EP1574782A2 - Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät - Google Patents

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EP1574782A2
EP1574782A2 EP05001680A EP05001680A EP1574782A2 EP 1574782 A2 EP1574782 A2 EP 1574782A2 EP 05001680 A EP05001680 A EP 05001680A EP 05001680 A EP05001680 A EP 05001680A EP 1574782 A2 EP1574782 A2 EP 1574782A2
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EP
European Patent Office
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combustion chamber
wall
evaporator
bottom wall
fuel
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EP05001680A
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English (en)
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EP1574782A8 (de
EP1574782A3 (de
EP1574782B1 (de
Inventor
Thomas Bauer
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Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
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Priority to PL05001680T priority Critical patent/PL1574782T3/pl
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Publication of EP1574782A8 publication Critical patent/EP1574782A8/de
Publication of EP1574782A3 publication Critical patent/EP1574782A3/de
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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

Definitions

  • the present invention relates to an evaporator burner, in particular for a vehicle heater, comprising a combustion chamber providing Combustor housing with a peripheral wall and a Bottom wall.
  • evaporator burners to be burned in the combustion chamber Air / fuel mixture by evaporation of the first produced liquid supplied fuel.
  • the evaporation can be done by providing a porous evaporator medium on the inside of the Combustor housing supported by which porous evaporator medium the supplied fuel initially over a larger Surface area is distributed and then towards the combustion chamber is evaporated.
  • a heating device to the porous evaporator medium, to provide sufficient heat, especially in the starting phase can also to heavy boiling or heavy evaporating fuels in sufficient amount to be converted into the vapor phase.
  • the Ignition of the air / fuel mixture generated in the combustion chamber takes place by an ignition device, generally a Glühzündux, in the field the porous evaporator medium is arranged or in the Burner chamber extends to produce locally very high temperatures.
  • an ignition device generally a Glühzündux
  • an evaporator burner in particular for a vehicle heater, comprising a combustion chamber housing providing a combustion chamber with a peripheral wall and a bottom wall, wherein the Combustor housing in the region of the peripheral wall and / or in the area the bottom wall at least partially double-walled with a Inner wall and an outer wall and a space between the Inner wall and the outer wall is formed.
  • the Combustor housing Due to the at least partially double-walled design of the Combustor housing with provision of a gap between the two walls is a very compact and stable construction achieved very good thermal insulation of that space area, in the at Burning very high temperatures. Improved by this Isolation can be both the combustion air supply and the Fuel supply at thermally much cheaper conditions respectively. Also, the heat provided in the area of the combustion chamber better to start or to support a suitable Combustion can be used. By providing the gap between the outer wall and the inner wall is still the possibility created by filling this gap with suitably insulating Materials the insulation behavior of such a combustion chamber housing to adapt to the requirements. For example, the gap can be with air or with another thermally even better insulating gas or possibly also be filled with a thermally insulating solid.
  • the inner wall is formed of metal material.
  • the inner wall of metal material ensures that in which the Combustion chamber immediately enclosing component, namely the also Inner wall providing component, a very good thermal conduction takes place, so that the heat generated during combustion in an optimal way and distributed there and where they can be Brennstoffabdampfung can be used. Due to the provision the outer wall and the space between the inner wall and the Exterior wall is nonetheless for a sufficient thermal foreclosure to Environment taken care of.
  • the combustion chamber housing an inner housing with an inner wall providing peripheral wall and bottom wall and a outer housing with a peripheral wall providing the outer wall and bottom wall.
  • the evaporator burner according to the invention can continue in the area of the bottom wall of a the combustion chamber away extending fuel receiving nozzle provided be.
  • the porous evaporator medium may be in this fuel receiving nozzle extend into it and it may be a Brennstoffzu1700technisch be provided for introducing fuel into the in the fuel receiving nozzle provided porous evaporator medium. If this continues is provided that the fuel supply in one by the heater substantially non-heatable region of the porous evaporator medium takes place, the fuel is introduced into the porous evaporator medium at a comparatively low temperature.
  • a premature boiling of low-boiling fuels in the area of the fuel supply line prevented, and by the substantially cold introduction of the liquid fuel in the porous evaporator medium is a clear better homogenization of the fuel flow with pulsed fuel supply obtained.
  • the fuel intake port can continue to gain in one be provided central area of the bottom wall. Through the centered Arrangement of the Brennstoffaufnahemstutzens can over the there provided porous evaporator medium and taking advantage of the capillary action a very even distribution on the other for Brennstoffabdampfung used area of the porous evaporator medium take place.
  • an ignition device can be provided in the fuel intake nozzle.
  • a Evaporator burner in particular for a vehicle heater, comprising a combustion chamber providing combustion chamber housing having a peripheral wall and a bottom wall, wherein in the combustion chamber housing a plurality of combustion air inlet openings open towards the combustion chamber is provided, wherein at least a part of the combustion air introduction openings a projecting towards the combustion chamber and the respective opening of surrounding shipseinleitvorsprung is provided.
  • the preceding embodiment is particularly advantageous when at least part of the combustion air introduction openings in the peripheral wall is provided if in the bottom wall of a porous Evaporator medium is provided and if at least at the bottom wall each one positioned close to the combustion air inlet openings Air introduction projection is provided. In this way it will be ensured that especially in the area where the risk of leakage liquid fuel is relatively high, the accumulation of Fuel in those openings in which the air in the Combustion chamber is to be initiated, is avoided.
  • an evaporator burner is generally designated 10.
  • This Evaporator burner has a substantially pot-like ausgestaltetes Combustor housing 12 on.
  • This combustion chamber housing 12 limited with its pot-like shape, a combustion chamber 14, which at one axial side - axially with respect to a longitudinal center axis L of the evaporator burner -
  • a so-called Flammblende 16 to a Flame tube 18 is open.
  • the combustion chamber housing 12 in principle configured with a peripheral wall 22 and a bottom wall 24 is.
  • the combustion chamber housing 12 with its pot-like and the peripheral wall 22 and the bottom wall 24 include Shaping of two also for each cup-like housing parts 26, 28 built.
  • the housing part 26 forms an inner housing part
  • the housing part 28 forms an outer housing part.
  • Each of these housing parts in turn has a peripheral wall 30 or 32 and a bottom wall 34 and 36, respectively.
  • the peripheral wall 32 of the outer housing 28 is located on the peripheral wall 30 of the inner housing 26 and is with this example firmly connected by soldering, welding or gluing.
  • the peripheral wall 30 of the inner housing 26 is in the area of this free End led radially inward and thus also provides the flame 16 ready.
  • a plurality of air inlet openings 38 provided over which the combustion chamber housing 12 a ring-like surrounding space 40, for example, from a side channel blower supplied combustion air can enter the combustion chamber 14.
  • Clearance 42 To between the inner housing part 26 and the outer housing part 28th to be able to provide the visible in the Fig. Clearance 42 is the outer housing part 28 in its peripheral wall 32 where, respectively a combustion air introduction port 38 is to be formed inside, so toward the combustion chamber 14, formed to a respective Air inlet pipe 44 to form.
  • This Lufteinleitstutzen 44 on the peripheral wall 32 of the outer housing part 28 extend in openings 47th on the peripheral wall 30 of the inner housing part 26 and form with this one substantially dense conclusion to the gap 42 out.
  • the Luftteinleitstutzen such dimensions are that they over the inner surface of the peripheral wall 30 of the inner Housing part in the direction of the combustion chamber projecting and thus form a respective Heilteinleitvorsrpung 46.
  • a flat designed porous evaporator medium 50 is provided in the region of the bottom wall 24 of the combustion chamber housing 12 in the region of the bottom wall 24 of the combustion chamber housing 12 .
  • This example made of braid, knitted fabric, foam ceramic or other open-pored Material provided porous evaporator medium 50 covered preferably substantially the entire bottom wall 24 and is in its radially inner, so the longitudinal center axis L near range, with a hose-like projection 52 is guided into the fuel receiving port 48, and preferably up to a bottom wall 54 thereof.
  • an ignition member 56 is worn, for example a Glühzündx, which along the fuel receiving nozzle 48 or the hose-like projection 52 of the porous Verdampermediums 50th extends in the direction of the combustion chamber 14.
  • the end of the ignition device 56 projects a small piece into the combustion chamber 14. In or near This end is the ignition element, for example, with a filament or the like to locally high temperatures in this area to be able to produce.
  • a ring-like channel 58 is further formed, which of the hose-like projection 52 of the porous evaporator medium 50 is covered and in which a fuel supply line 60 opens.
  • the initially liquid fuel passes via the line 60 in this annular channel 58 is pre-distributed in this and in the tube-like Received approach 52 of the porous evaporator medium 50.
  • this hose-like approach 52 then enters the liquid fuel in the combustion chamber 14 facing the region of the porous evaporator medium 50 using the existing due to the porosity Capillary action.
  • the porous evaporator medium 50 is also associated with a generally designated 62 heater.
  • this comprises two radially staggered and electrically energizable heating elements 64, 66, each spirally or helically embedded in a good thermal conductive material 68, 70 between the bottom wall 34 of the inner housing part 26 and the area of the bottom wall 34 of the porous evaporator medium 50 run.
  • an annular insulation 72 is provided between these two radially staggered heating elements 64, 66.
  • This is for example provided by a ceramic ring or a ring made of other thermally well insulating material, but may also be formed by an air gap.
  • the fuel receiving port 48 is preferably formed of thermally good insulating material, such as zirconium oxide (ZrO 2 ) and / or PTFE. In this way it is achieved that even upon energization of the heater 62 and concomitant heating of the porous evaporator medium 50 in its combustion chamber 14 opposite area a heat transfer to the fuel receiving nozzle 48 and thus a heat transfer to the hose-like projection 52 of the porous evaporator medium 50 is largely excluded.
  • thermally good insulating material such as zirconium oxide (ZrO 2 ) and / or PTFE.
  • the two heating elements 64, 66 are controlled separately from each other, so that depending on the heat demand only one of the heating elements or both energized can also be under the influence of ambient temperature and taking into account the fuel to be evaporated the appropriate Provide amount of heat, especially in the starting phase of the evaporator burner 10 is required to the ignitable air / fuel mixture to create.
  • the combustion chamber housing a very good thermal insulation that volume range which is due to the ongoing combustion or also the excitation of the heater is heated to the environment be obtained.
  • the consequence of this is that in the area of the combustion chamber existing heat can be used efficiently, in particular, too vaporize heavy evaporating fuels to a sufficient degree, allowing a fluid accumulation of non-evaporated fuel can be avoided.
  • This material can For example, be air, but also another, even better thermally insulating gas or a thermally insulating solid material. Further contributes to the improved thermal insulation that the Fuel intake socket also made of thermally good insulating material is formed, so that in particular in the field of fuel supply there is no danger of too early evaporation of the fuel.
  • the inner housing part made of metal, so for example cast material or can be formed from a sheet metal material, as well as Of course, the outer housing part, and still a suitable thermal insulation can be obtained.
  • the inner housing part of metal material that is a thermal good conductive material, has the advantage that when burning in the Combustion chamber 14 resulting heat on this inner housing part very evenly distributed and passed well in the direction of evaporator medium, so that in combustion operation, an improved Brennstoffabdampfung can be obtained, which is especially difficult to use evaporating fuels is beneficial.
  • Another advantage of the arrangement according to the invention is that the Fuel supply in the area of the fuel intake nozzle in one area takes place, with respect to the running in the combustion chamber combustion and also with respect to the heating of the evaporator medium is shielded by the electrically operable heater. That the Fuel introduction into the porous evaporator medium takes place in a comparatively cool area, which has the consequence that a better homogenization of the generally pulsating fuel supplied the delivery or forwarding in the direction of the combustion chamber are obtained can. That is, the projecting into the fuel receiving nozzle portion of Ver Of course, from the remaining section Also formed separately, but arranged in contact with this is essentially for fuel forwarding, but not to Brennstoffabdampfung.
  • the fuel evaporation is mainly in the starting phase take place mainly in that area in which the porous evaporator medium covers the heater, wherein on Reason for the two-stage design of this heater especially in the Start phase can be proceeded so that initially only in the Ignition near area heated the porous evaporator medium especially in order to use electric as efficiently as possible Energy to create an atmosphere that is favorable for the ignition.
  • the ignition device with his free end area still engages in the combustion chamber and especially in This free end can be heated by excitement, so that there Ignition can take place.
  • the centered positioning the ignition and the only short projection into the combustion chamber a Impairment of the flow conditions in the combustion air largely avoided.
  • Another particular advantage of the evaporator burner according to the invention is that especially the porous evaporator medium close combustion air inlet openings with a projection or supernatant with respect to the inner surface of the combustion chamber housing are formed.
  • the openings thus remain especially in the the porous evaporator medium or the bottom wall nearby Open to air inflow and are not affected by fuel deposits, Coking or the like clogged.
  • the in The Fig. shown evaporator burner varies in different areas can be.
  • the fuel receiving socket from its centric positioning after radially outside in the remaining ring-like area of the bottom wall be moved.
  • each suitable materials are selected can.
  • the thermally conductive material 68 or 70 the electric heater 62 good heat conductive ceramic material be.

Abstract

Ein Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfasst ein eine Brennkammer (14) bereitstellendes Brennkammergehäuse (12) mit einer Umfangswandung (22) und einer Bodenwandung (24), wobei das Brennkammergehäuse (12) im Bereich der Umfangswandung (22) oder/und im Bereich der Bodenwandung (24) wenigstens bereichsweise doppelwandig mit einer Innenwand (30, 34) und einer Außenwand (32, 36) und einem Zwischenraum (42)zwischen der Innenwand (30, 34) und der Außenwand (32, 36) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein eine Brennkammer bereitstellendes Brennkammergehäuse mit einer Umfangswandung und einer Bodenwandung.
Bei derartigen Verdampferbrennem wird ein in der Brennkammer zu verbrennendes Luft/Brennstoff-Gemisch durch Abdampfung des zunächst flüssig zugeführten Brennstoffs erzeugt. Die Abdampfung kann durch Bereitstellen eines porösen Verdampfermediums an der Innenseite des Brennkammergehäuses unterstützt werden, durch welches poröse Verdampfermedium der zugeführte Brennstoff zunächst über einen größeren Oberflächenbereich verteilt wird und dann in Richtung zur Brennkammer hin abgedampft wird. Um diese Abdampfung zu unterstützen, ist es weiterhin bekannt, dem porösen Verdampfermedium eine Heizeinrichtung zuzuordnen, um insbesondere in der Startphase ausreichend Wärme bereitstellen zu können, um auch schwer siedende bzw. schwer abdampfende Brennstoffe in ausreichender Menge in die Dampfphase überführen zu können. Die Zündung des in der Brennkammer erzeugten Luft/Brennstoff-Gemisches erfolgt durch ein Zündorgan, im Allgemeinen einen Glühzündstift, der im Bereich des porösen Verdampfermediums angeordnet ist bzw. sich in die Brennkammer erstreckt, um lokal sehr hohe Temperaturen zu erzeugen.
Bei derartigen Verdampferbrennem bestehen verschiedene Probleme. So sollen grundsätzlich solche Verdampferbrenner in Verbindung mit verschiedensten flüssigen Brennstoffen, also beispielsweise Benzin, Diesel oder auch Biodiesel, zum Einsatz gebracht werden können. Diese Brennstoffe weisen jedoch zum Teil ein sehr unterschiedliches Siedeverhalten bzw. unterschiedliche Siedetemperaturen auf, so dass bei leicht siedenden Brennstoffen die Gefahr besteht, dass sie bereits vor Einleitung in das poröse Verdampfermedium beispielsweise in einer Brennstoffzuführleitung zu sieden beginnen und somit das Abdampfverhalten nachteilhaft beeinträchtigt ist. Schwer siedende Brennstoffe können zu dem Problem führen, dass eine Übersättigung des porösen Verdampfermediums erfolgt, mit der Gefahr, dass auf Grund der nicht ausreichenden Abdampfung ein Brennstoffsumpf im Bereich der Brennkammer entsteht, der zu Ablagerungen führen kann. Eine zu starke Erwärmung eines derartigen Verdampferbrenners insbesondere im Bereich der Brennstoffzufuhr und im Bereich der Verbrennungsluftzufuhr kann das Zuführverhalten beeinträchtigen, mit der Gefahr, dass ungünstige Verbrennungsverhältnisse entstehen und dadurch insbesondere auch das Zündverhalten beeinträchtigt wird oder die Verbrennung nicht mit der geforderten Schadstoffemission ablaufen kann.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen in Verbindung mit verschiedenen Brennstoffen gut einsetzbaren Verdampferbrenner vorzusehen, welcher sowohl ein verbessertes Startverhalten, als auch ein verbessertes Verbrennungsverhalten aufweist.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein eine Brennkammer bereitstellendes Brennkammergehäuse mit einer Umfangswandung und einer Bodenwandung, wobei das Brennkammergehäuse im Bereich der Umfangswandung oder/und im Bereich der Bodenwandung wenigstens bereichsweise doppelwandig mit einer Innenwand und einer Außenwand und einem Zwischenraum zwischen der Innenwand und der Außenwand ausgebildet ist.
Durch die wenigstens bereichsweise doppelwandige Ausgestaltung des Brennkammergehäuses mit Bereitstellung eines Zwischenraums zwischen den beiden Wänden wird bei sehr kompaktem und stabilem Aufbau eine sehr gute thermische Isolation desjenigen Raumbereichs erlangt, in dem bei der Verbrennung sehr hohe Temperaturen entstehen. Durch diese verbesserte Isolation kann sowohl die Verbrennungsluftzufuhr als auch die Brennstoffzufuhr bei thermisch wesentlich günstigeren Verhältnissen erfolgen. Auch kann die im Bereich der Brennkammer bereitgestellte Wärme besser zum Starten bzw. auch zur Unterstützung einer geeigneten Verbrennung genutzt werden. Durch das Bereitstellen des Zwischenraums zwischen der Außenwand und der Innenwand ist weiterhin die Möglichkeit geschaffen, durch Auffüllen dieses Zwischenraums mit geeignet isolierenden Materialien das Isolationsverhalten eines derartigen Brennkammergehäuses an die Erfordernisse anzupassen. So kann der Zwischenraum beispielsweise mit Luft oder mit einem anderen thermisch noch besser isolierenden Gas oder ggf. aber auch mit einem thermisch isolierenden Festkörper gefüllt sein.
Gemäß einem weiteren sehr vorteilhaften Aspekt kann vorgesehen sein, dass die Innenwand aus Metallmaterial gebildet ist. Durch das Ausgestalten der Innenwand aus Metallmaterial wird sichergestellt, dass in dem die Brennkammer unmittelbar umschließenden Bauteil, nämlich dem auch die Innenwand bereitstellenden Bauteil, eine sehr gute thermische Leitung erfolgt, so dass die bei der Verbrennung entstehende Wärme in optimaler Art und Weise verteilt und auch dort hingeleitet werden kann, wo sie zur Brennstoffabdampfung genutzt werden kann. Auf Grund des Bereitstellens der Außenwand und des Zwischenraums zwischen der Innenwand und der Außenwand ist gleichwohl für eine ausreichende thermische Abschottung zur Umgebung hin gesorgt.
Bei einer sehr einfach aufzubauenden Ausgestaltungsform kann vorgesehen sein, dass das Brennkammergehäuse ein inneres Gehäuse mit einer die Innenwand bereitstellenden Umfangswandung und Bodenwandung sowie ein äußeres Gehäuse mit einer die Außenwand bereitstellenden Umfangswandung und Bodenwandung aufweist.
Wie bereits eingangs ausgeführt, kann zum Unterstützen der Brennstoffabdampfung in einem derartigen Verdampferbrenner ein poröses Verdampfermedium vorgesehen sein, vorzugsweise im Bereich der Bodenwandung.
Um insbesondere in der Startphase bei vergleichsweise niedrigen Umgebungstemperaturen eine ausreichende Brennstoffabdampfung vor allem auch bei schwer abdampfenden Brennstoffen erlangen zu können, kann dem porösen Verdampfermedium eine Heizeinrichtung zugeordnet sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verdampferbrenners kann weiter im Bereich der Bodenwandung ein sich von der Brennkammer weg erstreckender Brennstoffaufnahmestutzen vorgesehen sein. Das poröse Verdampfermedium kann sich in diesen Brennstoffaufnahmestutzen hinein erstrecken und es kann eine Brennstoffzuführleitung vorgesehen sein zum Einleiten von Brennstoff in das in dem Brennstoffaufnahmestutzen vorgesehene poröse Verdampfermedium. Wenn dabei weiter vorgesehen ist, dass die Brennstoffzufuhr in einem durch die Heizeinrichtung im Wesentlichen nicht erwärmbaren Bereich des porösen Verdampfermediums erfolgt, erfolgt die Brennstoffeinleitung in das poröse Verdampfermedium bei vergleichsweise niedriger Temperatur. Somit wird ein vorzeitiges Sieden leicht siedender Brennstoffe im Bereich der Brennstoffzuführleitung verhindert, und durch das im Wesentlichen kalte Einleiten des flüssigen Brennstoffs in das poröse Verdampfermedium wird eine deutlich bessere Vergleichmäßigung des Bresnnstoffstroms bei gepulster Brennstoffzufuhr erlangt.
Um in der Brennkammer eine möglichst gleichmäßige Brennstoffabdampfung zu erlangen, kann weiter der Brennstoffaufnahmestutzen in einem zentralen Bereich der Bodenwandung vorgesehen sein. Durch die zentrierte Anordnung des Brennstoffaufnahemstutzens kann über das dort vorgesehene poröse Verdampfermedium und unter Ausnutzung der Kapillarwirkung eine sehr gleichmäßige Verteilung auf den anderen zur Brennstoffabdampfung genutzten Bereich des porösen Verdampfermediums erfolgen.
Weiter kann im Brennstoffaufnahmestutzen ein Zündorgan vorgesehen sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, welcher selbstverständlich mit den vorangehenden Aspekten bzw. Merkmalsgruppen kombiniert sein kann, wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein eine Brennkammer bereitstellendes Brennkammergehäuse mit einer Umfangswandung und einer Bodenwandung, wobei in dem Brennkammergehäuse eine Mehrzahl von zur Brennkammer hin offenen Verbrennungslufteinleitöffnungen vorgesehen ist, wobei wenigstens bei einem Teil der Verbrennungslufteinleitöffnungen ein in Richtung zur Brennkammer vorstehender und die jeweilige Öffnung umgebender Lufteinleitvorsprung vorgesehen ist.
Durch das Vorsehen der Lufteinleitvorsprünge im Bereich von wenigstens einem Teil der Verbrennungslufteinleitöffnungen wird verhindert, dass im Bereich derartiger Öffnungen bzw. der diese Öffnungen aufweisenden Wandung sich ansammelnder Brennstoff in die Öffnungen eintritt, diese verstopft und dort zu Ablagerungen führt. Diese Gefahr ist insbesondere bei schwer siedenden bzw. schwer verdampfenden Brennstoffen gegeben, welche bei der vorangehend angesprochenen und in ungünstigen Zuständen auftretenden Übersättigung des porösen Verdampfermediums in flüssiger Form aus diesem austreten können und sich dann an der die Brennkammer begrenzenden Wandung ansammeln können.
Die vorangehende Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn wenigstens ein Teil der Verbrennungslufteinleitöffnungen in der Umfangswandung vorgesehen ist, wenn im Bereich der Bodenwandung ein poröses Verdampfermedium vorgesehen ist und wenn zumindest bei der Bodenwandung nahe positionierten Verbrennungslufteinleitöffnungen jeweils ein Lufteinleitvorsprung vorgesehen ist. Auf diese Art und Weise wird sichergestellt, dass vor allem in demjenigen Bereich, in dem die Gefahr des Austritts flüssigen Brennstoffs vergleichsweise hoch ist, die Ansammlung des Brennstoffs in denjenigen Öffnungen, in welchen die Luft in die Brennkammer eingeleitet werden soll, vermieden wird.
Zum Bereitstellen derartiger Lufteinleitvorsprünge kann insbesondere bei doppelwandiger Ausgestaltung des Brennkammergehäuses an der Außenwand ein in Richtung zur Brennkammer und durch eine Öffnung in der Innenwand sich hindurch erstreckender Lufteinleitstutzen vorgesehen sein.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung detailliert beschrieben, welche eine Teil-Längsschnittansicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten Verdampferbrenners zeigt.
In der Fig. ist ein Verdampferbrenner allgemein mit 10 bezeichnet. Dieser Verdampferbrenner weist ein im Wesentlichen topfartig ausgestaltetes Brennkammergehäuse 12 auf. Dieses Brennkammergehäuse 12 begrenzt mit seiner topfartigen Formgebung eine Brennkammer 14, die an einer axialen Seite - axial bezogen auf eine Längsmittenachse L des Verdampferbrenners - über eine so genannte Flammblende 16 zu einem Flammrohr 18 hin offen ist. Über die im Flammrohr 18 gebildete Ausbrandstrecke strömen die Verbrennungsabgase in Richtung zu einer Wärmetauscheranordnung, um dort Wärme auf ein zu erwärmendes Medium zu übertragen.
Man erkennt in der Fig., dass das Brennkammergehäuse 12 grundsätzlich mit einer Umfangswandung 22 und einer Bodenwandung 24 ausgestaltetet ist. Insbesondere ist das Brennkammergehäuse 12 mit seiner topfartigen und die Umfangswandung 22 und die Bodenwandung 24 umfassenden Formgebung aus zwei für sich ebenfalls jeweils topfartigen Gehäuseteilen 26, 28 aufgebaut. Dabei bildet das Gehäuseteil 26 ein inneres Gehäuseteil, und das Gehäuseteil 28 bildet ein äußeres Gehäuseteil. Jedes dieser Gehäuseteile weist für sich wiederum eine Umfangswandung 30 bzw. 32 und eine Bodenwandung 34 bzw. 36 auf. Im Bereich ihres axial freien Endes liegt die Umfangswandung 32 des äußeren Gehäuses 28 auf der Umfangswandung 30 des inneren Gehäuses 26 auf und ist mit dieser beispielsweise durch Verlötung, Verschweißung oder Verklebung fest verbunden. Die Umfangswandung 30 des inneren Gehäuses 26 ist im Bereich dieses freien Endes nach radial innen geführt und stellt somit auch die Flammblende 16 bereit.
Im Bereich der Umfangswandung 22 sind mehrere Lufteinleitöffnungen 38 vorgesehen, über welche die über einen das Brennkammergehäuse 12 ringartig umgebenden Raum 40 beispielsweise von einem Seitenkanalgebläse herangeförderte Verbrennungsluft in die Brennkammer 14 eintreten kann. Um zwischen dem inneren Gehäuseteil 26 und dem äußeren Gehäuseteil 28 den in der Fig. erkennbaren Zwischenraum 42 bereitstellen zu können, ist das äußere Gehäuseteil 28 in seiner Umfangswandung 32 dort, wo jeweils eine Verbrennunglufteinleitöffnung 38 gebildet werden soll, nach innen, also in Richtung zur Brennkammer 14 hin, ausgeformt, um einen jeweiligen Lufteinleitstutzen 44 zu bilden. Diese Lufteinleitstutzen 44 an der Umfangswandung 32 des äußeren Gehäuseteils 28 erstrecken sich in Öffnungen 47 an der Umfangswandung 30 des inneren Gehäuseteils 26 und bilden mit diesen einen im Wesentlichen dichten Abschluss zum Zwischenraum 42 hin.
Man erkennt in der Fig. weiter, dass bei den der Bodenwandung 24 nahen Verbrennungslufteinleitöffnungen 38 die Lufteinleitstutzen derart bemessen sind, dass sie über die Innenoberfläche der Umfangswandung 30 des inneren Gehäuseteils in Richtung zur Brennkammer hin hervorstehen und somit einen jeweiligen Lufteinleitvorsrpung 46 bilden.
In der Bodenwandung 24 des Brennkammergehäuses 12 bzw. den Bodenwandungen 34, 36 des inneren Gehäuseteils 26 bzw. des äußeren Gehäuseteils 28 ist jeweils in einem zentralen, also der Längsmittenachse L nahe liegenden Bereich eine Öffnung gebildet. In diese Öffnung der Bodenwandung 36 des äußeren Gehäuseteils 28 ist ein beispielsweise ebenfalls topfartig ausgestalteter Brennstoffaufnahmestutzen 48 eingeführt, und zwar so weit, dass er bis zur Bodenwandung 34 des inneren Gehäuseteils 26 reicht und beispielsweise an dieser anstößt. Der sich im Wesentlichen in Richtung von der Brennkammer 14 weg erstreckende Brennstoffaufnahmestutzen 48 ist, um auch hier einen dichten Abschluss des Zwischenraums 42 bereitstellen zu können, vorzugsweise sowohl mit der Bodenwandung 34 als auch mit der Bodenwandung 36 verbunden, beispielsweise durch Verlöten, Verschweißung, Verklebung oder in sonstiger Art und Weise.
Im Bereich der Bodenwandung 24 des Brennkammergehäuses 12 ist ein flächig ausgestaltetes poröses Verdampfermedium 50 vorgesehen. Dieses beispielsweise aus Geflecht, Gewirk, Schaumkeramik oder sonstigem offenporigen Material bereitgestellte poröse Verdampfermedium 50 überdeckt vorzugsweise im Wesentlichen die gesamte Bodenwandung 24 und ist in ihrem radial Inneren, also der Längsmittenachse L nahen Bereich, mit einem schlauchartigen Ansatz 52 in den Brennstoffaufnahmestutzen 48 geführt, und zwar vorzugsweise bis zu einer Bodenwandung 54 desselben. An dieser Bodenwandung 54 ist ferner ein Zündorgan 56 getragen, beispielsweise ein Glühzündstift, welches sich entlang des Brennstoffaufnahmestutzens 48 bzw. des schlauchartigen Ansatzes 52 des porösen Verdampermediums 50 in Richtung zur Brennkammer 14 hin erstreckt. Der Endbereich des Zündorgans 56 ragt ein kleines Stück in die Brennkammer 14. In bzw. nahe diesem Endbereich ist das Zündorgan beispielsweise mit einer Glühwendel oder dergleichen versehen, um lokal in diesem Bereich hohe Temperaturen erzeugen zu können.
Im Brennstoffaufnahmestutzen 48 ist ferner ein ringartiger Kanal 58 gebildet, welcher von dem schlauchartigen Ansatz 52 des porösen Verdampfermediums 50 überdeckt ist und in welchen eine Brennstoffzuführleitung 60 einmündet. Der zunächst flüssige Brennstoff gelangt über die Leitung 60 in diesen ringartigen Kanal 58, wird in diesem vorverteilt und im schlauchartigen Ansatz 52 des porösen Verdampfermediums 50 aufgenommen. Über diesen schlauchartigen Ansatz 52 gelangt der flüssige Brennstoff dann in den der Brennkammer 14 zugewandt liegenden Bereich des porösen Verdampfermediums 50 unter Einsatz der auf Grund der Porosität vorhandenen Kapillarwirkung.
Dem porösen Verdampfermedium 50 ist ferner eine allgemein mit 62 bezeichnete Heizeinrichtung zugeordnet. Diese umfasst im dargestellten Beispiel zwei radial gestaffelt angeordnete und elektrisch erregbare Heizelemente 64, 66, die jeweils spiral- oder wendelartig eingebettet in ein gut thermisch leitendes Material 68, 70 zwischen der Bodenwandung 34 des inneren Gehäuseteils 26 und dem nahe der Bodenwandung 34 flächig ausgebreiteten Bereich des porösen Verdampfermediums 50 verlaufen. Zwischen diesen beiden radial gestaffelt liegenden Heizelementen 64, 66 ist eine ringförmige Isolierung 72 vorgesehen. Diese ist beispielsweise bereitgestellt durch einen Keramikring oder einen Ring aus sonstigem thermisch gut isolierenden Material, kann aber auch durch einen Luftspalt gebildet sein. Auch der Brennstoffaufnahmestutzen 48 ist vorzugsweise aus thermisch gut isolierendem Material gebildet, wie z.B. Zirkonoxid (ZrO2) oder/und PTFE. Auf diese Art und Weise wird erreicht, dass auch bei Erregung der Heizeinrichtung 62 und damit einhergehender Erwärmung des porösen Verdampfermediums 50 in seinem der Brennkammer 14 gegenüber liegenden Bereich ein Wärmeübertrag auf den Brennstoffaufnahmestutzen 48 und damit auch ein Wärmeübertrag auf den schlauchartigen Ansatz 52 des porösen Verdampfermediums 50 weitgehend ausgeschlossen ist. Durch Erregen der Heizeinrichtung 62 wird also primär auch derjenige Brennstoff erwärmt und somit in seiner Verdampfung unterstützt, der in dem der Brennkammer 14 zugewandt liegenden, flächigen Bereich des porösen Verdampfermediums 50 vorhanden ist, während Brennstoff, der noch in der Leitung 60, im Kanal 58 oder in dem schlauchartigen Ansatz 52 vorhanden ist, im Wesentlichen nicht erwärmt wird.
Die beiden Heizelemente 64, 66 sind voneinander separat ansteuerbar, so dass je nach Wärmebedarf nur eines der Heizelemente oder beide erregt werden können, um auch unter dem Einfluss der Umgebungstemperatur und unter Berücksichtigung des zu verdampfenden Brennstoffs die geeignete Wärmemenge bereitzustellen, die insbesondere in der Startphase des Verdampferbrenners 10 erforderlich ist, um das zündbare Luft/Brennstoff-Gemisch zu erzeugen.
Mit einem Verdampferbrenner 10, wie er vorangehend mit Hinblick auf seinen konstruktiven Aufbau beschrieben worden ist, werden verschiedene Vorteile im Betrieb erreicht. Zunächst kann durch die doppelwandige Ausgestaltung des Brennkammergehäuses eine sehr gute thermische Isolation desjenigen Volumenbereichs, der durch die ablaufende Verbrennung bzw. auch die Erregung der Heizeinrichtung erwärmt wird, zur Umgebung hin erlangt werden. Die Folge davon ist, dass die im Bereich der Brennkammer vorhandene Wärme effizient genutzt werden kann, insbesondere um auch schwer verdampfende Brennstoffe in ausreichendem Abmaß zu verdampfen, so dass eine Flüssigkeitsansammlung von nicht verdampftem Brennstoff vermieden werden kann. Hierzu trägt insbesondere auch der zwischen der Außenwand und der Innenwand der doppelwandigen Ausgestaltung des Brennkammergehäuses liegende Zwischenraum bei, der mit einem geeigneten thermisch isolierenden Material gefüllt sein kann. Dieses Material kann beispielsweise Luft sein, kann aber auch ein anderes, noch besser thermisch isolierendes Gas oder ein thermisch isolierendes Festkörpermaterial sein. Weiter trägt zur verbesserten thermischen Isolierung bei, dass der Brennstoffaufnahmestutzen ebenfalls aus thermisch gut isolierendem Material gebildet ist, so dass insbesondere auch im Bereich der Brennstoffzufuhr keine Gefahr eines zu frühen Verdampfens des Brennstoffs gegeben ist.
Ein weiterer Vorteil der doppelwandigen Ausgestaltung ist, dass insbesondere das innere Gehäuseteil aus Metall, also beispielsweise aus Gussmaterial oder aus einem Blechmaterial geformt werden kann, ebenso wie selbstverständlich auch das äußere Gehäuseteil, und trotzdem eine geeignete thermische Isolierung erlangt werden kann. Vor allem das Bereitstellen des inneren Gehäuseteils aus Metallmaterial, also einem thermisch gut leitenden Material, hat den Vorteil, dass die bei der Verbrennung in der Brennkammer 14 entstehende Wärme über dieses innere Gehäuseteil sehr gleichmäßig verteilt und gut in Richtung Verdampfermedium geleitet wird, so dass im Verbrennungsbetrieb eine verbesserte Brennstoffabdampfung erlangt werden kann, was insbesondere beim Einsatz mit schwer verdampfenden Brennstoffen von Vorteil ist.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist, dass die Brennstoffzufuhr im Bereich des Brennstoffaufnahmestutzens in einem Bereich erfolgt, der bezüglich der in der Brennkammer ablaufenden Verbrennung und auch bezüglich der Erwärmung des Verdampfermediums durch die elektrisch betreibbare Heizeinrichtung abgeschirmt ist. D.h. die Brennstoffeinleitung in das poröse Verdampfermedium erfolgt in einem vergleichsweise kühlen Bereich, was zur Folge hat, dass eine bessere Vergleichmäßigung des im Allgemeinen pulsierend zugeführten Brennstoffs bei der Abgabe bzw. Weiterleitung in Richtung Brennkammer erlangt werden kann. D.h., der in den Brennstoffaufnahmestutzen ragende Bereich des Ver dampfervlieses, der selbstverständlich von dem verbleibenden Abschnitt auch getrennt ausgebildet, mit diesem jedoch in Kontakt stehend angeordnet sein kann, dient im Wesentlichen zur Brennstoffweiterleitung, nicht aber zur Brennstoffabdampfung. Die Brennstoffabdampfung wird vor allem auch in der Startphase hauptsächlich in demjenigen Bereich erfolgen, in welchem das poröse Verdampfermedium die Heizeinrichtung überdeckt, wobei auf Grund der zweistufigen Ausgestaltung dieser Heizeinrichtung vor allem in der Startphase so vorgegangen werden kann, dass zunächst nur in dem dem Zündorgan nahe liegenden Bereich das poröse Verdampfermedium erwärmt wird, um vor allem dort unter möglichst effizientem Einsatz elektrischer Energie eine Atmosphäre zu schaffen, die für das Zünden günstig ist. Zu diesem Zwecke ist es weiterhin vorteilhaft, dass das Zündorgan mit seinem freien Endbereich noch in die Brennkammer eingreift und vor allem in diesem freien Endbereich durch Erregung erwärmbar ist, so dass dort die Zündung erfolgen kann. Gleichwohl ist durch die zentrierte Positionierung des Zündorgans und den nur kurzen Überstand in die Brennkammer eine Beeinträchtigung der Strömungsverhältnisse bei der Verbrennungsluft weitgehend vermieden.
Ein weiterer besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verdampferbrenners ist, dass vor allem die dem porösen Verdampfermedium nahe liegenden Verbrennungslufteintrittsöffnungen mit einem Vorsprung bzw. Überstand bezüglich der Innenoberfläche des Brennkammergehäuses ausgebildet sind. Die Gefahr, dass durch übermäßige Brennstoffheranförderung oder ggf. zu schlechte Brennstoffabdampfung in flüssiger Form aus dem porösen Verdampfermedium austretender Brennstoff beim Ansammeln an der Umfangswandung in diese Öffnungen eintritt, kann somit vermieden werden. Die Öffnungen bleiben somit auch insbesondere in dem dem porösen Verdampfermedium bzw. der Bodenwandung nahe liegenden Bereich zur Lufteinströmung offen und werden nicht durch Brennstoffablagerungen, Verkoksungen oder dgl. verstopft.
Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, dass selbstverständlich der in der Fig. dargestellte Verdampferbrenner in verschiedenen Bereichen variiert werden kann. So ist es möglich, das poröse Verdampfermedium auch in den Bereich der Umfangswandung zu erstrecken und beispielsweise an der Bodenwandung einen zentrisch angeordneten und im Wesentlichen in die Brennkammer vor ragenden Verbrennungslufteinlassstutzen mit Eintrittsschlitzen für die Verbrennungsluft vorzusehen. In diesem Falle könnte dann der Brennstoffaufnahmestutzen aus seiner zentrischen Positionierung nach radial außen in den noch vorhandenen ringartigen Bereich der Bodenwandung verlegt werden. Auch ist es selbstverständlich, dass für die verschiedenen Bauteile jeweils geeignete Materialien ausgewählt werden können. So kann beispielsweise das thermisch leitende Material 68 bzw. 70 der elektrischen Heizeinrichtung 62 gut Wärme leitendes Keramikmaterial sein.

Claims (14)

  1. Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein eine Brennkammer (14) bereitstellendes Brennkammergehäuse (12) mit einer Umfangswandung (22) und einer Bodenwandung (24), wobei das Brennkammergehäuse (12) im Bereich der Umfangswandung (22) oder/und im Bereich der Bodenwandung (24) wenigstens bereichsweise doppelwandig mit einer Innenwand (30, 34) und einer Außenwand (32, 36) und einem Zwischenraum (42)zwischen der Innenwand (30, 34) und der Außenwand (32, 36) ausgebildet ist.
  2. Verdampferbrenner nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (30, 34) aus Metallmaterial gebildet ist.
  3. Verdampferbrenner nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Brennkammergehäuse (12) ein inneres Gehäuse (26) mit einer die Innenwand (30, 34) bereitstellenden Umfangswandung (30) und Bodenwandung (34) sowie ein äußeres Gehäuse (28) mit einer die Außenwand (32, 36) bereitstellenden Umfangswandung (32) und Bodenwandung (36) aufweist.
  4. Verdampferbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Bodenwandung (24) des Brennkammergehäuses (12) ein poröses Verdampfermedium (50, 52) vorgesehen ist.
  5. Verdampferbrenner nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass dem porösen Verdampfermedium (50, 52) eine Heizeinrichtung (62) zugeordnet ist.
  6. Verdampferbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Bodenwandung (24) ein sich von der Brennkammer (14) weg erstreckender Brennstoffaufnahmestutzen (48) vorgesehen ist.
  7. Verdampferbrenner nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Verdampfermedium (50, 52) sich in den Brennstoffaufnahmestutzen (48) hinein erstreckt.
  8. Verdampferbrenner nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Brennstofzuführleitung (60) vorgesehen ist zum Einleiten von Brennstoff in das in dem Brennstoffaufnahmestutzen (48) vorgesehene poröse Verdampfermedium (50).
  9. Verdampferbrenner nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzufuhr in einem durch die Heizeinrichtung (62) im Wesentlichen nicht erwärmbaren Bereich (52) des porösen Verdampfermediums (50, 52) erfolgt.
  10. Verdampferbrenner nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffaufnahmestutzen (48) in einem zentralen Bereich der Bodenwandung (24) vorgesehen ist.
  11. Verdampferbrenner nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Brennstoffaufnahmestutzen (48) ein Zündorgan (56) vorgesehen ist.
  12. Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein eine Brennkammer (14) bereitstellendes Brennkammergehäuse (12) mit einer Umfangswandung (22) und einer Bodenwandung (24), wobei in dem Brennkammergehäuse (12) eine Mehrzahl von zur Brennkammer (14) hin offenen Verbrennungslufteinleitöffnungen (38) vorgesehen ist, wobei wenigstens bei einem Teil der Verbrennungslufteinleitöffnungen (38) ein in Richtung zur Brennkammer (14) vorstehender und die jeweilige Öffnung (38) umgebender Lufteinleitvorsprung (46) vorgesehen ist.
  13. Verdampferbrenner nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Verbrennungslufteinleitöffnungen (38) in der Umfangswandung (22) vorgesehen ist, dass im Bereich der Bodenwandung (24) ein poröses Verdampfermedium (50, 52) vorgesehen ist und dass zumindest bei der Bodenwandung (24) nahe positionierten Verbrennungslufteinleitöffnungen (38) jeweils ein Lufteinleitvorsprung (46) vorgesehen ist.
  14. Verdampferbrennkammer nach Anspruch 12 oder 13 und einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass zum Bereitstellen eines Lufteinleitvorsprungs (46) an der Außenwand (32) ein in Richtung zur Brennkammer (14) und durch eine Öffnung (47) in der Innenwand (30) sich hindurch erstreckender Lufteinleitstutzen (44) vorgesehen ist.
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