DE8531912U1

DE8531912U1 - Kraftstoffvorwärmer für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE8531912U1
Application number: DE8531912U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-11-12
Filing date: 1985-11-12
Publication date: 1986-02-20

Description

HUBERT FREIHERR V£>K 5^ELSJEJp? .*., '».*.».' dänziöer strässe

Rechtsanwalt" «ooomünchen«

TELEFON (089) 36 70

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AM OBERlANDESÖERICHT MÜNCHEN UND AM BAYERISCHEN OBERSTEN LANDESGERICHT

Beschreibung der Erfindung Kraftstoffvorwärmer für Verbrennungsmotoren

Anmelder: Friedrich Unterreithmeier Gottfried-Böhm-Ring 55 8000 München 70

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffvorwärmer, bei dem der einem Verbrennungsmotor zuzuführende Kraftstoff über von Kaltleiterelementen (PCT) erwärmte Oberflächen geleitet wird. Diese Kaltleiterelemente bestehen vorzugsweise aus mit Barium-Titanat dotierten Keramikmaterial.

Derartige Kraftstoffvorwärmer haben den Zweck _r kalte Kraftstoffe für die Zündungs- und Verbrennungsbedingungen des Motors aufzubereiten. Sie werden insbesondere für Dieselkraftstoffe verwendet, aus denen bei tieferen Temperaturen niedrigsiedernde Bestandteile, insbesondere Parafine, bei Abkühlung unter den Gelierpunkt ausgefällt werden, die die Kraftstoffleitungen/ -filter und -düsen blockieren können.

BANKKONTO: DEUTSCHE BANK AG MÜNCHEN,22/26 843 (BLZ, 7OO 7OO IfJ - POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 1999 B-S-SO3 ANDERKONTO.· p^LrfSpHE Β!<\Ν*<;α<3 M{jNcttEA 24/23 Θ5Ο (BLZ 7OO 7OO10)

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Soldhe Kaltleiterelemente haben die Eigenschaft, durch Veränderung ihres Widerstandes je nach Temperatur automatisch einen bestimmten erwünschten Temperaturbereich einzuhalten. Diese Beheizung ist bei niedrigen Temperaturen unter 0⁰C am stärksten und sie nimmt bei steigender Erwärmung und zunehmenden Widerstand der Kaltleiterlemente bis zu einem wählbaren Grenzwert ab.

Beschrieben ist ein solcher Kraftstoffvorwärmer für Dieselbetrieb in US-PS 4 501 255, bei dem in einem mit spiralig angeordneten Kraftstoffleitungen durchsetzten Metallkörper vom durchströmenden Kraftstoff bespülte Kaltleiterlemente angeordnet sind. Diese Elemente erhitzen den Kraftstoff unmittelbar sowie zugleich den Metallkörper, über dessen Oberfläche das die Spiralgänge durchströmende Kraftstoffmedium erwärmt wird.

Bei dem in dem europäischen Patent Nr. 81 304 915.2 beschriebenen Kraftstoffvorwärmer sind die ebenfalls vom Kraftstoff überströmten Kaltleiterlemente mit einer dem Kraftstoffstrom ausgesetzten, in einer Heizkammer angeordneten Heizplatte verbunden. Der erhitzte Kraftstoff strömt aus dieser Heizkammer durch einen unter dieser angeordneten auswechselbaren.; Filter und wird von diesem in einer Leitung durch die Heizkammer, um den Wärmeverlust im Filter wieder auszugleichen, aus dem Gehäuse des Gerätes herausgeführt.

Bei diesen bekannten Anordnungen wird jeweils nur eine Wäremtauschoberflache von verhältnismäßig geringem Umfang angeboten, weshalb entsprechend hohe Temperaturen an diesen Oberflächen aufrechterhalten werden müssen, um die für den gesamten durchströmenden Kraftstoff hotwendige Wärme liefern zu können. Der Kraftstoff muß daher, soweit er mit der Wärme abgebenden Oberfläche in Berührung kommt, sehr viel höher aufgeheizt werden, als dies für seine Aufbereitung notwendig wäre. Es kommt daher jeweils bei diesem Anteil zu entsprechend höheren unerwünschten chemischen Umsetzungen, vor allem beim unmittelbaren Kontakt des Kraftstoffes mit den Kaltleiterlementen·

Nachteilig ist ferner das ummittelbare Überströmen der Kaltleiterlelemente durch den Kraftstoff. Ein Kontakt zwischen den Kaltleiterlementen und den wärmeabführenden Metallflächen muß mit einem wärmeleitenden Kitt erfolgen, da ein unmittelbares Anliegen der rauhen Oberfläche der Kaltleiterlemente auf dem Metall nur punktförmige Kontakte mit schlechtem Wärmegang und lokaler überhitzung ergäbe. Ein festwerdender für den Kraftstoff unlösbarer Kitt wird infolge der verschiedenen Wärmedehnungen von Metall und Kaltleiterlement nach wiederholtem Aufheizen und Abkühlen brüchig. Ein elastisch bleibender Kitt wird jedoch vom überströmenden Kraftstoff angelöst.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei den eingangs genannten Kraftstoffvorwärmern dem sie durchströmenden Kraftstoff eine möglichst große Heizfläche zu bieten und dabei den Temperaturgradienten im Kraftstoff möglichst klein zu halten, wobei ein unmittelbarer Kontakt zwischen Kraftstoff und Kaltleiterlementen vermieden werden soll.

: Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Vor-

i;; wärmung des Kraftstoffes mit dessen Filterung unmittel-

|| bar zu verbinden.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Ansprüchen.

Die erfindungsgemäßen Kraftstoffvorwärmer können in die Kraftstoffzuführungsleitung ohne weitere Montageschwierigkeiten an irgendeiner passenden Stelle, z.B. innerhalb des Kraftstofftanks und am unteren Ende der Kraftstoffzuleitung, eingeschaltet werden, d. h. nach Durchtrennen der Leitung können deren Enden auf die Anschlußstutzen des Kraftstof fVorwärmers aufgeschoben werden. Der als Wärmetauscher vorgesehene Sinterkörper aus Drahtwendeln wirkt trotz seines großen Porenverhältnisses ausreichend als Filter, so daß ein besonderer Vorfilter nicht mehr notwendig ist. Es hat sich gezeigt, daß dieser Sinterkörper sich auch bei längerer Betriebsdauer nicht zusetzt, zumal sich Rückstände aus niedersiedernden Kraftstoffanteilen in ihm nicht niederschlagen können. Bei dem sich ergebenden sehr geringen Temperaturgradienten im Kraftstoff und der dadurch

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vermiedenen überhitzung an Oberflächen der Drahtwendel ergeben sich keine Kraftstoffumsetzungen, die zu einem Verschmieren oder Verbacken durch Polymerisationen oder Kraken führen könnten. Der Sinterkörper kann sehr leicht ausgewechselt werden und es ist bei der Einfachheit der Herstellung des erfindungsgemäßen KraftstoffVorwärmers auch wirtschaftlich vertretbar, ihn als Einweggerät auszubilden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen in

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch einen

erfindungsgemäßen Kraftstoffvorwärmer

in Ebene I-I in Fig. 2; Fig. 2 einen radialen Schnitt durch den gleichen

Kraftstoffvorwärmer wie in Fig. 1

in Ebene II-II in Fig. 1; Fig. 3 bis 5 Fig. 2 entsprechende Querschnitte durch

andere Ausführungsformen erfindungsgemäßer

Kraftstoffvorwärmer.

Der in Fig. 1 dargestellte Kraftstoffvorwärmer ist in einem Gehäuse 1 gekapselt, das einen Einlaßstutzen 2 und einen Auslaßstutzen 3 aufweist, die in die Kraftstoff zuleitung eines Verbrennungsmotors eingeschaltet werden können. Das Gehäuse 1 besteht aus zwei zusammenschraubbaren Teilen 4 und 5. Das Gehäuse kann jedoch bei Einweggeräten aus eine" ..ück, z. B. im Druckguß-Verfahren aus Kunststoff hergestellt sein.

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Das Gehäuse 1 umschließt ein im wesentlichen zylindrisches Teil 6 aus gut leitendem Metall, vorzugsweise aus Aluminium, das radial zweigeteilt ist. In die unter Hälfte 6a des Teiles 6 ist dessen obere Hälfte 6b in einer Audrehung einsetzt. In ihr sind seitlich sich radial gegenüberliegende flache runde Ausdrehungen 7 zur Aufnahme runder scheibenförmiger Kaltleiterlemente 8 vorgesehen. Das zylindrische Teil 6 weist in seiner oberen Hälfte 6b eine axiale Bohrung 9 auf, die mit ihrer zylindrischen Wandung in wärmeleitendem Kontakt einen in seiner äußeren Form zylindrischen Sinterkörper 10 umschließt, der zugleich als Wärmetauscher und Filter dient. Die Bohrung 9 und der Sinterkörper 10 sind in ihrem radialen Querschnitt etwas größer als die lichte Weite der Ein- und Auslaßstutzen 2 und 3.

Der Sinterkörper 10 besteht aus wendeiförmigen Abschnitten von Kupferdraht von etwa 0,3 mm Stärke, die in regelloser Verteilung ihrer Ausrichtung untereinander unter Einhaltung eines großen Porenverhältnisses versintert und dann mit einem dünnen überzug aus Nickel versehen sind. Der Nickelüberzug dient dazu, die Katalytwirkung des Metalls des Sinterkörpers 10 auf das sich erwärmende Kraftstoffmedium so klein wie möglich zu halten.

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Derartige Sinterkörper sind im einzelnen in DE-OS 34 21 685.8 beschrieben.

Im Gehäuse 1 ist vor dem Sinterkörper 10 ein Hohlraum 11 vorgesehen, um den zuströmenden Kraftstoff auf die zuströmseitige Endfläche des Sinterkörpers 10 gleichmäßig zu verteilen. Der Sinterkörper 10 kann von seiner Abströmseite her hohl in Form eines Paraboloids ausgebildet sein, um durch ein konzentrisches Ausströmen aus dieser Parabolflache eine gute Verwirbelung und Homogenisierung des abströmenden erwärmten Kraftstoffes zu erhalten.

Am abströmseitigen Ende der Bohrung 9 ist ein axial nach innen weisender Kragen 13 vorgesehen, der den Rand den hohlen Teiles des Sinterkörpers 10 umgreift, um diesem besseren Halt und Festigkeit zu geben und um den Wärmetransport vom zylindrischen Teil 6 her zu verbessern. Bei 14 ist eine elektrische Zuleitung zu den Kaltleiterelementen vorgesehen.

Die Funktionsweise ist folgende: Nach Einströmen des Kraftstoffes und Einschalten des elektrischen Stromes erhitzen sich die Kaltleiterelemente 8 in bekannter Weise innerhalb eines erwünschten Temperaturbereiches und geben die von ihnen erzeugte Wärme an das zylindrische Teil 6 ab, in dem sich die erzeugte Temperatur infolge dessen guter Wärmeleitfähigkeit auf die Kontaktoberflächer, zum Sinterkörper 10 sehr gleichmäßig verteilt.

Die vom Sinterkörper 10 übernommene Wärme wird in diesen infolge der guten Wärmeleitfähigkeit der Kupferdrahtwendel über dessen Querschnitt mit einen sehr geringen Gradienten verteilt und an den durchströmenden Kraftstoff abgegeben. Wandüberhitzungen und damit Umsetzungen des Kraftstoffes werden dabei mit Sicherheit vermieden.

Der Temperaturtransport über den Querschnitt des Sinterkörpers 10 kann durch Wahl des Querschnittes der Drähte der Drahtwendel eingestellt werden.

In Fig. 3 und 4 ist eine Anordnung gezeigt, bei der vier Kaltleiterelemente 8 vorgesehen sind, was dann zweckmäßig ist, wenn eine höhere Wärmeabgabe wegen eines größeren Kraftstoffdurchsatzes oder niedrigerer Außentemperaturen geboten ist.

In Fig. 4 und 5 sind statt einem vier bzw. zwei Sinterkörper in gesonderten Bohrungen vorgesehen, um den Wärmeübergang unter Einhaltung eines weiter verbesserten Wärmegradienten zu erhalten.

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Claims

HUBERT FREIHERR VCpJTvl JiYE LS^ ,J. ·..*...· danziger strasse 15 BOOO MÜNCHEN ·40 TELEFON (OSS) 3e 7O 23 RECHTSANWALT BOOO MÜNCHEN 40 ZUGELASSEN AN DEN LANDGeRICHTeN MÜNCHEN I UND II. AM OBERLANDESGERICHT UUNCHEf I UND AM BAYERISCHEN OBERSTEN LANDESGERICHT Schutzansprüche.· :

1. Kraftstoffvorwärmer, bei dem der einem Verbrennungsmotor zuzuführende Kraftstoff über von Kaltleiterelementen erwärmte Oberflächen geleitet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kunststoffgehäuse {1} mit axial angeordneten, in die Kraftstoff zuleitung des Verbrennungsmotors einschaltbaren Einlaß- und Auslaßstutzen (2,3) ein eine axiale in diese Ein- und Auslaßstutzen (2,3) mündende Bohrung (9) aufweisendes, aus gut wärmeleitendem Metall bestehendes zylindrisches Teil (6) angeordnet ist, in dessen Bohrung (9) ein Sinterkörper (10) aus Kupfer mit großem Porenverhältnis eingesetzt und an dessen Außenseite Ausdrehungen (7) für die Aufnahme von Kaltleiterelementen (8) angeordnet sind.

2. Kraftstoffvorwärmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterkörper (10) aus wendeiförmigen Abschnitten von Kupferdraht von etwa 0,3 mm Stärke gebildet ist, die in regelloser Verteilung ihrer Ausrichtung untereinander unter Einhaltung eines großen Porenverhältnisses versintert und dann mit einem dünnen überzug aus Nickel versehen sind.

BANKKONTO: DEUTSCHE BANK AQ MÜNOHEN 22/26 843 (BLZ fOOJOO\O) ■ POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 1999 94-803 ANDERKONTOi DBUTSpHE fTANttJ ACjI MpNC)HeM 2£/2BB50 (BLZ 700 70010)

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3. Kraftstoffvorwärmer nach Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterkörper (10) auf seiner Abströmseite einen Hohlraum (11) mit paraboloidförmiger Innenfläche aufweist.

4. Kraftstoffvorwärmer nach Anspruch 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßstutzen (2) und der Aus laß stutzen (3) abdichtend über o'?*;r in die Kraftstoff"uleitung der Brennkraftmaschine geschoben werden können.

5. Kraftstoffvorwärmer nach Anspruch 1, 2, 3, 4, dadurch gekennzeichnet, daß er am unteren Ende der Kraftstoffzuleitung im Kraftstofftank angeordnet ist.