EP1812748A1 - Brenner für ein heizgerät mit verbesserter brennstoffzuführung, verbessertem hitzeschild und verbesserter prallscheibe - Google Patents
Brenner für ein heizgerät mit verbesserter brennstoffzuführung, verbessertem hitzeschild und verbesserter prallscheibeInfo
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- EP1812748A1 EP1812748A1 EP05806922A EP05806922A EP1812748A1 EP 1812748 A1 EP1812748 A1 EP 1812748A1 EP 05806922 A EP05806922 A EP 05806922A EP 05806922 A EP05806922 A EP 05806922A EP 1812748 A1 EP1812748 A1 EP 1812748A1
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- heat shield
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- F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
- F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
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- F23D11/408—Flow influencing devices in the air tube
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- F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
- F23D2900/11401—Flame intercepting baffles forming part of burner head
Definitions
- the invention relates to a burner for a heater, in particular for use in motor vehicles, with a substantially axially symmetric combustion chamber, a Bren ⁇ nerdüse for supplying and atomizing fuel, the ei ⁇ ne fuel needle for supplying fuel into the combustion chamber and a combustion air supply for feeding combustion air into the combustion chamber, a start zone in which an ignition of the fuel to the start of the burner er ⁇ follows, a heat shield between the burner nozzle and the combustion chamber, wherein the heat shield has openings for supplying secondary air into the combustion chamber, and one in the Combustion chamber arranged baffle plate.
- Such burners which are also referred to as atomizing burners or as spray burners, are used in particular in auxiliary heaters and auxiliary heaters for motor vehicles.
- the requirement to allow different installation positions of the heating appliance is related to the problems relating to the starting behavior.
- the object of the invention is to at least partially overcome the described problems of the prior art and, in particular, to enable a reliable and low-emission or low-smoke starting behavior with different mounting positions.
- the invention is based on the burner of the generic type in that, by selecting the inner diameter of the fuel needle, the exit velocity of the fuel is predetermined in such a way that fuel reaches the starting zone in a substantially unatomized form during a starting phase of the burner Beerleitelemen- th are equipped, and that the baffle plate vor ⁇ a given curvature in the axial direction.
- the inner diameter of the fuel needle compared to fuel needles in heaters of the prior art is increased at the same fuel delivery volume, the exit velocity of the fuel. This makes it possible in any installation position that a fuel jet from the outlet opening of the fuel needle in the Start zone arrives.
- the inner diameter of the fuel needle is between 0.5 and 0.7 mm.
- the exit velocity at inner diameters between 0.5 and 0.7 mm can be almost doubled or even more than doubled ,
- the inner diameter of the fuel needle is about 0.6 mm.
- the exit velocity in the range of 0.35 m / s.
- the exit speed increases during part-load operation, that is to say at a fuel mass flow of 0.2 kg / h from approximately 0.14 m / s to approximately 0.25 m / s.
- the starting zone is designed as a starting chamber into which an ignition element protrudes.
- the wall of the combustion chamber can in this way the
- Combustion chamber wall and adjacent components serve as a wall evaporator after their warming.
- the air guiding elements are formed by tabs formed in the direction of the combustion chamber and integrally formed with the heat shield.
- a heat shield can be manufactured in a simple manner, for example by forming holes with a V-shaped punching tool, which are bent out of the plane of the heat shield after or with the punching operation.
- the invention is also usefully further developed in that the tabs are arranged at different angles to the surface of the heat shield and / or to the radius of the heat shield. Shield are formed. If the tabs extend almost perpendicular to the radius of the heat shield, a strong twist is introduced by the latter, while a lesser twist is introduced by tabs with a smaller angle to the radius. Tabs, which occupy a small angle to the surface of the heat shield, produce Heilströ ⁇ regulations, which have a large radial component and a small axial component, while in tabs with large angles to the surface of the heat shield, the axial component dominated. In this way, it is possible to direct secondary air with little twist into the core region of flame formation.
- the air required for combustion is supplied; however, there is no excessive swirl which would adversely affect the stabilization of the flame.
- a division of the secondary air can take place as a function of the orientation of the individual air guiding elements.
- the tabs are formed in groups at substantially identical angles to the surface of the heat shield and / or to the radius of the heat shield. The collective alignment of the straps results in defined flow states in the combustion chamber.
- the invention is further useful in that the burner has a burnout zone and that the secondary air supplied to the burnout zone has a higher swirl than the secondary air supplied to the start zone.
- the burner has a burnout zone and that the secondary air supplied to the burnout zone has a higher swirl than the secondary air supplied to the start zone.
- a high twist is desired.
- a radially inward swirled back Stream area improves burnout and ensures that the combustion chamber volume is well utilized.
- the curvature is provided in the direction of the burnout zone. As a result, a sufficient space is provided in the region of the starting chamber. Furthermore, it has been found that the curvature in the direction of the burn-out zone does not adversely affect the flow behavior in this zone. In particular, the turbulent pronounced backflow region is retained in the radially inner region of the burnout zone.
- the outer circumference of the baffle plate defines a level and that the ratio between the maximum axial distance of the baffle plate from this plane and the diameter of the baffle plate is between 0.07 and 0.21.
- the most bulged point of the baffle plate is preferably substantially at the center of the assembly with respect to the radial coordinate. From the plane defined by the outer circumference of the baffle plate, this point has an axial distance defined by the specified ratio to the diameter.
- the ratio between the maximum axial distance of the baffle plate from the plane and the diameter of the baffle plate is about 0.14.
- the round diameter of the baffle plate is about 40 mm, while the buckle has a value of about 5.7 mm.
- the invention is based on the finding that the operating behavior of a burner can be markedly improved by the novel fuel feed with a fuel needle having a reduced outlet cross section, the novel heat shield with air guiding elements and the novel curved baffle plate. This applies in particular to the starting behavior, the stability of the burner operation and the possibilities with regard to the installation position of the burner in the motor vehicle.
- FIG. 1 shows a sectional view of a burner according to the invention
- FIG. 2 is a perspective view of a burner flange with a heat shield inserted therein;
- FIG 3 shows a perspective view of a heat shield.
- FIG. 1 shows a sectional view of a device according to the invention
- the burner 10 has a nozzle 12 which is fixedly connected to a heat shield 24.
- the combustion chamber tube 40 is surrounded by an outer tube 42, which forms the burner flange.
- a flame tube 38 is attached.
- the connections between heat shield 24 and combustion chamber tube 40 or between combustion chamber tube 40, outer tube 42 and flame tube 38 are generally welded joints.
- a fuel feed 50 is arranged, which has a metal tube 52 for supplying fuel and a fuel needle 14 for injecting fuel into the combustion chamber 22.
- a baffle plate 36 is further arranged, which has an advantageous curvature. This curvature in the direction of the burn-out zone 32 is advantageous because heat-induced spontaneous changes in form of the baffle plate 36 are thereby prevented. Due to the curvature of the baffle plate 36 in the direction of the Ausbrandzone 32 is also a sufficient space for the accommodation of the start chamber 18 is available. The wall defining the start chamber 18 is welded to the baffle plate 36.
- FIG. 2 shows a perspective view of a burner flange with heat shield inserted therein
- FIG. 3 shows a perspective view of a heat shield.
- the heat shield 24 has a central opening 48 through which the fuel-air mixture discharged from the nozzle 12 enters the combustion chamber. Furthermore, a laterally arranged opening 34 for the passage of the ignition element 20 is provided. On the heat shield 24 fastening pins 44, 46 are further provided, on which the nozzle 12 is attached.
- the heat shield 24 also has a plurality of openings 26 through which secondary air can enter the combustion chamber 22. On the combustion chamber 22 facing side of the Hit ⁇ zeschildes 24 triangular air guide elements 28, 30 are provided.
- a first group of air guiding elements whose members are partially designated by the reference numeral 28, are aligned at a large angle to the radius of the heat shield 24, that is to say their orientation is substantially or almost tangential.
- the secondary air which passes through the corresponding openings 26 and whose outlet flow direction is indicated by an arrow, passes with high swirl past the baffle plate 36 into the burn-out zone 32.
- This air which is provided with high swirl, flows radially outer region of the Ausbrandzone 32 in the rear region of the combustion chamber 22, that is in the heat shield 24 facing away from the combustion chamber 22, and then with great turbulence in the central region back towards the baffle plate 36.
- Another group of air-guiding elements 30 has a smaller angle to the radius of the heat shield 24 in their orientation. These air guide elements are partially identified by the reference numeral 30. Moreover, these air guiding elements 30 have a smaller angle to the surface of the heat shield 24 than the air guiding elements 28. Consequently, secondary air whose outlet flow direction is indicated by a further arrow is guided by these air guiding elements 30 with slight swirl into the core region of the flame , which in particular favors a stable burning behavior.
- a novel spray burner is provided which is improved with regard to the possible installation positions, the starting behavior and the behavior in continuous operation. Furthermore, problems with regard to temperature-induced changes in shape of the baffle plate are avoided.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Brenner für ein Heizgerät, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, mit einer im Wesentlichen axialsymmetrischen Brennkammer (22) , einer Brennerdüse (12) zum Zuführen und Zerstäuben von Brennstoff , die eine Brennstoff nadel (14) zum Zuführen von Brennstoff in die Brennkammer (22) und eine Brennluftzuführung (16) zum Zuführen von Brennluft in die Brennkammer aufweist, einer Start zone (18) , in der eine Zündung des Brennstoffs zum Start des Brenners (10) erfolgt, einem Hitzeschild (24) zwischen der Brennerdüse (12) und der Brennkammer (22), wobei der Hitzeschild Öffnungen (28, 30) zum Zuführen von Sekundärluft in die Brennkammer aufweist, und einer in der Brennkammer angeordneten Prallscheibe (36). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass durch die Wahl des Innendurchmessers der Brennstoff nadel (14) die Austrittsgeschwindigkeit des Brennstoffs so vorbestimmt wird, dass während einer Startphase des Brenners (10) Brennstoff in im Wesentlichen unzerstäubter Form die Startzone (18) erreicht, dass die Öffnungen mit Luftleitelementen (28, 30) ausgestattet sind, und dass die Prallscheibe (36) eine vorgegebene Wölbung in axiale Richtung aufweist.
Description
Brenner für ein Heizgerät mit verbesserter Brennstoffzu- führung, verbessertem Hitzeschild und verbesserter Prall¬ scheibe
Die Erfindung betrifft einen Brenner für ein Heizgerät, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, mit einer im Wesentlichen axialsymmetrischen Brennkammer, einer Bren¬ nerdüse zum Zuführen und Zerstäuben von Brennstoff, die ei¬ ne Brennstoffnadel zum Zuführen von Brennstoff in die Brennkammer und eine BrennluftZuführung zum Zuführen von Brennluft in die Brennkammer aufweist, einer Startzone, in der eine Zündung des Brennstoffs zum Start des Brenners er¬ folgt, einem Hitzeschild zwischen der Brennerdüse und der Brennkammer, wobei der Hitzeschild Öffnungen zum Zuführen von Sekundärluft in die Brennkammer aufweist, und einer in der Brennkammer angeordneten Prallscheibe.
Derartige Brenner, die auch als Zerstäubungsbrenner oder als Spray-Brenner bezeichnet werden, kommen insbesondere in Zusatzheizungen und Standheizungen für Kraftfahrzeuge zum Einsatz.
Es existieren zahlreiche Anforderungen an solche Brenner, insbesondere in Bezug auf ein sicheres und weitgehend emis¬ sionsfreies Startverhalten sowie einen stabilen Brennbe¬ trieb. Weiterhin ist man bestrebt, Heizgeräte zu konstruie- ren, die in unterschiedlichen Einbaulagen zum Einsatz kom¬ men können.
Im Hinblick auf das Startverhalten müssen verschiedene Be¬ triebsparameter aufeinander abgestimmt werden. Zum einen ist es erforderlich, während des Brennerstarts in der Startzone ein relativ fettes Brennstoff-Luft-Gemisch zur Verfügung zu stellen, andererseits ist die Bereitstellung einer ausreichenden Menge von primärer Brennluft aber er¬ forderlich, um den Transport des Brennstoffs von der Brenn- Stoffnadel zur Startzone zu gewährleisten.
Die Anforderung, unterschiedliche Ξinbaulagen des Heizgerä¬ tes zu erlauben, hängt mit den Problemen betreffend das Startverhalten zusammen. Um nämlich in der Lage zu sein, bei geringer PrimärluftZuführung Brennstoff in die Startzo¬ ne zu transportieren, hat man bislang in Kauf genommen, die Brennstoffnadel mit nach unten gerichteter Austrittsöffnung zu orientieren; die hatte zur Folge, dass der gesamte Bren¬ ner in senkrechter Einbaulage montiert werden musste.
Um einen stabilen Brennbetrieb des Brenners zu gewährleis¬ ten, sind ebenfalls sich mitunter widersprechende Anforde-
rungen zu erfüllen. Zum einen ist stets eine gute Durchmi¬ schung von Brennstoff und Luft gefordert, zum anderen ist es im Kernbereich der Flamme und dort insbesondere während der Startphase unerwünscht zu hohe Luftanteile und eine zu hohe Verwirbelung zu verursachen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere ein zuverlässiges und emissi- onsarmes beziehungsweise qualmarmes Startverhalten bei un¬ terschiedlichen Einbaulagen zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen An¬ spruches gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Brenner dadurch auf, dass durch die Wahl des Innendurchmessers der Brenn¬ stoffnadel die Austrittsgeschwindigkeit des Brennstoffs so vorbestimmt wird, dass während einer Startphase des Bren¬ ners Brennstoff in im Wesentlichen unzerstäubter Form die Startzone erreicht, dass die Öffnungen mit Luftleitelemen- ten ausgestattet sind, und dass die Prallscheibe eine vor¬ gegebene Wölbung in axiale Richtung aufweist. Durch eine Verringerung des Innendurchmessers der Brennstoffnadel im Vergleich zu Brennstoffnadeln in Heizgeräten des Standes der Technik wird bei gleichem Brennstofffördervolumen die Austrittgeschwindigkeit des Brennstoffs erhöht. Hierdurch gelingt es bei jeglicher Einbaulage, dass ein Brennstoff- strahl von der Austrittsöffnung der Brennstoffnadel in die
Startzone gelangt. Insbesondere bei geringer Primärluftmen¬ ge, wobei die zugeführte Primärluft zudem noch einen nur geringen Drall aufweisen sollte, kann so ein im Wesentli¬ chen unzerstäubter Brennstoffstrahl die Startzone errei- chen. Folglich startet der Brenner sicher, und die Qualm¬ bildung während des Starts wird deutlich verringert. Ein Hitzeschild ist grundsätzlich nützlich, um die Düse und die BrennstoffZuführung gegen die in der Brennkammer vorlie¬ gende Wärmeenergie abzuschirmen. Über den Hitzeschild wird weiterhin Sekundärluft in den Brennraum zugeführt. Indem die Öffnungen zur SekundärluftZuführung mit Luftleitelemen¬ ten ausgestattet sind, kann die Zuführung dieser Sekundär¬ luft gezielt erfolgen, so dass der Brennbetrieb, sowohl im Hinblick auf den Startbetrieb als auch beim Dauerbetrieb gezielt beeinflusst werden kann. Bei eben ausgebildeten Prallscheiben des Standes der Technik ist dies mitunter nicht der Fall, da es temperaturabhängig zu spontanen Form¬ veränderungen kommen kann, die das Brennverhalten des Bren¬ ners nachteilig beeinflussen können.
Es ist bevorzugt, dass der Innendurchmesser der Brennstoff- nadel zwischen 0,5 und 0,7 mm liegt. Im Vergleich zu Aus¬ trittsgeschwindigkeiten bei Brennstoffnadeln des Standes der Technik, bei welchen der Innendurchmesser im Bereich von 0,8 mm liegt, kann die Austrittsgeschwindigkeit bei In¬ nendurchmessern zwischen 0,5 und 0,7 mm nahezu verdoppelt oder sogar mehr als verdoppelt werden.
Besonders bevorzugt ist es, dass der Innendurchmesser der Brennstoffnadel ca. 0,6 mm beträgt. Bei einem solchen In¬ nendurchmesser sind im Volllastbetrieb, das heißt bei einem Brennstoffmassenstrom von 0,5 kg/h Austrittsgeschwindigkei-
ten von über 0,6 m/s möglich, während bei einem Innendurch¬ messer von 0,8 mm die Austrittsgeschwindigkeit im Bereich von 0,35 m/s liegt. Entsprechend erhöht sich die Austritts¬ geschwindigkeit beim Teillastbetrieb, das heißt bei einem Brennstoffmassenstrom von 0,2 kg/h von circa 0,14 m/s auf circa 0,25 m/s. Bei einer entsprechenden Auswahl baulicher Eigenschaften beziehungsweise von Betriebsparametern kann das Ziel eines im Wesentlichen unzerstäubten Strahls, der beim Start des Heizgerätes die Startzone erreicht, auch mit einer herkömmlichen Brennstoffnadel mit einem Innendurch¬ messer von ca. 0,8 mm erreicht werden.
Nützlicherweise ist vorgesehen, dass die Startzone als Startkammer ausgebildet ist, in die ein Zündelement hinein- ragt. Die Wand der Brennkammer kann auf diese Weise das
Zündelement umgeben. Während des Startbetriebs kann der
"ballistische" Brennstoffstrahl dann das Zündelement und die Brennkammerwand mit Brennstoff benetzen, so dass die
Brennkammerwand und benachbarte Bauteile nach deren Er- wärmung als Wandverdampfer dienen.
Nützlicherweise ist vorgesehen, dass die Luftleitelemente durch in Richtung der Brennkammer vorstehende einstückig mit dem Hitzeschild ausgebildete Laschen gebildet sind. Ein solcher Hitzeschild ist in einfacher Weise zu fertigen, beispielsweise indem mit einem v-förmigen Stanzwerkzeug La¬ schen geformt werden, die nach oder mit dem Stanzvorgang aus der Ebene des Hitzeschildes herausgebogen werden.
Die Erfindung ist in nützlicher Weise auch dadurch weiter¬ gebildet, dass die Laschen in unterschiedlichen Winkeln zur Oberfläche des Hitzeschildes und/oder zum Radius des Hitze-
Schildes ausgebildet sind. Erstrecken sich die Laschen na¬ hezu senkrecht zum Radius des Hitzeschildes, so wird durch diese ein starker Drall eingebracht, während durch Laschen mit einem kleineren Winkel zum Radius ein geringerer Drall eingebracht wird. Laschen, die einen kleinen Winkel zur Oberfläche des Hitzeschildes einnehmen, erzeugen Luftströ¬ mungen, die eine große radiale Komponente und eine kleine axiale Komponente haben, während bei Laschen mit großen Winkeln zur Oberfläche des Hitzeschildes die axiale Kompo- nente dominiert. Auf diese Weise ist es möglich, Se¬ kundärluft mit geringem Drall in den Kernbereich der Flam¬ menbildung zu leiten. Hierdurch wird einerseits die für die Verbrennung benötigte Luft zugeführt; es liegt jedoch kein übermäßiger Drall vor, der die Stabilisierung der Flamme nachteilig beeinflussen würde. Insbesondere kann eine Auf¬ teilung der Sekundärluft in Abhängigkeit der Ausrichtung der einzelnen Luftleitelemente erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Laschen gruppenweise in im wesentlichen identischen Winkeln zur Oberfläche des Hitzeschildes und/oder zum Ra¬ dius des Hitzeschildes ausgebildet sind. Durch die kollek¬ tive Ausrichtung der Laschen entstehen definierte Strö- mungszustände in der Brennkammer.
Die Erfindung ist weiterhin dadurch nützlich ausgebildet, dass der Brenner eine Ausbrandzone aufweist und dass die der Ausbrandzone zugeführte Sekundärluft einen höheren Drall als die der Startzone zugeführte Sekundärluft auf- weist. In der Ausbrandzone ist ein hoher Drall erwünscht. Insbesondere ein radial innenliegendes verwirbeltes Rück-
Stromgebiet verbessert den Ausbrand und sorgt dafür, dass das Brennkammervolumen gut ausgenutzt wird.
Es ist bevorzugt, dass die Wölbung in Richtung der Aus- brandzone vorgesehen ist. Hierdurch wird ein ausreichender Raum im Bereich der Startkammer zur Verfügung gestellt. Weiterhin hat es sich erwiesen, dass die Wölbung in Rich¬ tung der Ausbrandzone das Strömungsverhalten in dieser Zone nicht negativ beeinflusst. Insbesondere bleibt das verwir- belte ausgeprägte Rückstromgebiet im radial innenliegenden Bereich der Ausbrandzone erhalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Außenumfang der Prallscheibe eine Ebe- ne definiert und dass das Verhältnis zwischen dem maximalen axialen Abstand der Prallscheibe von dieser Ebene und dem Durchmesser der Prallscheibe zwischen 0,07 und 0,21 liegt. Der am weitesten ausgewölbte Punkt der Prallscheibe liegt bezüglich der Radialkoordinate vorzugsweise im Wesentlichen im Zentrum der Anordnung. Von der Ebene, die der Außenum¬ fang der Prallscheibe definiert, hat dieser Punkt einen a- xialen Abstand, der durch das angegebene Verhältnis zum Durchmesser definiert ist.
In diesem Zusammenhang ist insbesondere bevorzugt, dass das Verhältnis zwischen dem maximalen axialen Abstand der Prallscheibe von der Ebene und dem Durchmesser der Prall- Scheibe bei ca. 0,14 liegt. Beispielsweise beträgt der run¬ de Durchmesser der Prallscheibe ca. 40 mm, während die Aus- Wölbung einen Wert von ca. 5,7 mm hat.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die neuartige KraftstoffZuführung mit einer Brennstoffnadel mit vermindertem Austrittsquerschnitt, den neuartigen Hitze¬ schild mit Luftleitelementen und die neuartige gewölbte Prallscheibe das Betriebsverhalten eines Brenners deutlich verbessert werden kann. Dies betrifft insbesondere das Startverhalten, die Stabilität des Brennerbetriebs und die Möglichkeiten im Hinblick auf die Einbaulage des Brenners im Kraftfahrzeug.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispiel¬ haft erläutert.
Dabei zeigt:
Figur 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Bren¬ ners;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines Brenner- flanschs mit darin eingesetztem Hitzeschild; und
Figur 3 eine perspektivische Darstellung eines Hitze¬ schildes.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausfüh¬ rungsformen der Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
Figur 1 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen
Brenners. Der erfindungsgemäße Brenner 10 weist eine Düse 12 auf, die fest mit einem Hitzeschild 24 verbunden ist.
Der Hitzeschild 24 definiert zusammen mit einem mit dem Hitzeschild 24 verbundenen Brennerrohr 40 eine Brennkammer 22. Das Brennkammerrohr 40 ist von einem Außenrohr 42 umge¬ ben, das den Brennerflansch bildet. An diesem Außenrohr 42 ist ein Flammrohr 38 befestigt. Die Verbindungen zwischen Hitzeschild 24 und Brennkammerröhr 40 beziehungsweise zwi¬ schen Brennkammerrohr 40, Außenrohr 42 und Flammrohr 38 sind im Allgemeinen Schweißverbindungen. An der Brennstoff- düse 12 ist eine BrennstoffZuführung 50 angeordnet, die ein Metallrohr 52 zum Zuführen von Brennstoff sowie eine Brenn¬ stoffnadel 14 zum Einspritzen von Brennstoff in die Brenn¬ kammer 22 aufweist. Weiterhin sind im Bereich der Brenn¬ stoffdüse 16 Kanäle zum Zuführen von primärer Brennluft in die Brennstoffdüse 20 vorgesehen, welche an der Brennstoff- nadel 14 vorbeiströmt, um dann entlang der sich radial er¬ weiternden Luftführung der Brennstoffdüse 12 in Richtung Brennkammer und schließlich in die Brennkammer 22 zu strö¬ men. Durch die radiale Erweiterung der Luftführung wird ei¬ ne verbesserte Zerstäubung aufgrund des Venturi-Effektes erzielt. Innerhalb der Brennkammer 22 ist weiterhin eine Prallscheibe 36 angeordnet, die eine vorteilhafte Wölbung aufweist. Diese Wölbung in Richtung der Ausbrandzone 32 ist vorteilhaft, da hierdurch hitzebedingte spontane Formverän¬ derungen der Prallscheibe 36 verhindert werden. Durch die Wölbung der Prallscheibe 36 in Richtung der Ausbrandzone 32 steht außerdem ein ausreichender Raum für die Unterbringung der Startkammer 18 zur Verfügung. Die die Startkammer 18 definierende Wandung ist an der Prallscheibe 36 ange¬ schweißt.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Bren- nerflanschs mit darin eingesetztem Hitzeschild, und Figur 3
zeigt eine perspektivische Darstellung eines Hitzeschildes. Es wird nachfolgend ebenfalls weiterhin auf Komponenten des Brenners gemäß Figur 1 hingewiesen. Der Hitzeschild 24 hat eine zentrale Öffnung 48, durch die das von der Düse 12 ab- gegebene Brennstoff-Luft-Gemisch in die Brennkammer ein¬ tritt. Weiterhin ist eine seitlich angeordnete Öffnung 34 zur Durchführung des Zündelementes 20 vorgesehen. An dem Hitzeschild 24 sind weiterhin Befestigungsstifte 44, 46 vorgesehen, an denen die Düse 12 befestigt wird. Der Hitze- schild 24 weist ferner eine Vielzahl von Öffnungen 26 auf, durch die Sekundärluft in die Brennkammer 22 eintreten kann. Auf der der Brennkammer 22 zugewandten Seite des Hit¬ zeschildes 24 sind dreieckförmige Luftleitelemente 28, 30 vorgesehen. Diese Bewirken aufgrund der unterschiedlichen Winkel zum Radius des Hitzeschildes 24 eine Aufteilung der Sekundärluft. Eine erste Gruppe von Luftleitelementen, de¬ ren Mitglieder teilweise mit dem Bezugszeichen 28 bezeich¬ net sind, sind in einem großem Winkel zum Radius des Hitze¬ schildes 24 ausgerichtet, das heißt ihre Ausrichtung ist im Wesentlichen oder nahezu tangential. Aufgrund dieser Aus¬ richtung wird die durch die entsprechenden Öffnungen 26 durchtretende Sekundärluft, deren Austrittsströmungsrich¬ tung durch einen Pfeil angedeutet ist, mit hohem Drall an der Prallscheibe 36 vorbei in die Ausbrandzone 32 übertre- ten. Diese mit hohem Drall versehene Luft strömt im radial außenliegenden Bereich der Ausbrandzone 32 in den hinteren Bereich der Brennkammer 22, das heißt in den dem Hitze¬ schild 24 abgewandten Bereich der Brennkammer 22, und dann unter großer Verwirbelung im zentralen Bereich zurück in Richtung Prallscheibe 36. Folglich kommt es zu einer vor¬ teilhaften Vermischung der gasförmigen Komponenten in der Ausbrandzone 32. Eine weitere Gruppe von Luftleitelementen
30 weist in ihrer Ausrichtung einen geringeren Winkel zum Radius des Hitzeschildes 24 auf. Diese Luftleitelemente sind teilweise mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichnet. Au¬ ßerdem haben diese Luftleitelemente 30 einen geringeren Winkel zur Fläche des Hitzeschildes 24 als die Luftleitele¬ mente 28. Folglich wird durch diese Luftleitelemente 30 Se¬ kundärluft, deren Austrittsströmungsrichtung durch einen weiteren Pfeil angedeutet ist, mit geringem Drall in den Kernbereich der Flamme geleitet, was insbesondere ein sta- biles Brennverhalten begünstigt.
Es wird somit ein neuartiger Spray-Brenner zur Verfügung gestellt, der im Hinblick auf die möglichen Einbaupositio¬ nen, das Startverhalten und das Verhalten im Dauerbetrieb verbessert ist. Weiterhin werden Probleme im Hinblick auf temperaturbedingte Formveränderungen der Prallscheibe ver¬ mieden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Bezugs zeichenliste
10 Brenner
12 Brennerdüse
14 Brennstoffnadel
16 BrennluftZuführung
18 Startzone
20 Zündelement
22 Brennkammer
24 Hitzeschild
26 Öffnung
28 Luftleitelement
30 Luftleitelement
32 Ausbrandzone
34 Öffnung
36 Prallscheibe
38 Flammrohr
40 Brennerrohr
42 Außenrohr
44 Befestigungsstift
46 Befestigungsstift
48 Öffnung
50 BrennstoffZuführung
52 Metallrohr
Claims
1. Brenner für ein Heizgerät, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, mit
einer im Wesentlichen axialsymmetrischen Brennkammer (22) ,
einer Brennerdüse (12) zum Zuführen und Zerstäuben von Brennstoff, die eine Brennstoffnadel (14) zum Zuführen von Brennstoff in die Brennkammer (22) und eine Brenn¬ luftZuführung (16) zum Zuführen von Brennluft in die Brennkammer aufweist,
einer Startzone (18) , in der eine Zündung des Brenn¬ stoffs zum Start des Brenners erfolgt,
- einem Hitzeschild zwischen der Brennerdüse und der Brennkammer, wobei der Hitzeschild Öffnungen zum Zu¬ führen von Sekundärluft in die Brennkammer aufweist, und
- einer in der Brennkammer angeordneten Prallscheibe, dadurch gekennzeichnet,
dass durch die Wahl des Innendurchmessers der Brenn¬ stoffnadel (14) die Austrittsgeschwindigkeit des Brennstoffs so vorbestimmt wird, dass während einer Startphase des Brenners (10) Brennstoff in im Wesent¬ lichen unzerstäubter Form die Startzone (18) erreicht,
dass die Öffnungen mit Luftleitelementen ausgestattet sind, und
dass die Prallscheibe eine vorgegebene Wölbung in axi¬ ale Richtung aufweist.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Brennstoffnadel (14) zwischen 0,5 und 0,7 mm liegt.
3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass der Innendurchmesser der Brennstoffnadel (12) ca.
0,6 mm beträgt.
4. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Startzone als Startkammer (18) ausgebildet ist, in die ein Zündelement (20) hinein¬ ragt.
5. Brenner nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitelemente durch in Richtung der Brennkammer vorstehende einstückig mit dem Hitzeschild ausgebildete Laschen (28, 30) gebildet sind.
6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (28, 30) in unterschiedlichen Winkeln zur Ober¬ fläche des Hitzeschildes und/oder zum Radius des Hitze- Schildes (24) ausgebildet sind.
7. Brenner nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Laschen (28, 30) gruppenweise in im wesentli¬ chen identischen Winkeln zur Oberfläche des Hitzeschildes (24) und/oder zum Radius des Hitzeschildes ausgebildet sind.
8. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet,
dass der Brenner (10) eine Ausbrandzone (32) aufweist und
dass die der Ausbrandzone zugeführte Sekundärluft ei- nen höheren Drall als die der Startzone zugeführte Se¬ kundärluft aufweist.
9. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass der Hitzeschild (24) eine Öffnung (34) zur Durchführung eines Zündelementes auf¬ weist.
10. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Wölbung der Prallscheibe (36) in Richtung der Ausbrandzone (30) vorgesehen ist.
11. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet,
dass der Außenumfang der Prallscheibe eine Ebene defi- niert und
dass das Verhältnis zwischen dem maximalen axialen Ab¬ stand der Prallscheibe von dieser Ebene und dem Durch¬ messer der Prallscheibe zwischen 0,07 und 0,21 liegt.
12. Brenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem maximalen axialen Abstand der Prallscheibe (36) von der Ebene und dem Durchmesser der Prallscheibe (36) bei ca. 0,14 liegt.
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