DE19734814C1 - Brennstoffbetriebene Heizvorrichtung mit optimierter Verbrennungsgasführung - Google Patents

Brennstoffbetriebene Heizvorrichtung mit optimierter Verbrennungsgasführung

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DE19734814C1 DE19734814A DE19734814A DE19734814C1 DE 19734814 C1 DE19734814 C1 DE 19734814C1 DE 19734814 A DE19734814 A DE 19734814A DE 19734814 A DE19734814 A DE 19734814A DE 19734814 C1 DE19734814 C1 DE 19734814C1
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine brennstoffbetriebene Heizvorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeugzusatzheizgerät, mit einem Brenner, der in eine von einem Brennrohr gebildete Brennkammer ragt, aus der an ihrem brennerabgewandten Ende Verbrennungsgase austreten und in Gegenrichtung zur Strömungsrichtung in der Brennkammer über einen die Brennkammer umgebenden Ringraum zu einem Verbrennungsgasauslaß geleitet werden, mit einem Wärmetauscher, dessen Innenwand den von den Verbrennungsgasen durchströmten Ringraum mantelartig umgibt und in den Ringraum vorstehende Rippen aufweist, die sich im wesentlichen über die gesamte axiale Länge des Ringraums erstrecken.
Bei dieser Art von brennstoffbetriebenen Heizvorrichtungen besteht ein hauptsächliches Anliegen in der Nutzung der Wärmeenergie aus den Verbrennungsgasen mittels des Wärmetauschers. Da die Verbrennungsgase bestrebt sind, möglichst auf dem kürzesten Weg durch den Ringraum zwischen dem Brennrohr und dem Wärmetauscher in den Verbrennungsgasauslaß zu entweichen, besteht ein Ansatz, den Wirkungsgrad des Wärmetauschers zu erhöhen darin, die Aufenthaltsdauer der Verbrennungsgase in diesem Ringraum zu erhöhen. Als problematisch hat sich herausgestellt, daß der Wärmetauscher über seinen Querschnitt ungleichmäßig erwärmt wird, wenn nicht spezielle Maßnahmen hiergegen getroffen werden. Zur Erhöhung des Wirkungsgrads dienen bei der in Rede stehenden Heizvorrichtung die von der Wärmetauscherinnenwand in den Ringraum vorstehenden, verengten Strömungskanäle festlegenden Rippen.
Als zusätzliche Maßnahme zur Erhöhung des Wirkungsgrads des Wärmetauschers ist es aus der DE 33 41 490 A1, die eine Heizvorrichtung der eingangs genannten Art betrifft, bekannt, den Querschnitt des vom Verbrennungsgas durchströmten Ringraums in Richtung auf den Verbrennungsgasauslaß durch eine Begrenzungswand zu verengen und die in den Ringraum vorstehenden Rippen des Wärmetauschers komplementär zur Querschnittsverengung des Ringraums auszubilden. Das heißt, das Brennrohr verjüngt sich in Strömungsrichtung der Verbrennungsgase im Brennrohr konisch und die Rippen verringern sich entsprechend in entgegengesetzter Richtung. Durch diese Maßnahme wird der Wirkungsgrad im Vergleich zu einem gerade bzw. zylindrisch verlaufenden Brennrohr und entsprechend über ihre gesamte Länge gleich hohen Rippen verbessert. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, den Wirkungsgrad des Wärmetauschers dieser bekannten Heizvorrichtung weiter zu verbessern.
Eine weitere brennstoffbetriebene Heizvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 195 09 780 C1 bekannt. Der Wärmetauscher dieser bekannten Heizvorrichtung ist aus einem Gußteil gebildet, um die Wärmeübertragungseigenschaften des Wärmetauschers zu verbessern und sein Gewicht zu verringern.
Eine weitere brennstoffbetriebene Heizvorrichtung, die ähnlich der eingangs genannten Heizvorrichtung aufgebaut ist, jedoch im Ringraum keine vom Wärmetauscher vorstehende Rippen aufweist, ist aus der DE 31 36 839 C2 bekannt. Als Maßnahme zur Erhöhung des Wirkungsgrads des Wärmetauschers ist es aus dieser Druckschrift bekannt, im Bereich des Verbrennungsgasauslasses eine Schikane derart vorzusehen, daß die Verbrennungsgase auf einen strömungstechnisch längeren Weg gezwungen werden, bevor sie schließlich aus dem Verbrennungsgasauslaß entweichen.
Ein ähnlicher Ansatz zur Erhöhung des Wirkungsgrads des Wärmetauschers ist aus dem DE 91 16 403 U1 bekannt, das eine gattungsgemäße brennstoffbetriebene Heizvorrichtung betrifft. Zur mehrfachen Umlenkung der Verbrennungsgase im Ringraum zwischen Brennrohr und Wärmetauscher ist eine mehrfache Umlenkung der Verbrennungsgase durch eine Unterteilung dieses Ringraums mittels Trennwänden vorgesehen, die so angeordnet sind, daß die Durchströmungsquerschnitte des Ringraums in Richtung auf den Verbrennungsgasauslaß abnehmen.
Ein Nachteil der zuletzt geschilderten Maßnahmen zur Wirkungsgraderhöhung des Wärmetauschers mittels Strömungsschikanen besteht darin, daß diese zusätzlich Bauteile darstellen, die mit zusätzlichen Kosten und Montageaufwand verbunden sind.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht angesichts dieses Standes der Technik darin, eine brennstoffbetriebene Heizvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in kostengünstige Weise einen höheren Wirkungsgrad des Wärmetauschers gewährleistet.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Demnach besteht der erfindungsgemäße Vorschlag darin, ohne auf zusätzliche Bauteile, wie sie Strömungsschikanen darstellen, einzuführen, die Rippenhöhe in Umfangsrichtung des Ringraums vorzugsweise kontinuierlich so zu verändern, daß die geringste Rippenhöhe an der Stelle des Verbrennungsgasauslasses und die größte Rippenhöhe an der dem Verbrennungsgasauslaß gegenüberliegenden Stelle angetroffen wird. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis zwischen der größten und der kleinsten Rippenhöhe 2 : 1 bis 3 : 1.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme einer variablen Rippenhöhe mit minimaler Rippenhöhe im Bereich des Verbrennungsgasauslasses wird erreicht, daß die lichte Weite des durch die Rippen segmentierten Ringraums am Verbrennungsgasauslaß am geringsten und an der Stelle gegenüber diesem Auslaß am größten ist, und daß gleichzeitig die zwischen den Rippen festgelegten axialen Strömungskanäle den geringsten Querschnitt am Verbrennungsgasauslaß und den größten Verbrennungsquerschnitt an der Stelle gegenüber zu diesem Auslaß aufweisen. Diese kombinierte Maßnahme führt dazu, daß die Verbrennungsgase bevorzugt die Bereiche mit größeren Strömungsquerschnitten wählen und somit ein vorschnelles Verlassen des Wärmetauschers im Bereich des Verbrennungsgasauslasses verhindert wird.
Die erfindungsgemäße Maßnahme unterschiedlich hoher Rippen kann auch beschrieben werden als Versetzung der Längsmittelachse des Rotationskörpers, auf dessen Mantel die Scheitel der Rippen liegen, in bezug auf die Längsmittelachse der Innenwand des Wärmetauschers. Beispielsweise kann die Höhenvariation der Rippen so gewählt sein, daß deren Rippenscheitel auf dem Mantel eines Zylinders liegen. Alternativ hierzu können, wie nachfolgend erläutert, besonders bevorzugt die Rippenscheitel auf dem Mantel eines Konus liegen, der sich in Strömungsrichtung der Verbrennungsgase in der Brennkammer verjüngt.
Die erfindungsgemäße Erhöhung des Wirkungsgrads durch eine Variation der Rippenhöhe in der im Anspruch 1 angegebenen Art kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch gesteigert werden, daß auch der gegenseitige Abstand der Rippen variiert wird, und zwar in Umfangsrichtung des Ringraums ausgehend von einem kleinsten Abstand im Bereich des Verbrennungsgasauslasses hin zu einem größten Abstand im zu diesen gegenüberliegenden Bereich. Auch hier erfolgt bevorzugt die Variation (des Rippenabstands) kontinuierlich.
Eine weitere Maßnahme zur Steigerung des Wirkungsgrads des Wärmetauschers besteht darin, daß die Breite der Rippen ausgehend vom verbrennungsgasauslaßseitigen Ende zum Austrittsende der Verbrennungsgase aus dem Brenner zunimmt, wobei bevorzugt auch diese Rippenbreitenänderung kontinuierlich vorgesehen ist.
Eine weitere Maßnahme zur Förderung des Wirkungsgrads des Wärmetauschers besteht darin, die Rippen ausgehend von ihrer Basis an der Innenseite des Wärmetauschers zu ihrem Scheitel spitz zulaufen zu lassen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Höhe der Rippen ausgehend vom verbrennungsgasauslaßseitigen Ende zum Austrittsende der Verbrennungsgase aus dem Brenner zunimmt. Dies entspricht zusätzlich zu der Höhenänderung der Rippen in Umfangsrichtung einer Höhenänderung der Rippen in axialer Richtung. Auch bei dieser Maßnahme ist eine kontinuierliche Rippenhöhenänderung bevorzugt derart, daß die Rippenscheitel auf dem Mantel eines Konus zu liegen kommen, der sich ausgehend vom verbrennungsgasauslaßseitigen Ende zum Austrittsende der Verbrennungskammer hin verjüngt. Zur weiteren Erhöhung des Wirkungsgrads ist es dabei vorgesehen, daß das Brennrohr an den axialen Verlauf der Rippenhöhe angepaßt konisch bzw. gestuft verläuft. In Verbindung mit dem konischen Verlauf der Rippenscheitel in axialer Richtung ist eine konisch verjüngte Ausbildung der Innenseite des Wärmetauschers bevorzugt, ausgehend vom verbrennungsgas­ auslaßseitigen Ende hin zum Austrittsende der Verbrennungsgase aus dem Brenner.
Der vorstehend erläuterte konusförmige Verlauf der Rippenscheitel und/oder der Innenwand des Wärmetauschers hat auch herstellungstechnische Vorteile, da bei einer Ausbildung des Wärmetauschers als Gußteil die für eine leichte Entformung vorteilhafte Gußschräge gleich mit definiert wird. Die Rippen weisen ferner an ihrem dem Verbrennungsgasauslaß näheren Ende und an ihrem dem Brenner fernen Ende unterschiedliche Radien an der Rippenspitze auf. Dieser Radius vergrößert sich im axialen Verlauf der Rippen in Richtung auf das vom Brenner entfernte Ende des Wärmetauschers kontinuierlich. Durch den konischen Verlauf der Rippen und ein daran komplementär angepaßtes Brennrohr, das konisch verlaufend oder in axialer Richtung mit abgestuften Durchmesser gebildet ist, so daß am Ende des Brennrohrs bei der Abgasumkehr der kleinste und in Höhe des Abgasstutzens der größte Durchmesser herrscht, wird erreicht, daß der Strömungsquerschnitt zwischen den Rippen, durch den die Verbrennungsgase axial den Wärmetauscher entlang strömen, von der Abgasumkehr am vorderen bzw. brennerfernen Brennrohrende bis in Höhe des Abgasstutzens abnimmt. Dadurch wird besonders wirksam dem Volumenschwund durch Abkühlung der im Ringraum strömenden Verbrennungsgase und der damit verbundenen Geschwindigkeitsabnahme dieser Gase, d. h. effektiv einem verschlechterten Wärmeübergang im Ringraum entgegengewirkt und durch die mit der Querschnitts­ reduzierung bewirkte Geschwindigkeitserhöhung der Wirkungsgrad gesteigert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen brennstoffbetriebenen Heizvorrichtung,
Fig. 2 eine Längsschnittansicht des Wärmetauschers der Heizvorrichtung von Fig. 1, und
Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Wärmetauschers von Fig. 2 auf Höhe des Verbrennungsgasauslasses.
In Fig. 1 ist als Ausführungsform einer brennstoffbetriebenen Heizvorrichtung ein Fahrzeugzusatzheizgerät gezeigt, das insgesamt mit 1 bezeichnet ist. Das Fahrzeugzusatzheizgerät 1 enthält einen Brenner 2, an den für eine Versorgung mit Brennstoff eine entsprechende Versorgungsleitung 3 angeschlossen ist. Der Brenner 2 ragt in eine Brennkammer 4, die von einem Brennrohr 5 begrenzt wird, das anschließend an den Brenner 2 einen zylindrischen Abschnitt kleinen Durchmessers aufweist, an den sich in Strömungsrichtung ein Abschnitt größeren Durchmessers anschließt. Die Brennkammer 4 ist von einem Ringraum 6 umgeben, in welchem die bei der Verbrennung entstehenden Verbrennungsgase in Gegenrichtung zur Strömungsrichtung in der Brennkammer 4 zu einem Verbrennungsgasauslaß 7 geleitet werden. Der Ringraum 6 ist mantelartig von der Innenwand 8a eines Wärmetauschers 8 umgeben, der außenseitig mit einer verzweigten Rippenstruktur versehen ist, die in Fig. 3 allgemein mit 9 bezeichnet ist. Von außen ist der Wärmetauscher 8 durch eine Außenwand abgeschlossen und zwischen der Innenwand 8a und der Außenwand des Wärmetauschers 8 strömt ein wärmeübertragendes Medium - im gezeigten Ausführungsbeispiel Luft -, das über einen Einlaß ein- und über einen nicht näher gezeigten Auslaß ausgeleitet wird. Von der dem Ringraum 6 zugewandten Innenwand 8a des Wärmetauschers 8 ragen Rippen 9 in diesen vor, die insgesamt mit 10 bezeichnet sind, wobei einige dieser Rippen zusätzlich mit Buchstaben 10a bis 10c numeriert sind. Die Innenwand 8a des Wärmetauschers 8 ist am brennerabgewandten Ende spitz zulaufend ausgebildet und dort mit 11 bezeichnet.
Wie am besten aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, verläuft die Innenwand 8a des Wärmetauschers 8 ausgehend von ihrem Ende am Verbrennungsgasauslaß 7 konisch verjüngt in Richtung auf ihr zugespitztes Ende 11. Die Längsmittenachse der konischen Wärmetauscherwand ist in den Figuren mit 12 bezeichnet.
Eine erfindungsgemäße Besonderheit betrifft die Ausbildung der Rippen 10 auf der Innenwand 8a des Wärmetauschers 8. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht die Besonderheit darin, daß die Höhe der Rippen in Umfangsrichtung des Ringraums 6 ausgehend von einer minimalen Höhe im Bereich des Verbrennungsgasauslasses 7 zu einer maximalen Höhe im zu diesem gegenüberliegenden Bereich zunimmt. Das heißt, daß beispielsweise eine Rippe 10a, die sich in der Ansicht von Fig. 3 vertikal unterhalb der Längsmittelachse 13 des Verbrennungsgasauslasses 7 dort befindet, wo dieser in den Ringraum 6 mündet, die Rippe mit einer minimalen Höhe ist, während eine diametral gegenüberliegende Rippe 10b die Rippe mit der maximalen Höhe unter den Rippen 10 ist. Die umfangsmäßig zwischen den Rippen 10a und 10b gelegenen Rippen weisen ausgehend von der Rippe 10a eine zunehmende Höhe auf, und die Scheitel der Rippen 10 liegen in der Querschnittansicht von Fig. 3 auf einem Kreis 14 dessen Mittelpunkt 15 seitlich versetzt zu der Längsmittelachse 12 liegt, und zwar um einen Betrag e seitlich versetzt in Richtung auf den Verbrennungsgasauslaß 7.
Wie ferner am besten aus Fig. 3 hervorgeht, verlaufen die Rippen 10 ausgehend von der in Fig. 3 gezeigten Querschnittsebene in Richtung auf das zugespitzte Ende 11 der Wärmetauscherinnenwand ansteigend derart, daß die Scheitel der Rippen 10 auf dem Mantel eines Konus liegen, der sich in Richtung auf das zugespitzte Ende 11 verjüngt. Dieser Sachverhalt geht am besten aus Fig. 2 und Fig. 3 hervor, in welcher beispielsweise mit der Kontur 10c" das Ende der Rippe 10c am zugespitzten Ende 11 gezeigt ist, deren Ende in der Querschnittsebene von Fig. 3 mit 10c' bezeichnet ist. Aus diesem Konturverlauf geht außerdem hervor, daß die Höhe der Rippen 10 ausgehend von der Querschnittsebene in Fig. 3 auf der Höhe des Verbrennungsgasauslasses 7 in Richtung auf das zugespitzte Ende 11 zunimmt. Am Beispiel der Kontur 10b" ist der Umriß der Rippe 10b am zugespitzten Ende 11 der Wärmetauscherinnenwand gezeigt. Diese Rippe verläuft dort stark einwärts gebogen, ebenso wie die gegenüberliegende Rippe 10a und jede weitere dritte Rippe in Umfangsrichtung gesehen.
Während bei der dargestellten Ausführungsform die Teilung der Rippen 10 bzw. ihr Abstand in Umfangsrichtung gleich ist, kann er gemäß einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform auch derart variieren, daß der gegenseitige Abstand der Rippen in Umfangsrichtung des Ringraums ausgehend von einem kleinsten Abstand im Bereich des Verbrennungsgasauslasses 7 zu einem größten Abstand im zu diesem gegenüberliegenden Bereich zunimmt, wobei der erstgenannte Bereich die Rippe 10a und der zweitgenannte 10b umfaßt.
Eine weitere Besonderheit bei der Ausbildung der Rippen 10 geht aus Fig. 2 hervor. Die Rippen liegen mit ihrem verbrennungsgasauslaßseitigen Ende in einer Ebene 16 liegen, die schräg zu Längsmittenachse 12 verläuft, derart, daß die Ebene 16 unterhalb, in Fig. 2 rechts vom Verbrennungsgasauslaß 7, die Wärmetauscherinnenwand durchsetzt, während sie gegenüberliegend vom Verbrennungsgasauslaß 7 in etwa die Längsmittenachse 13 des Verbrennungsgasauslasses 7 schneidet. Mit anderen Worten enden die Rippen 10 im Bereich des Verbrennungsgasauslasses 7 entgegen der Strömungsrichtung der ausströmenden Verbrennungsgase axial vorderhalb von diesem, während, je weiter die Rippen 10 umfangsmäßig vom Verbrennungsgasauslaß beabstandet sind, sie sich zunehmend weiter axial in Strömungsrichtung erstrecken.
Wie am besten aus Fig. 3 hervorgeht, verlaufen die Rippen 10 im Querschnitt in Strömungsrichtung radial sich verjüngend, wobei die Höhe der Rippen 10 am geringsten am Rippengrund auf der Höhe des Verbrennungsgasauslasses 7 und am größten an der Rippenspitze im Bereich des zugespitzten Endes 11 ist. Bei einer bevorzugten Ausbildung des Wärmetauschers 8 definiert diese Verjüngung eine die Entformung erleichternde Gußschräge.
Das Brennrohr 5 ist an den axialen Verlauf der Rippen 10 angepaßt und entsprechend konisch oder axial abgestuft ausgebildet, wie in Fig. 1 mit den zwei durchmesserverschiedenen axial aufeinanderfolgenden Abschnitten 5a und 5b gezeigt.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung der Rippen 10 wird erreicht, daß der Querschnitt zwischen den Rippen 10, durch welche die Verbrennungsgase axial den Wärmetauscher 8 entlang strömen, von der Gasumkehrseite am Brennrohrende bis in Höhe des Verbrennungsgasauslasses 7 abnimmt. Auf diese Weise kann dem Volumenschwund durch Abkühlung der Verbrennungsgase und der damit verbundenen Geschwindigkeitsabnahme entgegengewirkt und der Wirkungsgrad der Wärmetauscher verbessert werden. Hierdurch kann bei gleicher Wärmeübertragungsleistung eine kleinere Baugröße im Vergleich zu herkömmlichen Wärmetauschern erreicht werden.
Bezugszeichenliste
1
Fahrzeugzusatzheizgerät
2
Brenner
3
Versorgungsleitung
4
Brennkammer
5
Brennrohr
5
a,
5
bAbschnitte von
5
6
Ringraum
7
Verbrennungsgasauslaß
8
Wärmetauscher
8
aWärmetauscherinnenwand
9
Rippenstruktur
10
Rippen
10
aRippen
10
bRippen
10
cRippen
10
b"Rippenkontur
10
c'Rippenkontur
10
c"Rippenkontur
11
zugespitztes Ende
12
Längsmittelachse der Wärmetauscherinnenwand
13
Längsmittelachse des Verbrennungsgasauslasses
14
Kreis
15
Mittelpunkt des Kreises
16
Ebene
17
Einlaß der Heizluft
18
Auslaß der Heizluft
eVersatz zwischen
12
und
15

Claims (17)

1. Brennstoffbetriebene Heizvorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeugzusatzheizgerät, mit einem Brenner (2), der in eine von einem Brennrohr (5) gebildete Brennkammer (4) ragt, aus der an ihrem brennerabgewandten Ende Verbrennungsgase austreten und in Gegenrichtung zur Strömungsrichtung in der Brennkammer (4) über einen die Brennkammer (4) umgebenden Ringraum (6) zu einem Verbrennungsgasauslaß (7) geleitet werden, mit einem Wärmetauscher (8), dessen Innenwand (8a) den von den Verbrennungsgasen durchströmten Ringraum (6) mantelartig umgibt und in den Ringraum (6) vorstehende Rippen (10) aufweist, die sich im wesentlichen über die gesamte axiale Länge des Ringraums (6) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Rippen (10) in Umfangsrichtung des Ringraums (6) ausgehend von einer minimalen Höhe im Bereich des Verbrennungsgasauslasses (7) zu einer maximalen Höhe im zu diesem gegenüberliegenden Bereich zunimmt.
2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rippenhöhe kontinuierlich ändert.
3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der kleinsten Rippenhöhe zur größten Rippenhöhe zwischen 1 : 2 und 1 : 3 beträgt.
4. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der Rippen (10) in Umfangsrichtung des Ringraums (6) ausgehend von einem kleinsten Abstand im Bereich des Verbrennungsgasauslasses (7) zu einem größten Abstand im zu diesem gegenüberliegenden Bereich zunimmt.
5. Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der gegenseitige Abstand der Rippen (10) kontinuierlich ändert.
6. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Rippen (10) ausgehend vom verbrennungsgasauslaßseitigen Ende zum Austrittsende der Verbrennungsgase aus dem Brennrohr (5) zunimmt.
7. Heizvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenbreite kontinuierlich zunimmt.
8. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (10) ausgehend von ihrer Basis an der Wärmetauscherinnenwand (8a) zu ihrem Scheitel spitz zulaufen.
9. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenscheitel auf dem Mantel eins Zylinders liegen, dessen Mittelachse in bezug auf die Mittelachse der zylindrischen Wärmetauscherinnenwand in Richtung auf den Verbrennungsgasauslaß (7) versetzt ist.
10. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Rippen (10) ausgehend vom verbrennungsgasauslaßseitigen Ende zum Austrittsende der Verbrennungsgase aus dem Brennrohr (5) zunimmt.
11. Heizvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenhöhe kontinuierlich derart zunimmt, daß die Rippenscheitel auf dem Mantel eines Konus liegen, der sich ausgehend vom Verbrennungsgasauslaßseitigen Ende zum Austrittsende der Verbrennungsgase aus dem Brennrohr (5) verjüngt.
12. Heizvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennrohr (5) an den axialen Verlauf der Rippenhöhe angepaßt konisch bzw. gestuft verläuft.
13. Heizvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherinnenwand (8a) ausgehend vom verbrennungsgasauslaßseitigen Ende zum Austrittsende der Verbrennungsgase aus dem Brennrohr (5) konisch verjüngt verläuft.
14. Heizvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse des Konus, auf dessen Mantel die Rippenscheitel liegen, in bezug auf die Mittelachse der konischen Wärmetauscherinnenwand (8a) in Richtung auf den Verbrennungsgasauslaß (7) um einen Betrag e versetzt ist.
15. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Rippen (10) auf der Höhe des Verbrennungsgasauslasses (7) in einer Ebene schräg zur Längsmittelachse des Wärmetauschers (8) derart liegen, daß sie im Bereich des Verbrennungsgasauslasses (7) in Ausströmrichtung der Verbrennungsgase vor dem Verbrennungsgasauslaß (7) enden.
16. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsmittelachse des Brenners (2) in bezug auf die Längsmittelachse des Brennrohrs (4) in Richtung auf den Verbrennungsgasauslaß (7) versetzt ist.
17. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (8) als Gußteil, vor allem als Aluminiumgußteil gebildet ist.
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19929465C1 (de) * 1999-06-26 2001-03-22 Webasto Thermosysteme Gmbh Brennstoffbetriebene Heizvorrichtung mit optimierter Verbrennungsgasführung
DE10146610A1 (de) * 2001-09-21 2003-04-24 Eberspaecher J Gmbh & Co Wärmetauscheranordnung für eine Heizeinrichtung, insbesondere eine Kraftfahrzeugheizung
DE10261966A1 (de) * 2002-03-15 2004-07-29 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Luftheizgerät zur Integration in eine luftführende Gehäuseanordnung
DE10262065B4 (de) * 2001-09-05 2006-03-09 Webasto Ag Zusatzheizgerät mit einem Wärmeübertrager
WO2006056191A1 (de) * 2004-11-26 2006-06-01 Webasto Ag Luftheizgerät für ein kraftfahrzeug
DE102007017106A1 (de) * 2007-04-10 2008-10-23 Webasto Ag Wärmeübertrager für ein kombiniertes Heizungs-/Warmwassersystem für mobile Anwendungen und kombiniertes Heizungs-/Warmwassersystem für mobile Anwendungen
EP2546573A2 (de) 2011-07-12 2013-01-16 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Fahrzeugheizgerät
DE102011081457A1 (de) * 2011-08-24 2013-02-28 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Wärmetauschergehäuse, insbesondere für ein brennstoffbetriebenes Fahrzeugheizgerät
DE19926264B4 (de) * 1999-06-09 2013-05-16 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Heizgerät
DE102017100133A1 (de) 2017-01-05 2018-07-05 Eberspächer Climate Control Systems GmbH & Co. KG Wärmetauschergehäuse
DE102017119077A1 (de) 2017-08-21 2019-02-21 Eberspächer Climate Control Systems GmbH & Co. KG Fahrzeugheizgerät
EP3859208A1 (de) * 2020-01-28 2021-08-04 Eberspächer Climate Control Systems GmbH Fahrzeugheizgerät
CN113351830A (zh) * 2020-03-05 2021-09-07 埃贝斯佩歇气候控制系统有限公司 用于车辆加热器的金属铸造式热交换器壳体的制造方法
DE102008025314B4 (de) 2008-05-27 2021-10-07 Eberspächer Climate Control Systems GmbH Wärmetauscheranordnung für eine Heizeinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug
US11312209B2 (en) 2018-07-17 2022-04-26 Eberspächer Climate Control Systems GmbH Vehicle heater
DE102021112943A1 (de) 2021-05-19 2022-11-24 Eberspächer Climate Control Systems GmbH Heizgerätegehäuse für ein brennstoffbetriebenes Fahrzeugheizgerät

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3341490A1 (de) * 1983-11-17 1985-05-30 Webasto-Werk W. Baier GmbH & Co, 8035 Gauting Brennstoffbetriebene heizvorrichtung, insbesondere fahrzeugzusatzheizgeraet
DE3136839C2 (de) * 1981-09-16 1988-09-29 Webasto-Werk W. Baier Gmbh & Co, 8035 Gauting, De
DE9116403U1 (de) * 1991-08-09 1992-11-19 Webasto Ag Fahrzeugtechnik, 8035 Stockdorf, De
DE19509780C1 (de) * 1995-03-17 1996-08-14 Webasto Thermosysteme Gmbh Fahrzeugheizgerät

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3136839C2 (de) * 1981-09-16 1988-09-29 Webasto-Werk W. Baier Gmbh & Co, 8035 Gauting, De
DE3341490A1 (de) * 1983-11-17 1985-05-30 Webasto-Werk W. Baier GmbH & Co, 8035 Gauting Brennstoffbetriebene heizvorrichtung, insbesondere fahrzeugzusatzheizgeraet
DE9116403U1 (de) * 1991-08-09 1992-11-19 Webasto Ag Fahrzeugtechnik, 8035 Stockdorf, De
DE19509780C1 (de) * 1995-03-17 1996-08-14 Webasto Thermosysteme Gmbh Fahrzeugheizgerät

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19926264B4 (de) * 1999-06-09 2013-05-16 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Heizgerät
DE19929465C1 (de) * 1999-06-26 2001-03-22 Webasto Thermosysteme Gmbh Brennstoffbetriebene Heizvorrichtung mit optimierter Verbrennungsgasführung
DE10262065B4 (de) * 2001-09-05 2006-03-09 Webasto Ag Zusatzheizgerät mit einem Wärmeübertrager
EP1296101B1 (de) * 2001-09-21 2012-06-20 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Heizeinrichtung, insbesondere eine Kraftfahrzeugheizeinrichtung
DE10146610A1 (de) * 2001-09-21 2003-04-24 Eberspaecher J Gmbh & Co Wärmetauscheranordnung für eine Heizeinrichtung, insbesondere eine Kraftfahrzeugheizung
DE10261966A1 (de) * 2002-03-15 2004-07-29 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Luftheizgerät zur Integration in eine luftführende Gehäuseanordnung
DE10261966B4 (de) * 2002-03-15 2005-08-25 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Luftheizgerät zur Integration in eine luftführende Gehäuseanordnung
US8910881B2 (en) 2004-11-26 2014-12-16 Webasto Ag Air heater for a motor vehicle
WO2006056191A1 (de) * 2004-11-26 2006-06-01 Webasto Ag Luftheizgerät für ein kraftfahrzeug
DE102007017106A1 (de) * 2007-04-10 2008-10-23 Webasto Ag Wärmeübertrager für ein kombiniertes Heizungs-/Warmwassersystem für mobile Anwendungen und kombiniertes Heizungs-/Warmwassersystem für mobile Anwendungen
DE102008025314B4 (de) 2008-05-27 2021-10-07 Eberspächer Climate Control Systems GmbH Wärmetauscheranordnung für eine Heizeinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug
CN102874072A (zh) * 2011-07-12 2013-01-16 J.艾伯施拜谢有限责任两合公司 汽车供暖设备
DE102011079018A1 (de) 2011-07-12 2013-01-17 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Fahrzeugheizgerät
RU2514944C2 (ru) * 2011-07-12 2014-05-10 И.Эбершпехер Гмбх Унд Ко.Кг Нагревательный прибор для автомобиля
CN102874072B (zh) * 2011-07-12 2014-12-17 J.艾伯施拜谢有限责任两合公司 汽车供暖设备
US9290079B2 (en) 2011-07-12 2016-03-22 Eberspaecher Climate Control Systems Gmbh & Co. Kg Vehicle heater
EP2546573A2 (de) 2011-07-12 2013-01-16 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Fahrzeugheizgerät
DE102011081457A1 (de) * 2011-08-24 2013-02-28 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Wärmetauschergehäuse, insbesondere für ein brennstoffbetriebenes Fahrzeugheizgerät
DE102017100133A1 (de) 2017-01-05 2018-07-05 Eberspächer Climate Control Systems GmbH & Co. KG Wärmetauschergehäuse
DE102017119077A1 (de) 2017-08-21 2019-02-21 Eberspächer Climate Control Systems GmbH & Co. KG Fahrzeugheizgerät
US11046150B2 (en) 2017-08-21 2021-06-29 Eberspächer Climate Control Systems GmbH Vehicle heater
CN109747385A (zh) * 2017-08-21 2019-05-14 埃贝斯佩歇气候控制系统有限责任两合公司 车辆加热设备
US11312209B2 (en) 2018-07-17 2022-04-26 Eberspächer Climate Control Systems GmbH Vehicle heater
EP3859208A1 (de) * 2020-01-28 2021-08-04 Eberspächer Climate Control Systems GmbH Fahrzeugheizgerät
CN113246690A (zh) * 2020-01-28 2021-08-13 埃贝斯佩歇气候控制系统有限公司 车辆加热器
CN113351830A (zh) * 2020-03-05 2021-09-07 埃贝斯佩歇气候控制系统有限公司 用于车辆加热器的金属铸造式热交换器壳体的制造方法
EP3875294A1 (de) * 2020-03-05 2021-09-08 Eberspächer Climate Control Systems GmbH Verfahren zur herstellung eines metallguss-wärmetauschergehäuses für ein fahrzeugheizgerät und metallguss-wärmetauschergehäuse
DE102020105941A1 (de) 2020-03-05 2021-09-09 Eberspächer Climate Control Systems GmbH Verfahren zur Herstellung eines Metallguss-Wärmetauschergehäuses für ein Fahrzeugheizgerät
US20210276399A1 (en) * 2020-03-05 2021-09-09 Eberspächer Climate Control Systems GmbH Process for manufacturing a cast metal heat exchanger housing for a vehicle heater
US11760164B2 (en) * 2020-03-05 2023-09-19 Eberspächer Climate Control Systems GmbH Process for manufacturing a cast metal heat exchanger housing for a vehicle heater
DE102021112943A1 (de) 2021-05-19 2022-11-24 Eberspächer Climate Control Systems GmbH Heizgerätegehäuse für ein brennstoffbetriebenes Fahrzeugheizgerät

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