DE3403972A1

DE3403972A1 - Verdampferbrenner

Info

Publication number: DE3403972A1
Application number: DE19843403972
Authority: DE
Inventors: Karl 8033 Planegg Panick
Original assignee: Webasto Werk W Baier GmbH and Co
Current assignee: Webasto Werk W Baier GmbH and Co
Priority date: 1984-02-04
Filing date: 1984-02-04
Publication date: 1985-08-08
Also published as: US4611985A; JPS60164108A; DE3403972C2

Description

Verdampfungsbrenner

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft einen Verdampfungsbrenner für mit flüssigem Brennstoff, insbesondere öl, betriebenes Heizgerät, wie Pahrzeugheizgerät, mit einem mit einer Brennstoffleitung verbundenen Träger mit einem saugfähigen Körper in einer Brennkammer.

Verdampfungsbrenner der eingangs genannten Art sind aus den DE-ASen 19 18 445 und 21 29 663 bekannt. Hierbei wird der Träger für den saugfähigen Körper unmittelbar von der einen Stirnwand der Brennkammer gebildet, die ihrerseits in gut wärmeleitender Verbindung mit dem Außengehäuse des Brenners ist.

In der älteren Anmeldung DE 32 33 321.8-13 vom 8.9.1982 ist ein Verdampfungsbrenner angegeben, der auch bei besonders kleinen Brennkammerabmessungen eine schnelle überführung des zugeführten flüssigen Brennstoffs in die Dampfform gewährleistet. Hierzu ist bei diesem Verdampfungsbrenner der Träger in der Brennkammer gegen Wärmeableitung

geschützt abgestützt. Vorzugsweise ist zwischen dem Träger und der benachbarten Brennkammerwand ein Luftpolster vorgesehen.

Aus der DE-AS 18 03 815 ist ein Vergasungseinsatz für
Brennereinrichtungen zum Verbrennen von flüssigen Brennstoffen, der im Brennraum angeordnet ist, bekannt, der so
verbessert ist, daß durch eine gleichmäßige Temperaturverteilung eine Verkokung verhindert und ein Blaubrennen des
flüssigen Brennstoffs erreicht wird. Hierbei wird der Vergasungseinsatz als Wärmerohr oder "heat pipe" ausgebildet, das einen metallischen Mantel hat, der einen Hohlraum allseitig dicht umschließt, indem sich eine kleine Menge verdampfbarer Flüssigkeit befindet. Die Flüssigkeit, die beispielsweise flüssiges Natrium sein kann, verdampft bei Erwärmung und verteilt die Wärme an der ganzen Oberfläche des Wärmerohrs, so daß der Brennkammerraum in seiner ganzen
Erstreckung auf einer gleichmäßig hohen Temperatur gehalten werden kann. Somit tritt die Temperatur, bei der die unerwünschte Verkokung stattfindet, nicht mehr auf. Derartige
"heat pipes" haben ein Wärmeleitvermögen bis zum 10 OOOfachen des Wärmeleitvermögens von Kupfer. Ein solches bekanntes
Wärmerohr dient daher zu einer schnellen Wärmeableitung
und -verteilung, mit dem Ziel, örtlich sehr heiße Bereiche zu vermeiden.

Bei Verdampfungsbrennern der eingangs angegebenen Art hat es sich gezeigt, daß man am Träger, insbesondere im Kurzzeitbetrieb des Heizgerätes, insbesondere bei öl als Brennstoff, nicht immer schnell die zur Verdampfung des zugeführten Brennstoffs erforderliche Verdampfungstemperatur erreicht, da beispielsweise am Träger abgelagerte Verbrennungsrückstände zu einer thermischen Isolierung derselben führen. Auch liegt bei Heizöl und Dieselöl der Verdampfungstemperaturbereich in der Größenordnung von 180 bis 350⁰C, während bei Benzin ein Verdampfungstemperaturbereich von 35 bis 200⁰C ausreicht.

Um Abhilfe für die vorstehend genannten Schwierigkeiten zu schaffen, zielt die Erfindung darauf ab, einen Verdampfungsbrenner der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß man unabhängig von einer Ablagerung von Verbrennungsrückständen am Träger, insbesondere beim Betreiben des Verdampfungsbrenners mit öl, zuverlässig und schnell die zur Verdampfung des Brennstoffs erforderliche Verdampfungstemperatur erreicht.

Nach der Erfindung weist hierzu ein Verdampfungsbrenner die Merkmale des Anspruchs 1 auf.

Beim erfindungsgemäßen Verdampfungsverbrenner ragt von jener Fläche des Träger, der der Brennkammer zugewandt ist, ein

Wärmeleitkörper in die Flammenzone der Brennkammer. Dieser Wärmeleitkörper besteht aus einem hitzebeständigen und gut wärmeleitenden Material. Dieser nach der Erfindung vorgesehene Wärmeleitkörper am Träger ermöglicht, daß der Verdampfungsbrenner zuverlässig auch im Kurzzeitbetrieb des Heizgerätes arbeitet. Aufgrund seines guten Wärmeleitvermögens leitet der Wärmeleitkörper direkt die Wärme aus der Flammenzone der Flamme in der Brennkammer zu der Trägerfläche und ermöglicht daher eine schnelle Aufwärmung dieser Fläche auf die geforderte Verdampfungstemperatur, die insbesondere beim Betreiben des Verdampfungsbrenners mit Öl, wie Heizöl oder Dieselöl, im Bereich von 180 bis 35O⁰C liegt. Diese schnelle Aufwärmung des Trägers auf solche Verdampfungstemperaturen wird selbst dann gewährleistet, wenn sich auf dem Träger Verbrennungsrückstände abgelagert haben, durch die der Träger schlechter als ohne Verbrennungsrückstände auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt werden kann. Da ferner das freie Ende des Wärmeleitkörpers die Flammenzone in die Brennkammer ragt, tritt an diesem Ende eine zusätzliche Temperaturerhöhung durch Verbesserung der Verbrennungsreaktion des Brennstoff/Luft-Gemisches auf. Somit ist die Temperaturdifferenz zwischen der Fläche des Trägers, auf der der WärmeIeitkörper angeordnet ist, und dem freien Ende des Wärmeleitkörpers, relativ groß, so daß aufgrund dieses Temperaturgefälles eine sehr schnelle Aufwärmung der Fläche des Trägers mit Hilfe des Wärmeleitkörpers erreicht wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Ansprüche 2 bis 4 geben verschiedene mögliche Befestigungsweisen des Wärmeleitkörpers an der Trägerfläche an. Eine fertigungstechnxsch sehr einfache Befestigungsweise besteht darin, den Wärmeleitkörper am Träger mittels Preßschweißen zu befestigen. Dieses Preßschweißen läßt sich in einem einzigen Arbeitsgang ausführen.

Die Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 6 bis 8 befassen sich mit Ausführungsvarianten des Wärmeleitkörpers selbst, wobei in Abhängigkeit von den vorhandenen Platzverhältnissen und im Hinblick auf das Gewicht des Verdampfungsbrenners der Wärmeleitkörper beispielsweise als Hohlkörper ausgebildet sein kann. Zweckmäßigerweise ist der Wärmeleitkörper in einer Ausbildung in Form eines Hohlkörpers am freien Ende geschlossen, um zu erreichen, daß über die gesamte Querschnittsfläche des Hohlkörpers die Wärme im Bereich der Flammenzone der Brennkammer aufgenommen werden kann.

Insbesondere als zweckmäßig hat es sich erwiesen, das freie Ende des in Form eines Hohlkörpers ausgebildeten Wärmeleitkörpers so zu verschließen, daß sich ein spitzes Ende bildet, wobei die Rohrwandungen im Bereich dieses spitzen Endes unmittelbar in Berührung miteinander sind, um eine Wärmeleitung von dieser Spitze verteilt über die gesamte

Wandfläche des Hohlkörpers zur Trägerfläche zu erreichen.

Zur Verbesserung der Verdampfung des Brennstoffs ist gemäß Anspruch 9 der Bereich des Trägers um den WärmeIeitkörper vom fließfähigen Körper unbedeckt, so daß der auf der freiliegenden Fläche des Trägers gebildete Brennstoffilm direkt am Träger mit Hilfe des WärmeIeitkörpers verdampft wird.

In Abhängigkeit von den baulichen Gegebenheiten des Verdampfung sbrenners kann gemäß Anspruch 10 der Wärmeleitkörper mittig oder außermittig auf der Trägerfläche angeordnet sein. Hierdurch wird ermöglicht, daß der Wärmeleitkörper am Träger so angeordnet werden kann, daß das Arbeiten einer gegebenenfalls vorhandenen Glüheinrichtung und/oder weiterer Einrichtungen, wie eines Flammwächters o.dgl. unbehindert ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Ausschnittsansicht eines Verdampfungs

brenners schematisch angedeutet in Anordnung in einer Brennkammer eines Heizgeräts,

Fig. 2 eine Detailausschnittsansicht eines Trägers

mit einem lösbar angebrachten Wärmeleitkörper ,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Trägers

mit einem Wärmeleitkorper, der mittels Preßschweißen befestigt ist,

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Trägers mit

einem in Form eines Hohlkörpers ausgebildeten Wärmeleitkörpers,

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Trägers mit

einem als Hohlkörper ausgebildeten Wärmeleitkörper, der an seinem vorderen Ende geschlossen ist, ■

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Trägers mit einem Wärmeleitkorper, der als Hohlkörper ausgebildet ist und dessen Ende zum Verschliessen zusammengepreßt ist, und

Fig. 7 eine schematische Ansicht von Träger und Wärmeleitkorper zur Verdeutlichung einer mittigen oder außermittigen Anordnung des Wärmeleitkorpers am Träger.

In Fig. 1 ist in einer Ausschnittsdarstellung ein insgesamt mit 1 bezeichneter Verdampfungsbrenner eines Heizgeräts, insbesondere eines Fahrzeugheizgerätes gezeigt, das nicht näher dargestellt ist. Eine Brennstoffleitung 2 ist mit einem Träger 3 für einen saugfähigen Körper 4 verbunden. Die Brennstoffleitung 2 durchsetzt einen Deckel 5, der zur Halterung des Verdampfungsbrenners 1 in einer von einem Brennrohr 6 begrenzten Brennkammer 7 des Heizgeräts dient. In die Brennkammer 7 ragt eine Zündeinrichtung 8, wie eine Glühkerze. Ferner ist in Fig. 1 ein in die Brennkammer 7 ragender Brennwächter 9 gezeigt.

Wie dargestellt, ist an der mit 10 bezeichneten Fläche des Trägers 3, die der Brennkammer 7 zugewandt ist, ein Wärmeleitkörper 11 angebracht, der in die Flammenzone der Brennkammer 7 ragt. Der Wärmeleitkörper 11 besteht aus einem hitzebeständigen und gut wärmeleitenden Material. Der Bereich der Fläche 10 des Trägers 3 um den Wärmeleitkörper 11 ist wie gezeigt vom saugfähigen Körper 4 nicht bedeckt und liegt frei. Auf diesem frei liegenden Bereich der Fläche 10 des Trägers 3 bildet sich ein Film aus dem über die Brennstoffleitung 2 zugeführten Brennstoff. Der WärmeIeitkörper 11, der mit seinem freien Ende in die Flammenzone der Brennkammer 7 ragt, überträgt die Wärme in der Flammenzone direkt auf den Träger 3, der somit schnell auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, um den gebildeten Brennstoffilm zu verdampfen. Ferner wird über eine nicht mehr dargestellte

Einrichtung Brennluft in die Brennkammer 7 eingeleitet, so daß man in der Brennkammer ein brennbares Gemisch aus verdampftem Brennstoff und Luft erhält.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung gewährleistet der Wärmeleitkörper 11, daß der Träger 3 schnell auf eine hohe Temperatur zur Verdampfung des Brennstoffs erwärmt wird, die sich bei öl beispielsweise auf eine Größenordnung von 180 bis 350⁰C belaufen kann. Selbst wenn sich auf der Fläche 10 des Trägers 3 Verbrennungsrückstände insbesondere in dem freiliegenden Flächenbereich der Fläche 10 gebildet haben, wird eine schnelle Aufwärmung des Trägers gewährleistet.

Weitere Einzelheiten des Heizgerätes, wie eine Wärmeübertragungseinrichtung, eine Brennluftzufuhreinrichtung u.dgl. sind von üblicher Bauart, so daß eine nähere Darstellung und Beschreibung derselben entfallen kann.

In Fig. 2 ist in einer Ausschnittsansicht schematisch eine lösbare Anbringung eines Wärmeleitkörpers 11' am Träger 3 angedeutet. Zur lösbaren Anbringung ist dort eine Schraubverbindung 12 als Beispiel angegeben. Selbstverständlich sind auch andere lösbare Verbindungen von Wärmeleitkörper 11· und Träger 3 möglich, die dem Fachmann an sich geläufig sind.

Zur Befestigung eines WärmeIeitkörpers 11" am Träger 3 ist

in Fig. 3 vorzugsweise eine Preßschweißverbindung 13 gezeigt.

Anhand den Fig. 4-6 werden zweckmäßige Ausbildungen von Wärmeleitkörpern 11·'', 11"" und 11""· gezeigt, die als Hohlkörper ausgebildet sind. Die Anbringung dieser als Hohlkörper ausgebildeten WärmeIeitkörper 11 ' ' ', 11"" und II""¹ läßt sich wie in den Fig. 2 und 3 schematisch angedeutet entsprechend ausführen, damit der Wärmeleitkörper 11¹¹¹, 11"" und 1Γ"¹ an dem Träger 3 angebracht ist.

In Fig. 4 ist der Wärmeleitkörper 11¹¹¹ in Form eines Hohlkörpers ausgebildet, der von einem Rohrstück 14 gebildet wird. Das Rohrstück 14 hat ein offenes Ende 15. Der Wärmeleitkörper 11"" nach Fig. 5 ist ebenfalls als Hohlkörper ausgebildet und hat ein geschlossenes Ende 16, das in die Flammenzone der Brennkammer ragt. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Wärmeleitkörper 11""', der ähnlich wie in Fig. 4 als Rohrstück 14 ausgebildet ist, hat ein zusammengepreßtes Ende 17, um das die Flammenzone der Brennkammer 7 ragende Ende des Wärmeleitkörpers 11""¹ zu verschließen.

In Fig. 7 ist in durchgezogener Linie eine außermittige Anordnung des Wärmeleitkörpers und in gebrochener Linie eine mittige Anordnung des Wärmeleitkörpers 11 am Träger 3 gezeigt. Hierbei ist der WärmeIeitkörper 11 nur schematisch

angedeutet und er kann, wie in den Fig. 3-6 schematised angedeutet, entsprechend den Erfordernissen ausgebildet werden. Obgleich nicht näher dargestellt ist, kann der Wärmeleitkörper 11 selbstverständlich gegebenenfalls auch massiv sein.

Bezugszeichenliste

1 Verdampfungsbrenner

2 Brennstoffleitung

3 Träger

4 Saugfähiger Körper

5 Deckel

6 Brennrohr

7 Brennkammer

8 Zündeinrichtung

9 Brennwächter

10 Der Brennkammer 7 zugewandte Fläche des Trägers

11 Wärmeleitkörper in Fig. 1, 11' Wärmeleitkörper in Fig. 2, 11" Wärmeleitkörper in Fig. 3, 11¹ " Wärmeleitkörper in Fig. 4, 11"" WärmeIeitkörper in Fig. 5, 11""' Wärmeleitkörper in Fig. 6,

12 Schraubverbindung

13 Preßschweißstelle

14 Rohrstück

15 Offenes Ende

16 Geschlossenes Ende

17 Zusammengepreßtes Ende

Claims

HP43/84

Webasto-Werk W. Baier GmbH & Co

Kraillingerstraße 5 D 8035 Gauting-Stockdorf

Verdampfungsbrenner

Ansprüche

uJ Verdampfungsbrenner für mit flüssigem Brennstoff, insbesondere öl, betriebenes Heizgerät, wie Fahrzeugheizgerät, mit einem mit einer Brennstoffleitung verbundenen Träger mit einem saugfähigen Körper in einer Brennkammer, dadurch gekennzeichnet , daß von der der Brennkammer (7) zugewandten Fläche (10) des Trägers (3) ein Wärmeleitkörper (11, 11«, 11", 11'", 11"", 11""') aus hitzebeständigem und gut wärmeleitfähigem Material in die Flammenzone der Brennkammer (7) ragt.
2. Verdampfungsbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmeleitkörper

(11, 11', 11", II¹¹·, 11"", 11»»·) lösbar am Träger (3) angebracht ist.
3. Verdampfungsbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmeleitkörper (11, 11', 11", 11"', 11"", 11""·) am Träger (3) befestigt ist.
4. Verdampfungsbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmeleitkörper (11") am Träger (3) mittels Preßschweißen befestigt ist.
5. Verdampfungsbrenner nach einem der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmeleitkörper (11 · ' ', 11"", 11" " ') ein Hohlkörper, vorzugsweise ein Rohrstück (14) ist.
6. Verdampfungsbrenner nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet , daß das in die Flammenzone ragende Ende des in Form eines Hohlkörpers ausgebildeten Wärmeleitkörpers (11¹¹¹) offen ist.
7. Verdampfungsbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das in die Flamme ragende Ende des in Form eines Hohlkörpers ausgebildeten Wärmeleitkörpers (11"", 11""·) geschlossen ist.
8. Verdampfungsbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß zum Schließen des Endes des in Form eines Hohlkörpers ausgebildeten Wärmeleitkörpers (11""¹) sein Ende zusammengepreßt ist.
9. Verdampfungsbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Bereich der der Brennkammer (7) zugewandten Fläche (10) des Trägers (3) um den WärmeIeitkörper (11, 11', 11", 11'", 11"", 11""·) vom fließfähigen Körper (4) unbedeckt ist.
10. Verdampfungsbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der WärmeIeitkörper (11, 11", 11", 11"', 11"", 11""¹) mittig oder außermittig am Träger angeordnet ist.