WO2001057442A1 - Brennkammeranordnung, insbesondere für ein heizgerät - Google Patents

Brennkammeranordnung, insbesondere für ein heizgerät Download PDF

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WO2001057442A1
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chamber arrangement
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Michael Krämer
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J. Eberspächer Gmbh & Co.
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M20/00Details of combustion chambers, not otherwise provided for, e.g. means for storing heat from flames
    • F23M20/005Noise absorbing means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2210/00Noise abatement

Definitions

  • Combustion chamber arrangement in particular for a heater
  • the invention relates to a combustion chamber arrangement with a combustion chamber and downstream flame tube, in particular for a water or air heater of a motor vehicle operated with liquid fuel in the form of an auxiliary heater or an auxiliary heater.
  • the subject of the invention is advantageously further developed by the features of claims 2 to 13.
  • the essence of the invention is that at least one exhaust gas-permeable insert made of temperature-resistant material is provided in the flame tube and / or in the exhaust gas duct downstream of the flame tube.
  • an advantageous development of the invention provides that in a burner arrangement with a heat exchanger and coaxial inner flame tube, the exhaust-gas-permeable insert is formed in the exhaust gas duct of the heat exchanger, which is annular in cross section.
  • the gas-permeable insert preferably has a honeycomb structure and consists in particular of ceramic or sintered material.
  • the combustion chamber arrangement has a rectifier function, i.e.
  • a laminar flow of the exhaust gas is generated or supported in a flow section downstream of the exhaust gas-permeable insert, in particular in an (arbitrarily shaped) exhaust pipe or in a deflected exhaust gas duct of the heat exchanger.
  • a simple assembly and noise improvement in a rattle-free arrangement result if the exhaust-gas-permeable insert is arranged in a snug fit, in particular in operation in a press fit, in the flame tube and / or in the exhaust gas duct of the heat exchanger.
  • the exhaust-gas-permeable insert preferably takes up the entire flow cross-section of the exhaust gas, which can be used in whole or in part for the flow of the exhaust gas.
  • the exhaust gas-permeable insert can comprise at least one rectilinear through hole, the cross section of which is larger than other passages of the exhaust gas-permeable insert.
  • the aforementioned through-hole can be a straight-line passage in the center of the exhaust-gas-permeable insert if this insert is arranged in the flame tube.
  • the flame tube can have a preferably coaxial extension piece behind the exhaust gas-permeable insert, the length of which corresponds to a calming zone of the flow.
  • the cross section of the gas-permeable insert is preferably configured identically for optimum flow and in particular has the same straight-line passages.
  • the exhaust gas-permeable insert can be constructed or constructed in one part or in multiple parts as an integrated component.
  • the individual parts of the insert can consist of different materials.
  • combustion chambers With the aid of structurally simple measures, particularly for heating devices in motor vehicles, sound optimization of combustion chambers is made possible, which can preferably be determined by experiment. It has been shown that sound optimization can be implemented at all power levels of a heater or a burner.
  • the combustion chamber arrangement is of compact construction and is equipped with at least one exhaust gas-permeable insert which can be referred to as an internal silencer - in contrast to an external downstream silencer according to the prior art.
  • the invention can optionally completely dispense with an external costly silencer.
  • the exhaust-gas-permeable insert advantageously in a fine honeycomb structure made of temperature-resistant material (up to 1500 ° C.), for example made of ceramic or sintered material, has a rectifier function to form a laminar flow and is preferably located in the flame tube and / or in the exhaust pipe.
  • gas routing in the heat exchanger, provided the burner chamber arrangement is part of a heater which is preferably operated with liquid fuel in the form of gasoline or diesel.
  • the exhaust-gas-permeable insert can optionally afterglow.
  • FIG. 1 shows a combustion chamber arrangement of a motor vehicle heater with a combustion chamber, flame tube and exhaust-gas-permeable insert in a schematic axial section
  • Figure 2 shows the exhaust gas permeable insert of Figure 1 in a schematic cross section
  • FIG. 3 shows a combustion chamber arrangement in another embodiment in a schematic axial section similar to FIG. 1.
  • a combustion chamber arrangement 1 with combustion chamber 2 and downstream flame tube 3 of a water or air heater of a motor vehicle operated with liquid fuel in the form of an auxiliary heater or an auxiliary heater comprises an exhaust-gas-permeable insert 4 made of temperature-resistant material in a cylindrical form, which is located in the rear Part of the flame tube 3 is formed and occupies the entire flow cross-section of the flame tube 3.
  • the exhaust gas-permeable insert 4 consists of ceramic or sintered material which is temperature-resistant up to approx. 1500 ° C.
  • the exhaust gas-permeable insert 4 has a fine honeycomb structure with coaxial rectilinear passages 9, which have the same cross section, as can be seen in particular in FIGS. 1 and 2.
  • the honeycomb structure of the exhaust-gas-permeable insert 4 is such that a laminar flow 7 is formed in connection with the exhaust-gas-permeable insert 4 for all power levels of the burner arrangement during operation of the burner arrangement 1.
  • the exhaust gas-permeable insert 4 thus has the function of a rectifier.
  • the burner assembly is part of a motor vehicle heater, the combustion chamber 2 and downstream flame tube 3 are arranged coaxially in a pot-like heat exchanger 6, and thus a deflected exhaust gas guide 5 is set up in the annular flow cross section of the heat exchanger 6, which opposes the direction of flame in the flame tube 3 is.
  • the exhaust-gas-permeable insert 4 is provided according to this embodiment ariante in the ring-shaped deflected exhaust gas duct 5 downstream of the flame tube 3, the exhaust-gas permeable insert 4 being provided as an annular component and in this variant, like the first-mentioned variant, also occupying the entire flow cross-section of the exhaust gas 8.
  • a laminar flow 7 also occurs during operation.
  • the laminar flow 7 creates a calming section in the heat exchanger 6, which is accompanied by noise reduction.

Abstract

Es wird eine Brennkammeranordnung (1) mit Brennkammer (2) und nachgeordnetem Flammrohr (3), insbesondere für ein mit Flüssigbrennstoff betriebenes Wasser- oder Luft-Heizgerät eines Kraftfahrzeuges in Form eines Zuheizers oder einer Standheizung, vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zumindest ein abgasdurchlässiger Einsatz (4) aus temperaturbeständigem Material im Flammrohr (3) und/oder in der dem Flammrohr (3) nachgeordneten Abgasführung (5) vorgesehen ist.

Description

Besehreibung
Brennkammeranordnung, insbesondere für ein Heizgerät
Die Erfindung betrifft eine Brennkammeranordnung mit Brennkammer und nachgeordnetem Flammrohr, insbesondere für ein mit Flüssigbrennstoff betriebenes Wasser- oder Luft-Heizgerät eines Kraftfahrzeuges in Form eines Zuheizers oder einer Standheizung.
Bekannte Kraftfahrzeug-Heizgeräte der vorstehend genannten Art erzeugen insbesondere bei höheren Leistungsstufen ein erhöhtes Betriebsgeräusch, welches zumindest bei Komfort- Heizgeräten nicht hingenommen werden kann. Man behilft sich nach dem Stand der Technik u. a. mit elastischen Dämpfungs- gliedern in Zwischenlagerung der Befestigung des Heizgeräts am Fahrzeug zwecks Minimierung der Übertragung von Körperschall. Ferner finden Schalldämpfer Verwendung, die den Heizgeräten in der Abgasleitung als Bauteil nachgeordnet sind und auf diese Weise das Brenn- und Strömungsgeräusch minimieren. Von Nachteil ist der vergleichweise komplizierte, inkompakte Aufbau einer derartigen Anordnung bestehend aus Heizgerät und Schalldämpfer.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Brenneranordnung mit Brennkammer und Flammrohr der eingangs genannten Art zu schaffen, welche mit einfachen Mitteln mit niedrigem Schallpegel betrieben werden kann.
Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Mittel .
Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die Merkmale der Ansprüche 2 bis 13. Wesen der Erfindung ist, daß zumindest ein abgasdurchlässiger Einsatz aus temperaturbeständigem Material im Flammrohr und/ oder in der dem Flammrohr nachgeordneten Abgasführung vorgesehen ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß bei einer Brenneranordnung mit Wärmetauscher und koaxial innerem Flammrohr der abgasdurchlässige Einsatz in der im Querschnitt ringförmigen Abgasführung des Wärmetauschers ausgebildet ist.
Der abgasdurchlässige Einsatz besitzt bevorzugt Wabenstruktur und besteht insbesondere aus keramischem oder gesintertem Material .
Für eine Schalloptimierung besitzt die Brennkammeranordnung Gleichrichterfunktion, d.h. es wird im Betrieb eine Laminarströmung des Abgases in einem dem abgasdurchlassigen Einsatz nachgeordneten Strömungsabschnitt, insbesondere in einer (beliebig geformten) Abgasleitung oder in einer umgelenkten Abgasführung des Wärmetauschers erzeugt oder unterstützt.
Eine einfache Montage und eine Geräuschverbesserung bei einer klapperfreien Anordnung ergeben sich, wenn der abgasdurchlässige Einsatz in einem Paßsitz, insbesondere im Betrieb in einem Preßsitz, im Flammrohr und/oder in der Abgasführung des Wärmetauschers angeordnet ist.
Bevorzugt nimmt der abgasdurchlässige Einsatz den gesamten Durchströmungsquerschnitt des Abgases ein, der ganz oder teilweise für die Durchströmung des Abgases genutzt werden kann.
Der abgasdurchlässige Einsatz kann zumindest eine geradlinige Durchgangsbohrung umfassen, deren Querschnitt größer als andere Durchgänge des abgasdurchlässigen Einsatzes ist. Die vorgenannte Durchgangsbohrung kann ein geradliniger Durchgang im Zentrum des abgasdurchlässigen Einsatzes sein, wenn dieser Einsatz im Flammrohr angeordnet ist.
Das Flammrohr kann in Abgasdurchstromungsrichtung hinter dem abgasdurchlässigen Einsatz noch ein vorzugsweise koaxias Verlängerungsstück aufweisen, dessen Länge einer Beruhigungszone der Strömung entspricht.
Der abgasdurchlässige Einsatz ist für eine optimale Durchströmung bevorzugt im Querschnitt gleich konfiguriert und besitzt insbesondere gleiche, geradlinige Durchgänge.
Der abgasdurchlässige Einsatz kann einteilig oder auch mehrteilig als integriertes Bauteil ausgebildet bzw. aufgebaut sein. Bei mehrteiliger Ausbildung können die Einzelteile des Einsatzes aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Durch die Erfindung wird mit Hilfe baulich einfacher Maßnahmen insbesondere für Heizgeräte in Kraftfahrzeugen eine Schalloptimierung von Brennkammern ermöglicht, die vorzugsweise durch Versuch ermittelt werden kann. Es hat sich gezeigt, daß eine SchallOptimierung bei allen Leistungsstufen eines Heizgerätes oder eines Brenners realisierbar ist. Die Brennkammeranordnung ist kompakt aufgebaut und mit zumindest einem abgasdurchlässigen Einsatz bestückt, der als interner Schalldämpfer bezeichnet werden kann - im Gegensatz zu einem externen nachgeordneten Schalldämpfer nach dem Stand der Technik. Durch die Erfindung kann gegebenenfalls komplett auf einen externen kostenintensiven Schalldämpfer verzichtet werden. Der abgasdurchlässige Einsatz, vorteilhaft in feiner Wabenstruktur aus temperaturbeständigem Material (bis 1500°C) , z.B. aus keramischem oder gesintertem Material, besitzt Gleichrichterfunktion zur Ausbildung einer Laminarströmung und befindet sich bevorzugt im Flammrohr und/oder in der Ab- gasführung im Wärmetauscher, sofern die Brennerkammeranordnung Teil eines Heizgerätes ist, welches vorzugsweise mit flüssigem Brennstoff in Form von Benzin oder Diesel betrieben wird. Weiterer Vorteil der Erfindung, daß zur Reduzierung von Schadstoffemissionen der abgasdurchlässige Einsatz gegebenenfalls nachglühen kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben; es zeigen:
Figur 1 eine Brennkammeranordnung eines Kraftfahrzeug- Heizgerätes mit Brennkammer, Flammrohr und abgas- durchlässigem Einsatz in einem schematischen Axial- schnitt,
Figur 2 den abgasdurchlässigen Einsatz nach Figur 1 in einem schematischen Querschnitt, und
Figur 3 eine Brennkammeranordnung in anderer Ausgestaltung in einem schematischen Axialschnitt ähnlich Figur 1.
Gemäß den Figuren 1 und 2 umfaßt eine Brennkammeranordnung 1 mit Brennkammer 2 und nachgeordnetem Flammrohr 3 eines mit Flüssigbrennstoff betriebenen Wasser- oder Luft-Heizgeräts eines Kraftfahrzeuges in Form eines Zuheizers oder einer Standheizung einen abgasdurchlässigen Einsatz 4 aus temperaturbeständigem Material in zylindrischer Form, welcher im strömungshinteren Teil des Flammrohr 3 ausgebildet ist und den kompletten Durchströmungsquerschnitt des Flammrohrs 3 einnimmt .
Der abgasdurchlässige Einsatz 4 besteht aus keramischem oder gesintertem Material, welches bis ca. 1500°C temperaturfest ist. Der abgasdurchlässige Einsatz 4 besitzt eine feine Wabenstruktur mit koaxialen geradlinigen Durchgängen 9, welche einen gleichen Querschnitt aufweisen, wie dies insbesondere in den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist.
Die Wabenstruktur des abgasdurchlässigen Einsatzes 4 ist so getroffen, daß im Betrieb der Brenneranordnung 1 eine Laminarströmung 7 im Anschluß an den abgasdurchlässigen Einsatz 4 für sämtliche Leistungstufen der Brenneranordnung ausgebildet wird. Der abgasdurchlässige Einsatz 4 besitzt also die Funktion eines Gleichrichters.
Gemäß Figur 3 ist die Brenneranordnung Teil eines Kraftfahrzeug-Heizgerätes, deren Brennkammer 2 und nachgeordnetes Flammrohr 3 koaxial in einem topfartigen Wärmetauscher 6 angeordnet sind, und mithin eine umgelenkte Abgasführung 5 im ringförmigen Durchströmungsquerschnitt des Wärmetauschers 6 eingerichtet wird, welche der Flammrichtung im Flammrohr 3 entgegengesetzt ist. Der abgasdurchlässige Einsatz 4 ist nach dieser Ausführungs ariante in der dem Flammrohr 3 nachgeordneten ringförmigen umgelenkten Abgasführung 5 vorgesehen, wobei der abgasdurchlässige Einsatz 4 als ringförmiges Bauteil vorgesehen ist und in dieser Variante ebenfalls wie die erstgenannte Variante den gesamten Druchströmungsquerschnitt des Abgases 8 einnimmt. Nach dem ringförmigen abgasdurchlässigen Einsatz 4 - gesehen in Durchströ ungsrichtung - stellt sich im Betrieb ebenfalls eine Laminarströmung 7 ein. Die Laminarströmung 7 schafft eine Beruhigungsstrecke im Wärmetauscher 6, was mit Schallreduzierung einhergeht.

Claims

Patentansprüche
1. Brennkammeranordnung (1) mit Brennkammer (2) und nachgeordnetem Flammrohr (3) , insbesondere für ein mit Flüssigbrennstoff betriebenes Wasser- oder Luft-Heizgerät eines Kraftfahrzeuges in Form eines Zuheizers oder einer Standheizung, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein abgasdurchlässiger Einsatz (4) aus temperaturbeständigem Material im Flammrohr (3) und/oder in der dem Flammrohr (3) nachgeordneten Abgasführung (5) vorgesehen ist.
2. Brennkammeranordnung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammrohr (3) koaxial in einem Wärmetauscher (6) angeordnet und der abgasdurchlässige Einsatz (4) in der im Querschnitt ringförmigen Abgasführung (5) des Wärmetauschers (6) vorgesehen ist.
3. Brennkammeranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß dem im Flammrohr (3) angeordneten abgasdurchlässigen Einsatz (4) ein koaxiales Flammrohr-Verlängerungsstück nachgeordnet ist.
4. Brennkammeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der abgasdurchlässige Einsatz (4) Wabenstruktur besitzt.
5. Brennkammeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der abgasdurchlässige Einsatz (4) aus keramischem oder gesintertem Material besteht .
6. Brennkammeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der abgasdurchlässige Einsatz (4) ein mehrteiliges Bauteil ist, welches aus unterschiedlichen Materialien zusammengesetzt sein kann.
7. Brennkammeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der abgasdurchlässige Einsatz (4) Gleichrichterfunktion besitzt, d.h. eine Laminarströmung (7) des Abgases (8) in einer dem abgasdurchlassigen Einsatz (4) nachgeordneten Abgasleitung oder in der Abgasführung (5) des Wärmetauschers (6) erzeugt oder unterstützt.
8. Brennkammeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der abgasdurchlässige Einsatz (4) in einem Paßsitz, insbesondere Preßsitz, im Flammrohr (3) und/oder in der Abgasführung (5) des Wärmetauschers (6) angeordnet ist.
9. Brennkammeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der abgasdurchlässige Einsatz (4) den gesamten Durchströmungsquerschnitt des Abgases (8) einnimmt.
10. Brennkammeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der abgasdurchlässige Einsatz (4) zumindest eine geradlinige Durchgangsbohrung umfaßt, deren Querschnitt größer als andere Durchgänge des abgasdurchlässigen Einsatzes (4) ist.
11. Brennkammeranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der geradlinige Durchgang im Zentrum des abgasdurch- lässigen Einsatzes (4) liegt, welcher im Flammrohr (3) angeordnet ist.
12. Brennkammeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der abgasdurchlässige Einsatz (4) im Querschnitt gleich konfiguriert ist.
13. Brennkammeranordnung nach Anspruch 12 , dadurch gekennzeichnet, daß der abgasdurchlässige Einsatz (4) gleiche, geradlinige Durchgänge (9) besitzt.
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