlenförmig vom Zentrum weggeleitet werden, wobei die Verweildauer des Kraftstoffs innerhalb des Verdampfermediums verbessert ist und auf der Oberfläche keine Tropfenbildung aufgrund von aus der Oberfläche des Verdampfermediums austretendem flüssigen Kraftstoff zu erwarten ist.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand einer Ausführungsform beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens;
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2 eine Schnittansicht durch eine erste Verdampferanordnung;
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3 eine Schnittansicht durch eine zweite Verdampferanordnung;
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4 eine Draufsicht auf ein Verdampfermedium; und
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5 eine Schnittansicht durch ein Verdampfermedium.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichartige Komponenten.
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1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens. Ein dargestelltes Verfahren 100 umfasst einen Verfahrensschritt 110, der das Herstellen eines Grünkörpers einer Verdampferaufnahme umfasst. Der Grünkörper der Verdampferaufnahme kann beispielsweise in einem MIM-Verfahren oder einem PM-Verfahren hergestellt werden. Bei dem MIM-Verfahren wird zunächst eine mit Metallpulver versetzte Kunststoff- und/oder Wachsmasse durch Erhitzen fließfähig gemacht und in eine Gussform eingespritzt. Die Kunststoff- und/oder Wachsmasse dient als ein in der Regel mehrkomponentiger Binder, der nach dem Erkalten eine vorläufige Formstabilität des erzeugten Grünkörpers sicherstellt. Nach dem Spritzvorgang wird der Binder zumindest teilweise aus dem erzeugten Grünkörper entfernt, bevor ein Sintern des Grünkörpers erfolgt. Bei dem PM-Verfahren wird mit Binder versetztes Metallpulver in die gewünschte Form gepresst, um den Grünkörper zu erzeugen.
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Unabhängig von dem Herstellen des Grünkörpers der Verdampferaufnahme wird in einem Schritt 120 ein Verdampfermedium zumindest teilgefertigt. Das Verdampfermedium kann beispielsweise einen porösen Grünkörper und/oder ein Metallgewebe und/oder einen Metallschaum umfassen. Gleiche oder unterschiedliche Materialien, die jeweils unterschiedliche Porositäten aufweisen, welche das Fließverhalten des dem Verdampfermedium zugeführten Kraftstoffs beeinflussen, sind auf diese Weise möglich. Beispielsweise kann die Porosität des Verdampfermediums mit zunehmender Entfernung von einem durch die Kraftstoffzuführung definierten Zentrum zunehmen, um die Verteilung des Kraftstoffs innerhalb des Verdampfermediums zu begünstigen. Ein mehrkomponentiger Aufbau des Verdampfermediums, beispielsweise aus unterschiedlichen metallischen und/oder keramischen Werkstoffen ist denkbar. Da die Herstellung des Grünkörpers der Verdampferaufnahme unabhängig von dem zumindest Teilfertigen des Verdampfermediums erfolgt, kann der Verfahrensschritt 110 alternativ auch nach dem Verfahrensschritt 120 erfolgen.
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In einem anschließenden Verfahrensschritt 130 wird das zumindest teilfertige Verdampfermedium an einer dafür vorgesehenen Position in den Grünkörper der Verdampferaufnahme eingelegt. Im Zusammenhang mit diesem Verfahrensschritt kann optional eine zumindest temporäre Fixierung des zumindest teilfertigen Verdampfermediums in dem Grünkörper der Verdampferaufnahme erfolgen, um eine korrekte Positionierung des Verdampfermediums in der Verdampferaufnahme während des später vorgesehenen gemeinsamen Sinterns sicherzustellen. Eine entsprechende temporäre Sicherung ist optional und kann je nach Bedarf auch vollständig entfallen beziehungsweise nach dem gemeinsamen Sintern wieder entfernt werden oder in der Verdampferaufnahme verbleiben.
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In einem anschließenden Verfahrensschritt 140 wird der Grünkörper der Verdampferaufnahme zusammen mit dem eingelegten zumindest teilfertigen Verdampfermedium gesintert, um die Verdampfervorrichtung fertigzustellen. Optional kann vor und/oder nach dem Einlegen des zumindest teilfertigen Verdampfermediums in den Grünkörper der Verdampferaufnahme eine dreidimensionale Strukturierung auf einer Oberfläche des Verdampfermediums in einem Schritt 150 erzeugt werden. In 1 nicht dargestellt ist weiterhin die optionale Möglichkeit, die dreidimensionale Strukturierung auch nach dem gemeinsamen Sintern des Grünkörpers der Verdampferaufnahme und des zumindest teilfertigen in den Grünkörper der Verdampferaufnahme eingelegten Verdampfermediums zu erzeugen und/oder nachzubearbeiten. Durch das gemeinsame Sintern des Grünkörpers der Verdampferaufnahme und des in den Grünkörper der Verdampferaufnahme eingelegten zumindest teilfertigen Verdampfermediums wird eine großflächige stoffschlüssige Verbindung zwischen der Verdampferaufnahme und dem Verdampfermedium geschaffen/ermöglicht, die insbesondere einer Spaltbildung zwischen dem Verdampfermedium und der Verdampferaufnahme vorbeugt. Insgesamt kann die Verdampferanordnung mit Hilfe einer geringeren Anzahl von Fertigungsschritten hergestellt werden, wobei zugleich weniger einzelne Bauteile zusammengefügt werden müssen. Insbesondere ist eine thermische Nachbehandlung des Verdampfermediums, das heißt ein separates Lösungsglühen beziehungsweise Sintern des Verdampfermediums, nicht notwendig, da dieses beim gemeinsamen Sintern des zumindest teilgefertigten Verdampfermediums mit dem Grünkörper der Verdampferaufnahme erfolgt. Weiterhin verfügt die mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellte Verdampferanordnung über hervorragende Brennereigenschaften, da sich kein Spalt zwischen dem Verdampfermedium und der Verdampferaufnahme bilden kann. Vorgegebene Fertigungstoleranzen können also leichter eingehalten werden. Durch die großflächige stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Verdampfermedium und der Verdampferaufnahme wird weiterhin während des Betriebs der Verdampferanordnung auch ein ”Aufwölben” des Verdampfermediums, insbesondere durch Ablagerungen im Bereich der Grenzschicht zwischen dem Verdampfermedium und der Verdampferaufnahme, verhindert.
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Am Rand zwischen der Verdampferaufnahme und dem Verdampfermedium kann es ebenfalls nicht mehr zu einer Spaltbildung kommen. In einem derartigen Spalt kann sich flüssiger Brennstoff ansammeln, der nur noch ungenügend aufbereitet werden kann. Dieser dort gesammelte flüssige Brennstoff kann den Betrieb der Verdampferanordnung empfindlich stören und beispielsweise Flammabrisse, Rußbildung und allgemein verschlechterte Brennwerte gegenüber einer spaltfreien Anordnung von Verdampferaufnahme und Verdampfermedium verursachen. Beim gemeinsamen Sintern der Bestandteile der Verdampferanordnung schwindet die Verdampferaufnahme, so dass sich am Rand des Verdampfermediums zumindest eine spaltfreie Presspassung zwischen der Verdampferaufnahme und dem Verdampfermedium ausbilden kann.
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2 zeigt eine Schnittansicht durch eine erste Verdampferanordnung. Eine in 2 dargestellte Verdampferanordnung 10 umfasst eine Verdampferaufnahme 12 mit einer Brennstoffzuführung 14 und ein Verdampfermedium 16. Die Verdampferaufnahme 12 kann im Wesentlichen topfartig ausgeführt sein. Die Brennstoffzuführung 14, über die Kraftstoff durch die Verdampferaufnahme 12 dem Verdampfermedium 16 zugeführt wird, kann insbesondere durch einen Bodenbereich der topfartig ausgebildeten Verdampferaufnahme 12 führen. Das Verdampfermedium 16 kann in der topfartig ausgeführten Verdampferaufnahme 12 bündig an dem Bodenbereich der Verdampferaufnahme 12 anliegen. Weiterhin kann das Verdampfermedium 16 auch bündig an einem Wandbereich der Verdampferaufnahme 12 anliegen, um auch an einem äußeren Randbereich des Verdampfermediums 16 eine Spaltbildung zwischen der Verdampferaufnahme 12 und dem Verdampfermedium 16 zu verhindern. Ein optionaler Haltering 20 kann das Verdampfermedium 16 zumindest temporär vor dem gemeinsamen Sintern des Verdampfermediums 16 mit dem Grünling der Verdampferaufnahme 12 in der gewünschten Position fixieren. Beim gemeinsamen Sintern der Verdampferaufnahme 12 mit dem Verdampfermedium 16 entsteht eine stoffschlüssige Verbindung an einer Verbindungsfläche 30, welche sämtliche Berührungsflächen zwischen dem Verdampfermedium 16 und der Verdampferaufnahme 12 umfassen kann. Durch das Schrumpfen des Grünlings der Verdampferaufnahme 12 während des Sinterns kann insbesondere im an dem Bodenbereich der Verdampferaufnahme 12 angrenzenden Wandbereich eine Spaltbildung zwischen dem Verdampfermedium 16 und dem Wandbereich der Verdampferaufnahme 12 vorgebeugt werden. Eine von dem Bodenbereich der Verdampferaufnahme 12 wegweisende Oberfläche 24 des Verdampfermediums 16 dient der Abgabe von verdampftem Brennstoff an den sich an das Verdampfermedium 16 anschließenden Raum, der beispielsweise eine Brennkammer oder eine Mischkammer eines Verdampfungsbrenners sein kann. Die in 2 dargestellte Verdampferanordnung 10 kann in einen herkömmlichen Verdampfungsbrenner eingebaut sein. Die Brennstoffzuführung 14 kann ein Zentrum 28 definieren, welches die im Folgenden beschriebene dreidimensionale Strukturierung der Oberfläche 24 beeinflussen kann.
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3 zeigt eine Schnittansicht durch eine zweite Verdampferanordnung. Die in 3 dargestellte Verdampferanordnung 10 ist im Wesentlichen mit der aus 2 bereits bekannten Verdampferanordnung identisch. Allerdings ist bei der in 3 dargestellten Verdampferanordnung 10 gegenüber der aus 2 bereits bekannten Verdampferanordnung der optionale Haltering 30 wieder entfernt oder ersatzlos entfallen. Durch das gemeinsame Sintern des Grünlings der Verdampferaufnahme 12 mit dem Verdampfermedium 16 entsteht an der Verbindungsfläche 30, die sich über einen Bodenbereich der Verdampferaufnahme 12 und den sich anschließenden Wandbereich der Verdampferaufnahme 12 erstreckt, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Verdampferaufnahme 12 und dem Verdampfermedium 16.
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4 zeigt eine Draufsicht auf ein Verdampfermedium. Das in 4 dargestellte Verdampfermedium 16 ist im Wesentlichen kreisförmig. Andere Formen des Verdampfermediums sind jedoch je nach Bedarf möglich. Das Verdampfermedium 16 wird in radialer Richtung von einem Rand 36 beschränkt. Der Rand 36 grenzt bei eingelegtem Verdampfermedium 16 in die Verdampferaufnahme 12 spaltfrei an den sich an den Bodenbereich der Verdampferaufnahme 12 anschließenden Wandbereich der Verdampferaufnahme 12 an. Der geometrische Mittelpunkt des kreisförmigen Verdampfermediums 16 kann dem durch die Brennstoffzuführung 16 definierten Zentrum 28, das aus den 2 und 3 bekannt ist, entsprechen. Über die sichtbare Oberfläche des Verdampfermediums 16 sind Grate 26, 32, 34 verteilt. Die Grate verlaufen zumindest teilweise in radialer Richtung von dem Mittelpunkt der sichtbaren Oberfläche 24 des Verdampfermediums 16 zu dem Rand 36. Der Grat 34 kann einem Absatz entsprechen, der einen gegenüber dem umliegenden Bereich niedrigeres Niveau gegenüber einem höheren Niveau abgrenzt. Der Grat 34 kann also eine geschlossene Kontur im Sinne einer Höhenlinie auf der Oberfläche 24 bezeichnen. Die Grate 26, 32 können sich insbesondere bis zum Rand 36 des Verdampfermediums 16 erstrecken oder in radialer Richtung mit einer Lücke 38 vor dem Rand 36 enden. Im Inneren des durch den Grat 34 abgegrenzten Bereichs zugeführter Kraftstoff kann insbesondere entlang der Grate 32, 26 in radialer Richtung zu dem Rand 36 des Verdampfermediums 16 geführt werden, so dass eine möglichst gleichmäßige Verteilung des zugeführten Kraftstoffs innerhalb des Verdampfermediums 16 bei gleichzeitig punktueller Zuführung des Kraftstoffs im zentralen Bereich des Verdampfermediums 16 erreicht wird.
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5 zeigt eine Schnittansicht durch ein Verdampfermedium. Das in 5 dargestellte Verdampfermedium 16 umfasst eine dreidimensionale Strukturierung 22, die insbesondere Grate 26, 34 umfasst. Die Grate 26, 34 können beispielsweise durch eine mechanische Nachbearbeitung einer unbearbeiteten Oberfläche 42, die durch eine gestrichelte Linie in 5 angedeutet ist, erzeugt werden. Nach der mechanischen Nachbearbeitung der unbearbeiteten Oberfläche 42 entsteht die dreidimensionale Strukturierung 22 der Oberfläche 24. Die mechanische Nachbearbeitung kann beispielsweise durch ein spanendes Werkzeug 18 und/oder ein prägendes Werkzeug 44 erfolgen. Das spanende Werkzeug 18 kann Material von der unbearbeiteten Oberfläche 42 abtragen, ohne dass die Porosität des zurückbleibenden Materials geändert wird. Das spanende Werkzeug 18 kann beispielsweise ein Fräskopf sein. Das prägende Werkzeug 44 kann die unbearbeitete Oberfläche 42 insbesondere verformen, wobei die Porosität der entstehenden dreidimensionalen Strukturierung 22 in unterschiedlichen Bereichen durch Verdichtung unterschiedliche Werte aufweisen kann. Diese Verdichtung kann die Kapillarkräfte im Inneren des Verdampfermediums zusätzlich verändern. In 5 wird angedeutet, dass Kraftstoff 40 über die Brennstoffzuführung 14 auf der der dreidimensionalen Strukturierung 22 entgegengesetzten Seite dem Verdampfermedium 16 zugeführt wird. Auf diese Weise kann das Zentrum 28 des Verdampfermediums 16 bezüglich der Brennstoffzuführung 14 definiert werden. Auf der Oberfläche 24 angeordnete Grate 26, 34 können wiederum zumindest teilweise bezüglich ds Zentrums ausgerichtet sein. Das prägende Werkzeug 44 kann beispielsweise ein Prägestempel oder eine Prägewalze sein. Durch die dreidimensionale Strukturierung und/oder die abschnittsweise veränderte Porosität des Verdampfermediums 16 beziehungsweise der Oberfläche 24 des Verdampfermediums 16 wird eine gleichmäßige Verteilung des zugeführten Kraftstoffs 40 innerhalb des Verdampfermediums 16 erreicht, wobei insbesondere eine Tropfenbildung auf der Oberfläche 24 des Verdampfermediums 16 aufgrund der Kapillarkräfte, die den Kraftstoff 40 innerhalb des Verdampfermediums 16 zurückhalten, vermieden wird. Durch die dreidimensionale Strukturierung 22 kann insbesondere ein seitliches Abströmen des zugeführten Kraftstoffs 40 senkrecht zu der ursprünglichen Zuführrichtung unterstützt werden.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verdampferanordnung
- 12
- Verdampferaufnahme
- 14
- Brennstoffzuführung
- 16
- Verdampfermedium
- 18
- spanendes Werkzeug
- 20
- Haltering
- 22
- dreidimensionale Strukturierung
- 24
- Oberfläche
- 26
- Grat
- 28
- Zentrum
- 30
- Verbindungsfläche
- 32
- Grat
- 34
- Grat
- 36
- Rand
- 38
- Lücke
- 40
- Kraftstoff
- 42
- unbearbeitete Oberfläche
- 44
- prägendes Werkzeug
- 100
- Verfahren
- 110
- Grünkörper der Verdampferaufnahme herstellen
- 120
- Verdampfermedium zumindest teilfertigen
- 130
- zumindest teilfertiges Verdampfermedium in den Grünkörper der Verdampferaufnahme einlegen
- 140
- Grünkörper der Verdampferaufnahme zusammen mit dem eingelegten teilfertigen Verdampfermedium sintern
- 150
- dreidimensionale Strukturierung erzeugen
