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Wärmetauscher zum Aufheizen von Kraftstoff
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Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zum Aufheizen von Kraftstoff,
bei dem der Kraftstoff über einen elektrischen Heizwiderstand geleitet wird und
die an Widerstand anliegende Spannung in Abhängigkeit von der Kraftstoffaustrittstemperatur
gesteuert ist.
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Bei einem Wärnetauscher dieser Art wird der Heizwiderstand durch ein
Haufwerk aus polykristallinen Eisen-Whiskern gebildet, das zu einen hochporösen
Körper versintert ist.
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Eine solche Lösung zwingt zu großen Baulängen zwischen den elektrischen
Anschlüssen, was örtliche Oberhitzungen im Durchlaufweg begünstigt, da keine gleichmäßige
Porosität zu gewährleisten ist. Zur Gefahr von Oberhitzungen trägt weiter bei, daß
wegen sinterbedingter Strukturunterschiede über die Durchlauflgnge bezogen auf die
Durchströmungsfläche kein gleichnäßiger, spezifischer Heizwiderstand gewährleistet
werden
kann. Neben den vorgenannten Nachteilen bestehen auch noch Auslegungsschwierigkeiten
bei solchen gesinterten Heizwiderständen, da in der Fertigung vorgegebene, definierte
Verhältnisse zwischen elektrischer Heizleistung und Wärmetauschfläche kaum einzuhalten
sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile von Wärmetauschern
der vorgenannten Art zu vermeiden und insbesondere auch eine einfache und sichere
Abstimmung zwischen elektrischer Heizleistung und Wärmetauschfläche zu ermöglichen.
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Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Wärmetauscher der eingangs
genannten Art dadurch erreicht, daß der Heizwiderstand durch ein zu einer Spule
gewickeltes Drahtgitternetz gebildet ist, dessen Windungen gegeneinander flüssigkeitsdurchlässig
elektrisch isoliert sind, dessen Enden die elektrischen Anschlüsse zugeordnet sind
und das radial durchströmbar ist.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Wärmetauschers ermöglicht
in Abhängigkeit von den Kenndaten eines Drahtgitternetzes durch entsprechende Bemessung
der Wicklungslänge die exakte Verwirklichung eines vorgegebenen Heizwiderstandes,
und damit in einfacher Weise die auslegungsmäßige Zuordnung einer bestinten Wärmeübertragungsleistung
zur durchströmenden Flüssigkeitsmenge. In entsprechender Weise kann auch die Anpassung
der am Widerstand anliegenden Spannung an die Kraftstoffaustrittstenperatur feinfühlig
gesteuert werden, wobei wegen der Gleichmäßigkeit der Durchströmungsverhältnisse
aufgrund der Regelmäßigkeit des Materiales, aus dem der Heizwiderstand aufgebaut
ist, örtliche Oberhitzungen veraieden werden.
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In Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich als zweckmäßig, wenn
das zu einer Spule gewickelte Drahtgitternetz von einen Mantelrohr umschlossen ist,
das einen gegebenenfalls unterteilten Ringkanal gegenüber der Spule begrenzt, so
daß eine gleichmäßige Versorgung der Spule über ihren ganzen Umfang gewährleistet
ist. Wird das Mantelrohr dabei mit einer gerippten Innenfläche versehen, so kann
zusätz-@ich zur gleichmäßigen Flüssigkeitsversorgung über das Manteil rohr auch
eine entsprechende Führung der Spule erreicht werden.
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Die innere AbfUhrung des aufgeheizten Kraftstoffes erfolgt zweckmäßigerweise
durch die axialen Kanäle eines Wickelsternes, wobei das innere Ende des Drahtgitternetzes
zweckmäßigerweise mit einer der Rippen des Sternes verbunden, insbesondere verlötet
ist. Das äußere Bunde des spulenförsig aufgewickelten Drahtgitternetzes ist zweckmäßigerweise
dem Mantelrohr zugeordnet, das seinerseits isoliert in ein Gehause eingesetzt ist.
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Die Isolierung zwischen den einzelnen Windungen der Spule kann im
Rahmen der Erfindung in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß das Draitgitternetz,
das bevorzugt außerordentlich engmaschig ausgebildet ist, aus einem durch Isolierlac@
geschützten Draht gewebt ist Durch einen solchen Aufbau des Drahtgitternetzes wird
sichergestellt, daß durch den Isolierlack nieht. wie dies bei nachträglicher Aufbringung
auf das fertige Drahtgitternetz möglich wäre, einzelne MAschen des Netzes zugesetzt
werden.
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In Abwandlung der Erfindung kann zur Isolierung der Windungen der
Pule gegeneinander ferner eine Zwischenlage aus temperaturfestem Netzgewebe, sei
es auf Kunststoff- oder Mineralfaserbasis vorgesehen sein. Anstelle eines solchen
Netzgewebes kann auch ein entsprechend durchlässiges Vlies zur Isolierung zwischen
den Windungen angeordnet, also auch beim Wickeln der Spule mit aufgewickelt werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines AusführunSsbeispieles
näher erläutert, wobei Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Wärmetauscher gemäß
der Erfindung zeigt u n d schematisierten Fig. 2 einen/Schnitt gemäß Linie II-II
in Fis. 1 darstellt.
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In den Figuren ist mit 1 das Gehäuse des Wärmetauschers bezeichnet,
das auslaßseitig eine Abspritzdüse 2 aufweist. Beim Abspritzen über diese Düse 2
kann erfindungsgemäß eine Vernebelung des aufgeheizten, leichtflüchtigen Kraftstoff
erreicht werden, wie dies zum Erreichen einer gleichmäßigen Gemischvorteilung erwünscht
ist, wenn der Kraftstoff vorab unter entsprechendem Druck bis nahezu auf Zersetzungstemperatur
erhitzt wird Diese Erhitzung erfolgt erfindungsgemäß über den elektrischen Heizwiderstand
3, der, wie insbesondere Fig. 1 zeigt, durch ein zu einer Spule gewickeltes Drahtgitternetz
4 gebildet ist.
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Die einzelnen Windungen des spulenförmig gewickelten Heizwiderstandes
3 sind dabei gegeneinander isoliert, wobei die Isolierung durch entsprechende Zwischenlagen
aus Isoliermaterial
erreicht werden kann. Als isolierende Zwischenlagen
kommen dabei bevorzugt, was hier nicht weiter gezeigt ist, Netzgewebe aus temperaturfesten
Kunststoffen oder Mineralfasern in Frage. Des weiteren können bei entsprechender
Fltssigkeitsdurchlässigkeit auch entsprechende Vliese Verwendung finden. Auch ohne
isolierende Zwischenlagen kann erfindungsgemäß eine elektrische Isolierung der einzelnen
Windungen gegeneinander dadurch erreicht werden, daß, was aus der Zeichnung ebenfalls
nicht ersichtlich ist, das Drahtgitternetz aus einem vorab entsprechend isolierten
Draht gewebt wird.
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Die aus dem Drahtgitternetz 4 gewickelte, den Heizwiderstand 3 bildende
Spule liegt innerhalb eines Mantels 5, der seinerseits isoliert - Isoliermantel
6 - im Gehäuse 1 angeordnet ist. Am Mantel 5, dem der eine der elektrischen Anschlüsse,
insbesondere der positive Anschluß, wie bei 7 angedeutet, zugeordnet ist, ist, wie
Fig. 2 zeigt, das äußere Ende 8 des spulenförmig gewickelten Drahtgitterndzes elektrisch
leitend befestigt, insbesondere hart eingelötet. Das innere Ende des Drahtgitternetzes
4 ist, wie bei 9 angedeutet, elektrisch leitend mit einem zentralen Wickelstern
lo verbunden, der mit dem an Masse gelegten Gehäuse verbunden ist. Der gehäuseseitige
Masseanschluß ist mit 11 bezeichnet.
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Die Zuführung des Kraftstoffes zum Heizwiderstand erfolgt über einen
Zufuhranschluß 12, der zentral der Abspritzdüse 2 gegenüberliegend vorgesehen und
einem Deckel 13 des Gehäuses l zugeordnet ist, über den der Heizwiderstand 3 im
Gehäuse verspannbar ist. Vom Zufuhranschluß 12 führt ein Kanal 14 zum oberen Ende
des Heizwiderstandes 3, zwischen dem und dem Mantel
5 ein Ringspalt
15 vorgesehen ist, der gegebenenfalls, wie i Fig. 2 über einen Teil des Mantelumfanges
angedeutet, in einzelne Axialkanäle unterteilt ist. Die Unterteilung ist in einfacher
Weise dadurch erreichtbar, daß der Mantel durch ein Rippenrohr mit axial verlaufenden
Rippen gebildet ist. Auf den Ringspalt 15 mündet der Kanal 14 aus, und der in den
Ringspalt 15 eingeführte Kraftstoff durchströmt radial das als Heizwiderstand 3
spulenförmig gewickelte Drahtgitternetz 4, wobei über die Auslegung des Drahtgitternetzes
und dessen Länge der Heizwiderstand, und damit die Heizleistung exakt bestimmbar
ist.
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Zentral wird der aufgeheizte Kraftstoff nach radialer Durchströmung
des spulenförmig aufgewickelten Gitternetzes über die Axialkanäle 16 des Wickelsternes
lo abgeleitet und er gelangt über einen weiteren Kanal 17 zur Abspritzdüse 2.
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Im Bereich des Kanales 17 ist dabei, wie Fig. 2 , ein Temperaturfühler
18 angeordnet, über den die Kraftstofftemperatur erfaßt wird, so daß in Abhängigkeit
von dieser in hier nicht näher dargestellter, bekannter Weise die am Widerstand
3 anliegende Spannung gesteuert werden kann.
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Die erfindungsgemäße, mit ihren Einzelheiten aus den Fig. 1 und 2
ersichtliche Lösung zeichnet sich insgesamt durch einen sehr einfachen Aufbau aus,
wobei insbesondere auch eine leichte Auswechselbarkeit des Heizwiderstandes 3 gegeben
ist, so daß der Wärmetauscher gegebenenfalls leicht reparierbar oder durch Einsetzen
eines anders dimensionierten Heizwiderstandes neuen Gegebenheiten angepaßt werden
kann.
Zum Auswechseln des Heizwiderstandes ist dabei lediglich
der deckel 13 zu entfernen und die dem positiven Anschluß 7 zugeordnete Kontakschraube
19 zurückzudrehen, um den Heizwiderstand 3 zusammen mit dem Mantel 5 aus dem Gehäuse
1 entnehmen zu können.
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L e e r s e i t e