DE19504180C2 - Heizgerät für insbesondere Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät für insbesondere Fahr­ zeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Um bei bekannten Geräten die Verbrennungsluft mit Drall in die Brennkammer des Brenners des Wärmetauschers einführen zu können, ist axial vor der Brennkammer des Brenners ein be­ schaufelter Leitapparat vorgesehen. Dies ist konstruktiv auf­ wendig und führt zudem zu einem relativ großen Bauvolumen. Durch ein bei den bisherigen Brennern übliches Eingreifen der Glühkerze zum Zünden des in den Brenner des Wärmetau­ schers zu führenden Brennstoffes wird der komplizierte Auf­ bau des Gerätes noch zusätzlich vergrößert.

Das Bauvolumen wird bei einem Heizgerät dann besonders groß, wenn, wie dies beispielsweise bei einer Anordnung nach DE 42 43 712 C1 der Fall ist, dem Wärmetauscher das Gebläse koaxi­ al vorgelagert ist.

Bei einer Geräteausbildung der eingangs genannten Art kreu­ zen sich jedoch die Achsen des Wärmetauschers und des Geblä­ ses rechtwinklig, wodurch grundsätzlich die Voraussetzung für eine rationelle und damit kostengünstige sowie raumspa­ rend ausführbare Ausbildung eines Heizgerätes geschaffen wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Heizgerätes der eingangs genannten Art, welches bei einfachem Aufbau mit Hilfe weniger Einzelteile ein sehr kleines Bauvolumen bei ra­ tioneller Fertigung besitzt, und gleichwohl eine einwand­ freie Verbrennungsluftzuführung ermöglicht wird.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Mittel.

Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die Merkmale der Ansprüche 2 bis 12.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, die zentrale Öffnung des Wärmetauschers durch einen Teil­ bereich des Gebläses bildenden ersten und einen etwa recht­ winklig dazu verlaufenden zweiten Schenkel enthaltenden einteiligen Winkelflansch zu verschließen. Dieser einteili­ ge Winkelflansch erfüllt praktisch die Funktion eines Ge­ häuseteiles, in das insbesondere das Gebläse integriert werden kann. Der erste Schenkel dieses Winkelflansches ver­ läuft in einer etwa parallel zur Achse des Wärmetauschers verlaufenden Ebene und der zweite Schenkel in einer dazu senkrecht ausgerichteten Ebene. Hierbei deckt der zweite Schenkel die Öffnung des Wärmetauschers mit dem darin be­ findlichen Brenner ab.

Bei einer Ausbildung des Gebläses als Seitenkanal-Gebläse mit einem axial in zwei Hälften geteilten Seitenkanal ist diejenige Hälfte mit dem Luftein- und auslaß in den ersten parallel zur Achse des Wärmetauschers ausgerichteten Schen­ kel des Winkelflansches eingeformt.

Durch das Verschließen der Wärmetauscher-Öffnung mit dem zweiten Schenkel des Winkelflansches, in dessen ersten senkrecht dazu verlaufenden Schenkel ein Seitenkanal-Ge­ bläse integriert ist, läßt sich die Verbrennungsluft auf konstruktiv äußerst einfache Weise drallförmig in die of­ fene Stirnseite einer rohrförmig ausgebildeten Brennkammer einführen. Hierzu ist lediglich ein radial tangential an die Stirnseite der Brennkammer führender Luftzuführkanal offen in die die Wärmetauscher-Öffnung abdeckende Stirnsei­ te des zweiten Schenkels des Winkelflansches einzuformen. Dieser Kanal steht direkt mit dem Auslaß des Seitenkanales des in dem gleichen Winkelflansch angebrachten Gebläses in Verbindung. Umfangsmäßig geschlossen wird der Luftzuführ­ kanal innerhalb des zweiten Schenkels des Winkelflansches beim Aufsetzen des Winkelflansches auf die Öffnung des Wär­ metauschers, indem er von dem Wärmetauscher und/oder der Brennkammer abgedeckt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung kann die Glühkerze in recht vorteilhafter konstruktiv einfacher Weise in dem zweiten Schenkel des Winkelflansches gelagert werden und parallel zur Achse des Wärmetauschers und damit auch zur Achse des Brenners in den Brenner eingreifen. Diese Anord­ nung führt zu dem weiteren Vorteil, daß in der Stirnseite des zweiten Schenkels des Winkelflansches ein einfacher zur Stirnseite dieses Schenkels offener Verbindungskanal zwi­ schen der Glühkerze und dem Zuführkanal für die Verbren­ nungsluft eingeformt werden kann. Für einen umfangsmäßigen Verschluß dieses Verbindungskanales sorgt wieder das Auf­ setzen des Winkelflansches auf die Öffnung des Wärmetau­ schers, wodurch Teile des Wärmetauschers bzw. des Brenners den notwendigen Verschluß des Verbindungskanales bewirken. Der Verbindungskanal dient dazu, eine an sich bekannte Be­ lüftung der Glühkerze in einem Nebenstrom zu dem Verbren­ nungsluftstrom zu bewirken.

Die Glühkerze befindet sich in einer Glühkerzenkammer, die radial außen an die Brennkammerwand offen angrenzt. Von dem Inneren der Brennkammer getrennt ist die Glühkerzenkammer lediglich über eine brennstoffaufsaugende Auskleidung der Brennkammer. Durch das direkte Angrenzen der Glühkerze an die brennstoffaufsaugende Brennkammer-Auskleidung benötigt die Glühkerzenkammer keine eigene Brennstoffversorgung. In dem Bereich, in dem die Glühkerzenkammer lediglich durch die Brennkammer-Auskleidung gegenüber dem Inneren der Brennkammer abgetrennt ist, befindet sich in der Ausklei­ dung ein beide Kammern verbindendes Zündloch. Durch dieses Zündloch kann die die Glühkerze umspülende Luft von der Glühkerzenkammer in die Brennkammer abströmen.

Das aus dem Wärmetauscher abzuführende Abgas verläßt das Heizgerät durch einen Auslaß, der ebenfalls in den zweiten Winkel des Winkelflansches eingeformt ist. Ein bei gat­ tungsgemäßen Heizgeräten üblicher Flammfühler kann koaxial zur Wärmetauscherachse verlaufend in dem zweiten Schenkel des Winkelflansches konstruktiv äußerst einfach gelagert werden.

Der Brenner des Wärmetauschers ist bei dem erfindungsge­ mäßen Aufbau des Heizgerätes ausschließlich innerhalb des Wärmetauschers angeordnet und ragt allenfalls mit seinem Anschlußbereich geringfügig in den zweiten Schenkel des Winkelflansches hinein. Dabei liegt die Stirnseite des Brenners direkt an der insgesamt etwa ebenen Stirnfläche des zweiten Schenkels des Winkelflansches an.

Die Befestigung des Wärmetauschers kann allein durch ein Einklemmen zwischen dem Öffnungsrand des Wärmetauschers und dem Winkelflansch erzielt werden, so daß keine besonderen Halterungseinrichtungen für den Brenner erforderlich sind.

Auf die mit der Erfindung insgesamt erzielbaren Vorteile wird noch zusätzlich ausführlich im Zusammenhang mit der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispieles eingegangen werden.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Ansicht von unten auf ein Heizgerät mit ei­ nem senkrecht zur Achse des Wärmetauschers ange­ ordneten Seitenkanal-Gebläse,

Fig. 2 eine Ansicht des Heizgerätes nach Fig. 1 von vor­ ne,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Heizgerät nach Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt durch das Heizgerät nach Linie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 einen Schnitt ausschließlich durch das Gebläse nach der Linie V-V in Fig. 1,

Fig. 6 einen Schnitt ausschließlich durch den Brenner nach Linie VI-VI in Fig. 4.

Das Heizgerät besteht im wesentlichen aus zwei Hauptteilen, nämlich einem topfförmigen Doppelmantel-Wärmetauscher 1 mit einem darin liegenden Brenner 2 einerseits und einem Win­ kelflansch 3 mit einem Seitenkanal-Gebläse 4, einer Glüh­ kerze 5, einem Flammfühler 6, einem Luftzuführkanal 7 und einem Abgasstutzen 8 andererseits. Die aus dem Abgasstutzen 8 abgeführte Verbrennungsluft ist in der Zeichnung durch Pfeile A gekennzeichnet.

Der einteilige Winkelflansch 3 gliedert sich in einen er­ sten Schenkel 9, der in einer Ebene parallel zur Achse des Wärmetauschers 1 verläuft und einen senkrecht dazu aus­ gerichteten zweiten Schenkel 10. Der zweite Schenkel 10 deckt mit seiner Stirnseite bei an den Wärmetauscher 1 an­ montiertem Winkelflansch 3 die Wärmetauscher 1 - Öffnung dicht ab. In diesem zweiten Schenkel 10 befinden sich die oben bereits erwähnte Glühkerze 5 sowie der Flammfühler 6.

Der erste Schenkel 9 ist das Aufnahmeteil für das Seiten­ kanal-Gebläse 4, wobei dieses bereits einen Teil des Ge­ bläses 4 selbst darstellt. So ist die untere Hälfte des Seitenkanales des Gebläses 4 mit dem Luftzuführungskanal 7 des Gebläses direkt in diesen ersten Schenkel 9 eingeformt. In der Zeichnung ist dieser Bereich des Seitenkanales mit 11 bezeichnet. In diesem Bereich 11 gelangt die für den Brenner anzusaugende Luft durch den Luftzuführkanal 7. Die zuzuführende Verbrennungsluft ist in Fig. 2 mit einem Pfeil Z angedeutet. Ein noch von einem Gehäusedeckel abzudecken­ des Gebläserad 12 des Seitenkanal-Gebläses 4 ist in dem ersten Schenkel 9 gelagert und beherbergt die Förderschau­ feln des Seitenkanal-Gebläses 4. Ein Antriebsmotor 13 für das Gebläserad 12 ist mit einer senkrecht zur Achse des Wärmetauschers 1 verlaufenden Achse an dem ersten Schenkel 9 angeordnet und zwar auf dessen dem zweiten Schenkel 10 zugekehrten Innenseite.

Die in dem Gebläse 4 geförderte Verbrennungsluft wird durch eine von dem Seitenkanal-Bereich 11 in die Stirnseite des zweiten Schenkels 10 führende Öffnung 14 dem Brenner 2 zu­ geführt. Aus der Öffnung 14 strömt die geförderte Verbren­ nungsluft durch einen offen in die Stirnseite des zweiten Schenkels 10 eingeformten Zuführkanal 15 in einen zentralen spiralartigen Drallraum 16, der in Achsrichtung offen in ein Lochrohr 18 der Brennkammer 17 eines Brenners 2 über­ geht. Dabei verläuft der Zuführkanal 15 in der Stirnwand des zweiten Schenkels 10 radial derart, daß er etwa tangen­ tial in den Drallraum 16 einmündet. Auf diese Weise wird die Verbrennungsluft auf konstruktiv denkbar einfache Weise drallförmig in den Drallraum 16 eingeführt. Umfangsmäßig verschlossen ist der Zuführkanal 15 durch Stirnwandbereiche des Brenners 2.

Die Glühkerze 5 ist parallel zur Achse des Wärmetauschers 1 in dem zweiten Schenkel 10 gelagert und ragt in eine als eine Art Tasche ausgebildete Glühkerzen-Kammer 22, die mit einem radial offenen Bereich an die zylindrische Außenwand der Brennkammer 2 angrenzt. Innerhalb der zylindrischen Außenwand der Brennkammer 2 befindet sich eine brennstoff­ aufsaugende Auskleidung 23, die die Glühkerzenkammer 22 von der Brennkammer 17 trennt. Innerhalb dieses zwischen den beiden Kammern 17, 22 liegenden Bereiches der Auskleidung 23 befindet sich ein radial verlaufendes Zündloch 24. Beim Zünden wirkt die Glühkerze 5 direkt auf den Brennstoff in der Brennkammer-Auskleidung 23. Dadurch bedarf die Glüh­ kerzen-Kammer 22 keiner eigenen Brennstoffzufuhr.

Für eine Belüftung der Glühkerze 5 mit einem aus der von dem Gebläse 4 geförderten Verbrennungsluft abgezogenen Ne­ benstrom sorgt ein in die Stirnwand des zweiten Schenkels 10 offen eingeformter Verbindungskanal 19, der als Kerzen­ belüftungskanal bezeichnet werden kann, und der bei an den Wärmetauscher 1 anmontiertem Winkelflansch 3 in der glei­ chen Art umfangsmäßig verschlossen ist wie der Zuführkanal 15.

Auch der Flammfühler 6 ist in dem zweiten Schenkel 10 ge­ lagert und ragt parallel zur Achse des Wärmetauschers 1 und damit auch parallel zur Glühkerze 5 in einen Raum zwischen Brenner 2 und Wärmetauscher 1.

Das aus dem Wärmetauscher 1 abzuführende Abgas gelangt über den in dem zweiten Schenkel 10 eingeformten Abgasstutzen 8 aus dem Wärmetauscher heraus.

Der Brenner 2 ist an seinem dem zweiten Schenkel 10 zuge­ kehrten Ende mit einem radial auskragenden Flansch 20 ver­ sehen, über den er durch ein Einklemmen zwischen dem Win­ kelflansch 3 und dem Wärmetauscher 1 gelagert ist.

Durch eine Brennstoffleitung 21 wird Kraftstoff in die Brennkammer 17 des Brenners 2 geführt. Zur Aufnahme der Brennstoffleitung 21 ist in dem zweiten Schenkel eine offen eingeformte Nut vorgesehen.

Der Brennstoff wird von der Brennkammer-Auskleidung 23 auf­ gesaugt und verdampft. Das sich bildende Brennstoff-Luft- Gemisch kann an dem Zündloch 24 von der Glühkerze 5 ent­ zündet werden.

Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen vorstehend beispielhaft beschriebenen Ausführung eines Heizgerätes be­ stehen nochmals zusammengefaßt in folgendem.

• - Kompakte rationell herstellbare Baueinheit durch sich et­ wa rechtwinklig kreuzende Achsen des Gebläses und des Wär­ metauschers,
• - Erzeugung einer drallbehafteten Verbrennungsluftzuströ­ mung auf konstruktiv einfache Weise und optimal kurzem Strömungsweg und dadurch reduzierte Strömungsverluste,
• - Senkung der elektrischen Leistungsaufnahme des Gebläses durch verringerte Strömungsverluste,
• - kurze Baulänge des Heizgerätes,
• - Reduzierung der zwischen einzelnen Bauteilen erforderli­ chen Dichtungen durch Teilereduzierung und damit verbunden eine Senkung des Montageaufwandes,
• - insgesamt kostengünstige Herstellbarkeit des Heizgerätes.

Claims (12)

1. Heizgerät für insbesondere Fahrzeuge mit unter anderem einem topfförmigen Doppelmantel-Wärmetauscher (1) mit einer zentralen Öffnung, in die koaxial zur Wärmetauscherachse ein Brenner (2) für zu verbrennenden Kraftstoff eingreift, einem Gebläse (4), das insbesondere ein Seitenkanal-Gebläse ist, zur Zufuhr von Verbrennungsluft in eine Brennkammer (17) des Brenners (2), einer von einem geringen Teilstrom der Verbrennungsluft umspülten Glühkerze (5) zur Kraft­ stoffzündung und ggf. einem Flammfühler (6) innerhalb der Brennkammer des Brenners (2), bei dem sich die Achsen des Wärmetauschers (1) und des Gebläses (4) etwa rechtwinklig kreuzen, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Öffnung des Wärmetauschers (1) durch einen einen Teilbereich des Gebläses bildenden einen ersten und einen etwa rechtwinklig dazu verlaufenden zweiten Schenkel enthaltenden einteiligen Winkelflansch (3) verschlossen ist, wobei der erste Schenkel (9) in einer etwa parallel zur Achse des Wärmetauschers (1) verlaufenden Ebene und der zweite Schenkel (10) in einer dazu senkrecht ausgerichteten Ebene liegt und die Öffnung des Wärmetauschers (1) direkt abdeckt.

2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (4) ein Seitenkanal-Gebläse mit einem axial in zwei Hälften geteilten Seitenkanal mit einer den Luft­ ein- und auslaß (7 bzw. 14) enthaltenden in den ersten Schenkel (9) des Winkelflansches (3) eingeformten Hälfte ist.

3. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (14) des Gebläses (4) in einen in den zwei­ ten Schenkel (10) des Winkelflansches (3) zum Wärmetauscher (1) hin offen eingeformten Zuführkanal (15) mündet, der in­ nerhalb dieses Schenkels radial tangential in einen zent­ risch angeordneten zum Wärmetauscher (1) hin offenen Drall­ raum (16) führt, und daß der Zuführkanal (15) bei an den Wärmetauscher (1) anmontiertem Zustand des Winkelflansches (3) durch Anlage an Bereiche des Wärmetauschers (1) und/ oder des in dem Wärmetauscher (1) eingreifenden Brenners (2) umfangsmäßig verschlossen ist, während der zentrisch angeordnete Drallraum (16) offen in die Brennkammer (17) des Brenners (2) übergeht.

4. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Zünden des Brenners (2) dienende Glühkerze (5) koaxial zur Brennkammerachse verlaufend in dem zweiten Schenkel (10) des Winkelflansches (3) gelagert ist.

5. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Zuführkanal (15) in dem zweiten Schenkel (10) ein in diesem Schenkel offener durch einen Gegenbereich des Wärmetauschers (1) und/oder Brenners (2) umfangsmäßig ver­ schließbarer Verbindungskanal (19) zu der Glühkerze führt.

6. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkerze (5) in eine radial an eine den Brennstoff aufsaugende Auskleidung (23) der Brennkammer (17) offen an­ grenzende Glühkerzenkammer (22) ragt und dabei einen nur geringen Abstand gegenüber der Brennkammerauskleidung (23) besitzt.

7. Heizgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich, in dem die Glühkerzenkammer (22) radial offen an die Brennkammer-Auskleidung (23) angrenzt, ein ra­ diales die beiden angrenzenden Kammern verbindendes Zünd­ loch (24) vorgesehen ist.

8. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten Schenkel (10) des Winkelflansches (3) für das den Wärmetauscher (1) verlassende Abgas eine Aus­ laßöffnung vorgesehen ist.

9. Heizgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung innerhalb des zweiten Schenkels (10) in einen Abgasstutzen (8) mündet in dem das Abgas um etwa 90 Winkelgrad umgelenkt wird.

10. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein in den Wärmetauscher (1) ragender Flammfühler (2) koaxial zur Wärmetauscherachse verlaufend in dem zweiten Schenkel (10) des Winkelflansches (3) gelagert ist.

11. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (2) ausschließlich innerhalb des Wärmetau­ schers (1) angeordnet ist und an dem zweiten Schenkel (10) des Winkelflansches (3) anliegt.

12. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (2) über einen von diesem radial auskragen­ den Flansch (20) zwischen dem zweiten Schenkel (10) des Winkelflansches (3) und dem Wärmetauscher (1) fixiert gela­ gert ist.