DE19546130A1 - Verdampfungsbrenner eines motorunabhängigen Fahrzeugheizgeräts - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdampfungsbrenner eines motorunabhängigen Fahrzeugheizgeräts gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-C1 44 01 799 ist ein gattungsgemäßer Verdampfungsbrenner bekannt, bei dem eine Brennkammer stirnseitig von einer plattenförmigen Verdampferaufnahme begrenzt wird, an welcher eine Brennstoffleitung einmündet, an welcher ein saugfähiger Körper zur Speicherung und Verdampfung des Brennstoffs gelagert ist und an der ferner außen ein Anlaufbund zur Anlage einer Stirnseite der Brennkammer vorgesehen ist. Nachteilig an der dort gezeigten Anordnung ist, daß der saugfähige Körper in einigem Abstand von der Rückwand der Verdampferaufnahme mittels eines separaten topfartigen Halters befestigt werden muß, so daß sich zwischen Rückwand und saugfähigem Körper eine Zündkammer ausbildet, für die eine sehr kleine Zündluftbohrung im Bereich der Rückwand angeordnet sein muß, und die ferner über Durchbrüche im saugfähigen Körper mit der Brennkammer verbunden sein muß.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Brenner derart zu verbessern, daß dieser im Aufbau vereinfacht wird und sein Zünd- und Betriebsverhalten verbessert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Dadurch, daß der saugfähige Körper durch einen Stützring in Anlage an einer das Ende der Brennstoffleitung lagernden Rückwand der Verdampferaufnahme gehalten wird, welcher Stützring in eine an einem Innendurchmesser der Verdampferaufnahme vorgesehenen- Nut eingesetzt wird, ergeben sich eine Reihe von Vorteilen. Der saugfähige Körper kann sich flächig an der gesamten Rückwand der Verdampferaufnahme abstützen und wird mit seiner der Brennkammer zugewandten vorderen Fläche durch die exakt an der Verdampferaufnahme herstellbare Nut für den Stützring mit einer definierten Gesamtstärke in einem definierten Abstand von dieser Rückwand gehalten. Der Stützring ist leicht in die Nut einsetzbar und für einen Austausch des saugfähigen Körpers auch leicht aus dieser entfernbar. Durch den Entfall einer Zündkammer sind keinerlei Bohrungen in der Rückwand der Verdampferaufnahme nötig und auch der saugfähige Körper benötigt keinerlei Durchbrüche für eine Kommunikation mit der Brennkammer. Dies erleichtert die Fertigung und erhöht die Haltbarkeit des saugfähigen Körpers.

Vorteilhaft ist es, wenn an der Verdampferaufnahme eine Aufnahmebohrung für eine sich vor dem saugfähigen Körper erstreckende Zündeinrichtung vorgesehen ist. Dadurch, daß auch die Aufnahmebohrung exakt an der Verdampferaufnahme positionlerbar ist, ergibt sich ein genau definierter Abstand von der Oberfläche des saugfähigen Körpers, welche vom Innenrand der Nut definiert wird zur Zündeinrichtung, deren Position von der Aufnahmebohrung festgelegt wird. Ein solch exakter Abstand zwischen Zündeinrichtung und saugfähigem Körper ist für eine sichere Funktion insbesondere während des Startablaufes unabdingbar.

Bei Vorhandensein eines separaten Flammwächters ist es vorteilhaft, wenn an der Verdampferaufnahme eine weitere radial verlaufende Aufnahmebohrung für diesen Flammwächter vorgesehen ist. Vorteilhaft ist es jedoch insbesondere beim erfindungsgemäßen Brenneraufbau, wenn in an sich bekannter Weise die Zündeinrichtung von einer keramischen Glühkerze mit einem PTC-Widerstandsverhalten gebildet wird, die gleichzeitig die Funktion eines Flammwächters übernimmt. Ein solches Bauteil mit integrierter Zünd- und Flammwächterfunktion ist gerade in diesem Falle besonders vorteilhaft einsetzbar, weil sich der saugfähige Körper direkt an der Rückwand der Verdampferaufnahme befindet und daher die Zündeinrichtung auf der der Brennkammer zugewandten Seite des saugfähigen Körpers angeordnet ist, wo sie auch eine Flammwächterfunktion wahrnehmen kann.

Gegenüber einer gattungsgemäßen Verdampfungsbrenneranordnung ergibt sich auch zusätzlich ein Vorteil dadurch, daß die Brennstoffleitung zentrisch in die Rückwand einmündet. Dies war aufgrund der von der Rückwand beabstandeten Lagerung des saugfähigen Körpers beim gattungsbildenden Stand der Technik nicht möglich. Eine zentrische Einmündung der Brennstoffleitung gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung des Brennstoffs im saugfähigen Körper unabhängig von der Einbaulage des Fahrzeugheizgeräts.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn sich der saugfähige Körper in an sich bekannter Weise aus einer an der Rückwand anliegenden Schicht aus einer metallischen Watte und aus einem daran anschließenden, der Brennkammer zugewandten scheibenförmigen Sinterkörper zusammensetzt, wobei die metallische Watte durch Einsetzen des Stützrings in einen definiert vorgespannten Zustand gebracht wird. Die exakte Vorspannung der Schicht aus metallischer Watte gewährleistet zum einen eine sichere Lagerung des Sinterkörpers und zum anderen insbesondere auch eine definierte Kapillarität innerhalb der Watte, welche für eine exakte Brennstofbevorratung und Verteilung im saugfähigen Körper besonders vorteilhaft ist.

Für ein verbessertes Zündverhalten ist es vorteilhaft, daß sich in der Wand der Verdampferaufnahme in geringem Abstand von der Zündeinrichtung eine erste Reihe von Brennluftbohrungen befindet, deren Abstand (Y) vom saugfähigen Körper durch die stirnseitige Anlage der Brennkammer am Anlaufbund und durch die exakte Position der Nut für den Stützring allein durch die Verdampferaufnahme definiert wird. Ebenso wie bereits weiter oben beschrieben, der Abstand der Zündeinrichtung von der Oberfläche des saugfähigen Körpers für ein exaktes Zündverhalten vorteilhaft ist, so ist auch der Abstand der ersten Brennluftbohrung zum saugfähigen Körper von eminenter Wichtigkeit. Dadurch, daß beim erfindungsgemäßen Verdampfungsbrenner sämtliche Toleranzen von einem einzigen Bauteil, nämlich der Verdampferaufnahme bestimmt werden, lassen sich die für Start und Betrieb des Fahrzeugheizgerätes wichtigsten Aggregate hier besonders exakt zueinander positionieren. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Verdampferaufnahme als Drehteil aus Stahl gefertigt wird. Alternativ dazu ist jedoch auch eine Herstellung als Präzisionssinterteil möglich.

Für eine Befestigung der Brennkammer an der Verdampferaufnahme ist es vorteilhaft, wenn zumindestens Teile des Umfangs der Brennkammer im Bereich der am Anlaufbund anliegenden Stirnseite radial nach innen in eine an der Verdampferaufnahme dafür vorgesehene Außennut verformt werden.

Alternativ dazu kann eine sichere und dichte Verbindung der Brennkammer an der Verdampferaufnahme auch dadurch erfolgen, daß zwischen Anlaufbund und diesem zugewandter Stirnseite der Brennkammer zumindestens an Teilen des Umfangs eine Schweißnaht vorgesehen ist. Zweckmäßigerweise sind die Stirnseite der Brennkammer und/oder der dieser zugewandte Teil des Anlaufbundes durch ihre Formgebung auf eine Aufnahme einer Schweißnaht vorbereitet.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Fahrzeugheizgerät,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Verdampfungsbrenners dieses Fahrzeugheizgeräts,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Verbindungsbereiches zwischen der Brennkammer und der Verdampferaufnahme und

Fig. 4 eine alternative Ausgestaltung zur Fig. 3.

Ein in Fig. 1 dargestelltes Fahrzeugheizgerät 1 wird mit Luft als Heizmedium betrieben. Alternativ dazu läßt sich der nachfolgend beschriebene Verdampfungsbrenner selbstverständlich auch in mit Wasser als Heizmedium betriebenen Fahrzeugheizgeräten vorteilhaft einsetzen. In einem Gehäuse 2 sind ein Brennluftgebläse 3 und eine Brennstoffzuleitung 4 vorgesehen, die Brennluft bzw. Brennstoff zu einem insgesamt mit 5 bezeichneten Verdampfungsbrenner führen. Brennluft und Brennstoff werden im Verdampfungsbrenner 5 zu einem brennbaren Gemisch aufbereitet und in einer Brennkammer 6 verbrannt. Die dabei entstehende Wärme wird über einen Wärmetauscher 7 in Kontakt mit Heizluft gebracht, die über ein Heizluftgebläse 8 von einem Heizlufteintritt 9 an der einen Stirnseite des Gehäuses 2 zu einem Heizluftaustritt 10 an der gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses 2 gefördert wird. Nach Verlassen des Wärmetauschers 7 werden die Abgase über einen Abgasstutzen 12 ins Freie geleitet.

Brennluftgebläse 3 und Heizluftgebläse 8 werden mittels eines Elektromotors 13 angetrieben. Ein Steuergerät 14 sorgt für die Ansteuerung der Funktionen dieses Elektromotors 13 sowie einer Zündeinrichtung 15, gegebenenfalls eines separaten Flammwächters 16 und eines Überhitzungsschutzes 17. Die zylindrisch ausgebildete Brennkammer 6 wird zu einer Stirnseite von einer plattenförmigen Verdampferaufnahme 19 begrenzt. Die Verdampferaufnahme 19 setzt sich aus einer Rückwand 19A, einer von dieser ausgehend sich axial in Richtung der Brennkammer 6 erstreckenden topfförmigen Seitenwand 19B und einem in Richtung der Rückwand 19A sich über die topfförmige Seitenwand 19B hinaus erstreckenden Anlaufbund 27 zusammen. Die Brennkammer 6 wird außen auf die Seitenwand 19B der Verdampferaufnahme 19 aufgeschoben, bis ihre Stirnseite am Anlaufbund 27 der Verdampferaufnahme 19 anliegt. Eine Befestigung kann dann gemäß Fig. 3 durch eine radial einwärts gerichtete Verformung zumindestens eines Teils des Endes der Brennkammer 6 erfolgen, wofür an der Außenseite der Seitenwand 19B der Verdampferaufnahme 19 eine entsprechende Außennut 26 vorgesehen ist, in die hinein gemäß Fig. 3 das Ende der Brennkammer 6 verformt wird.

Alternativ dazu kann zwischen dem stirnseitigen Ende einer Brennkammer 6′ und einem Anlaufbund 27′ gemäß Fig. 4 auch zumindestens an Teilen des Umfangs eine Schweißnaht 31 vorgesehen sein, wobei die einander zugewandten Bereiche der Brennkammer 6′ und des Anlaufbundes 27′ dann vorteilhaft zur Aufnahme einer solchen Schweißnaht formmäßig vorbereitet sind. Am Innenumfang der Seitenwand 19B der Verdampferaufnahme 19 ist in einem definierten Abstand X zur Rückwand 19A eine Nut 25 vorgesehen. In diese Nut 25 wird ein Stützring 24 eingesetzt, welcher als Normteil beispielsweise als Seegerring oder aber nach Art eines Seegerringes aus hochwarmfesten Stahl hergestellt sein kann. Der Stützring 24 dient zur Halterung eines insgesamt mit 20 bezeichneten saugfähigen Körpers, der sich - wie prinzipiell aus der DE-C1 44 01 800 bekannt - aus einer Schicht von metallischer Watte 20A und einem scheibenförmigen Sintermetallkörper 20B zusammensetzt. Die Schicht aus metallischer Watte 20A befindet sich in dichter Anlage an der Rückwand 19A der Verdampferaufnahme 19. An dieser Schicht liegt zur Seite der Brennkammer 6 der Sinterkörper 20B an. Der Abstand X der Nut 25 zur Rückwand 19A ist dabei so bemessen, daß der Schicht aus metallischer Watte 20A beim Einsetzen des Stützrings 24 eine exakte Vorspannkraft aufgeprägt wird, welche für eine feste Lagerung des saugfähigen Körpers 20 und für eine definierte Kapillarität vorteilhaft ist.

An der Verdampferaufnahme 19 ist im Bereich der Seitenwand 19B ein Dom 29 angeordnet, der eine radial nach innen verlaufende Aufnahmebohrung 32 für die Zündeinrichtung 15 beherbergt. Der Dom 29 weist ferner eine Querbohrung 30 auf, in welche eine Sicherungsschraube eindrehbar ist, die zur axialen Sicherung und zur Verdrehsicherung der Zündeinrichtung 15 dient. Der Dom 29 kann als separates Bauteil mittels Schweißen oder Löten in die Verdampferaufnahme 19 eingefügt werden; er kann insbesondere bei einer Herstellung der Verdampferaufnahme 19 als Präzisionssinterteil auch direkt an diese angeformt werden.

In geringem Abstand von der Zündeinrichtung 15 befindet sich in der Wand der Verdampferaufnahme 19 eine erste Reihe von Brennluftbohrungen 28, welche durch die exakte Positionlerung der Brennkammer mittels des Anlaufbundes 27 bzw. 27′ zur Rückwand 19A und durch die exakte Positionlerung der Nut 25 für den Stützring 24 einen definierten Abstand Y vom saugfähigen Körper 20 aufweisen. Dadurch, daß die Oberfläche des saugfähigen Körpers 20 durch die ebenfalls an der Verdampferaufnahme 19 vorgesehene und tolerierte Nut 25 definiert ist und daß auch der Dom 29 mit der Aufnahmebohrung 32 für die Zündeinrichtung 15 an derselben Verdampferaufnahme 19 vorgesehen und toleriert ist, ergibt sich durch Einhaltung insgesamt sehr niedrigen Toleranzen zwischen den Bauteilen beim erfindungsgemäßen Verdampfungsbrenner ein hervorragendes Startverhalten, welches insbesondere bei einem aus verschiedensten Betriebszuständen neu startenden Fahrzeugheizgerät vorteilhaft ist, das als Zuheizer und/oder Vorheizer eingesetzt wird.

An die Brennkammer 6 schließt sich in Flammerstreckungsrichtung ein Brennrohr 18 an, welches wie die Brennkammer 6 umgekehrt napfförmig ausgebildet ist, so daß beide Teile unter Einschluß eines die Brennkammer 6 im Abstand umgebenden zylindrischen Luftführungselementes 21 mit nach innen gerichteten Bünden zu einem einzigen Einschnürring 23 verbunden sind.

Der beschriebene Verdampfungsbrenner weist unabhängig von den Starttemperaturen und unabhängig vom verwendeten Brennstoff ein hervorragendes Start- und Betriebsverhalten auf.

Bezugszeichenliste

1 Fahrzeugheizgerät
2 Gehäuse
3 Brennluftgebläse
4 Brennstoffleitung
5 Verdampfungsbrenner
6, 6′ Brennkammer
7 Wärmetauscher
8 Heizluftgebläse
9 Heizlufteintritt
10 Heizluftaustritt
11 Brennlufteintritt
12 Abgasstutzen
13 Elektromotor
14 Steuergerät
15 Zündeinrichtung
16 Flammwächter
17 Überhitzungsschutz
18 Brennrohr
19 Verdampferaufnahme
19A Rückwand (von 19)
19B Seitenwand (von 19)
20 saugfähiger Körper
20A metallische Watte
20B Sinterkörper
21 Luftleitelement
22 Drallblende
23 Einschnürring
24 Stützring
25 Nut
26 Außennut
27, 27′ Anlaufbund
28 Brennluftbohrung
29 Dom
30 Querbohrung
31 Schweißnaht
32 Aufnahmebohrung

Claims (10)

1. Verdampfungsbrenner (5) eines motorunabhängigen Fahrzeugheizgeräts (1), mit einer eine Brennkammer (6, 6′) stirnseitig begrenzenden plattenförmigen Verdampferaufnahme (19), an der eine Brennstoffleitung (4) einmündet, an der ein saugfähiger Körper (20; 20A, 20B) zur Speicherung und Verdampfung des Brennstoffs gelagert ist und an der außen ein Anlaufbund (27, 27′) zur Anlage einer Stirnseite der Brennkammer (6, 6′) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der saugfähige Körper (20; 20A, 20B) durch einen in eine an einem Innendurchmesser der Verdampferaufnahme (19) vorgesehene Nut (25) eingesetzten Stützring (24) in Anlage an einer das Ende der Brennstoffleitung (4) lagernden Rückwand (19A) der Verdampferaufnahme (19) gehalten wird.

2. Verdampfungsbrenner (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verdampferaufnahme (19) eine radial verlaufende Aufnahmebohrung (32) für eine sich vor dem saugfähigen Körper (20; 20A, 20B) erstreckende Zündeinrichtung (15) vorgesehen ist.

3. Verdampfungsbrenner (5) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verdampferaufnahme (19) eine radial verlaufende Aufnahmebohrung (32) für einen Flammwächter (16) vorgesehen ist.

4. Verdampfungsbrenner (5) nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung (15) von einer keramischen Glühkerze mit einem PTC- Widerstandsverhalten gebildet wird, die gleichzeitig die Funktion eines Flammwächters (16) übernimmt.

5. Verdampfungsbrenner (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffleitung (4) zentrisch in die Rückwand (19A) einmündet.

6. Verdampfungsbrenner (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der saugfähige Körper (20) sich in an sich bekannter Weise aus einer an der Rückwand (19A) anliegenden Schicht aus einer metallischen Watte (20A) und aus einem der Brennkammer (6) zugewandten scheibenförmigen Sinterkörper (20B) zusammensetzt, wobei die metallische Watte (20A) durch Einsetzen des Stützringes (24) in einen definierten vorgespannten Zustand (Dicke X) gebracht wird.

7. Verdampfungsbrenner (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand der Verdampferaufnahme (19) in geringem Abstand von der Zündeinrichtung (15) eine erste Reihe von Brennluftbohrungen (28) angeordnet ist, deren Abstand (Y) vom saugfähigen Körper (20; 20A, 20B) durch die stirnseitige Anlage der Brennkammer (6) am Anlaufbund (27, 27′) und durch die exakte Position der Nut (25) für den Stützring (24) allein durch die Verdampferaufnahme (19) definiert wird.

8. Verdampfungsbrenner (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampferaufnahme (19) als Drehteil aus Stahl gefertigt wird.

9. Verdampfungsbrenner (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der Brennkammer (6) an der Verdampferaufnahme (19) zumindestens Teile des Umfangs der Brennkammer (6) im Bereich der am Anlaufbund (27) anliegenden Stirnseite radial nach innen in eine an der Verdampferaufnahme (19) dafür vorgesehene Außennut (26) verformt werden.

10. Verdampfungsbrenner (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der Brennkammer (6′) an der Verdampferaufnahme (19) zwischen Anlaufbund (27′) und diesem zugewandter Stirnseite der Brennkammer (6′) zumindestens an Teilen des Umfangs eine Schweißnaht (31) vorgesehen ist.