EP1342949A1 - Evaporator element for a vaporising burner - Google Patents

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Publication number
EP1342949A1
EP1342949A1 EP02027440A EP02027440A EP1342949A1 EP 1342949 A1 EP1342949 A1 EP 1342949A1 EP 02027440 A EP02027440 A EP 02027440A EP 02027440 A EP02027440 A EP 02027440A EP 1342949 A1 EP1342949 A1 EP 1342949A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
recess
evaporator
combustion chamber
ignition
wall
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Withdrawn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
EP02027440A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Humburg
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=27740670&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1342949(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by J Eberspaecher GmbH and Co KG filed Critical J Eberspaecher GmbH and Co KG
Publication of EP1342949A1 publication Critical patent/EP1342949A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01B—BOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
    • B01B1/00—Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
    • B01B1/005—Evaporation for physical or chemical purposes; Evaporation apparatus therefor, e.g. evaporation of liquids for gas phase reactions

Definitions

  • the present invention relates to an evaporator element for an evaporator burner, in particular for a vehicle heater.
  • evaporator burners such as those used in auxiliary heaters or auxiliary heaters in motor vehicles
  • the fuel is fed through a fuel line and into an evaporator element positioned on a combustion chamber wall and lining the combustion chamber at least in some areas.
  • This evaporator element is designed to distribute the fuel fed into this by capillary action and possibly also under the prevailing fuel pressure and to convey it in the direction of its surface facing the combustion chamber.
  • FIG. 8a combustion chamber housing 10a can be seen here, which surrounds a combustion chamber 12a formed therein with a combustion chamber outer wall 14a and a combustion chamber bottom wall 16a.
  • an ignition element 20a in the form of a glow ignition pin penetrates the outer wall 14a of the combustion chamber and, with its region 22a effective for generating the ignition temperature, lies within the combustion chamber 12a and at a short distance from the flat evaporator element 18a. This results in the situation indicated schematically in FIG. 7, in which the ignition element 20a, with its region 22a effective for generating the ignition temperatures, lies at a short distance a from the essentially flat surface of the evaporator element 18a.
  • the ignition element which is essentially intended to provide the temperatures required for ignition and to ensure that fuel evaporates increasingly from the evaporator element 18a in order to produce an ignitable mixture, transfers the thermal energy to the evaporator element 18a essentially in the form of radiant heat ,
  • the transferred thermal energy decreases quadratically with the distance between the ignition element 20a and the respective surface area and also decreases with the decreasing angle of incidence. As a result, a considerable part of the thermal energy provided in the ignition element 20a cannot actually be used effectively for evaporation or for ignition.
  • an evaporator element for an evaporator burner in particular for a vehicle heating device, the evaporator element being designed for positioning on a combustion chamber wall and having a recess for at least partially accommodating an ignition element such that when the ignition element is positioned so as to engage in the recess a recess wall at least partially surrounds the ignition element.
  • the evaporator element according to the invention it is ensured that it deviates from a flat surface known from the prior art Configuration surrounds the ignition element at least in certain areas, so that the disadvantageous situation shown in FIG. 7 is eliminated and both in terms of the angle of incidence and in terms of the distance between the ignition element and the surface of the evaporator element, in particular in the region of the recess wall, an improved radiation energy transfer situation is possible is created.
  • the recess is designed in such a way that its recess wall surrounds at least one area of the ignition element that is effective for generating ignition temperatures.
  • the recess wall surrounds it at least in a partial area thereof with an essentially uniform distance.
  • the heat transfer can also be improved in that the recess is designed to be elongated to match an elongated shape of the ignition element.
  • the cutout be positioned on a side facing the combustion chamber of the evaporator element is open and surrounds an ignition element which engages in this position on the side facing the combustion chamber wall with the recess wall.
  • a very efficient transfer of the radiant heat to the evaporator element can be achieved if the recess wall is in the Surrounds recess engagingly positioned ignition device in an angular range of at least 150 °.
  • the evaporator medium can be formed from porous or braid-like material. Steel mesh or other foam-like materials such as e.g. Foam ceramic, in question.
  • the evaporator element is designed essentially in the form of a circular disk or in the manner of an annular disk, and the recess is designed to extend essentially radially in the evaporator element and is open to a radial outside.
  • the present invention further relates to an evaporator burner comprising a combustion chamber housing forming a combustion chamber with a combustion chamber outer wall and a combustion chamber bottom wall, an evaporator element according to the invention being provided on one of the combustion chamber walls, preferably the combustion chamber bottom wall, and an ignition element being positioned so as to engage in the recess in the evaporator element.
  • a depression is provided in one of the combustion chamber walls, into which the evaporator element engages in its area having the recess.
  • FIGS. 1 to 3 show a combustion chamber housing 10 with an evaporator element designed according to the principles of the present invention 18 made of porous or other material that can be used for fuel delivery under capillary action.
  • a combustion chamber housing 10 which in the illustrated case provides a circular cylindrical shape for the combustion chamber 12, comprises a combustion chamber outer wall 14 and a combustion chamber bottom wall 16.
  • the evaporator element 18 is arranged on the combustion chamber bottom wall 16 on its side facing the combustion chamber 12.
  • the ignition element which in turn is in the form of a glow plug, engages with respect to a longitudinal axis L of the combustion chamber housing 10 from radially outside through an opening 24 in the outer wall 14 of the combustion chamber and extends in the radial direction into a recess 26 provided in the evaporator element 18.
  • This recess As can be seen above all in FIG. 3, 26 is open on the side of the evaporator element 18 facing the combustion chamber 12 and has a partially circular shape in cross section. The depth of the recess 26 is dimensioned such that the ignition element 20 engaging in it essentially completely engages in the recess 26 in the direction of the longitudinal axis L.
  • the recess 26 is open to enable the ignition element 22 to engage radially therein.
  • the recess 26 is also elongated.
  • the recess 26 with an elongated shape is likewise rounded in its end region 28 in accordance with the shape of the ignition element 20.
  • the evaporator element 18 Since the evaporator element 18 is formed from a material whose thickness is smaller than the thickness of the ignition element 20, the evaporator element 18 in its area forming the recess 26 has a bulge which essentially corresponds to the contour of the recess.
  • the latter In order to enable the flat positioning of the evaporator element 18 on the combustion chamber bottom wall 16, the latter has a depression 32 corresponding in shape to the bulge in the evaporator element 18.
  • an opening 34 is formed in the combustion chamber bottom wall 16, through which the fuel is then introduced into the evaporator element 18, and as can be seen in FIG. 1, this introduction then advantageously takes place in the area in which the evaporator element 18 has the bulge.
  • the air required for combustion can be conveyed into the combustion chamber 12, for example, via air inlet openings 36 which are formed in the outer wall 14 of the combustion chamber at a short distance from the bottom wall 16 of the combustion chamber.
  • FIGS. 1 to 3 Due to the coordinated shape of the ignition element 20 on the one hand and the recess 26 on the other hand, a situation is obtained in the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 in which the recess wall 30 the ignition element 20 in an angular range of approximately 180 °, based on a longitudinal central axis of the elongated igniter 20, with a substantially constant distance. This is also illustrated in Fig. 6. Only in the transition area to that section of the recess wall 30 which is no longer designed with a circular contour, but with a rectilinear section in sections, does the distance between the ignition element 20 and the recess wall 30 increase. The same applies in the axial end region 28 of the ignition element 20.
  • FIG. 5 shows an arrangement known from the prior art.
  • the solid line and marked without crosses represents the relative irradiance resulting on the evaporator element as a function of the distance of the radiation perpendicular to the location. It can be seen that there is a maximum of 100% at the location of the vertical incidence, that is to say at 0, but that with increasing distance from this location vertical radiation incidence, there is a clear drop.
  • the line marked with crosses shows the corresponding curve which results when an evaporator element 18 according to the invention is used.
  • FIG. 4 An alternative embodiment of an evaporator element is shown in FIG. 4. It can be seen here that the recess 26 provided for receiving the ignition element 20 is designed such that its recess wall 30 surrounds the ignition element engaging in the recess 26 in an angular range of approximately 270 ° with a substantially constant distance. This has the consequence that, in the representation of FIG. 5, the plateau in which the irradiance is at 100%, based on the total size of the ignition device 20 can be spread even further and thus the radiant heat can be used even more efficiently.
  • the evaporator element 18 is open in the region of its cutout 26 to the combustion chamber 12 in order to allow the vaporized fuel to exit the cutout 26 in the direction of the combustion chamber 12.
  • the recess provided in an evaporator element according to the invention can also have different shapes.
  • the direction of extension can also vary in adaptation to a possibly different direction of extension of the ignition element.
  • the vaporizer element according to the invention also in an annular combustion chamber, in which case the vaporizer element can also be designed in a ring shape in adaptation to the annular combustion chamber base and then has the recess for engaging the ignition element in a peripheral region.
  • evaporator element in principle, it is also possible to line the outer wall of the combustion chamber with an evaporator element according to the invention or, in the case of an annular configuration, possibly also to line an inner wall of the combustion chamber in the manner of a cylindrical sleeve.
  • the evaporator element could then engage, for example in the axial direction, with respect to the longitudinal axis L, through the combustion chamber base in a recess which is then open axially towards the combustion chamber base and extends essentially axially in the evaporator element.

Abstract

The vaporizing element can be positioned on the wall (16) of the combustion chamber (12). It has a recess (26) for the igniter (20). The igniter engages in the recess in such a manner that at least in regions, it fits round it. The recess wall (30) may pass round parts of the igniter to create an effective ignition temperature region (22).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verdampferelement für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät.The present invention relates to an evaporator element for an evaporator burner, in particular for a vehicle heater.

Bei Verdampferbrennern, wie sie beispielsweise in Standheizungen oder Zuheizern bei Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen, wird der Brennstoff durch eine Brennstoffleitung hindurch und in ein an einer Brennkammerwandung positioniertes und die Brennkammer wenigstens bereichsweise auskleidendes Verdampferelement eingespeist. Dieses Verdampferelement ist dazu ausgebildet, den in dieses eingespeisten Brennstoff durch Kapillarbwirkung und ggf. auch unter dem vorherrschenden Brennstoffdruck zu verteilen und in Richtung zu seiner der Brennkammer zugewandten Oberfläche zu fördern. Eine derartige Anordnung ist schematisch in Fig. 8 dargestellt. Man erkennt hier ein Brennkammergehäuse 10a, das eine darin gebildete Brennkammer 12a mit einer Brennkammeraußenwandung 14a und einer Brennkammerbodenwandung 16a umgibt. An der Brennkammerbodenwandung 16a ist diese im Wesenlichen vollständig bedeckend das flächig ausgebildete Verdampferelement 18a aus porösem oder geflecht-' artigem Material vorgesehen. Ein in Form eines Glühzündstiftes ausgebildetes Zündorgan 20a durchsetzt die Brennkammeraußenwandung 14a und liegt mit seinem zum Erzeugen der Zündtemperatur wirksamen Bereich 22a innerhalb der Brennkammer 12a und in geringem Abstand vor dem flächig ausgebildeten Verdampferelement 18a. Es ergibt sich also die in Fig. 7 schematisch angedeutete Situation, bei welcher das Zündorgan 20a mit seinem zum Erzeugen der Zündtemperaturen wirksamen Bereich 22a in geringem Abstand a der im Wesentlichen ebenen Oberfläche des Verdampferelements 18a gegenüberliegt. Man erkennt, dass mit zunehmendem Abstand von dem Ort 0 an der Oberfläche des Verdampferelementes 18a, welchem Ort 0 das Zündorgan 20a mit geringstem Abstand gegenüberliegt, der Abstand zwischen dem Zündorgan und der Oberfläche des Verdampferelements 18a zunimmt. In entsprechender Weise nimmt der Einfallwinkel einer das Zündorgan 20a mit einem jeweiligen Punkt an der Oberfläche des Verdampferelements 18a verbindenden Linie mit der Oberfläche des Verdampferelements 18a ab. Das Zündorgan, welches im Wesentlichen dazu vorgesehen ist, die zum Zünden erforderlichen Temperaturen bereitszustellen und dafür zu sorgen, dass aus dem Verdampferelement 18a verstärkt Brennstoff abdampft, um ein zündfähiges Gemisch zu erzeugen, überträgt die Wärmeenergie im Wesentlichen in Form von Strahlungswärme auf das Verdampferelement 18a. Die übertragene Wärmeenergie nimmt mit dem Abstand zwischen dem Zündorgan 20a und dem jeweiligen Oberflächenbereich quadratisch ab und nimmt ebenso mit dem abnehmenden Einfallswinkel ab. Daraus resultiert, dass ein erheblicher Teil der im Zündorgan 20a bereitgestellten Wärmeenergie tatsächlich nicht effektiv zum Verdampfen bzw. zum Zünden genutzt werden kann.In evaporator burners, such as those used in auxiliary heaters or auxiliary heaters in motor vehicles, the fuel is fed through a fuel line and into an evaporator element positioned on a combustion chamber wall and lining the combustion chamber at least in some areas. This evaporator element is designed to distribute the fuel fed into this by capillary action and possibly also under the prevailing fuel pressure and to convey it in the direction of its surface facing the combustion chamber. Such an arrangement is shown schematically in FIG. 8. A combustion chamber housing 10a can be seen here, which surrounds a combustion chamber 12a formed therein with a combustion chamber outer wall 14a and a combustion chamber bottom wall 16a. On the combustion chamber bottom wall 16a, this is essentially completely covering the planar evaporator element 18a made of porous or braid-like material. An ignition element 20a in the form of a glow ignition pin penetrates the outer wall 14a of the combustion chamber and, with its region 22a effective for generating the ignition temperature, lies within the combustion chamber 12a and at a short distance from the flat evaporator element 18a. This results in the situation indicated schematically in FIG. 7, in which the ignition element 20a, with its region 22a effective for generating the ignition temperatures, lies at a short distance a from the essentially flat surface of the evaporator element 18a. It can be seen that with increasing distance from the location 0 on the surface of the evaporator element 18a, Whichever location 0 the ignition element 20a is at the smallest distance, the distance between the ignition element and the surface of the evaporator element 18a increases. Correspondingly, the angle of incidence of a line connecting the ignition element 20a with a respective point on the surface of the evaporator element 18a decreases with the surface of the evaporator element 18a. The ignition element, which is essentially intended to provide the temperatures required for ignition and to ensure that fuel evaporates increasingly from the evaporator element 18a in order to produce an ignitable mixture, transfers the thermal energy to the evaporator element 18a essentially in the form of radiant heat , The transferred thermal energy decreases quadratically with the distance between the ignition element 20a and the respective surface area and also decreases with the decreasing angle of incidence. As a result, a considerable part of the thermal energy provided in the ignition element 20a cannot actually be used effectively for evaporation or for ignition.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verdampferelement für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, bereitzustellen, bei welchem die in einem Zündorgan zum Verdampfen von Brennstoff bereitgestellte Energie verbessert genutzt werden kann.It is the object of the present invention to provide an evaporator element for an evaporator burner, in particular for a vehicle heater, in which the energy provided in an ignition element for evaporating fuel can be used in an improved manner.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verdampferelement für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, wobei das Verdampferelement zur Positionierung an einer Brennkammerwandung ausgebildet ist und eine Aussparung aufweist zur wenigstens teilweisen Aufnahme eines Zündorgans derart, dass bei in die Aussparung eingreifend positioniertem Zündorgan eine Aussparungswandung das Zündorgan wenigstens bereichsweise umgibt.According to the present invention, this object is achieved by an evaporator element for an evaporator burner, in particular for a vehicle heating device, the evaporator element being designed for positioning on a combustion chamber wall and having a recess for at least partially accommodating an ignition element such that when the ignition element is positioned so as to engage in the recess a recess wall at least partially surrounds the ignition element.

Bei dem erfindungsgemäßen Verdampferelement ist dafür gesorgt, dass dieses abweichend von einer aus dem Stand der Technik bekannten flächigen Konfiguration das Zündorgan wenigstens bereichsweise umgibt, so dass die in Fig. 7 dargestellte nachteilhafte Situation aufgehoben ist und sowohl hinsichtlich des Einfallwinkels als auch hinsichtlich des Abstandes zwischen dem Zündorgan und der Oberfläche des Verdampferelements, insbesondere im Bereich der Aussparungswandung, eine einen verbesserten Strahlungsenergieübertrag ermöglichende Situation geschaffen ist.In the evaporator element according to the invention, it is ensured that it deviates from a flat surface known from the prior art Configuration surrounds the ignition element at least in certain areas, so that the disadvantageous situation shown in FIG. 7 is eliminated and both in terms of the angle of incidence and in terms of the distance between the ignition element and the surface of the evaporator element, in particular in the region of the recess wall, an improved radiation energy transfer situation is possible is created.

Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Aussparung derart ausgebildet ist, dass sie mit ihrer Aussparungswandung wenigstens einen zum Erzeugen von Zündtemperaturen wirksamen Bereich des Zündorgans umgibt.It is particularly advantageous if the recess is designed in such a way that its recess wall surrounds at least one area of the ignition element that is effective for generating ignition temperatures.

Um einen möglichst gleichmäßigen Wärmeübertrag zwischen dem Zündorgan und der Oberfläche des Verdampferelements zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die Aussparungswandung bei wenigstens teilweise in die Aussparung eingreifend positioniertem Zündorgan dieses wenigstens in einem Teilbereich derselben mit im Wesentlichen gleichmäßigem Abstand umgibt. Dabei kann der Wärmeübertrag dadurch auch verbessert werden, dass die Aussparung in Anpassung an eine längliche Form des Zündorgans langgestreckt ausgebildet ist.In order to enable heat transfer between the ignition element and the surface of the evaporator element to be as uniform as possible, it is proposed that, when the ignition element is positioned so as to engage at least partially in the recess, the recess wall surrounds it at least in a partial area thereof with an essentially uniform distance. The heat transfer can also be improved in that the recess is designed to be elongated to match an elongated shape of the ignition element.

Um das Abdampfen von Brennstoff aus dem Verdampferelement in Richtung zu einer Brennkammer hin so weit als möglich zu unterstützen und auch die Wärmeabgabe vom Zündorgan in Richtung Brennkammerwandung so weit als möglich zu unterbinden, wird vorgeschlagen, dass die Aussparung zu einer der Brennkammer zugewandt zu positionierenden Seite des Verdampferelements offen ist und ein in diese eingreifend positioniertes Zündorgan an dessen der Brennkammerwandung zugewandten Seite mit der Aussparungswandung umgibt.In order to support the evaporation of fuel from the evaporator element in the direction of a combustion chamber as far as possible and also to prevent the heat emission from the ignition element in the direction of the combustion chamber wall as far as possible, it is proposed that the cutout be positioned on a side facing the combustion chamber of the evaporator element is open and surrounds an ignition element which engages in this position on the side facing the combustion chamber wall with the recess wall.

Eine sehr effiziente Übertragung der Strahlungswärme auf das Verdampferelement kann erlangt werden, wenn die Aussparungswandung ein in die Aussparung eingreifend positioniertes Zündorgan in einem Winkelbereich von wenigstens 150° umgibt.A very efficient transfer of the radiant heat to the evaporator element can be achieved if the recess wall is in the Surrounds recess engagingly positioned ignition device in an angular range of at least 150 °.

Das Verdampfermedium kann aus porösem oder geflechtartigem Material gebildet sein. Hier kommen beispielsweise Stahlgeflechte oder sonstige schaumartige Materialien, wie z.B. Schaumkeramik, in Frage.The evaporator medium can be formed from porous or braid-like material. Steel mesh or other foam-like materials such as e.g. Foam ceramic, in question.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform kann vorgesehen sein, dass das Verdampferelement im Wesentlichen kreisscheibenartig oder ringscheibenartig ausgebildet ist und die Aussparung sich im Wesentlichen radial erstreckend in dem Verdampferelement ausgebildet ist und zu einer radialen Außenseite offen ist.According to a further advantageous embodiment, it can be provided that the evaporator element is designed essentially in the form of a circular disk or in the manner of an annular disk, and the recess is designed to extend essentially radially in the evaporator element and is open to a radial outside.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Verdampferbrenner, umfassend ein eine Brennkammer bildendes Brennkammergehäuse mit einer Brennkammeraußenwandung und einer Brennkammerbodenwandung, wobei an einer der Brennkammerwandungen, vorzugsweise der Brennkammerbodenwandung, ein erfindungsgemäßes Verdampferelement vorgesehen ist und ein Zündorgan in die Aussparung des Verdampferelements eingreifend positioniert ist.The present invention further relates to an evaporator burner comprising a combustion chamber housing forming a combustion chamber with a combustion chamber outer wall and a combustion chamber bottom wall, an evaporator element according to the invention being provided on one of the combustion chamber walls, preferably the combustion chamber bottom wall, and an ignition element being positioned so as to engage in the recess in the evaporator element.

Um trotz des Bereitstellens der Aussparung im Verdampferelement dieses aus vergleichsweise dünnem Material aufbauen zu können, wird vorgeschlagen, dass in der einen der Brennkammerwandungen eine Einsenkung vorgesehen ist, in welche das Verdampferelement in seinem die Aussparung aufweisenden Bereich eingreift.In order to be able to build it up from comparatively thin material in spite of the provision of the recess in the evaporator element, it is proposed that a depression is provided in one of the combustion chamber walls, into which the evaporator element engages in its area having the recess.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1
eine Längsschnittansicht eines Brennkammergehäuses, in welchem ein erfindungsgemäßes Verdampferelement eingesetzt ist, geschnitten längs einer Linie I - I in Fig. 2;
Fig. 2
eine Querschnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, geschnitten längs einer Linie II - II in Fig. 1;
Fig. 3
eine weitere Längsschnittansicht der Anordnung der Fig. 1, geschnitten längs einer Linie III - III in Fig. 1;
Fig. 4
eine alternative Ausgestaltungsform eines Verdampferelementes;
Fig. 5
ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Strahlungsenergieübertrags von einem als punktförmige Strahlungsquelle betrachteten Zündorgan auf eine Oberfläche darstellt;
Fig. 6
eine Prinzipdarstellung, welche die Abhängigkeit des Abstandes zwischen der Strahlungsquelle und der Oberfläche bei einem erfindungsgemäßen Verdampferelement darstellt;
Fig. 7
eine der Fig. 6 entsprechende Ansicht, welche den Zusammenhang zwischen dem Abstand und dem Ort an der Oberfläche eines Verdampferelements bei einer aus dem Stand der . Technik bekannten Anordnung darstellt;
Fig. 8
eine Längsschnittansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten Brennkammer mit einem am Brennkammerboden angeordneten Verdampferelement.
The invention is described in detail below with reference to the accompanying drawings on the basis of preferred embodiments. It shows:
Fig. 1
a longitudinal sectional view of a combustion chamber housing, in which an evaporator element according to the invention is used, cut along a line I - I in Fig. 2;
Fig. 2
a cross-sectional view of the arrangement shown in Figure 1, taken along a line II - II in Fig. 1.
Fig. 3
another longitudinal sectional view of the arrangement of Figure 1, taken along a line III - III in Fig. 1.
Fig. 4
an alternative embodiment of an evaporator element;
Fig. 5
a diagram illustrating the dependence of the radiation energy transfer on a surface from an ignition device considered to be a punctiform radiation source;
Fig. 6
a schematic diagram showing the dependence of the distance between the radiation source and the surface in an evaporator element according to the invention;
Fig. 7
a view corresponding to FIG. 6, which shows the relationship between the distance and the location on the surface of an evaporator element in a from the prior art. Technology known arrangement;
Fig. 8
a longitudinal sectional view of a combustion chamber known from the prior art with an evaporator element arranged on the combustion chamber base.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen ein Brennkammergehäuse 10 mit einem gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgestalteten Verdampferelement 18 aus porösem oder sonstigem zur Brennstoffförderung unter Kapillarwirkung einsetzbaren Material. Auch bei dieser Anordnung umfasst ein Brennkammergehäuse 10, das im dargestellten Fall eine kreiszylindrische Form für die Brennkammer 12 bereitstellt, eine Brennkammeraußenwandung 14 und eine Brennkammerbodenwandung 16. An der Brennkammerbodenwandung 16 ist an deren der Brennkammer 12 zugewandten Seite das Verdampferelement 18 angeordnet. Das Zündorgan, das wiederum in Form eines Glühzündstiftes ausgebildet ist, greift, bezogen auf eine Längsachse L des Brennkammergehäuses 10, von radial außen durch eine Öffnung 24 der Brennkammeraußenwandung 14 und erstreckt sich in radialer Richtung in eine im Verdampferelement 18 vorgesehene Aussparung 26. Diese Aussparung 26 ist, wie man vor allem auch in Fig. 3 erkennt, an der der Brennkammer 12 zugewandten Seite des Verdampferelements 18 offen und weist im Querschnitt eine teilweise kreisartige Formgebung auf. Die Tiefe der Aussparung 26 ist derart bemessen, dass das in diese eingreifende Zündorgan 20 in Richtung der Längsachse L im Wesentlichen vollständig in die Aussparung 26 eingreift. Im radial äußeren Bereich ist die Aussparung 26 zum Ermöglichen des radialen Eingreifens des Zündorgans 22 in diese offen. In Anpassung an die langgestreckte Formgebung des Zündorgans 20 ist auch die Aussparung 26 langgestreckt ausgebildet. In dem dem Längsende 28 des Zündorgans 20 nahen Bereich ist die mit länglicher Gestalt ausgebildete Aussparung 26 entsprechend der Formgebung des Zündorgans 20 in seinem Endbereich 28 ebenfalls abgerundet ausgebildet.FIGS. 1 to 3 show a combustion chamber housing 10 with an evaporator element designed according to the principles of the present invention 18 made of porous or other material that can be used for fuel delivery under capillary action. In this arrangement, too, a combustion chamber housing 10, which in the illustrated case provides a circular cylindrical shape for the combustion chamber 12, comprises a combustion chamber outer wall 14 and a combustion chamber bottom wall 16. The evaporator element 18 is arranged on the combustion chamber bottom wall 16 on its side facing the combustion chamber 12. The ignition element, which in turn is in the form of a glow plug, engages with respect to a longitudinal axis L of the combustion chamber housing 10 from radially outside through an opening 24 in the outer wall 14 of the combustion chamber and extends in the radial direction into a recess 26 provided in the evaporator element 18. This recess As can be seen above all in FIG. 3, 26 is open on the side of the evaporator element 18 facing the combustion chamber 12 and has a partially circular shape in cross section. The depth of the recess 26 is dimensioned such that the ignition element 20 engaging in it essentially completely engages in the recess 26 in the direction of the longitudinal axis L. In the radially outer region, the recess 26 is open to enable the ignition element 22 to engage radially therein. In adaptation to the elongated shape of the ignition element 20, the recess 26 is also elongated. In the region near the longitudinal end 28 of the ignition element 20, the recess 26 with an elongated shape is likewise rounded in its end region 28 in accordance with the shape of the ignition element 20.

Es ergibt sich somit eine Konfiguration, bei welcher die Aussparungswandung 30 das Zündorgan 20 in einem Großteil seiner Erstreckungslänge mit näherungsweise gleichmäßigem Abstand in Umfangsrichtung bezüglich einer Längsachse L des Zündorgans 20 umgibt, wobei zwischen dem Zündorgan 20 und der Aussparungswandung 30 ein kleiner Zwischenraum gelassen ist, um die Erzeugung einer mit verdampftem Brennstoff angereicherten Atmosphäre zu ermöglichen.This results in a configuration in which the recess wall 30 surrounds the ignition element 20 over a large part of its extension length with an approximately uniform distance in the circumferential direction with respect to a longitudinal axis L of the ignition element 20, a small space being left between the ignition element 20 and the recess wall 30, to enable the creation of an atmosphere enriched with vaporized fuel.

Da das Verdampferelement 18 aus einem Material gebildet ist, dessen Dicke kleiner ist als die Dicke des Zündorgans 20, weist das Verdampferelement 18 in seinem die Aussparung 26 bildenden Bereich eine im Wesentlichen auch der Kontur der Aussparung entsprechende Ausbauchung auf. Um die flächige Positionierung des Verdampferelements 18 an der Brennkammerbodenwandung 16 zu ermöglichen, weist diese eine in ihrer Form der angesprochenen Ausbauchung im Verdampferelement 18 entsprechende Einsenkung 32 auf. Im Bereich dieser Einsenkung 32 ist in der Brennkammerbodenwandung 16 eine Öffnung 34 gebildet, durch welche hindurch dann der Brennstoff in das Verdampferelement 18 eingeleitet wird, wobei, wie man in Fig. 1 erkennt, diese Einleitung dann vorteilhafter Weise in demjenigen Bereich erfolgt, in welchem das Verdampferelement 18 die Ausbauchung aufweist. Die zur Verbrennung erforderliche Luft kann beispielsweise über Lufteinleitöffnungen 36 in die Brennkammer 12 gefördert werden, die in der Brennkammeraußenwandung 14 in geringem Abstand von der Brennkammerbodenwandung 16 ausgebildet sind.Since the evaporator element 18 is formed from a material whose thickness is smaller than the thickness of the ignition element 20, the evaporator element 18 in its area forming the recess 26 has a bulge which essentially corresponds to the contour of the recess. In order to enable the flat positioning of the evaporator element 18 on the combustion chamber bottom wall 16, the latter has a depression 32 corresponding in shape to the bulge in the evaporator element 18. In the area of this depression 32, an opening 34 is formed in the combustion chamber bottom wall 16, through which the fuel is then introduced into the evaporator element 18, and as can be seen in FIG. 1, this introduction then advantageously takes place in the area in which the evaporator element 18 has the bulge. The air required for combustion can be conveyed into the combustion chamber 12, for example, via air inlet openings 36 which are formed in the outer wall 14 of the combustion chamber at a short distance from the bottom wall 16 of the combustion chamber.

Durch die aufeinander abgestimmte Formgebung des Zündorgans 20 einerseits und der Aussparung 26 andererseits wird bei der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausgestaltungsform eine Situation erhalten, bei welcher die Aussparungswandung 30 das Zündorgan 20 in einem Winkelbereich von etwa 180°, bezogen auf eine Längsmittenachse des langgestreckten Zündorgans 20, mit im Wesentlichen konstantem Abstand umgibt. Dies ist in Fig. 6 auch veranschaulicht. Erst im Übergangsbereich zu demjenigen Abschnitt der Aussparungswandung 30, der nicht mehr mit kreisförmiger Kontur, sondern mit abschnittsweise geradliniger Kontur ausgebildet ist, nimmt dann der Abstand zwischen dem Zündorgan 20 und der Aussparungswandung 30 zu. Entsprechendes gilt auch im axialen Endbereich 28 des Zündorgans 20.Due to the coordinated shape of the ignition element 20 on the one hand and the recess 26 on the other hand, a situation is obtained in the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 in which the recess wall 30 the ignition element 20 in an angular range of approximately 180 °, based on a longitudinal central axis of the elongated igniter 20, with a substantially constant distance. This is also illustrated in Fig. 6. Only in the transition area to that section of the recess wall 30 which is no longer designed with a circular contour, but with a rectilinear section in sections, does the distance between the ignition element 20 and the recess wall 30 increase. The same applies in the axial end region 28 of the ignition element 20.

Den hinsichtlich der Wärmeübertragung erzeugten Vorteil des erfindungsgemäß ausgestalteten Verdampferelements 18 vor allem auch im Vergleich zu einer aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung zeigt die Fig. 5. Dort repräsentiert die durchgezogene und ohne Kreuze gekennzeichnete Linie die in Abhängigkeit vom Abstand zum Ort senkrechten Strahlungseinfalls auf das Verdampferelement sich ergebende relative Bestrahlungsstärke. Man erkennt, dass am Ort des senkrechten Einfalls, also bei 0, das Maximum von 100% vorliegt, dass mit zunehmendem Abstand von diesem Ort senkrechten Strahlungseinfalls aber ein deutlicher Abfall vorhanden ist. Im Vergleich dazu zeigt die mit Kreuzen gekennzeichnete Linie die entsprechende Kurve, welche sich bei Einsatz eines erfindungsgemäßen Verdampferelements 18 ergibt. Man erkennt, dass in demjenigen Bereich, in welchem das Verdampferelement 18 mit seiner Aussparungswandung 30 das Zündorgan 20 mit näherungsweise konstantem Abstand umgibt, die maximale Übertragung von Strahlungswärme erhalten wird. Erst in denjenigen Bereichen, in welchen ein Abweichen von dem konstanten Abstand zwischen der Aussparungswandung 30 und dem Zündorgan 20 auftritt, nimmt die Bestrahlungsstärke dann ab. Daraus erkennt man, dass die vom Zündorgan 20 abgegebene Strahlungsenergie wesentlich effizienter auf das Verdampferelement 18 übertragen wird und somit die Abdampfungsrate bei gleicher bereitgestellter Strahlungsenergie erheblich verbessert wird. Dies führt dazu, dass im Bereich des Zündorgans 20 wesentlich schneller ein zündfähiges Gemisch bereitgestellt werden kann, so dass auch das Zünden und der Übergang zum normalen Verbrennungsbetrieb deutlich schnell ablaufen werden. Die Folge davon ist eine im Zündbetriebzustand deutlich reduzierte Schadstoffmenge.The advantage of the evaporator element 18 designed according to the invention in terms of heat transfer, above all also in comparison FIG. 5 shows an arrangement known from the prior art. The solid line and marked without crosses represents the relative irradiance resulting on the evaporator element as a function of the distance of the radiation perpendicular to the location. It can be seen that there is a maximum of 100% at the location of the vertical incidence, that is to say at 0, but that with increasing distance from this location vertical radiation incidence, there is a clear drop. In comparison, the line marked with crosses shows the corresponding curve which results when an evaporator element 18 according to the invention is used. It can be seen that in the area in which the evaporator element 18 with its recess wall 30 surrounds the ignition element 20 at an approximately constant distance, the maximum transfer of radiant heat is obtained. Only in those areas in which there is a deviation from the constant distance between the recess wall 30 and the ignition element 20 does the irradiance then decrease. From this it can be seen that the radiation energy emitted by the ignition element 20 is transferred to the evaporator element 18 in a much more efficient manner and thus the evaporation rate is considerably improved with the same radiation energy provided. The result of this is that an ignitable mixture can be provided much faster in the area of the ignition member 20, so that the ignition and the transition to normal combustion operation will also take place significantly more quickly. The consequence of this is a significantly reduced amount of pollutants in the ignition operating state.

Eine alternative Ausgestaltungsform eines Verdampferelements ist in Fig. 4 gezeigt. Man erkennt hier, dass die zum Aufnehmen des Zündorgans 20 bereitgestellte Aussparung 26 derart ausgebildet ist, dass sie mit ihrer Aussparungswandung 30 das in die Aussparung 26 eingreifende Zündorgan in einem Winkelbereich von näherungsweise 270° mit im Wesentlichen konstantem Abstand umgibt. Dies hat zur Folge, dass bei der Darstellung der Fig. 5 das Plateau, in welchem die Bestrahlungsstärke bei 100% ist, bezogen auf den Gesamtumfang des Zündorgans 20 noch weiter verbreitet werden kann und somit die Strahlungswärme noch effizienter genutzt werden kann. Auch hier ist jedoch das Verdampferelement 18 im Bereich seiner Aussparung 26 zur Brennkammer 12 hin offen, um den Austritt des verdampften Brennstoffs aus der Aussparung 26 in Richtung Brennkammer 12 zu ermöglichen.An alternative embodiment of an evaporator element is shown in FIG. 4. It can be seen here that the recess 26 provided for receiving the ignition element 20 is designed such that its recess wall 30 surrounds the ignition element engaging in the recess 26 in an angular range of approximately 270 ° with a substantially constant distance. This has the consequence that, in the representation of FIG. 5, the plateau in which the irradiance is at 100%, based on the total size of the ignition device 20 can be spread even further and thus the radiant heat can be used even more efficiently. Here, too, however, the evaporator element 18 is open in the region of its cutout 26 to the combustion chamber 12 in order to allow the vaporized fuel to exit the cutout 26 in the direction of the combustion chamber 12.

Es sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich in Anpassung an verschieden geformte Zündorgane auch die in einem erfindungsgemäßen Verdampferelement bereitgestellte Aussparung verschiedene Formgebungen aufweisen kann. Auch kann die Erstreckungsrichtung in Anpassung an eine ggf. andere Erstreckungsrichtung des Zündorgans abweichen. Selbstverständlich ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Verdampferelement auch bei einer ringförmig ausgestalteten Brennkammer einzusetzen, bei welcher dann in Anpassung an den ringförmigen Brennkammerboden auch das Verdampferelement ringförmig ausgebildet sein kann und in einem Umfangsbereich dann die Aussparung zum Eingreifen des Zündorgans aufweist. Grundsätzlich ist es auch möglich, mit einem erfindungsgemäßen Verdampferelement die Brennkammeraußenwandung oder bei ringförmiger Ausgestaltung ggf. auch eine Brennkammerinnenwandung nach Art einer zylindrischen Hülse auszukleiden. Das Verdampferelement könnte dann beispielsweise in axialer Richtung, bezogen auf die Längsachse L, durch den Brennkammerboden hindurch in eine dann axial zum Brennkammerboden hin offene und sich im Wesentlichen axial im Verdampferelement erstreckende Aussparung eingreifen.It should be pointed out that, of course, in adaptation to differently shaped ignition elements, the recess provided in an evaporator element according to the invention can also have different shapes. The direction of extension can also vary in adaptation to a possibly different direction of extension of the ignition element. Of course, it is also possible to use the vaporizer element according to the invention also in an annular combustion chamber, in which case the vaporizer element can also be designed in a ring shape in adaptation to the annular combustion chamber base and then has the recess for engaging the ignition element in a peripheral region. In principle, it is also possible to line the outer wall of the combustion chamber with an evaporator element according to the invention or, in the case of an annular configuration, possibly also to line an inner wall of the combustion chamber in the manner of a cylindrical sleeve. The evaporator element could then engage, for example in the axial direction, with respect to the longitudinal axis L, through the combustion chamber base in a recess which is then open axially towards the combustion chamber base and extends essentially axially in the evaporator element.

Claims (10)

Verdampferelement für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, wobei das Verdampferelement (18) zur Positionierung an einer Brennkammerwandung (16) ausgebildet ist und eine Aussparung (26) aufweist zur wenigstens teilweisen Aufnahme eines Zündorgans (20) derart, dass bei in die Aussparung eingreifend positioniertem Zündorgan (20) eine Aussparungswandung (30) das Zündorgan (20) wenigstens bereichsweise umgibt.Evaporator element for an evaporator burner, in particular for a vehicle heating device, the evaporator element (18) being designed for positioning on a combustion chamber wall (16) and having a recess (26) for at least partially receiving an ignition element (20) such that it engages in the recess positioned ignition element (20) a recess wall (30) surrounds the ignition element (20) at least in regions. Verdampferelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (26) derart ausgebildet ist, dass sie mit ihrer Aussparungswandung (30) wenigstens einen zum Erzeugen von Zündtemperaturen wirksamen Bereich (22) des Zündorgans (20) umgibt.Evaporator element according to claim 1,
characterized in that the recess (26) is designed such that its recess wall (30) surrounds at least one region (22) of the ignition element (20) which is effective for generating ignition temperatures. Verdampferelement nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungswandung (30) bei wenigstens teilweise in die Aussparung (26) eingreifend positioniertem Zündorgan (20) dieses wenigstens in einem Teilbereich derselben mit im Wesentlichen gleichmäßigem Abstand umgibt.Evaporator element according to claim 1 or 2,
characterized in that, when the ignition element (20) is positioned so that it engages at least partially in the recess (26), the recess wall (30) surrounds it at least in a partial area thereof with a substantially uniform distance. Verdampfermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (26) in Anpassung an eine längliche Form des Zündorgans (20) langgestreckt ausgebildet ist.Evaporator medium according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the recess (26) is elongated to match an elongated shape of the ignition member (20). Verdampfermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (26) zu einer der Brennkammer (12) zugewandt zu positionierenden Seite des Verdampferelements (18) offen ist und ein in diese eingreifend positioniertes Zündorgan (20) an dessen der Brennkammerwandung (16) zugewandten Seite mit der Aussparungswandung (30) umgibt.Evaporator medium according to one of claims 1 to 4,
characterized in that the recess (26) is open to a side of the evaporator element (18) which is to be positioned facing the combustion chamber (12) and a position which engages in it Ignition element (20) on its side facing the combustion chamber wall (16) surrounds the recess wall (30). Verdampfermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungswandung (30) ein in die Aussparung (26) eingreifend positioniertes Zündorgan (20) in einem Winkelbereich von wenigstens 150° umgibt.Evaporator medium according to one of claims 1 to 5,
characterized in that the recess wall (30) surrounds an ignition element (20) positioned to engage in the recess (26) in an angular range of at least 150 °. Verdampfermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampferelement (18) aus porösem Material oder geflechtartigem Material gebildet ist.Evaporator medium according to one of claims 1 to 6,
characterized in that the evaporator element (18) is formed from porous material or braid-like material. Verdampferelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampferelement (18) im Wesentlichen kreisscheibenartig oder ringscheibenartig ausgebildet ist und die Aussparung (26) sich im Wesentlichen radial erstreckend in dem Verdampferelement (18) ausgebildet ist und zu einer radialen Außenseite offen ist.Evaporator element according to one of claims 1 to 7,
characterized in that the evaporator element (18) is designed essentially in the form of a circular disk or in the manner of an annular disk, and the recess (26) is designed to extend essentially radially in the evaporator element (18) and is open to a radial outside. Verdampferbrenner, umfassend ein eine Brennkammer (12) bildendes Brennkammergehäuse (10) mit einer Brennkammeraußenwandung (14) und einer Brennkammerbodenwandung (16), wobei an einer der Brennkammerwandungen (14, 16), vorzugsweise der Brennkammerbodenwandung (16), ein Verdampferelement (18) nach einem der vorangehenden Ansprüche vorgesehen ist und ein Zündorgan (20) in die Aussparung (26) des Verdampferelements (18) eingreifend positioniert ist.Evaporator burner, comprising a combustion chamber housing (10) forming a combustion chamber (12) with a combustion chamber outer wall (14) and a combustion chamber bottom wall (16), an evaporator element (18) on one of the combustion chamber walls (14, 16), preferably the combustion chamber bottom wall (16) is provided according to one of the preceding claims and an ignition member (20) is positioned engaging in the recess (26) of the evaporator element (18). Verdampferbrenner nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass in der einen der Brennkammerwandungen (14, 16) eine Einsenkung (32) vorgesehen ist, in welche das Verdampferelement (18) in seinem die Aussparung (26) aufweisenden Bereich eingreift.Vaporizer burner according to claim 9,
characterized in that a depression (32) is provided in one of the combustion chamber walls (14, 16), into which the Evaporator element (18) engages in its area having the recess (26).
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