WO1998049494A1 - Evaporation burner - Google Patents

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WO1998049494A1
WO1998049494A1 PCT/DE1998/000948 DE9800948W WO9849494A1 WO 1998049494 A1 WO1998049494 A1 WO 1998049494A1 DE 9800948 W DE9800948 W DE 9800948W WO 9849494 A1 WO9849494 A1 WO 9849494A1
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air supply
burner according
evaporator
ignition
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PCT/DE1998/000948
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Inventor
Walter Blaschke
Original Assignee
J. Eberspächer Gmbh & Co.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D3/00—Burners using capillary action
    • F23D3/40—Burners using capillary action the capillary action taking place in one or more rigid porous bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01B—BOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
    • B01B1/00—Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
    • B01B1/005—Evaporation for physical or chemical purposes; Evaporation apparatus therefor, e.g. evaporation of liquids for gas phase reactions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F01N3/0253—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
    • F01N3/0256—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases the fuel being ignited by electrical means
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an evaporator burner with a combustion chamber for a heater or a thermal regeneration of an exhaust gas particle filter, with a circumferential boundary wall, an end boundary wall which has a central opening, an air supply connection piece which has a radial circumferential flange and projects coaxially into the combustion chamber, which has radial air exits through the nozzle wall and which is upstream of an air guiding device for a swirl flow air supply, and with a lateral ignition device and a fuel supply.
  • an evaporator burner of the aforementioned type which has a central air supply connection which is provided with slots on the circumference and has a through opening which can also be closed.
  • the fuel is supplied via a candle socket attached to the outer jacket or via an annular channel on the combustion chamber floor.
  • the supplied fuel is distributed over a porous lining attached to the inside of the circumferential boundary wall by capillary action in the axial and tangential direction, evaporated and burned in the area of the slots.
  • the lining usually has an axial extension to the end of the air supply nozzle.
  • a disadvantage of the aforementioned known embodiment of an evaporator burner is the positional dependence of the fuel distribution due to gravity and the relatively high cost of materials with regard to the porous lining. Since the combustion chamber is completely covered with the porous material dressed and therefore exposed to a large part of the combustion, the porous material is subject to high wear. Furthermore, the lateral receiving socket or candle socket is integrated into the circumferential boundary wall of the combustion chamber in a comparatively complicated manner and provided with an additional sieve, which means another component with connection problems to the combustion chamber.
  • the invention is therefore characterized in that the air guiding device, the air supply nozzle and the end boundary wall are an integral investment casting component in such a way that the radial end boundary wall of the combustion chamber and the air supply nozzle together with the radial peripheral flange form an ignition pocket with a radial pilot air hole form, wherein the lateral ignition device is at least partially arranged in the ignition pocket and porous evaporator material is provided in the form of a ring in the combustion chamber floor area.
  • the air guide device preferably has a radially outer guide vane ring, with a closed end wall in front, which is placed on the guide vane ring as a disk.
  • a particularly favorable air routing geometry with a minimized blower back pressure results if, in an advantageous further development of the invention, the aforementioned closed end wall has a centrally symmetrical, essentially conical indentation and the air supply nozzle on its axial end inside the combustion chamber has a closed further end wall with a further, centrally symmetrical conical indentation, which opposes the first-mentioned indentation is.
  • the circumferential boundary wall of the combustion chamber is expediently designed as a cylindrical sheet-metal flame tube.
  • a sheet-shaped cover arranged downstream of the air supply nozzle can be accommodated in the flame tube.
  • the ring-shaped porous evaporator material is in particular a multilayer lining on the combustion chamber floor (possibly with different densities for controlling the fuel distribution), which is arranged downstream of the ignition device, or alternatively a multilayer web with a cutout for the ignition device, with a metal felt between the combustion chamber floor and the web. Layer can be inserted.
  • the porous evaporator material can also be an annular ceramic plate.
  • the ignition device is preferably a glow plug or glow plug which is at least partially positively received in the ignition pocket (18).
  • the lateral ignition device can advantageously be located tangentially to the radial peripheral flange of the air supply connector.
  • the lateral ignition device is arranged at an angle of inclination of preferably approximately 4 ° to 10 ° with respect to the combustion chamber base or the plane of the radial peripheral flange of the air supply connector.
  • the fuel is fed to the ring-shaped porous evaporator material via the combustion chamber base or alternatively via the igniter socket or the igniter pocket.
  • an ignition pocket with a radial ignition air hole is provided between the combustion chamber base and the air guiding device.
  • this ignition pocket there is the ignition device (glow plug or similar), which is followed by the ring-shaped lining in a design variant in the direction of the combustion chamber.
  • the ignition pocket is tangent to the air supply nozzle.
  • the location of the fuel entry is important for the positional independence and the ignition. Since this location cannot be independent of the ignition device and the force of gravity, the combustion chamber floor area is selected according to the invention, where the ring-shaped porous evaporator material is located, which requires relatively little ring area or little material for the distribution and evaporation of the fuel and is manufactured at low cost can.
  • vaporizer burner In the vaporizer burner according to the invention, small masses of material are used in the area of the vaporizer and the combustion chamber and the location of the flame, so that there are no unnecessarily long heating times until the process runs stably. As a certain minimum wall thickness is absolutely necessary depending on the design due to the casting technique parts that cause this constraint must be reduced. This is possible if the lining of the combustion chamber wall is laid on the floor and the combustion chamber jacket no longer has to be cast.
  • the combustion chamber jacket is eliminated. It is replaced by the extension of the flame tube.
  • the evaporator fleece is built up in multiple layers, possibly with different densities, and / or as a ceramic plate.
  • a metal felt layer is additionally inserted between the combustion chamber base and the multilayered web, which compensates for the different surface roughness and thus enables an optimal transfer of the fuel.
  • the stratification and the thickness are determined by experiment.
  • the candle socket is provided tangentially but on the inner jacket of the combustion chamber.
  • the glow plug or the like protrudes tangentially into the combustion chamber in the area near the wall.
  • the combustion chamber floor is also lined with a ring-shaped web package, which is about 3mm to 6mm high and surrounds the glow plug. So that the glow pencil sits in a web pocket.
  • the fuel is supplied either through the combustion chamber floor or through the candle socket.
  • FIG. 1 shows an evaporator burner in a schematic axial section with a central air supply nozzle and an upstream air guiding device
  • FIG. 3 shows another embodiment variant of an evaporator burner in a schematic axial section similar to FIG. 1, and
  • FIG. 4 shows the evaporator burner according to FIG. 3 in cross section along the line A-A of FIG. 3.
  • the evaporator burner shown in FIG. 1 for a heater or for thermal regeneration of an exhaust gas particle filter comprises a combustion chamber 1 with a circumferential boundary wall 2 and an end boundary wall 3.
  • the end boundary wall 3 has a central opening, through which a central air guide stub 5 projects into the combustion chamber 1.
  • the air supply nozzle has in its cylindrical nozzle wall in the combustion chamber 1 radial air outlets 6 in the form of longitudinal slots and a closed end End wall 15.
  • An air space is formed in the combustion chamber 1 by the air supply nozzle 5, in which a porous evaporator material 11 in the form of a multi-layer lining is provided on the combustion chamber bottom side at the level of the end boundary wall 3.
  • the multi-layer lining in particular a multi-layer evaporator fleece or spun, which or which can also be preceded by a metal felt layer 20, is supplied with fuel from a fuel supply 9 on the side during operation.
  • the fuel is evenly distributed in the annular evaporator material, evaporated on the inside of the combustion chamber of the evaporator material and burned there with air supply in the annular space of the combustion chamber.
  • the air supply connection 5 is provided with a radial peripheral flange 4, which is arranged at a distance from the end boundary wall 3 of the combustion chamber and forms an ignition pocket 18, which will be described below.
  • An air guiding device 7 with a radially outer guide vane ring for a swirl flow air supply is arranged in front of the air supply nozzle 5, the guide vane ring being covered by a separate, closed end wall.
  • the air guiding device 7 or the guide vane ring, the air supply connection 5 and the end boundary wall 3 are in particular designed as a one-piece investment casting component. det, the radial end boundary wall 3 of the combustion chamber 1 and the nozzle area 10 of the air supply nozzle 5 not projecting into the combustion chamber, together with the radial peripheral flange 4, forms the aforementioned ignition pocket 18 with a radial ignition air bore 19, and a lateral ignition device 8 in the form of a glow plug or a glow plug is at least partially arranged in the ignition pocket.
  • the ignition pocket is tangential to the air supply connector.
  • the air supply nozzle 5 and the air guiding device 7 can be constructed so as to be air-permeable.
  • the closed end wall 13 of the air guiding device 7 can have a centrally symmetrical, essentially conical indentation 14 and the air supply connector 5 at its axial end inside the combustion chamber can have a closed end wall 15 with a further centrally symmetrical conical indentation 16, which is opposite to the first mentioned indentation 14.
  • the candle socket is tangential, but on the inner surface of the combustion chamber.
  • the glow plug or glow plug protrudes tangentially into the combustion chamber itself in the region near the wall, and is therefore not upstream of the combustion chamber 1, as is the case with the first-mentioned embodiment variant according to FIG. 1.
  • the combustion chamber floor is here advanced up to the radial peripheral flange 4 of the air supply connection and is also lined with an annular porous evaporator material in the form of a web package which is about 3 mm to 6 mm high or thick and surrounds the glow plug or glow plug. So that the glow plug or glow plug sits in a fabric pocket.
  • the fuel will be which is supplied via the combustion chamber floor or via the fuel feed 9 via the candle socket according to FIGS. 3 and 4.
  • the ignition device 8 (glow plug, glow plug) can be accommodated in the ignition pocket 18 or the plug socket.
  • the lateral ignition device 8 is at an angle of inclination x of approximately 4 ° to 10 ° with respect to the combustion chamber base or the plane of the radial peripheral flange 4 of the air supply nozzle 5.

Abstract

The invention relates to an evaporation burner with a combustion chamber (1), a circumferential boundary wall (2) and a front boundary wall (3) having a central opening. It also comprises an air supply duct (5) jutting coaxially into the combustion chamber (1) and having a radial circumferential flange (4), said duct (5) having radial air exits (6) through its wall, and in front of which an air conducting device (7) for a spiral current air supply is stored. The evaporation burner also has a lateral ignition device (8) as well as a fuel supply (9). In accordance with the invention, the air conducting device (7), the air supply duct (5) and the front boundary wall (3) are formed as a single-piece precision casting. The radial front boundary wall (3) of the combustion chamber (1) and the air supply duct (5) form an ignition pocket (19) together with the radial circumferential flange (4). The lateral ignition device (8) is arranged at least partially in the ignition pocket, and annular porous evaporator material (11) is provided in the region of the combustion chamber bottom.

Description

Verdampferbrenner Evaporator burner
Die Erfindung betrifft einen Verdampferbrenner mit einer Brennkammer für ein Heizgerät oder eine thermische Regeneration eines Abgas-Partikelfilters , mit einer Umfangs-Begrenzungswand, einer Stirn-Begrenzungswand, welche eine zentrale Öffnung besitzt, einem einen radialen Umfangsflansch aufweisenden, koaxial in die Brennkammer hineinragenden Luftzuführungsstutzen, welcher radiale Luf austritte durch die Stutzenwand aufweist und welchem eine Luftleiteinrichtung für eine Drallstrom-Luftzufuhr vorgelagert ist, und mit einer seitlichen Zündeinrichtung sowie einer BrennstoffZuführung.The invention relates to an evaporator burner with a combustion chamber for a heater or a thermal regeneration of an exhaust gas particle filter, with a circumferential boundary wall, an end boundary wall which has a central opening, an air supply connection piece which has a radial circumferential flange and projects coaxially into the combustion chamber, which has radial air exits through the nozzle wall and which is upstream of an air guiding device for a swirl flow air supply, and with a lateral ignition device and a fuel supply.
Aus WO 96/15408 ist ein Verdampferbrenner der vorgenannten Art bekannt, welcher einen zentralen Luftzuführungsstutzen besitzt, der auf dem Umfang mit Schlitzen versehen ist und eine Durchgangsöffnung aufweist, welche auch verschlossen sein kann. Die BrennstoffZuführung erfolgt über einen am Außenmantel angebrachten Kerzenstutzen oder über einen Ringkanal am Brennkammerboden. Der zugeführte Brennstoff wird über eine an der Innenseite der Umfangsbegrenzungswand angebrachte poröse Auskleidung durch Kapillarwirkung in axialer und tangentialer Richtung verteilt, abgedampft und im Bereich der Schlitze verbrannt. Die Auskleidung weist in der Regel eine axiale Erstreckung bis zum Ende der Luftzuführungsstutzen auf.From WO 96/15408 an evaporator burner of the aforementioned type is known, which has a central air supply connection which is provided with slots on the circumference and has a through opening which can also be closed. The fuel is supplied via a candle socket attached to the outer jacket or via an annular channel on the combustion chamber floor. The supplied fuel is distributed over a porous lining attached to the inside of the circumferential boundary wall by capillary action in the axial and tangential direction, evaporated and burned in the area of the slots. The lining usually has an axial extension to the end of the air supply nozzle.
Von Nachteil bei der vorgenannten bekannten Ausführungsform eines Verdampferbrenners ist die Lageabhängigkeit der Brennstoffverteilung infolge der Schwerkraft sowie der relativ hohe Materialaufwand hinsichtlich der porösen Auskleidung. Da die Brennkammer mit dem porösen Material vollständig aus- gekleidet und damit ein großer Teil der Verbrennung ausgesetzt ist, unterliegt das poröse Material einem hohen Verschleiß. Desweiteren ist der seitliche Aufnahmestutzen bzw. Kerzenstutzen vergleichweise kompliziert in der Umfangsbe- grenzungswand der Brennkammer integriert und mit einem zusätzlichen Sieb versehen, was ein weiteres Bauteil mit Anbin- dungsproblemen zum Brennraum bedeutet .A disadvantage of the aforementioned known embodiment of an evaporator burner is the positional dependence of the fuel distribution due to gravity and the relatively high cost of materials with regard to the porous lining. Since the combustion chamber is completely covered with the porous material dressed and therefore exposed to a large part of the combustion, the porous material is subject to high wear. Furthermore, the lateral receiving socket or candle socket is integrated into the circumferential boundary wall of the combustion chamber in a comparatively complicated manner and provided with an additional sieve, which means another component with connection problems to the combustion chamber.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen Verdampferbrenner der eingangs genannte Art zu schaffen, welcher sehr einfach aufgebaut ist und lageunabhängig in zuverlässiger und effektiver Weise betrieben werden kann.Starting from the aforementioned prior art, it is an object of the invention to provide an evaporator burner of the type mentioned at the outset, which is of a very simple construction and can be operated in a reliable and effective manner regardless of the position.
Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Mittel .The object on which the invention is based is achieved by the means specified in claim 1.
Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die Merkmale der Ansprüche 2 bis 14.The subject of the invention is advantageously further developed by the features of claims 2 to 14.
Die Erfindung kennzeichnet sich also dadurch, daß die Luftleiteinrichtung, der Luftzuführungsstutzen und die Stirn-Begrenzungswand ein einstückiges Feinguß-Bauteil dergestalt sind, daß die radiale Stirn-Begrenzungswand der Brennkammer und der Luftzuführungsstutzens zusammen mit dem radialen Umfangsflansch eine Zündtasche mit einer radialen Zündluft- bohrung ausbilden, wobei die seitliche Zündeinrichtung zumindest teilweise in der Zündtasche angeordnet und poröses Verdampfermaterial in Ringform im Brennkammerbodenbereich vorgesehen ist .The invention is therefore characterized in that the air guiding device, the air supply nozzle and the end boundary wall are an integral investment casting component in such a way that the radial end boundary wall of the combustion chamber and the air supply nozzle together with the radial peripheral flange form an ignition pocket with a radial pilot air hole form, wherein the lateral ignition device is at least partially arranged in the ignition pocket and porous evaporator material is provided in the form of a ring in the combustion chamber floor area.
Die Luftleiteinrichtung besitzt vorzugsweise einen radial äußeren Leitschaufelring, wobei eine geschlossene Stirnwand vorgelagert ist, welche als Scheibe dem Leitschaufelring aufgesetzt ist. Eine besonders günstige Luftführungsgeometrie mit minimiertem Gebläsegegendruck ergibt sich, wenn in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung die vorgenannte geschlossene Stirnwand eine zentralsymmetrische im wesentlichen konische Einbuchtung und der Luftzuführungstutzen an seinem brennkammerinneren Axialende eine geschlossene weitere Stirnwand mit einer weiteren zentralsymmetrischen konischen Einbuchtung aufweist, welche der erstgenannten Einbuchtung entgegengerichtet ist.The air guide device preferably has a radially outer guide vane ring, with a closed end wall in front, which is placed on the guide vane ring as a disk. A particularly favorable air routing geometry with a minimized blower back pressure results if, in an advantageous further development of the invention, the aforementioned closed end wall has a centrally symmetrical, essentially conical indentation and the air supply nozzle on its axial end inside the combustion chamber has a closed further end wall with a further, centrally symmetrical conical indentation, which opposes the first-mentioned indentation is.
Zweckmäßigerweise ist die Umfangs-Begrenzungswand der Brennkammer als zylindrisches blechgeformtes Flammrohr ausgebildet.The circumferential boundary wall of the combustion chamber is expediently designed as a cylindrical sheet-metal flame tube.
Im Flammrohr kann eine dem Luftzuführungstutzen nachgeordne- te blechgeformte Blende aufgenommen sein.A sheet-shaped cover arranged downstream of the air supply nozzle can be accommodated in the flame tube.
Das ringförmige poröse Verdampfermaterial ist insbesondere eine mehrlagige brennkammerbodenseitige Auskleidung (gegebenenfalls mit unterschiedlicher Dichte zur Steuerung der Brennstoffverteilung) , welche der Zündeinrichtung nachgeordnet ist, oder alternativ ein mehrlagiges Gespinst mit einer Aussparung für die Zündeinrichtung, wobei zwischen dem Brennkammerboden und dem Gespinst zusätzlich eine Metallfilz - Schicht eingefügt sein kann. Das poröse Verdampfermaterial kann auch eine ringförmige Keramikplatte sein.The ring-shaped porous evaporator material is in particular a multilayer lining on the combustion chamber floor (possibly with different densities for controlling the fuel distribution), which is arranged downstream of the ignition device, or alternatively a multilayer web with a cutout for the ignition device, with a metal felt between the combustion chamber floor and the web. Layer can be inserted. The porous evaporator material can also be an annular ceramic plate.
Die Zündeinrichtung ist bevorzugt eine Glühkerze oder ein Glühstift, welche (r) formschlüssig zumindest teilweise in der Zündtasche (18) aufgenommen ist.The ignition device is preferably a glow plug or glow plug which is at least partially positively received in the ignition pocket (18).
Die seitliche Zündeinrichtung kann vorteilhafterweise tangen- tial zum radialen Umfangsflansch des Luf zuführungsstutzens gelegen sein. Insbesondere ist die seitliche Zündeinrichtung bezüglich des Brennkammerbodens bzw. der Ebene des radialen Umfangsflan- sches des Luftzuführungsstutzens in einem Neigungswinkel von bevorzugt ca. 4° bis 10° angeordnet.The lateral ignition device can advantageously be located tangentially to the radial peripheral flange of the air supply connector. In particular, the lateral ignition device is arranged at an angle of inclination of preferably approximately 4 ° to 10 ° with respect to the combustion chamber base or the plane of the radial peripheral flange of the air supply connector.
Die BrennstoffZuführung zum ringförmigen porösen Verdampfermaterial erfolgt über den Brennkammerboden oder alternativ über den Zündeinrichtungsstutzen bzw. über die Zündtasche.The fuel is fed to the ring-shaped porous evaporator material via the combustion chamber base or alternatively via the igniter socket or the igniter pocket.
Um also das Bauteil Kerzensieb zu sparen, wird zwischen Brennkammerboden und Luftleiteinrichtung erfindungsgemäß eine Zündtasche mit einer radialen Zündluftbohrung vorgesehen. In dieser Zündtasche befindet sich die Zündeinrichtung (Glühstift oder ähnliches) , welcher die ringförmige Auskleidung in einer AusführungsVariante in Richtung Brennkammer nachgelagert ist. Die Zündtasche liegt tangential am Luftzuführungstutzen an.In order to save the candle screen component, an ignition pocket with a radial ignition air hole is provided according to the invention between the combustion chamber base and the air guiding device. In this ignition pocket there is the ignition device (glow plug or similar), which is followed by the ring-shaped lining in a design variant in the direction of the combustion chamber. The ignition pocket is tangent to the air supply nozzle.
Für die Lageunabhängikeit und die Zündung ist der Ort des Brennstoffeintritts von Bedeutung. Da dieser Ort nicht unabhängig von der Zündeinrichtung und der Schwerkraft sein kann, wird erfindungsgemäß der Brennkammerbodenbereich ausgewählt, wo sich das ringförmige poröse Verdampfermaterial befindet, welches für die Verteilung und Verdampfung des Brennstoffs vergleichweise wenig Ringfläche bzw. wenig Material beansprucht und zu geringen Kosten gefertigt werden kann.The location of the fuel entry is important for the positional independence and the ignition. Since this location cannot be independent of the ignition device and the force of gravity, the combustion chamber floor area is selected according to the invention, where the ring-shaped porous evaporator material is located, which requires relatively little ring area or little material for the distribution and evaporation of the fuel and is manufactured at low cost can.
Beim erfindungsgemäßen Verdampferbrenner sind im Bereich des Verdampfers und des Brennraumes und des Ortes der Flammentstehung geringe Materialmassen eingesetzt, so daß sich keine unnötig langen Aufheizzeiten ergeben, bis der Prozeß stabil läuft. Da durch die Gußtechnik eine bestimmte Mindestwandstärke in Abhängigkeit der Bauform zwingend erforderlich sind, müssen Teile, die diesen Zwang hervorrufen, reduziert werden. Dies ist möglich, wenn die Auskleidung der Brennkammerwand an den Boden verlegt wird und somit der Brennkammermantel nicht mehr gegossen werden muß.In the vaporizer burner according to the invention, small masses of material are used in the area of the vaporizer and the combustion chamber and the location of the flame, so that there are no unnecessarily long heating times until the process runs stably. As a certain minimum wall thickness is absolutely necessary depending on the design due to the casting technique parts that cause this constraint must be reduced. This is possible if the lining of the combustion chamber wall is laid on the floor and the combustion chamber jacket no longer has to be cast.
Bei der Erfüllung der vorgenannten Kriterien ergibt sich der Wegfall der Brennkammer-Umfangsbegrenzungswand aus Guß. Das bedeutet, daß der zentrale Luftzuführungsstutzen frei liegt und man weitere Freiheitsgrade (z.B. für die zusätzliche Einbringung von Löchern im Luftverteilerrohr im Zündbereich) geschaffen hat. Weiterhin können die Vorteile der Feingußtechnik ausgenutzt und die Wandstärken reduziert werden. Durch die Bauweise als Feingußteil kann der Verdampferbrenner sehr klein gestaltet werden, was zur Senkung der Stückkosten beiträgt. Weiterhin ist es möglich, die Baugruppe filigraner zu bauen, was weiter zu Wandstärkenreduktion führt.If the above-mentioned criteria are met, there is no cast-iron peripheral wall. This means that the central air supply connector is exposed and additional degrees of freedom have been created (e.g. for the additional insertion of holes in the air distributor pipe in the ignition area). Furthermore, the advantages of investment casting technology can be exploited and the wall thickness can be reduced. Due to the design as an investment casting, the evaporator burner can be made very small, which contributes to reducing the unit costs. It is also possible to build the assembly more delicate, which further leads to a reduction in wall thickness.
Der Brennkammermantel fällt weg. Er wird durch die Verlängerung des Flammrohres ersetzt.The combustion chamber jacket is eliminated. It is replaced by the extension of the flame tube.
Um eine optimale Brennstoffverteilung zu gewährleisten, wird das Verdampferflies mehrschichtig, eventuell mit unterschiedlicher Dichte, und/oder als Keramikplatte aufgebaut. Hierbei wird zwischen dem Brennkammerboden und dem mehrschichtig aufgebauten Gespinst zusätzlich eine Metallfilzschicht eingefügt, die die unterschiedlichen Oberflächenrauhigkeiten kompensiert und damit einen optimalen Übergang des Brennstoffes ermöglicht. Die Schichtung und die Stärke werden durch Versuch ermittelt.In order to ensure optimal fuel distribution, the evaporator fleece is built up in multiple layers, possibly with different densities, and / or as a ceramic plate. In this case, a metal felt layer is additionally inserted between the combustion chamber base and the multilayered web, which compensates for the different surface roughness and thus enables an optimal transfer of the fuel. The stratification and the thickness are determined by experiment.
Eine weitere Variante sieht vor, den Kerzenstutzen tangenti- al , aber am Innenmantel der Brennkammer vorzusehen. Somit ragt der Glühstift oder dergleichen im wandnahen Bereich tan- gential in die Brennkammer. Der Brennkammerboden ist ebenfalls mit einer ringförmigen Gespinstpackung ausgekleidet, welche etwa 3mm bis 6mm hoch ist und den Glühstift umgibt. Damit sitzt der Glühstift in einer Gespinsttasche . Der Brennstoff wird entweder über den Brennkammerboden oder über den Kerzenstutzen zugeführt .Another variant provides for the candle socket to be provided tangentially but on the inner jacket of the combustion chamber. Thus, the glow plug or the like protrudes tangentially into the combustion chamber in the area near the wall. The combustion chamber floor is also lined with a ring-shaped web package, which is about 3mm to 6mm high and surrounds the glow plug. So that the glow pencil sits in a web pocket. The fuel is supplied either through the combustion chamber floor or through the candle socket.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfuhrungsbeispie- len unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben,- es zeigen:The invention is described in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawing, in which:
Fig. 1 einen Verdampferbrenner in einem schematischen Axial - schnitt mit einem zentralen Luftzuführungsstutzen und einer vorgelagerten Luftleiteinrichtung,1 shows an evaporator burner in a schematic axial section with a central air supply nozzle and an upstream air guiding device,
Fig. 2 einen Luftzuführungstutzen mit Luftleiteinrichtung in abgeänderter Form in einem Axialschnitt,2 an air supply nozzle with air guide in a modified form in an axial section,
Fig. 3 eine andere Ausfuhrungsvariante eines Verdampferbren- ners in einem schematischen Axialschnitt ähnlich Fig . 1 , und3 shows another embodiment variant of an evaporator burner in a schematic axial section similar to FIG. 1, and
Fig. 4 den Verdampferbrenner nach Fig. 3 im Querschnitt längs der Linie A-A der Fig. 3.FIG. 4 shows the evaporator burner according to FIG. 3 in cross section along the line A-A of FIG. 3.
Der in der Fig. 1 gezeigte Verdampferbrenner für ein Heizgerät oder für eine thermische Regeneration eines Abgas-Partikelfilters umfaßt eine Brennkammer 1 mit einer Umfangs-Be- grenzungswand 2 und einer Stirn-Begrenzungswand 3.The evaporator burner shown in FIG. 1 for a heater or for thermal regeneration of an exhaust gas particle filter comprises a combustion chamber 1 with a circumferential boundary wall 2 and an end boundary wall 3.
Die Stirn-Begrenzungswand 3 weist eine zentrale Öffnung auf, durch welche ein zentraler Luftführungsstutzen 5 in die Brennkammer 1 hineinragend angeordnet ist .The end boundary wall 3 has a central opening, through which a central air guide stub 5 projects into the combustion chamber 1.
Der Luftzuführungsstutzen besitzt in seiner zylindrischen Stutzenwand in der Brennkammer 1 radiale Luftaustritte 6 in Form von Längsschlitzen sowie endseitig eine geschlossene Stirnwand 15.The air supply nozzle has in its cylindrical nozzle wall in the combustion chamber 1 radial air outlets 6 in the form of longitudinal slots and a closed end End wall 15.
Durch den Luftzuführungsstutzen 5 wird in der Brennkammer 1 ein Ringraum ausgebildet, in welchem brennkammerbodenseitig in Höhe der Stirn-Begrenzungswand 3 ein poröses Verdampfermaterial 11 in Form einer mehrlagigen Auskleidung vorgesehen ist. Die mehrlagige Auskleidung, insbesondere ein mehrschichtiges Verdampfervlies oder -Gespinst, welcher bzw. welchem auch eine Metallfilzschicht 20 vorgelagert sein kann, wird im Betrieb mit Brennstoff von einer seitlichen BrennstoffZuführung 9 versorgt. Der Brennstoff wird im ringförmigen Verdampfermaterial gleichmäßig verteilt, an der Brennkammerinnenseite des Verdampfermaterials verdampft und dort unter Luftzuführung im Ringraum der Brennkammer verbrannt.An air space is formed in the combustion chamber 1 by the air supply nozzle 5, in which a porous evaporator material 11 in the form of a multi-layer lining is provided on the combustion chamber bottom side at the level of the end boundary wall 3. The multi-layer lining, in particular a multi-layer evaporator fleece or spun, which or which can also be preceded by a metal felt layer 20, is supplied with fuel from a fuel supply 9 on the side during operation. The fuel is evenly distributed in the annular evaporator material, evaporated on the inside of the combustion chamber of the evaporator material and burned there with air supply in the annular space of the combustion chamber.
Dem Luftzuführungstutzen 5 nachgeordnet in der Brennkammer 1 ist ein Blende 17 aus Blech, welche an der Umfangs-Begrenzungswand 2 befestigt ist, welche ebenfalls aus Blech besteht und als zylindrisches Flammrohr ausgebildet ist.Downstream of the air supply nozzle 5 in the combustion chamber 1 is a panel 17 made of sheet metal, which is attached to the peripheral boundary wall 2, which is also made of sheet metal and is designed as a cylindrical flame tube.
Auf der anderen brennkammeraußenseitig gelegenen Stirnseite des Verdampferbrenners ist der Luftzuführungsstutzen 5 mit einem radialen Umfangsflansch 4 versehen, welcher von der Stirn-Begrenzungswand 3 der Brennkammer beabstandet angeordnet ist und eine Zündtasche 18 ausbildet, die nachfolgend noch beschrieben wird.On the other end of the evaporator burner on the outside of the combustion chamber, the air supply connection 5 is provided with a radial peripheral flange 4, which is arranged at a distance from the end boundary wall 3 of the combustion chamber and forms an ignition pocket 18, which will be described below.
Dem Luftzuführungstutzen 5 vorgelagert ist eine Luftleiteinrichtung 7 mit einem radial äußeren Leitschaufelring für eine Drallstrom-Luftzufuhr, wobei der Leitschaufelring durch eine separate geschlossene Stirnwand abgedeckt ist.An air guiding device 7 with a radially outer guide vane ring for a swirl flow air supply is arranged in front of the air supply nozzle 5, the guide vane ring being covered by a separate, closed end wall.
Die Luftleiteinrichtung 7 bzw. der Leitschaufelring, der Luftzuführungsstutzen 5 und die Stirn-Begrenzungswand 3 sind insbesondere als ein einstückiges Feinguß-Bauteil ausgebil- det, wobei die radiale Stirn-Begrenzungswand 3 der Brennkammer 1 und der nicht in die Brennkammer hineinragende Stutzenbereich 10 des Luftzuführungsstutzens 5 zusammen mit dem radialen Umfangsflansch 4 die vorgenannte Zündtasche 18 mit einer radialen Zündluftbohrung 19 ausbildet, und eine seitliche Zündeinrichtung 8 in Form eines Glühstiftes oder einer Glühkerze zumindest teilweise in der Zündtasche angeordnet ist. Die Zündtasche liegt hierbei tangential am Luftzufüh- rungsstutzen an.The air guiding device 7 or the guide vane ring, the air supply connection 5 and the end boundary wall 3 are in particular designed as a one-piece investment casting component. det, the radial end boundary wall 3 of the combustion chamber 1 and the nozzle area 10 of the air supply nozzle 5 not projecting into the combustion chamber, together with the radial peripheral flange 4, forms the aforementioned ignition pocket 18 with a radial ignition air bore 19, and a lateral ignition device 8 in the form of a glow plug or a glow plug is at least partially arranged in the ignition pocket. The ignition pocket is tangential to the air supply connector.
Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, können bei dünnwandiger filigraner Feingußfertigung der Luftzuführungstutzen 5 und die Luftleiteinrichtung 7 luftdurchströmungsgünstig aufgebaut sein. Insbesondere können für einen minimierten Gebläsegegendruck die geschlossene Stirnwand 13 der Luftleiteinrichtung 7 eine zentralsymmetrische im wesentlichen konische Einbuchtung 14 und der Luftzuführungstutzen 5 an seinem brennkammerinneren Axialende eine geschlossene Stirnwand 15 mit einer weiteren zentralsymmetrischen konischen Einbuchtung 16 aufweisen, welche der erstgenannten Einbuchtung 14 entgegengerichtet ist .As can be seen from FIG. 2, in the case of thin-walled, filigree investment casting, the air supply nozzle 5 and the air guiding device 7 can be constructed so as to be air-permeable. In particular, for a minimized blower back pressure, the closed end wall 13 of the air guiding device 7 can have a centrally symmetrical, essentially conical indentation 14 and the air supply connector 5 at its axial end inside the combustion chamber can have a closed end wall 15 with a further centrally symmetrical conical indentation 16, which is opposite to the first mentioned indentation 14.
Bei einer weiteren Variante eines Verdampferbrenners nach den Fig. 3 und 4 liegt der Kerzenstutzen tangential, aber am Innenmantel der Brennkammer. Der Glühstift oder die Glühkerze ragt hierbei im wandnahen Bereich tangential in die Brennkammer selbst, ist also nicht der Brennkammer 1 vorgelagert, wie dies bei der erstgenannten Ausfuhrungsvariante nach Fig. 1 der Fall ist. Der Brennkammerboden ist hierbei bis zum radialen Umfangsflansch 4 des Luftzuführungsstutzen vorverlagert und ebenfalls mit einem ringförmigen porösen Verdampfermaterial in Form einer Gespinstpackung ausgekleidet, welche etwa 3mm bis 6mm hoch bzw. dick ist und den Glühstift oder die Glühkerze umgibt. Damit sitzt der Glühstift bzw. die Glühkerze in einer Gespinsttasche. Der Brennstoff wird entwe- der über den Brennkammerboden oder über die BrennstoffZuführung 9 über den Kerzenstutzen gemäß Fig. 3 und 4 zugeführt.In a further variant of an evaporator burner according to FIGS. 3 and 4, the candle socket is tangential, but on the inner surface of the combustion chamber. The glow plug or glow plug protrudes tangentially into the combustion chamber itself in the region near the wall, and is therefore not upstream of the combustion chamber 1, as is the case with the first-mentioned embodiment variant according to FIG. 1. The combustion chamber floor is here advanced up to the radial peripheral flange 4 of the air supply connection and is also lined with an annular porous evaporator material in the form of a web package which is about 3 mm to 6 mm high or thick and surrounds the glow plug or glow plug. So that the glow plug or glow plug sits in a fabric pocket. The fuel will be which is supplied via the combustion chamber floor or via the fuel feed 9 via the candle socket according to FIGS. 3 and 4.
Die Zündeinrichtung 8 (Glühkerze, Glühstift) kann in der Zündtasche 18 bzw. dem Kerzenstutzen aufgenommen sein.The ignition device 8 (glow plug, glow plug) can be accommodated in the ignition pocket 18 or the plug socket.
Im besonderen liegt die seitliche Zündeinrichtung 8 bezüglich des Brennkammerbodens bzw. der Ebene des radialen Um- fangsflansches 4 des Luftzuführungsstutzens 5 in einem Neigungswinkel x von ca. 4° bis 10°.In particular, the lateral ignition device 8 is at an angle of inclination x of approximately 4 ° to 10 ° with respect to the combustion chamber base or the plane of the radial peripheral flange 4 of the air supply nozzle 5.
Es sei noch angemerkt, daß in den Unteranspruchen enthaltene selbständig schutzfähige Merkmale trotz der vorgenommenen formalen Rückbeziehung auf den Hauptanspruch entsprechenden eigenständigen Schutz haben sollen. Im übrigen fallen sämtliche in den gesamten Anmeldungsunterlagen enthaltenen erfinderischen Merkmale in den Schutzumfang der Erfindung. It should also be noted that independently protected features contained in the subclaims should have corresponding independent protection despite the formal reference to the main claim. For the rest, all inventive features contained in the entire application documents fall within the scope of the invention.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verdampferbrenner mit Brennkammer (1) für ein Heizgerät oder eine thermische Regeneration eines Abgas-Partikel- filters, mit einer Umfangs-Begrenzungswand (2), einer Stirn-Begrenzungswand (3), welche eine zentrale Öffnung besitzt, einem einen radialen Umfangsflansch (4) aufweisenden, koaxial in die Brennkammer (1) hineinragenden Luftzuführungsstutzen (5) , welcher radiale Luftaustritte (6) durch die Stutzenwand aufweist und welchem eine Luft- leiteinrichtung (7) für eine Drallstrom-Luftzufuhr vorgelagert ist, und mit einer seitlichen Zündeinrichtung (8) sowie einer BrennstoffZuführung (9) , dadurch gekennzeichnet, die Luftleiteinrichtung (7) , der Luftzuführungsstutzen (5) und die Stirn-Begrenzungswand (3) ein einstückiges Feinguß-Bauteil sind, wobei die radiale Stirn-Begrenzungswand (3) der Brennkammer (1) und der Luftzufuhrungs■ Stutzens (5) zusammen mit dem radialen Umfangsflansch (4) eine Zündtasche (18) ausbilden, und die seitliche Zündeinrichtung (8) zumindest teilweise in der Zündtasche angeordnet und poröses Verdampfermaterial (11) in Ringform im Brennkammerbodenbereich vorgesehen ist .1. Evaporator burner with combustion chamber (1) for a heater or a thermal regeneration of an exhaust gas particle filter, with a peripheral boundary wall (2), an end boundary wall (3), which has a central opening, a radial peripheral flange ( 4) having, coaxially projecting into the combustion chamber (1), air supply nozzle (5), which has radial air outlets (6) through the nozzle wall and which is preceded by an air guiding device (7) for a swirl flow air supply, and with a lateral ignition device ( 8) and a fuel supply (9), characterized in that the air guiding device (7), the air supply connector (5) and the end boundary wall (3) are an integral investment casting component, the radial end boundary wall (3) of the combustion chamber ( 1) and the air supply ■ socket (5) together with the radial peripheral flange (4) form an ignition pocket (18), and the lateral ignition device (8) at least t is arranged in the ignition pocket and porous evaporator material (11) is provided in a ring shape in the combustion chamber floor area.
2. Verdampferbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleiteinrichtung (7) einen radial äußeren Leitschaufelring umfaßt, wobei eine separate geschlossene Stirnwand (13) vorgelagert ist. 2. Evaporator burner according to claim 1, characterized in that the air guide device (7) comprises a radially outer guide vane ring, a separate closed end wall (13) being arranged in front.
3. Verdampferbrenner nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossene Stirnwand (13) eine zentralsymmetrische im wesentlichen konische Einbuchtung (14) und der Luftzuführungstutzen (5) an seinem brennkammerinneren Axialende eine geschlossene weitere Stirnwand (15) mit einer weiteren zentralsymmetrischen konischen Einbuchtung (16) aufweist, welche der erstgenannten Einbuchtung (14) entgegengerichtet ist.3. Evaporator burner according to claim 2, characterized in that the closed end wall (13) has a centrally symmetrical, essentially conical indentation (14) and the air supply nozzle (5) has a closed further end wall (15) with a further centrally symmetrical conical indentation (15) on its axial end inside the combustion chamber. 16), which is opposite to the first-mentioned indentation (14).
4. Verdampferbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangs-Begrenzungswand (2) der Brennkammer (1) als zylindrisches blechgeformtes Flammrohr ausgebildet ist .4. Evaporator burner according to one of claims 1 to 3, characterized in that the circumferential boundary wall (2) of the combustion chamber (1) is designed as a cylindrical sheet-metal flame tube.
5. Verdampferbrenner nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß im Flammrohr eine dem Luftzuführungstutzen (5) nach- geordnete blechgeformte Blende (17) aufgenommen ist.5. Evaporator burner according to claim 4, characterized in that in the flame tube one of the air supply nozzle (5) is arranged downstream sheet-shaped aperture (17).
6. Verdampferbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige poröse Verdampferraaterial (11) eine mehrlagige brennkammerbodenseitige Auskleidung ist.6. Evaporator burner according to one of claims 1 to 5, characterized in that the annular porous evaporator material (11) is a multi-layer lining on the combustion chamber base.
7. Verdampferbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige poröse Verdampfermaterial (11) ein mehrlagiges Gespinst, gegebenenfalls mit unterschiedlicher Dichte, oder eine poröse Keramikplatte ist.7. Vaporizer burner according to claim 6, characterized in that the annular porous vaporizer material (11) is a multilayered web, optionally with a different density, or a porous ceramic plate.
8. Verdampferbrenner nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Brennkammerboden und dem Gespinst zusätzlich eine Metallfilzschicht (20) eingefügt ist.8. evaporator burner according to claim 7, characterized in that an additional metal felt layer (20) is inserted between the combustion chamber base and the web.
9. Verdampferbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung (8) eine Glühkerze oder ein Glühstift ist, welche (r) formschlüssig zumindest teilweise in der Zündtasche (18) aufgenommen ist.9. Vaporizer burner according to one of claims 1 to 8, characterized in that the ignition device (8) is a glow plug or a glow plug, which (r) is at least partially positively received in the ignition pocket (18).
10. Verdampferbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Zündeinrichtung (8) tangential zum radialen Umfangsflansch (4) des LuftZuführungsstutzens (5) gelegen ist.10. Evaporator burner according to one of claims 1 to 9, characterized in that the lateral ignition device (8) is located tangentially to the radial peripheral flange (4) of the air supply nozzle (5).
11. Verdampferbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Zündeinrichtung (8) bezüglich des Brennkammerbodens bzw. der Ebene des radialen Umfangs- flansches (4) des Luftzuführungsstutzens (5) in einem Neigungswinkel (x) angeordnet ist.11. Vaporizer burner according to one of claims 1 to 10, characterized in that the lateral ignition device (8) with respect to the combustion chamber floor or the plane of the radial peripheral flange (4) of the air supply nozzle (5) is arranged at an angle of inclination (x).
12. Verdampferbrenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (x) ca. 4° bis 10° beträgt.12. Evaporator burner according to claim 11, characterized in that the angle of inclination (x) is approximately 4 ° to 10 °.
13. Verdampferbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die BrennstoffZuführung (9) über den Brennkammerboden erfolgt .13. Evaporator burner according to one of claims 1 to 12, characterized in that the fuel supply (9) takes place via the bottom of the combustion chamber.
14. Verdampferbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die BrennstoffZuführung (9) über den Zündeinrich- tungsstutzen bzw. über die Zündtasche erfolgt. 14. Evaporator burner according to one of claims 1 to 12, characterized in that the fuel supply (9) takes place via the ignition device connector or via the ignition pocket.
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