EP0758959A1 - Brennkammer eines brenners für ein fahrzeugheizgerät oder für einen abgas-partikelfilter - Google Patents

Brennkammer eines brenners für ein fahrzeugheizgerät oder für einen abgas-partikelfilter

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Publication number
EP0758959A1
EP0758959A1 EP95917287A EP95917287A EP0758959A1 EP 0758959 A1 EP0758959 A1 EP 0758959A1 EP 95917287 A EP95917287 A EP 95917287A EP 95917287 A EP95917287 A EP 95917287A EP 0758959 A1 EP0758959 A1 EP 0758959A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion chamber
boundary wall
lining
chamber according
combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP95917287A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Alber
Walter Blaschke
Dirk Brenner
Michael Humburg
Wolfgang Pfister
Peter Steiner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE4442425A external-priority patent/DE4442425B4/de
Application filed by J Eberspaecher GmbH and Co KG filed Critical J Eberspaecher GmbH and Co KG
Publication of EP0758959A1 publication Critical patent/EP0758959A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M9/00—Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D3/00—Burners using capillary action
    • F23D3/40—Burners using capillary action the capillary action taking place in one or more rigid porous bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49348—Burner, torch or metallurgical lance making

Definitions

  • the invention relates to the combustion chamber of a burner for a vehicle heater or for thermal regeneration of an exhaust gas.
  • Particulate filter which has an end wall, a peripheral wall, a nozzle for accommodating a glow plug and a nozzle for supplying combustion air, which projects from the end wall into the fuel chamber and has at least combustion air outlets through the nozzle wall.
  • the object of the invention is to make a combustion chamber which can be produced more efficiently available.
  • Glow plug connector and with or without the air supply connector designed as a one-piece investment casting component.
  • the invention makes it possible to drive the investment casting integral design of the combustion chamber very far or less. Including the air supply nozzle in the integral construction results in a particularly high rationalization effect. But even an investment casting component, into which the air supply connection piece, which in turn is either made from bent sheet metal or by the investment casting process, is subsequently inserted, already offers advantages over the conventional design. From the further description it will be clear that in a further development of the invention further functional components of the combustion chamber can also be included in the investment casting integral construction.
  • a typical representative of investment casting technology preferred in the invention is the lost wax process known per se.
  • Wax model which has the shape of the investment casting component that is ultimately to be produced.
  • a larger number of these wax models is then, connected to a common pouring channel, molded into a molding material, which often consists of ceramic particles with a binder.
  • the wax models melt and the resulting mold cavities are filled with liquid metal.
  • the molding material is destroyed to demould the investment cast components.
  • scaling-resistant and heat-resistant steel alloys are preferred, in particular steel alloys from the group of stainless steel.
  • the glow plug socket is preferably aligned at least substantially parallel to the longitudinal direction of the combustion chamber and is designed as a bulge in the circumferential boundary wall.
  • the bulge can have a part-circular shape, in particular an essentially semicircular shape or a shape lying between semicircular and three-quarter circle.
  • the glow plug socket In the longitudinal direction, the glow plug socket is usually shorter than the circumferential boundary wall.
  • the air supply nozzle can be open at its downstream end to the inside of the briner chamber (which creates an end
  • Combustion air outlet results) or be closed at this end (so that it only has the combustion air outlet through the nozzle wall).
  • a flame holder downstream of said open end which distributes the combustion air flow emerging from the open end towards the circumferential boundary wall, so that it supplies the oxygen for the complete combustion of the fuel.
  • the flame holder is preferably a plate which is convexly curved toward the air supply nozzle.
  • the flame holder can be a separate, retrofitted component, but can also be part of the investment casting component mentioned earlier.
  • the combustion chamber have a mounting flange for mounting it in the overall burner, the mounting flange in most cases transverse to
  • the longitudinal direction of the combustion chamber extends.
  • the investment casting component mentioned preferably has the fastening flange in one piece. From a manufacturing point of view, it is most favorable if the fastening flange lies at least substantially in a continuation of the end boundary wall radially-externally. So far, the air supply nozzle has been made entirely tubular with distributed perforations in the nozzle wall.
  • the air supply nozzle has longitudinal slots in the nozzle wall as combustion air outlets. Part of the longitudinal slots or all of the longitudinal slots extend to the downstream end of the air supply nozzle.
  • the longitudinal slots in investment casting technology are much easier to produce than bore-like openings in the nozzle wall. However, the provision of longitudinal slots does not preclude the presence of bore-like combustion air outlets in the nozzle wall.
  • the described configuration of the air supply nozzle with longitudinal slots represents a preferred development of the previously described first aspect of the invention (“combustion chamber in investment casting technology”), in particular because an air supply connector with longitudinal slots is easy to manufacture in investment casting technology that, on the other hand, the described second aspect of the invention represents an independent invention, which can also be technically advantageously implemented separately from the idea of investment casting technology.
  • a longitudinal slot, several longitudinal slots or all longitudinal slots - measured in the circumferential direction of the air supply nozzle - can have a constant width across the slot longitudinal direction.
  • Combustion air is available. This is an example of that Situation that the downstream end of the air supply nozzle can be formed closed, because sufficiently large air outlet cross-sections are available in the downstream end region of the air supply nozzle through the nozzle wall.
  • At least one of the combustion air outlets through the connecting piece wall is designed such that the combustion air with flow component flows out in the circumferential direction of the air supply connecting piece. This achieves an outlet for the combustion air, not essentially in the radial direction, but with a more or less pronounced flow component in the circumferential direction, so that there is a swirl flow in the combustion chamber, which is favorable for the combustion of the fuel in the combustion chamber.
  • the air supply nozzle with an inner cross section that tapers in the direction of flow.
  • the combustion chamber according to the invention is preferably designed as an evaporative combustion chamber.
  • a porous lining for evaporating the fuel can be provided on the inside of the end boundary wall and / or the peripheral boundary wall.
  • the lining does not have to completely cover the end boundary wall and / or the peripheral boundary wall.
  • Porous lining can, but need not, also be provided inside the glow plug socket.
  • Conventional materials for the porous lining are non-woven fabrics, in particular made of ceramic fibers, or fiber metal materials. It is understood that the porous lining is supplied with fuel from the outside, which evaporates from the lining into the combustion chamber.
  • a combustion chamber is provided, the lining of which is made of sintered metal.
  • This third aspect of the invention represents, on the one hand, a preferred embodiment of the invention described above, but, on the other hand, it also represents an independent invention, which is detached from the characterizing one
  • a porous lining made of sintered metal is considerably more durable than a ceramic bevel, can be produced with very uniform porosity and high accuracy of fit. and provides an optimal wall contact u of the concerned
  • Combustion chamber wall It is also possible to use the same or a similar material for the lining as the remaining functional components of the beehive chamber so that recycling of the combustor is made easier. Finally, the thickness of the lining can be changed from place to place as required
  • the sintered metal lining can be produced in situ in the combustion chamber by the material of the lining, ie the Particles, introduced in the unsintered state into the combustion chamber and vei sintered there in place noisymalei w iid wiid a Kei n inserted into the combustion chamber for this purpose, so that a gap-shaped shaping space between the St ⁇ n boundary wall or the circumferential boundary wall and the kernel arises into which the particles to be sintered are filled.
  • the vin sintering takes place in the usual way by supplying heat. The sintering in situ provides optimal contact between the lining and the relevant boundary wall of the combustion chamber
  • N ' is ah to a fourth aspect of the invention betw een the circumferential
  • Boundary wall and the air supply nozzle a guide and support ring ⁇ on the front boundary wall from a piece arranged so that it projects towards the interior of the combustion chamber
  • the leeward and protective ring causes a more axial flow of those emerging in the upstream end area from the air supply nozzle
  • this fourth aspect of the invention on the one hand represents a preferred embodiment of one or more of the inventive aspects described above, but on the other hand represents an independent invention, detached from the investment casting component idea specified in the characterizing part of claim 1, because the design according to the fourth aspect of the invention can also be used technically advantageously independently of this.
  • the guide and protection ring does not necessarily have to extend over 360 °. In the case of lower requirements, it may be sufficient if it extends as a partial ring over a partial circumference of the combustion chamber, in particular where fuel is most likely to drop onto the air supply nozzle.
  • the downstream end region of the guide and protective ring is preferably designed such that it acts to increase the turbulence on the combustion air flow, that is to say it promotes the mixing of evaporated fuel and combustion air there.
  • the combustion chamber according to the invention can essentially have a cylindrical configuration in end view, but it does not have to be so.
  • the end of the lining which is closer to the end boundary wall of the combustion chamber and / or the end of the lining which is further away from the end boundary wall of the combustion chamber is fixed in an annular gap which is continuous or interrupted in sections.
  • the lining can be extremely technical simply attach in the combustion chamber.
  • Sections of interrupted fixing ring or a component can be provided which is attached to a flame tube continuing the combustion chamber.
  • Invention on the one hand represents a preferred embodiment of one or more of the aspects of the invention described above, but on the other hand represents an independent invention, detached from the investment casting component idea specified in the characterizing part of claim 1, because the design according to the fifth aspect of the invention can also be implemented technically advantageously independently of this.
  • the fixing ring for the end of the lining which is closer to the end boundary wall is preferably part of the investment casting component.
  • Fixing the position of the lining can be perfected by bending the fixing ring at least at its free end after inserting the lining onto the lining, which results in the lining being clamped in place.
  • the insertion of the end of the lining in the annular space is particularly simple if - seen in longitudinal section - this space tapers towards its end and / or the lining has a tapering end. It is particularly preferred when fastening the lining according to the fifth aspect of the invention that the lining is only on the circumferential
  • the peripheral boundary wall of the combustion chamber has an inside
  • the liner can only be introduced into the combustion chamber in a certain position (with respect to rotation about the longitudinal axis of the combustion chamber), so that e.g. an opening in the lining, which is to be positioned opposite the nozzle for the glow plug, automatically comes to the right place.
  • this sixth aspect of the invention on the one hand represents a preferred embodiment of one or more of the above-described aspects of the invention, but on the other hand represents an independent invention, detached from the investment casting component idea specified in the characterizing part of claim 1, because the design according to the sixth aspect the invention can also be implemented technically advantageously independently of this.
  • a device for generating flow swirl is provided in the flow path of the combustion air in front of the air supply nozzle.
  • the swirling combustion air flow leads to a more optimal formation of a combustible fuel-air mixture.
  • this seventh aspect of the invention on the one hand represents a preferred embodiment of one or more of the above-described aspects of the invention, but on the other hand represents an independent invention, detached from that stated in the characterizing part of claim 1
  • Investment casting component ideas because the training according to the seventh aspect of the invention can also be implemented technically advantageously independently of this.
  • the device for generating flow swirl is at least largely part of the investment casting component or at least largely part of the housing of a combustion air blower placed in front of the combustion chamber.
  • the device can have, in particular, a diffuser, a flow space delimited spirally on the circumference or the like.
  • a fuel distribution channel is provided at the transition between the circumferential boundary wall of the combustion chamber and the lining, which extends at least over part of the circumference of the circumferential boundary wall.
  • the fuel distribution channel ensures that the fuel supplied is already distributed over the rear of the lining over a larger area. The result is a more uniform evaporation of the fuel over a larger area of the lining and a reduction in the risk of fuel dripping from the lining.
  • this eighth aspect of the invention on the one hand represents a preferred embodiment of one or more of the above-described aspects of the invention, but on the other hand represents an independent invention, detached from the investment casting component idea specified in the characterizing part of claim 1, because the design according to the eighth aspect the invention can also be implemented technically advantageously independently of this.
  • a fuel supply nozzle for fuel supply opening into the fuel distribution channel is provided essentially in the circumferential direction.
  • a fuel feed connection further promotes the achievement of the advantages discussed above.
  • a heat conducting finger is provided radially further outward than the circumferential boundary wall of the combustion chamber, the end of which is located further forward than its root in the longitudinal direction of the combustion chamber, and is on the outside of the combustion chamber component in the area where the
  • a temperature sensor is attached, with which it can be determined whether combustion takes place in the burner chamber or not.
  • Exhaust gas particle filters have so far generally been equipped with a so-called flame detection or flame termination detection. If it is determined with the aid of this device that no combustion process or combustion process takes place unintentionally in the combustion chamber, at least the
  • the mounting location of the temperature sensor is shifted to the combustion chamber component; the result is a significantly simplified production and problems of the type described are avoided.
  • the heat-conducting finger is preferably a component of the fine component.
  • the ninth aspect of the invention on the one hand represents a preferred embodiment of one or more of the above-described aspects of the invention, but on the other hand represents an independent invention, detached from what is stated in the characterizing part of claim 1
  • Investment casting component ideas because the training according to the ninth aspect of the invention can also be implemented technically advantageously independently of this.
  • At least a part of the surfaces that tend to build up carbon-containing deposits in operation is copper-containing.
  • the surfaces that are suitable for copper-containing training the following are mentioned in particular: inside of the lining for evaporating the fuel, outside of the air supply nozzle, inside of the
  • Nozzle for the glow plug boundary walls of the combustion chamber (in particular if or where there is no lining), the flame tube downstream of the combustion chamber, surface of the heat exchanger on the combustion gas side.
  • this tenth aspect of the invention on the one hand represents a preferred embodiment of one or more of the above-described aspects of the invention, but on the other hand represents an independent invention, detached from the investment casting concept specified in the characterizing part of claim 1, because the design according to the tenth aspect the invention can also be implemented technically advantageously independently of this.
  • copper-containing alloys or provide a coating with copper-containing material.
  • fibers made of copper-containing material can be added to the lining material.
  • particles of copper-containing material can be added to the particles to be sintered.
  • the term "copper-containing material" used above also includes pure copper and copper alloys.
  • the combustion chamber according to the invention is preferably part of a burner for a vehicle heater or part of a burner for the thermal regeneration of an exhaust gas particle filter.
  • Vehicle heaters are used in particular for passenger cars, the cabins of trucks, buses, sailing and motor boats, construction machinery,
  • the vehicle has an internal combustion engine as the drive.
  • the vehicle heater can be integrated into the coolant circuit and the regular heating circuit of the internal combustion engine, so that the vehicle heater can be used as an additional heater if it is insufficient
  • Heat supply of the internal combustion engine and / or as auxiliary heating can be used when the internal combustion engine is at a standstill.
  • Ab ⁇ as particle filters are increasingly being installed in the exhaust system of stationary or diesel engines used for vehicle propulsion.
  • the particle filter often simply called “soot filter”, retains the particles contained in the exhaust gas from diesel engines.
  • the particle filters have to be freed of the filtered particles, usually at intervals, which can be done in particular by thermal regeneration. For thermal regeneration, the gas flow to the particle filter is heated so strongly that the ignition temperature of the particles of about 650 to 700 ° C. is reached and the particles are burned with oxygen contained in the supplied gas stream.
  • FIG. 1 shows a combustion chamber in longitudinal section.
  • FIGs 8 to 12 various versions of a guide
  • 13 shows a combustion chamber of another embodiment in longitudinal section, two different variants being drawn at the top and bottom; 14 is a cross section along A-A of the combustion chamber of FIG
  • Fig. 13 shows a modification of the combustion chamber of Fig. 13 in a longitudinal section showing part of the combustion chamber; 16 shows another modification of the combustion chamber of FIG.
  • Fig. 17 shows a vehicle heater with a combustion chamber component of another embodiment in longitudinal section.
  • the combustion chamber 2 shown in Fig. 1 consists essentially of a flat end boundary wall 4, which merges radially on the outside into a mounting flange 6, a cylindrical peripheral boundary wall 8, which extends from the end boundary wall 4 at right angles, one centrally from the end boundary wall 4 at right angles to the right, cylindrical air supply Connector 10 and a glow plug connector 12.
  • the mounting flange 6 has a circular outer circumference.
  • the air supply nozzle 10 is concentric with the circumferential boundary wall 8, but smaller in diameter than the circumferential boundary wall 8, so that between the air supply nozzle 10 and the circumferential
  • Boundary wall 8 an annular space is formed.
  • the longitudinal central axis of the combustion chamber 2 is designated 14. Measured in the axial direction, the air supply connection piece 10 is approximately half as long as the circumferential boundary wall 8
  • the glow plug socket 12 When viewed in cross section, the glow plug socket 12 has a part-circular inner contour that extends over approximately 240 °.
  • the partial circumferential wall of the glow plug socket 12 represents, as it were, a bulge in the circumferential boundary wall 8, the circumferential boundary wall 8 being interrupted where the glow plug socket 12 connects.
  • the glow plug socket 12 does not extend to the right up to the end of the circumferential boundary wall 8.
  • the longitudinal central axis 16 of the glow plug socket 12 lies somewhat outside the circumferential boundary wall 8 and is parallel to the axis 14.
  • the wall of the air supply socket 10 points circumferentially distributed and in two
  • All previously mentioned parts of the combustion chamber 2 are formed together as an integral investment casting component.
  • the air supply nozzle 10 can alternatively also be manufactured separately and then combined with the investment casting component.
  • An essentially cylindrical air supply housing 19 is attached to the left of the end boundary wall 4 and may, but does not have to, contain a guide device for generating a swirl flow entering the air supply connection piece 10.
  • a fan is connected to the air supply housing 19 and supplies the combustion air with the required excess pressure.
  • a plate 22 which is convexly curved towards the left, is arranged as a flame holder, which is pulled against the webs 20 by means of a central-axially extending, small rod 24.
  • the small rod 24 passes through the end end wall of the air supply housing 19 and is fastened there by a screwed nut 26.
  • the curved plate is made of sheet metal. But it could also be integrated with the webs 20 in the investment casting component; in this case the small rod 24 would be unnecessary.
  • 1 also shows a porous lining 28 on the inside on the end boundary wall 4 and on the inside on the circumferential boundary wall
  • the porous lining 28 is preferably made of sintered metal and has preferably been sintered in situ there. In the axial direction, the lining 28 is somewhat shorter than the circumferential boundary wall 8 in the embodiment shown, but could also be the same length or even longer than the circumferential boundary wall 8. In that one
  • the liner 28 has an opening 30, the size of which is only a fraction of the size of the interruption of the peripheral
  • Has boundary wall 8 can also have practically the entire size of the interruption.
  • the area of a glow plug that glows when the current passes through, whether it be a glow plug with a filament or a glow plug, is accommodated in the glow plug socket 12.
  • a guide and protective ring 32 can be seen in FIG. 1, which projects at right angles from the end boundary wall 4 to the right into the annular space between the circumferential boundary wall 8 and the air supply connector 10.
  • the axial length of the ring 32 is 5 to 30%, preferably 8 to 20%, of the axial length of the
  • the ring 32 is preferably integral with the investment casting.
  • FIG. 1 At the top left in FIG. 1 there is also a bore 34 which is inclined at 45 ° for the supply of fuel, it being possible for an unillustrated nozzle with a press fit to be inserted into the bore 34. In reality, the bore 34 is rotated by 150 ° with respect to the position shown next to the glow plug socket 12.
  • the combustion chamber 2 has an overhead glow plug socket
  • combustion chamber 2 works as follows:
  • Fuel ie generally diesel fuel or gasoline, is fed to the lining 28 via a metering pump and through the bore 34.
  • the glow plug (not shown) is supplied with current, whereupon it begins to glow in its front area. Supported by the heating by means of the glow plug, fuel evaporates from the lining 28 towards the interior of the combustion chamber 2, but also into the interior of the glow plug socket 12. The ignition of the fuel-air mixture then takes place on the glow plug, and the resulting flame propagates through the opening 30 into the annular space between the circumferential boundary wall 8 and the air supply socket 10.
  • combustion air flows out of the air supply housing 20 through the air supply nozzle 10 and from there through the radial holes 18 into the described annular space, where the initial combustion of the fuel-air mixture takes place.
  • the main part of the combustion air flows further downstream through the large gaps between the webs 20 to the outside into the combustion chamber of the combustion chamber 2.
  • the guide and protective ring 32 creates a low-flow ring pocket radially outside of this, in which a rich fuel-air mixture can form. Fuel dripping downward from the liner 28 reaches the ring 32 instead of the air supply sockets 10 and is torn away downstream by the combustion air from the right downstream edge in FIG. 1.
  • the glow plug socket 12 can also have a small opening (not shown) for supplying a small amount of purge air.
  • Fig. 2 a construction of the air supply nozzle 10 is illustrated, in which instead of the round holes 18 there are longitudinal slots 40, which start a little behind the upstream end of the nozzle 10 and up to the downstream end of the
  • a flat or curved plate can be placed directly on the downstream end of the nozzle 10, corresponding to the plate 22 of FIG. 1. Alternatively, in the axial direction
  • Extension of the connector 10 webs 20 as in the embodiment of Figure 1 can be cast. the plate, not shown, would then rest against the free ends of these webs 20.
  • FIG 3 shows a variant in which the longitudinal slots - measured in the circumferential direction of the connecting piece 10 - have a width 42 that increases progressively in the flow direction.
  • the nozzle 10 tapers conically in the direction of flow.
  • Stubs 10 runs arched inwards.
  • embodiments of the connector 10 are drawn in cross section, in which the longitudinal slots 40 and connector wall regions 44 alternate with one another.
  • the longitudinal slots 40 are shaped so that they have a combustion air outlet
  • Air supply sockets 10 and the glow plug socket 12 are formed as a one-piece investment casting component.
  • FIGS. 8 to 12 Various variants of the design of the guide and protective ring 32 are illustrated in FIGS. 8 to 12. In the embodiments according to
  • Combustion air is given turbulence or its turbulence is increased.
  • 11 shows a design of the downstream end of the ring 32 as a sharply tapering, outwardly bent spraying edge.
  • Fig. 12 shows an embodiment of the ring with inclined grooves or projections on the inside to the air flowing past there
  • Corresponding grooves or protrusions could be provided on the outside of the ring 32 for guiding spilled fuel in the spiral direction.
  • the ring 32 need not be cylindrical, but could also be conical, tapering or widening in the downstream direction.
  • the combustion chamber 2 shown in FIGS. 13 and 14 has, as far as analogous to the combustion chamber 2 in FIG. 1, a flat end face.
  • Boundary wall 4 a cylindrical circumferential boundary wall 8, a cylindrical air supply nozzle 10, a glow plug socket 12, and a fastening flange 6, which, however, goes further to the right of the circumferential boundary wall 8 to the radially outward than in the embodiment from FIG 1.
  • the air supply nozzle is the same as for the
  • Embodiment of FIG. 2 executed with longitudinal slots 40. All Parts of the combustion chamber 2 mentioned so far are formed together as an integral investment casting component. However, it is pointed out that the air supply nozzle 10 can alternatively also be manufactured separately and then combined with the investment casting component.
  • the combustion chamber 2 of FIGS. 13 and 14 has a guide apparatus for generating flow swirl in the combustion air flowing to the air supply nozzle 10, the curved guide vanes 50 of which are cast integrally with the investment casting component of the combustion chamber.
  • the guide vanes 50 occupy slightly less than the space of the end boundary wall 4 in the radial direction and project directly from this axially to the left in FIG. 13.
  • the guide vanes 50 are through a circular, continuous one
  • the plate 52 covered, so that the combustion air must flow exclusively from the radially outside into the flow channels between the guide vanes 50 and enters the air supply sockets 10 with very considerable swirl about the longitudinal central axis 14 of the combustion chamber 2.
  • the plate 52 can also be cast integrally with the investment casting component, but can alternatively also be a separately manufactured, subsequently attached and fastened part.
  • the device for generating flow swirl can preferably be placed in front of the air supply nozzle 10
  • Flow space can be formed with a spiral-like peripheral wall.
  • the combustion air can be fed tangentially to this flow space on the circumferential wall that runs with a smaller radius of curvature.
  • the flow space described can be in a correspondingly thick housing wall of a combustion air blower placed in front of the combustion chamber 32, see e.g. Housing wall 80 in
  • Fig. 13 also shows a novel attachment of the porous lining 28 in the combustion chamber 2.
  • Lining 28 purely cylindrical and thus not cup-shaped as in Embodiment of Fig. 1 is; the lining 28 is thus provided on the inside of the circumferential boundary wall 8, but not on the inside on the end boundary wall 4.
  • a fixing ring 54 projects from the end boundary wall 4 toward the interior of the combustion chamber 2, specifically with a radial distance to the inside of the circumferential
  • Boundary wall 8 which corresponds essentially to the radial thickness of the lining 28.
  • the left end of the liner 28 in FIG. 13 is inserted into the annular gap 56 thus formed between the circumferential boundary wall 8 and the fixing ring 54, the fixing ring 54 being slightly bevelled on the outside on the right to facilitate insertion.
  • FIG. 1 With regard to the fastening of the right end of the lining 28 in FIG. 13, two different variants are drawn in FIG. 1 above the longitudinal central axis 14 and below the longitudinal central axis 14.
  • a flame tube 58 made of sheet metal is attached to the investment casting component of the combustion chamber 2, which is shown in broken lines in FIG. 13, but in reality is considerably longer in the axial direction than the combustion chamber 2.
  • a piece away from its left end is fixed in the flame tube 58 a flame shield 60, which is made of sheet metal and has a large central flow opening 62, which constricts the gas flow compared to the inner diameter of the circumferential boundary wall 8 or the flame tube 58 locally.
  • the flame shield 60 is bent at the transition for fastening in the flame tube 58 in such a way that an annular gap 64 remains between the flame tube 58 and an area 66 of the flame shield which runs essentially parallel to the flame tube 58.
  • the right end of the lining 28 in FIG. 13 is pushed into this annular gap 64, so that the described region 66 of the flame shield 60 acts as a fixing ring for the lining 28.
  • the liner 28 is relatively long in the axial direction, that is, it leads a little way out of the circumferential boundary wall 8 into the flame tube 58.
  • the lining 28 ends on the right before the end of the circumferential boundary wall 8 is reached.
  • a ring-like component 68 is attached to it, which projects to the left and is bent inwards at the left end so that an annular gap 64 is there
  • the flame tube component 58 is pushed to the left onto the combustion chamber component 2 and is fastened there by welding, the right end of the lining 28 is also received in the relevant annular gap 64, as described.
  • the lining 28 is fixed on the inner circumference of the circumferential boundary wall 8 because of the two-sided locking.
  • the radial dimensions of the annular gaps 56 and 64 can, but need not, be such that the ends of the
  • Lining 28 are included with some pinching; to facilitate assembly, the ends of the liner 28 can be formed with a chamfer on the inside. It is also pointed out that the lining 28 does not necessarily have to be fixed at both ends. In particular in the case of a relatively stiff consistency and / or a design of the lining 28 that is not too long in the axial direction, the fixing at only one axial end can be sufficient. In this case, however, a real position fixation should be preferred, e.g. by clamping.
  • the webs 20 are widened radially inwards at their free end, so that the plate 22 can be easily welded there.
  • Fig. 14 it can be seen that the lining 28 is cylindrical overall, but at one point on its circumference has a continuous slot in the axial direction and in the radial direction.
  • a projection 70 extending in the axial longitudinal direction of the combustion chamber 2 is provided on the inside of the circumferential boundary wall 8.
  • the projection 70 ensures that the liner 28 is about the angular position Longitudinal central axis 14 is aligned in a specific position and that the lining 28 is fixed with regard to circumferential displacements.
  • the aforementioned alignment ensures that the opening 30 of the liner 28 is in the correct position relative to the socket 12 for the glow plug.
  • the slot in the lining 28 does not have to go completely through in the radial direction, but, for example, only one axially running channel can be provided in the outside of the lining. Furthermore, it is alternatively possible to provide the lining with an axially extending projection on the outside and accordingly to provide an axially extending groove on the inside of the peripheral boundary wall 8.
  • FIGS. 13 and 14 it can also be seen that on the inside of the circumferential boundary wall 8 there is a circumferential direction
  • Fuel distribution channel 72 is present, which by a flat-groove-like
  • Indentation is formed in the material of the combustion chamber component.
  • the distribution channel 72 runs in a circle practically over the entire circumference.
  • the fuel system 74 has an orientation essentially in the circumferential direction of the circumferential boundary wall 8.
  • Fuel is fed in such a direction that it continues to flow smoothly in the distribution channel 72 and, distributed over a larger area, enters the lining 28 from behind.
  • the socket 12 for the glow plug has such an orientation that its longitudinal central axis 16 lies essentially or exactly in a plane that extends at right angles to the longitudinal central axis 14 of the combustion chamber 2 (drawing plane of FIG. 14).
  • Fig. 15 shows a modification in which the fixing ring 54 is formed in its right, free end region with a relatively small wall thickness and after inserting the end of the liner 28 has been bent radially outwards to clamp the liner
  • the annular gap 56 can easily be slightly larger in the radial direction than the thickness of the lining 28.
  • the end region of the fixing ring 54 can be bent easily using a tool which is inserted into the combustion chamber 2 from right to left and which e.g. has an outer inclined surface for exerting the bending pressure.
  • FIG. 16 shows an exemplary embodiment in which the lining 28 is again pot-shaped, to the extent similar to FIG. 1. However, FIG. 16 illustrates the case in which the end boundary wall
  • annular gap 64 is formed between a flame tube 58 adjoining the combustion chamber 2 and a flame shield component 60 fastened to the flame tube 58. 16 right end of the lining 28 in the described annular space 64 and is clamped slightly bent between the end region of the circumferential boundary wall 8 and the flame shield component 60 serving as a fixing ring.
  • the flame tube 58 is with the
  • Combustion chamber component 2 welded.
  • a ring 32 projects from the end boundary wall 4 to the inside of the
  • Combustion chamber 2 but diagonally outwards radially.
  • the liner 28 is slightly larger than that Diameter of the ring 52 at its free end. As a result, the liner 28 could be easily inserted into the combustion chamber component 2 in the axial direction from right to left in FIG. 16. Apart from the mechanical fixation described at the right end, the liner 28 has a few weld spots on the circumferential
  • the described oblique course of the ring 32 has the advantage that fuel which may drip from the left end region of the lining 28 in FIG. 16 is passed on in the groove formed by the ring 32 in such a way that it does not drip onto the air supply nozzle 10.
  • the ring 32 has a function very similar to that of the protective ring 32 in the exemplary embodiment according to FIG. 1.
  • the fixing ring 54 and / or the fixing ring 66 or 68 need not extend continuously over the entire circumference, but rather in circumferentially spaced apart
  • Sections can be broken. This interrupted training even has advantages when it comes to clamping the liner 28 by bending material areas.
  • FIG. 17 shows a combustion chamber investment casting component in a schematic form
  • Jacket 84 of the heater a heat exchanger wall 86, the space, in which the combustion takes place, separates it from a water-flowed space inside the jacket, and an exhaust pipe 88 through which the combustion exhaust gases flow away from the heater.
  • outer end face is in a recess of the
  • Investment casting component a temperature sensor 90 of very common design, e.g. Type PT 1000 attached.
  • the blower housing 80 has a through bore 92 at the attachment point of the temperature sensor 90.
  • the temperature sensor 90 is fastened by means of a spring clip 94, which is fastened to the blower housing 80, and pressed against the material of the investment casting component.
  • the investment casting component In the area of the investment casting component, where the recess 96 for the temperature sensor 90 is on the outside, the investment casting component has an integrally molded heat-conducting finger 98 on the inside, which extends from its root on the front wall of the precision casting component in the axial direction.
  • the thermal finger 98 has an axial length in the range from 20 to 90% of the axial length of the circumferential boundary wall 8.
  • the temperature in the annular space 100 drops between the circumferential boundary wall 8 or the flame tube 58 and the heat exchanger wall 86. This decrease in the temperature is brought to the place of the heat transfer finger 98
  • Temperature sensor 90 passed. If the temperature falls below a certain threshold, the heater is switched off, primarily the fuel supply to the heater. With the aid of the temperature sensor 90, it can also be seen whether the heater has ignited correctly after starting, because igniting the fuel evaporated in the combustion chamber quickly results in an increase in temperature in the annular space 100 described.
  • the combustion chamber (2) according to the invention for example the combustion chamber (2) according to FIG. 1, can be inserted into the end of the particle filter housing and through a fuel pump and a combustion air blower to the burner be completed.
  • a flame tube with a greater axial length than the combustion chamber (2) usually follows, often after a diaphragm-like cross-section narrowing. At the end of the flame tube, the hot exhaust gas flow is deflected outwards by 180 ° and flows in axial direction on the tubular partition

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Abstract

Brennkammer (2) eines Brenners für ein Fahrzeugheizgerät oder für thermische Regeneration eines Abgas-Partikelfilters, die eine Stirn-Begrenzungswand (4), eine Umfangs-Begrenzungswand (8), einen Stutzen (12) zur Unterbringung einer Glühkerze und einen Stutzen (10) zur Zuführung von Verbrennungsluft aufweist, der von der Stirn-Begrenzungswand (4) in die Brennkammer (2) ragt und mindestens Verbrennungsluftaustritte (18; 42) durch die Stutzenwand aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (2) mit der Stirn-Begrenzungswand (4), mit der Umfangs-Begrenzungswand (8), mit dem Glühkerzen-Stutzen (12), und mit oder ohne den Luftzuführungs-Stutzen (10) als einstückiges Feingussbauteil ausgebildet ist.

Description

Brennkammer eines Brenners für ein Fahrzeugheizgerät oder für einen Abgas-Partikelfilter
Die Erfindung bezieht sich auf die Brennkammer eines Brenners für ein Fahrzeugheizgerät oder für thermische Regeneration eines Abgas-
Partikelfϊlters, die eine Stirn-Begrenzungswand, eine Umfangs- Begrenzungswand, einen Stutzen zur Unterbringung einer Glühkerze und einen Stutzen zur Zuführung von Verbrennungsluft aufweist, der von der Stirn-Begrenzungswand in die Brenrikammer ragt und mindestens Verbrennungsluftaustritte durch die Stutzenwand aufweist.
Derartige Brennkammer- on Brennern für die genannten Einsatzgebiete sind bekannt. Die bekai I Brennkammern hat man aus gestanzten und dann gebogenen Blec...cιlen zusammengesetzt, was beträchtlichen Aufwand für das Verbinden der Einzelteile, normalerweise durch
Schweißen oder Löten, bedeutet. Diese Verbindungstechniken ziehen in der Regel einen Wärmeverzug der Brennkammer nach sich, so daß die Brennkammer vor dem Einbau in den Brenner nachgerichtet werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine rationeller herstellbare Brennkammer verfugbar zu machen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Brennkammer mit der Stirn- Begrenzungswand, mit der Umfangs-Begrenzungswand, mit dem
Glühkerzen-Stutzen, und mit oder ohne den Luftzuführungs-Stutzen als einstückiges Feingußbauteil ausgebildet.
Feingießen ist ein an sich bekanntes Herstellungsverfahren. Der Ausbildung einer Brennkammer als Feingußbauteil stand jedoch die auf dem Erfindungsgebiet allgemein verbreitete Auffassung der Fachwelt entgegen, daß nur die angesprochene "Blechbauweise" geeignet sei, Brennkammern aus geeigneten Werkstoffen und in der gewünschten dünnen Wandstärke der Bestandteile herstellen zu können. Die Erfinder des vorliegenden Erfindungsgegenstands haben sich über diese Bedenken hinweggesetzt und haben herausgefunden, daß nach dem Feingußverfahren wider Erwarten doch Brennkammern mit sinnvoll kleinen Wandstärken und aus geeignetem Material herstellbar sind. Die Herstellungsgenauigkeit ist ohne Nachrichtarbeiten besser als bei der Blechbauweise. Es sind höchstens minimale Nachbearbeitungen, z.B. Anbringen einer Brennstoffzuführungsbohrung, erforderlich.
Die Erfindung gibt die Möglichkeit, die Feinguß-Integralbauweise der Brennkammer sehr weit oder weniger weit zu treiben. Bei Einbeziehung des Luftzuführungs-Stutzens in die Integralbauweise ergibt sich ein besonders hoher Rationalisierungseffekt. Aber auch ein Feingußbauteil, in das der Luftzuführungs-Stutzen, der seinerseits entweder aus gebogenem Blech oder nach dem Feingußverfahren gefertigt ist, nachträglich eingesetzt wird, erbringt schon Vorteile gegenüber der konventionellen Bauweise. Aus der weiteren Beschreibung wird deutlich werden, daß man in Weiterbildung der Erfindung auch noch weitere Funktionsbestandteile der Brennkammer in die Feinguß-Integralbauweise einbeziehen kann.
Ein typischer, bei der Erfindung bevorzugter Vertreter der Feingußtechnologie ist das an sich bekannte Wachsausschmelzverfahren. Bei diesem Verfahren wird zunächst eine Herstellungsform für ein
Wachsmodell, welches die Gestalt des letztendlich herzustellenden Feingußbauteils hat, angefertigt. Eine größere Anzahl dieser Wachsmodelle wird dann, angeschlossen an einen gemeinsamen Eingießkanal, in ein - häufig aus keramischen Partikeln mit Bindemittel bestehendes - Formmaterial eingeformt. Beim anschließenden Gießen schmelzen die Wachsmodelle aus und werden die dadurch entstehenden Formhohlräume mit flüssigem Metall ausgefüllt. Zum Entformen der Feingußbauteile wird das Formmaterial zerstört. Als Material für das erfindungsgemäße Feingußbau teil sind verzunderungsbeständige und hochwarmfeste Stahllegierungen bevorzugt, insbesondere Stahllegierungen aus der Gruppe der rostfreien Edelstahle.
Vorzugsweise ist der Glühkerzen-Stutzen mindestens im wesentlichen parallel zur Längserstreckungsrichtung der Brennkammer ausgerichtet und als Ausbuchtung der Umfangs-Begrenzungswand ausgebildet. Im Querschnitt kann die Ausbuchtung eine teilkreisförmige Gestalt haben, insbesondere eine im wesentlichen halbkreisförmige oder zwischen halbkreisförmig und dreiviertelkreisförmig liegende Gestalt haben. In
Längserstreckungsrichtung ist der Glühkerzen-Stutzen normalerweise kürzer als die Umfangs-Begrenzungswand.
Der Luftzuführungsstutzen kann an seinem strömungsabwärtigen Ende zum Inneren der Brerinkammer offen sein (wodurch sich ein End-
Verbrennungsluftaustritt ergibt) oder an diesem Ende auch geschlossen sein (so daß er nur die Verbrennungsluftaustritte durch die Stutzenwand aufweist). Im erstgenannten Fall ist es bevorzugt, strömungsabwärts von dem genannten offenen Ende einen Flammenhalter anzuordnen, der den aus dem offenen Ende austretenden Verbrennungsluftstrom nach außen in Richtung zu der Umfangs-Begrenzungswand verteilt, so daß er dort den Sauerstoff zum vollständigen Verbrennen des Brennstoffs liefert.
Der Flammenhalter ist vorzugsweise eine zum Luftzuführungs-Stutzen hin konvex gekrümmte Platte. Der Flammenhalter kann ein gesondertes, nachträglich angebrachtes Bauteil sein, kann aber auch Bestandteil des weiter vorn angesprochenen Feingußbauteils sein.
In vielen Fällen ist es wünschenswert, daß die Brennkammer einen Befestigungsflansch für ihre Befestigung in dem Gesamtbrenner aufweist, wobei der Befestigungsflansch in den meisten Fällen quer zur
Längserstreckungsrichtung der Brennkammer verläuft. Vorzugsweise weist das angesprochene Feingußbauteil den Befestigungsflansch einstückig auf. Herstellungstechnisch ist es dabei am günstigsten, wenn der Befestigungsflansch mindestens im wesentlichen in Fortsetzung der Stirn-Begrenzungswand nach radial-außi.. liegt. Bisher hat man den Luftzuführungs-Stutzen durchweg rohrförmig mit verteilten Lochungen in der Stutzenwand ausgebildet. Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung weist der Luftzuführungs-Stutzen Längsschlitze in der Stutzenwand als Verbrennungsluftaustritte auf. Ein Teil der Längsschlitze oder alle Längsschlitze reichen bis zum strömungsabwärtigen Ende des Luftzuführungs-Stutzens. Die Längsschlitze sind bei der Feingußtechnologie deutlich einfacher herstellbar als bohrungsartige Öffnungen in der Stutzenwand. Das Vorsehen von Längsschlitzen schließt jedoch nicht aus, daß zusätzlich noch bohrungsartige Verbrennungsluftaustritte in der Stutzenwand vorhanden sind.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die beschriebene Konfiguration des Luftzuführungs-Stutzens mit Längsschlitzen einerseits eine bevorzugte Weiterbildung des zuvor beschriebenen, ersten Aspekts der Erfindung ("Brennkammer in Feingußtechnologie") darstellt, insbesondere weil ein Luftzuführungs-Stutzen mit Längsschlitzen in Feingußtechnologie bequemer herstellbar ist, daß aber andererseits der beschriebene zweite Aspekt der Erfindung eine eigenständige Erfindung darstellt, die auch losgelöst von dem Gedanken der Feingußtechnologie technisch vorteilhaft verwirklichbar ist.
Ein Längsschlitz, mehrere Längsschlitze oder alle Längsschlitze können - gemessen in Umfangsrichtung des Luftzuführungs-Stutzens - eine über die Schlitzlängsrichtung konstant bleibende Breite besitzen. Es ist aber auch möglich, daß einer, mehrere oder alle Längsschlitze - gemessen in Umfangsrichtung des Luftzuführungs-Stutzens - eine über die Schlitzlängsrichfung zum strömungsabwärtigen Ende hin zunehmende Breite haben. Die letztgenannte Maßnahme führt zu dem willkommenen Ergebnis, daß am strömungsaufwärtigen Endbereich der Brennkammer relativ wenig Verbrennungsluft aus dem Luftzuführungs-Stutzen in den Brennraum der Brennkammer übertritt, während mehr zum strömungsabwärtigen Ende des Luftzuführungs-Stutzens eine relativ größere Verbrennungsluftmenge in den Verbrennungsraum der Brennkammer übertritt und dort für die vollständige Verbrennung der
Verbrennungsluft zur Verfügung steht. Dies ist ein Beispiel für die Situation, daß man das strömungsabwärtige Ende des Luftzuführungs- Stutzens geschlossen ausbilden kann, weil genügend große Luftaustrittsquerschnitte im strömungsabwärtigen Endbereich des Luftzuführungs-Stutzens durch die Stutzenwand zur Verfügung stehen.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist mindestens einer der Verbrennungsluftaustritte durch die Stutzenwand derart ausgebildet, daß die Verbrennungsluft mit Strömungskomponente in Umfangsrichtung des Luftzuführungs-Stutzens ausströmt. Hiermit erreicht man - für den Ablauf der Verbrennung des Brennstoffs in der Brennkammer günstig - einen Austritt der Verbrennungsluft nicht im wesentlichen in radialer Richtung, sondern mit mehr oder weniger stark ausgeprägter Strömungskomponente in Umfangsrichtung, so daß sich in dem Verbrennungsraum eine Drallströmung ergibt.
Es ist ferner bevorzugt, den Luftzuführungs-Stutzen mit einem sich in Strömungsrichtung verjüngenden Innenquerschnitt auszubilden. Hierdurch wird den heißen, expandierenden Verbrennungsgasen im ringförmigen Verbrennungsraum zwischen der Umfangs- Begrenzungswand und dem Luftzuführungs-Stutzen ein in
Strömungsrichtung zunehmender Strömungsquerschnitt zur Verfügung gestellt.
Die erfindungsgemäße Brennkammer ist vorzugsweise als Verdampfungsbrennkammer ausgebildet. Zu diesem Zweck kann man innen an der Stirn-Begrenzungswand und/oder der Umfangs- Begrenzungswand eine poröse Auskleidung zum Abdampfen des Brennstoffs vorsehen. Die Auskleidung muß nicht die Stirn- Begrenzungswand und/oder die Umfangs-Begrenzungswand vollständig überdecken. Poröse Auskleidung kann, muß aber nicht, auch im Inneren des Glühkerzen-Stutzens vorgesehen sein. Herkömmliche Materialien für die poröse Auskleidung sind Faservliese, insbesondere aus keramischen Fasern, oder Fasermetallwerkstoffe. Es versteht sich, daß der porösen Auskleidung von der Außenseite her Brennstoff zugeführt wird, der von der Auskleidung in den Verbrennungsraum hinein abdampft. Nach einem dritten Aspekt der Erfindung ist eine Brennkammer vorgesehen, deren Auskleidung aus Sintermetall besteht Dieser dritte Aspekt der Erfindung stellt einerseits eine bevorzugte Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Erfindung dar, stellt aber andererseits auch eine selbständige Erfindung dar, die losgelost \ on der im kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 angegebenen Feingußbauteil-Technologie vorteilhaft verw uklichbar ist Eine poröse Auskleidung aus Sintermetall ist wesentlich dauerhafter als ein keramisches Faseι \ lιes, kann mit sehr gleichmäßiger Porosität und hohei Paßgenauigkeit hergestellt werden. und liefert einen optimalen Wandkontakt u der betreffenden
Brennkammerwand Ferner ist es möglich für die Auskleidung einen gleichen oder einen ahnlichen Werkstoff w ie ur die restlichen Funktionsbestandteile der Biennkammer einzu etzen so daß das Recyceln der Brennkammei erleichteit ist Schließlich kann man bequem die Dicke der Auskleidung \ on Ort zu Ort nach Bedarf \arneren
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann die Sintermetall-Auskleidung in situ in der Brennkammer erzeugt werden, indem man das Material der Auskleidung, d h die zu Partikel, im ungesinterten Zustand in die Brennkammer einbringt und dort an Ort und Stelle vei sintert Noimalei w eise w iid für diesen Zweck ein Kei n in die Brennkammer eingesetzt, so daß ein spaltformiger Formgebungsraum zw ischen der Stπ n-Begrenzungswand bzw der Umfangs-Begrenzungswand und dem Kei n entsteht in den die zu v ersinternden Partikel eingefüllt w erden Das Vei sintern erfolgt in ublichei Weise durch Wärmezufuhr Das Versintem in situ liefert optimalen Kontakt zw ischen der Auskleidung und der betreffenden Begrenzungswand der Brennkammer
N'ach einem vierten Aspekt der Erfindung ist zw ischen der Umfangs-
Begrenzungswand und dem Luftzuführungs-Stutzen ein Leit- und Sthutzring \on der Stirn-Begrenzungswand aus ein Stuck w eit zum Inneren der Brennkammer ragend angeordnet Der Leu- und Schutzring bew irkt eine mehr axiale Strömung der im stromungsauf artigen Endbereich aus dem Luftzuführungs-Stutzen austretenden
\ erbrennunssluft und - w as besonders w ichtig ist - \ erhindert ein Auftropfen von unverbranntem Brennstoff auf den im Betrieb heißen Luftzuführungs-Stutzen mit der erheblichen Gefahr der Verkokung des Luftzuführungs-Stutzens bis hin zum teilweisen oder vollständigen Verschließen von Verbrennungsluftaustritten, was die Gefahr nach sich zieht, daß die Verbrennung des Brennstoffs nicht mehr ordnungsgemäß abläuft.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß dieser vierte Aspekt der Erfindung einerseits eine bevorzugte Ausgestaltung einzelner oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Erfindungsaspekte darstellt, aber andererseits eine selbständige Erfindung, losgelöst vom im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Feingußbauteil- Gedanken, darstellt, weil die Ausbildung gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung auch unabhängig hiervon technisch vorteilhaft einsetzbar ist.
Der Leit- und Schutzring muß nicht unbedingt über 360° umlaufend sein. Bei geringeren Anforderungen kann es ausreichen, wenn er sich als Teilring über einen Teilumfang der Brennkammer erstreckt, insbesondere dort, wo mit einem Auftropfen von Brennstoff auf den Luftzuführungs-Stutzen am ehesten zu rechnen ist.
Der strömungsabwärtige Endbereich des Leit- und Schutzrings ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er rurbulenzsteigernd auf die Verbrennungsluftströmung wirkt, also die dortige Durchmischung von verdampftem Brennstoff und Verbrennungsluft fördert.
Die erfindungsgemäße Brennkammer kann - mit Ausnahme des Glühkerzen-Stutzens - im wesentlichen eine in Stirnansicht zylindrische Konfiguration aufweisen, muß es aber nicht zwingend.
Nach einem fünften Aspekt der Erfindung ist das der Stirn- Begrenzungswand der Brennkammer nähere Ende der Auskleidung und/oder das der Stirn-Begrenzungswand der Brennkammer entferntere Ende der Auskleidung in einem umfangsmäßig durchgehenden oder in Abschnitte unterbrochenen Ringspalt festgelegt. Aufgrund dieser
Ausbildung läßt sich die Auskleidung produktionstechnisch äußerst einfach in der Brennkammer befestigen. Man kann so weit kommen, daß die Anzahl der bisher üblichen Schweißpunkte zur Befestigung der Auskleidung in der Brennkammer erheblich verringert werden kann oder auf Schweißpunkte ganz verzichtet werden kann. Zur Bildung des Ringspalts kann vorzugsweise ein umfangsmäßig durchgehender oder in
Abschnitte unterbrochener Fixierring oder ein Bauteil vorgesehen sein, welches an einem die Brennkammer fortsetzenden Flammrohr befestigt ist.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß dieser fünfte Aspekt der
Erfindung einerseits eine bevorzugte Ausgestaltung einzelner oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Erfindungsaspekte darstellt, aber andererseits eine selbständige Erfindung darstellt, losgelöst vom im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Feingußbauteilgedanken, weil die Ausbildung gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung auch unabhängig hiervon technisch vorteilhaft verwirklichbar ist.
Vorzugweise ist der Fixierring für das der Stirn-Begrenzungswand nähere Ende der Auskleidung Bestandteil des Feingußbauteils. Die
Lagefixierung der Auskleidung läßt sich dadurch perfektionieren, daß man den Fixierring mindestens an seinem freien Ende nach dem Einsetzen der Auskleidung auf die Auskleidung zu abbiegt, wodurch sich eine Festklemmung der Auskleidung ergibt. Zu diesem Zweck kann es günstig sein, den Fixierring an seinem freien Ende mit dünner
Wandstärke auszubilden, damit er dort gut abgebogen werden kann. Das Abbiegen ist auch im Fall des in Abschnitte unterbrochenen Fixierrings besonders erleichtert.
Das Einsetzen des Endes der Auskleidung in den ringspaltartigen Raum gestaltet sich besonders einfach, wenn - im Längsschnitt gesehen - sich dieser Raum zu seinem Abschlußende hin verjüngt und/oder die Auskleidung ein sich verjüngendes Ende aufweist. Es ist gerade bei der Befestigung der Auskleidung gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung besonders bevorzugt, die Auskleidung nur an der Umfangs-
Begrenzungswand der Brennkammer vorzusehen, so daß die Auskleidung insgesamt eine röhrenartige und nicht eine topfförmige Konfiguration hat.
Nach einem sechsten Aspekt der Erfindung weist die Umfangs- Begrenzungswand der Brennkammer innenseitig einen in
Längserstreckungsrichtung der Brennkammer verlaufenden Vorsprung zur formschlüssigen Festlegung der Auskleidung gegenüber Bewegung in Umfangsrichtung auf. Auf diese Weise muß die Festlegung in Umfangsrichtung nicht von der restlichen Lagefixierung der Auskleidung geleistet werden. Außerdem wird erreicht, daß sich die Auskleidung nur in einer bestimmten Positionierung (bezogen auf Drehung um die Längsachse der Brennkammer) in die Brennkammer einbringen läßt, so daß z.B. eine Öffnung in der Auskleidung, die gegenüber dem Stutzen für die Glühkerze positioniert sein soll, selbsttätig an die richtige Stelle kommt.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß dieser sechste Aspekt der Erfindung einerseits eine bevorzugte Ausgestaltung einzelner oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Erfindungsaspekte darstellt, aber andererseits eine selbständige Erfindung darstellt, losgelöst vom im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Feingußbauteilgedanken, weil die Ausbildung gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung auch unabhängig hiervon technisch vorteilhaft verwirklichbar ist.
Nach einem siebten Aspekt der Erfindung ist im Strömungsweg der Verbrennungsluft vor dem Luftzuführungs-Stutzen eine Einrichtung zur Erzeugung von Strömungsdrall vorgesehen. Die drallbehaftete Verbrennungsluftströmung führt zu einer optimaleren Bildung eines verbrennungsgünstigen Brennstoff-Luft-Gemischs.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß dieser siebte Aspekt der Erfindung einerseits eine bevorzugte Ausgestaltung einzelner oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Erfindungsaspekte darstellt, aber andererseits eine selbständige Erfindung darstellt, losgelöst von im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Feingußbauteilgedanken, weil die Ausbildung gemäß dem siebten Aspekt der Erfindung auch unabhängig hiervon technisch vorteilhaft verwirklichbar ist.
Vorzugsweise ist die Einrichtung zur Erzeugung von Strömungsdrall mindestens großenteils Bestandteil des Feingußbauteils oder mindestens großenteils Teil des Gehäuses eines der Brennkammer vorgesetzten Verbrennungsluftgebläses. Die Einrichtung kann insbesondere einen Leitapparat, einen am Umfang spiralartig begrenzten Strömungsraum oder dgl. aufweisen.
Nach einem achten Aspekt der Erfindung ist am Übergang zwischen der Umfangs-Begrenzungswand der Brennkammer und der Auskleidung ein Brennstoffverteilkanal vorgesehen, der sich mindestens über einen Teil des Umfangs der Umfangs-Begrenzungswand erstreckt. Durch den
Brennstoffverteilkanal wird erreicht, daß sich der zugeführte Brennstoff bereits rückseitig von der Auskleidung über eine größere Fläche verteilt. Ein gleichmäßigeres Verdampfen des Brennstoffs über eine größere Fläche der Auskleidung und eine Verringerung der Gefahr des Abtropfens von Brennstoff von der Auskleidung sind die Folge.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß dieser achte Aspekt der Erfindung einerseits eine bevorzugte Ausgestaltung einzelner oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Erfindungsaspekte darstellt, aber andererseits eine selbständige Erfindung darstellt, losgelöst vom im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Feingußbauteilgedanken, weil die Ausbildung gemäß dem achten Aspekt der Erfindung auch unabhängig hiervon technisch vorteilhaft verwirklichbar ist.
Vorzugsweise ist ein in den Brennstoffverteilkanal mündender Brennstoffzuführungsstutzen zur Brennstoffzuführung im wesentlichen in Umfangsrichtung vorgesehen. Durch einen derartigen Brennstoffzuführungsstutzen wird die Erreichung der vorstehend abgehandelten Vorteile noch weiter gefördert. Nach einem neunten Aspekt der Erfindung ist radial weiter außen als die Umfangs-Begrenzungswand der Brennkammer ein Wärmeleitfinger vorgesehen, dessen Ende in Längserstreckungsrichtung der Brennkammer weiter vorn als seine Wurzel liegt, und ist an der Außenseite des Brennkammerbauteils in demjenigen Bereich, wo an der
Innenseite des Brennkammerbauteils die Wurzel des Wärmeleitfingers ist, ein Temperaturfühler angesetzt, mit dem sich erfassen läßt, ob in der Brerinkammer Verbrennung abläuft oder nicht.
Brenner für Fahrzeugheizgeräte oder für thermische Regeneration von
Abgas-Partikelfiltern sind auch bisher in aller Regel mit einer sogenannten Flammerkennung bzw. Flammabbrucherkennung ausgerüstet. Wenn mit Hilfe dieser Einrichtung festgestellt wird, daß unbeabsichtigt in der Brennkammer noch kein Verbrennungsvorgang oder kein Verbrennungsvorgang mehr stattfindet, wird mindestens die
Zufuhr von Brennstoff zu der Brennkammer unterbrochen, damit hier nicht unkontrollierte Ansammlungen von unverbranntem Brennstoff entstehen. Bisher hat man zu diesem Zweck normalerweise an der Wand des der Brennkammer nachgeordneten Wärmetauschers einen Temperaturfühler vorgesehen, der aufgrund absinkender Wandtemperatur den Flammabbruch erkennt. Diese Technik erfordert jedoch die Anbringung einer Bohrung durch die Außenwand des Wärmetauschers; insbesondere im Fall eines Verbrennungsgas/Wasser-Wärmetauschers ergeben sich Abdichtungs- und Korrosionsprobleme.
Gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung wird der Anbringungort des Temperaturfühlers zu dem Brennkammerbauteil verlagert; es ergibt sich eine deutlich vereinfachte Herstellung, und Probleme der geschilderten Art werden vermieden. Vorzugsweise ist der Wärmeleitfinger Bestandteil des Fein 'sgu" ßbauteils.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß der neunte Aspekt der Erfindung einerseits eine bevorzugte Ausgestaltung einzelner oder mehrerer der vorstehend bechriebenen Erfindungsaspekte darstellt, aber andererseits eine selbständige Erfindung darstellt, losgelöst vom in kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Feingußbauteilgedanken, weil die Ausbildung gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung auch unabhängig hiervon technisch vorteilhaft verwirklichbar ist.
Nach einem zehnten Aspekt der Erfindung ist von den Oberflächen, die im Betrieb zum Aufbau kohlenstoffhaltiger Ablagerungen neigen, mindestens ein Teil kupferhaltig ausgebildet. Von den Oberflächen, die für kupferhaltige Ausbildung in Frage kommen, seien insbesondere die folgenden genannt: Innenseite der Auskleidung zum Abdampfen des Brennstoffs, Außenseite des Luftzuführungs-Stutzens, Innenseite des
Stutzens für die Glühkerze, Begrenzungwände der Brennkammer (insbesondere wenn oder wo keine Auskleidung vorhanden ist), das der Brennkammer nachgeordnete Flammrohr, verbrennungsgasseitige Fläche des Wärmetauschers.
Trotz aller konstruktiven Bemühungen gibt es in Brennkammern zuweilen Bereiche mit Sauerstoffmangel, in denen es zu kohlenstoffhaltigen Ablagerungen kommen kann. Durch die kupferhaltige Ausbildung wird die Verbrennungstemperatur derartiger Ablagerungen sehr stark herabgesetzt (eine Herabsetzung auf 200 bis 250°C ist erreichbar). Da derartige Temperaturen insbesondere bei nicht nur kurzzeitigem Betrieb überall in der Brennkammer erreicht werden, beobachtet man einen Selbstreinigungseffekt. Das Freihalten der Oberflächen der genannten Art von kohlenstoffhaltigen Ablagerungen ist von Bedeutung für störungsfreien Betrieb und hohe Lebensdauer der
Brennkammer.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß dieser zehnte Aspekt der Erfindung einerseits eine bevorzugte Ausgestaltung einzelner oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Erfindungsaspekte darstellt, aber andererseits eine selbständige Erfindung darstellt, losgelöst vom im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Feingußbauteilgedanken, weil die Ausbildung gemäß dem zehnten Aspekt der Erfindung auch unabhängig hiervon technisch vorteilhaft verwirklichbar ist. Zur praktischen Verwirklichung der Kupferhaltigkeit gibt es eine ganze Reihe technischer Möglichkeiten. Man kann kupferhaltige Legierungen wählen oder eine Beschichtung mit kupferhaltigem Material vorsehen. Im Fall einer faserigen Auskleidung zum Abdampfen des Brennstoffs kann man dem Auskleidungsmaterial Fasern aus kupferhaltigem Material beimischen. Im Fall einer Sintermetall-Auskleidung zum Abdampfen des Brennstoffs kann man den zu versinternden Teilchen Teilchen aus kupferhaltigem Material zugeben. Der vorstehend verwendete Begriff "kupferhaltiges Material" schließt auch Reinkupfer und Kupferlegierungen ein.
Die erfindungsgemäße Brennkammer ist vorzugsweise Teil eines Brenners für ein Fahrzeugheizgerät oder Teil eines Brenners für die thermische Regeneration eines Abgas-Partikelfilters. Fahrzeugheizgeräte werden insbesondere für Personenkraftwagen, die Fahrerkabinen von Lastkraftwagen, Omnibusse, Segel- und Motorboote, Baumaschinen,
Wohnmobile, Campinganhänger und dergleichen eingesetzt. In vielen Fällen weist das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor als Antrieb auf. In diesem Fall kann das Fahrzeugheizgerät in den Kühlmittelkreislauf und den regulären Heizungskreislauf des Verbrennungsmotors eingebunden sein, so daß das Fahrzeugheizgerät als Zusatzheizung bei ungenügendem
Wärmeangebot des Verbrennungsmotors und/oder als Standheizung bei stillstehendem Verbrennungsmotor benutzt werden kann. - Abεas- Partikelfilter werden zunehmend in den Abgasstrang von stationären oder von dem Fahrzeugantrieb dienenden Dieselmotoren eingebaut. Die Partikelfilter, häufig vereinfachend auch als "Rußfilter" bezeichnet, halten die im Abgas von Dieselmotoren enthaltenen Partikel zurück. Die Partikelfilter müssen, normalerweise in Intervallen, von den ausgefilterten Partikeln befreit werden, was insbesondere durch thermische Regeneration geschehen kann. Zur thermischen Regeneration wird die dem Partikel filter zustr nde Gasströmung so stark aufgeheizt, daß die Entzündungstempe..-.jr der Partikel von etwa 650 bis 700 °C erreicht wird und die Partikel mit im zugeführten Gasstrom enthaltenem Sauerstoff verbrannt werden.
Es sei noch angemerkt, daß in den Unteransprüchen enthaltene selbständig schutzfähige Merkmale trotz der vorger^ menen formalen Rückbeziehung auf den Hauptanspruch entsprechenden eigenständigen Schutz haben sollen. Im übrigen fallen sämtliche in den gesamten Anmeldungsunterlagen enthaltenen erfinderischen Merkmale in den Schutzumfang der Erfindung.
Die Erfindung und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Brennkammer im Längsschnitt;
Figuren 2 bis 5 jeweils im Längschnitt und etwas stärker schematisiert ein Brennkammerbauteil, wobei alternative
Ausführungen des Verbrennungsluft-Stutzens gezeichnet sind; Fig. 6 und 7 zwei weitere alternative Ausführungsformen des
Verbrennungsluft-Stutzens im Querschnitt;
Figuren 8 bis 12 diverse Ausfuhrungsvarianten eines Leit- und
Schutzrings in in die Ebene abgewickelter Darstellung;
Fig. 13 eine Brennkammer anderer Ausfuhrungsform im Längsschnitt, wobei oben und unten zwei unterschiedliche Varianten gezeichnet sind; Fig. 14 einen Querschnitt längs A-A der Brennkammer von
Fig. 13; Z. 15 eine Abwandlung der Brennkammer von Fig. 13 in einem Längsschnitt, der einen Teil der Brennkammer zeigt; Fig. 16 eine andere Abwandlung der Brennkammer von Fig.
13 in einem Längsschnitt, der einen Teil der Brennkammer zeigt; Fig. 17 ein Fahrzeugheizgerät mit einem Brennkammerbauteil anderer Ausfuhrungsform im Längsschnitt.
Bei allen Ausfuhrungsbeispielen werden für gleiche oder analoge Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Die in Fig. 1 gezeichnete Brennkammer 2 besteht im wesentlichen aus einer ebenen Stirn-Begrenzungswand 4, die radial-außen in einen Befestigungsflansch 6 übergeht, einer zylindrischen Umfangs- Begrenzungswand 8, die von der Stirn-Begrenzungswand 4 rechtwinklig nach rechts fortragt, einem zentral von der Stirn-Begrenzungswand 4 rechtwinklig nach rechts fortragenden, zylindrischen Luftzuführungs- Stutzen 10 und einem Glühkerzen-Stutzen 12. Der Befestigungsflansch 6 hat einen kreisrunden Außenumfang. Der Luftzuführungs-Stutzen 10 ist konzentrisch zu der Umfangs-Begrenzungswand 8, aber durchmesserkleiner als die Umfangs-Begrenzungswand 8, so daß zwischen dem Luftzuführungs-Stutzen 10 und der Umfangs-
Begrenzungswand 8 ein Ringraum gebildet ist.
Die Längsmittelachse der Brennkammer 2 ist mit 14 bezeichnet. In Axialrichtung gemessen ist der Luftzuführungs-Stutzen 10 etwa halb so lang wie die Umfangs-Begrenzungswand 8. Im nicht gezeichneten
Querschnitt betrachtet hat der Glühkerzen-Stutzen 12 eine teilkreisförmige Innenkontur, die über etwa 240° geht. Die Teil- Umfangswand des Glühkerzen-Stutzens 12 stellt gleichsam eine Ausbuchtung der Umfangs-Begrenzungswand 8 dar, wobei die Umfangs- Begrenzungswand 8 dort, wo sich der Glühkerzen-Stutzen 12 anschließt, unterbrochen ist. Der Glühkerzen-Stutzen 12 reicht nach rechts hin nicht bis zum Ende der Umfangs-Begrenzungswand 8. Die Längsmittelachse 16 des Glühkerzen-Stutzens 12 liegt etwas außerhalb der Umfangs- Begrenzungswand 8 und ist parallel zu der Achse 14. Die Wand des Luftzuführungs-Stutzens 10 weist umfangsmäßig verteilt und in zwei
Reihen axial nebeneinander radiale, runde Löcher 18 als Verbrennun 'Ogs-luftaustritte auf.
Am strömungsabwärtigen, in Fig. 1 rechten Ende des Luftzuführungs- Stutzens 10 sind in axialer Fortsetzung mehrere Stege 20 über den
Umfang verteilt vorgesehen. Am strömungsaufwärtigen, in Fig. 1 linken und am strömungsabwärtigen, in Fig. 1 rechten Ende (d.h. Beginn der Stege 20) ist der Luftzuführungs-Stutzen 10 offen.
Alle bisher angesprochenen Teile der Brennkammer 2 sind zusammen als integrales Feingußbauteil ausgebildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß der Luftzuführungs-Stutzen 10 alternativ auch separat gefertigt und anschließend mit dem Feingußbauteil vereinigt worden sein kann. Links an die Stirn-Begrenzungswand 4 ist ein im wesentlichen zylindrisches Luftzuführungs-Gehäuse 19 angesetzt, das einen Leitapparat zur Erzeugung einer in den Luftzuführungs-Stutzen 10 eintretenden Drallströmung enthalten kann, aber nicht muß. An das Luftzuführungs-Gehäuse 19 ist ein nicht gezeichnetes Gebläse angeschlossen, das die Verbrennungsluft mit dem erforderlichen Überdruck liefert.
Von rechts her an den freien Enden der Stege 20 anliegend ist eine nach links hin konvex gekrümmte Platte 22 als Flammenhalter angeordnet, die mittels einer zentral-axial verlaufenden, kleinen Stange 24 gegen die Stege 20 gezogen wird. Am linken Ende führt die kleine Stange 24 durch die End-Stirnwand des Luftzuführungs-Gehäuses 19 und ist dort durch eine aufgeschraubte Mutter 26 befestigt. Die gekrümmte Platte besteht aus Blech. Sie könnte aber auch integral mit den Stegen 20 in das Feingußbauteil einbezogen sein; in diesem Falle wäre die kleine Stange 24 entbehrlich.
Ferner erkennt man in Fig. 1 eine poröse Auskleidung 28 innen an der Stirn-Begrenzungswand 4 und innen an der Umfangs-Begrenzungswand
8. Die poröse Auskleidung 28 besteht vorzugsweise aus Sintermetall und ist vorzugsweise in situ dort versintert worden. In Axialrichtung ist die Auskleidung 28 beim gezeichneten Ausführungsbeispiel etwas kürzer als die Umfangs-Begrenzungswand 8, könnte aber auch gleich lang oder sogar länger als die Umfangs-Begrenzungswand 8 sein. In demjenigen
Bereich, wo das Innere des Glühkerzen-Stutzens 12 in das Innere der Brennkammer 2, d.h. den Ringraum zwischen der Umfangs- Begrenzungswand 8 und dem Luftzuführungs-Stutzen 10, übergeht, hat die Auskleidung 28 eine Öffnung 30, die in ihrer Größe nur einen Bruchteil der Größe der dortigen Unterbrechung der Umfangs-
Begrenzungswand 8 hat, aber auch praktisch die gesamte Größe der Unterbrechung haben kann. Bei in den Gesamtbrenner eingebauter Brennkammer 2 ist in dem Glühkerzen-Stutzen 12 der bei Stromdurchgang glühend werdende Bereich einer Glühkerze, sei es Glühkerze mit Glühwendel oder Glühstiftkerze, untergebracht. Schließlich erkennt man in Fig. 1 einen Leit- und Schutzring 32, der rechtwinklig von der Stirn-Begrenzungswand 4 nach rechts in den Ringraum zwischen der Umfangs-Begrenzungswand 8 und dem Luftzuführungs-Stutzen 10 ragt. Die axiale Länge des Rings 32 beträgt 5 bis 30 %, vorzugsweise 8 bis 20 %, der axialen Länge des
Luftzuführungs-S tzens 10. Der Ring 32 ist vorzugsweise einstückig mit dem Feingußbauteil.
Oben links in Fig. 1 ist noch eine unter 45° schräge Bohrung 34 für das Zuführen von Brennstoff vorgesehen, wobei in die Bohrung 34 ein nicht eingezeichneter Stutzen mit Preßsitz eingesetzt sein kann. In Wirklichkeit befindet sich die Bohrung 34 um 150° gegenüber der eingezeichneten Position verdreht neben dem Glühkerzen-Stutzen 12.
Meistens ist die Brennkammer 2 mit obenliegendem Glühkerzen-Stutzen
12 eingebaut, also um 180° gedreht um ihre Längsachse 14 im Vergleich zu Fig. 1.
Im Betrieb arbeitet die beschriebene Brennkammer 2 wie folgt:
Über eine Dosierpumpe und durch die Bohrung 34 wird der Auskleidung 28 Brennstoff, d.h. in der Regel Dieselkraftstoff oder Benzin, zugeführt. Zum Starten der Brennkammer 2 wird der nicht eingezeichneten Glühkerze Strom zugeführt, woraufhin sie in ihrem vorderen Bereich zu glühen beginnt. Unterstützt durch die Erwärmung mittels der Glühkerze verdampft Brennstoff von der Auskleidung 28 zum Inneren der Brennkammer 2 hin, aber auch in das Innere des Glühkerzen-Stutzens 12. An der Glühkerze findet dann die Zündung des Brennstoff-Luft- Gemisches statt, und die entstehende Flamme breitet sich durch die Öffnung 30 in den Ringraum zwischen der Umfangs-Begrenzungwand 8 und dem Luftzuführungs-Smtzen 10 aus. Gleichzeitig strömt Verbrennungsluft aus dem Luftzuführungs-Gehäuse 20 durch den Luftzuführungs-Smtzen 10 und von dort durch die radialen Löcher 18 in den beschriebenen Ringraum, wo die Anfangsverbrennung des Brennstoff-Luft-Gemisches stattfindet. Weiter strömungsabwärts strömt der Hauptteil der Verbrennungsluft durch die großen Zwischenräume zwischen den Stegen 20 nach außen in den Verbrennungsraum der Brennkammer 2. Dort und weiter strömungsabwärts findet die vollständige Verbrennung des Brennstoffs statt. Durch den Leit- und Schutzring 32 entsteht radial außerhalb von diesem eine strömungsarme Ringtasche, in der sich fettes Brennstoff-Luft-Gemisch bilden kann. Von der Auskleidung 28 nach unten abtropfender Brennstoff gelangt auf den Ring 32 statt auf den Luftzuführungs-Smtzen 10 und wird von der in Fig. 1 rechten, strömungsabwärtigen Kante durch die Verbrennungsluft nach strömungsabwärts weggerissen.
Der Glühkerzen-Stutzen 12 kann noch eine kleine, nicht eingezeichnete Öffnung zur Zuführung einer kleinen Spülluftmenge aufweisen.
In Fig. 2 ist eine Bauweise des Luftzuführungs-Smtzens 10 veranschaulicht, bei der statt der runden Löcher 18 Längsschlitze 40 vorgesehen sind, die ein Stück hinter dem strömungsaufwärtigen Ende des Stutzens 10 beginnen und bis zum strömungsabwärtigen Ende des
Stutzens 10 durchgehen. Die Längsschlitze 40 sind gleichmäßig über den
Umfang des Stutzens 10 verteilt und haben - in Umfangsrichtung des Stutzens 10 gemessen - eine über die Axialrichtung gleichbleibende
Breite 42. Auf das strömungsabwärtige Ende des Stutzens 10 kann unmittelbar eine ebene oder gewölbte Platte aufgesetzt sein, entsprechend der Platte 22 von Fig. 1. Alternativ können in axialer
Verlängerung des Stutzens 10 Stege 20 wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 angegossen sein; die nicht eingezeichnete Platte läge dann gegen die freien Enden dieser Stege 20 an.
In Fig. 3 ist eine Variante gezeichnet, bei der die Längsschlitze - gemessen in Umfangsrichtung des Stutzens 10 - eine in Strömungsrichtung fortschreitend zunehmende Breite 42 haben.
Bei der in Fig. 4 gezeichneten Variante verjüngt sich der Stutzen 10 in Strömungsrichtung konisch.
In Fig. 5 ist eine Variante gezeichnet, bei der die Verjüngung des
Stutzens 10 nach innen gewölbt verläuft. In den Figuren 6 und 7 sind Ausfuhrungsformen des Stutzens 10 im Querschnitt gezeichnet, bei denen Längsschlitze 40 und Stutzenwandbereiche 44 miteinander abwechseln. Dabei sind die Längsschlitze 40 so geformt, daß sie einen Verbrennungsluftaustritt mit
Strömungskomponente in Umfangsrichtung des Stutzens 10 erzwingen.
Bei sämtlichen Ausfuhrungsbeispielen gemäß Figuren 2 bis 7 sind - wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 - die Stirn-Begrenzungswand 4, die Umfangs- Begrenzungswand 8, der Befestigungsflansch 6, der
Luftzuführungs-Smtzen 10 und der Glühkerzen-Stutzen 12 als einstückiges Feingußbauteil ausgebildet.
In den Figuren 8 bis 12 sind diverse Varianten der Gestaltung des Leit- und Schutzrings 32 veranschaulicht. Bei den Ausführungsformen gemäß
Figuren 8 bis 10 ist die strörnungsabwärtige Endkante des Rings 18 profiliert gestaltet, so daß dem dort entlangströmenden Teil der
Verbrennungsluft Turbulenz mitgegeben bzw. deren Turbulenz erhöht wird. Fig. 11 zeigt eine Gestaltung des strömungsabwärtigen Endes des Rings 32 als scharf zulaufende, nach außen abgebogene Abspritzkante.
Fig. 12 zeigt eine Ausbildung des Rings mit schräg verlaufenden Rinnen oder Vorsprüngen an der Innenseite, um der dort vorbeiströmenden Luft
Drall zu erteilen. Korrespondierende Rinnen oder Vorsprünge könnten auf der Außenseite des Rings 32 zum Führen aufgetropften Kraftstoffs in Spiralrichtung vorgesehen sein. Der Ring 32 muß nicht zylindrisch sein, sondern könnte auch konisch sein, und zwar sich verjüngend oder sich verbreiternd in Strömungsabwärtsrichtung.
Die in Figuren 13 und 14 gezeichnete Brennkammer 2 weist, insoweit analog der Brennkammer 2 von Fig. 1, eine ebene Stirn-
Begrenzungswand 4, eine zylindrische Umfangs-Begrenzungswand 8, einen zylindrischen Luftzuführungs-Smtzen 10, einen Glühkerzen-Stutzen 12, und einen Befestigungsflansch 6 auf, der allerdings weiter rechts von der Umfangs-Begrenzungswand 8 nach radial-außen geht als bei der Ausführungsform von Fig. 1. Der Luftzuführungs-Stutzen ist, wie beim
Ausführungsbeispiel von Fig. 2, mit Längsschlitzen 40 ausgeführt. Alle bisher angesprochenen Teile der Brennkammer 2 sind zusammen als integrales Feingußbauteil ausgebildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß der Luftzuführungs-Stutzen 10 alternativ auch separat gefertigt und anschließend mit dem Feingußbauteil vereinigt worden sein kann.
Im Unterschied zur Ausführungsform von Fig. 1 weist die Brennkammer 2 von Fig. 13 und 14 einen Leitapparat zur Erzeugung von Strömungsdrall in der dem Luftzuführungs-Smtzen 10 zuströmenden Verbrennungluft auf, dessen gekrümmte Leitschaufeln 50 integral mit dem Feingußbauteil der Brennkammer gegossen sind. Die Leitschaufeln 50 nehmen in Radialrichtung etwas weniger als den Platz der Stirn- Begrenzungswand 4 ein und ragen unmittelbar von dieser axial nach links in Fig. 13. Auf der der Stirn-Begrenzungswand 4 abgewandten Seite sind die Leitschaufeln 50 durch eine kreisrunde, durchgehende
Platte 52 abgedeckt, so daß die Verbrennungsluft ausschließlich von radial außen her in die Strömungskanäle zwischen den Leitschaufeln 50 einströmen muß und mit sehr erheblichem Drall um die Längsmittelachse 14 der Brennkammer 2 in den Luftzuführungs-Smtzen 10 eintritt. Die Platte 52 kann ebenfalls integral mit dem Feingußbauteil gegossen sein, kann alternativ aber auch ein gesondert gefertigtes, nachträglich angebrachtes und befestigtes Teil sein.
Alternativ kann die Einrichtung zur Erzeugung von Strömungsdrall vorzugsweise durch einen dem Luftzuführungs-Smtzen 10 vorgesetzten
Strömungsraum mit spiralartig verlaufender Umfangswand gebildet sein.
Die Verbrennungsluft kann diesem Strömungsraum tangential an der mit kleiner werdenden Krümmungsradius verlaufenden Umfangswand zugeführt werden. Der beschriebene Strömungsraum kann in einer entsprechend dicken Gehäusewand eines der Brennkammer 32 vorgesetzten Verbrennungsluftgebläses, siehe z.B. Gehäusewand 80 in
Fig. 17, ausgebildet sein.
Fig. 13 zeigt ferner eine neuartige Befestigung der porösen Auskleidung 28 in der Brennkammer 2. Zunächst ist darauf hinzuweisen, daß die
Auskleidung 28 rein zylindrisch und damit nicht topfförmig wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist; die Auskleidung 28 ist also innen an der Umfangs-Begrenzungswand 8 vorgesehen, aber nicht innen an der Stirn-Begrenzungswand 4. In Fig. 13 nach rechts ragt von der Stirn- Begrenzungswand 4 ein Fixierring 54 zum Inneren der Brennkammer 2 hin, und zwar mit einem radialen Abstand zur Innenseite der Umfangs-
Begrenzungswand 8, der im wesentlichen der radialen Dicke der Auskleidung 28 entspricht. In den so gebildeten Ringspalt 56 zwischen der Umfangs-Begrenzungswand 8 und dem Fixierring 54 ist das in Fig. 13 linke Ende der Auskleidung 28 eingeschoben, wobei zur Erleichterung des Einschiebens der Fixierring 54 rechts-außenseitig etwas abgeschrägt ist.
Hinsichtlich der Befestigung des in Fig. 13 rechten Endes der Auskleidung 28 sind in Fig. 1 oberhalb der Längsmittelachse 14 und unterhalb der Längsmittelachse 14 zwei unterschiedliche Varianten gezeichnet. An das beschriebene Feingußbauteil der Brennkammer 2 ist nach rechts weiterführend ein aus Blech gefertigtes Flammrohr 58 angesetzt, das in Fig. 13 unterbrochen gezeichnet ist, aber in Wirklichkeit in Axialrichtung erheblich länger als die Brennkammer 2 ist. Ein Stück entfernt von seinem linken Ende ist in dem Flammrohr 58 eine Flammenblende 60 befestigt, die aus Blech besteht und eine große zentrale Durchströmungsöffnung 62 aufweist, welche die Gasströmung im Vergleich zum Innendurchmesser der Umfangs-Begrenzungswand 8 bzw. des Flammrohrs 58 lokal einschnürt.
Bei der Variante oben in Fig. 13 ist die Flammenblende 60 am Übergang zur Befestigung im Flammrohr 58 derart abgebogen, daß ein Ringspalt 64 zwischen dem Flammrohr 58 und einem im wesentlichen parallel zu dem Flammrohr 58 verlaufenden Bereich 66 der Flammenblende verbleibt. In diesen Ringspalt 64 ist das in Fig. 13 rechte Ende der Auskleidung 28 eingeschoben, so daß der beschriebene Bereich 66 der Flammenblende 60 als Fixierring für die Auskleidung 28 wirkt. Die Auskleidung 28 ist in Axialrichtung relativ lang, führt also aus der Umfangs-Begrenzungswand 8 hinaus ein Stück weit in das Flammrohr 58. Bei der Variante unten in Fig. 13 endet die Auskleidung 28 rechts, bevor das Ende der Umfangs-Begrenzungswand 8 erreicht wird. Im in Fig. 13 linken Endbereich des Flammrohrs 58 ist an diesem ein ringartiges Bauteil 68 befestigt, welches nach links ragt und am linken Ende nach innen gestuft abgebogen ist, so daß dort ein Ringspalt 64
(analog dem Ringspalt 64 oben in Fig. 13) zur Aufnahme des rechten Endes der Auskleidung 28 gebildet ist.
Wenn das Flammrohr-Bauteil 58 nach links auf das Brennkammer- Bauteil 2 aufgeschoben ist und dort durch Schweißung befestigt ist, ist auch, wie beschrieben, das rechte Ende der Auskleidung 28 in dem betreffenden Ringspalt 64 aufgenommen. Die Auskleidung 28 ist wegen der beidendigen Einsperrung am Innenumfang der Umfangs- Begrenzungwand 8 festgelegt. Die Radialabmessungen der Ringspalte 56 und 64 können, müssen aber nicht, so sein, daß die Enden der
Auskleidung 28 mit gewisser Einklemmung aufgenommen werden; zur erleichterten Montage kann man die Enden der Auskleidung 28 mit Abschrägung an der Innenseite ausbilden. Es wird ferner darauf hingewiesen, daß die Auskleidung 28 nicht zwingend an beiden Enden festgelegt werden muß. Insbesondere bei einer relativ steifen Konsistenz und/oder einer in Axialrichmng nicht zu langen Ausbildung der Auskleidung 28 kann die Festlegung an nur einem Axialende ausreichend sein. In diesem Fall sollte allerdings vorzugsweise dort eine echte Lagefixierung z.B. durch Festklemmen erfolgen.
Was die Befestigung der Flammenhalter-Platte 22 anlangt, sind die Stege 20 an ihrem freien Ende nach radial-innen verbreitert ausgeführt, so daß die Platte 22 dort bequem angeschweißt werden kann.
In Fig. 14 ist erkennbar, daß die Auskleidung 28 zwar insgesamt zylindrisch ist, aber an einer Stelle ihres Umfangs einen in Axialrichmng und in Radialrichtung durchgehenden Schlitz hat. Korrespondierend ist ein sich in der axialen Längsrichtung der Brennkammer 2 verlaufender Vorsprung 70 innen an der Umfangs-Begrenzungswand 8 vorgesehen. Beim axialen Einschieben der Auskleidung 28 sorgt der Vorsprung 70 dafür, daß die Auskleidung 28 hinsichtlich ihrer Winkellage um die Längsmittelachse 14 in einer bestimmten Positionierung ausgerichtet wird und daß die Auskleidung 28 hinsichtlicher Verlagerungen in Umfangsrichtung festgelegt wird. Durch die genannte Ausrichtung ist sichergestellt, daß die Öffnung 30 der Auskleidung 28 in korrekter Position relativ zu dem Smtzen 12 für die Glühkerze ist. Es wird darauf hingewiesen, daß der Schlitz in der Auskleidung 28 nicht in Radialrichtung ganz durchgehen muß, sondern z.B. nur eine axial verlaufende Rinne in der Außenseite der Auskleidung vorgesehen sein kann. Ferner ist es alternativ möglich, die Auskleidung außenseitig mit einem axial verlaufenden Vorsprung auszustatten und dementsprechend eine axial verlaufende Rinne an der Innenseite der Umfangs- Begrenzungswand 8 vorzusehen.
In den Figuren 13 und 14 erkennt man ferner, daß an der Innenseite der Umfangs-Begrenzungswand 8 ein in Umfangsrichtung verlaufender
Brennstoffverteilkanal 72 vorhanden ist, der durch eine flach-nutenartige
Vertiefung im Material des Brennkammerbauteils gebildet ist. Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel verläuft der Verteilkanal 72 kreisförmig praktisch über den gesamten Umfang. Es ist aber auch möglich, den Verteilkanal 72 nur für einen Teil des Umfangs vorzusehen, insbesondere für den Teil des Umfangs von dem nachfolgend zu beschreibenden Brennstoffzuführungsstutzen 74 bis zu dem Bereich des Smtzens 12 für die Glühkerze bzw. die Öffnung 30 in der Auskleidung 28. Es wird darauf hingewiesen, daß es alternativ möglich ist, den Verteilkanal 72 am Außenumfang der Auskleidung 28 auszubilden statt im Material des Brennkammerbauteils.
D e r a n d a s B r e n n k a m m e r b a u t e i l a n g e g o s s e n e Brennstoffzuführungssmtzen 74 hat eine Ausrichtung im wesentlichen in Umfangsrichtung der Umfangs-Begrenzungswand 8. Infolgedessen wird
Brennstoff in einer derartigen Richtung zugeführt, daß er glatt in dem Verteilkanal 72 weiterströmt und über eine größere Fläche verteilt von hinten her in die Auskleidun *og 28 eintritt.
Schließlich wird darauf aufmerksam gemacht, daß bei der
Ausführungsform gemäß Figuren 13 und 14, anders als bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, der Smtzen 12 für die Glühkerze eine derartige Ausrichtung hat, daß seine Längsmittelachse 16 im wesentlichen oder exakt in einer Ebene liegt, die sich rechtwinklig zur Längsmittelachse 14 der Brennkammer 2 erstreckt (Zeichnungsebene der Fig. 14).
Fig. 15 zeigt eine Abwandlung, bei der der Fixierring 54 in seinem rechten, freien Endbereich mit relativ geringer Wandstärke ausgebildet ist und nach dem Einschieben des Endes der Auskleidung 28 nach radial-außen abgebogen worden ist zum Festklemmen der Auskleidung
28. In diesem Fall kann der Ringspalt 56 problemlos in Radialrichtung etwas größer sein als die Dicke der Auskleidung 28. Das Abbiegen des Endbereichs des Fixierrings 54 kann problemlos mittels eines von rechts nach links in die Brennkammer 2 eingeführten Werkzeugs erfolgen, das z.B. eine äußere Schrägfläche zum Ausüben des Umbiegedrucks aufweist.
In Fig. 16 ist ein Ausführungsbeispiel gezeichnet, bei dem die Auskleidung 28 wiederum topfförmig ist, insoweit ähnlich Fig. 1. Fig. 16 veranschaulicht jedoch den Fall, daß das der Stirn-Begrenzungswand
4 entferntere Ende der Auskleidung 28 auf eine besonders günstige Weise in einem Ringspalt 64 festgelegt ist. Der Ringspalt 64 ist gebildet zwischen einem an die Brennkammer 2 anschließenden Flammrohr 58 und einem an dem Flammrohr 58 befestigten Flammblende-Bauteil 60. Beim in Axialrichtung erfolgenden Aufschieben des Flammrohrs 58 auf das in Fig. 16 rechte Ende des Brennkammerbauteils 2 kommt das in Fig. 16 rechte Ende der Auskleidung 28 in den beschriebenen Ringraum 64 und wird zwischen dem Endbereich der Umfangs-Begrenzungswand 8 und dem als Fixierring dienenden Flammblenden-Bauteil 60 leicht umbiegend festgeklemmt. Das Flammrohr 58 wird mit dem
Brennkammerbauteil 2 verschweißt.
Von der Stirn-Begrenzungswand 4 ragt ein Ring 32 zum Inneren der
Brennkammer 2 hin, aber schräg nach radial-außen. Der Innendurchmesser der zentralen Öffnung, die der Stirn-Begrenzungswand
4 zugeordnet ist, der Auskleidung 28 ist geringfügig größer als der Durchmesser des Rings 52 an seinem freien Ende. Infolgedessen konnte die Auskleidung 28 bequem in Axialrichmng von rechts nach links in Fig. 16 in das Brennkammerbauteil 2 eingeschoben werden. Abgesehen von der beschriebenen mechanischen Fixierung am rechten Ende ist die Auskleidung 28 mit einigen Schweißpunkten an der Umfangs-
Begrenzungswand 8 und an der Stirn-Begre zungswand 4 befestigt. Der beschriebene Schrägverlauf des Rings 32 hat den Vorteil, daß Brennstoff, der möglicherweise vom in Fig. 16 linken Endbereich der Auskleidung 28 abtropft in der durch den Ring 32 gebildeten Rinne so weitergeleitet wird, daß er nicht auf den Luftzuführungs-Smtzen 10 auftropft. Insofern hat der Ring 32 eine ganz ähnliche Funktion wie der Schutzring 32 beim Ausfuhrungsbeispiel gemäß Fig. 1.
Man kann aber auch den Ring 32 rein in Axialrichmng verlaufen lassen, was gießtechnisch leichter ist. Schließlich ist es möglich, mit einem im frisch gegossenen Zustand axial verlaufenden Ring 32 zu arbeiten, der nach dem Einschieben der Auskleidung 28 in seinem freien Endbereich nach außen gegen die Auskleidung 28 umgebogen wird. In diesem Fall erstreckt sich die Auskleidung 28 an ihrem linken Ende weiter in Richtung zu der Zentralachse 14 der Brennkammer 2 hin. Der Ring 32 stellt dann einen Fixierring für die Auskleidung 28 dar.
Es wird darauf hingewiesen, daß der Fixierring 54 und/oder der Fixierring 66 bzw. 68 sich nicht kontinuierlich über den Gesamtumfang erstrecken muß, sondern vielmehr in umfangsmäßig beabstandete
Abschnitte unterbrochen sein kann. Diese unterbrochene Ausbildung hat sogar Vorteile, wenn es um das Festklemmen der Auskleidung 28 durch Umbiegen von Materialbereichen geht.
Fig. 17 zeigt in schematisierter Form ein Brennkammer-Feingußbauteil
2, eingebaut in ein Fahrzeugheizgerät. Außer dem Feingußbauteil erkennt man das die Umfangs-Begrenzungswand 8 der Brennkammer 2 fortsetzende Flammrohr 58, einen Teil des Gehäuses 80 des Verbrennungsluftgebläses, das unter Zwischenfügung einer Dichmng 82 an dessen linker Stirnseite mit dem Feingußbauteil verschraubt ist, einen
Mantel 84 des Heizgeräts, eine Wärmetauscherwand 86, die den Raum, in dem die Verbrennung stattfindet, von einem wasserdurchströmten Raum innerhalb des Mantels trennt, und einen Abgasstutzen 88, durch den die Verbrennungsabgase von dem Heizgerät wegströmen.
Von der linken, äußeren Stirnseite her ist in einer Vertiefung des
Feingußbauteils ein Temperaturfühler 90 ganz üblicher Ausbildung, z.B. Typ PT 1000 angebracht. An der Anbringungsstelle des Temperaturfühlers 90 weist das Gebläsegehäuse 80 eine durchgehende Bohrung 92 auf. Der Temperaturfühler 90 ist mittels einer Federklammer 94, die an dem Gebläsegehäuse 80 befestigt ist, befestigt und gegen das Material des Feingußbauteils gedrückt.
In demjenigen Bereich des Feingußbauteils, wo außenseitig die Vertiefung 96 für den Temperaturfühler 90 ist, weist das Feingußbauteil innenseitig einen integral mitgegossenen Wärmeleitfinger 98 auf, der sich von seiner Wurzel an der Stirnwand des Feinußbauteils in Axialrichmng erstreckt. In der Praxis hat der Wärmeleitfinger 98 eine axiale Länge im Bereich von 20 bis 90 % der axialen Länge der Umfangs-Begrenzungswand 8.
Wenn z.B. durch eine Störung die Verbrennungsflamme erlischt und daher kein Brennstoff mehr verbrannt wird, sinkt die Temperamr im Ringraum 100 zwischen der Umfangs-Begrenzungswand 8 bzw. dem Flammrohr 58 und der Wärmetauscherwand 86. Durch den Wärmeleitfinger 98 wird dieses Absinken der Temperamr an den Ort des
Temperaturfühlers 90 weitergegeben. Bei Unterschreiten eines bestimmten Schwellenwerts der Temperamr wird das Heizgerät abgeschaltet, in erster Linie die Brennstoffzufuhr zu dem Heizgerät. Mit Hilfe des Temperaturfühlers 90 läßt sich außerdem erkennen, ob das Heizgerät nach dem Starten korrekt gezündet hat, weil sich ein Zünden des in der Brennkammer abgedampften Brennstoffs rasch in einer Temperatursteigerung in dem beschriebenen Ringraum 100 äußert. Um einen Brenner für thermische Regeneration eines Abgas- Partikelfilters zu schaffen, kann die erfindungsgemäße Brennkammer (2), z.B. die Brennkammer (2) gemäß Fig. 1, stirnseitig in das Partikelfilter- Gehäuse eingesetzt sein und durch eine Brennstoffpumpe und ein Verbrermungsluftgebläse zu dem Brenner komplettiert sein. - Im Fall eines Fahrzeugheizgeräts schließt sich, häufig nach einer blendenartigen Querschnitts Verengung, normalerweise ein Flammrohr mit größerer axialer Länge als die Brennkammer (2) an. Am Ende des Flammrohrs wird die heiße Abgasströmung um 180° nach außen umgelenkt und strömt in Axialrichmng an der rohrförmigen Trennwand eines
Wärmetauschers entlang, ehe es über eine Abgasleitung ins Freie abgeleitet wird. Auf der Außenseite der Trennwand des Wärmetauschers strömt entweder Wasser, das auf diese Weise im Fahrzeugheizgerät erwärmt wird, oder Luft, die auf diese Weise zu Heizluft erwärmt wird.

Claims

Ansprüche
1. Brennkammer (2) eines Brenners für ein Fahrzeugheizgerät oder für thermische Regeneration eines Abgas-Partikelfilters, die eine Stirn- Begrenzungswand (4), eine Umfangs-Begrenzungswand (8), einen
Stutzen (12) zur Unterbringung einer Glühkerze und einen Stutzen (10) zur Zuführung von Verbrennungsluft aufweist, der von der Stirn-Begrenzungswand (4) in die Brennkammer (2) ragt und mindestens Verbrennungsluftaustritte (18;42) durch die Stutzenwand aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (2) mit der Stirn-Begrenzungswand (4), mit der Umfangs-Begrenzungswand (8), mit dem Glühkerzen-Smtzen (12), und mit oder ohne den Luftzuführungs-Smtzen (10) als einstückiges Feingußbauteil ausgebildet ist.
2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkerzen-Smtzen (12) mindestens im wesentlichen parallel zur Längserstreckungsrichtung der Brennkammer (2) ausgerichtet und als Ausbuchtung der Umfangs-Begrenzungswand (8) ausgebildet ist.
3. Brennkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftzuführungs-Smtzen (10) ein zum Inneren der Brennkammer (2) hin offenes Ende besitzt und daß strömungsabwärts von dem offenen Ende ein Flammenhalter, vorzugsweise in Form einer gekrümmten Platte (22), angeordnet ist.
4. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Feingußbauteil einstückig einen Befestigungsflansch (6) der Brennkammer (2) aufweist, der vorzugsweise in Fortsetzung der
Stirn-Begrenzungswand (4) nach radial-außen liegt.
5. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bis zum strömungsabwärtigen Ende des Luftzuführungs-Stutzens
(10) reichende Längsschlitze (40) in der Stutzenwand als Verbrennungsluftaustritte vorgesehen sind.
6. Brennkammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Längsschlitze (40) - gemessen in Umfangsrichtung des Luftzuführungs-Stutzens (10) - eine über die Schlitzlängsrichmng konstant bleibende Breite (42) oder eine über die Schlitzlängsrichmng zum strömungsabwärtigen Ende hin zunehmende Breite (42) hat.
7. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Verbrennungsluftaustritte (18;40) derart ausgebildet ist, daß die Verbrennungsluft mit Strömungskomponente in Umfangsrichtung des Luftzuführungs-Stutzens (10) ausströmt.
8. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Luftzuführungs-Smtzen (10) in Strömungsrichtung verjüngt.
9. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Verdampfungsbrennkammer innen an der Stirn-
Begrenzungswand (4) und/oder der Umfangs-Begrenzungswand (8) eine poröse Auskleidung (28) zum Abdampfen des Brennstoffs aufweist
10. Brennkammer nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (28) aus Sintermetall besteht.
1 1. Brennkammer nach Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet, daß die Sintermetall-Auskleidung (28) im ungesinterten Zustand in die Brennkammer (2) eingebracht und an Ort und Stelle versintert worden ist.
12. Brennkammer nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet. daß das der Stirn-Begrenzungswand (4) der Brennkammer (2) nähere Ende der Auskleidung (28) und/oder das der Stirn- Begrenzungswand (4) der Brennkammer (2) entferntere Ende der Auskleidung (28) in einem umfangsmäßig durchgehenden oder in Abschnitte unterbrochenen Ringspalt (56:64) festgelegt ist.
13. Brennkammer nach Anspruch 12. dadurch gekennzeichnet. daß zur Bildung des Ringspalts (56) ein umfangsmäßig durchgehender oder in Abschnitte unterbrochener Fixierring (54) vorgesehen ist.
14. Brennkammer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Fixierring (54) Teil des Feingußbauteils ist.
15. Brennkammer nach Anspruch 13 oder 14. dadurch gekennzeichnet, daß der Fixierring (54) mindestens an seinem freien Ende nach dem Einsetzen der Auskleidung (28) auf die Auskleidung (28) zu abgebogen worden ist.
16. Brennkammer nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des des Ringspalts (64) ein Bauteil (66;68) vorgesehen ist, welches an einem an die Brennkammer (2) anschließenden Flammrohr (58) befestigt ist.
17. Brennkammer nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangs-Begrenzungwand (8) der Brennkammer (2) innenseitig einen in Längserstreckungsrichtung der Brennkammer verlaufenden Vorsprung (70) zur formschlüssigen Festlegung der Auskleidung (28) gegenüber Bewegung in Umfangsrichtung aufweist.
18. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß im Strömungsweg der Verbrennungsluft vor dem Luftzuführungs-Smtzen (10) eine Einrichtung (50) zur Erzeugung von Strömun-ζsdrall vorgesehen ist.
19. Brennkammer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (50) zur Erzeugung von Strömungsdrall mindestens großenteils Teil des Feingußbauteils oder Teil des Gehäuses (80) eines der Brennkammer (2) vorgesetzten
Verbrennungsluftgebläses ist.
20. Brennkammer nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß am Übergang zwischen der Umfangs-Begrenzungswand (8) der
Brennkammer (2) und der Auskleidung (28) ein Brennstoffverteilkanal (72) vorgesehen ist, der sich mindestens über einen Teil des Umfangs der Umfangs-Begrenzungswand (8) erstreckt.
21. Brennkammer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein in den Brennstoffverteilkanal (72) mündender Brennstoffzuführungssmtzen (74) zur Brennstoffzuführung im wesentlichen in Umfangsrichtung vorgesehen ist.
22. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Umfangs-Begrenzungswand (8) und dem Luftzuführungs-Smtzen (10) ein Leit- und Schutzring (32) von der
Stirn-Begrenzungswand (4) aus ein Stück weit zum Inneren der Brennkammer (2) ragend angeordnet ist.
23. Brennkammer nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der strömungsabwärtige Endbereich des Leit- und Schutzrings (32) turbulenzsteigernd ausgebildet ist.
24. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß radial weiter außen als die Umfangs-Begrenzungswand (8) der Brennkammer (2) ein Wärmeleitfinger (98) vorgesehen ist, dessen Ende in Längserstreckungsrichtung der Brennkammer (2) weiter vorn als seine Wurzel liegt, und daß an der Außenseite des Brennkammerbauteils in demjenigen Bereich, wo an der Innenseite des Brennkammerbauteils die Wurzel des Wärmeleitfingers (98) ist, ein Temperaturfühler (90) angesetzt ist, mit dem sich erfassen läßt, ob Verbrennung stattfindet oder nicht.
25. Brennkammer nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeleitfinger (98) Teil des Feingußbauteils ist.
26. Brennekammer nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß von den Oberflächen, die im Betrieb zum Aufbau kohlenstoffhaltiger Ablagerungen neigen, mindestens ein Teil kupferhaltig ausgebildet ist.
27. Brennkammer nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Auskleidung (28) zum Abdampfen des Brennstoffs an der inneren Oberfläche mit kupferhaltigem Material beschichtet ist oder, im Fall einer faserigen Auskleidung, Fasern aus kupferhaltigem Material enthält oder, im Fall einer Sintermetall-
Auskleidung, Teilchen aus kupferhaltigem Material enthält.
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