DE102015110829B4

DE102015110829B4 - Poröses Brennstoffaufbereitungselement

Info

Publication number: DE102015110829B4
Application number: DE102015110829.1A
Authority: DE
Inventors: Klaus Mösl; Bengt Meier; Peter Neidenberger; Vitali Dell
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2019-11-28
Anticipated expiration: 2035-07-07
Also published as: US20180236847A1; WO2017005241A1; CN107850296B; CN107850296A; DE102015110829A1

Abstract

Poröses Brennstoffaufbereitungselement (5) für einen Verdampferbrenner, aufweisend:zumindest eine erste Lage (8) eines textilen Flächengebildes in Form eines Gewebes, eines Gewirkes, eines Gestricks oder eines Geflechts, das aus einer Mehrzahl von Fasein gebildet ist,wobei die Fasern in der ersten Lage (8) zumindest zwei verschiedene Fasernarten (10, 11) aufweisen, die sich in dem Material und/oder dem Querschnittsprofil und/oder der Oberflächenstruktur und/oder der Dicke unterscheiden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein poröses Brennstoffaufbereitungselement für einen Verdampferbrenner, das zumindest eine Lage eines textilen Flächengebildes aufweist, das aus einer Mehrzahl von Fasern gebildet ist.
Bei mobilen, mit flüssigem Brennstoff betriebenen Heizgeräten, wie sie insbesondere als Standheizungen oder Zusatzheizungen in Fahrzeugen zum Einsatz kommen, werden neben ebenfalls teilweise zum Einsatz kommenden Zerstäuberbrennern häufig Verdampferbrenner genutzt, bei denen der flüssige Brennstoff verdampft, anschließend mit zugeführter Brennluft zu einem Brennstoff-Luft-Gemisch aufbereitet und anschließend in einer exothermen Reaktion umgesetzt wird. Insbesondere bei einem Einsatz in Fahrzeugen kommt dabei häufig als flüssiger Brennstoff der Kraftstoff zum Einsatz, der auch zum Betreiben eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs genutzt wird, insbesondere z.B. Diesel, Benzin, Ethanol und ähnliches.
In derartigen Verdampferbrennern wird der flüssige Brennstoff üblicherweise zunächst einem porösen Brennstoffaufbereitungselement zugeführt, das dazu dient, den Brennstoff zu speichern, zu verteilen und zu verdampfen. Es können insbesondere z.B. auch mehrere poröse Brennstoffaufbereitungselemente vorgesehen sein, die jeweils an diese verschiedenen Funktionen angepasst sind.
WO 2012/155897 A1 beschreibt eine Verdampferanordnung für einen Verdampferbrenner für ein mobiles Heizgerät, bei der ein Verdampferkörper zumindest eine Schicht aus einem Metallgewebe aus miteinander verwebten Metalldrähten aufweist. Es ist ferner beschrieben, einen mehrlagigen Aufbau vorzusehen, bei dem z.B. eine Schicht aus einem Metallgewebe mit einer weiteren Schicht aus einem Metallvlies kombiniert ist.
DE 198 47 042 B4 beschreibt eine hochporöse Brennermatte für Gas- und/oder Ölbrenner, die aus dauerhaft miteinander verbundenen keramischen und/oder metallischen Fasern und/oder Faserabschnitten besteht.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes poröses Brennstoffaufbereitungselement für einen Verdampferbrenner bereitzustellen, bei dem insbesondere die gewünschten Eigenschaften des Brennstoffaufbereitungselementes noch gezielter eingestellt werden können.
Die Aufgabe wird durch ein poröses Brennstoffaufbereitungselement für einen Verdampferbrenner nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Es müssen folglich zumindest zwei verschiedene Fasernarten vorhanden sein, es ist jedoch z.B. auch möglich, mehr als zwei verschiedene Fasernarten vorzusehen. Zumindest eine Lage des porösen Brennstoffaufbereitungselements ist somit eine Mischtextilie, die sich aus verschiedenen Fasernarten zusammensetzt. Die Fasern des textilen Flächengebildes können dabei z.B. durch Einzelfilamente (oder z.B. einzelne Metalldrähte) gebildet sein oder aber z.B. auch jeweils eine Mehrzahl von Einzelfilamenten aufweisen (z.B. als Litze, Zwirn, Schnur oder Multifilament vorliegen). In dem letzteren Fall können sich z.B. auch verschiedenen Einzelfilamente voneinander z.B. in ihrem Material unterscheiden. Die verschiedenen Fasernarten unterscheiden sich in zumindest einem der Merkmale: Material, Querschnittsprofil, Oberflächenstruktur, Dicke. Es ist jedoch z.B. auch möglich, dass sich die Fasern in mehreren dieser Merkmale voneinander unterscheiden. Durch die Kombination von zumindest zwei verschiedenen Fasern in derselben Lage des porösen Brennstoffaufbereitungselementes können die gewünschten Eigenschaften des porösen Brennstoffaufbereitungselementes besonders gezielt eingestellt werden, insbesondere wesentlich gezielter als bei einem Aufbau des Brennstoffaufbereitungselementes aus verschiedenen Lagen, bei dem in den einzelnen Lagen jeweils eine einheitliche Fasernart vorliegt und sich die Fasern nur von einer Lage zu der nächsten Lage voneinander unterscheiden. Die erste Lage kann dabei an verschiedenen Positionen in dem porösen Brennstoffaufbereitungselement angeordnet sein, insbesondere z.B. auf einer dem Brennraum zugewandten Seite, einer von dem Brennraum abgewandten Seite oder zwischen anderen Lagen.
Das textile Flächengebilde kann ein Gewebe, ein Gewirke, ein Gestrick oder ein Geflecht sein. Z.B. ist auch möglich, dass das Brennstoffaufbereitungselement mehrere Lagen aufweist, die durch unterschiedliche textile Flächengebilde gebildet sind, wie z.B. bei einer Kombination eines Gewebes mit einem Vlies, einer Kombination eines Gestricks mit einem Gewebe, etc. In dieser Weise können die Eigenschaften des Brennstoffaufbereitungselementes z.B. auch räumlich in Bezug auf die gewünschten Funktionen gezielt eingestellt werden.
Gemäß einer Weiterbildung weisen die Fasern der zumindest einen Lage zumindest zwei verschiedene Materialien auf. In diesen Fall können die Eigenschaften der Lage z.B. durch Veränderung des Mengenverhältnisses der verschiedenen Materialien in einfacher Weise eingestellt werden. Die verschiedenen Materialien können dabei z.B. derart vorliegen, dass ein Teil der Fasern aus einem ersten Material besteht, ein anderer Teil der Fasern aus einem zweiten Material besteht und diese beiden Fasernarten z.B. durch Stricken, Weben, Legen, etc. gemeinsam zu einem textilen Flächengebilde verarbeitet sind. Es ist jedoch andererseits z.B. auch möglich, dass die einzelnen Fasern des textilen Flächengebildes selbst bereits als eine Kombination aus zwei oder mehr Materialien gebildet sind, z.B. als Multifilament, das Einzelfilamente aus verschiedenen Materialien aufweist. Die verschiedenen Materialien können z.B. derselben Materialklasse angehören, wie z.B. zwei oder mehr verschiedene Metallarten, z.B. Stahlsorten, sein, oder aber auch z.B. verschiedenen Materialklassen angehören, wie z.B. bei einer Kombination von einem oder mehreren Metallen mit einem oder mehreren anderen Materialien.
Gemäß einer Weiterbildung setzt sich zumindest eine Fasernart aus einer Mehrzahl von Einzelfilamenten zusammen. In diesem Fall können bereits über die Ausbildung der Fasernart und ggfs. die Verwendung unterschiedlicher Einzelfilamente für die zumindest eine Fasernart die Eigenschaften der Lage eingestellt werden. Die Fasern der zumindest einen Fasernart können z.B. als Litze, Zwirn, Schnur oder Multifilament bzw. Roving ausgebildet sein. Bevorzugt kann die Mehrzahl von Einzelfilamenten zumindest zwei verschiedene Materialien aufweisen.
Gemäß einer Weiterbildung weist zumindest eine Fasernart Metalldraht auf. In diesem Fall können zuverlässig eine gute thermische Beständigkeit und eine hohe Wärmeleitfähigkeit bereitgestellt werden. Es können z.B. auch eine oder mehrere Fasernarten durch Metalldraht gebildet sein. Insbesondere kann als Metalldraht Stahldraht zum Einsatz kommen. Ferner können z.B. auch zwei verschiedene Metalldrähte, insbesondere Stahldrähte, zum Einsatz kommen, die z.B. eine unterschiedliche Querschnittsform und/oder unterschiedliche Stahlsorten aufweisen können. Es kann z.B. ein Flachdraht einer Stahlsorte mit einem Runddraht einer anderen Stahlsorte kombiniert werden oder ähnliches. Ferner kann z.B. auch Metalldraht, insbesondere Stahldraht, mit einer anderen Fasernart kombiniert werden, insbesondere z.B. mit Gesteinsfaser, bevorzugt Basaltfaser, Glasfaser, Keramikfaser und/oder einer Kunststofffaser.
Gemäß einer Weiterbildung weist zumindest eine Fasernart Glasfaser, Gesteinsfaser, Kunststofffaser oder Keramikfaser auf. In diesem Fall kann insbesondere zuverlässig eine verringerte Wärmeleitfähigkeit des Brennstoffaufbereitungselementes im Vergleich zu einem Brennstoffaufbereitungselement, das nur aus Metallfasern bzw. -drähten besteht, bereitgestellt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung weist die zumindest eine Fasernart Gesteinsfaser auf. Dabei kann die Fasernart bevorzugt insbesondere Basaltfaser aufweisen, insbesondere bevorzugt aus Basaltfaser gebildet sein. Die Verwendung von Gesteinsfaser, allein oder in Kombination mit z.B. einer anderen Fasernart, insbesondere mit Metalldraht, ermöglicht eine besonders gute Einstellung der Eigenschaften des Brennstoffaufbereitungselementes. Insbesondere Basaltfasein zeichnen sich durch eine hohe Temperaturbeständigkeit und Flammfestigkeit aus, weisen eine gute Chemikalienbeständigkeit und eine hohe Korrosionsbeständigkeit sowie gute UV-Beständigkeit auf. Zudem zeichnen sich Basaltfasern durch gute Schwingungsdämpfung aus, was eine Verbesserung der Akustikeigenschaften des Verdampferbrenners ermöglicht. Ferner können insbesondere die relativ niedrige Wärmeleitfähigkeit und der hohe elektrische Widerstand von Basaltfasern vorteilhaft für das Brennstoffaufbereitungselement genutzt werden, z.B. insbesondere in Kombination mit Metalldraht, der zum Teil gegenläufige Eigenschaften aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung können die zumindest zwei Fasernarten zumindest Metalldraht und zumindest eines von Glasfaser, Gesteinsfaser, Kunststofffaser und Keramikfaser aufweisen. Durch die Kombination von teilweise gegenläufigen Eigenschaften dieser Materialien lassen sich die Eigenschaften des Brennstoffaufbereitungselementes besonders vorteilhaft einstellen.
Gemäß einer Weiterbildung weist das poröse Brennstoffaufbereitungselement zumindest eine weitere Lage eines textilen Flächengebildes auf, dass sich in dem Aufbau, der Struktur, dem Material und/oder der Dicke von der ersten Lage unterscheidet. In diesem Fall können die Eigenschaften des Brennstoffaufbereitungselementes sowohl in den einzelnen Lagen als auch zusätzlich durch die Gestaltung der Abfolge von mehreren Lagen eingestellt werden. Die zumindest eine weitere Lage kann z.B. in den verschiedenen Varianten ausgebildet werden, die oben in Bezug auf die erste Lage beschrieben wurden. Ferner kann die zumindest eine Lage insbesondere auch in herkömmlicher Weise als Metallvlies, -gewebe, -gewirke, -gestrick, als keramischer Körper oder ähnliches ausgeführt sein. Es können insbesondere auch mehrere weitere Lagen vorgesehen werden. Auch solche weiteren Lagen können wiederum dieselben Eigenschaften oder z.B. speziell ausgewählte andere Eigenschaften bereitstellen.
Gemäß einer Weiterbildung weisen auch die Fasern der zumindest einen weiteren Lage zumindest zwei verschiedene Fasernarten auf, die sich in dem Material, der Querschnittsform, der Struktur und/oder der Dicke unterscheiden. In diesem Fall können die Eigenschaften des Brennstoffaufbereitungselementes in einfacher Weise sehr genau vorgegeben werden.
Gemäß einer Weiterbildung weisen die Fasern in der ersten Lage zumindest Fasern mit einer ersten Querschnittsform und Fasern mit einer zweiten Querschnittsform auf. Z.B. können die Fasern mit der ersten Querschnittsform durch metallischen Flachdraht (oder ggfs. Draht mit einer anderen eckigen, aufgerauten oder ähnlichen Querschnittsform) gebildet sein und die Fasern mit der zweiten Querschnittsform z.B. durch metallischen Runddraht. Die Fasern können dabei z.B. dasselbe Material aufweisen, z.B. eine bestimmte Stahlsorte, oder aber auch aus verschiedenen Materialien gebildet sein, insbesondere z.B. zwei verschiedenen Stahlsorten.
Gemäß einer Weiterbildung ist ein mobiles Heizgerät mit einem Verdampferbrenner, der ein poröses Brennstoffaufbereitungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist, bereitgestellt. 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 Heizgerät kann auch vorübergehend stationär eingesetzt werden, wie beispielsweise in großen Zelten, Containern (zum Beispiel Baucontainern), etc. Insbesondere kann das mobile Heizgerät als Stand- oder Zuheizer für ein Landfahrzeug, wie beispielsweise für einen Wohnwagen, ein Wohnmobil, einen Bus, einen Pkw, etc., ausgelegt sein.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.

1 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines Verdampferbrenners mit einem porösen Brennstoffaufbereitungselement in einem mobilen, brennstoffbetriebenen Heizgerät gemäß einer Ausführungsform;
2 a) ist eine schematische Darstellung einer Verdampferaufnahme mit einem Brennstoffaufbereitungselement gemäß einer ersten Abwandlung der Ausführungsform;
2 b) ist eine schematische Darstellung einer Verdampferaufnahme mit einem Brennstoffaufbereitungselement gemäß einer zweiten Abwandlung der Ausführungsform;
3 a) ist eine schematische Darstellung einer Verdampferaufnahme mit einem Brennstoffaufbereitungselement gemäß einer dritten Abwandlung der Ausführungsform;
3 b) ist eine schematische Darstellung einer Verdampferaufnahme mit einem Brennstoffaufbereitungselement gemäß einer vierten Abwandlung der Ausführungsform;
3 c) ist eine schematische Darstellung einer Verdampferaufnahme mit einem Brennstoffaufbereitungselement gemäß einer fünften Abwandlung der Ausführungsform;
4 ist eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels einer Lage eines textilen Flächengebildes bei einem Brennstoffaufbereitungselement.
5 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels einer Lage eines textilen Flächengebildes bei einem Brennstoffaufbereitungselement.
6 ist eine schematisch Darstellung eines dritten Beispiels einer Lage eines textilen Flächengebildes für ein Brennstoffaufbereitungselement.
7 ist eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Lage eines textilen Flächengebildes bei einem Beispiel.
8 ist eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Lage eines textilen Flächengebildes bei einem anderen Beispiel.

AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine erste Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 1 eingehender beschrieben.
In 1 ist schematisch ein Bereich einer Verdampferaufnahme 2 und eines Brennerdeckels 3 eines Verdampferbrenners 1 für ein mobiles Heizgerät dargestellt. 1 ist eine schematische Darstellung in einer Ebene, die eine Hauptachse Z des Verdampferbrenners enthält. Der Verdampferbrenner kann z.B. im Wesentlichen eine Rotationssymmetrie bezüglich der Hauptachse Z aufweisen. Der Verdampferbrenner 1 kann z.B. für ein Fahrzeugheizgerät, insbesondere eine Zusatzheizung oder eine Standheizung ausgebildet sein. Der Verdampferbrenner 1 ist dabei insbesondere dazu ausgebildet, in einem Brennraum 4 eine Mischung von verdampftem Brennstoff und Brennluft, also ein Brennstoff-Luft-Gemisch, unter Freisetzung von Wärme umzusetzen. Die Umsetzung kann dabei insbesondere in einer flammenden Verbrennung erfolgen, eine teil- oder vollkatalytische Umsetzung ist aber auch möglich. Die freigesetzte Wärme wird in einem (nicht dargestellten) Wärmetauscher auf ein zu erwärmendes Medium, das z.B. durch Luft oder eine Kühlflüssigkeit gebildet sein kann, übertragen. In der schematischen Darstellung von 1 sind insbesondere der Wärmetauscher, die Ableitung für die heißen Verbrennungsabgase, die ebenfalls vorgesehene Brennluftfördervorrichtung (z.B. ein Gebläse), die Brennstofffördervorrichtung (z.B. eine Dosierpumpe), die Steuereinheit zur Ansteuerung des Verdampferbrenners etc. nicht dargestellt. Diese Komponenten sind wohlbekannt und im Stand der Technik ausführlich beschrieben.
Der Verdampferbrenner 1 weist eine Verdampferaufnahme 2 auf, in der ein poröses Brennstoffaufbereitungselement 5 angeordnet ist. Die Verdampferaufnahme 2 weist bei dem Ausführungsbeispiel eine im Wesentlichen topfförmige Form auf. Das Brennstoffaufbereitungselement 5 ist in der topfartigen Vertiefung der Verdampferaufnahme 2 aufgenommen und kann insbesondere fest in dieser gehalten sein, z.B. durch Verschweißen, Verlöten, Verklemmen oder unter Zuhilfenahme eines geeigneten Sicherungselements. Die Ausgestaltung des Brennstoffaufbereitungselementes 5 wird im Folgenden noch eingehender beschrieben.
Es ist eine Brennstoffzufuhrleitung 6 zum Zuführen von flüssigem Brennstoff zu dem Brennstoffaufbereitungselement 5 vorgesehen. Die Brennstoffzufuhrleitung 6 mündet in die Verdampferaufnahme 2 und steht mit einer (nicht dargestellten) Brennstofffördervorrichtung in Verbindung, über die in einem vorgegebenen Maß flüssiger Brennstoff durch die Brennstoffzufuhrleitung 6 gefördert werden kann, wie schematisch durch einen Pfeil F dargestellt ist. Die Brennstoffzufuhrleitung 6 ist, z.B. durch Verschweißen oder Verlöten, fest mit der Verdampferaufnahme 2 verbunden.
Der Brennraum 4 ist umfangsseitig durch eine Brennkammer 7 begrenzt, die z.B. durch ein im Wesentlichen zylindrisches Bauteil aus einem temperaturbeständigen Stahl gebildet sein kann. Die Brennkammer 7 ist mit einer Mehrzahl von Löchern 7a versehen, über die Brennluft in den Brennraum 4 zuführbar ist, wie in 1 schematisch durch Pfeile dargestellt ist. Die Löcher 7a sind dabei Teil einer Brennluftzuführung L, über die Brennluft zu einer von der Brennstoffzufuhrleitung 6 abgewandten Seite des Brennstoffaufbereitungselements 5 zugeführt wird.
Der Verdampferbrenner 1 ist derart ausgebildet, dass im Betrieb flüssiger Brennstoff über die Brennstoffzufuhrleitung 6 zu dem Brennstoffaufbereitungselement 5 zuführbar ist. In und an dem Brennstoffaufbereitungselement 5 erfolgt einerseits durch eine Vielzahl von Hohlräumen eine Verteilung des Brennstoffs über die gesamte Breite des Brennstoffaufbereitungselementes 5 und andererseits auf der dem Brennraum 4 zugewandten Seite ein Verdampfern bzw. Verdunsten des Brennstoffs. Bei der dargestellten Ausführungsform weist das Brennstoffaufbereitungselement 5 eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsform auf, in deren Zentrum die Hauptachse Z des Verdampferbrenners 1 verläuft. Das Brennstoffaufbereitungselement 5 kann jedoch auch andere Querschnittsformen aufweisen.
Der Verdampferbrenner 1 ist derart ausgebildet, dass in dem Brennstoffaufbereitungselement 5 und an dessen Oberfläche ein Verdampfen bzw. Verdunsten des flüssigen Brennstoffs erfolgt und der verdampfte Brennstoff erst bei dem Austritt aus dem Brennstoffaufbereitungselement 5, d.h. brennraumseitig, mit der zugeführten Brennluft zu einem Brennstoff-Luft-Gemisch vermischt wird. Die Zuführung von flüssigem Brennstoff und Brennluft erfolgt somit auf verschiedenen Seiten des Brennstoffaufbereitungselements 5. Die Umsetzung des Brennstoff-Luft-Gemisches in einer exothermen Reaktion findet dabei nicht in dem Brennstoffaufbereitungselement 5, sondern in dem nachgeordneten Brennraum 4 statt. In dem Brennstoffaufbereitungselement 5 befinden sich somit im Betrieb des Verdampferbrenners 1 flüssiger Brennstoff und Brennstoffdampf und aufgrund des Verdampfungs- bzw. Verdunstungsprozesses wird gegebenenfalls anfänglich vorhandene Luft aus dem Brennstoffaufbereitungselement 5 ausgetrieben.
Bei dem in 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Brennstoffaufbereitungselement 5 einen Aufbau mit mehreren funktionalen Bereichen auf, der in dem konkret dargestellten Beispiel in einen ersten Bereich B1 und einen zweiten Bereich B2 mit einer von der Struktur in dem ersten Bereich B1 abweichenden Struktur untergliedert ist. Der zweite Bereich B2 ist bei dem Ausführungsbeispiel der Brennstoffzufuhrleitung 6 zugewandt angeordnet und der erste Bereich B1 ist dem Brennraum 4 zugewandt angeordnet.
Bei der in 2a) schematisch dargestellten ersten Abwandlung der Ausführungsform weist das Brennstoffaufbereitungselement 5 keine Mehrzahl von verschiedenen funktionalen Bereichen auf, sondern es ist lediglich ein erster Bereich B1 gegeben.
Bei der in 2b) schematisch dargestellten zweiten Abwandlung der Ausführungsform weist das Brennstoffaufbereitungselement 5 eine abgestufte Gestaltung mit insgesamt drei Bereichen B1, B2, B3 auf und die Verdampferaufnahme 2 ist entsprechend ausgebildet. In einem solchen Fall können z.B. die verschiedenen Bereiche B1, B2, B3 gezielt im Hinblick auf verschiedene Funktionen des Brennstoffaufbereitungselementes 5 ausgelegt sein. Z.B. kann der zweite Bereich B2 für eine Brennstoffförderung über Kapillarkräfte und eine Brennstoffzwischenspeicherung optimiert sein, der dritte Bereich B3 kann im Hinblick auf eine Brennstoffverteilung in der Querrichtung optimiert sein und als Toleranzausgleich dienen und der erste Bereich B1 kann im Hinblick auf die Brennstoffverdampfung bzw. Brennstoffverdunstung optimiert sein. Die verschiedenen Bereiche B1, B2, B3 können sich dabei insbesondere im Hinblick auf ihren Aufbau, die Struktur, das Material und/oder die Dicke bzw. die Höhe und/oder den Durchmesser, etc. voneinander unterscheiden. Dabei können sich z.B. auch die jeweiligen Fasernarten in ihrem Material, dem Querschnittsprofil, der Oberflächenstruktur und/oder der Dicke unterscheiden.
Weitere mögliche Ausgestaltungen von Brennstoffaufbereitungselementen 5 mit mehreren funktionalen Bereichen B1, B2, B3 sind schematisch in den 3a, 3b und 3c dargestellt. Obwohl in den 3a, 3b und 3c die Brennstoffzufuhrleitung 6 und weitere Komponenten nicht erneut dargestellt sind, versteht es sich, dass diese weiteren Komponenten auch bei diesen weiteren Abwandlungen jeweils vorhanden sind.
Im Folgenden wird der Aufbau des Brennstoffaufbereitungselementes 5, wie es bei der Ausführungsform und den zuvor beschriebenen Abwandlungen zum Einsatz kommen kann, eingehender beschrieben. Die im Folgenden beschriebene Ausgestaltung kann dabei für jeden einzelnen der Bereiche B1, B2 und B3 zum Einsatz kommen.
Bei der Ausführungsform und deren Abwandlungen weist das poröse Brennstoffaufbereitungselement 5 jeweils zumindest eine erste Lage 8 eines textilen Flächengebildes auf, das aus einer Mehrzahl von Fasern gebildet ist. Das textile Flächengebilde kann dabei ein Filz, ein Vlies, eine Nadelmatte, ein Gelege, ein Gewebe, ein Gewirke, ein Gestrick oder ein Geflecht sein. Zumindest diese erste Lage 8 eines textilen Flächengebildes weist die Besonderheit auf, dass die Fasern in der ersten Lage 8 zumindest zwei verschiedene Fasernarten aufweisen, die sich in dem Material, dem Querschnittsprofil, der Oberflächenstruktur und/oder der Dicke unterscheiden. Die einzelnen Fasern, aus denen die erste Lage 8 gebildet ist, können dabei z.B. jeweils Einzelfilamente sein oder sich z.B. aber auch selbst wieder aus einer Mehrzahl von Einzelfilamenten zusammensetzen, wie es z.B. bei einem Roving, einer Litze oder Ähnlichem der Fall ist. Ein Bereich B1, B2, B3 des Brennstoffaufbereitungselementes 5 kann z.B. einlagig aufgebaut sein, insbesondere nur durch die erste Lage 8 des textilen Flächengebildes, oder aber auch einen mehrlagigen Aufbau mit einer Mehrzahl von Lagen aufweisen. Im Fall eines mehrlagigen Aufbaus können die verschiedenen Lagen gleichartig sein oder sich z.B. aber auch in zumindest einer Eigenschaft voneinander unterscheiden.
Wenn das poröses Brennstoffaufbereitungselement 5 eine Mehrzahl von Lagen aufweist (entweder innerhalb desselben Bereiches B1, B2 oder B3 oder in verschiedenen der Bereiche B1, B2 oder B3), kann es insbesondere eine weitere Lage 9 eines textilen Flächengebildes aufweisen, die sich in dem Aufbau, der Struktur, dem Material und/oder der Dicke von der ersten Lage 8 unterscheidet. Das textile Flächengebilde der weiteren Lage 9 kann dabei wiederum ein Filz, ein Vlies, eine Nadelmatte, ein Gelege, ein Gewebe, ein Gewirke, ein Gestrick oder ein Geflecht sein.
Der Aufbau der ersten Lage 8 des textilen Flächengebildes (und gegebenenfalls auch einer weiteren Lage 9 eines textilen Flächengebildes) bei der Ausführungsform und deren Abwandlungen wird im Folgenden anhand von Beispielen eingehender erläutert.
Beispiel 1
Ein erstes Beispiel eines Aufbaus der ersten Lage 8 (bzw. einer zweiten Lage 9) eines textilen Flächengebildes wird unter Bezug auf 4 beschrieben.
Bei dem in 4 schematisch dargestellten ersten Beispiel ist die Lage 8 bzw. 9 des textilen Flächengebildes durch ein Gestrick aus zwei verschiedenen, abwechselnd miteinander verstrickten Fasernarten 10, 11 gebildet. Die Lage 8 bzw. 9 weist somit eine erste Fasernart 10 und eine zweite Fasernart 11 auf, die sich in zumindest einer Eigenschaft voneinander unterscheiden. Bei dem konkreten Beispiel ist z.B. die erste Fasernart 10 durch Metalldraht gebildet und die zweite Fasernart 11 ist durch Glasfaser, Gesteinsfaser, Kunststofffaser oder Keramikfaser gebildet. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite Fasernart 11 insbesondere durch Basaltfaser als eine bestimmte Gesteinsfasernart gebildet.
Alternativ zu der angegebenen konkreten Ausgestaltung ist es z.B. auch möglich, dass sowohl die erste Fasernart 10 als auch die zweite Fasernart 11 z.B. aus Stahldraht gebildet sind, wobei unterschiedliche Stahlsorten für die erste Fasernart 10 und die zweite Fasernart 11 zum Einsatz kommen und/oder die Querschnittsform unterschiedlich ist.
Beispiel 2
Ein zweites Beispiel eines Aufbaus der ersten Lage 8 (bzw. einer zweiten Lage 9) eines textilen Flächengebildes wird unter Bezug auf 5 beschrieben.
Auch bei dem in 5 schematisch dargestellten zweiten Beispiel ist die Lage 8 bzw. 9 des textilen Flächengebildes durch ein Gestrick gebildet. Im Unterschied zu dem zuvor beschriebenen ersten Beispiel sind bei dem zweiten Beispiel aber die beiden Fasernarten 10, 11 derart miteinander verstrickt, dass sie in allen Maschen durchgängig parallel zueinander geführt sind und sich nicht von Masche zu Masche abwechseln.
Beispiel 3
Ein drittes Beispiel eines Aufbaus der Lage 8 bzw. 9 eines textilen Flächengebildes wird unter Bezug auf 6 beschrieben.
Auch bei dem in 6 schematisch dargestellten dritten Beispiel ist die Lage 8 bzw. 9 des textilen Flächengebildes durch ein Gestrick gebildet. Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Beispielen sind bei dem dritten Beispiel aber nur jeweils in jeder zweiten Masche zwei verschiedene Fasernarten 10, 11 durchgängig parallel zueinander geführt. Die jeweils dazwischenliegende Masche kann z.B. durch eine der beiden Fasernarten 10, 11 gebildet sein oder aber z.B. auch durch eine dritte Fasernart 12. Alternativ zu der angegebenen konkreten Ausgestaltung ist es z.B. auch möglich, dass die erste Fasernart 10 und die zweite Fasernart 11 identisch sind und sich nur die dritte Fasernart 12 von diesen in zumindest einer Eigenschaft unterscheidet.
Beispiel 4
Ein viertes Beispiel eines Aufbaus der Lage 8 bzw. 9 eines textilen Flächengebildes ist in 7 anhand eines schematischen Querschnittes durch die Lage 8 bzw. 9 dargestellt.
Bei dem vierten Beispiel unterscheiden sich die erste Fasernart 10 und die zweite Fasernart 11 zumindest durch ihre Querschnittsform. Während die erste Fasernart 10 einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweist und z.B. durch einen Runddraht gebildet sein kann, weist die zweite Fasernart 11 ein anderes Querschnittsprofil auf, in dem konkret dargestellten Fall z.B. einen ovalen Querschnitt. Obwohl in 7 beispielhaft ein rundes und ein ovales Querschnittprofil für die verschiedenen Faserarten dargestellt sind, sind auch andere Kombinationen möglich. Insbesondere können z.B. auch mehr als zwei verschiedene Faserarten zum Einsatz kommen. Ferner können sich die Faserarten zusätzlich auch in einer oder mehreren weiteren Eigenschaften voneinander unterscheiden, z.B. insbesondere auch aus verschiedenen Materialien gebildet sein.
Beispiel 5
Ein fünftes Beispiel eines Aufbaus der Lage 8 bzw. 9 eines textilen Flächengebildes ist in 8 anhand eines schematischen Querschnittes durch die Lage 8 bzw. 9 dargestellt.
Bei dem fünften Beispiel ist die erste Fasernart 10 wiederum durch Runddraht gebildet, die Fasern der zweiten Fasernart 11 setzen sich aber jeweils durch eine Mehrzahl von Einzelfilamenten zusammen. In diesem Fall ist es z.B. auch zusätzlich möglich, dass die Einzelfilamente der zweiten Fasernart 11 mehrere verschiedene Arten von Filamenten aufweisen, die sich z.B. in dem Material, dem Querschnittsprofil, der Oberflächenstruktur und/oder der Dicke unterscheiden.
Auch bei dem fünften Beispiel können die erste Fasernart 10 und die zweite Fasernart 11 z.B. aus demselben Material bestehen oder aber auch aus verschiedenen Materialien gebildet sein.
Bei einer Abwandlung ist es z.B. auch möglich, dass sich auch die erste Fasernart 10 aus einer Mehrzahl von Einzelfilamenten zusammensetzt. Ferner ist es außerdem möglich, dass z.B. auch eine oder mehrere weitere Fasernarten in der Lage 8 bzw. 9 zusätzlich zum Einsatz kommen.
Weiterbildungen und Abwandlungen
Bei der Herstellung des textilen Flächengebildes für die Lage 8 bzw. 9 können die Mengenverhältnisse zwischen der ersten Fasernart 10 und der zweiten Fasernart 11 (sowie gegebenenfalls auch zu weiteren Fasernarten) in einfacher Weise variiert werden. Insbesondere können diese Verhältnisse auch räumlich zueinander variiert werden, um gezielt verschiedene Bereiche mit jeweils angepassten Eigenschaften bereitzustellen.
Bei dem Aufbau des porösen Brennstoffaufbereitungselementes 5 können mehrere Lagen der beschriebenen hybriden textilen Flächengebilde sowohl innerhalb eines der Bereiche B1, B2, B3 des Brennstoffaufbereitungselements 5 als auch zwischen diesen Bereichen miteinander kombiniert werden. Ferner ist es auch möglich, die beschriebenen hybriden textilen Flächengebilde mit Lagen aus herkömmlichen textilen Flächengebilden zu kombinieren.
Bei einer Herstellung des textilen Flächengebildes über Nadeln, wie es z.B. insbesondere bei einem Strickverfahren der Fall ist, ist es z.B. möglich, dass verschiedene Materialien abwechselnd in die Nadeln einlaufen, gleichzeitig verschiedene Materialien in verschiedene Nadeln einlaufen usw.
Ferner ist es z.B. möglich, verschiedene Materialien miteinander zu verdrehen (zu verzwirnen) oder bereits zu einem linearen textilen Flächengebilde, wie z.B. einem Zwirn, einer Litze, etc. kombinierte verschiedene Materialien für die Ausbildung des textilen Flächengebildes zu nutzen.
Die Kombination von verschiedenen Fasernarten kann folglich u.a. erfolgen durch:

• Kombination von Fasern aus verschiedenen Materialien (z.B. Metall und Gesteinsfaser, Kunststofffaser, Glasfaser, etc. oder Kombination von zwei Metalldrähten, Kunststofffasern, etc. unterschiedlicher Zusammensetzung).
• Kombination unterschiedlicher Fasern aus demselben Material (z.B. unterschiedliche Dicken, Querschnittsprofile, Oberflächenstrukturen, etc.).
• Kombinationen, bei denen sich die Fasern in mehreren Eigenschaften voneinander unterscheiden (z.B. im Material und der Querschnittsform, etc.).

Das poröse Brennstoffaufbereitungselement 5 kann ferner noch durch verschiedene Verfahren in die gewünschte Form gebracht werden, z.B. insbesondere durch Ausschneiden, Ausstanzen, Auslasern, Ablängen, Umlegen und ggfs. Vernähen freier Enden, Aufrollen, Falten, Pressen, Walzen und/oder Kalandern. Ferner kann das poröse Brennstoffaufbereitungselement 5 in sich durch z.B. Sintern, Verschweißen, Verlöten o.ä. verfestigt werden und ggfs. auch durch eines dieser Verfahren mit angrenzenden Komponenten oder Körpern verbunden werden.
Die beschriebene zumindest eine Lage 8 bzw. 9 aus verschiedenen Faserarten kann an verschiedenen Stellen des Brennstoffaufbereitungselementes 5 zum Einsatz kommen, um die Brennstoffaufnahme, die Brennstoffverteilung und -leitung, eine Brennstoffzwischenspeicherung, eine Vergleichmäßigung des Brennstoffflusses, eine Brennstoffvorwärmung und/oder die Brennstoffverdampfung gezielt einzustellen.

Claims

Poröses Brennstoffaufbereitungselement (5) für einen Verdampferbrenner, aufweisend: zumindest eine erste Lage (8) eines textilen Flächengebildes in Form eines Gewebes, eines Gewirkes, eines Gestricks oder eines Geflechts, das aus einer Mehrzahl von Fasein gebildet ist, wobei die Fasern in der ersten Lage (8) zumindest zwei verschiedene Fasernarten (10, 11) aufweisen, die sich in dem Material und/oder dem Querschnittsprofil und/oder der Oberflächenstruktur und/oder der Dicke unterscheiden.
Poröses Brennstoffaufbereitungselement (5) nach Anspruch 1, wobei die Fasern der zumindest einen Lage zumindest zwei verschiedene Materialien aufweisen.
Poröses Brennstoffaufbereitungselement (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich zumindest eine Fasernart (10, 11) aus einer Mehrzahl von Einzelfilamenten zusammensetzt.
Poröses Brennstoffaufbereitungselement (5) nach Anspruch 3, wobei die Mehrzahl von Einzelfilamenten zumindest zwei verschiedene Materialien aufweist.
Poröses Brennstoffaufbereitungselement (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Fasernart (10, 11) Metalldraht aufweist.
Poröses Brennstoffaufbereitungselement (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Fasernart (10, 11) Glasfaser, Gesteinsfaser, Kunststofffaser oder Keramikfaser aufweist.
Poröses Brennstoffaufbereitungselement (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Fasernart (10, 11) Gesteinsfaser aufweist.
Poröses Brennstoffaufbereitungselement (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zumindest zwei Fasernarten (10, 11) zumindest Metalldraht und zumindest eines von Glasfaser, Gesteinsfaser, Kunststofffaser und Keramikfaser aufweisen.
Poröses Brennstoffaufbereitungselement (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das poröse Brennstoffaufbereitungselement (5) zumindest eine weitere Lage (9) eines textilen Flächengebildes aufweist, das sich in dem Aufbau, der Struktur, dem Material und/oder der Dicke von der ersten Lage (8) unterscheidet.
Poröses Brennstoffaufbereitungselement (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Fasern der zumindest einen weiteren Lage (9) zumindest zwei verschiedene Fasernarten (10, 11) aufweisen, die sich in dem Material, der Querschnittsform, der Struktur und/oder der Dicke unterscheiden.
Poröses Brennstoffaufbereitungselement (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Fasern in der ersten Lage (8) zumindest Fasern mit einer ersten Querschnittsform und Fasern mit einer zweiten Querschnittsform aufweisen.
Mobiles Heizgerät mit einem Verdampferbrenner (1), der ein poröses Brennstoffaufbereitungselement (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.