DE19834864A1 - Brennkammer eines Brenners für ein Fahrzeugheizgerät oder einen Abgas-Partikelfilter, mit Luftzuführungsstutzen und Schlitzen in der Stutzenwand - Google Patents
Brennkammer eines Brenners für ein Fahrzeugheizgerät oder einen Abgas-Partikelfilter, mit Luftzuführungsstutzen und Schlitzen in der StutzenwandInfo
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Abstract
Bei einer Brennkammer (1) der vorgenannten Art, mit einer Umfangs-Begrenzungswand (2), einer Stirn-Begrenzungswand (3) mit zentraler Öffnung, einem radialen Umfangsflansch (4) und einem Luftzuführungsstutzen (5) mit endseitig offenen oder geschlossenen Schlitzen in der Stutzenwand (7), wird vorgeschlagen, zumindest mehrere Schlitze über den Umfang der Stutzenwand (7) und/oder in Längsrichtung ungleichmäßig zu verteilen und/oder in der Größe unterschiedlich auszubilden. Die ungleichmäßge Verteilung und unterschiedliche Größe der Schlitze wird mit Blick auf eine Geräuschoptimierung bei einer individuellen Brennkammer (1) durch Versuch bestimmt. Die Brennkammer kann auch ein Geräuschdämpfungsrohr (13, 13a, 13b, 13c) besitzen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkammer eines Brenners für
ein Fahrzeugheizgerät oder einen Abgas-Partikelfilter, mit
einer Umfangs-Begrenzungswand, einer Stirn-Begrenzungswand
mit zentral er Öffnung, einem radialen Umfangsflansch und
einem Luftzuführungsstutzen mit endseitig offenen oder ge
schlossenen Schlitzen in der Stutzenwand.
Aus DE 295 11 384 U1, DE 44 42 425 A1 und DE 195 29 994 A1
sind Brennkammern grundsätzlich der vorgenannten Art bei
einem Verdampferbrenner bekannt, welcher einen zentralen
Luftzuführungsstutzen besitzt, der auf dem Umfang mit end
seitig offenen oder geschlossenen Schlitzen in der Stutzen
wand versehen ist und endseitig eine Durchgangsöffnung auf
weist, welche auch verschlossen sein kann. Die Brennstoff
zuführung erfolgt über einen am Außenmantel angebrachten
Kerzenstutzen oder über einen Ringkanal am Brennkammerboden.
Der zugeführte Brennstoff wird über eine an der Innenseite
der Umfangsbegrenzungswand angebrachte poröse Auskleidung
durch Kapillarwirkung in axialer und tangentialer Richtung
verteilt, abgedampft und im Bereich der Schlitze verbrannt.
Die Auskleidung weist in der Regel eine axiale Erstreckung
bis zum Ende der Luftzuführungsstutzen auf. Derartige Bren
ner weisen hinsichtlich Wirkungsgrad, Schadstoffemission und
Geräuscharmut im Betrieb zufriedenstellende Ergebnisse auf.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereicherung des Stands der
Technik durch Schaffung einer Brennkammer der eingangs ge
nannten Art, welche einen besonders geräuscharmen Betrieb
ermöglicht und gleichwohl einfach aufgebaut ist.
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 21.
Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß zumindest meh
rere Schlitze über den Umfang der Stutzenwand und/oder in
Längsrichtung ungleichmäßig verteilt und/oder in der Größe
unterschiedlich ausgebildet sind.
Die Schlitze sind bevorzugt Längsschlitze, können aber auch
Umfangs- oder Schrägschlitze in Umfangs- bzw. Schrägrichtung
der Stutzenwand sein.
Insbesondere sind gleich lange und vorzugsweise gleich brei
te Längsschlitze in unterschiedlicher Lage bezogen auf die
Längsrichtung vorgesehen.
Die Längsschlitze sind zweckmäßigerweise schrauben- bzw.
spiralförmig über den Umfang der Stutzenwand verteilt.
Im besonderen sind die Schlitze in Umfangsrichtung unter
schiedlich voneinander beabstandet.
Auch können die Schlitze unterschiedlich lang ausgebildet
sein.
Eine besonders bevorzugte geräuschoptimierte Brennkammer
eines Brenners für ein Fahrzeugheizgerät oder einen Abgas
partikelfilter mit Luftzuführungsstutzen kennzeichnet sich
dadurch, daß ein Geräuschdämpfungsrohr vorgesehen ist, wel
ches vorzugsweise ein Resonanzrohr ist, das am Schwingungs
bauch der Anordnung angeordnet ist.
Das Geräuschdämpfungsrohr ist insbesondere eine einseitig
geschlossene Röhre, wobei vorzugsweise das offene Ende der
Röhre im Schwingungsbauch liegt, welcher durch Versuch be
stimmt wird.
Das Geräuschdämpfungsrohr kann in Axialrichtung der Brenn
kammer angeordnet sein und insbesondere koaxial zur Brenn
kammer verlaufen.
Das Geräuschdämpfungsrohr kann aber auch in Radialrichtung
der Brennkammer verlaufen.
Bevorzugte Varianten von radialen und axialen Geräuschdämp
fungsrohren kennzeichnen sich dadurch, daß diese in strom
abwärtiger Verlängerung der Brennkammer hinter einem die
Brennkammer umgebenden Wärmetauscher angeordnet sind.
Eine andere Variante sieht vor, daß das Geräuschdämpfungs
rohr seitlich am Abgasstutzen der Brennkammer angeordnet
bzw. angeschlossen ist.
Auch kann das Geräuschdämpfungsrohr in der Abgasleitung an
geordnet sein, wobei bevorzugt das Geräuschdämpfungsrohr in
einem Krümmungsabschnitt an der Abgasleitung angeschlossen
ist.
Gegebenenfalls können mehrere unterschiedlich positionierte
und/oder unterschiedlich dimensionierte Geräuschdämpfungs
rohre in einer einzigen Ausführungsform einer Brennkammer
vorgesehen sein.
Geräuschminimierung stellt sich insbesondere bei einer Brenn
kammer ein, bei der das stromabwärtige Axialende des Luftzu
führungsstutzen durch eine Stirnwand abgeschlossen ist.
Mit Vorzug ist der Luftzuführungsstutzen in Stromabwärts
richtung konisch verjüngt ausgebildet.
Weitere Geräuschvorteile ergeben sich, wenn in bevorzugter
Ausführungsvariante der Erfindung die Verbrennungsluft durch
eine Dralleinrichtung drallförmig zugeführt wird, und/oder
die Öffnung der Blende eines nachgeordneten Flammrohrs einen
Durchmesser aufweist, welcher zumindest gleich dem lichten
Durchmesser des Luftzuführungsstutzens am stromaufwärtigen
Ende ist.
Das die Brennkammer enthaltende Heizgerät kann ein Wasser
heizgerät oder ein Luftheizgerät sein.
Die vorgenannten Maßnahmen bewirken grundsätzlich eine Ge
räuschverbesserung eines Fahrzeugheizgeräts, können sich
jedoch beim geometrisch individuellen Brennkammertyp unter
schiedlich stark auswirken und werden bevorzugt mit weiteren
Zielgrößen (z. B. Lebensdauer, Verbrennungswerte) für eine
Geräuschoptimierung berücksichtigt.
Eine geräuschliche Anpassung der Brennkammer an eine neue
Umgebung ist möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie
len unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher be
schrieben; es zeigen:
Fig. 1 eine Brennkammer mit Flammrohr eines Verdampferbren
ners in einem schematischen Axialschnitt, mit einem
zentralen Luftzuführungsstutzen und einer vorgelager
ten Drall- bzw. Luftleiteinrichtung, wobei der Luft
zuführungsstutzen oben in einer zylindrischen und
unten in einer konisch sich verjüngenden Variante
gezeigt ist, und
Fig. 2 eine Brennkammer nach Fig. 1 mit Wärmetauscher und
Abgasleitung schematisch in einem Axialschnitt und
Anordnung eines Geräuschdämpfungsrohres in vier Va
rianten.
Die in der Fig. 1 gezeigte Brennkammer 1 eines Verdampfer
brenners für ein Heizgerät oder für eine thermische Regene
ration eines Abgas-Partikelfilters umfaßt eine Umfangs-Be
grenzungswand 2, eine Stirn-Begrenzungswand 3, einen Luftzu
führungsstutzen 5 sowie ein dem Luftzuführungsstutzen nach
geordnetes Flammrohr 10 mit einer Blende 14.
Die Blende 14 besitzt eine zentrale Öffnung 15 mit einem
Durchmesser, welcher zumindest gleich dem lichten Durch
messer des Luftzuführungsstutzens 5 am stromaufwärtigen
Ende ist.
Die Stirn-Begrenzungswand 3 weist eine zentrale Öffnung auf,
welche integrierter Teil des zentralen in die Brennkammer 1
hineinragenden Luftführungsstutzens 5 ist.
Dem Luftzuführungsstutzen 5 vorgelagert ist eine Drall- bzw.
Luftleiteinrichtung 11 für eine Drallstrom-Luftzufuhr der
Verbrennungsluft, wie dies in strichlierter Linie in Fig. 1
schematisch gezeigt ist.
Der Luftzuführungsstutzen 5 ist in der oberhalb der Längsach
se gezeigten Variante zylindrisch und in der unten gezeigten
Variante konisch verjüngt ausgebildet und besitzt in seiner
Stutzenwand 7 innerhalb der Brennkammer 1 radiale Luftaus
tritte in Form von Längsschlitzen 6 sowie stromabwärtig ein
Ende, welches mit einer Stirnwand 12 verschlossen ist.
Durch den Luftzuführungsstutzen 5 wird in der Brennkammer 1
ein Ringraum ausgebildet, wobei auf dem Innenumfang der Um
fangs-Begrenzungswand 2 eine poröse Auskleidung 18 als Ver
dampfermaterial vorgesehen ist. Im Betrieb wird der der
Brennkammer 1 seitlich zugeführte Brennstoff im ringförmigen
Verdampfermaterial gleichmäßig verteilt, an der Brennkammer
innenseite des Verdampfermaterials verdampft und dort unter
Luftzuführung im Ringraum der Brennkammer verbrannt.
Der Luftzuführungsstutzen 5 gemäß Fig. 1 bildet mit speziel
ler Anordnung der Längsschlitze 6 eine geräuschoptimierte
Schlitzrohr-Brennkammer 1 aus, wobei zumindest einige der
Längschlitze 6 unterschiedlich lang und/oder breit und/oder
an unterschiedlicher Axialstelle der Brennkammer auf dem
Umfang des Stutzens gleich oder unterschiedlich voneinander
beabstandet angeordnet sein können.
Zumindest einige der Längsschlitze 6 können an beiden Enden
geschlossen, aber auch am stromabwärtigen Ende offen sein.
Die Längsschlitze können spiralförmig über den Umfang des
Luftzuführungsstutzens verteilt angeordnet sein.
Anstelle der Längsschlitze 6 können auch Umfangschlitze oder
Schrägschlitze in der Stutzenwand 7 vorgesehen sein.
Die ungleichmäßige Verteilung bzw. Anordnung und unterschied
liche Größe der Längs-, Schräg- oder Umfangschlitze wird bei
einer individuellen Brennkammer 1 in bestimmter Atmosphäre
durch Versuch mit Blick auf eine Geräuschoptimierung be
stimmt.
Die Geräuschoptimierung wird durch die drallförmige Verbren
nungsluftzufuhr und den großen Durchmesser der Öffnung 15
der Blende 14 begünstigt.
Unterstützt wird die Geräuschoptimierung der Brennkammer 1
im Betrieb durch eine Stirnwand 12 und mithin durch ein
geschlossenes stromabwärtiges Ende des Luftzuführungsstut
zens 5.
Unterstützt wird die Geräuschoptimierung ferner durch zumin
dest ein Geräuschdämpfungsrohr 13, 13a, 13b, 13c, welches in
vier Varianten einer Anordnung in Fig. 2 schematisch ge
zeigt ist.
Das Geräuschdämpfungsrohr 13, 13a, 13b, 13c ist ein Reso
nanzrohr, insbesondere eine einseitig geschlossene Röhre,
deren offenes Ende der Röhre im Schwingungsbauch liegt. Der
Schwingungsbauch und Lage und Größe des Resonanzrohres wer
den durch Versuch bestimmt.
Das in Fig. 2 in ausgezogener Linie schematisch dargestell
te Geräuschdämpfungsrohr 13 ist koaxial zur Brennkammer 1 in
stirnseitiger stromabwärtiger Verlängerung der Brennkammer
zumindest großenteils hinter einem die Brennkammer umgeben
den Wärmetauscher 8 angeordnet.
Die zweite strichliert gezeigte Variante eines Geräuschdämp
fungsrohres 13a kennzeichnet sich durch Radialerstreckung
bezüglich der Brennkammer, wobei das Rohr auch abgewinkelt
ausgebildet sein kann.
Eine dritte Variante eines Geräuschdämpfungsrohres 13b sieht
einen seitlichen Anschluß am Abgasstutzen 9 der Brennkammer
1 vor.
Ein vierte Variante eines Geräuschdämpfungsrohrs 13c schließ
lich befindet sich in der Abgasleitung 16. Insbesondere ist
das Geräuschdämpfungsrohr 13c in einem rechtwinkligen Krüm
mungsabschnitt 17 an der Abgasleitung 16 angeschlossen, wo
bei das Geräuschdämpfungsrohr 13c zum Hauptrohr der Abgaslei
tung 16 fluchtet.
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 sämtli
che in den gesamten Anmeldungsunterlagen enthaltenen erfinde
rischen Merkmale in den Schutzumfang der Erfindung.
Claims (21)
1. Brennkammer (1) eines Brenners für ein Fahrzeugheiz
gerät oder einen Abgas-Partikelfilter, mit einer Um
fangs-Begrenzungswand (2), einer Stirn-Begrenzungs
wand (3) mit zentraler Öffnung, einem radialen Umfangs
flansch (4) und einem Luftzuführungsstutzen (5) mit
endseitig offenen oder geschlossenen Schlitzen in der
Stutzenwand (7),
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest mehrere Schlitze über den Umfang der Stut
zenwand (7) und/oder in Längsrichtung ungleichmäßig ver
teilt und/oder in der Größe unterschiedlich ausgebildet
sind.
2. Brennkammer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schlitze Längsschlitze (6) sind, welche sich
achsparallel zur Brennkammerachse erstrecken.
3. Brennkammer nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß gleich lange und vorzugsweise gleich breite Längs
schlitze (6) in unterschiedlicher Lage bezogen auf die
Längsrichtung vorgesehen sind.
4. Brennkammer nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Längschlitze (6) schrauben- bzw. spiralförmig
verteilt über den Umfang der Stutzenwand (7) vorgesehen
sind.
5. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schlitze in Umfangsrichtung unterschiedlich
voneinander beabstandet sind.
6. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schlitze unterschiedlich lang ausgebildet
sind.
7. Brennkammer (1) eines Brenner für ein Fahrzeugheizgerät
oder einen Abgaspartikelfilter, mit einem Luftzufüh
rungsstutzen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1
bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Geräuschdämpfungsrohr (13, 13a, 13b, 13c) vor
gesehen ist.
8. Brennkammer nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Geräuschdämpfungsrohr (13, 13a, 13b, 13c) ein
Resonanzrohr ist, welches am Schwingungsbauch angeord
net ist.
9. Brennkammer nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Geräuschdämpfungsrohr (13, 13a, 13b, 13c) eine
einseitig geschlossene Röhre ist.
10. Brennkammer nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das offene Ende der Röhre im Schwingungsbauch liegt.
11. Brennkammer nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Geräuschdämpfungsrohr (13) in Axialrichtung der
Brennkammer angeordnet ist.
12. Brennkammer nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Geräuschdämpfungsrohr (13) koaxial zur Brenn
kammer verläuft.
13. Brennkammer nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Geräuschdämpfungsrohr (13a) in Radialrichtung
der Brennkammer verläuft.
14. Brennkammer nach einem der Ansprüche 7 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Geräuschdämpfungsrohr (13, 13a) in stirnseitiger
stromabwärtiger Verlängerung der Brennkammer hinter ei
nem die Brennkammer umgebenden Wärmetauscher (8) ange
ordnet ist.
15. Brennkammer nach einem der Ansprüche 7 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Geräuschdämpfungsrohr (13b) seitlich am Abgas
stutzen (9) der Brennkammer angeordnet bzw. angeschlos
sen ist.
16. Brennkammer nach einem der Ansprüche 7 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Geräuschdämpfungsrohr (13c) in der Abgasleitung
(16) angeordnet bzw. an der Abgasleitung (16) ange
schlossen ist.
17. Brennkammer nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Geräuschdämpfungsrohr (13c) in einem Krümmungs
abschnitt (17) der Abgasleitung (16) angeordnet bzw.
angeschlossen ist.
18. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß das stromabwärtige Axialende des Luftzuführungs
stutzen (5) durch eine Stirnwand (12) abgeschlossen ist.
19. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Luftzuführungsstutzen (5) in Stromabwärtsrich
tung konisch verjüngt ausgebildet ist.
20. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Luftzuführungsstutzen (5) eine Dralleinrichtung
(11) vorgeordnet ist, welche die Verbrennungsluft drall
förmig zuführt.
21. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 20, mit einem
Flammrohr (10) einschließlich Blende (14),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnung (15) der Blende (14) einen Durchmesser
aufweist, welcher zumindest gleich dem lichten Durch
messer des Luftzuführungsstutzens (5) am stromaufwärti
gen Ende ist.
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