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Die vorliegende Erfindung betrifft eine portable Verbrennungsvorrichtung zum Beheizen eines Innenraums eines Fahrzeugs, insbesondere zum Enteisen einer Frontscheibe eines Fahrzeugs, gemäß Anspruch 1.
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Vorrichtungen der in der Rede stehenden Art kommen insbesondere bei geringer Außentemperatur und in einem – meist im Freien – geparkten Fahrzeug zum Einsatz. Folgen solcher Rahmenbedingungen sind typischerweise eine geringe Innentemperatur des Fahrzeugs und eine vereiste Frontscheibe des Fahrzeugs. Eine geringe Innentemperatur wird als unangenehm empfunden. Eine vereiste Frontscheibe schränkt die Sicht ein und stellt eine Gefahr für die Sicherheit im Straßenverkehr dar.
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Zur Abhilfe wurden verschiedene Heizvorrichtungen entwickelt, die ohne einen laufenden Motor des Fahrzeugs funktionieren. Dazu zählen elektrisch oder mittels eines Brennstoffs betriebene Standheizungen, die fest im Fahrzeug verbaut sind. Daneben gibt es auch portable Heizvorrichtungen, die elektrisch oder mittels eines Brennstoffs betreibbar sind. Die bekannten portablen Heizvorrichtungen haben den Nachteil, dass ihre Heizleistung nicht ausreicht, um eine vereiste Frontscheibe zumindest im Wesentlichen vollständig zu enteisen. Die bekannten portablen Heizvorrichtungen, die elektrisch betreibbar sind, beziehen die notwendige elektrische Energie von einer Batterie des Fahrzeugs, wodurch die von der Batterie gespeicherte Energie abnimmt.
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Aus der Praxis ist eine portable Verbrennungsvorrichtung zum Beheizen eines Innenraums eines Fahrzeugs bekannt. Die bekannte Verbrennungsvorrichtung arbeitet drucklos und weist einen Brennstoffspeicher zum Bevorraten eines flüssigen Brennstoffs, einen Brenner, eine Transporteinrichtung zum Transport des Brennstoffs aus dem Brennstoffspeicher in den Brenner und einen Brennraum auf. Der Brennraum ist teilweise durch eine Abdeckung begrenzt, die Öffnungen zur Zufuhr eines gasförmigen Oxidationsmittels hat und durch die thermische Energie aus dem Brennraum heraus ableitbar und/oder abstrahlbar ist. Der Brenner hat mindestens einen Auslass, aus dem der Brennstoff aus dem Brenner in den Brennraum gelangen kann.
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Bei der bekannten Verbrennungsvorrichtung enthält der Brennstoff Ethanol. Der Brennstoff ist mittels eines Feuerzeugs, das nicht Teil der Verbrennungsvorrichtung ist, am Auslass des Brenners entzündbar. Bei niedriger Umgebungstemperatur ist ein Entzünden des Brennstoffs schwierig. Bei jedem Verbrennungsvorgang verschleißt die Transporteinrichtung der bekannten Verbrennungsvorrichtung. Die bekannte Verbrennungsvorrichtung stellt eine Heizleistung von lediglich 1500 W zur Verfügung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannte Verbrennungsvorrichtung hinsichtlich der Heizleistung, der Einsatzmöglichkeiten, der Funktionalität bei niedriger Umgebungstemperatur, der Handhabung und/oder des Verschleißes zu verbessern.
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Die zuvor geschilderte Aufgabenstellung wird durch die Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen dieser Verbrennungsvorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, dass die Verbrennungsvorrichtung eine Zündeinrichtung aufweist, mittels der der Brennstoff oder ein Gemisch mit dem Brennstoff und dem Oxidationsmittel am Auslass des Brenners entzündbar, am Auslass des Brenners eine Flamme erzeugbar und/oder eine Verbrennung in Gang setzbar ist. Dies macht eine externe Zündeinrichtung entbehrlich.
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Der Auslass des Brenners ist so angeordnet, dass mittels der Flamme am Auslass des Brenners zumindest ein Teil des Brennstoffs in dem Brenner zumindest bis zum Brennpunkt des Brennstoffs erhitzbar ist. Der Begriff „Brennpunkt” bezeichnet dabei diejenige Temperatur des Brennstoffs, bei der der Brennstoff oder ein Gemisch mit dem Brennstoff und dem Oxidationsmittel entzündbar und die Verbrennung fortdauert, wenn die Zündeinrichtung nicht mehr aktiv ist.
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Aufgrund dieser Erhitzung breitet sich der Brennstoff im Brenner aus und tritt am Auslass des Brenners aus dem Brenner in den Brennraum. Dort wird dann der Brennstoff oder ein Gemisch mit dem Brennstoff und dem Oxidationsmittel mittels der Flamme am Auslass des Brenners entzündet. Somit liegt ein Kreislauf vor: Die Flamme des entzündeten Brennstoffs oder Gemischs bewirkt, dass weiterer entzündbarer Brennstoff nachströmt und entzündet wird.
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Im Gegensatz zu einer Kerze sind bei der vorliegenden Erfindung das Bewirken der Entzündbarkeit des Brennstoffs und die tatsächliche Entzündung voneinander entkoppelt bzw. räumlich getrennt. Insbesondere ist an der Transporteinrichtung keine Flamme gebildet. Dadurch wird ein Verschleißen der Transporteinrichtung vermieden bzw. zumindest deutlich reduziert.
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Die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung bezieht keine Energie aus einer Fahrzeugbatterie.
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Vorzugsweise ist mittels der Zündeinrichtung zumindest ein Teil des Brennstoffs in dem Brenner zumindest bis zum Brennpunkt des Brennstoffs erhitzbar ist. Somit können mittels der Zündeinrichtung beim Einschalten der erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung die Entzündbarkeit des Brennstoffs und die tatsächliche Entzündung bewirkt werden. Folglich kann der Brennstoff auch bei niedriger Umgebungstemperatur entzündet werden. Mittels der Zündeinrichtung wird ein Teil des Brennstoffs im Brenner quasi vorgewärmt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung ist der Brennstoff im Brennstoffspeicher flüssig gelagert, enthält der Brennstoff Ethanol, insbesondere Bioethanol, und/oder ist der Brennstoff in dem Brenner mittels der Flamme verdampfbar.
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Es ist bevorzugt, wenn die Transporteinrichtung zumindest teilweise im Brenner angeordnet ist und vorzugsweise Kapillare, insbesondere mindestens einen Docht mit Kapillaren, aufweist, durch die der Brennstoff aus dem Brennstoffspeicher in den Brenner gelangen kann. Der Transport des Brennstoffs aus dem Brennstoffspeicher in den Brenner ist unterbrechbar ausgebildet.
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Vorzugsweise besteht der Brenner aus einem wärmeleitfähigen Material.
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Mit diesen Merkmalen kann die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung folgendermaßen betrieben werden. Zunächst kann der flüssige Brennstoff aufgrund des Kapillareffekts mittels der Transporteinrichtung aus dem Brennstoffspeicher in den Brenner transportiert werden. Beim Einschalten der erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung wird die Zündeinrichtung betätigt. Mittels der Zündeinrichtung wird ein Teil des Brennstoffs im Brenner über den Brennpunkt erhitzt und verdampft. Der gasförmige Brennstoff breitet sich im Brenner aus und tritt am Auslass des Brenners in den Brennraum. Am Auslass wird der Brennstoff oder ein Gemisch mit dem Brennstoff und dem Oxidationsmittel mittels der Zündeinrichtung entzündet. Am Auslass des Brenners entsteht eine Flamme und eine Verbrennung ist in Gang gesetzt. Nun kann die Zündeinrichtung abschalten. Die Flamme am Auslass sorgt für nachströmenden verdampften und entzündbaren Brennstoff.
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Vorzugsweise weist der Brenner mindestens ein Brennrohr auf, wobei zumindest ein im Brennraum angeordneter Abschnitt des Brennrohrs, vorzugsweise mit einem Biegeradius zwischen 15 mm und 20 mm, gebogen ist. Der mindestens eine Auslass des Brenners ist am Brennrohr angeordnet, vorzugsweise derart, dass sich der Auslass unterhalb eines Teilbereiches des gebogenen oder eines anderen Abschnitts des Brennerohrs befindet.
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Es hat sich als vorteilhaft, u. a. für das Flammenbild, erwiesen, wenn das mindestens eine Brennrohr einen Außendurchmesser zwischen 5 mm und 11 mm, vorzugsweise von ca. 6 mm, und/oder einen Innendurchmesser zwischen 4 mm und 10 mm, vorzugsweise von ca. 5 mm, hat und/oder der Auslass kreisförmig mit einem Durchmesser zwischen 0,5 mm und 1,5 mm, vorzugsweise von ca. 0,8 mm, ist.
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Maßgeblichen Einfluss auf das Flammenbild haben die Größe des Auslasses und die Querschnittsfläche der Transporteinrichtung. Ist der Auslass zu klein, so ist die Geschwindigkeit des ausströmenden Brennstoffs so groß, es die Flamme erlischt. Bei zu großem Auslass strömt mehr Brennstoff aus und verbrennt, als im Brennrohr bzw. an der Transporteinrichtung verdampft, so dass die Flamme erlischt. Die Querschnittsfläche der Transporteinrichtung beeinflusst die transportierte Brennstoffmenge. Je größer die Querschnittsfläche der Transporteinrichtung ist, desto mehr Brennstoff kann transportiert und verdampft werden. Wie bei der Größe des Auslasses ist auch bei der Querschnittsfläche der Transporteinrichtung darauf zu achten, dass die transportierte Brennstoffmenge ausreichend ist, um den Verbrennungsprozess fortzusetzen. Die Querschnittsfläche der Transporteinrichtung ist jedoch so gering zu wählen, dass der ausströmende Brennstoff(-dampf) nicht die Flamme erlischt.
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Vorteilhaft ist eine möglichst große Kontaktfläche zwischen der Transporteinrichtung und der Innenfläche des Brennrohrs. So kann mittels des wärmeleitfähigen Brennrohrs mehr thermische Energie zum in der Transporteinrichtung befindlichen Brennstoff geleitet und an den Brennstoff abgegeben werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungform der Zündeinrichtung hat diese:
- – eine Abgabeeinrichtung zur Abgabe eines Zündbrennstoffs,
– vorzugsweise wobei die Abgabeeinrichtung einen Zündbrennstoffspeicher und ein Betätigungselement zum Auslösen der Abgabeeinrichtung hat,
– vorzugsweise wobei die Abgabeeinrichtung ein Feuerzeug aufweist,
– vorzugsweise wobei der Zündbrennstoff einen Brennpunkt von weniger als –15°C hat und/oder Butangas enthält,
- – eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung des Betätigungselements der Abgabeeinrichtung,
– vorzugsweise wobei die Betätigungseinrichtung eine Stellmechanik, bevorzugt mit einem Schneckengetriebe, einen die Stellmechanik antreibenden Motor und/oder eine Energiequelle, bevorzugt mindestens eine Batterie, umfasst,
- – eine Zündbrennstoffleitung zum Transport des Zündbrennstoffs von der Abgabeeinrichtung in den Brennraum,
– wobei die Zündbrennstoffleitung einen Zündauslass aufweist,
– vorzugsweise wobei die Zündbrennstoffleitung zumindest im Brennraum mittels eines Teflonmantels isoliert ist, und
- – einen Zünder, mittels dem der Zündbrennstoff oder ein Gemisch mit dem Zündbrennstoff und dem Oxidationsmittel am Zündauslass entzündbar und/oder am Zündauslass eine Zündflamme erzeugbar ist,
– vorzugsweise wobei der Zünder eine elektrische Schaltung umfasst, mittels der eine Hochspannung zwischen der Zündbrennstoffleitung und dem Brenner, insbesondere einem Brennrohr, anlegbar und dadurch am Zündauslass ein elektrischer Durchschlag zum Entzünden des Zündbrennstoffs oder eines Gemischs mit dem Zündbrennstoff und dem Oxidationsmittel erzeugbar ist,
– wobei bevorzugt ist, wenn die elektrische Schaltung eine Gegentaktschaltung und einen Spannungsvervielfacher, insbesondere eine Villard-Schaltung, aufweist und/oder an die Energiequelle der Betätigungseinrichtung angeschlossen ist,
– vorzugsweise wobei der Zündauslass so angeordnet ist, dass mittels der Zündflamme zumindest ein Teil des Brennstoffs in dem Brenner zumindest bis zum Brennpunkt des Brennstoffs erhitzbar ist.
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Bei Einsatz des Schneckengetriebes können Bauteile und Lagerstellen eingespart werden. So kann mit nur einer Zahnradpaarung eine hohe Übersetzung realisiert werden.
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Zur Erzeugung eines elektrischen Durchschlags muss die Durchschlagsspannung überschritten werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung beträgt die Durchschlagsspannung ca. 4 kV bis ca. 12 kV. Bei Einsatz einer oder mehrerer 9 V Batterien als Spannungsquelle ist die Spannung hochzutransformieren. Dabei kann die Gegentaktschaltung verwendet werden. Zwei Transistoren erzeugen aus einer Gleichspannung eine rechteckige Wechselspannung. Da die resultierende Spannung noch nicht ausreichend hoch ist, kann mittels des Spannungsvervielfachers die Spannung weiter erhöht werden. Hierzu kann die Villard-Schaltung verwendet werden. Durch die Verkettung dieser Schaltungen kann eine beliebig hohe Spannung bei entsprechend geringem Strom erzeugt werden.
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Zur Steigerung der Heizleistung kann vorgesehen sein, dass der Brenner mehrere, insbesondere mehr als zehn, vorzugsweise zwischen 20 und 30, Brennrohre aufweist, wobei vorzugsweise
- – die Brennrohre nebeneinander angeordnet sind, bevorzugt in einem Abstand zwischen 2 mm und 8 mm, besonders bevorzugt von ca. 6 mm,
- – in jedem Brennrohr ein Teil der Transporteinrichtung, insbesondere jeweils mindestens ein Docht mit Kapillaren, zum Transport des Brennstoffs aus dem Brennstoffspeicher in das jeweilige Brennrohr angeordnet ist,
- – jedes Brennrohr einen Auslass hat, aus dem der Brennstoff aus dem jeweiligen Brennrohr in den Brennraum gelangen kann und an dem der Brennstoff oder ein Gemisch mit dem Brennstoff und dem Oxidationsmittel entzündbar ist und/oder am Auslass des jeweiligen Brennrohrs eine Flamme erzeugbar ist,
– wobei bevorzugt ist, wenn zumindest ein Auslass so angeordnet ist, dass mittels der Flamme an diesem Auslass
– der Brennstoff in dem Brennrohr mit diesem Auslass und in einem benachbarten Brennrohr zumindest bis zum Brennpunkt des Brennstoffs erhitzbar ist und/oder
– der Brennstoff oder ein Gemisch mit dem Brennstoff und dem Oxidationsmittel an einem Auslass eines benachbarten Brennrohrs entzündbar ist, und/oder
- – der Zündauslass der Zündbrennstoffleitung so angeordnet ist, dass mittels der Zündflamme an dem Auslass eines der Brennrohre eine Flamme entzündbar ist.
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Bei Vorsehen von z. B. 22 Brennrohren kann die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung eine Heizleistung von mehr als 2600 W bereitstellen. Diese Heizleistung ist auf eine gegenseitige Beeinflussung der Verbrennung an den Brennrohren zurückzuführen.
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Bevorzugt ist der gebogene Abschnitt jedes Brennrohrs an einem im Brennraum angeordneten Ende des jeweiligen Brennrohrs positioniert und der Auslass des jeweiligen Brennrohrs im gebogenen Abschnitt des jeweiligen Brennrohrs angeordnet.
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Zur Beendigung einer Verbrennung und/oder zum Erlöschen der Flamme am Auslass jedes Brennrohrs kann die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung eine Abschalteinrichtung aufweisen. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Abschalteinrichtung einen Luftromerzeuger, insbesondere mit einem Radialverdichter, und einen Luftstromverteiler, insbesondere ein Verteilerrohr mit Öffnungen, aufweist, wobei jeweils eine Öffnung dicht unterhalb des Auslasses jedes Brennrohrs angeordnet ist. Der Luftstromerzeuger ist vorzugsweise außerhalb des Brennraums angeordnet. Mittels des Luftstromerzeugers strömt Luft in den Luftstromverteiler und an den Öffnungen hinaus in den Brennraum.
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Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung ein Gehäuse auf. Das Gehäuse kann einen Tragegriff und/oder eine Einfülleinrichtung zur Befüllung des Brennstoffspeichers haben. In dem Gehäuse können die Abgabeeinrichtung der Zündeinrichtung, die Betätigungseinrichtung der Zündeinrichtung, zumindest ein Teil des Zünders der Zündeinrichtung und/oder der Luftstromerzeuger angeordnet sein. Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse von dem Brennraum mittels eines als Blech ausgebildeten Reflektors und optional eines Wärmeisolators, insbesondere einer Fermacellplatte, separiert ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung mindestens einen Sensor zur Bestimmung einer Temperatur und/der Dicke einer Eisschicht, eine Regeleinrichtung zur Regelung einer Brenndauer und/oder Brenntemperatur, einen Sensor zur Lagebestimmung, eine Regeleinrichtung zur Regelung der Lage der Verbrennungsvorrichtung und/oder einen Sensor zur Bestimmung des Füllstands des Brennstoffspeichers auf.
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Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung eine Kommunikationsschnittstelle auf, mittels der Steuerbefehle an eine Steuereinrichtung der Verbrennungsvorrichtung sendbar und/oder Informationen von der Verbrennungsvorrichtung empfangbar sind. Die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung ist insbesondere durch eine App steuerbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, zum Teil mit Bezugnahmen auf die Zeichnung, näher erläutert. Die oben beschriebenen und/oder in den Ansprüchen und/oder in der nachfolgenden Beschreibung offenbarten Merkmale können bedarfsweise miteinander kombiniert aber auch unabhängig voneinander realisiert werden, auch wenn dies nicht im Einzelnen ausdrücklich beschrieben ist.
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In der Zeichnung zeigt
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1 schematisch eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen portablen Verbrennungsvorrichtung,
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2 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Brennraums und eines Brennstoffspeichers der portablen Verbrennungsvorrichtung aus 1,
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3 schematisch eine vereinfachte Darstellung eines Querschnitts durch einen Brennraum und angrenzende Teile einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen portablen Verbrennungsvorrichtung, wobei zur besseren Übersichtlichkeit einige Komponenten der portablen Verbrennungsvorrichtung weggelassen sind,
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4 schematisch eine vereinfachte Darstellung eines Querschnitts durch einen Teil einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen portablen Verbrennungsvorrichtung, wobei zur besseren Übersichtlichkeit einige Komponenten der portablen Verbrennungsvorrichtung weggelassen sind,
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5 schematisch eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Stellmechanik einer Betätigungseinrichtung einer erfindungsgemäßen portablen Verbrennungsvorrichtung.
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1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen portablen Verbrennungsvorrichtung 1 zum Beheizen eines Innenraums eines Fahrzeugs, insbesondere zum Enteisen einer Frontscheibe des Fahrzeugs.
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Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung 1 weist einen Brennstoffspeicher 2 zum Bevorraten eines Brennstoffs 3, einen Brenner 4, eine Transporteinrichtung 5 zum Transport des Brennstoffs 3 aus dem Brennstoffspeicher 2 in den Brenner 4 und einen Brennraum 6 auf.
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Bei der dargestellten und bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung 1 ist der Brennstoff 3 im Brennstoffspeicher 2 flüssig gelagert. Der Brennstoff 3 enthält Bioethanol.
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Der Brennraum 6 ist teilweise durch eine Abdeckung 7 begrenzt, die Öffnungen 8 zur Zufuhr eines gasförmigen Oxidationsmittels, nämlich Sauerstoff, hat und durch die thermische Energie aus dem Brennraum 6 heraus ableitbar und/oder abstrahlbar ist. Die Abgabe der thermischen Energie wird durch Konvektion unterstützt.
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Bei der in 2 dargestellten und bevorzugten Ausführungsform hat der Brenner 4 22 Brennrohre 9, die nebeneinander in einem Abstand von ca. 6 mm angeordnet sind. Jedes Brennrohr 9 besteht aus einem wärmeleitfähigen Material. In jedem Brennrohr 9 ist ein Teil der Transporteinrichtung 5, nämlich ein Teil eines Dochts 5 mit Kapillaren, zum Transport des Brennstoffs 3 aus dem Brennstoffspeicher 2 in das jeweilige Brennrohr 9 angeordnet.
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Jedes Brennrohr 9 hat einen Auslass 10, aus dem der Brennstoff 3 aus dem jeweiligen Brennrohr 9 in den Brennraum 6 gelangen kann und an dem der Brennstoff 3 oder ein Gemisch mit dem Brennstoff 3 und dem Oxidationsmittel entzündbar ist. Am Auslass 10 des jeweiligen Brennrohrs 9 ist eine Flamme 11 erzeugbar.
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Bei 21 der 22 Brennrohre 9 ist der jeweilige Auslass 10 so angeordnet, dass mittels der Flamme 11 an diesem Auslass 10 der Brennstoff 3 in dem Brennrohr 9 mit diesem Auslass 10 und in einem benachbarten Brennrohr 9 zumindest bis zum Brennpunkt des Brennstoffs 3 erhitzbar ist und der Brennstoff 3 oder ein Gemisch mit dem Brennstoff 3 und dem Oxidationsmittel an dem Auslass 10 eines benachbarten Brennrohrs 9 entzündbar ist.
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Mit 22 Brennrohren 9 kann die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung 1 eine Heizleistung von mehr als 2600 W bereitstellen. Diese Heizleistung reicht typischerweise aus, um im Innenraum des Fahrzeugs eine Temperatur von ca. 16°C zu erreichen. Bei dieser Innenraumtemperatur erreicht die Temperatur der Außenseite der Frontscheibe des Fahrzeugs ca. 0°C. Somit kann die Frontscheibe zumindest im Wesentlichen vollständig enteist werden.
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Nach dem Einschalten der erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung 1 wird bei einer Anfangstemperatur von ca. –15°C nach einer Zeit von ca. 4,1 Minuten im Innenraum des Fahrzeugs eine Temperatur von ca. 16°C erreicht, so dass das Eis auf der Außenseite der Frontscheibe zu schmelzen beginnt.
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Für den gesamten Abtauprozess, bis also die Frontscheibe zumindest im Wesentlichen vollständig enteist ist, wird eine Zeit von ca. 54,5 Minuten benötigt. Währenddessen werden ca. 181 g (≙ ca. 225 ml) Bioethanol verbrannt. Bei einem Bioethanolpreis von 2 € pro Liter kostet ein Heizvorgang ca. 0,45 €.
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Die Temperatur des durch die Abdeckung 7 abgestrahlten bzw. abgeleiteten Gemischs liegt unter 200°C, so dass Teile des Fahrzeugs, wie z. B. Sitze, nicht in Brand geraten.
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Die Lautstärke der eingeschalteten Verbrennungsvorrichtung liegt unter 35 dB. Es treten keine wahrnehmbaren Gerüche oder Rauch bzw. Ruß auf.
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Die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung 1 weist eine Zündeinrichtung auf, mittels der der Brennstoff 3 oder ein Gemisch mit dem Brennstoff 3 und dem Oxidationsmittel an dem Auslass 10 mindestens eines Brennrohrs 9 entzündbar, an diesem Auslass 10 eine Flamme 11 erzeugbar und eine Verbrennung in Gang setzbar ist.
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Der Auslass 10 des jeweiligen Brennrohrs 9 ist so angeordnet, dass mittels der Flamme 11 an diesem Auslass 10 zumindest ein Teil des Brennstoffs 3 in dem jeweiligen Brennrohr 9 zumindest bis zum Brennpunkt des Brennstoffs 3 erhitzbar ist.
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Aufgrund dieser Erhitzung verdampft ein Teil des flüssigen Brennstoffs 3 in dem jeweiligen Brennrohr 9, breitet sich im jeweiligen Brennrohr 9 aus und tritt am Auslass 10 des jeweiligen Brennrohrs 9 aus dem Brennrohr 9 in den Brennraum 6. Dort wird dann der Brennstoff 3 oder ein Gemisch mit dem Brennstoff 3 und dem Oxidationsmittel mittels der Flamme 11 am Auslass 10 des jeweiligen Brennrohrs 9 entzündet. Somit liegt ein Kreislauf vor: Die Flamme 11 des entzündeten Brennstoffs 3 oder Gemischs bewirkt, dass weiterer entzündbarer Brennstoff 3 nachströmt und entzündet wird.
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Bei der in 2 dargestellten und bevorzugten Ausführungsform ist mittels der Zündeinrichtung zumindest ein Teil des Brennstoffs 3 in den Brennrohren 9 zumindest bis zum Brennpunkt des Brennstoffs 3 erhitzbar ist. Somit können mittels der Zündeinrichtung beim Einschalten der erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung 1 die Entzündbarkeit des Brennstoffs 3 und die tatsächliche Entzündung bewirkt werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die Zündeinrichtung eine nicht dargestellte Abgabeeinrichtung zur Abgabe eines Zündbrennstoffs, wobei die Abgabeeinrichtung einen Zündbrennstoffspeicher und ein Betätigungselement zum Auslösen der Abgabeeinrichtung hat. Die Abgabeeinrichtung weist hier ein Feuerzeug auf. Der Zündbrennstoff hat einen Brennpunkt von weniger als –15°C hat und enthält Butangas.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform hat die Zündeinrichtung eine Betätigungseinrichtung 12 zur Betätigung des Betätigungselements der Abgabeeinrichtung. Die Betätigungseinrichtung 12 weist eine Stellmechanik 13 mit einem Schneckengetriebe 14, einen die Stellmechanik antreibenden Motor und zwei 9 V Batterien als Energiequellen auf. 5 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Stellmechanik 13.
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Das Schneckengetriebe ist an den Motor angeflanscht und treibt ein Zahnrad an, an dessen Unterseite das Betätigungselements angeordnet ist. Der Betätigungshebel kann den Gasaustritt des Feuerzeugs betätigen. Um ein ungewolltes Gasaustreten zu verhindern, stellt eine Flachbandspiralfeder den Motor immer wieder zurück. Um zu verhindern, dass das Schneckengetriebe weiter dreht, als für die Endlage notwendig ist, ist an das Schneckengetriebe ein untersetzendes Stirnradgetriebe angeflanscht, welches gegen einen Anschlag dreht und so die Umdrehungen des Schneckengetriebes begrenzt. Das Schneckengetriebe dreht sich von einer Endlage in die andere um genau fünf Umdrehungen. Um diese Anzahl auf einen Wert kleiner eins zu reduzieren, wird eine Übersetzung von neun gewählt. Bei fünf ganzen Umdrehungen des Schneckengetriebes macht das letzte Zahnrad eine Drehung um 200°. Deswegen wird in dem letzten Zahnrad eine Verzahnung verwendet, welche lediglich eine Drehung um 200° zulässt. In beiden Endlagen endet die Verzahnung, so dass das Zahnrad an einem Ritzel stoppt.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform hat die Zündeinrichtung eine Zündbrennstoffleitung 15 zum Transport des Zündbrennstoffs von der Abgabeeinrichtung in den Brennraum 6. Bei Auslösung der Abgabeeinrichtung gibt diese den Zündbrennstoff in die Zündbrennstoffleitung 15 ab. Die Zündbrennstoffleitung 15 hat einen Zündauslass 16.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform hat die Zündeinrichtung einen Zünder, mittels dem der Zündbrennstoff oder ein Gemisch mit dem Zündbrennstoff und dem Oxidationsmittel am Zündauslass 16 entzündbar und am Zündauslass 16 eine Zündflamme erzeugbar ist.
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Der Zünder hat eine elektrische Schaltung, mittels der eine Hochspannung zwischen der Zündbrennstoffleitung 15 und mindestens einem Brennrohr 9 anlegbar und dadurch am Zündauslass 16 ein elektrischer Durchschlag zum Entzünden des Zündbrennstoffs oder eines Gemischs mit dem Zündbrennstoff und dem Oxidationsmittel erzeugbar ist. Die elektrische Schaltung weist eine Gegentaktschaltung und einen Spannungsvervielfacher mit einer Villard-Schaltung auf und ist an die Energiequelle der Betätigungseinrichtung 12 angeschlossen.
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Der Zündauslass 16 ist so angeordnet, dass mittels der Zündflamme zumindest ein Teil des Brennstoffs 3 in dem Brenner 4 zumindest bis zum Brennpunkt des Brennstoffs 3 erhitzbar ist und dass mittels der Zündflamme an dem Auslass 10 eines der Brennrohre 9 eine Flamme 11 entzündbar ist.
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Bei der in 2 dargestellten und bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung 1 am Auslass 10 jedes Brennrohrs 9 eine Abschalteinrichtung 17 zur Beendigung einer Verbrennung und/oder zum Erlöschen der Flamme auf. Die Abschalteinrichtung hat einen Luftromerzeuger 18 mit einem Radialverdichter und einen Luftstromverteiler 19, nämlich ein Verteilerrohr mit Öffnungen 20. Die jeweils eine Öffnung 20 ist dicht unterhalb des Auslasses 10 jedes Brennrohrs 9 angeordnet. Der Luftstromerzeuger 18 ist außerhalb des Brennraums 6 angeordnet. Mittels des Luftstromerzeugers 18 strömt Luft in den Luftstromverteiler 19 und an den Öffnungen 20 hinaus in den Brennraum 6.
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Bei der in 1 dargestellten und bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung 1 ein Gehäuse 21 auf. Das Gehäuse 21 hat einen Tragegriff 22 und eine Einfülleinrichtung 23 zur Befüllung des Brennstoffspeichers 2. In dem Gehäuse 21 sind die Abgabeeinrichtung der Zündeinrichtung, die Betätigungseinrichtung 12 der Zündeinrichtung, zumindest ein Teil des Zünders der Zündeinrichtung und der Luftstromerzeuger 18 angeordnet. Der Tragegriff 22 ist auf einer der Abdeckung 7 abgewandten Rückseite des Gehäuses 21 angebracht. Der Tragegriff 22 besteht aus Kunststoff und in das Gehäuse 21 integriert.
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Das Gehäuse 21 ist von dem Brennraum 6 mittels eines als Blech ausgebildeten Reflektors 24 und eines Wärmeisolators 25, nämlich einer Fermacellplatte 25, separiert.
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Zur übersichtlichen Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform eines Brennrohrs 9 zeigt 3 schematisch eine vereinfachte Darstellung eines Querschnitts durch einen Brennraum 6 und angrenzende Teile der bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen portablen Verbrennungsvorrichtung, wobei zur besseren Übersichtlichkeit einige Komponenten der portablen Verbrennungsvorrichtung 1 weggelassen sind.
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Bei der in 3 dargestellten vereinfachten Variante ist ein Brennrohr 9 zu sehen. Ein im Brennraum 6 angeordneter Abschnitt des Brennrohrs 9 ist gebogen. Der Biegeradius beträgt ca. 17 mm, der Biegewinkel beträgt ca. 270°. Der Auslass 10 ist derart am Brennrohr 9 angeordnet, dass sich der Auslass 10 unterhalb eines Teilbereiches des gebogenen Abschnitts des Brennrohrs 9 befindet.
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Der gebogene Abschnitt des Brennerohrs 9 ist an einem im Brennraum 6 angeordneten Ende des jeweiligen Brennrohrs 9 positioniert. Der Auslass 10 des jeweiligen Brennrohrs 9 ist im gebogenen Abschnitt des jeweiligen Brennrohrs 9 angeordnet.
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Das Brennrohr 9 hat hier einen Außendurchmesser von ca. 6 mm und einen Innendurchmesser von ca. 5 mm. Der Auslass 10 ist kreisförmig mit einem Durchmesser von ca. 0,8 mm.
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4 zeigt schematisch eine vereinfachte Darstellung eines Querschnitts durch einen Teil einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen portablen Verbrennungsvorrichtung 1, wobei zur besseren Übersichtlichkeit einige Komponenten der portablen Verbrennungsvorrichtung weggelassen sind.
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Der jeweilige Docht 5 ragt aus dem Brennrohr 9 heraus in den Brennstoffspeicher 2 hinein. Oberhalb des Dochts 5 befindet sich im Betriebszustand der Verbrennungsvorrichtung 1 verdampfter Brennstoff 3, der zum Auslass 10 strömt und durch den Auslass 10 in den Brennraum 6 tritt. Am Auslass 10 wird der Brennstoff 3 oder ein Gemisch mit dem Brennstoff 3 und dem Oxidationsmittel durch die Flamme 11 entzündet. Die Flamme 11 erhitzt einen Teil des Brennrohrs 9 und dieses einen Teil des Brennstoffs 3 in dem Brennrohr 9, insbesondere in dem Docht 5. Der erhitzte Brennstoff 3 verdampft.
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Für die Nutzung der erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung wird eine Schieflage von bis zu 8° toleriert. Dies führt zu einer unterschiedlichen Füllstandshöhe des Brennstoffspeichers 2. Diese Differenz zeigt sich auch im Flammenbild, da die Steighöhe des Brennstoffs 3 im jeweiligen Docht 5 auf der einen Seite größer ist als auf der anderen. Zum Ausgleich einer Schieflage kann ein Stellbein vorgesehen sein, das in vertikaler Richtung verstellbar und mittels eines Formschlusses in mehreren Positionen fixierbar ist. Mittels eines Blockierelements kann der Formschluss aufgehoben werden. Das Stellbein ist nun vertikal zwischen mehreren Rasten beweglich. Eine Feder drückt das Stellbein nach unten. Durch Aufbringen einer Kraft in die entgegengesetzte Richtung kann das Stellbein in diese entgegengesetzte Richtung bewegt werden. Mittels des Blockierelements kann der Formschluss wieder hergestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungsvorrichtung
- 2
- Brennstoffspeicher
- 3
- Brennstoff
- 4
- Brenner
- 5
- Transporteinrihtung
- 6
- Brennraum
- 7
- Abdeckung für 6
- 8
- Öffnungen von 7
- 9
- Brennrohr von 4
- 10
- Auslass von 9
- 11
- Flamme
- 12
- Betätigungsvorrichtung
- 13
- Stellmechanik von 12
- 14
- Schneckengetriebe
- 15
- Zündbrennstoffleitung
- 16
- Zündauslass
- 17
- Abschaltvorrichtung
- 18
- Luftstromerzeuger
- 19
- Luftstromverteiler
- 20
- Öffnungen von 19
- 21
- Gehäuse
- 22
- Tragegriff
- 23
- Einfülleinrichtung
- 24
- Reflektor
- 25
- Wärmeisolator
