DE3910424A1 - Mit fluessigem brennstoff betriebenes heizgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem mit flüssigem Brenn­ stoff betriebenen Heizgerät, insbesondere Fahrzeugheizge­ rät, das einen Verdampfungsbrenner hat, der einen mit dem flüssigen Brennstoff beaufschlagbaren, saugfähigen Körper umfaßt, der wenigstens eine einer Brennkammer des Heiz­ geräts zugewandte Fläche hat.

Aus DE-PS 32 33 321 ist ein Heizgerät, insbesondere ein Fahr­ zeugheizgerät, mit einem Verdampfungsbrenner der vorstehend genannten Art bekannt. Der saugfähige Körper wird hierbei beispielsweise von einem Vlies gebildet. Dieser saugfähige Körper hat die Aufgabe, den Brennstoff zu verdampfen und in Verbindung mit entsprechend zugeleiteter Brennluft ein brenn­ bares Gemisch zu erzeugen, das in einer Brennkammer des Heizgeräts unter Flammenbildung verbrannt wird. Hierbei hat sich gezeigt, daß auf der der Brennkammer zugewandten Ober­ fläche des saugfähigen Körpers lokale Überhitzungen auftre­ ten können, wodurch der saugfähige Körper angegriffen wird, so daß sich dessen Standzeit verringert. Auch wirkt der vom saugfähigen Körper aufgenommene Brennstoff chemisch aggressiv und auch die bei der Verbrennung entstehenden Abgase können bewirken, daß der saugfähige Körper angegriffen wird.

Aus US-PS 44 59 805 ist ein Brenner für die Regenerierung einer Abgasfilteranlage, insbesondere bei einer Diesel- Brennkraftmaschine bekannt, bei dem in einer Vormischkammer ein Gemisch aus Brennstoff und Brennluft mittels eines Ver­ dampfers aufbereitet wird. Das so aufbereitete Vorgemisch wird über von Öffnungen gebildeten Düsen in die Brennkammer eingeleitet. Diese als Düsen wirkenden Öffnungen sind in einer Flammhalteplatte ausgebildet und relativ groß bemessen.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät, insbesondere ein Fahrzeugheizgerät, bereitzustellen, bei dem der Verdampfungsbrenner und insbe­ sondere dessen saugfähiger Körper wirksam vor korrosiven An­ griffen geschützt ist und eine verlängerte Standzeit hat.

Nach der Erfindung zeichnet sich ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät, insbesondere Fahrzeugheizgerät, mit einem Verdampfungsbrenner, der einen mit dem flüssigen Brenn­ stoff beaufschlagbaren, saugfähigen Körper hat, der wenig­ stens eine einer Brennkammer des Heizgeräts zugewandte Fläche hat, dadurch aus, daß wenigstens ein Großteil der der Brenn­ kammer zugewandten Fläche des saugfähigen Körpers zur Ver­ gleichmäßigung der Wärmeverteilung und der Brennstoffaufbe­ reitung eine Abdeckung aus hochkorrosionsbeständigem und warm­ festem Stahlblech aufweist, die von einer Vielzahl Mikro­ öffnungen siebartig durchsetzt ist.

Der Verdampfungsbrenner bei dem erfindungsgemäßen Heizgerät weist somit eine siebartige Abdeckung auf, die wenigstens die der Brennkammer zugewandte Fläche des saugfähigen Körpers bedeckt und hierdurch die thermischen und chemischen Belastun­ gen am saugfähigen Körper reduzieren. Zum einen wird mit Hilfe dieser Abdeckung eine Vergleichmäßigung der Wärmevertei­ lung über die der Brennkammer zugewandte Fläche des saugfähi­ gen Körpers erreicht, so daß sogenannte lokale Überhitzungen vermieden werden. Zum anderen wird auch die Verdampfung des Brennstoffs an dieser Fläche des saugfähigen Körpers vergleich­ mäßigt. Darüber hinaus bietet die Abdeckung einen Schutz des saugfähigen Körpers gegenüber dem chemisch aggressiv wirken­ den Brennstoff und den bei der Verbrennung in der Brennkam­ mer entstehenden Abgasen. Hinsichtlich der Fertigung eines derartigen Verdampfungsbrenners bei einem mit flüssigem Brennstoff betriebenen Heizgerät hat sich in überraschender Weise ergeben, daß sich mit Hilfe dieser Abdeckung auch Toleranzen bei dem saugfähigen Körper ausgleichen und Lage­ veränderungen desselben verhindern lassen, so daß man dank dieser Abdeckung eine reproduzierbare Brennstoffaufbereitung erhält. Zugleich schützt die Abdeckung den saugfähigen Körper vor Beschädigungen und Verformungen desselben während des Brennbetriebs des mit flüssigem Brennstoff betriebenen Heiz­ geräts.

Vorzugsweise sind die Mikroöffnungen der Abdeckung regelmäßig auf deren Fläche verteilt, die der Brennkammer zugewandt ist. Eine solche Auslegung ist insbesondere bei leicht verdampf­ baren, flüssigen Brennstoff, wie Benzin, zweckmäßig.

Ausgezeichnete Ergebnisse hat man erhalten, wenn die Mikro­ öffnungen einen Durchmesser haben, der im Bereich von etwa 0,1 bis 1,0 mm liegt. Vorzugsweise sollte der Abstand zwischen den Mikroöffnungen etwa doppelt so groß wie der Mikroöffnungs­ durchmesser sein. Die Dicke der Abdeckung sollte etwa 0,25 bis 1,0 mm betragen.

In Abhängigkeit von der Anordnung der Ausbildungsform des saugfähigen Körpers kann die Abdeckung auch derart ausgelegt sein, daß sie den saugfähigen Körper wenigstens teilweise um­ schließt, d. h. die Abdeckung erstreckt sich auch wenigstens teilweise über die Umfangsfläche des saugfähigen Körpers hin­ weg. Bei einer solchen Auslegung dient die Abdeckung zugleich als Halterung für den saugfähigen Körper und positioniert denselben an einer vorbestimmten Stelle in der Brennkammer.

Bei schwer verdampfbaren Brennstoffen, wie Öl, kann zweck­ mäßigerweise der saugfähige Körper wenigstens eine Durchgangs­ öffnung haben, um eine schnelle Aufwärmung des Brennstoffs auf die zur Verdampfung notwendige Temperatur zu erreichen. Bei einer solchen Auslegungsform hat die Abdeckung zweck­ mäßigerweise ebenfalls eine große Durchgangsöffnung, bzw. ei­ nen Flächenbereich, der frei von Mikroöffnungen ist, wobei der Durchmesser dieser Öffnungen der Abdeckung etwa dem Durch­ messer der Durchgangsöffnung im saugfähigen Körper entspricht.

Wenn der saugfähige Körper beispielsweise als Ringkörper aus­ gebildet ist, so ist die Abdeckung vorzugsweise derart be­ schaffen, daß sie sich auch über die Ringinnenfläche desselben erstreckt.

Vorzugsweise ist die Abdeckung einteilig ausgebildet, um eine leichte Handhabung und Montage zu ermöglichen. Als bevorzugtes Material für die Abdeckung hat sich Cr-Ni-Stahl erwiesen, und zwar vorzugsweise die Stahlsorte X 10 CrNi MoTi 1810.

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

Fig. 1 eine vergrößerte Schnittansicht eines Aus­ schnittsbereichs einer Brennkammer eines mit flüssigem Brennstoff betriebenen Heizgeräts mit schematisch angedeutetem Verdampfungsbren­ ner,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Ausführungs­ variante eines Verdampfungsbrenners für ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät,

Fig. 3a und 3b jeweils schematische Ansichten von alternativen Ausführungsformen eines Verdampfungsbrenners für ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät,

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Ausführungs­ variante des Verdampfungsbrenners nach Fig. 3a, und

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer weiteren Aus­ führungsform eines Verdampfungsbrenners für ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heiz­ gerät.

In Fig. 1 ist insgesamt mit 1 ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät gezeigt, bei dem es sich um ein Fahrzeug­ heizgerät handelt, das beispielsweise als Zusatzheizung oder Standheizung in ein Kraftfahrzeug eingebaut wird. In ver­ größertem Maßstab ist in Fig. 1 der Bereich des Heizgeräts 1 gezeigt, in dem ein Verdampfungsbrenner 2 angeordnet ist. Der Verdampfungsbrenner 2 hat einen saugfähigen Körper 3, der beispielsweise aus einem Vlies oder mehreren Vlieslagen be­ steht. Der saugfähige Körper 3 wird mit flüssigem Brennstoff, wie Benzin oder Öl, beaufschlagt, das über eine Brennstoff­ leitung 4 zugeführt wird. Der saugfähige Körper 3 hat eine Fläche 5, die einer Brennkammer 6 zugewandt ist, welche von einem Brennrohr 7 begrenzt wird und sich in axialer Richtung an den Verdampfungsbrenner 2 anschließt. Wie schematisch in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Brennkammer 6 von einem Wärme­ übertrager 8 umgeben, der von einem Wärmeträgermedium durch­ strömt wird, das ein flüssiger oder gasförmiger Wärmeträger sein kann. An dem Wärmeübertrager 8 wird Wärme von den in der Brennkammer 6 erzeugten heißen Verbrennungsgasen an den Wärmeträger abgegeben, wodurch der Wärmeträger aufgeheizt wird. Der so erwärmte Wärmeträger wird dann entweder direkt oder indirekt beispielsweise zur Innenraumbeheizung eines Kraftfahrzeugs genutzt.

An dem saugfähigen Körper 3 wird der über die Brennstoff­ leitung 4 zugeführte flüssige Brennstoff an seiner Fläche 5 abgedampft und es wird in diesem Bereich des Heizgeräts 1 ein zündwilliges Gemisch in Verbindung mit zugeführter Brenn­ luft erzeugt. Dieses Gemisch wird mit einer Zündeinrichtung 9 gezündet, und es bildet sich eine Flamme in der Brennkammer 6 aus.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist eine insgesamt mit 10 bezeichnete Abdeckung vorgesehen, die die der Brennkammer zu­ gewandte Fläche 5 des saugfähigen Körpers 3 bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel vollständig bedeckt. Diese Abdeckung 10 hat eine Vielzahl von Mikroöffnungen 11, d. h. Öffnungen mit kleinem Durchmesser. Der Durchmesser dieser Mikroöffnungen 11 liegt zweckmäßigerweise in einem Bereich von etwa 0,1 bis 1,0 mm. Zweckmäßigerweise sind diese Mikroöffnungen 11, die die Abdeckung 10 durchsetzen, gleichmäßig auf dieser verteilt, so daß die Abdeckung 10 siebartig ausgebildet ist. Der jeweilige Abstand zwischen den Mikroöffnungen 11 ist etwa doppelt so groß wie der Durchmesser der jeweiligen Mikroöffnungen 11. Beispielsweise hat die Abdeckung 10 eine Dicke in einem Be­ reich von etwa 0,25 bis 1,0 mm.

Die Abdeckung 10 ist in der Brennkammer 6 beispielsweise mit Hilfe von vorspringenden Teilen 12 gehalten, die über den In­ nenumfang des Brennrohrs 7 verteilt sein können oder die auch beispielsweise von einem durchgehenden, ringförmigen Teil ge­ bildet werden können.

Die Abdeckung 10 mit den Mikroöffnungen 11, die aus einem hochkorrosionsbeständigen und warmfesten Stahlblech besteht, wie z. B. einem Chrom-Nickel-Stahlblech, zweckmäßigerweise einem Stahl mit der Bezeichnung X 10 CrNi MoTi 1810, bewirkt aufgrund ihres guten Wärmeleitvermögens eine Vergleichmäßi­ gung der Temperaturverteilung bzw. der Wärmeverteilung über die gesamte, der Brennkammer 6 zugewandte Fläche 5 des saug­ fähigen Körpers 3 hinweg. Die Abdeckung 10 verhindert hier­ durch örtliche zu starke Erwärmung im Bereich der Fläche 5 des saugfähigen Körpers 3. Hierdurch lassen sich durch Wärme bedingte Beschädigungen des saugfähigen Körpers 3 vermeiden. Zum anderen dient die Abdeckung 10 dazu, den saugfähigen Körper 3 vor dem chemisch aggressiven, flüssigen Brennstoff zu schützen, der durch die Abdeckung 10 vom saugfähigen Körper 3 abgeleitet wird. Darüber hinaus verhindert die Abdeckung 10, daß bei der Verbrennung entstehende heiße Verbrennungs­ gase die Fläche 5 des saugfähigen Körpers 3 angreifen. Ferner bietet die Abdeckung 10 einen Schutz vor einer mechanischen Beschädigung des saugfähigen Körpers 3 beispielsweise beim Einbau des Verdampfungsbrenners 2 in das Heizgerät 1. Mit Hilfe der Abdeckung 10 läßt sich ferner der saugfähige Körper 3 an einer vorbestimmten Stelle in wiederholter Weise in dem Brennrohr 7 anordnen, so daß man trotz möglichen Abmessungs­ toleranzen beim saugfähigen Körper 3 eine reproduzierbare Brennstoffaufbereitung bei dem Verdampfungsbrenner 2 erhält.

Insgesamt gesehen wird also mit Hilfe der Abdeckung 10 ,die eine sie durchsetzende Mikroöffnungen 11 hat, erzielt, daß thermische und chemische Belastungen des saugfähigen Körpers 3 des Verdampfungsbrenners 2 reduziert werden und sich hier­ durch die Standzeit des saugfähigen Körpers 3 und des Ver­ dampfungsbrenners 2 insgesamt verlängern läßt, so daß sich auch die Wartungsintervalle bei einem solchen Heizgerät 1 verlängern lassen.

In Fig. 2 ist schematisch eine Ausführungsvariante einer ins­ gesamt mit 10′ bezeichneten Abdeckung gezeigt. Die Anordnung des saugföhigen Körpers 3 entspricht der in Fig. 1 gezeigten. Die Abdeckung 10′ mit den Mikroöffnungen 11 erstreckt sich bei der Ausführungsform nach Fig. 2 auch über den Außenumfang 13 des saugfähigen Körpers 3 hinweg und hat an ihrem Ende eine flanschförmige Erweiterung 14. Diese flanschförmige Erweiterung 14 dient zur Festlegung der Abdeckung 10′ an dem die Brennkammer 6 begrenzenden Brennrohr 7.

In den Fig. 3a und 3b sind weitere Ausführungsvarianten der Ausführungsform nach Fig. 2 verdeutlicht. Beim Beispiel nach Fig. 3a hat der saugfähige Körper 3′ eine Durchgangsöffnung 15, so daß beispielsweise ein Teil einer als Träger dienenden Rückwand 16 freigelegt ist. Insbesondere bei schwer ver­ dampfbaren flüssigen Brennstoffen, wie Öl, wird hierdurch er­ reicht, daß der flüssige Brennstoff schnell auf die zu ver­ dampfende notwendige Temperatur im Bereich der Durchgangsöff­ nung 15 erwärmt wird. Die dem saugfähigen Körper 3′ zugeordnete Abdeckung 10′′ hat ebenfalls eine große Öffnung 17, d.h. die Abdeckung 10′′ ist so ausgeschnitten, daß die Durchgangsöffnung 15 nicht von der Abdeckung 10′′ bedeckt wird.

In Abweichung zu Fig. 3a weist in Fig. 3b der saugfähige Körper 3′′ im oberen Bereich eine Durchgangsöffnung 15′ auf, die mit einer Mündungsöffnung 18 einer in Fig. 1 gezeigten Brennstoff­ leitung 4 fluchtet. Auch ist im Falle der Ausführungsvariante nach Fig. 3b in der Abdeckung 10′′′ eine große Öffnung 15′ vorgesehen, so daß die Abdeckung 10′′′ die Durchgangsöffnung 15′ in Fig. 3b nicht bedeckt.

Bei der Ausführungsvariante nach Fig. 4 sind gleiche oder ähn­ liche Teile wie bei der Ausführungsform nach Fig. 3a mit den­ selben Bezugszeichen versehen. In Abweichung von der in Fig. 3a gezeigten Ausführungsform ist die Abdeckung 10′′′′ in Fig. 4 ähnlich wie in Fig. 2 dargestellt ausgebildet und es wird auch die Durchgangsöffnung 15 des saugfähigen Körpers 3′ von der einteilig ausgebildeten Abdeckung 10′′′′ mit ihren Mikroöffnungen 11 bedeckt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist ein ringförmiger, saugfähiger Körper 3′′′ in das Brennrohr 7 eingesetzt und er wird von einer Abdeckung 10′′′′′ gestützt, die Mikroöff­ nungen 11 aufweist. Die Abdeckung 10′′′′′ ist hierbei derart ausgebildet, daß sie auch eine Ringinnenfläche 19 des ring­ förmigen, saugfähigen Körpers 3′′′ bedeckt. Auch ist die der Brennkammer 6 zugewandte Fläche 5′ des ringförmigen, saugfä­ higen Körpers 3′′′ von der Abdeckung 10′′′′′ bedeckt. Die Ab­ deckung 10′′′′′ ist im Brennrohr 7 mit Hilfe von vorspringenden Teilen 12,ähnlich wie in Fig. 1 gezeigt,in axialer Richtung fixiert.

Die in den Figuren der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen der Abdeckungen 10 .... können auch von einem entsprechenden Drahtgeflecht gebildet werden, das eine entsprechend geeignete Maschenweite besitzt.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestell­ ten und beschriebenen Einzelheiten der Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern die bei der Erfindung vorgesehene Ab­ deckung wird jeweils in zweckmäßiger Weise derart gestaltet, daß der nach der Erfindung als wesentlich angestrebte Zweck erreicht wird. Insbesondere dient diese Abdeckung zur Vergleich­ mäßigung der Wärmeverteilung und der Brennstoffaufbereitung am saugfähigen Körper 3,.... und sie schützt den saugfähigen Körper 3,.... vor thermischen, chemischen und mechanischen Belastungen, welche die Standzeit des saugfähigen Körpers 3,... beeinträchtigen könnten.

Bezugszeichen

 1 Heizgerät insgesamt
 2 Verdampfungsbrenner insgesamt
 3 Saugfähiger Körper in Fig. 1
 3′ Saugfähiger Körper in Fig. 3a
 3′′ Saugfähiger Körper in Fig. 3b
 3′′′ Saugfähiger Körper in Fig. 5
 4 Brennstoffleitung
 5, 5′ Fläche, die der Brennkammer zugewandt ist
 6 Brennkammer
 7 Brennrohr
 8 Wärmeübertrager
 9 Zündeinrichtung
10 Abdeckung in Fig. 1
10′ Abdeckung in Fig. 2
10′′ Abdeckung in Fig. 3a
10′′′ Abdeckung in Fig. 3b
10′′′′ Abdeckung in Fig. 4
10′′′′′ Abdeckung in Fig. 5
11 Mikroöffnungen
12 Vorspringender Teil
13 Außenumfang von saugfähigem Körper 3
14 Flanschförmige Erweiterung
15 Durchgangsöffnung in Fig. 3a
15′ Durchgangsöffnung in Fig. 3b
16 Träger
17 Große Öffnung in Abdeckung 10′′
17′ Große Öffnung in Abdeckung 10′′′
18 Mündungsöffnung
19 Ringinnenfläche

Claims (10)

1. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät, insbesondere Fahrzeugheizgerät, mit einem Verdampfungs­ brenner, der einen mit dem flüssigen Brennstoff beauf­ schlagbaren, saugfähigen Körper hat, der wenigstens eine einer Brennkammer des Heizgeräts zugewandte Fläche hat, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Großteil der der Brennkammer zugewandten Fläche (5, 5′) des saugfähigen Körpers (3, 3′, 3′′, 3′′′) zur Vergleichmäßi­ gung der Wärmeverteilung und der Brennstoffaufbereitung eine Abdeckung (10, 10′, 10′′, 10′′′, 10′′′′, 10′′′′′) aus hochkorro­ sionsbeständigem und warmfestem Stahlblech aufweist, die von einer Vielzahl von Mikroöffnungen (11) siebartig durchsetzt ist.

2. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroöff­ nungen (11) regelmäßig auf der Abdeckung (10′ bis 10′′′′′) verteilt sind.

3. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroöffnungen (11) einen Durchmesser im Bereich von etwa 0,1 bis 1,0 mm haben.

4. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Mikroöffnungen (11) etwa dop­ pelt so groß wie der Mikroöffnungsdurchmesser ist.

5. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (10 bis 10′′′′′) eine Dicke von etwa 0,25 bis 1,0 mm hat.

6. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (10′bis 10′′′′′) wenigstens teilweise einen saugfähigen Körper (3′ bis 3′′′) umschließt.

7. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem mit wenigstens einer Durchgangsöffnung (15, 15′) versehenen saugfähigen Körper (3′, 3′′) die Abdeckung (10′′, 10′′′) eine zugeordnete und in etwa dem Durchmesser der Durchgangsöffnung (15, 15′) entsprechende Öffnung (17, 17′) hat.

8. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem ringförmig ausgebildeten saugfähigen Körper (3′′′) sich die Abdeckung (10′′′′′) auch über die Ringinnenfläche (19) erstreckt.

9. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (10 bis 10′) einteilig ausgebildet ist.

10. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (10 bis 10′′′′′) aus Cr-Ni-Stahl, vorzugs­ weise X 10 CrNi MoTi 1810, besteht.