DE4002570C2

DE4002570C2 -

Info

Publication number: DE4002570C2
Application number: DE4002570A
Authority: DE
Inventors: Georg 8027 Neuried De Habbel
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 1990-01-30
Filing date: 1990-01-30
Publication date: 1993-03-25
Also published as: DE4002570A1

Description

Die Erfindung betrifft ein brennstoffbetriebenes Heizgerät, das insbesondere zur Verwendung als Fahrzeugzusatzheizgerät bestimmt ist. Ein solches brennstoffbetriebenes Heizgerät hat einen Dralldüsenbrenner, der mit Brennstoff und Brennluft zur Erzeugung eines brennbaren Gemisches versorgt wird, das in einer Brennkammer unter Flammenbildung verbrannt wird, und mit einem Fototransistor als optischen Flammwächter für die Flammenbildung in der Brennkammer.The invention relates to a fuel-operated heating device, especially for use as a vehicle auxiliary heater is determined. Such a fuel powered heater has a swirl nozzle burner, which with fuel and combustion air for Generation of a combustible mixture is supplied, which in a combustion chamber is burned to form a flame, and with a photo transistor as an optical flame detector for the Flame formation in the combustion chamber.

Aus DE 35 01 719 A1 ist ein brennstoffbetriebenes Heizgerät, insbesondere Fahrzeugzusatzheizgerät, bekannt, das ein Bren neraggregat hat, das bei dem dort gewählten Beispiel als Zer stäubungsbrenner ausgebildet ist. Als eine Flammwächterein richtung ist ein lichtempfindliches Element, beispielsweise ein Fototransistor, vorgesehen, das auf der kühlen, von der Brennkammer abgewandten Seite des Lüfterrads angeordnet ist. Über wenigstens eine zur Achse eines Lüfterrads eines Brenn luftgebläses in demselben parallel vorgesehene Öffnung steht das lichtempfindliche Element, wie der Fototransistor, in optischer Wirkverbindung mit dem Brennkammerinnenraum, so daß auf berührungslose Weise die Flammenbildung in der Brennerkam mer überwacht und erfaßt wird. Diese optische Flammwächterein richtung arbeitet dann mit einer Steuereinrichtung des Heizge räts zusammen, um entsprechende Schaltschritte beim Betreiben des Heizgeräts auszulösen.DE 35 01 719 A1 describes a fuel-operated heating device, in particular vehicle auxiliary heater, known that a Bren neraggregat, which in the example chosen there as Zer Dust burner is designed. As a flame guard direction is a photosensitive element, for example a photo transistor, provided on the cool of the Combustion chamber facing away from the fan wheel is arranged. Via at least one to the axis of a fan wheel of a burner air blower is in the same parallel opening the photosensitive element, such as the phototransistor, in Optical connection with the combustion chamber interior, so that the flame in the burner came in a non-contact manner mer is monitored and recorded. This optical flame guard direction then works with a heater control advises to take appropriate switching steps when operating of the heater.

Aus US 32 81 812 ist ein optisch mit der Flamme zusammen wirkender Flammensensor ebenfalls zur Flammüberwachung vorge sehen. Auf die Bauart des Brenners wird bei diesem Heizgerät nicht näher eingegangen.From US 32 81 812 is an optical with the flame acting flame sensor also for flame monitoring see. The design of the burner is used in this heater not detailed.

Auch ist in DE 35 01 719 A1 als eine weitere übliche Bauart einer Flammwächtereinrichtung ein stabförmiger Flammwächter gezeigt, dessen freies Ende in die Brennkammer und in die Flam menzone in der Brennkammer ragt. Derartige Flammwächterein richtungen haben ein träges Ansprechverhalten.Also in DE 35 01 719 A1 is another common type a flame detector device a rod-shaped flame detector shown, the free end in the combustion chamber and in the flame zone in the combustion chamber protrudes. Such flame guards directions have a sluggish response.

Aus DD 2 53 073 A1 ist ein sogenannter Vielstoff-Brenner bekannt, welcher bei brennstoffbetriebenen Heizgeräten, insbesondere Fahrzeugzusatzheizgeräten, keine Anwendung findet. Zur Flammüberwachung werden ein Lichtwellenleiterkabel, ein nachgeschalteter Flammenfühler und sich hieran anschließend ein Schalttransistor und ein Transistorrelais eingesetzt. Die optoelektrische Wandlung des Signales erfolgt mit Hilfe des Flammenfühlers. Dieser Flammenfühler liegt aber beträchtlich entfernt von der Flamme und dem Brenner. Das Lichtwellenleiterkabel geht durch einen Sekundärluftkasten. Dieser Sekundärluftkasten sowie die darin angeordnete Drallschaufel liegen aber ganz offensichtlich nicht im Mittelteil der Düse, sondern weit außerhalb hiervon, da der Sekundärluftkasten die Brennluft- und Brennstoffzufuhr koaxial umgibt. Eine schnelle Erfassung und Überwachung der Flammenbildung in der Brennkammer sind hierbei nicht möglich, da ein Lichtübertragungsweg vorhanden ist, welcher zu zeitlichen Verzögerungen führt und zusätzlich noch die Gefahr von Störfaktoren gegeben ist.DD 2 53 073 A1 is a so-called multi-component burner known, which with fuel-operated heaters, especially vehicle auxiliary heaters, no application. An optical fiber cable is used for flame monitoring downstream flame sensor and then on Switching transistor and a transistor relay used. The optoelectric conversion of the signal takes place with the help of Flame sensor. However, this flame sensor is considerable away from the flame and burner. The fiber optic cable goes through a secondary air box. This Secondary air box and the swirl vane arranged in it are obviously not in the middle part of the nozzle, but far outside of it, because the secondary air box Combustion air and fuel supply coaxially surrounds. A fast Detection and monitoring of flame formation in the combustion chamber are not possible because of the light transmission path is present, which leads to delays and there is also the risk of disruptive factors.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein brennstoffbe triebenes Heizgerät, insbesondere Fahrzeugzusatzheizgerät, mit einem Dralldüsenbrenner eines Brenneraggregats bereitzu stellen, bei dem sich die Flammenbildung in der Brennkammer schnell und zuverlässig ohne Verschmutzungsgefahr überwachen läßt.The invention is therefore based on the object, a fuel driven heater, especially vehicle auxiliary heater, ready with a swirl nozzle burner of a burner unit place where there is flame formation in the combustion chamber Monitor quickly and reliably without the risk of contamination leaves.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit einem brennstoffbetriebenen Heizgerät, insbesondere Fahrzeugzusatzheizgerät, gelöst welches die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.This object is achieved according to the invention with a fuel-operated Heater, especially vehicle auxiliary heater, which solved has the features of claim 1.

Durch die Verwendung einer optischen Flammüberwachung beim er findungsgemäßen brennstoffbetriebenen Heizgerät läßt sich die Erkennung der Flammenbildung ohne große Zeitverzögerung erfas sen, und es können entsprechende Schaltschritte über ein zuge ordnetes Steuergerät ausgelöst werden. Da der Fototransistor als optische Flammüberwachungseinrichtung in dem Mittelteil der Dralldüse angeordnet ist, kann er einerseits durch dem Drall düsenbrenner zugeführte Brennluft, die von der Außenseite her angesaugt wird, gekühlt werden, und zum andern ist er gegenüber Verschmutzungen durch die bei der Verbrennung entstehenden Ab gase in der Brennkammer geschützt angeordnet. Da der Fototran sistor somit in einer kühlen Zone des Dralldüsenbrenners ange ordnet ist, kann er weitgehend zuverlässig arbeiten, da er kei nen großen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Darüber hinaus kann durch diese Anordnung des Fototransistors nach der Erfin dung erreicht werden, daß die Temperaturempfindlichkeit eines derartigen Fototransistors keine ungünstigen Auswirkungen auf das Flammüberwachungsverhalten hat. Gegenüber Flammwächterein richtungen in Form eines stabförmigen Teils, die in die Brenn kammer ragen, benötigt man bei der erfindungsgemäßen Auslegung keinen zusätzlichen Einbauraum, sondern die Flammüberwachungs einrichtung ist in den Dralldüsenbrenner integriert.By using an optical flame monitor at the he The fuel-operated heater according to the invention can be Detection of flame formation recorded without great time delay sen, and corresponding switching steps can be added via a ordered control unit are triggered. Because the photo transistor as an optical flame monitoring device in the middle part of the Swirl nozzle is arranged, it can on the one hand by the swirl Combustion air supplied from the nozzle burner, which comes from the outside is sucked in, cooled, and on the other hand he is opposite Contamination from the waste produced during combustion gases are arranged in a protected manner in the combustion chamber. Because the phototrans sistor in a cool zone of the swirl burner is organized, he can work largely reliably because he does not is exposed to large temperature fluctuations. Furthermore can by this arrangement of the phototransistor according to the inven tion can be achieved that the temperature sensitivity of a such phototransistors have no adverse effects has the flame monitoring behavior. Across from flame guard directions in the form of a rod-shaped part, which in the focal protrude chamber is required in the design according to the invention no additional installation space, but the flame monitoring device is integrated in the swirl nozzle burner.

Ferner weist der Dralldüsenbrenner eine Stirnplatte auf, die von der Brennkammer abgewandt und im Brennluftzustrom zu dem Dralldüsenbrenner liegt. In dieser Stirnplatte ist eine Mittelbohrung vorgesehen, in der der Fototransistor als Flamm wächter aufgenommen ist. Obgleich bei einer solchen Auslegung der Fototransistor als Flammwächter nur in einer kurzen Ent fernung von der Flammbildungszone in der Brennkammer liegt, ist er in den Dralldüsenbrenner derart integriert, daß er wirk sam vor Verschmutzungen durch bei der Verbrennung erzeugte Ver brennungsgase geschützt ist, so daß er betriebszuverlässig ar beiten kann.Furthermore, the swirl nozzle burner has an end plate, facing away from the combustion chamber and in the combustion air inflow the swirl burner. There is one in this faceplate Center hole provided in the photo transistor as a flame is recorded. Although with such an interpretation the phototransistor as a flame guard only in a short ent distance from the flame formation zone in the combustion chamber, it is integrated in the swirl burner in such a way that it works sam from pollution caused by combustion Combustion gases is protected so that it is operationally reliable can work.

Vorzugsweise hat die Stirnplatte auch wenigstens eine Durch gangsbohrung, die außermittig angeordnet ist und die zur Brenn stoffzufuhr dient. Somit wird dem Halteorgan für den Fototran sistor des Flammwächters noch eine weitere Funktion, nämlich die der Brennstoffzufuhr, zugewiesen.The end plate preferably also has at least one through gear hole, which is arranged off-center and which for burning feed serves. Thus, the holding element for the photo tran sistor of the flame guard yet another function, namely assigned to the fuel supply.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Aus führungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:The invention is based on a preferred Aus leadership form with reference to the accompanying drawings explained. It shows:

Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht durch ein brennstoffbetriebenes Heizgerät mit einer Flamm wächtereinrichtung nach der Erfindung, und Fig. 1 is a schematic longitudinal sectional view through a fuel-operated heater with a flame guard device according to the invention, and

Fig. 2 eine Detailansicht einer bevorzugten Ausführungs form eines Dralldüsenbrenners des Heizgeräts nach Fig. 1 mit dem optischen Flammwächter. Fig. 2 is a detailed view of a preferred embodiment form of a swirl nozzle burner of the heater according to Fig. 1 with the optical flame monitor.

In Fig. 1 ist in einer schematischen Ansicht unter Weglassung von nichterfindungswesentlichen Einzelheiten ein brennstoff betriebenes Heizgerät gezeigt, das als Fahrzeugzusatzheizgerät dient und insgesamt mit 1 bezeichnet ist. Bei dem Heizgerät 1 handelt es sich um ein sogenanntes Luftheizgerät, bei dem als gasförmiger Wärmeträger Luft dient. Über ein Brennluftgebläse 2 wird Brennluft von der Außenumgebung des Heizgeräts 1 ange saugt und einem Dralldüsenbrenner 3 des Heizgeräts 1 zuge führt, der zweckmäßigerweise mit Niederdruck betrieben wird. Dem Dralldüsenbrenner 3 wird ferner Brennstoff, vorzugsweise flüssiger Brennstoff, auf die anhand von Fig. 2 näher gezeig ten Einzelheiten zugeführt. Mit Hilfe des Dralldüsenbrenners 3 wird aus dem zugeführten Brennstoff und der zugeführten Brenn luft ein brennbares Gemisch erzeugt, das mittels einer Zünd einrichtung 4 in einer Brennerkammer 5 so gezündet wird, daß sich in der Brennkammer 5 eine schematisch dargestellte Flamme 6 bildet. Die die Brennkammer 5 verlassenden heißen Verbren nungsgase werden zweckmäßigerweise im Gegenstrom zu einem Wärmeübertrager 7 geleitet, an dem die heißen Verbrennungs gase in Wärmeaustausch mit dem gasförmigen Wärmeträger, wie Luft, treten. Nach dem Durchgang durch den Wärmeübertrager 7 werden die Abgase über einen Abgasauslaß 8 zur Umgebung hin ausgeleitet. Die im Bereich des Wärmeübertragers 7 durch den Wärmeaustausch erwärmte Luft wird als Heizluft über einen Heizluftauslaß 9 vorzugsweise über einen Fahrgastinnenraum des Kraftfahrzeugs abgegeben. Das Heizgerät könnte natürlich auch als sogenanntes Wasserheizgerät, das mit flüssigem Wärme träger arbeitet, ausgelegt sein.In Fig. 1, a fuel-operated heater is shown in a schematic view, omitting details not essential to the invention, which serves as a vehicle auxiliary heater and is designated overall by 1 . The heater 1 is a so-called air heater in which air is used as the gaseous heat transfer medium. Via a combustion air blower 2 , combustion air is drawn in from the outside environment of the heater 1 and leads to a swirl nozzle burner 3 of the heater 1 , which is expediently operated at low pressure. The swirl nozzle burner 3 is also supplied with fuel, preferably liquid fuel, to the details shown in greater detail in FIG. 2. By means of the swirl burner 3, a combustible mixture from the supplied fuel and the supplied combustion air generated, the device 4 is fired in a burner chamber 5 so by means of an ignition, that forms a flame 6 schematically illustrated in the combustion chamber. 5 The combustion chamber 5 leaving hot combustion gases are expediently passed in countercurrent to a heat exchanger 7 , where the hot combustion gases come into heat exchange with the gaseous heat transfer medium, such as air. After passing through the heat exchanger 7 , the exhaust gases are discharged to the environment via an exhaust gas outlet 8 . The air heated by the heat exchange in the area of the heat exchanger 7 is emitted as heating air via a heating air outlet 9, preferably via a passenger compartment of the motor vehicle. The heater could of course also be designed as a so-called water heater that works with liquid heat carriers.

Im Dralldüsenbrenner 3 ist als optischer Flammwächter ein Fototransistor 10 angeordnet, der über in Fig. 2 schematisch dargestellte Leitungen 11 mit einem nicht näher dargestellten Steuergerät des Heizgeräts 1 verbunden ist. Mit Hilfe des Fototransistors 10 wird die Flammenbildung in der Brennkam mer 5 überwacht und erkannt, und es werden in Verbindung mit dem nicht dargestellten Steuergerät in Abhängigkeit hiervon entsprechende Steuerfunktionen für das Betreiben des Heiz geräts 1 ausgeführt.A phototransistor 10 is arranged in the swirl nozzle burner 3 as an optical flame monitor and is connected to a control unit (not shown in detail) of the heater 1 via lines 11 shown schematically in FIG. 2. With the help of the phototransistor 10 , the flame formation in the combustion chamber 5 is monitored and detected, and corresponding control functions for operating the heating device 1 are carried out in conjunction with the control device (not shown) as a function thereof.

In Fig. 1 ist der Einsatz des Dralldüsenbrenners 3 als Einzel heit näher verdeutlicht. Zwei ineinander gesteckte Dralldüsen 12 und 13 mit je einem Düsenkörper 12a, 13a bilden zusammen mit einer Stirnplatte 14 den Dralldüsenbrenner 3. Diese Stirn platte 14 liegt unter Bezugnahme auf Fig. 1 von der Brennkammer 5 abgewandt und in einem mit Pfeilen in Fig. 2 angedeuteten Brennluftstrom, der mittels des Brennluftgebläses 2 zum Drall düsenbrenner 3 gefördert wird. Die Stirnplatte 14 hat außer mittig wenigstens eine Durchgangsbohrung 15, über die Brennstoff der Dralldüse 13 zugeleitet wird. Mittig ist in der Stirnplatte 14 eine Mittelbohrung 16 angeordnet, die zur Aufnahme des als Flammwächter dienenden Fototransistors 10 dient. Dieser in die Stirnplatte 14 eingebaute Fototransistor 10 nimmt bei einer Flammenbildung der Brennkammer 5 von der Flamme 6 herrührende Lichtstrahlen auf und führt eine entsprechende Schaltfunktion über die Steuereinrichtung zum Betreiben des Heizgeräts 1 aus. Mit Hilfe des Fototransistors 10 wird somit die Flamme 6 von der Brennkammer 5 optisch erfaßt und überwacht. Da die Stirn platte 14 mit von dem Brennluftgebläse 2 kommender Brennluft beaufschlagt wird, liegt der Fototransistor 10 an einer relativ kühlen Stelle des Dralldüsenbrenners, so daß Temperatureinflüsse auf den Fototransistor 10 weitgehend ausgeschaltet werden. Ferner ist der Fototransistor 10 dank seiner Anordnung in der Stirnplatte 14 des Dralldüsenbrenners 3 auch vor Verschmutzungen geschützt angeordnet, da bei dem Verbrennen in der Brenn kammer 5 erzeugte Verbrennungsgase nicht bis zur Stirnplatte 14 des Dralldüsenbrenners 3 zurückschlagen können. Somit kann der Fototransistor 10 zuverlässig arbeiten und er kann die ihm zugewiesene Schaltfunktion schnell auslösen. Auch hat man bei dem erfindungsgemäßen Heizgerät keinen in die Brennkammer 5 ragenden Körper, der die Flammenbildung stören kann, und insbesondere entfällt jeglicher zusätzlicher Ein bauraum für einen stabförmigen Flammwächter, da der erfin dungsgemäße optische Flammwächter in Form des Fototransistors 10 unmittelbar in den Dralldüsenbrenner 3 integriert ist.In Fig. 1 the use of the swirl burner 3 as a single unit is clarified. Two nested swirl nozzles 12 and 13 , each with a nozzle body 12 a, 13 a, together with an end plate 14 form the swirl nozzle burner 3 . This end plate 14 is with reference to Fig. 1 facing away from the combustion chamber 5 and in an arrow indicated in Fig. 2 combustion air flow, which is promoted by means of the combustion air blower 2 to swirl nozzle burner 3 . The end plate 14 has at least one through hole 15 in the center through which fuel is fed to the swirl nozzle 13 . A center bore 16 is arranged in the center of the end plate 14 and serves to receive the phototransistor 10 serving as a flame detector. This phototransistor 10 built into the end plate 14 receives light rays originating from the flame 6 when the combustion chamber 5 forms a flame and carries out a corresponding switching function via the control device for operating the heater 1 . With the help of the phototransistor 10 , the flame 6 is thus optically detected and monitored by the combustion chamber 5 . Since the end plate 14 is supplied with combustion air coming from the combustion air blower 2 , the phototransistor 10 is located at a relatively cool point in the swirl nozzle burner, so that temperature influences on the phototransistor 10 are largely eliminated. Furthermore, thanks to its arrangement in the end plate 14 of the swirl nozzle burner 3 , the phototransistor 10 is also arranged so as to be protected from contamination, since combustion gases generated in the combustion chamber 5 during combustion cannot strike back up to the end plate 14 of the swirl nozzle burner 3 . Thus, the phototransistor 10 can operate reliably and can quickly trigger the switching function assigned to it. Also, in the heating device according to the invention there is no body protruding into the combustion chamber 5 which can interfere with the flame formation, and in particular there is no additional installation space for a rod-shaped flame detector, since the optical flame detector according to the invention in the form of the photo transistor 10 is integrated directly into the swirl nozzle burner 3 is.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die voran stehend beschriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen oder Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Er findungsgedanken zu verlassen. Wesentlich bei der erfindungs gemäßen Auslegung des Heizgeräts 1 ist die Verwendung eines Fototransistors 10 als eine optische Flammwächtereinrichtung, die derart angeordnet ist, daß sie möglichst nahe der Flamme 6 in der Brennkammer 5, aber an einer kühlen Stelle des Drall düsenbrenners 3 des Heizgeräts derart liegt, und daß auch eine Verschmutzungsgefahr im Brennbetrieb des Heizgeräts 1 wirksam vermieden wird, die zu einer Beeinträchtigung der Funktions weise des optischen berührungslosen Flammwächters führen könnte.Of course, the invention is not limited to the details described above, but there are numerous changes or modifications that the person skilled in the art will make if necessary without departing from the inventive concept. Essential to the inventive design of the heater 1 is the use of a phototransistor 10 as an optical flame monitor device, which is arranged such that it is as close as possible to the flame 6 in the combustion chamber 5 , but at a cool point of the swirl nozzle burner 3 of the heater , And that a risk of contamination in the burning mode of the heater 1 is effectively avoided, which could lead to an impairment of the function of the optical non-contact flame detector.

BezugszeichenReference numerals

1 Heizgerät insgesamt
2 Brennluftgebläse
3 Dralldüsenbrenner
4 Zündeinrichtung
5 Brennkammer
6 Flamme
7 Wärmeübertrager
8 Abgasauslaß
9 Heizluftauslaß
10 Fototransistor
11 Leitungen desselben
12, 13 Dralldüse
12a, 13a Düsenkörper
12b, 13b Drallerzeuger
14 Stirnplatte
15 Durchgangsbohrung für Brennstoffversorgung
16 Mittelbohrung zur Aufnahme des Fototransistors 10 1 heater in total
2 combustion air blowers
3 swirl burner
4 ignition device
5 combustion chamber
6 flame
7 heat exchangers
8 exhaust outlet
9 hot air outlet
10 photo transistor
11 lines of the same
12 , 13 swirl nozzle
12 a, 13 a nozzle body
12 b, 13 b swirl generator
14 end plate
15 through hole for fuel supply
16 center hole for receiving the phototransistor 10

Claims

1. Fuel-operated heating device, in particular vehicle auxiliary heating device, with a swirl nozzle burner ( 3 ), which is supplied with fuel and combustion air to produce a combustible mixture which is burned in a combustion chamber ( 5 ) with the formation of flames ( 6 ), and with a photo transistor ( 10 ) as an optical flame monitor for flame formation in the combustion chamber ( 5 ), characterized in that the phototransistor ( 10 ) is arranged in a central bore ( 14 ) of the swirl nozzle ( 13 ) of the swirl nozzle burner, the phototransistor ( 10 ) on the one hand from the combustion chamber ( 5 ) facing away and therefore protected from pollution by the combustion air gases and on the other hand is acted upon by the cooling combustion air flow.

3. A fuel-operated heater according to claim 1, characterized in that the end plate ( 14 ) for supplying fuel has at least one eccentrically arranged through hole ( 15 ).