WO1997001729A1 - Vorrichtung zur zufuhr und zündung von insbesondere benzin als brennstoff für einen verdampfungsbrenner eines heizgerätes - Google Patents

Vorrichtung zur zufuhr und zündung von insbesondere benzin als brennstoff für einen verdampfungsbrenner eines heizgerätes Download PDF

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porous
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Dirk Brenner
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J. Eberspächer Gmbh & Co.
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    • 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
    • F23D3/00—Burners using capillary action
    • F23D3/40—Burners using capillary action the capillary action taking place in one or more rigid porous bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2207/00—Ignition devices associated with burner

Definitions

  • the invention relates to a device for supplying and igniting in particular gasoline as fuel for an evaporation burner of a heater, in particular a vehicle heater, according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a device is known for example from DE 3708745 C1.
  • That known device there is a complicated supply of the combustion air which is added to the porous body surrounding the glow electrode from the same end as the required fuel.
  • the invention is based on the idea of storing the porous body together with the pin glow plug enclosed by it in a common socket and fixing this socket in an opening in a heater wall which is insulated from the bottom of a tubular combustion chamber.
  • this feed line is to be formed by a channel which is openly molded into an inner wall of the heating device and which opens into the opening for the receiving part of the porous body.
  • This duct is to be closed for an air supply through a wall of the combustion chamber of the heater which is placed on its open side.
  • the fuel is to be fed into the porous body at a point at a distance from the combustion chamber, so that an excessively high temperature at this point, which causes the supplied fuel to evaporate immediately, can be avoided there.
  • a spatially separate supply of the fuel and the combustion air to opposite ends of the porous tubular body is intended to ensure that fuel storage and - Distribution can be achieved within the porous body.
  • Such an even distribution or storage of fuel in a larger area of the porous tubular body compensates for irregularities in the fuel supply. These irregularities are, in particular, the effects of a fuel supply which is generally pulsating and which has a disadvantageous effect on the ignition and combustion of the fuel supplied to the burner.
  • the fuel for the device according to the invention is preferably gasoline, which evaporates considerably more easily than diesel oil.
  • gasoline for example, cannot, as is usually the case with diesel oil, be fed directly to a porous fuel distribution body located in the combustion chamber. Because within the combustion chamber there are such high temperatures when the burner is operating that it is not possible to distribute the fuel supplied over a large area, which is necessary for a favorable fuel combustion, before it has completely evaporated.
  • Show it 1 shows a section through a flange-mounted bottom part of a heater with the combustion chamber indicated
  • FIG. 2 is a view according to arrow II on the flanged bottom part according to FIG. 1,
  • FIG. 3 is a view in the direction of arrow III on the bottom part of FIG .. 1
  • the base part 1 is flanged to a pot-shaped housing part of the heater, not shown in the drawing.
  • this pot-shaped housing part the actual tubular combustion chamber 10 of the heating device is housed, the bottom of which is designed in a ring shape with a central opening and abuts a flat wall 2 of the bottom part 1.
  • the combustion air required for operating the burner reaches the combustion chamber 10 through the duct 3 shown in FIG. 2, which is closed by the annular bottom of the combustion chamber 10 when the heater is fully installed.
  • the ignition of the fuel introduced into the burner takes place via a pin glow plug 4, which is received by a nozzle 5 inserted into the base part 1.
  • the pin glow plug 4 is mounted radially enclosing a porous tubular body 6 in the socket 5.
  • This body can consist, for example, of a metal fleece.
  • the end of the porous body 6 facing the free end of the glow plug 4 protrudes axially parallel into a lateral pocket 13 of the combustion chamber 10.
  • the fuel supplied can be distributed in the inlet area without evaporation, circumferentially in an axially relatively large area of the porous body 6.
  • the entry point for the gasoline is held by an entry point for the combustion air to be supplied in the area of the other end of the porous body 6.
  • a channel 8 is provided in the bottom part 1 for the supply of the combustion air and is closed by the contact of the annular bottom of the combustion chamber 10. This duct 8 is fed with combustion air from the combustion air supply duct 3.
  • the fuel to be burned is ignited in the area of the tip of the pin glow plug 4, in which the fuel evaporates first because of the highest temperature of the pin glow plug 4.
  • the pin glow plug 4 is deactivated.
  • the flame in the burner is then fed with fuel via the body 6, which is kept heated by the burning fuel.
  • Within the combustion chamber 10 there is a porous lining 11 which lies in a ring on the inner wall of the combustion chamber 10 and covers the pocket 13 and which is contacted by the porous body 6.
  • an opening 14 which connects the pocket 13 and the interior of the combustion chamber 10.
  • the fuel flows Fuel slowly along the porous body 6, whereby it heats up and evaporates continuously.
  • the combustion takes place within the combustion chamber 10 due to the supplied combustion air.
  • the porous body 6 surrounding the pin glow plug transmits heat to the base of the pocket 13 in order to be sufficiently hot in its front free end region for the ignited burner operation.
  • the temperature should decrease towards the nozzle 5, which is ensured by the corresponding insulation of the nozzle.
  • the axial region of the porous tubular body 6 located in the foot region of the pin glow plug 4 serves as a distribution store for the gasoline supplied.
  • a certain storage function is required in order to eliminate the negative consequences of a pulsating fuel supply for a continuous combustion process.
  • the porous tubular body 6 is fixed within the nozzle 5 by an axial counter bearing formed by the combustion chamber 10.
  • the nozzle 5 which can be made of poorly heat-conductive material, is simply inserted into a bore in the base part 1 and sealed in the insertion area by means of a radial seal. The nozzle 5 is secured against twisting by a positive engagement within a projection of the base part 1. Thermal insulation of the Stub 5 with respect to the heat emanating from the combustion chamber 10 can also be provided by an insulation insert between stub 5 and the base part 1.
  • a bracket 9 can be fastened there, which axially fixes the socket 5.
  • the opening edge of the bracket 9 encompassing the connector 5 can engage in a radial groove of the connector 5.
  • the tubular porous body 6 can rest radially directly on the pin glow plug 4 or have a small distance from it. If there is a distance, a sleeve 12 filling the radial interspace can be provided in the foot region of the rod electrode 4. The distribution of the fuel within the porous body 6 can thereby be improved.

Abstract

Eine Vorrichtung zur Zufuhr und Zündung von insbesondere Benzin als Kraftstoff für einen Verdampfungsbrenner eines Heizgerätes, insbesondere eines Fahrzeugheizgerätes, bei der aus einem porösen Körper (6) verdampfter mit Verbrennungsluft vermischter Brennstoff nach einer Initialzündung durch eine Stiftglühkerze (4) in einer Brennkammer (10) des Heizgerätes verbrannt wird, soll einen konstruktiv einfachen und funktionell wirksamen Aufbau besitzen. Zu diesem Zweck ist die Stiftglühkerze (4) in einem von einer Aussenwand der Brennkammer (10) isoliert angebrachten Stutzen (5) gelagert und radial von einem porösen rohrförmigen Körper (6) umschlossen, der über das freie Ende der Stiftglühkerze (4) hinaus in die Brennkammer (10) ragt und dem im Bereich des freien Endes der Stiftglühkerze (4) Verbrennungsluft und am entgegengesetzten Ende Brennstoff jeweils radial zugeführt wird. Der ausserhalb der Brennkammer (10) liegende poröse Körper (6) dient beim Zuführen des Brennstoffes als Verteiler und Zwischenspeicher.

Description

Vorrichtung zur Zufuhr und Zündung von insbesondere Benzin als Brennstoff für einen Verdampfungsbrenner eines Heizgerätes
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zufuhr und Zün¬ dung von insbesondere Benzin als Brennstoff für einen Ver¬ dampfungsbrenner eines Heizgerätes, insbesondere eines Fahr¬ zeugheizgerätes, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus DE 3708745 C1 bekannt. Bei jener bekannten Vorrichtung ist eine komplizierte Zuführung der Verbrennungsluft, die dem die Glühelektrode umgebenden porösen Körper von dem gleichen Ende zugegeben wird wie der erforderliche Brennstoff.
Hier eine Verbesserung zu schaffen sowie insgesamt eine kon¬ struktiv einfache und funktionssichere Ausbildung der gat¬ tungsgemäßen Vorrichtung zu realisieren, ist das Problem, mit dem sich die Erfindung beschäftigt. Eine Lösung für dieses Problem zeigt eine Ausführung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 auf.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteran¬ sprüche.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, den porösen Körper zusammen mit der von diesem eingeschlossenen Stiftglühkerze in einem gemeinsamen Stutzen zu lagern und diesen Stutzen in einer Öffnung einer Heizgerätewand zu fixieren, die gegen¬ über dem Boden einer rohrformigen Brennkammer isoliert ist. Für die Zuleitung der Verbrennungsluft an den porösen Körper soll insbesondere keine komplizierte Zuleitung benötigt wer¬ den. Diese Zuleitung soll vielmehr durch einen in eine In¬ nenwand des Heizgerätes offen eingeformten Kanal gebildet werden, der in die Öffnung für das Aufnahmeteil des porösen Körpers mündet. Zu einer Luftzuführung geschlossen werden soll dieser Kanal durch eine an seine offene Seite angelegte Wand der Brennkammer des Heizgerätes. Die Brennstoffzufuhr in den porösen Körper soll an einer mit Abstand von der Brennraumkammer gelegenen Stelle erfolgen, damit dort eine ein sofortiges Verdampfen des zugeführten Brennstoffes be¬ wirkende zu hohe Temperatur an dieser Stelle vermieden wer¬ den kann. Durch eine räumlich getrennte Zuführung des Brenn¬ stoffes und der Verbrennungsluft an entgegengesetzten Enden des porösen rohrformigen Körpers soll eine von einströmender Verbrennungsluft ungestörte Brennstoffspeicherung und -Verteilung innerhalb des porösen Körpers erreicht werden. Eine solche gleichmäßige Verteilung bzw. Speicherung von Brennstoff in einem größeren Bereich des porösen rohrformi¬ gen Körpers gleicht Unregelmäßigkeiten bei der Brennstoffzu¬ fuhr aus. Bei diesen Unregelmäßigkeiten handelt es sich ins¬ besondere um die Auswirkungen einer in der Regel pulsierend erfolgenden BrennstoffZuführung, die sich nachteilig auf die Zündung und Verbrennung des dem Brenner zugeführten Brenn¬ stoffes auswirkt. Bei dem Brennstoff für die erfindungsgemä¬ ße Vorrichtung handelt es sich bevorzugt um Benzin, das im Vergleich zu Dieselöl erheblich leichter verdampft. Durch die leichtere Verdampfbarkeit kann Benzin beispielsweise nicht, wie dies bei Dieselöl in der Regel der Fall ist, di¬ rekt einem in der Brennkammer gelegenen porösen Brennstoff- Verteilungskörper zugeführt werden. Denn innerhalb der Brennkammer herrschen derart hohe Temperaturen bei Betrieb des Brenners, daß eine für eine günstige BrennstoffVerbren¬ nung erforderliche großflächige Verteilung des zugeführten Brennstoffes, bevor dieser vollständig verdampft ist, nicht möglich ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt .
Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch ein anflanschbares Bodenteil eines Heizgerätes mit angedeuteter Brennkammer,
Fig. 2 eine Ansicht nach dem Pfeil II auf das an¬ flanschbare Bodenteil nach Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeils III auf das Bodenteil nach Fig. 1.
Das Bodenteil 1 wird an einem in der Zeichnung nicht darge¬ stellten topfförmigen Gehäuseteil des Heizgerätes an¬ geflanscht. In diesem topfförmigen Gehäuseteil ist die ei¬ gentliche als Topf ausgebildete rohrförmige Brennkammer 10 des Heizgerätes untergebracht, deren Boden ringförmig mit einer zentralen Öffnung ausgeführt ist und an einer flachen Wand 2 des Bodenteiles 1 anliegt.
Durch den in Fig. 2 gezeigten Kanal 3, der bei fertig mon¬ tiertem Heizgerät durch den ringförmigen Boden der Brennkam¬ mer 10 verschlossen ist, gelangt die zum Betrieb des Bren¬ ners benötigte Verbrennungsluft in die Brennkammer 10.
Die Zündung des in den Brenner eingeführten Brennstoffes er¬ folgt über eine Stiftglühkerze 4, die von einem in das Bo¬ denteil 1 eingesetzten Stutzen 5 aufgenommen ist. In dem Stutzen 5 ist die Stiftglühkerze 4 radial umschlie¬ ßend ein poröser rohrförmiger Körper 6 eingespannt gelagert. Dieser Körper kann beispielsweise aus einem Metallvlies be¬ stehen. Das dem freien Ende der Stiftglühkerze 4 zugewandte Ende des porösen Körpers 6 ragt achsparallel in eine seitli¬ che Tasche 13 der Brennkammer 10.
Zwischen dem Brennkammerboden und dem Bodenteil 1 befindet sich bei montiertem Heizgerät eine wärmeisolierende Zwi¬ schenscheibe. Diese wärmeisolierende Zwischenscheibe verhin¬ dert einen direkten Wärmefluß von der Brennkammer in den Stutzen 5. Dadurch wird der Stutzen 5 auf einer gegenüber den Brennkammerwänden erheblich niedrigeren Temperatur ge¬ halten. Dies ist für die Funktion der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung sehr wichtig, um ein Zünden von beispiels¬ weise Benzin als zugeführtem Brennstoff direkt an der Ein¬ trittsstelle in den porösen Körper 6 zu verhindern. Die Zu¬ leitung des Brennstoffes erfolgt im Bereich des Fußes der Stiftglühkerze 6 über eine radial in den Stutzen 5 führende Zuleitung 7. Durch diese Lage der Zuleitung 7 tritt der Brennstoff an einer relativ weit von der Eintrittstelle des porösen Körpers in die Tasche 13 der Brennkammer 10 entfern¬ ten Stelle in den porösen Körper 6 ein. Durch eine dort re¬ lativ niedrige Temperatur kann der zugeführte Brennstoff im Einleitungsbereich ohne unmittelbar zu verdampfen, sich um- fangsmäßig in einem axial relativ großen Bereich des porösen Körpers 6 verteilen. Auf einer relativ niedrigen Temperatur wird die Eintrittsstelle für das Benzin durch eine in den Bereich des anderen Endes des porösen Körpers 6 gelegte Zu¬ trittsstelle für die zuzuführende Verbrennungsluft gehalten. Für die Zufuhr der Verbrennungsluft ist in dem Bodenteil 1 ein Kanal 8 vorgesehen, der durch die Anlage des ringförmi¬ gen Bodens der Brennkammer 10 verschlossen wird. Die Spei¬ sung dieses Kanals 8 mit Verbrennungsluft erfolgt von dem Verbrennungsluft-Zuführkanal 3 aus.
Bei der vorbeschriebenen Zündvorrichtung erfolgt die Zündung des zu verbrennenden Brennstoffs im Bereich der Spitze der Stiftglühkerze 4, in dem wegen der dort herrschenden höch¬ sten Temperatur der Stiftglühkerze 4 der Brennstoff als er¬ stes verdampft. Nach erfolgter Zündung des zugeführten Brennstoffes wird die Stiftglühkerze 4 außer Funktion ge¬ setzt. Die Flamme in dem Brenner wird sodann über den porö¬ sen durch den verbrennenden Brennstoff erhitzt gehaltenen Körper 6 mit Brennstoff gespeist. Innerhalb der Brennkammer 10 befindet sich eine poröse an der Rohrinnenwand der Brenn¬ kammer 10 ringförmig anliegende die Tasche 13 abdeckende Auskleidung 11 , die von dem porösen Körper 6 kontaktiert ist. In dem die Tasche 13 abdeckenden Bereich der Ausklei¬ dung 11 befindet sich eine die Tasche 13 und den Innenraum der Brennkammer 10 verbindende Öffnung 14. Nach erfolgter Zündung verdampft der zugeführte Brennstoff auch noch über die Auskleidung 11. Im Brennerbetrieb bei ausgeschalteter Stiftglühkerze 4 fließt der Brennstoff langsam entlang des porösen Körpers 6, wodurch er sich erwärmt und dabei konti¬ nuierlich verdampft. Durch die zugeführte Verbrennungsluft läuft die Verbrennung innerhalb der Brennkammer 10 ab. Der die Stiftglühkerze umgebende poröse Körper 6 kontaktiert wärmeübertragend den Grund der Tasche 13, um für den gezün¬ deten Brennerbetrieb ausreichend heiß in seinem vorderen freien Endbereich zu sein. Zu dem Stutzen 5 hin soll die Temperatur jedoch abnehmen, wozu die entsprechende Isolation des Stutzens sorgt.
Der im Fußbereich der Stiftglühkerze 4 liegende axiale Be¬ reich des porösen rohrformigen Körpers 6 dient als Verteil¬ speicher für das zugeführte Benzin. Eine gewisse Speicher¬ funktion ist erforderlich, um bei einer pulsierenden Brenn¬ stoffzufuhr möglichst deren negative Konsequenzen für einen kontinuierlichen Verbrennungsvorgang auszuschalten.
Fixiert ist der poröse rohrförmige Körper 6 innerhalb des Stutzens 5 durch ein axiales von der Brennkammer 10 gebilde¬ tes Gegenlager.
Der Stutzen 5, der aus schlecht wärmeleitfähigem Material ausgebildet sein kann, ist einfach in eine Bohrung des Bo¬ denteils 1 eingeschoben und im Einschiebebereich über eine radiale Dichtung gedichtet. Gegen Verdrehen ist der Stutzen 5 durch eine formschlüssige Anlage innerhalb eines Vorsprun¬ ges des Bodenteils 1 gesichert. Eine Wärmeisolation des Stutzens 5 gegenüber der von der Brennkammer 10 ausgehenden Wärme kann auch durch einen Isolationseinsatz zwischen Stut¬ zen 5 und dem Bodenteil 1 erfolgen.
Insbesondere in Fällen, in denen an dem Bodenteil 1 neben dem Stutzen 5 sich ein fest aufzuschraubendes Teil befindet, kann dort ein Bügel 9 befestigt sein, der den Stutzen 5 axial fixiert. Zu diesem Zweck kann der den Stutzen 5 um¬ greifende Öffnungsrand des Bügels 9 in eine radiale Nut des Stutzens 5 eingreifen.
Der rohrförmige poröse Körper 6 kann radial direkt auf der Stiftglühkerze 4 aufliegen oder dieser gegenüber einen ge¬ ringen Abstand besitzen. Ist ein Abstand vorhanden, so kann im Fußbereich der Stabelektrode 4 eine den radialen Zwi¬ schenraum ausfüllende Hülse 12 vorgesehen sein. Dadurch kann die Verteilung des Brennstoffes innerhalb des porösen Kör¬ pers 6 verbessert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Zufuhr und Zündung von insbesondere Benzin als Brennstoff für einen Verdampfungsbrenner eines Heizgerätes, insbesondere eines Fahrzeugheizgerätes, bei der aus einem porösen Körper verdampfter mit Verbrennungsluft vermischter Brennstoff nach einer Initialzündung durch eine Stiftglühkerze in einer Brennkammer des Heizgerätes ver¬ brannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftglühkerze (4) in einem von der Brennkammer (10) isoliert angebrachten Stutzen (5) gelagert und radial von einem porösen rohrformigen Körper (6) umschlossen ist, der über das freie Ende der Stiftglühkerze (4) hinaus in die Brennkammer (10) ragt, und dem im Bereich des freien Endes der Stiftglühkerze (4) Verbrennungsluft sowie an dem entge¬ gengesetzten Ende Brennstoff jeweils radial zugeführt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse rohrförmige Körper (6) eine mindestens in dem Einmündungsbereich des porösen Körpers in eine Brennkammer- wand vorhandene poröse Brennkammer-Auskleidung (11) kontak¬ tiert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet . daß die Brennkammer (10) rohrförmig mit einer seitlichen achsparallel eingeformten Tasche (13) zur Aufnahme der Stiftglühkerze (4) ausgebildet ist, in der der die Stift¬ glühkerze (4) umgebende poröse Körper (6) die Wand dieser Tasche (13) wärmeübertragend kontaktiert.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer-Auskleidung (11) eine geschlossene die Tasche (13) überdeckende Ringform besitzt und im Bereich des freien Endes des die Stiftglühkerze (4) umgebenden porösen Körpers (6) eine Öffnung (14) besitzt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (5) in eine Bohrung eines anflanschbaren Bo¬ denteils (1) des Heizgerätes dicht einsteckbar ist und axial über einen radial in einer Nut des Stutzens (5) aufgesetzten an einer benachbarten Stelle mit dem Bodenteil (1) ver¬ schraubten Bügel (9) gesichert ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (5) durch formschlüssige Anlage an einem Vorsprung des Bodenteils (1) gegen Verdrehen gesichert ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (5) aus schlecht wärmeleitendem Material be¬ steht und/oder durch Isoliermaterial von dem Bodenteil (1) getrennt ist.
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