DE3318054C2 - Brenner für kleine Luftheizgeräte zur Beheizung ortsbeweglicher Räume - Google Patents

Abstract

Die Erfindung zeigt einen Ultraschallzerstäuber-Brenner für Luft-Heizgeräte für z.B. Fahrzeuge mit einer Leistung < 10 kW mit geringer Abgasemission und geringem Stromverbrauch beim Zünden. Dabei erfolgt die Aufbereitung des Brennstoffes durch einen Ultraschallzerstäuber. Die Zufuhr der Brennluft erfolgt mit hoher Strömungs-(Misch-)Energie bei gleichzeitiger Abschirmung der Zündzone zur sicheren Ausbreitung der Zündflamme. Es wird als Ausführungsbeispiel eine Axialbrennkammer mit abgestufter Zuführung von Primär- und Sekundärluft, einem Reaktionsrohr und einem Abschirmkorb im Zündbereich gezeigt und eine Radialbrennkammer mit einem Abschirmkorb im Zündbereich und einem Zwischenschottblech zur Aufteilung der Brennkammer.

Description

a) daß der Zerstäuber (1) über einen Zerstäuberteller (IZ?; in die Zündzone (3a, 3a', 3a", 3a'"; mündet,

b) daß die Zündzone (3a, 3a', 3a", 3a'"; in einer Zündkammer (3) ausgebildet ist,

c) daß die Ausbrennzone in einer Ausbrennkammer (5,5', 5'") vorgesehen ist, die eigene Sekundärluft-Zufuhrstellen (6, 6") als weitere Brennluftzuführung aufweist, und

d) daß die Zündkammer (3) durch eine gelochte Wand (5a, 5b) yon der Ausbrennkammer (5, 5', 5'") abgetrennt ist

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerstäuber (1) an einer Stirnseite des zylindrisch ausgebildeten Gehäuses (7) zentrisch angebracht ist, dessen andere Stirnseite einen Heizgas-Austrittsdiffusor (8) trägt, und daß am Gehäuse (7) um den Zerstäuberteller (ib) herum die Primärluft-Zufuhrstellen (4) und am Umfang die Sekundärluft-Zufuhrstellen (6) angeordnet sind.

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (T) von einem mit Brennluft beschickten Mantel (10) umgeben ist, an dessen Innenraum die Primär- und Sekundärluft-Zufuhrstellen (4,4a, 6) angeschlossen sind.

4. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbrennkammer (5) durch ein in einen axial stromab verlängerten Teil (3b) der Zündkammer (3) koaxial hineinragendes gelochtes Rohr (5a) mit stromauf gelochtem Boden (5b) gebildet ist, das etwas in den Heizgas-Austrittsdiffusor (8) hineinreicht (F i g. 1).

5. Brenner nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß im stromaufliegenden Umfangsteil des Gehäuses (7) weitere Primärluft-Zufuhrstellen (4a; angebracht sind (F i g. 1).

6. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkammer (3a'; durch ein in einen axial stromauf verlängerten Teil (5c') der Ausbrennkammer (5') hineinragendes gelochtes Rohrstück (3') mit gelochtem stromabliegenden Boden (3b')begrenzt ist (F i g. 2).

7. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, düß der Zerstäuber (^ nahe der einen als Sekundärluft-Eintrittsdüse (6") ausgebildeten Stirnseite des zylindrisch ausgebildeten Gehäuses (7) radial an diesem angebracht ist, dessen andere Stirnseite als Heizgas-Austrittsflansch (7a) ausgebildet ist, und daß der Zerstäuber (t) einen seitlichen Primärluft-Einlaß (4£>;aufweist und um den Zerstäuberteller (ib) herum die Primärluft-Zufuhrstellen (4") angeordnet sind (F i g. 3 — 6).

8. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkammer durch ein äquidistant zum Umfang des Gehäuses (7) verlaufendes gelochtes Wandstück (3"), durch zwei radial anschließende gelochte Querwände (3b") und durch wenigstens eine in Umfangsrichtung abschließende radiale gelochte Längswand (3c") begrenzt ist (F i g. 3,4).

9. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärluft-Eintrittsdüse (6") eine rohrförmige Verlängerung (6'") trägt und zusammen mit einer anschließenden gelochten Querwand (3'") die Zündkammer begrenzt (F i g. 5,6).

10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekenn-, zeichnet, daß die rohrförmige Verlängerung (6'") im Bereich der Zündkammer gelocht und die anschließende Querwand <3"") ungelocht ausgebildet ist (F ig. 7).

Die Erfindung betrifft einen Brenner für kleine Luftheizgeräte zur Beheizung ortsbeweglicher Räume, z. B. in Fahrzeugen mit einem Ultraschallzerstäuber für flüssigen Brennstoff, welcher in eine Primärluft-Zufuhrstellen und die Funkenstrecke einer Zündeinrichtung aufweisende Zündzone mündet, an die sich eine mit einer weiteren Brennluftzuführung versehene Ausbrennzone von vorwiegend axialer Strömungsrichtung innerhalb eines die Zündzone mitumfassenden Gehäuses anschließt

Derartige Fahrzeug-Heizgeräte unterliegen sehr unterschiedlichen Anforderungen, je nachdem ob sie als bloße Vorwärmgeräte für das Kühlmedium des Fahrzeugmotors oder als Heizgeräte des Innenraumes bzw. Führerhauses oder aber als Betriebsheizgeräte sowohl für das Einhalten konstanter Temperatur des Kühlmediums als auch des Innenraumes eingesetzt werden. Die unterschiedlichen Anforderungen aus der Betriebsweise sowie der Gattung des Fahrzeuges verlangen von einem derartigen Fahrzeug-Heizgerät sowohl die Fähigkeit, seine volle Heizleistung (Wärmestrom) über längere Betriebszeit abzugeben, als auch die Fähigkeit, die Heizleistung in weiten Grenzen dem tatsächlichen Bedarf anzupassen durch stufenlose Regelung der Brennerleistung oder durch Ein- und Ausschalten mit Hilfe einer Thermostat-Schaltung.

Die GB-PS 11 15 154 zeigt einen gattungsgemäßen ölbrenner mit einem Ultraschallzerstäuber für Heizgerate, die zur Raumbeheizung geeignet sind. Bei dieser Anordnung ist lediglich der in solchen Heizgeräten häufig angewandte Druckzerstäuber durch einen bekannten Ultraschallzerstäuber ersetzt. Eine Abtrennung der Zündzone von der Ausbrennzone erfolgt dort nicht und damit ist eine derartige Anordnung wegen der dort ungünstigen Luftführung nicht für kleinere Heizeinrichtungen geeignet. Im Übrigen fehlt ein Zerstäuberteller an dem Horn des Ultraschallzerstäubers. Die DE-OS 27 43 863 zeigt in Fig. 8 einen Brenner, bei

sn welchem der Ultraschallschwinger allseitig gekühlt werden muß. Bei diesem Brenner weist zwar das Horn des Ultraschallzerstäubers eine nach außen vergrößerte Abströmfläche auf, durch die keine Anregung zum Aufbau einer Resonanzüberhöhung erreicht wird.

Räumliche Trennung von Zünd- und Ausbrennzone sowie getrennte Zufuhr von primärer Zündluft und sekundärer Brennluft ist für einen herkömmlichen Zerstäuberbrenner durch die DE-AS 12 57 396 bekannt ge-

worden; die Trennung der beiden Zonen wird dabei durch ein schalenförmiges Verdrängergehäuse bewirkt, in dem die Strömung des gezündeten Gemisches aus zerstäubtem Brennstoff und Primärluft umgelenkt, durch einen Drosselschlitz gezwängt und schließlich mit einem entgegengesetzt ankommenden Sekundärluftstrom in Verbindung gebracht wird. Diese Anordnung erfordert außerordentlich viel Brenniuftenergie und ist für Ultraschallzerstäuber ungeeignet

Der Erfirdung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein Luftheizgerät mit einer Heizleistung unter etwa 10 kW in kompakter Bauweise ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Brenners sind in den Unteransprüchen beschrieben, und zwar betreffen die Ansprüche 2—6 einen an einer Stirnseite des verwendeten zylindrischen Gehäuses axialzentrisch angebrachten Zerstäuber und die Ansprüche 7—10 einen nahe einer Stirnseite des zylindrischen Gehäuses radial angebrachten Zerstäuber.

Beim stirnseitig axial angebrachten Zerstäuber trägt die andere Stirnseite einen zur Heizgasverbrauchsstelle führenden Austrittsdiffusor, in dem die Strömungsenergie günstig in Druckenergie umgewandelt wird. Das Gehäuse trägt dabei um den Zerstäuberteller herum die Primärluft-Zufuhrstellen und am Umfang die Sekundärluft-Zufuhrstellen. Das Gehäuse ist mit radialem Abstand von einem mit Brennluft beschickten Mantel ;.;mhüllt: an den gebildeten Ringraum sind die Primär- und Sekundärluft-Zufuhrstellen angeschlossen, so daß eine günstige verlustarme Brennluftströmung entsteht

Beim ersten Ausführungsbeispiel mit zentrischem Zerstäuber wird die Abtrennung der Ausbrennzone von der Zündzone dadurch erreicht, daß im hinteren Teil der vom Gehäuse eingeschlossenen Zündkammer ein gelochtes Rohr mit gelochtem vorderem Boden koaxial an der hinteren Gehäusestirnwand angebracht ist und etwas in den Austrittsdiffusor hineinreicht. Zur Unterstützung können im vordersten Umfangsteil des Gehäuses, also im vordersten Teil der Zündzone, weitere Primärluft-Zufuhrstellen angebracht sein, die baulich den Sekundärluft-Zufuhrstellen entsprechen.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird die Abtrennung der beiden Zonen dadurch erreicht, daß der Zerstäuber von einem gelochten Rohrstück mit gelochtem Boden umhüllt ist, daß also eine korbförmige Zündkammer in die vom Gehäuse umschlossene Ausbrennkammer hineinreicht. Die am Gehäuseumfang angebrachten Brennluft-Zufuhrstellen sind unverändert; zur Beruhigung des Ausbrennvorganges ist dem Austrittsdiffusor mit stetigem Übergang, also ohne Knick, ein kurzes zylindrisches Rohr vorgeschaltet.

Beim radial angebrachten Zerstäuber ist die zunächstliegende Gehäusestirnseite als Sekundärluft-Eintrittsdüse und die andere Stirnseite als Heizgas-Austrittsflansch ausgebildet, was besonders günstige Strömungsverhältnisse erbringt. Der Zerstäuber trägt seitlich, zusätzlich zur Brennstoff-Zufuhrstelle, eine Primärluft-Zufuhrstelle; diese Luft strömt am Zerstäuber entlang und schließlich durch um den Zerstäuberteller herum angeordnete Austrittsstellen in die Zündkammer aus.

Beim ersten Ausführungsbeispiel dieser radialen Zerstäuberanordnung wird die Abtrennung der beiden Zonen dadurch erreicht, daß ein äquidistant zum Gehäuseumfang verlaufendes Wandstück, zwei radial anschließende gelochte Querwände und wenigstens eine in Umfangsrichtung abschließende radiale gelochte Längswand eine ringsektorförmige Zündkammer bilden, die im vorderen Teil der vom Gehäuse eingeschlossenen Ausbrennkammer liegt

Beim zweiten Ausführungsbeispiel der radialen Zerstäuberanordnung ist die Zündkammer durch eine rohrförmige Verlängerung der Sekundärluft-Eintrittsdüse zusammen mit einer anschließenden gelochten Querwand zu einer Ringform erweitert

Beim dritten Ausführungsbeispiel der radialen Zerstäuberanordnung ist jene rohrförmige Verlängerung innerhalb der Zündkammer gelocht und die anschließende ringplattenförmige Querwand ungelocht ausgebildet; dadurch strömt das gezündete Gemisch, anders als beim zweiten Ausführungsbeispiel, nicht mehr direkt axial in die vom Gehäuse eingeschlossene Ausbrennkammer, sondern radial einwärts in den Sekundärluftstrom.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung mit mehreren Ausführungsbeispielen erläutert; dabei zeigt

F i g. 1 einen Brenner mit axial angeordnetem Ultraschallzerstäuber und in einem gelochten Rohr abgetrennter Ausbrennzone und

F i g. 2 mit einem gelochten Rohrstück abgetrennter Zündzone, jeweils im Längsschnitt;

F i g. 3 einen Brenner mit angeordnetem Ultraschallzerstäuber und kreisringsektorförmig abgetrennter ZUndzone, und zwar im Längsschnitt und

F i g. 4 im Querschnitt;

Fig.5 einen solchen Ultraschallzerstäuber-Brenner, jedoch mit kreisringförmig abgetrennter Zündzone, und zwar im Längsschnitt und
F i g. 6 im Querschnitt;

F i g. 7 die gleiche Vorrichtung, jedoch mit geänderter Trennwandlochung, und

F i g. 8 mit geänderter Sekundärluftzufuhr, jeweils im Längsschnitt.
Nach F i g. 1 ist der Ultraschallzerstäuber 1 axialzentrisch an der Stirnseite eines zylindrischen Gehäuses 7 angebracht. Er ist mit einer seitlichen Brennstoff-Zufuhrstelle la versehen und weist einen Zerstäuberteller ib auf, um den herum Primärluft-Zufuhrstellen 4 angeordnet sind. Er mündet, ebenso wie die Funkenstrecke einer Zündkerze 2, in die vorn gelegene Zündzone 3a einer vom Gehäuse eingeschlossenen Zündkammer 3. In deren nach hinten verlängerten Teil 3b ragt eine durch ein gelochtes Rohr 5a mit gelochtem vorderen Boden 5b gebildete Ausbrennkammer 5. Dieses Rohr reicht etwas in einen an der hinteren Gehäusestirnseite angebrachten Heizgas-Austrittsdiffusor 8 hinein.

Das Gehäuse trägt am Umfang Sekundärluft-Zufuhrstellen 6 und ist von einem mit Brennluft beschickten Mantel 10 umhüllt; an dessem Innenraum sind die Primärluft-Zufuhrstellen 4a am vordersten Teil des Gehäuseumfangs sowie stromab davon die Sekundärluft-Zufuhrstellen 6 angeschlossen. Zerstäubter und mit Primärluft innig vermischter Brennstoff gelangt an den Zufuhrstellen 4 am Zerstäuberteller Xb vorbei zur Funkenstrecke innerhalb der Zündkammer 3. Das gezündete Gemisch gelangt durch die gelochten Wände 5a und 5b in die Ausbrennkammer 5, in welche durch die Zufuhrstel'en 6 über den hinteren Teil der Zündkammer Sekundärluft einströmt. Nach erfolgter Ausbrennung strömt das erzeugte Heizgas durch den Austrittsdiffusor 8 zur Heizgas-Bedarfsstelle. Nach F i g. 2 ragt in unterschiedlicher Weise die von einem gelochten Rohrstück 3' mit gelochtem hinteren Boden 36'gebildete Zündzo-

ne 3a'in einen nach vorn verlängerten Teil 5c'der vom Gehäuse 7 umschlossenen Ausbrennkammer 5' hinein. Dem an der hinteren Gehäusestirnseite befestigten Heizgas-Austrittsdiffusor 8 ist hier mit stetigem Übergang ein als Flammenblende wirkendes kurzes Rohrstück 9 vorgeschaltet.

Nach F i g. 3 und 4 ist der Ultraschallzerstäuber 1 nahe einer als Sekundärlufteintrittsdüse 6" ausgebildeten Stirnseite des Gehäuses 7 radial an diesem angebracht

Die andere Stirnseite des Gehäuses ist als Heizgas-Austrittsflansch 7a ausgebildet. Der Zerstäuber trägt seitlich eine Eintrittsstelle 4b für Primärluft, die dann am Zerstäuber vorbeiströmt und durch um den Zerstäuberteller Ib herum angeordnete Austrittsstellen 4" unter inniger Mischung mit dem zerstäubten Brennstoff in die Zündzone 3a"gelan,gt, wo das Gemisch auf die Funkenstrecke der Zündkerze 2 prallt.

Diese Zündkerze ist nur in F i g. 4 zeichnerisch dargestellt Die Zündkamrner ist hierbei durch ein äquidistant zum Gehäuseumfang verlaufendes, also teilkreisförmiges gelochtes Wandstück 3", durch zwei radial anschließende gelochte Querwände 3b" sowie durch eine in Umfangsrichtung einseitig abschließende radiale gelochte Längswand 3c" gebildet

Nach F i g. 5 und 6 trägt die Sekundärluft-Eintrittsdüse 6" in Abänderung zu F i g. 3 und 4 eine rohrförmige Verlängerung 6'", welche zusammen mit einer anschließenden gelochten Querwand 3'" die Zündzone 3a"'von der Ausbrennzone 5'" abtrennt Nach Fig.7 ist die rohrförmige Verlängerung 6'" in Abänderung zu F i g. 5 und 6 gelocht und die anschließende Querwand 3"" ungelocht ausgebildet

Nach F i g. 8 erstreckt sich die rohrförmige Verlängerung in Abänderung zu F i g. 5 und 6 bis in die Ausbrennzone 5'" hinein und ist dort an ihrem Umfang und an ihrer Stirnplatte 3b'"gelocht ausgebildet

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

50

60 65

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Brenner für kleine Luftheizgeräte zur Beheizung ortsbeweglicher Räume, z. B. in Fahrzeugen, mit einem Ultraschallzerstäuber für flüssigen Brennstoff, welcher in eine Primärluft-Zufuhrstellen und die Funkenstrecke einer Zündeinrichtung aufweisende Zündzone mündet, an die sich eine mit einer weiteren Brennluftzuführung versehene Ausbrennzone von vorwiegend axialer Strömungsrichtung innerhalb eines die Zündzone mit umfassenden Gehäuses anschließt, dadurch gekennzeichnet,