EP3794279A1 - Verdampferbaugruppe für mobile heizgeräte - Google Patents

Verdampferbaugruppe für mobile heizgeräte

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Publication number
EP3794279A1
EP3794279A1 EP19723109.5A EP19723109A EP3794279A1 EP 3794279 A1 EP3794279 A1 EP 3794279A1 EP 19723109 A EP19723109 A EP 19723109A EP 3794279 A1 EP3794279 A1 EP 3794279A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
evaporator
glow plug
receptacle
assembly according
evaporator assembly
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Withdrawn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
EP19723109.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bengt Meier
Vitali Dell
Klaus MÖSL
Andreas Rutsche
Thorsten Pannwitz
Verena ARENDS
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.)
Webasto SE
Original Assignee
Webasto SE
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
Application filed by Webasto SE filed Critical Webasto SE
Publication of EP3794279A1 publication Critical patent/EP3794279A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/16—Other apparatus for heating fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D3/00—Burners using capillary action
    • F23D3/02—Wick burners
    • F23D3/18—Details of wick burners
    • F23D3/22—Devices for mixing evaporated fuel with air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/06—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs structurally associated with fluid-fuel burners
    • F23Q7/08—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs structurally associated with fluid-fuel burners for evaporating and igniting liquid fuel, e.g. in hurricane lanterns
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2202/00—Liquid fuel burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2207/00—Ignition devices associated with burner
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2213/00—Burner manufacture specifications
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/21—Burners specially adapted for a particular use
    • F23D2900/21002—Burners specially adapted for a particular use for use in car heating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00—Flame sensors

Definitions

  • the invention relates to an evaporator assembly for mobile heaters and a vehicle, in particular motor vehicle, comprising an evaporator receptacle and an evaporator.
  • Evaporator assemblies are commonly found in evaporator burners application, which are used in particular in liquid fuel operated stationary and / or auxiliary heaters, especially for vehicles.
  • liquid fuel is introduced via a fuel feed line into an evaporator.
  • Structures used as evaporators here can be metal nonwovens as well as metal meshes and metal knits.
  • the structure of the evaporator used has a plurality of cavities, so that by a capillary action of the liquid fuel is absorbed by the evaporator and the evaporator is penetrated with fuel.
  • the fuel now evaporates out of the evaporator, heat is needed, which is usually provided by a glow plug.
  • an evaporator burner for a heater or for a thermal regeneration of an exhaust particulate filter is known.
  • This includes one Combustion chamber with a peripheral boundary wall and a front boundary wall.
  • the end-boundary wall has a central opening, through which a central air duct is projecting into the combustion chamber.
  • the air supply nozzle has in its cylindrical
  • a porous evaporator material is provided in the form of a multilayer lining.
  • the multilayer lining is powered by fuel from a lateral fuel feed during operation.
  • the fuel is in the annular
  • Undefined flame position during firing result, which can greatly shorten the life of a corresponding evaporator burner.
  • Substantially cup-shaped evaporator receptacle are added, wherein a glow plug, for example, axially, in particular coaxially, or radially to the evaporator receptacle can be arranged.
  • a glow plug for example, axially, in particular coaxially, or radially to the evaporator receptacle can be arranged.
  • FIG. 1A shows a cross-sectional view of a prior art evaporator assembly, in which at least one of the FIGS
  • a disc-shaped evaporator 1 is accommodated in a cup-shaped evaporator receptacle 2 and a glow plug 4 is arranged coaxially with the evaporator receptacle 2. Coaxial in this context means that the glow plug 4 is arranged perpendicular to a main surface 11 of the evaporator 1. Of the Glow pin 4 is aligned by a glow plug socket 42 and in his
  • a fuel supply line 10 is arranged axially to the evaporator receptacle 2 in FIG. 1A. In this arrangement, an additional, constructive effort must be operated so that a backflow of liquid fuel is avoided in the Glühuxbuchse 42.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of another conventional arrangement in which a glow plug 4 is disposed and fixed to a main surface 11 of the evaporator 1 through a glow plug sleeve while a fuel supply line 10 is arranged coaxially with the main surface 11.
  • a glow plug 4 is disposed and fixed to a main surface 11 of the evaporator 1 through a glow plug sleeve while a fuel supply line 10 is arranged coaxially with the main surface 11.
  • Figure IC is a cross-sectional view of another arrangement of a
  • Illustrated evaporator assembly according to the prior art.
  • a glow plug 4 is radially with respect to the disk-shaped
  • Evaporator 1 is arranged, whereby the glow plug 4 parallel to a
  • Main surface 11 of the evaporator 1 is fixed. In this conventional arrangement arise during operation of the evaporator assembly in a
  • Main surface 11 arranged glow plug 4 is present, soot and / or coke deposits can form. These soot and / or coke deposits cause a thermal bridge between the glow plug 4 and the evaporator 1 is formed, which in particular during a starting phase of a
  • Evaporator burner is distributed with such a arranged evaporator assembly of the glow plug introduced ignition energy to a relatively large area and the resulting energy density is thus no longer sufficient to ignite the evaporator burner.
  • there are significant technical disadvantages since on the one hand optimal fuel transfer from the position of a fuel supply line and on the other an optimal ignitability and optimal combustion operation of the position of a glow plug depends. A simultaneous optimization of both positions is hardly possible, so that in individual cases extensive series of tests are necessary for the optimization of the positions.
  • additional, complex, constructive measures must be taken to prevent a portion of the liquid fuel can run into the glow plug socket.
  • a radial arrangement of a glow plug has disadvantages, since with increasing operation by soot and
  • Coke deposits can build a thermal bridge between glow plug and evaporator.
  • the thermal bridge causes an introduced ignition energy to be distributed over an area that is too large. An energy density resulting from this situation may no longer suffice to ignite the evaporator burner, as a result of which the evaporator burner is inoperable in this state and has to be laboriously cleaned or maintained.
  • Evaporator assembly to provide, on the one hand can be produced inexpensively and on the other hand, an improvement in terms of a
  • Fuel transfer, an ignitability (during a start phase) and a uniform burning operation allows.
  • the object is achieved in particular by an evaporator assembly according to claim 1 and / or claim 2 and a production method according to claim 15.
  • the object is achieved in particular by an evaporator assembly with an evaporator, an evaporator receptacle, which is adapted to receive the evaporator, a glow plug and a Combustion solved, with the glow plug diagonally opposite a
  • Main surface of the evaporator in a combustion chamber extends or formed extendable.
  • an amount of an angle a between the main surface of the evaporator and the glow plug has a value between 0 ° and 90 ° (without 0 ° and 90 °), preferably a value between 5 ° and 70 °, or in particular a value between 7 ° and 50 °, or more preferably a value between 9 ° and 30 °. Due to the inclination, it is possible to provide an arrangement in which a comparatively good ignitability (permanently) is maintained, in particular, a comparatively good fuel transfer is achieved.
  • the glow plug of the evaporator (obliquely) directed away.
  • a distal end of the glow plug is farther from the
  • Evaporator or of its main body as a proximal end (or as a portion of the glow plug at the location of his entry into a / the combustion chamber).
  • a proximal end (or portion of the glow plug at the location of its entry into a combustor) of the glow plug may be farther from the vaporizer or its main body than a distal end.
  • an evaporator assembly with an evaporator, an evaporator receptacle, which is adapted to receive the evaporator, and a glow plug, wherein at least one central Projection from a main surface of the
  • Evaporator assembly can be operated with fuels that boil only at high temperatures, such as diesel fuel. Due to the projection of the evaporator, an additional volume, which serves as an additional fuel reservoir, is formed, in which further fuel still to be vaporized can be received.
  • the additional fuel reservoir has a particularly advantageous effect on a start or ignition behavior of a Evaporator burner, which is operated with fuels that boil only at very high temperatures, such as B7 and B100, from.
  • a main surface of the evaporator is in particular a (free) surface of a main body of the evaporator to understand.
  • Main surface is preferably at least substantially planar (possibly with unevenness corresponding to a maximum of 0.2 times a thickness of the main body) and / or defines at least 10%, preferably 20%, more preferably at least 50% of an inner (with the gas in one
  • the main body may have an at least substantially constant thickness and / or be disc-shaped (eg with circular outline) and / or plate-shaped (eg with polygonal, in particular rectangular floor plan).
  • Main body may optionally be formed without openings exceeding a diameter of 100 mm or 10 mm or 1 mm.
  • the evaporator is
  • Main body or its main surface can at least partially (possibly
  • a free space portion ie no spatially separating structure, such as a partition or a portion of such.
  • a region which lies between the evaporator or (at least) a section of the evaporator projecting into the combustion chamber and the glow plug is preferably (in operation) exclusively gas.
  • a central projection is to be understood in particular as meaning a projection which is at least 5% of its (maximum) diameter in the radial direction at a distance from an edge of the main surface and / or which has at least one portion which lies in a geometric center or at least not more than 50%, preferably 25%, of an extension from the geometric center to the edge of the main surface from the geometric center.
  • a plan view of the projection is point-symmetrical.
  • the evaporator may be compared to the evaporator receptacle an independent component, in particular inserted into this, possibly non-positively or
  • the evaporator may be replaced by a
  • Holding device for. B. comprising at least one retaining ring and / or at least one retaining projection, are held positively.
  • the evaporator can be firmly bonded.
  • the evaporator receptacle may be cup-shaped. According to the embodiment, the evaporator receptacle is not annular or not formed as a torus.
  • the evaporator receptacle can form an independent component with respect to a combustion chamber wall or at least partially by a
  • the performance of the evaporator can be further improved.
  • an improved Schutulasspektrum can be achieved by the use of an evaporator dome.
  • a shape of the evaporator dome can be matched to the shape of the evaporator suitable.
  • An evaporator dome is to be understood as meaning, in particular, a bulge which, for example, can be cylindrical, conical, dome-shaped or cuboid-shaped.
  • a two-stage or multi-stage evaporator dome comprises two or more bulges, which preferably follow one another in a cascaded or stepped manner.
  • Multi-stage evaporator domes are in particular one, two or more evaporator structures added, which preferably have a different Porosity and / or have a different shape. Furthermore, the one-, two- or multi-stage evaporator dome (overall or related to the single stage) and / or the evaporator receptacle may preferably be monolithic.
  • the glow plug is via a glow plug socket in the
  • the glow plug is preferably accommodated in the glow plug bushing by a holding element, in particular comprising or in the form of a sheet metal bent part / s and / or comprising one or in the form of a
  • the retaining element may be a thread and / or a
  • An integrated into the evaporator receptacle glow plug socket allows a simple replacement of the glow plug, whereby a quick and easy maintenance of the glow plug is possible and, for example, a defective glow plug can be replaced directly and quickly.
  • a cross-sectional profile of the projection of the evaporator may be polygonal, in particular quadrangular, preferably rectangular or trapezoidal, with possibly rounded corners.
  • Such a projection can be produced comparatively inexpensively.
  • the projection of the evaporator is at least substantially formed as a ring, which preferably drops flat in the radial direction of the evaporator receptacle, whereby the shape of the projection can be advantageously adapted to the requirements of an evaporator burner, in which the evaporator is used.
  • Projection may be a formation of a first pilot flame during a
  • fuel can be conveyed through the fuel reservoir to an ignition source, for example a glow plug, and held there.
  • an ignition source for example a glow plug
  • pilot flame heat can be released, which heats and vaporizes the remaining fuel.
  • hot flue gases held by the pilot flame in so-called dead zones can be prevented, so that the hot flue gases from an air flow are conveyed directly out of the combustion chamber become.
  • the flattening in the radial direction form such as in a trapezoidal shape, an existing amount of liquid
  • Fuel which can also act as a thermal ballast and so negative
  • the evaporator is at least partially made of a porous nonwoven and / or grid and / or knitted fabric and / or knitted fabric and / or tissue,
  • the evaporator may be made at least partially of a porous, heat-resistant metal, preferably at least partially made of steel, in particular one (eg 1.4841 or 1.4767).
  • a flame detector is provided, which preferably forms an integral component together with the glow plug.
  • the resistance of the glow plug which changes with temperature, is measured. Over the detected resistance value can on the temperature within the
  • Combustion chamber in particular with regard to how a flaming combustion takes place, be closed.
  • the projection is an integral part of the evaporator, whereby the cost in the production can be further reduced.
  • the evaporator receptacle preferably has at least one combustion air blast furnace. Thereby, an advantageous combustion air supply can be ensured or a compact design possible for the evaporator assembly can be achieved.
  • the fuel supply line can center (in particular, as above in the
  • a vehicle preferably a motor vehicle, comprising an evaporator assembly of the above type.
  • Motor vehicle e.g., car or truck.
  • the projection is manufactured in one step together with the evaporator, in particular by pressing a base material into one
  • the evaporator can be produced particularly cost-effective.
  • an evaporator assembly in particular of the above type, comprising an evaporator receptacle and at least two different evaporators, which can be accommodated optionally in the evaporator receptacle and different are formed.
  • a first evaporator has at least one first projection (preferably basically as described above) and the second evaporator has at least one deviating / other projection
  • a high-boiling-point evaporator assembly such as diesel fuel
  • a low-boiling-point evaporator assembly such as gasoline fuels
  • evaporator assemblies for various fuels can be readily manufactured in the same manufacturing plant, thus further reducing production costs.
  • a diameter of the evaporator is at least 10 mm, preferably at least 20 mm and / or at most 80 mm, preferably at most 50 mm.
  • a thickness of the evaporator may be at least 0.7 mm, preferably at least 1.5 mm and / or at most 5 mm, preferably at most 4 mm.
  • Diameter of the projection may be at least 5 mm, preferably at least 8 mm and / or at most 30 mm, preferably at most 25 mm.
  • a height of the projection (in the axial direction) may be at least 2 mm, preferably at least 4 mm and / or at most 15 mm, preferably at most 8 mm.
  • Projection) to a height of the protrusion may be at least 0.1, preferably at least 0.3 and / or at most 3, preferably at most 1, more preferably at most 0.5.
  • the projection may be formed as a ring, wherein an outer diameter of the ring is at least 8 mm, preferably at least 16 mm and / or at most 40 mm, preferably at most 25 mm and / or an inner diameter of the ring at least 3 mm, preferably at least 5 mm and / or at most 15 mm, preferably at most 12 mm.
  • the evaporator as a cone be formed, wherein a core of the cone has a diameter of at least 5 mm, preferably at least 12 mm and / or at most 30 mm,
  • Diameter of a flattening of the cone may be at least 10 mm, preferably at least 20 mm and / or at most 40 mm, preferably at most 40 mm.
  • Fig. 1A is a cross-sectional view of an evaporator assembly for a
  • 1B is a cross-sectional view of an evaporator assembly for a
  • Fig. IC is a cross-sectional view of an evaporator assembly for
  • Fig. 2 is a cross-sectional view of a first embodiment of
  • Fig. 3 is a cross-sectional view of a second embodiment of
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of a further embodiment of the evaporator assembly according to the invention.
  • Fig. 5 is a side view of another embodiment of the
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of an embodiment of the invention
  • Fig. 2 is a cross-sectional view of a first embodiment of
  • the evaporator assembly comprises an evaporator receptacle 2, in which an evaporator 1 is housed.
  • the evaporator receptacle 2 opens into a combustion chamber 6. Center in the
  • Evaporator 2 opens a fuel supply line 10, passes through the fuel in the evaporator 1 and the fuel is distributed in the evaporator and evaporated from the evaporator 1 in the direction of the combustion chamber 6.
  • a plurality of combustion air holes 7 are formed in a side wall 14 of the evaporator receptacle 2, by the combustion air in the
  • Combustion chamber 6 can get and mix with the evaporated fuel. It would also be possible (see Fig. 4) that the combustion air holes 7 are formed in a (other or compared to the evaporator receiving further) side wall of the combustion chamber 6.
  • a Glühschbuchse 5 is disposed in a further portion of the side wall 14, wherein this adjusts an angle a of the glow plug 4 with respect to a main surface 11 of the evaporator 1.
  • the main surface 11 is a (free) surface of a main body 8 of the evaporator 1.
  • the main body 8 is formed by the (total) evaporator 1 (possibly without projection 9, if present, see Fig. 4) to understand. 2, the evaporator 1 does not have a projection 9 and has at least substantially a constant thickness or is disc-shaped (for example with a circular ground plan).
  • a glow plug 4 is received, wherein the glow plug is fixed by a holding element (not shown).
  • a flame detector (not shown) may be integrated, so that the glow plug an additional
  • Fig. 3 is a cross-sectional view of a second embodiment of the inventive evaporator assembly is shown, in which in addition to the embodiment shown in Fig. 2, a two-stage evaporator dome 3 between the fuel supply line 10 and the evaporator 1 in the
  • Evaporator 2 is integrated.
  • Fig. 4 shows a cross-sectional view of another embodiment of the invention, in which the combustion chamber 6 by a relative to the
  • Evaporator receiving separate side wall 14 of the combustion chamber 6 is limited.
  • a holding device 13 is disposed on the outer edge of the evaporator receptacle 2, which is formed in this embodiment as a retaining ring.
  • Holding device 13 the evaporator 1 is held in its position.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of a further embodiment.
  • a single-stage evaporator dome 3 is arranged in addition to the embodiment of FIG. 4 between the evaporator receptacle 2 and a fuel supply line 10.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of a further embodiment of the evaporator assembly according to the invention.
  • the evaporator 1 in this case has a central projection 9, which protrudes from the evaporator 1 in the direction of the combustion chamber 6 and thus reduces a distance between the evaporator 1 and the glow plug 4.
  • the projection 9 of the evaporator 1 in this embodiment is a cylinder (shown rectangular in the cross-sectional view).
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view of a further embodiment of the evaporator assembly according to the invention, in which, in addition to that in FIG 6, an evaporator dome 3 between the fuel supply line 10 and the evaporator 1 is integrated into the evaporator receptacle 2.
  • an evaporator dome 3 between the fuel supply line 10 and the evaporator 1 is integrated into the evaporator receptacle 2.
  • a multi-stage evaporator dome 3 is integrated into the evaporator receptacle 2 (not shown).
  • Fig. 8 is a cross-sectional view of an embodiment of the
  • the projection 9 is formed substantially by a cylinder.
  • FIG. 9 shows a cross-sectional view of a further embodiment of the evaporator 1 according to the invention.
  • a ring torus
  • An upper side of the ring projecting into the combustion chamber 6 is flattened in the radial direction, whereby in the
  • Cross-sectional view of two trapezoids are recognizable, each having a flattening in the axial direction side.
  • FIG. 10 shows a cross-sectional view of a further embodiment of the evaporator 1 according to the invention.
  • a cone forms the projection 9 of the evaporator 1.
  • the projection 9 is shown in the cross-sectional view in Fig. 10 as a trapezoid.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdampferbaugruppe für mobile Heizgeräte insbesondere für ein Kraftfahrzeug, Folgendes aufweisend einen Verdampfer (1), eine Verdampferaufnahme (2), die dazu ausgebildet ist, den Verdampfer (1) aufzunehmen, einen Glühstift (4), und eine Brennkammer (6), wobei sich der Glühstift (4) schräg gegenüber einer Hauptoberfläche (11) des Verdampfers (1) in die Brennkammer (6) erstreckt oder erstreckbar ausgebildet ist.

Description

Verdampferbaugruppe für mobile Heizgeräte
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Verdampferbaugruppe für mobile Heizgeräte sowie ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, das eine Verdampferaufnahme und einen Verdampfer umfasst.
Verdampferbaugruppen finden üblicherweise in Verdampferbrennern Anwendung, die insbesondere in mit flüssigem Kraftstoff betriebenen Stand- und/oder Zuheizungen, insbesondere für Fahrzeuge, eingesetzt werden. In solchen Verdampferbrennern wird flüssiger Brennstoff über eine Brennstoffzuleitung in einen Verdampfer eingeleitet. Als Verdampfer eingesetzte Strukturen können hierbei Metallvliese sowie Metallgitter und Metallgestricke sein. Insbesondere weist die verwendete Struktur des Verdampfers eine Vielzahl an Hohlräumen auf, so dass durch eine Kapillarwirkung der flüssige Brennstoff von dem Verdampfer aufgesaugt wird und der Verdampfer mit Brennstoff durchdrungen wird. Damit während einer Startphase des Verdampferbrenners nun der Brennstoff aus dem Verdampfer heraus verdampft, wird Wärme benötigt, die üblicherweise durch einen Glühstift bereitgestellt wird.
Im bisherigen Stand der Technik werden einerseits vergleichsweise komplex geformte Verdampfer verwendet, wie beispielsweise in DE 19 18 445 Al und in DE 21 29 663 Al beschrieben. In DE 19 18 445 Al und DE 21 29 663 Al wird ein sinterporöser Brennkammzylinder, der aus zwei Brennkammern besteht, verwendet. Auch in DE 42 43 712 CI wird ein topfförmiges Material beschrieben, das saugfähig und hitzebeständig ist, und somit die Funktion eines Verdampfers übernimmt.
Aus DE 19 880 561 B4 ist ein Verdampferbrenner für ein Heizgerät oder für eine thermische Regeneration eines Abgas-Partikelfilters bekannt. Dieser umfasst eine Brennkammer mit einer Umfangs-Begrenzungswand und einer Stirn- Begrenzungswand. Die Stirn-Begrenzungswand weist eine zentrale Öffnung auf, durch welche ein zentraler Luftführungsstutzen in die Brennkammer hineinragend angeordnet ist. Der Luftzuführungsstutzen besitzt in seiner zylindrischen
Stutzenwand in der Brennkammer radiale Luftaustritte in Form von Längsschlitzen sowie endseitig eine geschlossene Stirnwand. Durch den Luftzuführungsstutzen wird in der Brennkammer ein Ringraum ausgebildet, in welchem
brennkammerbodenseitig in Höhe der Stirn-Begrenzungswand ein poröses Verdampfermaterial in Form einer mehrlagigen Auskleidung vorgesehen ist. Die mehrlagige Auskleidung wird im Betrieb mit Brennstoff von einer seitlichen Brennstoffzuführung versorgt. Der Brennstoff wird im ringförmigen
Verdampfermaterial gleichmäßig verteilt, an der Brennkammerinnenseite des Verdampfermaterials verdampft und dort unter Luftzuführung im Ringraum der Brennkammer verbrannt.
Die obigen Lösungen des Standes der Technik sind vergleichsweise aufwendig in der Herstellung, wodurch hohe Kosten entstehen können. Des Weiteren kannsich bei den (komplex geformten) Verdampfern des Standes der Technik eine
Undefinierte Flammenlage während des Brennbetriebs ergeben, wodurch sich die Lebensdauer eines entsprechenden Verdampferbrenners stark verkürzen kann.
Aus diesem Grund finden sich im bisherigen Stand der Technik einfach geformte, insbesondere scheibenförmige, Verdampfer, die von einer zumindest im
Wesentlichen topfförmigen Verdampferaufnahme aufgenommen werden, wobei ein Glühstift beispielsweise axial, insbesondere koaxial, oder radial zu der Verdampferaufnahme angeordnet werden kann.
In Figur 1A ist eine Querschnittsansicht einer Verdampferbaugruppe gemäß dem Stand der Technik abgebildet, bei der ein zumindest im Wesentlichen
scheibenförmiger Verdampfer 1 in einer topfförmigen Verdampferaufnahme 2 aufgenommen ist und ein Glühstift 4 koaxial zu der Verdampferaufnahme 2 angeordnet ist. Koaxial bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Glühstift 4 senkrecht zu einer Hauptoberfläche 11 des Verdampfers 1 angeordnet ist. Der Glühstift 4 wird durch eine Glühstiftbuchse 42 ausgerichtet und in seiner
Ausrichtung fest fixiert. Eine Brennstoffzuleitung 10 ist in Figur 1A axial zu der Verdampferaufnahme 2 angeordnet. Bei dieser Anordnung muss ein zusätzlicher, konstruktiver Aufwand betrieben werden, damit ein Zurücklaufen von flüssigen Brennstoff in die Glühstiftbuchse 42 vermieden wird.
In Figur 1B ist eine Querschnittsansicht einer weiteren herkömmlichen Anordnung abgebildet, bei der ein Glühstift 4 durch eine Glühstiftbuchse axial zu einer Hauptoberfläche 11 des Verdampfers 1 angeordnet und fixiert ist, während eine Brennstoffzuleitung 10 koaxial zu der Hauptoberfläche 11 angeordnet ist. Auch bei dieser Anordnung muss ein zusätzlicher, konstruktiver Aufwand betrieben werden, damit ein Zurücklaufen von flüssigen Brennstoff in die Glühstiftbuchse 42 vermieden wird. Des Weiteren wird durch die Anordnung des Glühstifts 4 eine gleichmäßige Strömung des verdampften Brennstoffs gestört, wodurch ein schlechtes Brennverhalten dieser Anordnung zustande kommt.
In Figur IC ist eine Querschnittsansicht einer weiteren Anordnung einer
Verdampferbaugruppe gemäß dem Stand der Technik abgebildet. Bei dieser Anordnung ist ein Glühstift 4 radial bezüglich des scheibenförmigen
Verdampfers 1 angeordnet, wodurch der Glühstift 4 parallel zu einer
Hauptoberfläche 11 des Verdampfers 1 fixiert ist. Bei dieser üblichen Anordnung ergeben sich während des Betriebs der Verdampferbaugruppe in einem
Verdampferbrenner erhebliche Nachteile, da sich in einem Spalt 12, der zwischen der Hauptoberfläche 11 des Verdampfers 1 und dem parallel zu der
Hauptoberfläche 11 angeordneten Glühstift 4 vorhanden ist, Ruß- und/oder Koksablagerungen bilden können. Diese Ruß- und/oder Koksablagerungen führen dazu, dass eine thermische Brücke zwischen dem Glühstift 4 und dem Verdampfer 1 entsteht, wodurch insbesondere während einer Startphase eines
Verdampferbrenners mit einer solch angeordneten Verdampferbaugruppe von dem Glühstift eingebrachte Zündenergie auf eine verhältnismäßig große Fläche verteilt wird und die resultierende Energiedichte dadurch zum Zünden des Verdampferbrenners nicht mehr ausreicht. Bei den im Stand der Technik bekannten Anordnungen ergeben sich erhebliche technische Nachteile, da zum einen eine optimale Brennstoffübergabe von der Position einer Brennstoffzuleitung und zum anderen eine optimale Zündfähigkeit sowie ein optimaler Brennbetrieb von der Position eines Glühstifts abhängt. Eine gleichzeitige Optimierung beider Positionen ist kaum möglich, sodass im Einzelfall umfangreiche Versuchsreihen für die Optimierung der Positionen notwendig sind. Darüber hinaus müssen bei der koaxialen und bei der axialen Anordnung der Verdampferbaugruppe zusätzliche, aufwendige, konstruktive Maßnahmen vorgenommen werden, um zu verhindern, dass ein Teil des flüssigen Brennstoffs in die Glühstiftbuchse laufen kann. Auch eine radiale Anordnung eines Glühstifts birgt Nachteile, da sich bei zunehmendem Betrieb durch Ruß- und
Koksablagerungen eine thermische Brücke zwischen Glühstift und Verdampfer aufbauen kann. Die thermische Brücke führt während eines Zündvorgangs dazu, dass eine eingebrachte Zündenergie auf eine zu große Fläche verteilt wird. Eine aus dieser Situation resultierende Energiedichte reicht ggf. nicht mehr zu einem Zünden des Verdampferbrenners aus, wodurch der Verdampferbrenner in diesem Zustand betriebsunfähig ist und aufwendig gesäubert bzw. gewartet werden muss.
Aus dem bisherigen Stand der Technik wird somit ersichtlich, dass weiterhin keine zufriedenstellende technische Lösung für die oben beschriebenen Nachteile vorhanden ist. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung einer
Verdampferbaugruppe bereitzustellen, die einerseits kostengünstig hergestellt werden kann und andererseits eine Verbesserung in Bezug auf eine
Brennstoffübergabe, eine Zündfähigkeit (während einer Startphase) sowie einen gleichmäßigen Brennbetrieb ermöglicht.
Die Aufgabe wird insbesondere durch eine Verdampferbaugruppe nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 sowie ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 15 gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe insbesondere durch eine Verdampferbaugruppe mit einem Verdampfer, einer Verdampferaufnahme, die dazu ausgebildet ist den Verdampfer aufzunehmen, einen Glühstift und eine Brennkammer gelöst, wobei sich der Glühstift schräg gegenüber einer
Hauptoberfläche des Verdampfers in eine Brennkammer (hinein) erstreckt oder erstreckbar ausgebildet ist. Insbesondere hat dabei ein Betrag eines Winkels a zwischen der Hauptoberfläche des Verdampfers und dem Glühstift einen Wert zwischen 0° und 90° (ohne 0° und 90°), vorzugsweise einen Wert zwischen 5° und 70°, oder insbesondere einen Wert zwischen 7° und 50°, oder weiter bevorzugt einen Wert zwischen 9° und 30°. Durch die Schrägstellung wird es ermöglicht, eine Anordnung zu schaffen, bei der eine vergleichsweise gute Zündfähigkeit (dauerhaft) erhalten bleibt, wobei insbesondere auch eine vergleichsweise gute Brennstoffübergabe erreicht wird. Weiterhin wird
insbesondere auch ein gleichmäßiger Brennbetrieb ermöglicht. Vorzugsweise ist der Glühstift von dem Verdampfer (schräg verlaufend) weggerichtet.
Insbesondere ist ein distales Ende des Glühstiftes weiter entfernt von dem
Verdampfer bzw. von dessen Hauptkörper als ein proximales Ende (bzw. als ein Abschnitt des Glühstiftes am Ort seines Eintritts in eine/die Brennkammer).
Alternativ kann auch ein proximales Ende (bzw. ein Abschnitt des Glühstiftes am Ort seines Eintritts in eine/die Brennkammer) des Glühstiftes weiter entfernt von dem Verdampfer bzw. von dessen Hauptkörper sein als ein distales Ende.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung, der insbesondere mit dem ersten Aspekt der Erfindung kombiniert werden kann, wird die Aufgabe durch eine Verdampferbaugruppe mit einem Verdampfer, einer Verdampferaufnahme, die dazu ausgebildet ist, den Verdampfer aufzunehmen, und einen Glühstift gelöst, wobei mindestens ein mittiger Vorsprung aus einer Hauptoberfläche des
Verdampfers (in eine/die Brennkammer hinein) hervorsteht. Durch den derart angeordneten Vorsprung wird es zusätzlich ermöglicht, dass die
Verdampferbaugruppe mit Brennstoffen betrieben werden kann, die erst bei hohen Temperaturen sieden, wie beispielsweise Diesel-Brennstoff. Durch den Vorsprung des Verdampfers wird ein zusätzliches Volumen, das als zusätzliches Brennstoff-Reservoir dient, gebildet, in welchem weiterer noch zu verdampfender Brennstoff aufgenommen werden kann. Das zusätzliche Brennstoff-Reservoir wirkt sich besonders vorteilhaft auf ein Start- bzw. Zündverhalten eines Verdampferbrenners, der mit Brennstoffen betrieben wird, die erst bei sehr hohen Temperaturen sieden, wie beispielsweise B7 und B100, aus.
Unter einer Hauptoberfläche des Verdampfers ist insbesondere eine (freie) Oberfläche eines Hauptkörpers des Verdampfers zu verstehen . Die
Hauptoberfläche ist vorzugsweise zumindest im Wesentlichen plan (ggf. mit Unebenheiten, die maximal einem 0,2-fachen einer Dicke des Hauptkörpers entsprechen) und/oder definiert zumindest 10 %, vorzugsweise 20 %, weiter vorzugsweise zumindest 50 % einer inneren (mit dem Gas in einer/der
Brennkammer in Kontakt kommenden) Oberfläche des Verdampfers. Unter einem Hauptkörper ist insbesondere der (gesamte) Verdampfer ohne Vorsprung bzw. Vorsprünge zu verstehen. Der Hauptkörper kann eine zumindest im wesentlichen konstante Dicke aufweisen und/oder scheibenförmig (z. B. mit kreisförmigen Grundriss) und/oder plattenförmig (z. B. mit vieleckigem, insbesondere rechteckigem Grundriss) ausgebildet sein. Der Verdampfer bzw. dessen
Hauptkörper kann ggf. ohne Öffnungen ausgebildet sein, die einen Durchmesser von 100 mm oder 10 mm oder 1 mm übersteigen. Der Verdampfer ist
insbesondere nicht ringförmig ausgebildet. Der Verdampfer bzw. dessen
Hauptkörper bzw. dessen Hauptoberfläche kann zumindest teilweise (ggf.
vollständig) in einer/der Brennkammer angeordnet sein.
Zwischen Verdampfer und zumindest einem in die Brennkammer hineinragenden Abschnitt des Glühstiftes befindet sich vorzugsweise ein freier Raumabschnitt (also keine räumlich trennende Struktur, wie beispielsweise eine Trennwand oder ein Abschnitt einer solchen). In einem Bereich, der zwischen dem Verdampfer bzw. (zumindest) einem in die Brennkammer hineinragenden Abschnitt des Verdampfers und dem Glühstift liegt befindet sich vorzugsweise (in Betrieb) ausschließlich Gas.
Unter einem mittigen Vorsprung ist insbesondere eine Vorsprung zu verstehen, der mindestens um 5 % seines (maximalen) Durchmessers in radialer Richtung von einem Rand der Hauptoberfläche beabstandet ist und/oder der mindestens einen Abschnitt hat, der in einem geometrischen Zentrum liegt oder zumindest nicht weiter als 50 %, vorzugsweise 25 % einer Erstreckung vom geometrischen Zentrum zum Rand der Hauptoberfläche von dem geometrischen Zentrum entfernt ist. Vorzugsweise ist ein Grundriss des Vorsprungs punktsymmetrisch.
Der Verdampfer kann gegenüber der Verdampferaufnahme ein eigenständiges Bauteil sein, insbesondere in diese eingelegt, ggf. kraftschlüssig bzw.
eingepresst, sein. In Ausführungsformen kann der Verdampfer durch eine
Haltevorrichtung, z. B. umfassend mindestens einen Haltering und/oder mindestens einen Haltevorsprung, formschlüssig gehalten werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Verdampfer stoffschlüssig befestig sein.
Die Verdampferaufnahme kann topfförmig ausgebildet sein. Ausführungsgemäß ist die Verdampferaufnahme nicht ringförmig bzw. nicht als Torus ausgeformt. Die Verdampferaufnahme kann gegenüber einer Brennkammerwandung ein eigenständiges Bauteil ausbilden oder zumindest teilweise durch eine
Brennkammerwandung ausgebildet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der
Verdampferbaugruppe zwischen der Verdampferaufnahme und einer
Brennstoffzuleitung ein ein-, zwei- oder mehrstufiger Verdampfer-Dom
vorgesehen. Dadurch kann die Leistungsfähigkeit des Verdampfers weiter verbessert werden. Beispielsweise kann ein verbessertes Heizleistungsspektrum durch den Einsatz eines Verdampfer-Doms erreicht werden. Dabei kann eine Form des Verdampfer-Doms auf die Form des Verdampfers passend abgestimmt werden.
Unter einem Verdampfer-Dom ist insbesondere eine Ausbuchtung zu verstehen, die beispielweise zylinderförmig, konusförmig, kuppelförmig oder quaderförmig ausgebildet sein kann. Ein zwei- oder mehrstufiger Verdampfer-Dom umfasst insbesondere zwei oder mehrere Ausbuchtungen, die vorzugsweise kaskadiert bzw. stufenförmig aufeinander folgen. Innerhalb des ein-, zwei- oder
mehrstufiger Verdampfer-Doms sind insbesondere ein-, zwei- oder mehrere Verdampferstrukturen aufgenommen, die vorzugsweise eine unterschiedliche Porosität und/oder eine unterschiedliche Form aufweisen. Des Weiteren kann/können der ein-, zwei- oder mehrstufige Verdampfer-Dom (insgesamt oder bezogen auf die einzelne Stufe) und/oder die Verdampferaufnahme vorzugsweise monolithisch aufgebaut sein.
Insbesondere ist der Glühstift über eine Glühstiftbuchse in die
Verdampferaufnahme aufgenommen, wobei der Glühstift vorzugsweise in der Glühstiftbuchse durch ein Halteelement, insbesondere umfassend ein oder in Form eines Blechbiegeteil/s und/oder umfassend eine oder in Form einer
Verrastung, fixiert ist. Das Halteelement kann ein Gewinde und/oder eine
Presspassung umfassen. Durch eine in die Verdampferaufnahme integrierte Glühstiftbuchse wird ein einfacher Austausch des Glühstifts ermöglicht, wodurch eine schnelle und einfache Wartung des Glühstifts möglich wird und ein beispielsweise defekter Glühstift direkt und schnell ausgetauscht werden kann.
Vorzugsweise kann ein Querschnittprofil des Vorsprungs des Verdampfers vieleckig, insbesondere viereckig, vorzugsweise rechteckförmig oder trapezförmig, mit ggf. abgerundeten Ecken, ausgebildet sein. Ein derartiger Vorsprung kann vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden.
Insbesondere ist der Vorsprung des Verdampfers zumindest im Wesentlichen als Ring ausgebildet, der vorzugsweise in radialer Richtung der Verdampferaufnahme flach abfällt, wodurch die Form des Vorsprungs vorteilhaft an die Anforderungen eines Verdampferbrenners, in welchem der Verdampfer eingesetzt wird, angepasst werden kann. Durch eine entsprechende Wahl der Form des
Vorsprungs kann eine Ausbildung einer ersten Pilotflamme während eines
Startvorgangs gefördert werden. Dabei kann Brennstoff durch das Brennstoff- reservoir zu einer Zündquelle, beispielsweise einem Glühstift, gefördert werden und dort gehalten werden. Durch die sich an der Zündquelle bildende Pilotflamme kann Wärme freigesetzt werden, welche den verbleibenden Brennstoff aufheizt und verdampft. Des Weiteren können heiße Rauchgase, die durch die Pilotflamme in sogenannten Totgebieten gehalten werden, verhindert werden, so dass die heißen Rauchgase von einer Luftströmung direkt aus der Brennkammer befördert werden. Weiterhin wird durch die in radialer Richtung abflachende Form, wie beispielsweise bei einer Trapezform, eine vorhandene Menge an flüssigen
Brennstoff, der auch als thermischer Ballast wirken kann und so negative
Einflüsse auf die Brenneigenschaften haben kann, reduziert.
Vorzugsweise ist der Verdampfer zumindest teilweise aus einem porösen Vlies und/oder Gitter und/oder Gestrick und/oder Gewirk und/oder Gewebe,
insbesondere Metall(faser)vlies und/oder Metallgitter und/oder Metallgestrick und/oder Metallgewirk und/oder Metallgewebe, und/oder zumindest teilweise aus einem (sonstigen) textilen Faserformkörper, hergestellt, wodurch die
Herstellungskosten gesenkt werden können. Alternativ oder zusätzlich zu Metall können auch sonstige (hitzebeständige) Materialien, wie z. B. Kunststoff und/oder Keramik, zum Einsatz kommen. Insbesondere kann der Verdampfer zumindest teilweise aus einem porösen, hitzebeständigen Metall, vorzugsweise zumindest teilweise aus Stahl, insbesondere einer (z. B. 1.4841 oder 1.4767)
Edelstahllegierung, hergestellt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Flammwächter vorgesehen, der vorzugsweise zusammen mit dem Glühstift ein integrales Bauteil ausbildet.
Insbesondere wird hierbei in einer besonders einfachen Ausführungsform der Widerstand des Glühstiftes, der sich mit der Temperatur ändert, gemessen. Über den erfassten Widerstandswert kann auf die Temperatur innerhalb der
Brennkammer, insbesondere im Hinblick darauf, inwiefern eine flammende Verbrennung stattfindet, geschlossen werden. Durch eine Integration des
Glühstifts und des Flammenwächters in einem Bauteil werden Funktionalitäten beider Bauteile kompakt in einem Bauteil realisiert, wodurch eine weitere
Verbesserung der Anordnung eines separaten Flammwächters innerhalb der Verdampferbaugruppe erreicht werden kann.
Vorzugsweise ist der Vorsprung integraler Bestandteil des Verdampfers, wodurch die Kosten in der Herstellung weiter gesenkt werden können. Vorzugsweise weist die Verdampferaufnahme mindestens eine Brennluft - Belochung auf. Dadurch kann eine vorteilhafte Brennluftzufuhr gewährleistet werden bzw. eine möglichst kompakte Bauform für die Verdampferbaugruppe erreicht werden.
Die Brennstoffzuleitung kann mittig (insbesondere, wie weiter oben im
Zusammenhang mit dem Vorsprung definiert) gegenüber der (bzw. zentral in der) Verdampferaufnahme angeordnet sein.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin insbesondere durch ein Fahrzeug, vorzugsweise Kraftfahrzeug gelöst, umfassend eine Verdampferbaugruppe der obigen Art.
Die obige Aufgabe wird weiterhin gelöst durch die Verwendung einer
Verdampferbaugruppe der obigen Art für ein Fahrzeug, insbesondere
Kraftfahrzeug (z.B. PKW oder LKW).
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Verdampferbaugruppe, insbesondere obiger Art,
folgende Schritte umfassend: Formen der Verdampferaufnahme, Bereitstellen des Verdampfers, und Aufnehmen des Verdampfers in die Verdampferaufnahme.
Vorzugsweise wird der Vorsprung in einem Schritt zusammen mit dem Verdampfer gefertigt, insbesondere durch Einpressen eines Grundmaterials in eine
Negativform. Dadurch lässt sich der Verdampfer besonders kostengünstig hersteilen. Alternativ ist es ebenfalls möglich, den Vorsprung vorzugsweise stoffschlüssig mit dem Verdampfer zu verbinden, insbesondere mittels Sintern oder Verschweißen. Weitere Verfahrensschritte ergeben sich insbesondere aus der obigen Beschreibung der Verdampferbaugruppe.
Die obige Aufgabe wird weiterhin insbesonere gelöst durch ein Set zur
Herstellung einer Verdampferbaugruppe, insbesondere der obigen Art, umfassend eine Verdampferaufnahme und mindestens zwei verschiedene Verdampfer, die wahlweise in die Verdampferaufnahme aufnehmbar sind und unterschiedlich ausgebildet sind. Vorzugsweise weist ein erster Verdampfer mindestens einen ersten Vorsprung (vorzugsweise grundsätzlich wie oben beschreiben) auf und der zweite Verdampfer mindestens einen abweichenden/anderen Vorsprung
(vorzugsweise grundsätzlich wie oben beschreiben) oder keinen Vorsprung.
Insbesondere ist es dadurch möglich, dass sich eine Verdampferbaugruppe für schwersiedende Brennstoffe, wie Diesel-Brennstoff, lediglich durch den Vorsprung des Verdampfers von einer Verdampferbaugruppe für leichtsiedende Brennstoffe, wie beispielsweise Benzin-Brennstoffe, unterscheidet.
Im Allgemeinen können durch einen modularen Aufbau der Verdampferbaugruppe auf einfache Art und Weise Verdampferbaugruppen für verschiedene Brennstoffe, insbesondere für Diesel-Brennstoffe und für Benzin-Brennstoffe, in derselben Fertigungsanlage hergestellt werden und somit die Produktionskosten weiter reduziert werden.
Vorzugsweise beträgt ein Durchmesser des Verdampfers (in radialer Richtung) mindestens 10 mm, vorzugsweise mindestens 20 mm und/oder höchstens 80 mm, vorzugsweise höchstens 50 mm. Eine Dicke des Verdampfers (in axialer Richtung; ggf. ohne Vorsprung) kann mindestens 0,7 mm, vorzugsweise mindestens 1,5 mm und/oder höchstens 5 mm, vorzugsweise höchstens 4 mm betragen. Ein
Durchmesser des Vorsprungs kann mindestens 5 mm, vorzugsweise mindestens 8 mm und/oder höchstens 30 mm, vorzugsweise höchstens 25 mm betragen. Eine Höhe des Vorsprungs (in axialer Richtung) kann mindestens 2 mm, vorzugsweise mindestens 4 mm und/oder höchstens 15 mm, vorzugsweise höchstens 8 mm betragen. Ein Verhältnis zwischen einer/der Dicke des Verdampfers (ohne
Vorsprung) zu einer/der Höhe des Vorsprungs kann mindestens 0,1, vorzugsweise mindestens 0,3 und/oder höchstens 3, vorzugsweise höchstens 1, weiter vorzugsweise höchstens 0,5 betragen. Vorzugsweise kann der Vorsprung als Ring ausgebildet sein, wobei ein äußerer Durchmesser des Rings mindestens 8 mm, vorzugsweise mindestens 16 mm und/oder höchstens 40 mm, vorzugsweise höchstens 25 mm beträgt und/oder ein innerer Durchmesser des Rings mindestens 3 mm, vorzugsweise mindestens 5 mm und/oder höchstens 15 mm, vorzugsweise höchstens 12 mm beträgt. Ggf. kann der Verdampfer als Konus ausgebildet sein, wobei ein Kern des Konus einen Durchmesser von mindestens 5 mm, vorzugsweise mindestens 12 mm und/oder höchstens 30 mm,
vorzugsweise höchstens 18 mm aufweisen kann und/oder ein äußerer
Durchmesser einer Abflachung des Konus mindestens 10 mm, vorzugsweise mindestens 20 mm und/oder höchstens 40 mm, vorzugsweise höchstens 40 mm betragen kann.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand der Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigt:
Fig. 1A eine Querschnittsansicht einer Verdampferbaugruppe für ein
mobiles Heizgerät, wie sie im Stand der Technik zu finden ist;
Fig. 1B eine Querschnittsansicht einer Verdampferbaugruppe für ein
mobiles Heizgerät gemäß einer weiteren Ausführungsform des Standes der Technik;
Fig. IC eine Querschnittsansicht einer Verdampferbaugruppe für
ein mobiles Heizgerät, wie sie üblicherweise im Stand der verwendet wird;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Verdampferbaugruppe;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Verdampferbaugruppe;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verdampferbaugruppe;
Fig. 5 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Verdampferbaugruppe;
Fig. 6 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Verdampferbaugruppe;
Fig. 7 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Verdampferbaugruppe; Fig. 8 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verdampfers;
Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verdampfers; und
Fig. 10 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verdampfers;
In Fig. 2 ist eine Querschnittansicht einer ersten Ausführungsform der
erfindungsmäßigen Verdampferbaugruppe dargestellt. Die Verdampferbaugruppe umfasst eine Verdampferaufnahme 2, in der ein Verdampfer 1 untergebracht ist. Die Verdampferaufnahme 2 mündet in eine Brennkammer 6. Mittig in die
Verdampferaufnahme 2 mündet eine Brennstoffzuleitung 10, durch die Brennstoff in den Verdampfer 1 gelangt und sich der Brennstoff im Verdampfer verteilt und aus dem Verdampfer 1 in Richtung der Brennkammer 6 herausdampft.
Des Weiteren sind mehrere Brennluft-Belochungen 7 in einer Seitenwandung 14 der Verdampferaufnahme 2 ausgebildet, durch die Brennluft in die
Brennkammer 6 gelangen kann und sich mit dem verdampften Brennstoff mischen kann. Ebenso wäre es auch möglich (vgl. Fig. 4), dass die Brennluft- Belochungen 7 in einer (sonstigen bzw. gegenüber der Verdampferaufnahme weiteren) Seitenwandung der Brennkammer 6 ausgebildet sind.
Eine Glühstiftbuchse 5 ist in einem weiteren Abschnitt der Seitenwandung 14 angeordnet, wobei diese einen Winkel a des Glühstiftes 4 bezüglich einer Hauptoberfläche 11 des Verdampfers 1 einstellt. Die Hauptoberfläche 11 ist eine (freie) Oberfläche eines Hauptkörpers 8 des Verdampfers 1. Der Hauptkörper 8 wird durch den (gesamten) Verdampfer 1 gebildet (ggf. ohne Vorsprung 9, wenn vorhanden, vgl. Fig. 4) zu verstehen. In Fig. 2 weist der Verdampfer 1 keinen Vorsprung 9 auf und weist zumindest im Wesentlichen eine konstante Dicke auf bzw. ist scheibenförmig (z. B. mit kreisförmigen Grundriss) ausgebildet.
Es wäre ebenfalls denkbar, dass die Glühstiftbuchse 5 an einer anderen
Seitenwandung der Brennkammer 6 ausgebildet ist. In die Glühstiftbuchse 5 ist ein Glühstift 4 aufgenommen, wobei der Glühstift durch ein Halteelement (nicht dargestellt) fixiert wird. In den Glühstift 4 kann außerdem ein Flammwächter (nicht dargestellt) integriert sein, so dass der Glühstift eine zusätzliche
Funktionalität der Flammüberwachung bieten kann.
In Fig. 3 ist eine Querschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsmäßigen Verdampferbaugruppe dargestellt, bei der zusätzlich zu der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ein zweistufiger Verdampfer-Dom 3 zwischen der Brennstoffzuleitung 10 und dem Verdampfer 1 in die
Verdampferaufnahme 2 integriert ist.
Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der die Brennkammer 6 durch eine gegenüber der
Verdampferaufnahme separate Seitenwandung 14 der Brennkammer 6 begrenzt wird. Zusätzlich zu der Ausführungsform, die in Fig. 2 dargestellt ist, ist eine Haltevorrichtung 13 am äußeren Rand der Verdampferaufnahme 2 angeordnet, die in dieser Ausführungsform als ein Haltering ausgebildet ist. Durch die
Haltevorrichtung 13 wird der Verdampfer 1 in seiner Position gehalten.
In Fig. 5 ist eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform dargestellt. In dieser Ausführungsform ist zusätzlich zu der Ausführungsform aus Fig. 4 zwischen Verdampferaufnahme 2 und einer Brennstoffzuleitung 10 ein einstufiger Verdampfer-Dom 3 angeordnet.
In Fig. 6 ist eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsmäßigen Verdampferbaugruppe dargestellt. Der Verdampfer 1 weist hierbei einen mittigen Vorsprung 9 auf, der aus dem Verdampfer 1 in Richtung der Brennkammer 6 hervorragt und so einen Abstand zwischen Verdampfer 1 und dem Glühstift 4 verkleinert. Der Vorsprung 9 des Verdampfers 1 ist in dieser Ausführungsform ein Zylinder (in der Querschnittsansicht rechteckig dargestellt).
In Fig. 7 ist eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsmäßigen Verdampferbaugruppe dargestellt, bei der zusätzlich zu der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ein Verdampfer-Dom 3 zwischen der Brennstoffzuleitung 10 und dem Verdampfer 1 in die Verdampferaufnahme 2 integriert ist. Vorzugsweise wird ein mehrstufiger Verdampfer-Dom 3 in die Verdampferaufnahme 2 integriert (nicht dargestellt).
In Fig. 8 ist eine Querschnittansicht einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verdampfers 1 dargestellt. In dieser Ausführungsform wird der Vorsprung 9 im Wesentlichen durch einen Zylinder gebildet.
In Fig. 9 ist eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verdampfers 1 dargestellt. In dieser Ausführungsform bildet ein Ring (Torus) den Vorsprung 9. Eine in die Brennkammer 6 ragende Oberseite des Rings ist hierbei in radialer Richtung abgeflacht, wodurch in der
Querschnittansicht zwei Trapeze erkennbar sind, die jeweils eine in axialer Richtung abflachende Seite aufweisen.
In Fig. 10 ist eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verdampfers 1 dargestellt. In dieser Ausführungsform bildet ein Konus den Vorsprung 9 des Verdampfers 1. Der Vorsprung 9 wird in der Querschnittsansicht in Fig. 10 als Trapez dargestellt.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den
Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.
Bezugszeichenliste
1 Verdampfer
2 Verdampferaufnahme
3 Verdampfer-Dom
4 Glühstift/Flammwächter
5 Glühstiftbuchse 6 Brennkammer
7 Brennluft-Belochung
8 Hauptkörper
9 Vorsprung
10 Brennstoffzuleitung
11 Hauptoberfläche des Verdampfers
12 Spalt
13 Haltevorrichtung
14 Seitenwandung
a Winkel

Claims

Ansprüche
1. Verdampferbaugruppe für mobile Heizgeräte, insbesondere für ein
Kraftfahrzeug, Folgendes aufweisend:
- einen Verdampfer (1);
- eine Verdampferaufnahme (2), die dazu ausgebildet ist, den Verdampfer (1) aufzunehmen;
- einen Glühstift (4), und
- eine Brennkammer (6),
wobei sich der Glühstift (4) schräg gegenüber einer Hauptoberfläche (11) des Verdampfers (1) in die Brennkammer (6) erstreckt oder erstreckbar ausgebildet ist.
2. Verdampferbaugruppe für mobile Heizgeräte, insbesondere für ein
Kraftfahrzeug, insbesondere nach Anspruch 1, Folgendes aufweisend:
- einen Verdampfer (1);
- eine Verdampferaufnahme (2), die dazu ausgebildet ist, den Verdampfer (1) aufzunehmen;
- einen Glühstift (4),
d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass
mindestens ein mittiger Vorsprung (9) aus einer Hauptoberfläche (11) des Verdampfers (1) hervorsteht.
3. Verdampferbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass
zwischen der Verdampferaufnahme (2) und einer Brennstoffzuleitung (10) ein ein-, zwei- oder mehrstufiger Verdampfer-Dom (3) vorgesehen ist.
4. Verdampferbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass
der Glühstift (4) über eine Glühstiftbuchse (42) in der
Verdampferaufnahme (2) aufgenommen ist, wobei der Glühstift (4) vorzugsweise in der Glühstiftbuchse (42) durch ein Halteelement, insbesondere umfassend ein oder in Form eines Blechbiegeteil/s und/oder umfassend eine oder in Form einer Verrastung, vorzugsweise ein Gewinde und/oder eine Presspassung umfassend, fixiert ist.
5. Verdampferbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass
ein Querschnittprofil des Vorsprungs (9) des Verdampfers (1) vieleckig, insbesondere viereckig, vorzugsweise rechteckförmig oder trapezförmig, mit ggf. abgerundeten Ecken, ausgebildet ist.
6. Verdampferbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass
der Vorsprung (9) des Verdampfers (1) zumindest im Wesentlichen als Ring ausgebildet ist, der vorzugsweise in radialer Richtung der
Verdampferaufnahme (2) flach abfällt.
7. Verdampferbaugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche,
d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass
der Verdampfer (1) zumindest teilweise aus einem porösen Vlies, insbesondere Metallfaservlies, und/oder teilweise aus einem textilen Faserformkörper, hergestellt ist, und/oder zumindest teilweise aus einem porösen, hitzebeständigen Metall, vorzugsweise zumindest teilweise aus Stahl, beispielsweise einer 1.4841 oder 1.4767 Edelstahllegierung, hergestellt ist.
8. Verdampferbaugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche,
d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass
ein Flammwächter vorgesehen ist, der vorzugsweise zusammen mit dem Glühstift (4) ein integrales Bauteil ausbildet.
9. Verdampferbaugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass
der Vorsprung (9) integraler Bestandteil des Verdampfers (1) ist.
10. Verdampferbaugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche,
d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass
die Verdampferaufnahme (2) mindestens eine Brennluft-Belochung (6) aufweist.
11. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrtzeug, umfassend eine
Verdampferbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
12. Verwendung einer Verdampferbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 10 für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug.
13. Verfahren zur Herstellung einer Verdampferbaugruppe nach einem der Ansprüchen 1 bis 10,
d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass das Verfahren mindestens folgende Schritte umfasst:
- Formen der Verdampferaufnahme (2);
- Bereitstellen des Verdampfers (1); und
- Aufnehmen des Verdampfers (1) in die Verdampferaufnahme (2).
14. Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 13,
d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass
der Vorsprung (9) in einem Schritt zusammen mit dem Verdampfer (1) gefertigt wird, vorzugsweise durch Einpressen eines Grundmaterials in eine Negativform, oder durch vorzugsweise stoffschlüssiges Verbinden, insbesondere mittels Sintern oder Verschweißen, an dem Verdampfer angebracht wird.
15. Set zur Herstellung einer Verdampferbaugruppe, insbesondere nach einem der Ansprüchen 1 bis 10, vorzugsweise für das Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, umfassend eine Verdampferaufnahme und mindestens zwei verschiedene Verdampfer, die wahlweise in die
Verdampferaufnahme aufnehmbar sind und unterschiedlich ausgebildet sind.
EP19723109.5A 2018-05-15 2019-05-09 Verdampferbaugruppe für mobile heizgeräte Withdrawn EP3794279A1 (de)

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