DE3837074A1 - Heizung fuer kraftfahrzeuge und dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizung für Kraftfahrzeuge und dergleichen, mit einem Verdampferbrenner für flüssigen Brennstoff.

Es gibt verschiedene Typen von Fremd- oder Standheizungen für Kraftfahrzeuge, Flugzeuge und andere mobile Einheiten. Hinsichtlich der speziellen Ausbildung des Brenners unter­ scheidet man z.B. zwischen Drehverteiler-Brennern, Druckzer­ stäuber-Brennern und Verdampferbrennern. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den letztgenannten Typ.

Bei einem solchen Verdampfer-Brenner ist in einem Gehäuse etwa mittig eine Brennkammer angeordnet, in die von einem Verbrennungsluft-Gebläse axial oder tangential Verbrennungs­ luft eingeblasen wird. In der Brennkammer befindet sich - meistens radial bezüglich der Brennkammer - der Ver­ dampfer. Dieser besteht bei herkömmlichen Heizungen aus einer Glühkerze mit offenliegender Glühwendel innerhalb eines zylindrischen Körpers, in dessen beispielsweise mit einer Faserpackung ausgestatteten Umfangsbereich Brennstoff geleitet wird. Durch Einschalten der Glühkerze verdampft der Brennstoff, um bei Erreichen der Zündtemperatur zu zünden.

Nun hat man beobachtet, daß das Starten des Betriebs einer solchen Standheizung mit Verdampferbrenner u.U. Schwierig­ keiten bereitet, da die von der Glühkerze erreichte Tempe­ ratur sehr stark von der jeweiligen Betriebsspannung ab­ hängt. Bekanntlich unterliegt aber die Betriebsspannung in einem Kraftfahrzeug - abhängig vom Ladezustand und von an­ derweitigen Belastungen der Bordbatterie - erheblichen Schwankungen, so daß der Start des Brennerbetriebs abhängig von der gerade zur Verfügung stehenden Betriebsspannung einmal früher und einmal später erfolgt.

Ferner wurde festgestellt, daß nach einer gewissen Betriebs­ dauer eine Verkohlung der Glühkerze stattfindet, wodurch der Betrieb beim Startvorgang noch instabiler wird. Zurückzufüh­ ren ist diese Verkohlung darauf, daß Luft und Brennstoff an die Glühkerze gelangt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Heizung für Kraftfahrzeu­ ge und dergleichen zu schaffen, bei der ein zuverlässiger Start des Brennerbetriebs gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Verdampfer eine Stabglühkerze vorgesehen ist, und daß zum Starten des Brenners eine Hochspannungselektrode in der Nähe des Verdampfers angeordnet ist.

Vorzugsweise ist die Stabglühkerze so angeordnet, daß der Verdampfungsvorgang unter Luftabschluß erfolgt.

Durch die Erfindung ist es möglich, auf die früher üblicher­ weise verwendeten Glühkerzen mit offener Glühwendel zu ver­ zichten. Das Zünden geschieht mit Hilfe einer Zündkerze (Hochspannungselektrode). Dadurch wird der Startvorgang des Brenners der Heizung spannungsunabhängig.

Die Temperatur am Verdampfer liegt stabil über einem Wert von etwa 300°C.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Verdampfer etwa auf der Längsmittelachse des Brenners bei tangentialer Luftzufuhr angeordnet ist. Grundsätzlich kann das Verbrennungsluft-Gebläse axial angeordnet sein, so daß die Verbrennungsluft im wesentlichen axialsymmetrisch in die Brennkammer eingeblasen wird. In diesem Fall ist der Ver­ dampfer radial bezüglich der Brennkammer angeordnet. In der genannten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt jedoch die Zufuhr der Verbrennungsluft tangential, während der Verdampfer axial angeordnet ist. Dies gestattet eine kompakte Konstruktion der gesamten Heizung.

In einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß der Verdampfer einen perforierten - z.B. aus Metall oder Keramik bestehenden - Zylinderkörper mit einem Siebeinsatz oder einer eingesetzten Faserpackung aufweist, während mittig in dem Zylinderkörper die Stabglühkerze angeordnet ist. In einer anderen Variante besteht der Verdampfer aus einem Wärmerohr, welches die Stabglühkerze umschließt. Das Wärme­ rohr (heat pipe) ist an sich bekannt. Beim Wärmerohr erfolgt ohne äußeren Einfluß ein Wärmetransport von der Seite nie­ drigerer Temperatur zu der Seite höherer Temperatur. Diese Eigenschaft nutzt die Erfindung aus. Die Brennstoffzufuhr erfolgt auf der Seite niedrigerer Temperatur, während auf der anderen Seite des Wärmerohrs der Dampfaustritt zur Brennkammer hin erfolgt. Die Startglühkerze ist von Luftzufuhr praktisch abgeschlossen. Der verdampfte Brenn­ stoff tritt mit ausreichend hoher Temperatur in die Brenn­ kammer ein. Auch bei dieser Variante ist vorzugsweise eine tangentiale Luftzufuhr vorgesehen.

Außer den oben geschilderten Vorteilen, von denen die Ver­ meidung einer offenen Glühwendel hervorzuheben ist, wird durch die Erfindung in vorteilhafter Weise die Möglichkeit eröffnet, eine Flammüberwachung mit Hilfe der Hochspannungs­ elektrode durchzuführen. Hierzu wird an der Hochspannungs­ elektrode eine durch die Ionisation im Bereich der Elektrode bewirkte Spannung gemessen, die bei Abreißen der Flamme verschwindet.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung eines Teils einer Fremdheizung für Kraftfahrzeuge mit Verdampferbrenner, und

Fig. 2 eine gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung einen Teil eines Verdampferbrenners einer Fremdheizung für ein Kraftfahrzeug. Dargestellt ist der mittlere Bereich eines Gehäuses 1, an das zur tangentialen Verbrennungsluft-Zufuhr vorzugsweise seitlich ein von einem Elektromotor betriebenes Verbren­ nungsluftgebläse angeflanscht ist. Auf der rechten Seite in Fig. 1 befindet sich ein hier nicht dargestelltes Flammrohr, das von einem Wärmetauscher umgeben ist.

Konzentrisch zu der Längsachse des zylindrischen Gehäuses 1 ist in dem Gehäuse ein Verdampfer 2 gehaltert. Der Verdampfer 2 umfaßt einen aus Metall bestehenden zylindrischen, becher­ förmigen Körper 3, entlang dessen Außenwänden eine Faser­ packung 4 angeordnet ist. In dem verbleibenden Innenraum befindet sich eine Stabglühkerze 6, die über eine auf der linken Seite angeordnete Fassung an dem Gehäuse gehalten wird und über geeignete Kabel an eine Spannungsquelle ange­ schlossen ist.

Tangential in den zylindrischen Körper 3 mündet eine Brenn­ stoffleitung 5.

Radial bezüglich des Zylinderkörpers 3 ist eine auf dem Gehäuse von einer Halterung 7 gehaltene Hochspannungselek­ trode 8 angeordnet, die zum Starten des Brenners einen Hochspannungs-Zündimpuls empfängt. In der Brennkammer 9 bildet sich eine Flamme aus, die über den erwähnten und in der Zeichnung nicht dargestellten Wärmetauscher einen Wärme­ träger erwärmt.

Zum Starten des Verdampferbrenners wird eine hier nicht dargestellte Brennstoff-Dosierpumpe in Gang gesetzt, so daß Brennstoff über die Brennstoffleitung 5 in den Verdampfer 2 gelangt. Dort verteilt sich der Brennstoff in der Faser­ packung 4, wobei das Verdampfen unter Luftabschluß bei ein­ geschalteter Stabglühkerze 6 erfolgt. Beispielsweise gleich­ zeitig mit dem Einschalten der Brennstoff-Dosierpumpe ist das Verbrennungsluft-Gebläse eingeschaltet worden, so daß mit verdampftem Brennstoff vermischte Verbrennungsluft in die Brennkammer 9 gelangt. Nach einer gewissen Zeit wird ein Zündimpuls auf die Hochspannungselektrode 8 gegeben, so daß das Gemisch gezündet wird.

Nach Erreichen der Betriebstemperatur wird die Stabglüh­ kerze 6 abgeschaltet, der Verdampfer bleibt im thermischen Gleichgewicht.

Beim Ausschalten des Brenners wird zunächst die Brennstoff­ zufuhr gesperrt, während das Verbrennungsluft-Gebläse noch eine Zeit lang nachlaufen kann, um restlichen Brennstoff aus dem Verdampfer zu verbrennen, während auch die Stabglühkerze in dieser Nachbrennzeit noch eingeschaltet sein kann.

Im stationären Betrieb muß eine Flammüberwachung in oder an dem Brenner erfolgen. Bei der in Fig. 1 dargestellten Anord­ nung erfolgt die Flammüberwachung mit Hilfe der Hochspan­ nungselektrode 8, über die mit Hilfe eines Spannungsmeß­ geräts die Ionisation im Bereich der Hochspannungselektrode festgestellt werden kann.

Fig. 2 zeigt eine hier besonders bevorzugte Variante der Erfindung. In Fig. 2 sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Ähnliche, vergleich­ bare Teile sind mit um 20 erhöhten Bezugszeichen versehen. Der Verdampfer 22 besteht hier aus einem Wärmerohr 23, in dessen Innenraum über eine Sieb-Zwischenlage 24 die Stab­ glühkerze 6 angeordnet ist. Eine Brennstoffleitung 25 mündet in den Bereich des äußeren Endes der Stabglühkerze.

In der Nähe der Brennkammer besitzt der Verdampfer einen Dampfauslaß 30 an der Stirnseite der Stabglühkerze 6. Der Dampfauslaß ist eine flache Kammer mit mehreren radialen Öffnungen zur Brennkammer hin.

Die Wirkung des Wärmerohrs 23 ist so, daß Wärmeenergie von links nach rechts in Fig. 2, d.h. zu der wärmeren Seite hin, transportiert wird. Dadurch gelangt verdampfter Brennstoff aus dem die Stabglühkerze 6 umgebenden Bereich in die Dampf­ auslaß-Kammer 30 und von dort in die Brennkammer, in der der Dampf mit vorzugsweise tangential eingeblasener Verbren­ nungsluft vermischt wird. Die Zündung erfolgt hier noch über eine Hochspannungselektrode 8, die auch eine Flammüber­ wachung ermöglicht.

Claims (6)

1. Heizung für Kraftfahrzeuge und dergleichen, mit einem Verdampferbrenner für flüssigen Brennstoff, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Verdampfer (2, 22) eine Stabglühkerze (6) vorgesehen ist, und daß zum Starten des Brenners eine Hochspannungselektrode (8) in der Nähe des Verdampfers an­ geordnet ist.

2. Heizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabglühkerze (6) für den Betrieb unter Luftabschluß angeordnet ist.

3. Heizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (2, 22) etwa auf der Längsmittelachse des Brenners bei tangentialer Luftzufuhr angeordnet ist.

4. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (2) einen perforierten Zylinderkörper (3) mit einem Siebeinsatz oder einer einge­ setzten Faserpackung (4) aufweist, während mittig in dem Zylinderkörper (3) die Stabglühkerze (6) angeordnet ist.

5. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer als Wärmerohr (22) ausge­ bildet ist, welches die Stabglühkerze (6) umschließt.

6. Heizung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungselektrode (8) radial in bezug auf den Verdampfer (2, 22) angeordnet ist und gleichzeitig zur Be­ triebsüberwachung des Brenners dient.