DE10208380C2 - Additional heater with pressure atomizer burner - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Zusatzheizgerät für mobile Anwendungen, mit einem Druckzerstäuberbrenner, dem von einer Brennstoffpumpe fluider Brennstoff durch eine Brennstoffzuleitung zugefördert werden kann, bei der der Brennstoffmassen strom und damit insbesondere die Heizleistung gleitend zwischen einer Voltlast und einer Teillast eingestellt werden kann bzw. von der an einer ersten Abzwei gung zumindest eine erste Brennstoffrückleitung mit einem daran angeordneten ersten Druckbegrenzungsventil abzweigt. Ferner betrifft die Erfindung die Verwen dung eines derartigen Zusatzheizgerätes in einem Fahrzeug.The invention relates to an additional heater for mobile applications, with a Pressure atomizer burner through which fluid fuel flows from a fuel pump a fuel supply line can be supplied, in which the fuel masses current and thus in particular the heating power gliding between a volt load and a partial load can be set or from which on a first branch supply at least a first fuel return line with an arranged thereon branches off the first pressure relief valve. The invention further relates to use extension of such an auxiliary heater in a vehicle.
Zusatzheizgeräte für mobile Anwendungen werden beispielsweise als Zusatz- Wasserheizgeräte bei Fahrzeugen, wie Personenwagen, Nutzfahrzeugen, Bussen, Eisenbahnwagons oder Schiffen, eingebaut. Sie dienen in der Regel zum Behei zen eines Fahrgastraumes oder zum Vorwärmen des Kühlwassers eines Verbren nungsmotors des Fahrzeugs.Additional heaters for mobile applications are used as additional Water heaters in vehicles, such as passenger cars, commercial vehicles, buses, Railway wagons or ships installed. They are usually used to help zen of a passenger compartment or for preheating the cooling water of a combustion motor of the vehicle.
Charakteristisches Merkmal eines Zusatzheizgerätes mit einem Druckzerstäuber brenner ist es, dass der zu verbrennende Brennstoff unter hohem Druck an einer Düse des Brenners ausgesprüht wird. Der hohe Druck wird von einer Bennstoff pumpe aufgebaut, welche den Brennstoff aus einem Tank ansaugt und in eine Brennstoffzuleitung fördert. Um an der Düse einen gewünscht gleichmäßigen und dennoch veränderbaren Druck erzeugen zu können, sind verschiedene hydrauli sche Schaltungsanordnungen mit Leitungen bekannt, die nachfolgend kurz erläu tert werden.Characteristic feature of an additional heater with a pressure atomizer It is the burner that the fuel to be burned under high pressure on a Nozzle of the burner is sprayed. The high pressure is from a Bennstoff built pump, which sucks the fuel from a tank and into a Fuel supply promotes. In order to achieve a desired uniform and at the nozzle to be able to generate variable pressure are different hydraulics cal circuit arrangements with lines known, the briefly below be tert.
Heute käuflich zu erwerbende Zusatzheizgeräte in einem Leistungsbereich von unter 70 kW weisen in der Regel eine einzige Laststufe auf, innerhalb der die Heizleistung durch einen intermittierenden Betrieb zwischen einer Offen- Schaltstellung und einer Sperr-Schaltstellung eines Magnetventils geregelt wird. Ein solches sogenanntes einstufiges Heizgerät ist aus DE 100 61 517 A1 und DE 196 45 180 A1 bekannt. In Fig. 1 ist eine vereinfachte hydraulische Schaltungsan ordnung eines solchen Heizgerätes veranschaulicht. Eine Pumpe 10 saugt durch eine Ansaugleitung 12 flüssigen Brennstoff aus einem Tank 14 und fördert ihn in eine Brennstoffzuleitung 16. An der Brennstoffzuleitung 16 ist stromabwärts von einer Abzweigung 18 einer Brennstoffrückleitung 20 ein Sperrventil 22 angeordnet. Stromabwärts von diesem Sperrventil 22 befindet sich eine Düse 24. In der Brennstoffrückleitung 20, die zurück zum Tank 14 führt, befindet sich ein Druckbe grenzungsventil 26. Bei eingeschalteter Pumpe 10 und Offen-Schaltstellung des Sperrventils 22 wird Brennstoff bzw. ein Brennstoffmassenstrom gemäß dem über das Druckbegrenzungsventil 26 eingestellten Druck und insbesondere der Düsen größe durch die Düse 24 gefördert. Brennstoff, der aufgrund des Strömungswider standes der Düse 24 nicht ausgesprüht werden kann, strömt indessen in die Brennstoffrückleitung 20 ab. Sobald das Sperrventil 22 in seine Sperr- Schaltstellung bewegt ist, verschließt es die Brennstoffzuleitung 16. Nun fließt der gesamte geförderte Brennstoff durch das Druckbegrenzungsventil 26 in der Brennstoffrückleitung 20 und in den Tank 14. Der Brennstoffaustritt an der Düse 24 kann so auch kurzfristig verringert bzw. gestoppt werden. Der Druck p des austretenden Brennstoffs ist allerdings über der Zeit t stets gleich bzw. der Druck p vor der Düse und damit der Brennstoffmassenstrom und damit insbesondere die Heizleistung ist während des Betriebs stets gleich, was in dem kleinen Druck-Zeit- Diagram rechts unten in Fig. 1 mit dem Verlauf des Druckes p in der Brennstoffzu leitung 16 über der Zeit t veranschaulicht ist. Auxiliary heaters that can be purchased today in a power range of less than 70 kW generally have a single load level within which the heating power is regulated by an intermittent operation between an open switching position and a blocking switching position of a solenoid valve. Such a so-called single-stage heater is known from DE 100 61 517 A1 and DE 196 45 180 A1. In Fig. 1, a simplified hydraulic circuit arrangement of such a heater is illustrated. A pump 10 draws liquid fuel from a tank 14 through an intake line 12 and conveys it into a fuel supply line 16 . A check valve 22 is arranged on the fuel feed line 16 downstream of a branch 18 of a fuel return line 20 . A nozzle 24 is located downstream of this check valve 22 . In the fuel return line 20 , which leads back to the tank 14 , there is a pressure limiting valve 26 . When the pump 10 is switched on and the shut-off valve 22 is in the open switch position, fuel or a fuel mass flow is conveyed through the nozzle 24 in accordance with the pressure set via the pressure limiting valve 26 and in particular the nozzle size. Fuel that can not be sprayed due to the flow resistance of the nozzle 24 , however, flows into the fuel return line 20 . As soon as the shut-off valve 22 is moved into its shut-off switching position, it closes the fuel feed line 16 . All of the delivered fuel now flows through the pressure relief valve 26 in the fuel return line 20 and into the tank 14 . The fuel outlet at the nozzle 24 can thus be reduced or stopped for a short time. However, the pressure p of the emerging fuel is always the same over time t or the pressure p in front of the nozzle and thus the fuel mass flow and thus in particular the heating power is always the same during operation, as shown in the small pressure-time diagram at the bottom right Fig. 1 is illustrated with the curve of the pressure p in the fuel supply line 16 over time t.
Aus DE 196 45 180 A1 ist auch ein Heizgerät bekannt, bei dem an der Pumpe 10 eine zweite Druckstufe vorgesehen ist. Ein solches Heizgerät ist in Fig. 2 verein facht dargestellt. Die zweite Druckstufe ist mit einer zweiten Brennstoffrückleitung 28 geschaffen, die an einer zweiten Abzweigung 29 von der Brennstoffzuleitung 16 abzweigt und an der ein zweites Druckbegrenzungsventil 30 angeordnet ist. Das zweite Druckbegrenzungsventil 30 ist mit einem Strömungswiderstand gestal tet, der höher als der des dann ersten Druckbegrenzungsventils 26 in der ersten Brennstoffrückleitung 20 ist. In der ersten Brennstoffrückleitung 20 ist ferner ein Sperrventil 32 angeordnet, mit dem die erste Brennstoffrückleitung 20 verschlos sen und der rückfließende Brennstoff in die zweite Brennstoffrückleitung 28 mit ihrem höheren Strömungswiderstand gezwungen werden kann. Es tritt insbeson dere über die Düse ein entsprechend dem hohen Druckniveau hoher Brennstoff massenstrom durch die Düse aus. Befindet sich das Sperrventil 32 hingegen in seiner Offen-Schaltstellung, so strömt überschüssiger Brennstoff durch das erste Druckbegrenzungsventil 26 mit seinem verhältnismäßig geringen Strömungswi derstand und aus der Düse 24 tritt Brennstoff mit verringertem Druck aus bzw. tritt ein aufgrund des geringen Druckes vor der Düse entsprechend geringerer Brenn stoffmassenstrom aus. Dieser Umstand ist in dem kleinen Druck-Zeit-Diagramm in Fig. 2 veranschaulicht. Insbesondere kann also mittels des Sperrventils 32 zwi schen zwei Druckniveaus vor der Düse geschaltet werden und entsprechend ein Volllast- und ein Teillastmassenstrom erreicht werden und es können damit zwei Heizleistungsstufen realisiert werden.A heater is also known from DE 196 45 180 A1, in which a second pressure stage is provided on the pump 10 . Such a heater is shown in simplified form in Fig. 2. The second pressure stage is created with a second fuel return line 28 , which branches off from the fuel supply line 16 at a second branch 29 and on which a second pressure limiting valve 30 is arranged. The second pressure relief valve 30 is designed with a flow resistance that is higher than that of the then first pressure relief valve 26 in the first fuel return line 20 . In the first fuel return line 20 , a check valve 32 is also arranged, with which the first fuel return line 20 is closed and the return fuel can be forced into the second fuel return line 28 with its higher flow resistance. It occurs in particular through the nozzle a high fuel mass flow through the nozzle in accordance with the high pressure level. However, the shut-off valve 32 is in its open switch position, excess fuel flows through the first pressure relief valve 26 with its relatively low flow resistance and fuel emerges from the nozzle 24 at a reduced pressure or occurs due to the low pressure in front of the nozzle lower fuel mass flow. This fact is illustrated in the small pressure-time diagram in FIG. 2. In particular, can therefore be switched between two pressure levels upstream of the nozzle by means of the check valve 32 and correspondingly a full load and a partial load mass flow can be achieved and two heating power levels can thus be realized.
Als weitere Möglichkeit eines geregelten Brennstoffausstoßes an der Düse eines Druckzerstäuberbrenners ist aus DE 42 34 450 A1 ein getaktetes Einspritzventil bekannt. In Fig. 3 ist eine hydraulische Schaltungsanordnung mit einem solchen Einspritzventil 34 vereinfacht dargestellt. Das Einspritzventil 34 kann den an der Düse 24 anstehenden Brennstoffstrom mit relativ hoher Frequenz zyklisch freige ben und unterbrechen. Aus der Düse 24 tritt in einem Zyklus Brennstoff mit dem von einem Druckbegrenzungsventil 26 begrenzten Druck kurzzeitig aus, die restliche Zykluszeit ist die Düse verschlossen. Das kleine Druck-Zeit-Diagramm in Fig. 3 veranschaulicht diesen Vorgang. Durch eine entsprechende konstruktive Gestal tung der Düse und durch hohe Taktfrequenzen von beispielsweise über 50 Hz kann im Brennerbetrieb die Heizleistung mittels Pulsweitenmodulation zwischen Voltlast und Teillast gleitend geregelt werden. Nachteilig ist bei dieser Regelung aber die mit dem Schalten des Taktventils verbundene Geräuschentwicklung. Durch das Takten des Brennstoffstroms fällt der Sprühkegel an der Düse inner halb eines Zyklus zusammen und baut sich nachfolgend wieder neu auf. Hierbei kommt es zu Resonanzanregungen, die abhängig von der Geometrie an der Düse und innerhalb eines Brennraums des Druckzerstäuberbrenners zu nicht akzeptab lem Geräusch führen.A pulsed injection valve is known from DE 42 34 450 A1 as a further possibility of controlled fuel ejection at the nozzle of a pressure atomizer burner. A hydraulic circuit arrangement with such an injection valve 34 is shown in simplified form in FIG. 3. The injection valve 34 can cyclically release and interrupt the fuel flow at the nozzle 24 at a relatively high frequency. In one cycle, fuel emerges from the nozzle 24 briefly at the pressure limited by a pressure limiting valve 26 , the remaining cycle time the nozzle is closed. The small pressure-time diagram in Fig. 3 illustrates this process. By means of a corresponding constructive design of the nozzle and by high clock frequencies of, for example, over 50 Hz, the heating power can be regulated smoothly in the burner operation by means of pulse width modulation between volt load and partial load. A disadvantage of this control is the noise development associated with the switching of the clock valve. When the fuel flow is cycled, the spray cone on the nozzle collapses within a cycle and then builds up again. This leads to resonance excitations which, depending on the geometry at the nozzle and within a combustion chamber of the pressure atomizer burner, lead to unacceptable noise.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einem Zusatzheizge rät zur Verfügung zu stellen, bei dem die genannten Probleme überwunden und insbesondere die Geräuschentwicklung verringert ist. Insbesondere soll ein derar tiges Zusatzheizgerät mit gleitender Heizleistungsverstellung bereitgestellt werden.The invention has for its object a vehicle with an auxiliary heater advises to make available where the problems mentioned are overcome and in particular the noise is reduced. In particular, a derar additional heater with sliding heating output adjustment can be provided.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem eingangs genannten Zusatzheizge rät gelöst, bei dem an der ersten Brennstoffrückleitung ein Taktventil angeordnet ist, mit dem die erste Brennstoffrückleitung zyklisch verschlossen und geöffnet werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Zusatzheizgerät ist insbesondere das zwischen einer Voltlast und einer Teillast umschaltende Ventil einer zweistufigen Pumpe als Taktventil ausgeführt. Ferner ist die Aufgabe mit der Verwendung eines derartigen erfindungsgemäßen Zusatzheizgerätes bei einem Fahrzeug gelöst.This object is according to the invention with an additional heater mentioned at the beginning advised solved in which a timing valve is arranged on the first fuel return line with which the first fuel return line is closed and opened cyclically can be. In the additional heater according to the invention that is in particular a two-stage valve switching between a volt load and a partial load Pump designed as a timing valve. Furthermore, the task with using a such additional heater according to the invention solved in a vehicle.
Erfindungsgemäß ist ein Taktventil nicht als Einspritzventil an der Düse bzw. in der Brennstoffzuleitung angeordnet, sondern das Taktventil begrenzt den Brennstoffstrom, der durch zumindest eine Brennstoffrückleitung fließt. Das Taktventil schal tet insbesondere hochfrequent zwischen den beiden Druckstufen und realisiert damit einen Brennstoffmassenstrom aus der Düse, der zwischen dem Volllast- und dem Teillastmassenstrom liegt.According to the invention, a clock valve is not an injection valve on the nozzle or in the Fuel supply line arranged, but the timing valve limits the fuel flow, that flows through at least one fuel return line. The clock valve stale tet particularly high-frequency between the two pressure levels and realized thus a fuel mass flow from the nozzle, which is between the full load and the partial load mass flow.
Das erfindungsgemäße Taktventil schaltet nicht zwischen dem jeweils vor der Düse anstehenden Brennstoffdruck und dem Umgebungsdruck um, sonders der Druck wird beispielsweise zwischen dem maximalen Förderdruck der Pumpe in der Brennstoffzuleitung und dem Druck vor dem Druckbegrenzungsventil in der Brennstoffrückleitung moduliert. Dieser Druck vor dem Druckbegrenzungsventil ist stets höher als der Umgebungsdruck. Es liegt also erfindungsgemäß an der Düse immer ein bestimmter Basisdruck für einen Teillastbetrieb an, der sich auf einen Maximaldruck bei Voltlast erhöhen lässt, indem das erfindungsgemäße Taktventil schließt.The clock valve according to the invention does not switch between that before each Nozzle fuel pressure and ambient pressure around, especially the Pressure is between, for example, the maximum delivery pressure of the pump the fuel supply line and the pressure upstream of the pressure relief valve in the Fuel return line modulated. This pressure is upstream of the pressure relief valve always higher than the ambient pressure. According to the invention, it is therefore due to the nozzle always a certain base pressure for a partial load operation, which relates to a Maximum pressure at volt load can be increased by the clock valve according to the invention closes.
Je nach Taktung des erfindungsgemäßen Taktventils stellt sich vor der Düse ein effektiver Druck ein, der zwischen dem Basisdruck und dem Maximaldruck variie ren kann. Insbesondere liegt der Druck zwischen dem Teillast- und dem Volllast druck.Depending on the timing of the timing valve according to the invention, it is set in front of the nozzle effective pressure that varies between the base pressure and the maximum pressure can. In particular, the pressure lies between the partial load and full load print.
Gegenüber bekannten Einspritzventilen wirkt sich die erfindungsgemäße Ventilan ordnung insbesondere hinsichtlich der Geräuschentwicklung positiv aus.The valve according to the invention has an effect on known injection valves in particular with regard to the development of noise.
Während bei den bekannten Einspritzventilen die Druckspanne zwischen dem Umgebungsdruck und dem Maximaldruck durch Taktung zu modellieren ist, ist erfindungsgemäß die Modulation auf den Bereich zwischen dem Basisdruck und dem Maximaldruck beschränkt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass zu jedem Zeitpunkt der Modulation mindestens der für den Teillastbetrieb vorgesehene Brennstoffstrom durch die Düse austritt. Der Sprühkegel an der Düse fällt daher während der Modulation nicht zusammen und das erfindungsgemäße Zusatzheizgerät entwickelt am Druckzerstäuberbrenner erheblich weniger Geräusch. While in the known injection valves, the pressure range between the Ambient pressure and the maximum pressure is to be modeled by clocking according to the invention the modulation on the area between the base pressure and limited to the maximum pressure. This ensures that too at any time of the modulation at least that for partial load operation provided fuel flow exits through the nozzle. The spray cone on the The nozzle therefore does not collapse during the modulation and that auxiliary heater according to the invention developed on the pressure atomizing burner significantly less noise.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Taktventil derart fernsteuerbar, dass sowohl seine Öffnungsfrequenz als auch seine Öffnungszeit für einen Taktzyklus verändert werden kann. Mit einem derart gestalteten Taktventil können die Schaltzustände offen und geschlossen zeitlich in einem besonders großen Bereich variiert werden. Dies ermöglicht es, dass die restliche hydraulische Schaltungsanordnung am Druckzerstäuberbrenner konstruktiv und regelungstechnisch nahezu frei gestaltet werden kann.In an advantageous development of the invention, the clock valve is of this type remotely controllable that both its opening frequency and its opening time can be changed for one clock cycle. With such a design Cycle valve can switch the switching states open and closed in one time particularly large range can be varied. This allows the rest hydraulic circuit arrangement on the pressure atomizer burner constructive and can be designed almost freely in terms of control technology.
Das erfindungsgemäße Taktventil ist besonders vorteilhaft in der ersten Brennstoffrückleitung zwischen der ersten Abzweigung und dem ersten Druckbegrenzungsventil angeordnet. Die erste Brennstoffrückleitung kann dann verschlossen werden, bevor der Brennstoff in Strömungsrichtung zum Druckbegrenzungsventil gelangt. Durch das Druckbegrenzungsventil würden sonst Druckschwankungen innerhalb der Brennstoffrückleitung entstehen, die sich auf den Druck in der Brennstoffzuleitung auswirken würden.The cycle valve according to the invention is particularly advantageous in the first Fuel return line between the first branch and the first Pressure relief valve arranged. The first fuel return line can then be closed before the fuel flows in the direction of flow Pressure relief valve arrives. Through the pressure relief valve otherwise pressure fluctuations occur within the fuel return line would affect the pressure in the fuel supply line.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn von der Brennstoffzuleitung an einer zweiten Abzweigung eine zweite Brennstoffrückleitung mit einem daran angeordneten zweiten Druckbegrenzungsventil abzweigt. Durch diese Schaltungsanordnung kann der oben genannte Maximaldruck besonders präzise begrenzt werden. Die zweite Brennstoffrückleitung beschränkt den in der Brennstoffzuleitung möglichen Maximaldruck auf den vor dem zweiten Druckbegrenzungsventil maximal möglichen Druck. Durch Variation von Pulsweite und Frequenz der Taktung kann ein beliebiger Lastpunkt des Druckzerstäuberbrenners zwischen Teillast und Voltlast eingestellt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Strömungswiderstände der Druckbegrenzungsventile veränderbar bzw. einstellbar sind. It is also advantageous if the fuel feed line is connected to a second one Branch a second fuel return line with an arranged thereon branches off second pressure relief valve. Through this circuit arrangement the above-mentioned maximum pressure can be limited particularly precisely. The second fuel return line limits what is possible in the fuel supply line Maximum pressure to the maximum before the second pressure relief valve possible pressure. By varying the pulse width and frequency of the clocking any load point of the pressure atomizer burner between partial load and Volt load can be set. It is particularly advantageous if the Flow resistances of the pressure relief valves can be changed or adjusted are.
Um einen gezielten Wechsel beim Einströmen von Brennstoff in die erste oder die zweite Brennstoffrückleitung zu erhalten, sollte der Drosselwiderstand des ersten Druckbegrenzungsventils kleiner als der des zweiten Druckbegrenzungsventils sein.To make a targeted change when fuel flows into the first or the To get second fuel return, the throttle resistance of the first Pressure relief valve smaller than that of the second pressure relief valve his.
Schließlich ist es vorteilhaft, wenn an der Brennstoffzuleitung stromabwärts von der ersten bzw. zweiten Abzweigung ein fernsteuerbares Sperrventil angeordnet ist. Mit dem Sperrventil kann der Austritt von Brennstoff an der Düse vollständig unterbunden werden. Die Brennstoffzuleitung ist dann beispielsweise verschlossen, wenn das Zusatzheizgerät nicht betrieben wird. So kann ein Ausdampfen von Brennstoff aus der Brennstoffzuleitung verhindert werden.Finally, it is advantageous if on the fuel feed line downstream of a remotely controllable shut-off valve is arranged in the first or second branch is. With the shut-off valve, fuel can escape at the nozzle completely be prevented. The fuel supply line is then, for example locked when the auxiliary heater is not operated. So one can Evaporation of fuel from the fuel supply line can be prevented.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn bei dem erfindungsgemäßen Zusatzheizgerät die erste Brennstoffrückleitung und/oder das erste Druckbegrenzungsventil in die Brennstoffpumpe, insbesondere in deren Gehäuse, integriert ist.Furthermore, it is advantageous if the first fuel return line and / or the first pressure relief valve in the Fuel pump, especially in its housing, is integrated.
Es ist auch konstruktiv vorteilhaft, wenn die erste und/oder zweite Brennstoffrückleitung nicht in den Tank, sondern auf die Ansaugseite der Brennstoffpumpe geführt ist.It is also structurally advantageous if the first and / or second Fuel return line not in the tank, but on the suction side of the Fuel pump is guided.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zusatzheizgerätes anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:Below is an embodiment of an inventive Additional heater with reference to the accompanying schematic drawings explained. It shows:
Fig. 1 eine erste hydraulische Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik an einem Druckzerstäuberbrenner für ein Heizgerät, wie etwa ein Haushaltsbrenner oder ein Industriebrenner, Fig. 1 shows a first hydraulic circuit arrangement according to the prior art for a Druckzerstäuberbrenner for a heating appliance such as a domestic burner or an industrial burner,
Fig. 2 eine zweite hydraulische Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik an einem Druckzerstäuberbrenner für ein solches Heizgerät, Fig. 2 shows a second hydraulic circuit arrangement according to the prior art for a Druckzerstäuberbrenner for such a heater,
Fig. 3 eine dritte hydraulische Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik an einem Druckzerstäuberbrenner für ein Heizgerät, und Fig. 3 shows a third hydraulic circuit arrangement according to the prior art on a pressure atomizing burner for a heater, and
Fig. 4 eine erfindungsgemäße hydraulische Schaltungsanordnung an einem Druckzerstäuberbrenner für ein Zusatzheizgerät. Fig. 4 shows a hydraulic circuit arrangement according to the invention on a pressure atomizing burner for an additional heater.
Fig. 1 bis 3 zeigen hydraulische Schaltungsanordnungen gemäß dem Stand der Technik an einem Druckzerstäuberbrenner, die eingangs beschrieben worden sind. Figs. 1 to 3 show hydraulic circuit arrangements according to the prior art for a Druckzerstäuberbrenner which have been described at the outset.
Fig. 4 ist eine vereinfachte Darstellung einer hydraulischen Schaltungsanordnung an einem Druckzerstäuberbrenner eines erfindungsgemäßen Heizgerätes. Die Schaltungsanordnung weist als wesentliche Bauteile eine Pumpe 10, eine Ansaugleitung 12, einen Tank 14 für flüssigen Brennstoff, eine Brennstoffzuleitung 16, eine erste Abzweigung 18, eine erste Brennstoffrückleitung 20, ein Sperrventil 22, eine Düse 24, ein erstes Druckbegrenzungsventil 26, eine zweite Brennstoffrückleitung 28, ein zweites Druckbegrenzungsventil 30, und schließlich ein Taktventil 36 auf. Fig. 4 is a simplified illustration of a hydraulic circuit arrangement of a Druckzerstäuberbrenner a heater according to the invention. The essential components of the circuit arrangement are a pump 10 , an intake line 12 , a tank 14 for liquid fuel, a fuel supply line 16 , a first branch 18 , a first fuel return line 20 , a shut-off valve 22 , a nozzle 24 , a first pressure relief valve 26 , and a second one Fuel return line 28 , a second pressure relief valve 30 , and finally a timing valve 36 .
Die Pumpe 10 saugt durch die Ansaugleitung 12 den flüssigen Brennstoff aus dem Tank 14 und fördert ihn in die Brennstoffzuleitung 16. An der Brennstoffzuleitung 16 zweigt an der ersten Abzweigung 18 die erste Brennstoffrückleitung 20 ab, die zum Tank 14 führt.The pump 10 sucks the liquid fuel from the tank 14 through the suction line 12 and conveys it into the fuel feed line 16 . The first fuel return line 20 , which leads to the tank 14 , branches off from the fuel feed line 16 at the first branch 18 .
Stromabwärts von der ersten Abzweigung 18 der ersten Brennstoffrückleitung 20 ist das Sperrventil 22 angeordnet. Stromabwärts von diesem Sperrventil 22 befindet sich die Düse 24. The check valve 22 is arranged downstream of the first branch 18 of the first fuel return line 20 . The nozzle 24 is located downstream of this shut-off valve 22 .
In der ersten Brennstoffrückleitung 20 befindet sich das erste Druckbegrenzungsventil 26 in Gestalt eines federbelasteten Rückschlagventils. In der zweiten Brennstoffrückleitung 28 ist das zweite Druckbegrenzungsventil 30 angeordnet. Bei eingeschalteter Pumpe 10 und Offen-Schaltstellung des Sperrventils 22 wird Brennstoff durch die Düse 24 gefördert. Brennstoff, der aufgrund des Strömungswiderstandes der Düse 24 nicht ausgespritzt werden kann, strömt indessen in eine der Brennstoffrückleitungen 20 oder 28 ab. Sobald das Sperrventil 22 in seine Sperr-Schaltstellung bewegt wird, verschließt es die Brennstoffzuleitung 16. Nun fließt der gesamte geförderte Brennstoff durch eine der Brennstoffrückleitungen 20 oder 28 in den Tank 14. Der Brennstoffaustritt kann mit dem Sperrventil 22 also vollständig unterbunden werden.The first pressure relief valve 26 is in the form of a spring-loaded check valve in the first fuel return line 20 . The second pressure relief valve 30 is arranged in the second fuel return line 28 . When the pump 10 is switched on and the shut-off valve 22 is in the open switch position, fuel is conveyed through the nozzle 24 . Fuel which cannot be sprayed out due to the flow resistance of the nozzle 24 , however, flows out into one of the fuel return lines 20 or 28 . As soon as the shut-off valve 22 is moved into its shut-off switching position, it closes the fuel feed line 16 . All of the delivered fuel now flows through one of the fuel return lines 20 or 28 into the tank 14 . The fuel outlet can thus be completely prevented with the shut-off valve 22 .
Das Taktventil 36 ist an der ersten Brennstoffrückleitung 20 zwischen der Abzweigung 18 und dem ersten Druckbegrenzungsventil 26 angeordnet. Mit ihm kann die erste Brennstoffrückleitung 20 zyklisch verschlossen und geöffnet werden. Das Taktventil 36 wirkt nicht als Einspritzventil an der Düse 24 bzw. in der Brennstoffzuleitung 16, sondern es begrenzt den Brennstoffstrom, der durch die erste Brennstoffrückleitung 20 abfließen kann. Das derart angeordnete Taktventil 36 schaltet nicht zwischen dem jeweils vor der Düse 24 anstehenden Brennstoffdruck und dem Umgebungsdruck um, sonders es moduliert den Druck zwischen dem Maximaldruck in der Brennstoffzuleitung 16 und dem Druck vor dem ersten Druckbegrenzungsventil 26 in der ersten Brennstoffrückleitung 20. Es besteht also in der Brennstoffzuleitung 16 stets ein bestimmter Basisdruck für einen Teillastbetrieb, der sich auf den Maximaldruck bei Voltlast erhöht, wenn das Taktventil 36 schließt.The timing valve 36 is arranged on the first fuel return line 20 between the branch 18 and the first pressure relief valve 26 . With it, the first fuel return line 20 can be closed and opened cyclically. The timing valve 36 does not act as an injection valve on the nozzle 24 or in the fuel feed line 16 , but rather limits the fuel flow that can flow through the first fuel return line 20 . The timing valve 36 arranged in this way does not switch between the fuel pressure in front of the nozzle 24 and the ambient pressure, but rather modulates the pressure between the maximum pressure in the fuel feed line 16 and the pressure upstream of the first pressure relief valve 26 in the first fuel return line 20 . There is therefore always a certain base pressure for a partial load operation in the fuel feed line 16 , which increases to the maximum pressure at volt load when the clock valve 36 closes.
Es stellt sich je nach Taktung des Taktventils 36 vor der Düse 24 ein effektiver Druck ein, der zwischen dem Basisdruck und dem Maximaldruck nahezu stufenlos variiert werden kann. Depending on the timing of the timing valve 36 , an effective pressure is established in front of the nozzle 24 , which pressure can be varied almost continuously between the base pressure and the maximum pressure.
Gegenüber bekannten Einspritzventilen wirkt sich die Ventilanordnung mit dem Taktventil 36 in der ersten Brennstoffrückleitung 20 insbesondere hinsichtlich der Geräuschentwicklung positiv aus.Compared to known injection valves, the valve arrangement with the clock valve 36 in the first fuel return line 20 has a positive effect, in particular with regard to the development of noise.
Während bei bekannten Einspritzventilen die Druckspanne zwischen dem Umgebungsdruck und dem Maximaldruck durch Taktung zu modellieren ist, ist mit dem Taktventil 36 die Modulation auf den Bereich zwischen dem Basisdruck und dem Maximaldruck beschränkt. Es kann so sichergestellt werden, dass während der Modulation ein Sprühkegel des an der Düse 24 austretenden Brennstoffs nicht zusammenfällt, sondern zu jedem Zeitpunkt mindestens der für den Teillastbetrieb vorgesehene Brennstoffstrom durch die Düse 24 austritt. Resonanzanregungen aufgrund eines zusammenfallenden Sprühkegels werden vermieden. Somit weist das erfindungsgemäße Zusatzheizgerät am Druckzerstäuberbrenner eine erheblich geringere Geräuschentwicklung auf.While in known injection valves the pressure range between the ambient pressure and the maximum pressure is to be modeled by clocking, the modulation with the clock valve 36 is limited to the range between the base pressure and the maximum pressure. It can thus be ensured that a spray cone of the fuel emerging at the nozzle 24 does not collapse during the modulation, but at least the fuel flow intended for the partial load operation exits through the nozzle 24 at all times. Resonance excitations due to a collapsing spray cone are avoided. The auxiliary heater according to the invention on the pressure atomizer burner thus has a considerably lower noise level.
Die zweite Brennstoffrückleitung 28 ist als zweite Druckstufe an der Pumpe 10 vorgesehen. Das zweite Druckbegrenzungsventil 30 in der Brennstoffrückleitung 28 ist mit einem Strömungswiderstand gestaltet, der höher als der des ersten Druckbegrenzungsventils 26 in der ersten Brennstoffrückleitung 20 ist. Wenn in der ersten Brennstoffrückleitung 20 mit dem erfindungsgemäßen Taktventil 36 die erste Brennstoffrückleitung 20 zyklisch für kurze Zeit verschlossen wird, wird der aus der Brennstoffzuleitung 16 abfließende Brennstoff in die zweite Brennstoffrückleitung 28 mit ihrem höheren Strömungswiderstand gezwungen. Es stellt sich in der Brennstoffzuleitung der dann durch das zweite Druckbegrenzungsventil 30 genau vorgegebene Maximaldruck ein. Befindet sich das Taktventil 36 hingegen in seiner Offen-Schaltstellung, so tritt Brennstoff mit dem verhältnismäßig geringen Basisdruck aus der Düse 24 aus.The second fuel return line 28 is provided as a second pressure stage on the pump 10 . The second pressure relief valve 30 in the fuel return line 28 is designed with a flow resistance that is higher than that of the first pressure relief valve 26 in the first fuel return line 20 . If the first fuel return line 20 is closed cyclically for a short time in the first fuel return line 20 with the timing valve 36 according to the invention, the fuel flowing out of the fuel supply line 16 is forced into the second fuel return line 28 with its higher flow resistance. The maximum pressure then precisely specified by the second pressure limiting valve 30 is established in the fuel feed line. If, on the other hand, the clock valve 36 is in its open switch position, fuel emerges from the nozzle 24 at the relatively low base pressure.
Die erfindungsgemäß erzielte, geräuscharme Modulation zwischen einem Basisdruck und einem Maximaldruck ist in Fig. 4 rechts unten in dem kleinen Druck-Zeit-Diagramm mit dem Verlauf des Druckes p in der Brennstoffzuleitung 16 über der Zeit t nochmals veranschaulicht. The low-noise modulation achieved according to the invention between a base pressure and a maximum pressure is illustrated again in FIG. 4 at the bottom right in the small pressure-time diagram with the curve of the pressure p in the fuel feed line 16 over time t.
1010
Pumpe
pump
1212
Ansaugleitung
suction
1414
Tank
tank
1616
Brennstoffzuleitung
fuel supply line
1818
erste Abzweigung
first turn
2020
erste Brennstoffrückleitung
first fuel return
2222
Sperr-Ventil
Barrier valve
2424
Düse
jet
2626
erstes Druckbegrenzungsventil
first pressure relief valve
2828
zweite Brennstoffrückleitung
second fuel return
2929
zweite Abzweigung
second turn
3030
zweites Druckbegrenzungsventil
second pressure relief valve
3232
Sperrventil
check valve
3434
Einspritzventil
Injector
3636
Taktventil
timing valve
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CN101403498B (en) * | 2008-11-21 | 2013-03-13 | 威海市锅炉制造厂 | Vehicle-mounted hydraulic combustor |
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- 2002-02-27 DE DE2002108380 patent/DE10208380C2/en not_active Expired - Fee Related
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