DE977685C

DE977685C - Mit einem Gemisch aus fluessigem Brennstoff, vorzugsweise OEl, und Luft betriebene Warmwasserheizung fuer Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE977685C
Application number: DEB13012A
Authority: DE
Inventors: Walter Baier; Robert V Dipl-Ing Linde
Original assignee: Wilhelm Baier KG
Current assignee: Wilhelm Baier KG
Priority date: 1950-12-15
Filing date: 1950-12-15
Publication date: 1968-05-09

Description

Mit einem Gemisch aus flüssigem Brennstoff, vorzugsweise Ö1, und Luft betriebene Warmwasserheizung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine durch unmittelbare Verbrennung von einem Gemisch aus flüssigem Brennstoff, vorzugsweise Ö1, und Luft betriebene Warmwasserheizung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, deren Wasserumlauf vorzugsweise in einem Nebenstrom des Kühlwassers liegt, mit einem Elektromotor, einer von diesem angetriebenen Pumpe zur Förderung des Brennstoffes, einem ebenfalls von diesem angetriebenen Gebläse zur Förderung der Verbrennungsluft, einem Brennstoffzerstäuber und einer in den Heizmittelkreislauf eingeschalteten Pumpe, die ausschließlich zur Zwangsumwälzung des Heizmittels dient.
Warmwasserheizungen der vorbeschriebenen Art, die sich gegenüber den mit Thermosiphonwirkung arbeitenden Heizungen durch eine gleichmäßigere Aufwärmung der zu beheizenden Teile auszeichnen, sind bereits in Form einer Heizvorrichtung bekanntgeworden, bei der zur Beheizung des Heizmittels die Abgase eines Verbrennungsmotors Verwendung finden, der möglichst wenig Wärme in Arbeit umsetzt, die wieder in Wärme umgewandelt wird. Bei der bekannten Anordnung, in der im Gegensatz zu dem vorbeschriebenen Heizungstyp kein Elektromotor vorgesehen ist, geht es grundsätzlich darum, den zum Beheizen des Heizmittels dienenden Verbrennungsmotor derart auszubilden und zu belasten, daß seine mechanische Nutzleistung so gering wie möglich gehalten, hingegen seine Wärmeerzeugung so groß wie möglich gemacht wird. Bei dieser Anordnung stehen also der Zweck und die Wirkweise dieses Motors im Gegensatz zum Zweck und der Wirkweise eines Antriebsmotors üblicher Art, bei dem die mechanische Nutzleistung möglichst hoch, die Wärmeentwicklung aber möglichst gering sein soll.
BeiWarmwasserheizungen für stationäre Zwecke sind aber auch schon Ausführungsformen mit den eingangs beschriebenen Merkmalen bekanntgeworden, die alle den Nachteil aufweisen, daß entweder die für ölbetriebene Geräte bei kleineren Leistungen ungünstige Düsenzerstäubung Verwendung findet oder eine Rücklaufleitung für überschüssigen Brennstoff benutzt wurde bzw. keine ausreichende Anpassung der Zwangsumwälzung des Heizmediums an eine schwankende Brennerleistung vorgesehen war.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vom Betrieb der Brennkraftmaschine unabhängige Heizeinrichtung so zu verbessern, daß bei Verwendung einer Zwangsumwälzung des Heizmediums durch selbsttätige Anpassung der Zerstäubungsverhältnisse an die Drehzahl des Elektromotors ein zuverlässiger Betrieb mit optimalem Wirkungsgrad auch bei Spannungs- und damit Drehzahlschwingungen gewährleistet ist.
Im Gegensatz zu der bekannten Anordnung, bei der die Pumpe lediglich zur Belastung des Motors dient, soll es bei der erfindungsgemäßen Anlage ohne Schwierigkeit auch möglich sein, die Wasserumwälzung der Heizleistung anzupassen. Bei der beschriebenen Anlage wächst nämlich infolge der höheren Strömungsgeschwindigkeit in den Leitungen bei einem Anstieg der Drehzahl des Motors und damit der Pumpe auch der zu überwindende Reibungswiderstand, was wiederum ein Anwachsen der vom Motor abgegebenen Leistung und damit der Abgaswärme bedingt, so daß auch im linearen Regelbereich von Motor und Pumpe die Heizleistung stärker anwächst als die Motordrehzahl bzw. die Förderung der Wasserpumpe.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Kombination

a) das Verbrennungsluftgebläse und die Zwangs-

umwälzpumpe auf der Welle des Elektro-

motors angeordnet sind,

b) die Brennstoffpumpe und die Zwangsumwälz-

pumpe im wesentlichen im konstanten Verhält-

nis zur Drehzahl des Elektromotors fördern,

c) der gesamte von der Brennstoffpumpe geför-

derte Brennnstoff der Verbrennung zugeführt

wird und

d) der Brennstoffzerstäuber als Fliehkraftzer-

stäuber ausgebildet ist und von dem Elektro-

motor angetrieben wird.

Auch die Unterkombination b) bis d) stellt, wenn man für den Antrieb der Zwangsumwälzpumpe ein Vorgelege verwendet, eine wenn auch räumlich weniger vorteilhafte Lösung gemäß der Erfindung dar.

Es sind zwar bereits mit Luft als Heizmittel arbeitende Heizanlagen bekannt, bei denen von dem die Brennstofförderpumpe antreibenden Motor auch das Gebläse zur Förderung der Heizluft angetrieben wird; hier liegen jedoch völlig andere Verhältnisse vor, insbesondere als bei den bekannten Ausführungen dieser Art kein Fliehkraftzerstäuber Verwendung findet.
Durch die bei der erfindungsgemäßen Warmwasserheizung vorgesehene Abhängigkeit der Brennstoffördermenge und damit der Brennerleistung von der Drehzahl des Elektromotors, von der andererseits auch die Fördermenge des Kühlmittels und damit die Kühlung der Brennkammer, insbesondere der Zerstäuberzone abhängt, wird eine selbsttätige Anpassung der Zerstäubungsverhältnisse erreicht, nachdem auch der Drehzerstäuber in Abhängigkeit von der Drehzahl arbeitet, und zwar in dem Sinne, daß bei höherer Drehzahl durch den Zerstäuber die Zerstäubungsverhältnisse günstig, durch die zunehmende Kühlung infolge der zunehmenden Viskosität des Brennstoffes jedoch ungünstig beeinflußt werden. Hierdurch wird ein einwandfreies Arbeiten aller Heizgeräte einer größeren Serie, die auf Grund der nicht vermeidbaren Drehzahlstreuung der Antriebsmotoren mit oft nicht unerheblichen Drehzahlunterschieden arbeiten, gewährleistet, ohne daß es einer speziellen Einstellung jedes einzelnen Gerätes bzw. der besonderen Auswahl irgendwelcher unterschiedlich arbeitender Fördermittel bedarf.
Von besonderem Vorteil ist die mit der Erfindung vorgeschlagene Lösung, wenn die Drehzahl des Antriebsmotors regelbar ist und als Verbrennungsluftgebläse verwendet wird, welches ebenfalls im wesentlichen im konstanten Verhältnis zur Drehzahl des Antriebsmotors fördert. In diesem Fall wird die automatische Anpassung der Zerstäubungsverhältnisse an die Drehzahl auch für die Regelung des Heizgerätes ausgenutzt.
Ebenso erhöht sich die Notwendigkeit der automatischen Anpassung der Zerstäubungsverhältnisse an die Drehzahl des Antriebsmotors, wenn der Verbrennungsraum mindestens teilweise mit Wärmetauschern für den Wasserumlauf versehen ist, die indirekte Wärmeaustauschflächen, z. B. wärmeleitende Heizrippen im Verbrennungsraum, aufweisen.
Durch ein vorzugsweise thermostatisch gesteuertes Stufengetriebe des Antriebsmotors erhält man eine weitere vorteilhafte Ausnutzung der besonderen Eigenschaften der mit der Erfindung vorgeschlagenen Warmwasserheizung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Warmwasserheizung für Fahrzeuge dargestellt.
Auf einer gemeinsamen Welle z sitzt die Wasserpumpe 2 zur Umwälzung des Wassers, die Brennstoffpumpe 3 zur Brennstofförderung, ein Schaufelrad 4 zur Förderung der Verbrennungsluft und ein Zerstäuber S für den Brennstoff. Die Welle i ist im Gehäuse eines ebenfalls mit ihr verbundenen Motors 6 gelagert.
Die Brennkammer 7 ist durch einen Einschnürring unterteilt und weist in ihrem hinteren Teil 8 einen Wassermantel mit Wärmeaustauschflächen 9 auf.
Die Brennstoffzufuhr zur Brennstoffpumpe 3 erfolgt über die Leitung Io, die innerhalb der Verbrennungsluftzufuhrleitung geführt ist. Das verbrannte Brennstoff-Luft-Gemisch tritt durch den Auslaß II aus.
Das Wasser der erfindungsgemäßen Warmwasserheizung tritt durch die Leitung 12 in das Gehäuse 13 der Wasserpumpe 2 ein und wird von dieser Pumpe 2 über die Leitung 14 dem ringförmigen Wärmeaustauscher 15 zugeführt, wo es sich erwärmt und durch die Leitung 16 seinen Kreislauf durch das zu erwärmende Fahrzeug, beispielsweise einen Omnibus, beginnt. Dieser Kreislauf mündet wieder in die Leitung I2, wo sich das Warmwasser abgekühlt hat und die Wasserumwälzung erneut beginnt.
Zur Regelung des Motors 6 kann eine zwei- oder dreistufige Schaltung, die gegebenenfalls über einen Thermostaten oder eine ähnliche Vorrichtung automatisch gesteuert wird, Verwendung finden.
Die Abmessungen der Wasserumlaufpumpe sind zweckmäßig so gewählt, daß bei Volleistung der erfindungsgemäßen Warmwasserheizung eine Temperaturerhöhung von 5 bis I5° C erzielt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Durch unmittelbare Verbrennung von einem Gemisch aus flüssigem Brennstoff, vorzugsweise Öl, und Luft betriebene Warmwasserheizung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, deren Wasserumlauf vorzugsweise in einem Nebenstrom des Kühlwassers liegt, mit einem Elektromotor, einer von diesem angetriebenen Pumpe zur Förderung des Brennstoffes, einem ebenfalls von diesem angetriebenen Gebläse zur Förderung der Verbrennungsluft, einem Brennstoffzerstäuber und einer in den Heizmittelkreislauf eingeschalteten Pumpe, die ausschließlich zur Zwangsumwälzung des Heizmittels dient, dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination a) das Verbrennungsluftgebläse und die Zwangsumwälzpumpe auf der Welle des Elektromotors angeordnet sind, b) die Brennstoffpumpe und die Zwangsum- wälzpumpe im wesentlichen im konstanten

Verhältnis zur Drehzahl des Elektromotors fördern, c) der gesamte von der Brennstoffpumpe ge- förderte Brennstoff der Verbrennung zuge- führt wird und d) der Brennstoffzerstäuber als Fliehkraftzer- stäuber ausgebildet ist und von dem Elek- tromotor angetrieben wird.

2. Warmwasserheizung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Antriebsmotors regelbar ist und als Verbrennungsluftgebläse ein Gebläse verwendet wird, welches ebenfalls im wesentlichen im konstanten Verhältnis zur Drehzahl des Antriebsmotors fördert. 3. Warmwasserheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Verbrennungsraum, der zum mindesten teilweise mit Wärmetauschern für den Wasserumlauf versehen ist, die indirekte Wärmeaustauschflächen, z. B. wärmeleitende Heizrippen, im Verbrennungsraum aufweisen. 4. Warmwasserheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein vorzugsweise thermostatisch gesteuertes Stufengetriebe für ihren Antriebsmotor. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 584874, 646 449, 71o 6o2, 713 548; französische Patentschriften Nr. 5,0 130, 758 734, 775 655; USA.-Patentschriften Nr. 2 286 855, 2 384 836; »Sweet's Engineering Catalogue« der Enterprise Oil Burner Company, San Francisco, Californien, 1932, S. 455; Veröffentlichung der GMC Truck and Coach Division »Thermo-matic Heating and Ventilating Operation and Maintenance«, 1947, S. 6o; Anzeige im S. A. E. Journal vom Februar 1948 der Aircraft-Automotiv Division, Surface Combustion Corporation, Toledo, Ohio: »The new improved janitrol Boster Heater«; USA.-Zeitschrift »Aircraft Heating Digest«, Nr. 3, vom Oktober 1949, S. i und 6. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 877 38o.