DE3013981A1

DE3013981A1 - Duese fuer druckzerstaeubungsbrenner

Info

Publication number: DE3013981A1
Application number: DE19803013981
Authority: DE
Inventors: Günter 8135 Söcking Kahnau
Original assignee: Webasto Werk W Baier GmbH and Co
Current assignee: Webasto Werk W Baier GmbH and Co
Priority date: 1980-04-11
Filing date: 1980-04-11
Publication date: 1981-10-29
Also published as: CH651122A5; JPH0117049B2; SE8100546L; JPS56151810A; SE439362B; DE3013981C2

Description

Die erfindung betrifft ein Düse für Druckzerstäubungsbrenner von mit flüssigem
Brennstofen betriebenen Heizgeräten, insbesondere Fahrzeugheizgeräten. Die eine elektrische Heizvorrichtung für den zugeführten Brennstoff aufweisen Bei Druckzerstäubungsbrennern insbesondere Brennen mit kleinen Brennstoffdurchsätzen z.B. #1.0 kg/h) kommt es leicht zu Kaltstartproblemen. Dies gilt insbesondere für Kraftfahrzeugzusatz-oder Standheizungrn bei denen bis herab zu einer Außentemperatur von -40°C ein problemloser Start gefordert wird, Dai>ei kommen erschwe--ee e in der Praxis anzutreffenden unterschiedlichen Ölqualitäten hinzu.
Es ist bekannt, zur Verbesserung der Starteigenschaften Brenner für eine Ölvorwärmung mittels einer elektrischen Heizvorrichtung zu sorgen. Bei bekannten Geräten liegen diese Heizvorrichtungen in der Ölzuleitung zum Brenner (DE-PS 323906), in einer vom Brennstoff durchflossenen Kammer vor dem Düsenstock (DE-OS 2717171 und 2719537) oder mindestens teilweise im Düsenstock bzw. um aen Düsenstock herum (DE~AS 1264666 und DE-OS 2821207). Heizgeräte wie sie als Zusatzheizungen für Fahrzeuge eingesetzt werden, haben jedoch eine sehr beschränkte Vorl aufzeit Diese Zeit kann beispielsweise in der Größenordnung von nur 15 s liegen. Das bedeutet, daß beim Kaltstarten für das Vorheizen des Brennstoffes lediglich eine kurze Zcitspanne zur Verfügung steht, Die bekannten Brennerausführungen gestatten es nicht, bei schwankender Ölviskosität und Temperaturen bis herab zu -40°C innerhalb derart hlrzer Zeiten bei Einsatz vernünftiger Heizleistungen Kaltstartschwierigkeiten durch Ölvorwärmung befriedigend auszuräumen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, die bei Anwendung relativ geringer Heizleistungen Kaltstartprobleme selbst dann beseitigt. wenn die Außentemperaturen bis herab zu -400C gehen und die Ölqualität schwankt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elektrische Heizvorrichtung für den zugeführten Brennstoff in mindestens eines der den engsten Brennstoffdurchtrittsquerschnitt der Düse begrenzenden Düsenbauteile eingebettet ist. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Kaltstartschwierigkeiten zu einem wesentlichen Teil darauf beruhen , daß sich bei niedriger Außentemperatur das Öl im Bereich der engsten Brennstoffdurchtrittsquerschnitte der Düse staut und die Öldurchflußmenge ohne Lesolldere Vorkehrungen beispielsweise auf 1/6 des Normalwertes zurückgehen kann. Dadurch, daß die Heizvorrichtung unmittelbar in mindestens eines der diesen Durchtrittsquerschnitt bestimmenden Düsenbauteile eingebettet ist, wird die Heizenergie sofort und mit bersnYsten Verlusten an der kritischen Düsenstelle bereitgestellt. Wärmeverlus te sind minimiert. Weil nur relativ kleine Massen im Bereich der Düse selbst aufgeheizt zu werden brauchen, reichen niedrige Heizleistungen aus, was vor allem in den Fällen von besonderer Bedeutung ist. wo die Heizleistung aus einer Batterie aufgebracht werden muß.
Angesichts des geringen Leistungsaufwandes kann auf eine Absenaitung der eiektrischen Heizvorrichtung nach Erreichen der 13rermerarbeitstemperaLur verzichtet werden. Die elektrische Heizvorrichtung kann vielmehr während der vollen Betriebsdauer des Heizgerätes eingeschaltet bleiben. In Fällen, in denen es aber wünschenswert erscheint, die Heizvorrichtung auszuschalten, sobald der Brenner seine Betriebstemperatur erreicht hat, läßt sich diese Abschaltung über das Steuergerät des Brenners ausführen. Die gezielte Brennstoffvorwärmung im unmittelbaren Bereich der geringsten Düsendurchtrittsquerschnitte macht den Einsatz besonders kleiner Düsen möglich.
Bei einer Düse mit einem Düsenkörper, in dessen vorderem Teil ein sich gegen die Stirnwand des Düsenkörpers anlegender Wirbeleinsatz sitzt, der gemeinsam mit der Düsenkörperstirnwand für den Durchtritt von Brennscoff bestimmte Schlitze engen Querschnitts bildet, ist die elektrische Heizvorrichtung in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in dem Wirbeleinsatz und/oder der damit in Berührung stehenden Stirnwand des Düsenkörpers untergebracht.
Wenn die Düse als Simplexdüse ausgebildet ist, sitzt die Heizvorrichtung vorzugsweise innerhalb des Wirbeleinsatzes, weil der Wirbeleinsatz mit niedriger Energie besonders rasch aufgeheizt werden kann.
Ist dagegen die Düse als Rücklaufdüse ausgebildet, wird die Heizvorrichtung bevorzugt innerhalb der Stirnwand des Düsenkörpers bzw. einer diese Stirnwand bildenden Düsenplatte untergebracht. In einem solchen Fall wird nämlich Bücklauföl über den WirbeL-einsatz abgeführt. Durch dieses Öl wird dem Wirbeleinsatz Wärme entzogen.
Die Heizvorrichtung kann von mindestens einer in eine Bohrung des betreffenden Düsenbauteils eingesetzten Heizpatrone gebildet sein. Statt dessen oder zusätzlich dazu kann zur Bildung der Heizvorrichtung mindestens eine in das betreffende Düsenbauteil eingelagerte lizwendeI vorgesehen sein.
Um die Wärmezufuhr weiter zu intensivieren, kann auf den Düsenkörper ein zusätzlicher Heizring aufgesetzt sein. Die Heizvorrichtung kann einen PTC-Widerstand aufweisen oder mit einem solchen Widerstand in Reihe geschaltet sein. Bei zunehmender Erhitzung steigt dadurch der elektrische Widerstand im Heizkreis Die Stromzufuhr wird @@@selt. Auf diese Weise wird eine Temperaturselbstregelung erzielt. Die Heiz-@@@@@@@ung kommt ohne zusätzliche Thermostatregelung aus.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den belliegenden Zeichnungen zeigen: Fig.1 stark vergrößert eine Simplexdüse mit beheizten Wirbeleinsatz Fig.2 einen Wirbeleinsatz für eine Düse der in Fig.1 veranschaulischen Art mit einer abgewandelten Ausführungsform der elektrischen Heizvorrichtung und Fig. 3 ebenfalls stark vergrößert einen Längs schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Rücklaufdüse Die in Fig. 1 veranschaulichte Simplexdüse weist. wie an sich bekannt. einen Düsenkörper 1 auf, in dessen vorderem Teil ein W'irbeieinsatz 2 angeordnete ist. Der Wirheleinsatz 2 weist eine kegelstumfförmige Stirnseite 3 auf in der mehrere in orbestimmten Winkelabständen liegende Schlitze 4 ausgebildet sind Der Wirbeleinsatz 2 wird mittels eines in den Düsenkörper 1 eingeschraubten Schraubeinsatz 5, der sich mit Ansätzen 6 an eine Schulter 7 des Wirbeleinsatzes 2 anlegt, gegen eine innen konisch zulaufende Stirnwand 8 des Düsenkörpers 1 angepreßt. In das hintere Ende des Düsenkörpers 1 ist ein Filterhalter 9 eingeschraubt der ein bei diesem Ausführungsbeispiel als poröser Sinterkörper ausgebildetes Filter 10 trägt Im Betrieb wird flüssiger Brennstoff, insbesondere Öl, durch das Filter 10 hindurch in die Düse eingebracht. Das Öl durchströmt den Filterhalter 9 und den Schraubeneinsatz 5. Es tritt durch die Schlitze 4 hindurch, um schließlich die Düse über eine Öffnung 12 zu verlassen.
In den beispielsweise als Keramikkörper ausgebildeten Wfrbeleinsatz 2 ist eine Heizwendel 13 eingelagert. Die Heizwendel 13 wird über Zuleitungen 14 mit elektrischer Energie versorgt. Sie bewirkt beim Kaltstart eine rasche Aufheizung der die Schlitze 4 begrenzenden, relativ kleinen Werkstoffmasse. Dadurch kann innerhalb kürzester Zeit ein besonders wirkungsvolles Erhitzen des über die Schlitze 4 geführten Brennstoffs erfolgen, um eine einwandfreie Zerstäubung auch bei hoher Brennstoffviskosität und tiefer Außentemperatur zu gewährleisten.
Über einen Heizring 15 kann, falls erwünscht, eine zusätzliche Aufheizung des Düsenkörpers 1 erfolgen.
Entsprechend Fig.2 kann statt einer Heizwendfel eine Heizpatrone 17 vorgesehen sein.
die n eine Bohrung 18 des Wirbeleinsatzes 2 eingeschoben ist.
Fig. 3 zeigt eine Rücklaufdüse mit einem Düsenkörper 20, dessen vordere Stirnwand von einer Düsenplatte 21 gebildet ist. Im vorderen Teil des Düsenkörpers 20 befindet sich ein Wirbeleinsatz 22, der gemeinsam mit der Düsenpiatte 21 Schlitze 24 für den Durchtritt von Brennstoff begrenzt Ein in den Düsenkörper 20 eingeschraubter Schrauizeinsatz 25 legt sich gelen einen Dichtring 26 an, der seinerseits an einer Schulter des Wirbeleinsatzes 22 abgestützt ist. In den Düsenkörper 20 ist ferner em iebkörper 28 mit einem Kraftstoffsieb 29 eingeschraubt Im Falle der Rücklaufdüse weist der Wirbeleinsatz 22 eine zentrale Längsbohrung 30 auf, die an ihrem von der Düsenplatte 21 abgewendeten Ende mittels eines Dichtrings 31 und einer Ventilkugel 32 abgeschlossen ist. Die Ventilkugel 32 wird mittels einer zwischen FederteLlern 34, 35 gehaltenen Ventilfeder 33 gegen den Dichtring 31 ange -drückt. Die Federkraft läßt sich mittels einer in den Schraubeinsatz 25 eingeschraubten, durchbohrten Verstellschraube 36 einstellen.
Öl tritt, wie mittels Pfeilen 37 angedeutet, durch das Sieb 29 hindurch und gelangt über Öffnungen des Siebkörpers 28 in den Raum zwischen Düsenkörper 20 und Schraubeinsatz 25. Dieses Öl durchströmt die Schlitze 24 Ein Teil des Öls verläßt die Düse über eine Bohrung 38 der Düsenplatte 21. Ein anderer, durch die Federkraft der Ventilfeder 33 vorgegebener Teil des Öls strömt durch die Längsboilrung 30 des Wirbeleinsatzes 22 zurück, wobei die Ventilkugel 32 von ihrem Sitz auf dem Dichtring 31 abgehoben wird.
Dieses Öl wird, wic durch den Pfeil 39 angedeutet, nach hinten aus der Düse abgeführt In die Düsenplatte 21 ist eine Heizwendel 40 eingebettet. bber die Heizwendel 40 kann wiederum Wärme unmittelbar zu den die Schlitze 24 umgebenden Werkstoffinassen übertragen werden Ähnlich wie im Falle der Simplexdüse nach Fig. 1 kann zusätzliche Wärme über einen Heizring 41 zugeführt werden.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Beispielsweise kann die Stirnwand 8 des Düsenkörpers 1 der Simplexdüse nach Fig. 1 mit einer Heizwendel ähnlich der Heizwendel 40 ausgestattet werden. um zusätzlich zu oder statt der Wirbeleinsatzheizung Wärme unmittelbar im Bereich der Schlitze 4 zu erzeugen. In ähnlicher Weise kann auch der Wirbeleinsatz 22 der Rücklaufdüse nach Fig. 3 beheizt werden. Die Heizwendeln 13, 40 und die Heizpatrone 17 können PTC-Widerstände bilden oder mit solchen Widerständen in Reihe geschaltet sein.
L e e r s e i t e

Claims

Düse für Druckzerstäubungsbrenner PA-TE NTANSPR ÜCHE 1. Düse für Druckzerstäubungsbrenner von mit flüssigen Brennstoffen betriebenen Heizgeräten, insbesondere Fahrzeugheizgeräten, die sie elektrische Heizvorrichtung für den zugeführten Brennstoff aufweisen, ciadurch gekennzeichnet.

daß die Heizvorrichtung (13, 17, 40) in mindestens eines der den engsten Brenr.-stoffdurchtrittquerschnitt (4, 24) der Düse begrenzenden Düsenbauteile 2, 8 21, 22) eingebettet ist.
2. Düse nach Anspruch 1 mit einem Düsenkörper, in dessen vorderem Teil ein sich gegen die S tirnwand des Düsenkörpers anlegendes Wirbeleinsatz sitzt, der gemeinsam mit der Düsenkörperstirnwand für den Durchtritt von Brennstoff bestimmte Schlitze engen Querschnitts bildet, dadurch ge ke nn z e ic hne t, daß die Heizvorrichtung (13, 17, 40) in dem Wirbeleinsatz (2) und/oder der damit in Berührung stehenden Stirnwand (21) des Düsenkörpers (20) untergebracht ist.
3. Düse nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Düse als Simplexdüse ausgebildet ist und die Heizeinrichtung (13, 17) innerhalb des Wirbeleinsatzes (2) sitzt.
4. Düse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse als Rücklaufdüse ausgebildet ist und die Ileizvorrichtung (40) innerhalb der Stirnwand des Düsenkörpers (20) bzw. einer diese Stirnwand bildenden Düsenplatte (21) sitzt.
5. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die IIeizvorrichtung von mindestens einer in eine Bohrung des betreffenden Düsenteils (2) eingesetzten Heizpatrone (17) gebildet ist.
@@@@ @@@@ einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Heizvorrichtung von mindestens einer in das betreffende Düsenbauteil (2. 21) eingelagerten Heizwendel (13, 40) gebildet ist.
7. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf den Düsenkörper (1, 20) ein zusätzlicher (15, 41) ausgesetzt ist.
8. Düse nach einem vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t das die Heizvorrichtung (13 17. 40) einen PTC-Widerstand aufweist oder mit der tIeizvorrichtung (13, 17, 40) ein PTC-Widerstand in Reihe geschattet ist.