DE19848149A1

DE19848149A1 - Brenner eines Fahrzeugheizgeräts und Verfahren zum Betreiben eines solchen Brenners

Info

Publication number: DE19848149A1
Application number: DE1998148149
Authority: DE
Inventors: Stefan Kunz; Udo Teubert; Sven Koehler
Original assignee: Webasto Thermosysteme GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 1998-10-20
Filing date: 1998-10-20
Publication date: 2000-05-04
Anticipated expiration: 2018-10-21
Also published as: DE19848149C2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brenner eines Fahrzeugheizgeräts mit einem an einem Trägerbauteil (10) angeordneten saugfähigen Körper (24), mit einer Brennstoff zum saugfähigen Körper (24) leitenden Brennstoffleitung (14) und mit einem das Trägerbauteil (10) und die Brennstoffleitung (14) verbindenden Aufnahmeteil. Zur Reduzierung der Brennstofftemperatur vor dem saugfähigen Körper ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Aufnahmeteil in dem an das Trägerbauteil (10) angrenzenden Bereich querschnittsvermindernde Aussparungen (17, 20, 21) aufweist. Hierdurch wird der Brenner für eine Verwendung von hochviskosen Brennstoffen besser geeignet. Ein Verfahren zum Betreiben des Brenners mit einem Nachlauf eines Brennluftgebläses zur Kühlung des Restbrennstoffes ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner eines Fahrzeugheizgeräts gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Brenners gemäß Patent anspruch 8.

Ein derartiger Brenner ist aus der DE 35 38 201 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Brenner wird das Trägerbauteil für einen saugfähigen Körper an der Rückseite von einem dickwandigem Deckel begrenzt, der als Aufnahmeteil für eine radial einmündende Brennstoffleitung dient.

Es hat sich gezeigt, daß ein derartiger Brenner insbesondere bei Verwendung von Pflanzenmethylesther (PME)-Brennstoffen insbesondere im Teillastzustand und beim Abschalten durch die von der Brennkammer zurückstrahlende Stauwärme an der Einmündung des Aufnahmeteils zum Trägerbauteil bzw. zum saugfähigen Körper derart hohe Temperaturen erreicht, daß der Brennstoff polymerisiert und die Brennstoffbohrung dadurch im Laufe der Zeit durch sich ansammelnde Rückstände verstopft.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Brenner derart weiterzuentwickeln, daß dieser auch für eine Verwendung von schwerentzündbaren, hochviskosen Brennstoffen geeignet ist. Ferner soll ein Verfahren zum Betreiben eines Brenners mit derartigen Brennstoffen angegeben werden.

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

Dadurch, daß das Aufnahmeteil in den an das Trägerbauteil angrenzenden Bereichen querschnittsvermindernde Aussparungen aufweist, wird der Wärmeübergang vom Trägerbauteil auf das Aufnahmeteil deutlich reduziert.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die querschnittsvermindernde Aussparung als Ringnut ausgebildet ist, die von der Seite des Trägerbauteils her in das Aufnahmeteil eingebracht ist und die eine im Inneren des Bauteils verlaufende, Brennstoff führende Bohrung von einer Außenwand des Aufnahmeteils trennt. Dadurch wird im Anschlußbereich des Aufnahmeteils an das Trägerbauteil eine Doppelwandigkeit erreicht, durch die eine die Brennstoff führende Bohrung umgebende Innenwand vor einer Wärmeeinleitung durch das Trägerbauteil wirksam geschützt wird.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Stirnseite dieser Innenwand unmittelbar am saugfähigen Körper anliegt, während die Stirnseite der Außenwand mit dem Trägerbauteil in Verbindung steht. Da der saugfähige Körper faserig oder porös aus Metall- oder Keramikmaterial hergestellt ist, hat dieser eine schlechtere Wärmeleitung als das metallische Trägerbauteil. Die Wärmeeinleitung von der Brennkammer über den saugfähigen Körper zur Stirnseite der Innenwand der Brennstoff führenden Bohrung ist somit sehr gering.

Vorteilhaft sind in der Außenwand, die durch die Ringnut von der Innenwand getrennt ist, weitere querschnittsvermindernde Aussparungen in Form radialer Einstiche vorgesehen. Durch diese querschnittsvermindernden Einstiche, die senkrecht zur Ringnut auf derselben Höhe angeordnet sind, wird die Wärmeleitung in den Körper des Aufnahmeteils weiter reduziert, so daß auch im hinteren Teil der Brennstoff führenden Bohrung keine erhöhten Temperaturen auftreten. Die Einstiche mit den dazwischen stehenden Rippen bilden darüber hinaus einen wirksamen Kühlkörper für Verbrennungsluft, welche von einem auf der der Brennkammer abgewandten Seite des Aufnahmeteils angeordneten Brennluftgebläse am Aufnahmeteil vorbei zur Brennkammer gefördert wird.

Besonders vorteilhaft ist das Trägerbauteil in an sich bekannterweise topfförmig mit einer Rückwand und einer zylindrischen Seitenwand ausgebildet, wobei der saugfähige Körper an der Rückwand anliegt und von der Seitenwand vollständig umgeben wird. Dabei weist die Rückwand vorzugsweise eine Aussparung zur Aufnahme eines an der Stirnseite der Außenwand des Aufnahmeteils angeordneten Flansches auf.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben. Die einzige Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt des Brenners mit den an der Brennstoffeinleitung zum Brenner beteiligten Bauteilen.

In der Fig. 1 ist ein Trägerbauteil 10 ausschnittsweise und teilweise aufgebrochen dargestellt, welches topförmig aus einer Rückwand 11 und einer zylindrischen Seitenwand 12 zusammengesetzt ist.

Dieses Trägerbauteil dient der Befestigung eines saugfähigen Körpers 24, der aus einem metallischen oder keramischen Fasermaterial oder porösen Material besteht und an der der Brennkammer zugewandten Seite der Rückwand 11 des Trägerbauteils 10 anliegt. Der saugfähige Körper 24 dient zur Aufnahme, Verteilung und Verdampfung flüssigen Brennstoffes, welcher über eine Brennstoffleitung 14 von einem nicht dargestellten Tank oder Vorratsbehälter mittels einer Pumpe zum saugfähigen Körper gefördert wird.

Zwischen Trägerbauteil 10 und Brennstoffleitung 14 ist ein Aufnahmeteil 13 für die Brennstoffleitung 14 vorgesehen, das insgesamt hülsenförmig ausgebildet ist, über eine zentrale koaxial zum Trägerbauteil 10 angeordnete Bohrung 15 mit der Rückseite des saugfähigen Körpers 24 und andererseits über eine radiale Querbohrung 22 mit der Brennstoffleitung 14 verbunden ist.

Der Körper des Aufnahmeteils 13 ist erfindungsgemäß mit querschnittsvermindernden Aussparungen versehen, die den Wärmeübergang vom Trägerbauteil 10 auf den flüssigen Brennstoff reduzieren. Hierzu ist zum einen eine koaxial zur Bohrung 15 angeordnete axiale Ringnut 17 vorgesehen, die von der dem saugfähigen Körper 24 zugewandten Stirnseite des Aufnahmeteils 13 her in dieses eingearbeitet bzw. eingeformt ist.

Die Innenseite der Ringnut 17 wird von einer Innenwand 16 begrenzt, die sehr dünnwandig ist und daher nur wenig Wärme in das Aufnahmeteil 13 einleitet. Die Innenwand 16 liegt mit ihrer Stirnseite unmittelbar am saugfähigen Körper 24 an, welcher aufgrund seiner porösen oder Faserstruktur ein schlechterer Wärmeleiter ist, als das massive Trägerbauteil 20. Die Innenwand 16 begrenzt die Bohrung 15, so daß aufgrund der geringen Wärmeleitung in die Innenwand 16 der in der Bohrung 15 zum saugfähigen Körper 24 geleitete Brennstoff vor einer zu großen Temperaturerhöhung geschützt bleibt.

Die Ringnut 17 ist an ihrer Außenseite von einer Außenwand 18 des Aufnahmeteils 13 umgeben. An ihrer der Rückwand 11 des Trägerbauteils 10 zugewandten Stirnseite weist die Außenwand 18 einen im Querschnitt durch eine abgesetzte Stufe verminderten Flansch 19 auf, der mit seiner Außenseite an der Innenseite einer zylindrischen Aussparung 25 in der Rückwand 11 des Trägerbauteils 10 anliegt. Auch hier ist durch die dünnwandige Ausbildung des Flansches 19 der Übergang von Wärme von der Rückwand 11 des Trägerbauteils 10 zum Aufnahmeteil 13 begrenzt. Zur weiteren Begrenzung des Wärmeübergangs ist in der Außenwand 18 wenigstens eine weitere querschnittsvermindernde Aussparung vorgesehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind dies zwei radiale Einstiche 20 bzw. 21 mit einer dazwischen stehenden Rippe 26. Durch diese Einstiche 20 bzw. 21 wird der Querschnitt der Außenwand 18 derart vermindert, daß über die verbleibenden Wandstärken ebenfalls nur wenig Wärme in den hinteren Teil des Körpers des Aufnahmeteils 13 fließen kann, so daß auch auf diesem Wege von hinten her keine weitere Aufwärmung der Innenwand 16, die in unmittelbarem Kontakt zum Brennstoff steht, stattfindet.

Bei einer aus dem eingangs genannten Stand der Technik gemäß DE 35 38 201 A1 bekannten Anordnung eines Brennluftgebläses auf der dem Trägerbauteil 10 abgewandten Seite des Aufnahmeteils 13 dienen die Rippen 26 ferner gleichzeitig als Kühlkörper, da die am Aufnahmeteil 13 in Richtung zur Brennkammer am Aufnahmeteil 13 vorbeiströmende Brennluft die Kühlung des Aufnahmeteils 13 bewirkt. Ein Nachlauf dieses Brennluftgebläses beim Abschaltvorgang kann dabei nach Abschaltung der Brennstoffpumpe eine Erhitzung des Restbrennstoffs und daraus resultierende unerwünschte Ablagerungen zusätzlich reduzieren.

Mit den vorstehend beschriebenen Maßnahmen wird die Temperatur in den Brennstoff führenden Bohrungen 22 bzw. 15 derart reduziert, daß auch bei Verwendung eines hochviskosen Brennstoffs, wie beispielsweise Rapsmethylester (RME) oder eines anderen Pflanzenmethylesters (PME) in diesen Bohrungen keine Temperaturerhöhung des Brennstoffs auf Temperaturen von etwa 160°C stattfindet, bei der derartige Brennstoffe zum Polymerisieren und somit zur Bildung von Ablagerungen neigen würden.

Selbstverständlich muß das Aufnahmeteil 13 nicht - wie dargestellt - durch spanende Bearbeitung aus einem Stück gefertigt sein. Eine separate Ausbildung der Innenwand 16 in Form eines in das Aufnahmeteil 13 eingelöteten Röhrchens ist ebenso möglich wie eine Herstellung durch Gießen oder Sintern, wobei auch hier die Innenwand 16 als separates Röhrchen mit eingeformt werden kann. Die Aussparungen 17, 20, 21 werden dabei mit eingeformt und müssen nicht nachträglich herausgearbeitet werden. Insbesondere bei Preß- oder Sinterverfahren ist es zusätzlich denkbar, in den Kontaktbereichen zum Trägerbauteil 10 am Aufnahmeteil 13 Ringe aus schlecht wärmeleitendem Material in das Aufnahmeteil zu integrieren und dadurch den Wärmeübergang weiter zu reduzieren.

Bezugszeichenliste

10

Trägerbauteil

11

Rückwand

12

Seitenwand

13

Aufnahmeteil

14

Brennstoffleitung

15

Bohrung

16

Innenwand

17

Ringnut

18

Außenwand

19

Flansch

20

Einstich

21

Einstich

22

Querbohrung

23

Außenwand

24

saugfähiger Körper

25

Aussparung

26

Rippe

Claims

1. Brenner eines Fahrzeugheizgeräts mit einem an einem Trägerbauteil (10) angeordneten saugfähigen Körper (24), mit einer Brennstoff zum saugfähigen Körper (24) leitenden Brennstoffleitung (14) und mit einem das Trägerbauteil (10) und die Brennstoffleitung (14) verbindenden Aufnahmeteil (13), dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (13) in den an das Trägerbauteil (10) angrenzenden Bereichen querschnittvermindernde Aussparungen (17, 20, 21) aufweist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das eine querschnitts vermindernde Aussparung als Ringnut (17) ausgebildet ist, die eine Innenwand (16) als Begrenzung einer Brennstoff führenden Bohrung (15) von einer Außenwand (18) des Aufnahmeteils (13) trennt.

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite der Innenwand (16) unmittelbar am saugfähigen Körper (24) anliegt, während die Stirnseite der Außenwand (18) mit dem Trägerbauteil (10) in Verbindung steht.

4. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als querschnittsvermindernde Aussparung wenigstens ein radialer Einstich (20,21) in einer Außenwand (18) des Aufnahmeteils 13 angeordnet ist.

5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Einstich (20, 21) bezüglich der Brennstoff-Fördereinrichtung auf derselben Höhe angeordnet ist, wie die Ringnut (17).

6. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerbauteil (10) topfförmig mit einer Rückwand (11) und einer zylindrischen Seitenwand (12) ausgebildet ist, wobei der saugfähige Körper an der Rückwand (11) anliegt und von der Seitenwand (12) vollständig umgeben wird.

7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand (1 1) eine Aussparung (25) zur Aufnahme eines an der Stirnseite der Außenwand (18) des Aufnahmeteils (13) angeordneten Flansches (19) aufweist.

8. Verfahren zum Betreiben eines Brenners eines Fahrzeugheizgeräts mit einer Dosierpumpe zum Fördern von Brennstoff über eine Brennstoffleitung (14) zu einem saugfähigen Körper (24) mit einem Brennluftgebläse zur Förderung von Brennluft über eine Brennstoffleitung (14) oder ein mit dieser verbundenes Bauteil (13, 10), dadurch gekennzeichnet, daß das Brennluftgebläse beim Abschalten des Brenners nach Beendigung der Brennstoff-Förderung einen Nachlauf zur Kühlung des in der Brennstoffleitung (14) oder in den mit dieser verbundenen Bauteilen (13, 10) vorhandenen Restbrennstoffs ausführt.