DE10258190A1

DE10258190A1 - Fahrzeug-Heizgerät mit einem Ventil in der Brennstoffzuführung

Info

Publication number: DE10258190A1
Application number: DE10258190A
Authority: DE
Inventors: Christian Rottler; Andreas Huber
Original assignee: Webasto Thermosysteme GmbH; Webasto Thermosysteme International GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2003-08-07

Abstract

Das Fahrzeug-Heizgerät weist eine Brennstoffzuführung (12) zum Zuführen eines flüssigen Brennstoffs zu einer Brenneinrichtung (24) und ein in der Brennstoffzuführung (12) angeordneten fernsteuerbaren Ventil (46) auf. Um ein Fahrzeug mit einem Heizgerät bereitzustellen, bei dem sicherheitskritische Situationen weitestgehend vermieden sind, ist in der Brennstoffzuführung (12) eine Überdrucksicherungseinrichtung (50) vorgesehen.

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Heizgerät, insbesondere Stand- oder Zusatzheizgerät, mit einer Brennstoffzuführung zum Zuführen eines flüssigen Brennstoffs zu einer Brenneinrichtung, insbesondere einer Brennstoffdüse, und einem in der Brennstoffzuführung angeordneten fernsteuerbaren Ventil. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem derartigen Heizgerät.
Aus DE 195 45 677 A1 ist ein brennstoffbetriebenes Fahrzeug-Heizgerät mit atmosphärischem Verdampferbrenner bekannt, bei dem in einer Brennstoffleitung ein Sperrventil angeordnet ist, welches im Betrieb des Heizgerätes geöffnet ist. Das Sperrventil ist ein fernsteuerbares Ein/Aus-Absperrventil. Alternativ kann als Sperrventil ein federbelastetes Druckventil eingesetzt sein, das entgegen der Förderrichtung des Brennstoffs vorgespannt ist, das aber nicht fernsteuerbar ist. Mit dem Sperrventil sollen Blasenbildungen und ein Leerdampfen der Brennstoffleitung verhindert werden. Bei Verwendung eines fernsteuerbaren Ein/Aus- Absperrventils kann es in der Brennstoffleitung zu einem sicherheitskritischen Überdruck kommen. Bei Verwendung eines federbelasteten Druckventils ist stets ein gewisser Mindestdruck vor dem Ventil erforderlich, wenn durch dieses Brennstoff gefördert werden soll.
Aus DE 195 26 003 A1 ist ein Heizgerät bekannt, bei dem von einer druckgesteuerten Brennstoffpumpe Brennstoff durch eine Brennstoffleitung zu einem Brenner gefördert wird. In der Brennstoffleitung ist ein Magnetventil angeordnet, das eine Drosselstelle bildet und dem strömenden Brennstoff einen Widerstand entgegensetzt, der bei zunehmender Durchflussmenge überproportional ansteigt. Auch hier kann es bei geschlossenem Magnetventil zu einer Überdrucksituation in der Brennstoffleitung kommen.
Aus DE 44 15 513 A1 und DE 197 24 502 C1 sind Heizgeräte bekannt, bei denen elektrisch steuerbare Ventile in Kombination mit einem Druckspeicher vorgesehen sind, damit unabhängig von dem von einer Pumpe bereitgestellten Druck eine sichere Förderung von Brennstoff zum Brenner gewährleistet ist.

Zugrundeliegende Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einem Heizgerät bereitzustellen, bei dem sicherheitskritische Situationen weitestgehend vermieden sind und insbesondere Verdunstungsemission von Brennstoff aus einer offenen Kraftstoffleitung verringert wird.

Erfindungsgemäße Lösung

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem eingangs genannten Heizgerät gelöst, bei dem in der Brennstoffzuführung eine Überdrucksicherungseinrichtung vorgesehen ist, sowie mit einem Fahrzeug, in das ein derartiges erfindungsgemäßes Heizgerät eingebaut ist.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die in DE 195 45 677 A1 beschriebene Anordnung eines Ein-Aus-Sperrventils in einer Brennstoffleitung zwar grundsätzlich ein Sicherheitsrisiko birgt, dass dieses Risiko aber durch eine geschickte Verbesserung der Anordnung umgangen werden kann. Dazu sieht die Erfindung zusätzlich zu einem in der Brennstoffleitung angeordneten fernsteuerbaren Sperrventil eine Überdrucksicherungseinrichtung vor.
Die Überdrucksicherungseinrichtung kann an der Brennstoffleitung druckseitig von einer Brennstoffpumpe angeordnet sein und stellt sicher, dass selbst bei einem Fehlbetrieb der Brennstoffpumpe keine sicherheitskritische Situation entstehen kann. Zugleich verhindert das ebenfalls vorgesehene fernsteuerbare Sperrventil ein Ausdampfen von Brennstoff an der Brennstoffleitung. Das Sperrventil kann gezielt geöffnet werden, so dass es dann nur einen geringen Strömungswiderstand bietet. Im Gegensatz zu einem aus der DE 195 45 677 A1 bekannten federbelasteten Druckventil führt die erfindungsgemäße Anordnung eines fernsteuerbaren Sperrventils in Kombination mit einer Überdrucksicherungseinrichtung nicht zu einem unerwünscht hohen Gegendruck in der Brennstoffleitung.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die erfindungsgemäß vorgesehene Überdrucksicherungseinrichtung zu dem fernsteuerbaren Ventil parallel geschaltet. Mit einer derartigen Anordnung von Sperrventil und Überdrucksicherungseinrichtung kann im Falle des Ablassens von Brennstoff mit hohem Druck durch die Überdrucksicherungseinrichtung dieser Brennstoff in die Brennkammer des Heizgerätes abgeführt werden. Die Brennkammer kann nachfolgend belüftet werden, damit sich der Brennstoff verflüchtigt. Alternativ kann der Brennstoff druckseitig von der Brennstoffpumpe auch anderweitig abgeführt werden. Vorteilhaft ist insbesondere ein Abführen des Brennstoffs zurück in einen Brennstofftank, aus dem er zuvor von der Brennstoffpumpe angesaugt worden ist.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Überdrucksicherungseinrichtung ist vorteilhaft als Ventil gestaltet, dessen Ventilkörper entgegen der Strömungsrichtung des Brennstoffs in der Brennstoffzuführung federnd vorgespannt ist. Mit dem Begriff "Ventilkörper" sind in diesem Zusammenhang alle Strömungskörper gemeint, die dem strömenden Brennstoff Widerstand entgegensetzten und von diesem zugleich ausgelenkt bzw. verschoben werden können. Mit dem Ventil kann zeitweise Brennstoff abgelassen werden, wobei der Ventilkörper nachfolgend wieder in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird, um die Brennstoffleitung wieder zu verschließen. Am Ventilkörper kann eine Signaleinrichtung angeordnet sein, mit deren Hilfe ein Öffnen des Ventils und damit ein eingetretener sicherheitsrelevanter Zustand erkannt werden kann.
Die Überdrucksicherungseinrichtung kann als Sperrventil, insbesondere als Kugelventil, gestaltet sein, welches von einem geschlossenen Zustand sprunghaft in einen geöffneten Zustand übergeht. Ferner kann die Überdrucksicherungseinrichtung als Drosselventil gestaltet sein, bei dem sich nach einem Öffnen eine veränderliche oder eine konstante Drosselwirkung einstellt. Mit diesen verschiedenartigen Ventilvarianten kann die Sicherungsfunktion der Überdrucksicherungseinrichtung gezielt auf ein vollständiges oder gedämpftes Ablassen von Brennstoff im Falle der Gefahr von Überdruck eingestellt werden.
Bei einer besonders kostengünstigen Variante der erfindungsgemäß vorgesehenen Überdrucksicherungseinrichtung ist diese als Berstscheibe gestaltet.
Um Brennstoff in die Brennkammer abzulassen, ist die Überdrucksicherungseinrichtung vorteilhaft nahe der Brenneinrichtung angeordnet, womit zusätzliche Leitungen zum Ableiten des Brennstoffs entfallen.
Die Überdrucksicherungseinrichtung kann besonders kompakt gestaltet und kostengünstig hergestellt werden, indem die Überdrucksicherungseinrichtung mit dem fernsteuerbaren Ventil in einer Baueinheit ausgebildet ist.
Dabei kann eine besonders kompakte Baueinheit geschaffen sein, indem die Überdrucksicherungseinrichtung in dem fernsteuerbaren Ventil, insbesondere in einem Kolben von diesem Ventil angeordnet ist.
Alternativ kann die Überdrucksicherungseinrichtung in einer Baueinheit mit einer Brennstoffpumpe ausgebildet sein, wobei der Brennstoff vorteilhaft in die Saugleitung der Brennstoffpumpe zurückgeleitet werden kann.
Um gezielt auch bei einem bereits montierten oder in ein Fahrzeug eingebauten Heizgerät eine gewünschte Überdruckschwelle einstellen zu können, ist die Überdrucksicherungseinrichtung vorteilhaft mit einem Mittel zum Einstellen eines abgesicherten Überdruckes versehen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Fahrzeug- Heizgerätes anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt eines Heizgerätes mit einer erfindungsgemäßen Baueinheit eines fernsteuerbaren Ventils und einer Überdrucksicherungseinrichtung an der Brennstoffzuführung,
Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt der erfindungsgemäßen Baueinheit eines fernsteuerbaren Ventils und einer Überdrucksicherungseinrichtung gemäß Fig. 1 einem ersten Ausführungsbeispiel, und
Fig. 3 einen vergrößerten Längsschnitt der erfindungsgemäßen Baueinheit eines fernsteuerbaren Ventils und einer Überdrucksicherungseinrichtung gemäß Fig. 1 einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in Fig. 1 teilweise dargestellte Heizgerät ist ein motorunabhängiges Luftheizgerät mit einem Brenner 10, zu dem mit einer Brennstoffzuführung 12 flüssiger Brennstoff und mit einer Brennluftversorgung 14 Brennluft gefördert wird.
Die Brennstoffzuführung 12 umfasst einen Brennstofftank 16, aus dem der Brennstoff durch eine Saugleitung 18 von einer Brennstoffpumpe 20 angesaugt und anschließend in eine Druckleitung 22 gedrückt wird. Der Brennstoff tritt an einer Brennstoffdüse 24 in einer Brennkammer 26 des Brenners 10 im wesentlichen in Richtung von Pfeilen 28 aus.
Als Brennluftversorgung 14 ist ein Brennluftgebläse 30 vorgesehen, das Brennluft durch einen Brennluftkanal 32 zu der Brennkammer 26 fördert, wo sie als Primär- und Sekundärluft unter anderem durch eine Dralleinrichtung 34 in Richtung der Pfeile 36 eintritt.
Neben der Brennstoffdüse 24 ist eine Zündeinrichtung 38 angeordnet, von der das sich in der Brennkammer gebildete Gemisch aus Brennstoff und Brennluft entzündet werden kann. Ferner ist neben der Brennstoffdüse 24 ein Flammenwächter 40 angebracht, von dem die Temperatur der entzündeten Flamme ermittelt werden kann.
In der Druckleitung 22 ist unmittelbar stromaufwärts von der Brennstoffdüse 24 eine Baueinheit 42 angeordnet, die in Fig. 2 näher veranschaulicht ist.
Der Flammenwächter 40, die Zündeinrichtung 38, das Brennluftgebläse 30 und die Brennstoffpumpe 20 sind durch je gestrichelt dargestellte elektrische Leitungen mit einem Steuergerät 44 verbunden, das Signale des Flammenwächters 40 verarbeiten und die restlichen genannten Einrichtungen 20, 30 und 38 in Abhängigkeit dieser Signale steuern kann.
Beim Betrieb des Heizgerätes wird beabsichtigt, dass an der Brenneinrichtung 24 möglichst kurzfristig Brennstoff bereitgestellt werden kann, zugleich aber während eines Stillstands des Heizgerätes nicht unerwünscht Brennstoff austritt. Darüber hinaus muss sichergestellt sein, dass selbst bei einem Fehler einer Komponente des Heizgerätes kein sicherheitskritischer Zustand entstehen kann.
In Fig. 2 ist die Baueinheit 42 näher veranschaulicht. Sie umfasst ein fernsteuerbares Ventil 46 in Gestalt eines Magnetventils, welches über eine auch in Fig. 1 gestrichelt veranschaulichte Leitung 48 mit Hilfe des Steuergerätes 44 in einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand bewegt werden kann. In seiner Ruhelage ist das Ventil 46 geschlossen.
Ferner ist in der Baueinheit 42 eine Überdrucksicherungseinrichtung 50 in Gestalt eines federbelasteten Überdruckventils vorgesehen. Die Überdrucksicherungseinrichtung 50 ist in einem Gehäuse 52 angeordnet, in dem auch das Ventil 46 gehaltert ist. Durch das Gehäuse 52 führt die Druckleitung 22 hindurch, wobei von dieser eine das Ventil 46 umgehende Bypass-Leitung 54 abzweigt, die in Strömungsrichtung hinter dem Ventil 46 wieder in die Druckleitung 22 mündet. In dieser Bypass-Leitung 54 ist die Überdrucksicherungseinrichtung 50 mit einem scheibenförmigen Ventilkörper 56 gestaltet, der von einer Feder 58 gegen einen ringförmigen Ventilsitz 60 gepresst wird.
Mit dem Ventil 46 kann die Druckleitung 22 gezielt geöffnet werden, wenn Brennstoff an der Brenneinrichtung 24 austreten soll. Ferner kann die Druckleitung 22 verschlossen werden, um ein Ausdampfen von Brennstoff in die Brenneinrichtung 24 zu verhindern.
Bei geschlossenem Ventil 46 kann es bei einem Fehlbetrieb der Brennstoffpumpe 20 zu einem unerwünscht hohen und gegebenenfalls auch sicherheitsrelevanten Druckanstieg in der Druckleitung 22 kommen. Um zu verhindern, dass der Druck in der Druckleitung 22 über einen unzulässigen Wert steigt und die Druckleitung 22 zu bersten droht, ist die Überdrucksicherungseinrichtung 50 vorgesehen, mittels der Brennstoff mit hohem Druck durch die Bypass-Leitung 54 am geschlossenen Ventil 46 vorbeigeleitet werden kann.
In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Baueinheit aus einem Ventil 46* und einer Überdrucksicherungseinrichtung 50* veranschaulicht. Das Ventil 46* des zweiten Ausführungsbeispiels ist mit einem Kolben 62 versehen, der zum Verschließen der Druckleitung 22 verschiebbar in dem Ventil 46* gelagert ist. Die Überdrucksicherungseinrichtung 50* ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel in dem Kolben 62 des Ventil 46* angeordnet und verschiebt sich beim Bewegen des Kolbens 62 zusammen mit diesem.
Die Überdrucksicherungseinrichtung 50* ist entsprechend der Überdrucksicherungseinrichtung 50 mit einem Ventilkörper 56* gestaltet, der durch eine Feder 58* gegen einen Ventilsitz 60* vorgespannt ist. Der Ventilkörper 56* verschließt eine Bypass-Leitung 54*, die den Kolben 62 durchsetzt.
Bei geschlossenem Ventil 46* wird mit Hilfe der im Kolben 62 angeordneten Überdrucksicherungseinrichtung 50* wie oben beschrieben bei einem sicherheitskritischen Druckanstieg die Druckleitung 22 kurzfristig geöffnet und Druck durch die Bypassleitung 54* abgelassen.
Die Überdrucksicherungseinrichtung 50 bzw. 50* kann mit einem nicht dargestellten Wegaufnehmer am Ventilkörper 56 bzw. 56* versehen sein, mittels dem dem Steuergerät 44 mitgeteilt werden kann, wenn die Überdrucksicherungseinrichtung 50 bzw. 50* wirksam wird. Alternativ kann an der Druckleitung 22 ein nicht dargestellter Drucksensor vorgesehen sein, um einen sicherheitsrelevanten Druckanstieg in der Druckleitung 22 zu erkennen und diesen gegebenenfalls an einen Fehlerspeicher oder eine Störungsanzeige im Blickfeld eines Fahrers des zugehörigen Fahrzeugs weiterzumelden. Bezugszeichenliste 10 Brenner des Fahrzeug-Heizgerätes
12 Brennstoffzuführung
14 Brennluftversorgung
16 Brennstofftank
18 Saugleitung
20 Brennstoffpumpe
22 Druckleitung
24 Brenneinrichtung, insbesondere Brennstoffdüse
26 Brennkammer
28 Pfeile - Austrittsrichtung des Brennstoffs
30 Brennluftgebläse
32 Brennluftkanal
34 Dralleinrichtung
36 Pfeile - Einströmrichtung der Brennluft
38 Zündeinrichtung
40 Flammenwächter
42 Baueinheit
44 Steuergerät
46, 46* Ventil
48 Leitung
50, 50* Überdrucksicherungseinrichtung
52 Gehäuse
54, 54* Bypass-Leitung
56, 56* Ventilkörper
58, 56* Feder
60, 60* Ventilsitz
62 Kolben

Claims

1. Fahrzeug-Heizgerät, insbesondere Stand- oder Zusatzheizgerät, mit einer Brennstoffzuführung (12) zum Zuführen eines flüssigen Brennstoffs zu einer Brenneinrichtung (24), insbesondere einer Brennstoffdüse, und einem in der Brennstoffzuführung (12) angeordneten fernsteuerbaren Ventil (46), dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennstoffzuführung (12) eine Überdrucksicherungseinrichtung (50) vorgesehen ist.

2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überdrucksicherungseinrichtung (50) zu dem fernsteuerbaren Ventil (46) parallel geschaltet ist.

3. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überdrucksicherungseinrichtung (50) als Überdruckventil gestaltet ist, dessen Ventilkörper (56) entgegen der Strömungsrichtung des Brennstoffs in der Brennstoffzuführung (12) federnd vorgespannt ist.

4. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überdrucksicherungseinrichtung (50) als Drosselventil gestaltet ist.

5. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überdrucksicherungseinrichtung (50) als Berstscheibe gestaltet ist.

6. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überdrucksicherungseinrichtung (50) nahe der Brenneinrichtung (24) angeordnet ist.

7. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überdrucksicherungseinrichtung (50) mit dem fernsteuerbaren Ventil (46) in einer Baueinheit (42) zusammengefasst ist.

8. Heizgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Überdrucksicherungseinrichtung (50*) in dem fernsteuerbaren Ventil (46*), insbesondere in einem Kolben (62) von diesem Ventil (46*) angeordnet ist.

9. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Überdrucksicherungseinrichtung in einer Baueinheit mit einer Brennstoffpumpe (20) ausgebildet ist.

10. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Überdrucksicherungseinrichtung mit einem Mittel zum Einstellen eines abgesicherten Überdruckes versehen ist.

11. Fahrzeug mit einem Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10.