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Benzin- und Ölheizgerät mit Druckluftzerstäubung für Fahrgastraumheizung
Die Erfindung betrifft ein Benzin- und ölheizgerät mit Druckluftzerstäubung für
Fahrgastraumheizung, das aus einem Brenneraggregat und einem Wärmetauscher besteht,
wobei Frischluft das Heizmedium darstellt und der Verbrennungsvorgang innerhalb
eines geschlossenen Rohrsystems des Wärmetauschers vor sich geht.
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Die Anwendung des Prinzips der Druckluftzerstäubung in einem Brenneraggregat
in Verbindung mit einem Wärmetauscher ist bekannt, ebenso der Aufbau eines koaxialen
Rohrsystems für den Wärmetauscher. Es ist bereits ein solches Heizgerät vorgeschlagen
worden, dessen Rohrsystem an einen Ventilator angeschlossen ist und in dem sich
zentral ein Heizrohr befindet, in das Verbrennungsluft eingeleitet wird. Im Bereich
einer düsenförmigen Einengung innerhalb des Heizrohres findet eine Beschleunigung
der Luftströmung statt, Wobei der Luftstau vor dieser düsenförmigen Einengung über
einen Rohranschluß nach einem Schwimmerregler geleitet wird, in dem eine Druckerhöhung
stattfindet und der darin befindliche Brennstoff einer Brennerdüse zugeführt wird.
Diese in Richtung der Luftströmung zentral im Heizrohr liegende Brennerdüse läßt
den Brennstoff austreten, der unter der Wirkung des Luftstromes der Verbrennungsluft
der Zerstäubung unterliegt.
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Ein mit Druckluftzerstäubung versehenes Brenneraggregat besteht bereits
als Küchenherd- und Kesselfeuerung, (las mit einem Gebläse für die Verbrennungsluft
versehen ist, wobei das Gebläse für die Verbrennungsluft in
bzw. vor einem
Druckraum angeordnet ist, aus mehreren hintereinandergeschalteten Ventilatoren besteht
und dem Schwimmerregler Druckluft aus dem Druckraum zuführt. In der Ausströmöffnung
für die Verbrennungsluft im Druckraum befindet sich die Brennerdüse, welcher der
Brennstoff aus dem Schwimmerregler über eine Steigleitung zugeführt wird.
| Es sind Wärmetauscher bekannt, die mit einem zentralen |
| Heizrohr versehen sind, welches über Querzüge mit einem |
| doppelwandigen Bohrteil verbunden ist, durch das
,die hei- |
| ßen Abgase des Verbrennungsprozesses strömen, die im
abge- |
| kühlten Zustand nach außen abgeführt werden. Ein äußerer |
| Hantel umgibt mit Abstand den Wärmetauscher und die ver- |
| bleibenden Ringspalte zwischen dem doppelwandigen Rohrteil |
| und dem Kantel sowie dem BeizrQhr sind zur Führung des
Heiz- |
| mediums und zum Aufheizen desselben bestimmt. |
| Die Verbindung-eines Brenneraggregats.mit Druokluftserstäu- |
| bung und einem daran angebauten Wärmetauscher konnte sich |
| gegenüber der Systemen mit rotierendem Zerstäuberbeoher oder |
| einer Boohdruck-Brennatoffeinapritzung bisher in der
Praxis |
| nicht durchsetzen. Der Verbrennungsvorgang unterliegt in |
| dem geschlossenen, Rohrsystem eines Wärmetauscher gegenüber |
| der sonst gebräuchlichen Anwendung als Küchenherd- oder Kes- |
| selfeuerung ungleich anderen Bedingungen , die ungünstiger |
| sind und darin bestehen, daß der Ausbrenngrad des Brenastoff- |
| gemisehes die Bildung von Bußansätzen im Bereich des Wärme- |
| tausehers bewirkt Obgleich die Druokluftzerstäubung in |
| baulicher Hinsicht Torteile bietet, da sie stark beanspruchte |
| Teile, wie die Brennstoff-Hochäruokpunpe, vermeidet,
oder |
| den rotierenden Zerstäuberbeoher mit seiner Neigung zur
Ver- |
| krustung oder Verrußung entbehrlich nacht, konnte sich die- |
| ser Beizgerätetyp in einer komplexen Bauart mit angeschlos- |
| senem Wärmetauscher in der Praxis bisher nicht durchsetzen. |
| Zweck der Erfindung ist es, ein Ölheizgerät unter Verwendung |
| der Bruokluftzerstäubung des flüssigen Brennstoffes zu schaf- |
| fen, welches einen Wärmetauscher besitzt, in
Aufbau einfach |
| gestaltet ist, die Verwendung von stark beanspruchten und |
| unzuverlässig arbeitenden Seilen entbehrlich macht und wei- |
| testgehend geräuscharm arbeitet. |
| Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eis
vorteilhafte Kon- |
| struktion des Brenneraggregats und des Wärmetauschers in |
| einen Gerät komplexer Bauart au vereinigen und dieses nach |
| Gesichtspunkten des Baukastenprinzips aufzubauen, welches |
die Montage erleichtert, das Auswechseln der einzelnen Baugruppen
bzw. deren Instandhaltung unter vereinfachten Bedingungen gewährleistet und durch
Einfügen von weiteren Bauteilen eine Anpassung der Stellung von Einlaß- und Auslaßöffnung
an besondere räumliche Verhältnisse ermöglicht.
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Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß
das Gebläse, die Brennerkombination und der Wärmetauscher als selbständige Baueinheiten
vorgesehen sind, wobei zwischen Gebläse und Brennerkombination gegebenenfalls Luftkrümmer
für die Verbrennungs- und Frischluft vorgesehen sind und die Verbindung zwischen
dem Gebläse und der Brennerkombination bzw, den zwischengeschalteten Luftkrümmern
durch eine Flansch-Steck-Verbindung erfolgt, während der Wärmetauscher gegenüber
der Brennerkomb?.nation eine Steckverbindung aufweist.
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Das Gebläse ist als Achsialventilator für die Frischluft und als mehrteiliges,
hintereinandergeschaltetes Radialgebläse für die Verbrennungsluft ausgebildet. Gegenüber
der Brennerkombination bzw. dem Luftkrümmer weist das Gehäuse eine Flansch-Steckverbindung
auf.
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Die Brennerkombination sieht die Anordnung des Schwimmerreglers und
der Brennerdüse im Druckraum eines Gehäuses vor, das an der Außenseite ein Magnetventil,
eine Glühkerze und eine Brennkammer trägt, während die Brennstoffzuleitung zum Schwimmerregler
sich im Druckraum befindet und das Magnetventil eine Verbindung mit dem Druckraum
und mit dem Schwimmerregler aufweist, die ebenfalls durch den Druckraum führt.
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Die Brennkammer ist aus zwei Teilen gebildet, welche Trichterform
besitzen und mit ihren größeren Öffnungen zueinander gekehrt sind, wobei das an
die Brennerdüse anschließende Triehterteil Öffnungen für die Verbrennungsluft aufweist
und die
Anschlußstelle zum zweiten Trichterteil einen Ringspalt
für zusätzliche Verbrennungsluft bildet.
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Ein Düsenhalter mit einer konischen Öffnung ist zur Aufnahme der .gleichfalls
konischen Brennerdüse vorgesehen, wobei ein Ringspalt verbleibt, in dem Durchbrüche
in der Wand des Düsenhalters einmünden, die andererseits mit dem Druckraum des Verbrennungsluftgebläses
in Verbindung stehen und die Zerstäubungsluft zuführen.
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Das Magnetventil ist als Regel und Sperrorgan ausgebildet und in die
Luftdruckleitung aus dem Druckraum zum Schwimmerregler eingeschaltet, wobei ein
Ventilteller unter der Einwirkung einer Elektromagnet-Einrichtung steht, während
eine in den Raum um den Ventilteller eiamündende konische Luftabblasöffnung mit
einer konischen Stellschraube als Schließ- und Regelteil versehen ist und eine hohlgebohrte
Schraube zur Befestigung des ebenfalls hohlgebohrten Eisenkerns der Elektromagneteinrichtung
als Entlüftungseinrichtung für den Schwimmerregler dienst, wenn der Ventilteller
die Druckluftzufuhr nach dem Schwimmerregler sperrt.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt und zwar zeigt Fig. '! ein Heizgerät im Schnitt, Fig. 2 die Baueinheiten
desselben Fig. 3 eine Ansicht gemäß Schnittlinie, nach Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt
durch Brennerdüse und Düsenhalter Fig. 5 und 6 den Düsenhalter im Schnitt in zwei
Ansicht« Fig. 7 das Magnetventil im Schnitt Fig. 8 das Magnetventil in einer
Seitenansicht mit eine. Gehäuseabschnitt, Fig. 9 und 10 eine Anordnung mit Luftkrümmern.
Fig.
1 zeigt die Grundform des Heizgerätes, bei der drei Bauteile, das Gebläse 1, die
Brennerkombination 2 und der Wärmetauscher 3 in unmittelbarem Zusammenhang stehen.
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Im Gebläse 1 dient ein Elektromotor 4 zum Antrieb eines Axialventilators
5 für die Frischluft und eines mehrteiligen Radialgebläses 6 für die Verbrennungsluft.
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Die Brennerkombination 2 ist in einem Gehäuse 21 untergebracht und
dieses ist über einen Ringflansch 22 an das. Gebläse 1 angeschlossen. Der Ringflansch
22 setzt sich hierbei vor die Randpartie der äußeren Trennwand 13 im Gehäuse ? und
er sichert die ausgerichtete Zage der beiden Bauteile, des Gebläses 1 und
der Brennerkombination 2, zueinander. Der Druckraum 15 im Gehäuse 21 ist dadurch
einerseits von dieser Trennwand 13 begrenzt, vor der sich die letzte Stufe des Radialgebläses
6 befindet, dessen Lüfterrad unmittelbar im Druckraum 15 rotiert: Andererseits bildet
eine Stirnwand 23 im Gehäuse 21 den Abschluß des Druckraumes 15 nach dem Wärmetauscher
3. In einer mittleren Öffnung dieser Stirnwand 23 ist der Düsenhalter 24 und die
Brennerdüse 25 eingesetzt. Die Ausbildung und Wirkungsweise der Brennerdüse 25 wird
anhand der Fig. 5; 6 und 7 weiter unten beschrieben. Im Druckraum 15 befindet sich
ein Schwimmerregler 26, an den eine Steigleitung 27 zur Brennerdüse 25, eine Brennstoffzuleitung
28 und eine Druckleitung 29 angeschlossen ist. Die Druckluftleitung 29 führt zu
einem Magnetventil 30, das außerhalb des Druckraumes 15 in einem mit einem Deckel
31 abgeschlossenen Teil des Gehäuses 21 untergebracht ist. Dieses Magnetventil 30
ist über einem Druckluftansahluß 32 unmittelbar mit dem Druckraum 15 verbunden.
Das Magnetventil 30 übt eine Sperr- und Regelfunktion aus, welche die Zuführung
der Druckluft aus dem Druckraum 15 nach dem Schwimmerregler 26 dosiert bzw. unterbricht.
Der Aufbau des Magnetventils 30 wird anhand der Fig. 8 weiter unten noch näher beschrieben.
Die Wirkungsweise des Schwimmerreglers 26 wird als allgemein bekannt vorausgesetzt
und deshalb nachstehend nur kurz erläutert.
Las Gehäuse des Schwimmerreglers
26 ist luftdicht abgeschlossen, ein (nicht dargestellter) Schwimmer in demselben
stellt das Brennstoffniveau so ein, daß darüber ein Luftpolster verbleibt, welches
im Betriebszustand des Brenners einen Überdruck aufweist, der vom Druckraum 15 über
das Magnetventil 30 eingestellt wird. Unter dem Einfluß des Luft-Überdrucks: im
Schwimmerregler wird der Brennstoff in der Steigleitung 27 hochgedrückt und der
Brennerdüse 25 zugeführt. Der Schwimmerregler 26 ist über ein Kugelventil (nicht
dargestellt) mit der Brennstoffzuleitung 29 verbunden, das vom Schwimmer gesteuert
wird. An der Außenseite der Stirnwand 23 des Gehäuses 21 ist eine Brennkammer 33
angeschraubt, vtelche unmittelbar an die Brennerdüse 25 anschließt und aus zwei
trichterförmigen Teilen gebildet wird, deren größere Öffnungen zueinander gekehrt
und unter Bildung e,rnes Ringspaltes 34 miteinander verbunden sind. Die der Brennerdüse
25 zugekehrten Hälfte der Brennkammer 33 besitzt in Düsennähe giemenöffnungen 35,
welche der durch die Öffnungen 3e in der Stirnwand 23 zugeführten Verbrennungsluft
bei Ihrem Eintritt in die Brennkammer 33 einen starken Drall verleihen. Eine seitliche
Öffnung in der Brennkammer 33 läßt eine Glühkerze 3? in den Brennkammer-Innenraum
durchtreten und die Glühkerze 37 ist andererseits In einem Flanschten des Gehäuses
21 verschraubt. Durch Abheben des Deckels 31 Ist die Glühkerze 37 von außen zugänglich
und auswechselbar. Ein äußerer Ringkanal 38 im Gehäuse 21 läßt den Frischluftstrom
vom Gebläse 1 nach dem Wärmetauscher 3 durchtreten.
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Der Wärmetauscher 3 weist ein koaxial aufgebautes Rohrsystem auf,
welches aus einem zentralen Heizrohr 39, einem doppelwandigen Rohrteil 40, Querzügen
41 zwischen Heizrohr 39 und doppelwandigem Rohrteil 40 und einem Mant-."-rohr 42
besteht. Die zwischen diesen Teilen verbleibenden Ringkanäle 43; 44 werden von der
Frischluft durchströmt, die vom Axialventilator 5 durch die Ringkanäle 16; 38 gedrückt
wird und die als
Heißluft die Ausströmöffnung 45 passiert. Die Abgase
des Verbrennungsprozesses werden durch den Abgasstutzen 46 ausge.stoßen, der am
doppelwandigen Rohrteil 40 angeschlossen ist und durch eine Öffnung im Mantelrohr
42 nach außen tritt. In Fig. 2 sind die einzelnen Bauteile des Heizgerätes, das
Gebläse '1, die Brennerkombination 2 und der Wärmetauscher 3 im getrennten Zustand
dargestellt. Wie daraus ersichtlich, ist für die Anschlusstelle zwischen dem Gebläse
1 und der Brennerkombination 2 in dem Gehäuse 7 eine Ausnehmung und am Gehäuse 21
der Ringflansch 22 vorgesehen.
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Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch das Gehäuse 21 für die Brennerkombination
2, welcher den Ringkanal 16 für die Frischluft und den Druckraum 'i5 erkennen läßt.
Es ist ferner daraus die Anordnu-g der Öffnungen 36 in der Stirnwand 23 für den
Durchtritt dt.2 Verbrennungsluft nach der Brennkammer 33 zu entnehmen. Die Darstellung
der Steigleitung 27 für den Brennstoff zeigt deren Austrittssteile aus dem unteren
Teil des Schwimmerreglers 26.
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Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Düsenhalter 24 und durch die
Brennerdüse 25; Ein Teil der Steigleitung 27 und deren Anschluß an die Brennerdüse
25 ist ebenfalls dargestellt. Ein zwischen dem Düsenhalter 24 und der Brennerdüse
25 verbleibender Ringkanal 57 ist vorn offen und er steht über seitliche Öffnungen
58 im Düsenhalter 24 mit dem Druckraum 15 in Verbindung, aus dem der Zerstäubungsluftstrom
über den Ringkanal 57 vor die Brennerdüse 25 gelangt. Durch die tangentiale Einführung
der Zerstäubungsluft in den Ringkanal 57 tritt diese als rotierender Luftwirbel
mit hoher Umdrehungsgeschwindigkeit vor der Brennerdüse 25 aus. Aus dem relativ
großen Geschwindigkeitsunterschied zwischen Brennstoffaustritt und dem Zerstäubungslufttransport
ergibt sich eine intensive und gleichmäßige Zerstäubung des Brennstoffes. Dieser
wird in der engen Bohrung
der Düse dosiert und die nachfolgende
erweiterte Bohrung bewirkt, daß der Brennstoffstrahl mit nur kleiner Geschwindigkeit
austritt.
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Fig. 5 und 6 zeigen den Düsenhalter 24 in einem Längs- und einem Querschnitt.
Es ist daraus der tangentiale Verlauf der vier Öffnungen 58 ersichtlich, welche
die Zerstäubungsluft in den Ringkanal 57 überleiten und darin die rotierende Bewegung
derselben erzeugen. Ein Ringflansch 59 dient zur Befestigung des Düsenhalters 24
an der Stirnwand 23 des Druckraumes 15.
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Fig. 7 und 8 stellen einen Schnitt durch das Magnetventil 30 dar.
Es ist eine Magnetspule 60 mit Eisenkern 61 vorgesehen, der eine durchgehende Bohrung
62 aufweist und mit einer gleichfalls durchbohrten Schraube 63 an einem Gehäuse
64 befestigt ist. In der Bohrung 62 ist eine Schraubenfeder 65 und ein längsverschiebbarer
Bolzen 66 vorgesehen, der mit seinem spitzen Ende einen Ventilteller 67 angreift
und diesen gegen einen Ventilsitz 6$ drückt, wenn die Magnetspule 60 stromlos ist.
Der Ventilteller 67 bewegt sich unter dem Einfluß des von der Magnetspule 60. entwickelten
Kraftfeldes zum Eisenkern 61, wobei die Anzugsbewegung durch einen magnetischen-Rückschluß
über Gehäuse 64 und Rückschlußring 69 verstärkt wird. Ein unmagnetischer Abschlußring
70 ist zwischen Eisenkern 61 und Rückschlußring 69 eingelötet. Im Ventilgehäuse
71 ist ein Raum um den Ventilteller 67 ausgeäpart, in dem von unten her ein Rohranschluß
72 für die Druckluftleitung 29 zum Schwimmerregler 26 einmündet, während eine Bohrung
74 im Gehäuse 21 mit dem Druckraum 15 in Verbindung steht. Von oben her mündet in
den Raum um den Ventilteller 67 eine konische Bohrung 75, in die eine Stellschraube
76 mit einer konischen Spitze eingreift. Diese Stellschraube 76 ist mit einem Griffteil
77 versehen und sie führt durch
eine Querbohrung 78, welche Entlüftungszwecken
dient. Die Wirkungsweise des Magnetventils 30 ist folgendes Im stromlosen Zustand
verschließt der Ventilteller 67 den Ventilsitz 68, es kann also keine Druckluft
in den Schwimmerregler 26 gelangen und somit der Brennstoff nicht aus der Brennerdüse
25 austreten. Wird die Magnetspule 60 an Spannung gelegt, dann öffnet sich das Ventil
und der Luftüberdruck aus dem Druckraum 15 wird 3.m Schwimmerregler 26 wirksam.
Durch die Stellschraube 76 wird die konische Bohrung 75 teilweise freigegeben und
die Druckluft entweicht über die Querbohrung 78, wodurch der Druck 3.m Schwimmerregler
26.reduziert und die aus der Brennerdüse 25 austretende Brennstoffmenge vermindert
wird. Durch diesen Vorgang läßt sich die zur Verbrennung gelangende Brennstoffmenge
stufenlos einstellen und außerdem die Umstellung von Benzin auf Öl und umgekehrt
vornehmen, was die unterschiedliehen spezifischen Wichte dieser beiden Brennstoffe
bedingen. Wird das Magnetventil 30 beim Abschalten der Heizung stromlos .und wird
der Ventilteller 67 durch Auflage auf den Ventilsitz 68 die Druckluftbeaufschlagung
des Schwimmerreglers 26 sperren,
so würde in diesem der Überdruck bestehen
bleiben und die Brennstoffzufuhr zur Brennerdüse 25 noch über eine Weile
stattfinden. Deshalb ist der feststehende Eisenkern 61 durchbohrt und durch eine
ebenfalls hohlgebohrte Schraube 63 befestigt, um den Überdruck aus dem Schwimmerregler
26 schnell entweichen zu lassen. Im strombeauflagten Zustand des Magnetventils 30
sperrt der Ventilteller 67 diese Öffnung.
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Fig. 9 und 10 zeigen eine Anordnung am Heizgerät mit Luftkrümmern
79; 80, wobei in Fig. 9 ein 900 Luftkrummer 79 zwischen der Brennerkombination
2 und dem Wärmetauscher 3 vorgesehen ist, während in Fig. 10 die Anwendung eines
weiteren Luftkrümmers 80 eine Umlenkung um 1800 für den Verbrennungs-und
Frischluftstrom bewirkt und das Luftansaugende des Heizgerätes
in
die gleiche Richtung gelegt wird, wie der Heißluftaustritt. Durch die Anwendung
der Luftkrümmer 79; 80, einzeln oder in Kombination, ist eine Anpassung des Gerätes
an besondere Einbauverhältnisse möglich. Die Ausbildung der Luftkrümmer 79; 80 sieht
vor, daß zwei Rohr-Kniestücke 81, 82 mit unterschiedlichen lichten Z;leiten ineinandergesteckt
und durch Stege 83 in ihrer Lage zueinander gesichert werden. Das innere und äußere
Rohr Kniestück 81, 82 besitzt die zum Anschluß an die Verbrennungsluftführung notwendige
Ausbildung als Flansoh-Steckverbindung 84; 85. Einzelheiten der Flansch-Steckverbindung
sind ferner der Fig. 2 zu entnehmen, aus der ersichtlich ist, daß der innere Teil
der Steckverbindung 89 aus einem Ringflanschteil am Gehäuse 21 besteht, das in eine
Öffnung im gegenüberliegenden Teil eingreift. Ein Ringflansch 22 am Gehäuse 7 des
Gebläses 1 steht einem gleichen Ringflansch an der Brennerkombination 2 gegenüber.
Die Steckverbindung 83 in Fig. 2 zwischen Brennerkombination 2 und Wärmetauscher
3 sieht das Überschieben des Mantelrohres 42 über das Gehäuse 21 vor, mit dem es
auch durch radiale Schrauben verbunden wird, und das gleichzeitige Überschieben
des Heizrohres 39 über einen Flansch 50 am Gehäuse 21. Ein unterer Anschlußstutzen
86 an diesem Gehäuse 21 ist zur Einführung des elektrischen Anschlußkabels in das
Heizgerät vorgesehen.