DE19652970A1 - Mit Flüssigbrennstoff betriebenes Zusatzheizgerät, insbesondere Luftheizgerät für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mit Flüssigbrennstoff betriebenes Zusatzheizgerät insbesondere motorunabhängig betriebenes Luftheizgerät für Kraftfahrzeuge, mit einem Brenner ein­ schließlich Brennermotor, Brennkammer, Wärmetauscher und Ver­ brennungsluftgebläse, sowie einem Heizluftgebläse, wobei der Brennermotor über eine Antriebswelle das Gebläserad des Ver­ brennungsluftgebläse und das Gebläserad des Heizluftgebläses antreibt.

Heizgeräte der vorgenannten Art in Form von Kraftfahrzeug-Zu­ satzheizgeräten werden verwendet, um unabhängig vom Motor den Fahrzeuginnenraum von Lastkraftwagen-Fahrerhäusern, Cam­ pingfahrzeugen, Wohnmobilen und Booten zu beheizen. Die Zeit, bis die Zuheizleistung des Zusatzheizgeräts im Innen­ raum wirksam werden kann, ist relativ lang (aufzuheizende Wärmetauschermasse bis zu 5 kg). Obwohl nach ca. 60 sec bis 80 sec Wärme produziert wird, steht so in den ersten 5 min bis 10 min nach einem Heizgerätestart nur ein geringer Teil dieser Wärme zur Verfügung. Dies bedeutet, daß in der Start­ phase das Heizluftgebläse Kaltluft in den Innenraum fördert, welche eine Komfortbeeinträchtigung darstellt.

Zwar gibt es bekanntermaßen elektrische betriebene Zusatzhei­ zer, welche relativ schnell Zuheizleistung auch in der Start­ phase eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung stellen. Diese benö­ tigen jedoch elektrische Energie, welche vom Bordnetz des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden muß. Derartige elektrische Zuheizer verwenden Halbleiterwiderstände und sind als sogenannte PTC-Heizungen bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines mit Flüssig­ brennstoff betriebenen Zusatzheizgeräts der eingangs genann­ ten Art, welches einfach aufgebaut ist und hinsichtlich Kom­ fort und/oder Sicherheit verbessert ist.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 11.

Wesen der Erfindung ist, daß in der Antriebswelle zwischen dem Brennermotor und dem Heizluftgebläserad und/oder dem Ver­ brennungsluftgebläserad zumindest eine Trennkupplung vorge­ sehen ist, welche ein Zuschalten des Heizluftgebläses in der Aufheizphase eines eingeschalteten Luftheizgeräts und/oder ein Abschalten des Verbrennungsluftgebläses in der Nachlauf­ phase eines ausgeschalteten Luftheizgeräts ermöglicht.

Vorzugsweise ist die Trennkupplung abhängig von einer vorbe­ stimmten Temperaturschwelle des Wärmetauschers selbsttätig betätigbar.

Die vorbestimmte Temperaturschwelle ist zweckmäßigerweise variabel und kann eingestellt bzw. im Steuergerät frei pro­ grammiert werden.

Die Trennkupplung kann insbesondere eine Magnetkupplung sein, welche in einer Ausführungsvariante einen Dauermagnet und eine Spule aufweist, wobei der Dauermagnet mantelseitig dem Gebläserad und die Spule achsseitig der Antriebswelle zugeordnet bzw. dort fixiert und bei Stromanlegung die Mag­ netkupplung geschlossen ist.

Die Magnetkupplung umfaßt zweckmäßigerweise einen Schalt­ kreis, wobei ein Temperatursensor am Wärmetauscher vorgese­ hen ist, welcher mit einem einstellbaren Grenzwertschalter verbunden ist, der bei Überschreiten des eingestellten Tempe­ ratur-Schwellwertes den Stromkreis der Magnetkupplung schließt, oder alternativ ein Temperatursensor am Wärmetau­ scher vorgesehen ist, welcher bei Überschreiten einer frei programmierbaren Temperaturschwelle ein Sensorsignal an das Steuergerät abgibt, welches seinerseits die Magnetkupplung schaltet. In letztgenannter Variante ist dann kein Schwell­ wertschalter erforderlich.

Alternativ kann die Trennkupplung eine Thermokupplung sein, wobei insbesondere ein thermisches längenveränderliches Stellglied vorgesehen ist, welches im ausgedehnten Zustand einen Kraftschluß der dann geschlossenen Kupplung bewirkt.

Mit Vorteil ist der Brennermotor in einer abgedichteten Schutzkapsel angeordnet.

Als Verbrennungsluftgebläse eignet sich insbesondere ein Seitenkanalgebläse.

Der Brenner ist bevorzugterweise ein Verdampferbrenner.

Durch die Erfindung ist also im mechanischen Antriebssystem des Brennermotors ein zusätzliches Konstruktionselement in Form einer Kupplung vorgesehen, welche - je nach Anwendungs­ fall - unterschiedliche Zwecke vorteilhaft erfüllen kann.

Befindet sich die Kupplung im Antriebsstrang zwischen Bren­ nermotor und Heizluftgebläse, so kann insbesondere eine tem­ peraturabhängige Heizluftförderung in der Startphase derart eingerichtet werden, daß beim Zuschalten der Wärmequelle praktisch von Beginn an warme Heizluft in den Fahrzeuginnen­ raum gelangt. Dies stellt eine deutliche Komfortverbesserung für Fahrzeuginsassen dar, da keine unangenehme Kaltluftför­ derung erfolgt. Gerade bei einem Frischluftbetrieb des Luft­ heizgeräts ist dies besonders günstig. Es ergibt sich mit Vorteil eine verkürzte Aufheizphase und ein schnelles Anspre­ chen der Heizquelle sowie eine Verbesserung der IP-Schutzart des Brennermotors bei einer gekapselten Ausführung. Der Bren­ ner- bzw. Elektromotor ist hierbei auf einfache Weise abge­ dichtet.

Befindet sich in anderer Ausgestaltung der Erfindung die Kupplung im Antriebsstrang nicht auf der Seite des Heizluft­ gebläses, sondern umgekehrt auf der Seite des Verbrennungs­ luftgebläses, so kann in einer Ausschaltphase bei einem Nach­ laufbetrieb des Luftheizgeräts die Verbrennungsluft unterbro­ chen bzw. abgeschaltet werden. Gleichwohl wird die Förderung der Heizluft über eine bestimmte Zeit, z. B. 3 min, aufrecht­ erhalten. Dadurch wird der Wärmetauscher des Systems bei ei­ nem Ausschalten des Geräts nicht überhitzt. Da die Verbren­ nungsluftzufuhr unterbrochen ist, ist auch eine unkontollier­ te (Nach-)Verbrennung in der Brennkammer nicht mehr möglich. Durch die Erfindung können also auf einfache Weise gesetz­ lich zulässige Oberflächentemperaturen des Wärmetauschers eingehalten werden. Eine fortgesetzte Heizluftförderung ist insbesondere bei einem TRS-Betrieb bei einem Gefahrengut­ transport nach einem 20 sec TRS-Nachlauf (Kurznachlauf) mög­ lich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Luftheizgeräts mit Trennkupplung in einem Axialschnitt mit zusätzli­ cher Darstellung eines Schaltkreises für eine selbst­ tätige Schaltung der Kupplung, und

Fig. 2 die Trennkupplung nach Fig. 1 nebst benachbarter Bauteile in größerer Einzelheit.

Gemäß Zeichnung umfaßt ein mit Flüssigbrennstoff betriebenes Luftheizgerät 1 in Form eines motorunabhängig betriebenen Zusatzheizgeräts eines Kraftfahrzeuges einen Brenner nebst Brennermotor 2, Brennkammer 3, Wärmetauscher 4 und Verbren­ nungsluftgebläse 5, sowie ein Heizluftgebläse 6, wobei der Brennermotor 2 über eine Antriebswelle 7 das Gebläserad 8 des Verbrennungsluftgebläse 5 und das Gebläserad 9 des Heiz­ luftgebläses 6 antreibt.

In der Antriebswelle 7 ist zwischen Brennermotor 2 und Heiz­ luftgebläse 6 eine Trennkupplung 10 vorgesehen, welche in Form einer Magnetkupplung mit einem Dauermagnet 11 und eine Spule 12 aufgebaut ist, wobei der Dauermagnet mantelseitig dem Gebläserad 9 des Heizluftgebläses 6 und die Spule 12 achsseitig der Antriebswelle 7 zugeordnet und an diesen Bau­ teilen befestigt sind.

Die Magnetkupplung umfaßt einen Schaltkreis, wobei ein Tempe­ ratursensor 13 am Wärmetauscher 4 angeordnet ist, welcher mit einem einstellbaren Schwellwertschalter 14 in Verbindung steht. Bei überschreiten eines vorbestimmten eingestellten Temperatur-Grenzwertes TG wird ein Sensorsignal U an ein im Brennermotor 2 integriertes Steuergerät 15 abgegeben, wel­ ches seinerseits ausgangsseitig ein Schalter 20 betätigt, der einen Stromkreis 16 der Magnetkupplung schließt. Die Magnetkupplung ist also im stromlosen Zustand geöffnet und bei Stromanlegung geschlossen.

Im Ergebnis der vorgenannten Schaltung und Kupplung kann das Luftheizgerät 1 also unmittelbar nach Inbetriebnahme bei geöffneter Trennkupplung 10 ohne Heizluftgebläse 6 betrieben werden. Dies bedeutet eine schnelle Aufheizung des Luftheiz­ gerätes 1 selbst, ohne das in den Fahrzeuginneraum Kaltluft geblasen wird, welche Fahrzeuginsassen stören könnte. Hat der Wärmetauscher 4 des Luftheizgeräts 1 seine Betriebstem­ peratur erreicht, welche über den Temperatursensor festge­ stellt wird, erfolgt ein Signal an das Steuergerät, welches die Magnetkupplung selbsttätig schließt und dadurch das Heiz­ luftgebläse 6 zugeschaltet wird, so daß nur Warmluft ins Fahrzeuginnere gelangt.

Auch kann über einen Grenzwertschalter (Schwellwertschalter, z. B. Bimetallschalter) die Magnetkupplung zugeschaltet wer­ den.

Die Trennkupplung 10 kann in alternativer Ausgestaltung der Erfindung umgekehrt auch zwischen Brennermotor 2 und dem Ge­ bläserad 8 des Verbrennungsluftgebläses 5 vorgesehen sein. Dann ermöglicht das System eine Abschaltung des Verbrennungs­ luftgebläses 5 und mithin eine Abschaltung des Heizbetriebs des Luftheizgerätes. Jedoch wird der Brennermotor 2 in einer nicht dargestellten Zeitschaltung, etwa 3 Minuten, weiter betrieben. Da das Heizluftgebläse 6 an den Brennermotor 2 gekoppelt ist, sorgt dieses für einen Abtransport von Wärme beim Wärmetauscher 4, der sich mithin nicht überhitzen kann. Letztgenanntes System eignet sich besonders für den TRS-Be­ trieb (Gefahrengut-Transporte) bei leistungsgesteigerten Ausführungen und trägt zur Reduzierung der Wärmetauscher­ belastung bei. Gesetzliche Vorschriften maximal zulässiger Oberflächentemperaturen am Wärmetauscher können auf diese Weise einfach eingehalten werden.

Es versteht sich, daß sowohl auf der Heizluft-Gebläserad-Sei­ te als auch auf der Verbrennungsluft-Gebläserad-Seite je­ weils ein Trennkupplung 10 vorgesehen sein kann.

Die gezeigte Brennerausführung ist ein Verdampferbrenner.

Das Verbrennungsluftgebläse ist ein Seitenkanalgebläse.

In Fig. 2 ferner bedeuten:
17 Seitenkanal-Gebläsegehäuse
18 Motorwicklung
19 Kollektor
21 Polrohr
22 Dauermagnet/Brennermotor
23 Bürstenbrücke
24 Anschlußklemmen/Magnetkupplung
25 Anschlußklemmen/Brennermotor.

Es sei noch angemerkt, daß in den Unteransprüchen enthaltene selbständig schutzfähige Merkmale trotz der vorgenommenen formalen Rückbeziehung auf den Hauptanspruch entsprechenden eigenständigen Schutz haben sollen. Im übrigen fallen sämt­ liche in den gesamten Anmeldungsunterlagen enthaltenen erfin­ derischen Merkmale in den Schutzumfang der Erfindung.

Claims (11)

1. Mit Flüssigbrennstoff betriebenes Zusatzheizgerät (1), insbesondere motorunabhängig betriebenes Luftheizgerät für Kraftfahrzeuge, mit einem Brenner einschließlich Brennermotor (2), Brennkammer (3), Wärmetauscher (4) und Verbrennungsluftgebläse (5), sowie einem Heizluftgebläse (6), wobei der Brennermotor (2) über eine Antriebswelle (7) das Gebläserad (8) des Verbrennungsluftgebläse (5) und das Gebläserad (9) des Heizluftgebläses (6) an­ treibt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Antriebswelle (7) zumindest eine Trennkupp­ lung (10) vorgesehen ist, welche ein Zuschalten des Heiz­ luftgebläses (6) in der Aufheizphase eines eingeschalte­ ten Zusatzheizgeräts (1) und/oder ein Abschalten des Ver­ brennungsluftgebläses (5) in der Nachlaufphase eines aus­ geschalteten Zusatzheizgeräts (1) ermöglicht.

2. Zusatzheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplung (10) abhängig von einer vorbestimm­ ten Temperaturschwelle (TS) des Wärmetauschers (4) selbsttätig betätigbar ist.

3. Zusatzheizgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Temperaturschwelle (TS) variabel bzw. einstellbar, insbesondere frei programmierbar ist.

4. Zusatzheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplung (10) eine Magnetkupplung ist.

5. Zusatzheizgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkupplung einen Dauermagnet (11) und eine Spule (12) aufweist, wobei der Dauermagnet mantelseitig dem Gebläserad (8 bzw. 9) und die Spule (12) achsseitig der Antriebswelle (7) zugeordnet sind und bei Stromanle­ gung die Magnetkupplung geschlossen ist.

6. Zusatzheizgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkupplung einen Schaltkreis umfaßt, wobei ein Temperatursensor (13) am Wärmetauscher (4) vorgese­ hen ist, welcher mit einem einstellbaren Grenzwertschal­ ter (14) verbunden ist, der bei Überschreiten der einge­ stellten Temperaturschwelle (TS) den Stromkreis (16) der Magnetkupplung schließt.

7. Zusatzheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplung (10) eine Thermokupplung ist.

8. Zusatzheizgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermokupplung ein thermisches längenveränderli­ ches Stellglied umfaßt, welches im ausgedehnten Zustand einen Kraftschluß der dann geschlossenen Thermokupplung bewirkt.

9. Zusatzheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennermotor (2) in einer abgedichteten Schutz­ kapsel angeordnet ist.

10. Zusatzheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbrennungsluftgebläse (5) ein Seitenkanalgeblä­ se ist.

11. Zusatzheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner ein Verdampferbrenner ist.