DE2948621A1

DE2948621A1 - Heizvorrichtung zum erwaermen von brennstoff mit einer erhitzten fluessigkeit

Info

Publication number: DE2948621A1
Application number: DE19792948621
Authority: DE
Inventors: Arthur Lancaster
Original assignee: Budd Co
Current assignee: ThyssenKrupp Budd Co
Priority date: 1978-12-07
Filing date: 1979-12-03
Publication date: 1980-06-12
Also published as: SE443403B; CA1115152A; US4208996A; SE7910075L; IT7951006A0; IT1120147B

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum Erwärmen von Brennstoff mit einem erhitzten Fluid.

Bei Temperaturen unter Null ergeben sich insbesondere für Dieselbrennkraftmaschinen besondere Probleme. Die niedrigen Temperaturen führen im allgemeinen zu Wachsbildungen im Brennstoff, der für den Antrieb der Maschine benutzt wird. Diese Wachsbildungen in Form von Flocken führen zu einer Verstopfung der in dem Brennstoffströmungssystem verwendeten Filter, so daß die Maschine nicht mehr arbeiten kann. Man verwendet deswegen Vorwärmer, um den Brennstoff vorzuwärmen, ehe er der Maschine zugeführt wird, um dadurch die Wachsbildung und das Verstopfen der Filter in dem System zu verhindern.

Die Vorerhitzer haben zahlreiche unterschiedliche Formen. Gewöhnlich benutzen solche Vorwärmer das heiße Wasser des Kühlers des Fahrzeugsystems. Bei einer solchen Heizvorrichtung wird der Brennstoff durch ein Innenrohr geführt. Das heiße Wasser wird durch ein äußeres größeres Rohr geführt, welches das innere Rohr als Mantel umschließt. Das heiße Wasser in dem äußeren größeren Rohr erwärmt den Brennstoff im Innenrohr und strömt durch das äußere Rohr hindurch.

Bei diesem System besteht das verwendete Rohr gewöhnlich aus Kupfer zwischen Messingverbindungsstücken, die in einem Messinggehäuse angeschlossen sind. Dieses System ist sehr aufwendig. Außerdem können das Kupfer und das Messing die Brennstoffchemie beeinflussen.

Die meisten bisher benutzten Vorerwärmer haben zwischen der Heißwasserquelle und dem zu erhitzenden Brennstoff Schweißverbindungen. Wenn eine der Schweißungen bricht und Wasser in den Brennstoff eintritt, kann die Maschine beträchtlich beschädigt werden.

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Ein weiteres Problem bei den bekannten Brennstoffvorerwärmern besteht darin, daß die Temperatur des Brennstoffs auf eine zu hohe Temperatur ansteigen kann. Wenn die Temperatur des Brennstoffs zu hoch wird, beispielsweise über 70° C liegt, beginnt die Maschinenleistung zu fallen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen verbesserten Behälter zum Vorerwärmen von Brennstoff zu schaffen, der wirtschaftlich in der Herstellung ist. Der Vorwärmer soll für das Erwärmen von Dieselkraftstoff benutzt werden, wobei die Gefahr der Vermischung des Brennstoffs mit dem Heizfluid aufgrund!fehlerhafter Schweißverbindungen auf ein Minimum reduziert wird. Dabei soll bei dem Vorwärmer für den Dieselkraftstoff die Maximaltemperatur begrenzt sein, auf die die Temperatur des Brennstoffs ansteigen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heizvorrichtung zum Erwärmen von Brennstoff gelöst. Diese Vorrichtung hat ein Paar von Mantelelementen mit einem Unterteilungselement, die so verbunden sind, daß zwei Kammern gebildet werden. Zum Durchfluß des Heizfluids durch eine der Kammern und des Brennstoffs durch die andere Kammer sind Leitungseinrichtungen vorgesehen. Die Wärme aus dem Heizfluid wird über das Unterteilungselement zur Erwärmung des Brennstoffs übertragen.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Blockschaltbild ein System mit

einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Heizvorrichtung;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 2; und Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 2.

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Das in Fig. 1 gezeigte System, bei welchem die Erfindung benutzt werden kann, hat eine Heizvorrichtung 10 mit einem Gehäuse 12, das in eine erste Kammer 14 und eine zweite Kammer 16 durch ein unterteilungselement 18 unterteilt ist.

Heißes Kühlwasser aus dem Dieselbrennkraftsystem des Fahrzeugs wird durch eine Pumpe oder durch eine andere geeignete Einrichtung von der Quelle 20 über eine Einlaßleitung 22 und eine Auslaßleitung 24 umgewälzt. Das heiße Wasser wird in die Kammer 14 in Richtung des Pfeils eingeführt und daraus abgeführt.

Der zu erwärmende Brennstoff wird aus dem Brennstofftank 26 zugeführt. Eine Brennstoffsaugpumpe 28 führt den Brennstoff zwangsweise in die Kammer 16 durch eine Einlaßleitung 30. Während der Brennstoff durch die Kammer 16 hindurchfließt, wird er durch das warme Wasser erwärmt, das durch die Kammer 14 fließt. Das Unterteilungselement 18 ist in hohem Maße wärmeleitend, so daß die Wärme von dem heißen Wasser in der Kammer 16 übertragen werden kann, um den hindurchströmenden Brennstoff zu erwärmen. Der erwärmte Brennstoff in der Kammer 16 strömt zu einem Filter 32 über eine Auslaßleitung 34 in Pfeilrichtung. Da der Brennstoff erwärmt wird, wird die Neigung zur Wachsbildung im Brennstoff auf ein Minimum reduziert, so daß sich das Filter 32 nicht zusetzt. Somit kann der erwärmte Brennstoff frei durch das Filter 32 strömen.

Schließlich wird der erwärmte Brennstoff über eine geeignete Leitung 33 von dem Filter 32 über eine Einspritzpumpe 36 und eine Leitung 35 zu den Maschinenzylindern 38 geführt. Die verschiedenen blockförmig dargestellten Bauteile sind an sich bekannt und befinden sich bei vielen Dieselbrennkraftmaschinensystemen im Einsatz.

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Das in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigte Gehäuse 12 der Heizvorrichtung 10 hat zwei im wesentlichen identische Metallmäntel 40 und 42, die aus einem anderen Metall als Kupfer, beispielsweise aus Aluminium oder Stahl hergestellt sind. Die Mäntel können durch Stanzpressen hergestellt werden, wobei geeignete Öffnungen für die Leitungsanschlüsse ausgestanzt oder in anderer Weise ausgebildet werden. Die Mäntel 40 und 42 sind mit Flanschen 44 und 4 6 an ihrem Außenumfang versehen. Die Mäntel 40 und 42 sind vorzugsweise identisch, um die Herstellungskosten auf ein Minimum zu reduzieren.

Ein gewelltes Unterteilungselement bzw. eine Tafel 48 aus Metall hat ebenfalls einen flachen Flansch 49 an seinem Umfang. Die Flansche der Mantelelemente und des Unterteilungselements sind gleich groß bemessen. Sie sind fluchtend zueinander in Schichten nach der Montage vor dem Schweißen ausgerichtet. Die Wellungen in dem Unterteilungselement geben eine größere Fläche für den Wärmeübergang aus der Kammer 14 in die Kammer 16. Die beiden Mäntel 40 und 42 und das Unterteilungselement 48 werden miteinander durch Nahtverschweißung der fluchtend ausgerichteten Flansche 44, 46 und 48 verbunden, wobei auch andere geeignete Verbindungsverfahren benutzt werden können.

Wenn die Mäntel 40, 42 und das Unterteilungselement 48 miteinander verbunden sind, sind die Kammern 14 und 16 ausgebildet, wobei der Mantel 40 und das Unterteilungselement 48 die Kammer 14 und der Mantel 42 und das Unterteilungselement 48 die Kammer 16 bilden.

Nach der Ausbildung geeigneter Öffnungen in den Mänteln 40 und 42, im allgemeinen vor der Montage mit dem Unterteilungselement 48, werden Zwischenelemente 52 und 54 angeschlossen, wobei Gewindeanschlüsse oder andere geeignete Einrichtungen an die oberen

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öffnungen des Mantels 40 angeschweißt werden. In gleicher Weise werden Zwischenelemente 56 und 58 an die Öffnungen in der hinteren Seitenwand des Mantels 42 angeschlossen.

Die Zwischenelemente 52 und 54 sind Anschlüsse zur Verbindung mit den Leitungen 22 und 24 (Fig. 1), um das Warmwasser aus der Quelle 20 in die Kammer 14 der Heizvorrichtung zu führen und daraus abzuleiten.

In gleicher Weise bilden die Zwischenelemente 56 und 58 Anschlüsse für die Leitungen 33 und 34 (Fig. 1), so daß der Brennstoff aus der Pumpe 28 durch die Kammer 16 zum Filter 32 strömen kann. Die Mäntel 40 und 42 sind mit zentralen Einbuchtungen 60 bzw. 62 versehen, so daß die oberen Umfangsränder der Mäntel rippenartige Bereiche für die Festigkeitserhöhung bilden.

Ein Vorteil der gezeigten Anordnung besteht darin, daß, wenn eine der Schweißverbindungen bricht, so daß entweder Warmwasser oder Brennstoff ausleckt, diese Leckage nach außen aus dem Gehäuse heraus erfolgt. Es gibt keine Schweißverbindungen, die die Heißwasserkammer 14 direkt mit der Brennstoffkammer 16 verbinden würde. Somit besteht keine Gefahr, daß sich Wasser mit dem Brennstoff vermischt und die Maschine beschädigt.

Ein weiterer Vorteil des gezeigten Vorwärmers besteht darin, daß der Mantel 42, der mit dem Unterteilungselement 48 die Kammer 16 bildet und der Brennstoff enthält, der Umgebungstemperatur ausgesetzte Außenflächen hat. Solange der Brennstoff, der in die Kammer 16 eingebracht wird, kälter als das warme Wasser in der Kammer 14 ist, steigt die Temperatur des Brennstoffs. Wenn die Brennstofftemperatur hoch geht und in die Nähe der Temperatur des heißen Wassers kommt, überträgt der Brennstoff so viel Wärme durch den Mantel 42 wie er von dem heißen Wasser in der Kammer 14 aufnimmt. Bei einer bestimmten Grenze von beispielsweise 66° C, hört der Anstieg

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der Temperatur des Brennstoffs auf.

Die Begrenzung des Temperaturanstiegs des Brennstoffs gewährleistet, daß die Brennkraftmaschine während des Betriebs keine Leistung verliert. Diese Temperaturgrenze kann vorgesehen werden, ohne daß ein Erfordernis für eine Abschaltvorrichtung oder ein Ventil besteht. Dadurch ist es nicht mehr erforderlich, daß ein Fahrer eines Fahrzeugs, der beispielsweise Obst von Florida nach Kanada im Winter fährt, Einrichtungen aus- und abschaltet, wenn er vom heißen Klima ins kalte Klima kommt.

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Claims

Patentansprüche

c) Einrichtungen (44, 46, 49) zum Befestigen der Mantelelemente (12; 40, 42) an dem Unterteilungselement (18, 48) zur Bildung einer ersten und einer zweiten Kammer (14, 16), die voneinander getrennt sind,

d) eine erste Einlaßeinrichtung (22, 58) und eine erste Auslaßeinrichtung (24, 54), die so angeschlossen sind, daß ein erwärmtes Fluid durch die erste Kammer (14) hindurchströmen kann, und

e) eine zweite Einlaßeinrichtung (30, 56) und eine zweite Auslaßeinrichtung (34, 58), die so angeschlossen sind, daß der Brennstoff durch die zweite Kammer (16) hindurchströmen kann, wobei

f) die Wärme von dem Heizfluid durch das Unterteilungselement (18, 48) hindurch zum Erwärmen des Brennstoffs übertragen wird.

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2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtungen äußere fluchtend ausgerichtete Flansche (44, 46, 49) an den Mantelelementen (40, 42) und an dem Unterteilungselement (48) sind, die eine direkte Verbindung der Flansche (44, 46, 49) ermöglichen.
3. Heizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteilungselement (48) einen gewellten Bereich für die Wärmeübertragung aus der ersten Kammer (14) in die zweite Kammer (16) aufweist.
4. Heizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (44, 46, 49) der Mantelelemente (40, 42) und des Unterteilungselements (48) miteinander durch Nahtschweißung verbunden sind.
5. Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelelemente (40, 42) im Aufbau im wesentlichen identisch sind.
6. Heizvorrichtung nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß das durch die erste Kammer (14) hindurchströmende erhitzte Fluid heißes Wasser aus dem Kühler eines Dieselbrennkraftmaschinensystems ist.
7. Heizvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff aus der zweiten Kammer (16) über einen Filter (32) zu den Zylindern (38) der Dieselbrennkraftmaschine fließt.
8. Heizvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zu erwärmende Brennstoff von einem Brennstofftank (26) über eine Brenn-

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stoffsaugpumpe (28), die zweite Kammer (16), den Filter (32) und die Einspritzpumpe (36) in den Zylinder (38) fließt.
9. Heizvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelelemente (40, 42) und das Unterteilungselement (48) aus Stahl oder Aluminium bestehen.
10. Heizvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mantelelemente (40, 42) Aussparungen (60, 62) zur Erzielung einer zusätzlichen Festigkeit aufweisen.

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