WO2006056177A1 - Brennstoffverdampferelement für ein heizgerät - Google Patents

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WO2006056177A1
WO2006056177A1 PCT/DE2005/002098 DE2005002098W WO2006056177A1 WO 2006056177 A1 WO2006056177 A1 WO 2006056177A1 DE 2005002098 W DE2005002098 W DE 2005002098W WO 2006056177 A1 WO2006056177 A1 WO 2006056177A1
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fuel
combustion chamber
oxide
evaporator
ceramic
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PCT/DE2005/002098
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Inventor
Frank Erbacher
Michael Rozumek
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Webasto Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/44—Preheating devices; Vaporising devices
    • F23D11/441—Vaporising devices incorporated with burners
    • F23D11/443—Vaporising devices incorporated with burners heated by the main burner flame
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2212/00—Burner material specifications
    • F23D2212/10—Burner material specifications ceramic
    • F23D2212/103—Fibres

Definitions

  • the present invention relates to a Brennstoffverdamp- ferelement for a fuel heater operated with liquid fuel, in particular for a motor vehicle heating device.
  • the evaporation of the liquid fuel is required with different types of heater in order to control the fuel even at low combustion air temperatures and to completely transfer it into the gas phase in order to improve the combustion behavior.
  • evaporator burners in which an absorbent fuel evaporator element is provided to which liquid fuel is supplied.
  • the absorber fleece made of sintered steel fibers is used as the absorbent element.
  • such evaporator nonwovens made of sintered steel fibers are very expensive in terms of the price of materials and, in addition, are very expensive to carry out. Furthermore, they are sensitive to overheating and burning, especially on the side facing the flame.
  • a mixture of combustion air and liquid fuel is introduced via a fuel nozzle, in particular a venturi nozzle or a atomizer nozzle.
  • a baffle plate opposite the outlet of the fuel nozzle. arrange, which among other things serves to vaporize impinging Brenn ⁇ substance drops. Therefore, in the present context, the baffle plate is also considered as a fuel evaporator element.
  • the baffle plate is made of steel and attached, for example via a welded joint in the combustion chamber. Also in this case the material costs are high. Furthermore, the attachment of the baffle plate is expensive.
  • the invention has the object of developing the gattungsgemä ⁇ Shen fuel evaporator elements such that the manufacturing cost can be reduced and at the same time the use at higher temperatures is possible.
  • the inventive fuel evaporator element is based on the generic state of the art in that it is made of a ceramic oxide / oxide fiber composite material.
  • Such oxide / oxide fiber composite materials are cheaper than the previously used steels in terms of material price.
  • the previously ein Stamm ⁇ th steels can withstand only temperatures of about 1200 0 C.
  • the ceramic oxide / oxide fiber composites used in the invention can be used at temperatures up to 1500 0 C.
  • the ceramic oxide / oxide fiber composite material is produced by applying a sintering process to a high-strength fiber fabric and a matrix of porous mullite. If appropriate, other ceramic nanoparticles can also be used instead of mullite.
  • the high-strength fiber fabric may be, for example, Nextel 720 or Nextel 610 type.
  • a colloidal suspension is used which contains a mixture of nano- and submicron powders and forms a finely porous structure on sintering.
  • the production process developed in the context of the abovementioned thesis is distinguished by the fact that it makes possible the use of simple and inexpensive laminating techniques known per se, as are known for the production of components from fiber-reinforced plastics.
  • the colloidal preparation leads to homogeneous, low-defect structures of high chemical purity. By eliminating the otherwise usual fiber coating and post-infiltration steps, a cost-effective production of said oxide / oxide fiber composite material becomes possible.
  • the inventive fuel evaporator element comprises a fleece. If, instead of the basic material steel, an evaporator fleece made of a ceramic oxide / oxide fiber composite material is used, then it is possible to increase the temperature and load the fleece and in particular the fleece surface.
  • the fuel evaporator element according to the invention provides that it forms a combustion chamber at least in sections.
  • the fuel evaporator element according to the invention is formed by a baffle plate.
  • the baffle plate can be fastened in the combustion chamber by a form-fitting joining process, so that, for example, expensive welding connections can be dispensed with.
  • a fastening by screws can be done either by external screws, which are screwed into the ceramic, or by the fleece is formed on its cylindrical outer side as a thread, which is screwed into the likewise threaded combustion chamber.
  • each fuel heater operated with liquid fuel in particular each motor vehicle heating device, which is a erfindungsge- having a moderate fuel evaporator element falls within the scope of the appended claims.
  • Essential to the invention is the finding that modern oxide / oxide fiber composites, which have been developed in particular as thermal protection of spacecraft or as a radome of hypersonic missiles, can also be used particularly advantageously in connection with fuel-operated heating appliances, in particular, the use of form-fitting joining processes leads to a significant reduction in manufacturing costs.
  • the invention leads in particular to the fact that a better operation and a longer life is achieved and that a cheaper and more reliable manufacturing method is provided.
  • the following fastening options come into consideration as a form-fitting joining process: screwing, clipping, notching, press-fitting, direct bonding in the production (lamination) of the fiber ceramic in the green state and, in particular, clamping joining processes.
  • connection with a screw connection it is additionally or alternatively possible to use conventional screws to provide in a particularly advantageous manner that individual components are provided with external threads which interact with internal threads interacting in other components.
  • connection between steel and ceramic is very complex, since in particular the vibration stress of the component loosens the bond between the harder ceramic and the softer steel joining partner (abrasion / wear) and the ceramic - since brittle - damage threatens.
  • the toughness / elasticity of the ceramic used according to the invention allows the abovementioned joining processes, since Tische bias is always a one-piece connection of the joining partners is guaranteed. This precludes free machining of the ceramic during vibrations.
  • the present invention can be used in particular in connection with so-called evaporator burners. However, this does not exclude the use in other types of burners, for example in injection burners or atomizer burners, if the use of an evaporator element is also provided there.
  • Burner having an evaporator element for a liquid fuel operated heater
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a combustion chamber having a second embodiment of the fuel evaporator element according to the invention for a heating appliance operated with liquid fuel.
  • FIG. 1 schematically shows the components of an injection burner for a liquid fuel injection unit of interest here.
  • Fabric operated heater 10 which is indicated as such only as a block.
  • the burner comprises a combustion chamber 12 in which a baffle plate 16 provided inter alia for the evaporation of fuel is arranged, which constitutes a first embodiment of the fuel evaporator element according to the invention.
  • this baffle plate may also be designed as a swirl body in certain burner designs, which does not change its property as a potential evaporation surface.
  • the baffle 16 has baffle apertures 30, only two of which are shown.
  • a baffle plate made of the ceramic material can also partly assume an evaporator function owing to the poosity of the material in that the material temporarily stores fuel droplets from the nozzle and supplies them to a controlled evaporation, which leads to good fuel conditioning and thus leads to a very clean combustion.
  • these droplets may possibly leap off the hot, smooth surface due to the Leidenfrost effect and be guided by the combustion air into the downstream portion of the burner. This can lead to incomplete combustion and poor exhaust emissions.
  • the baffle plate ei ⁇ ne start chamber 28 assigned, in the manner known per se, an ignition device 18 projects (see also my comments in the patent Draft P2922DE). Based on the illustration of FIG.
  • a flame tube 22 is arranged to the left of the combustion chamber 12, which forms a secondary combustion chamber and communicates with the combustion chamber 12 via a combustion chamber outlet 48.
  • a secondary combustion chamber outlet 50 is connected to an exhaust system, not shown here, which at least partially also consists of a ceramic combustion chamber. see oxide / oxide fiber composite material can be formed.
  • a fuel nozzle 20 in the form of a Venturi nozzle. By manufacturing the Venturi nozzle from the porous material, a certain evaporating property of the nozzle walls with regard to fuel precipitation may, if appropriate, be advantageously realized.
  • a fuel needle 26 which is of no interest here, as is also known in the art.
  • Adjacent to the fuel nozzle 20 is an integrally formed with this heat shield 24 vorgese ⁇ hen, which merges into a cylindrical collar 34.
  • the heat shield may have secondary air puffing to supply secondary air to the combustion chamber in addition to the combustion air supplied through the nozzle, in particular, twisted secondary air.
  • the combustion chamber 12 (or other of the named components) is at least partially made of steel
  • all of the components mentioned are connected to one another by a positive-fit joining process, as will be explained in more detail below in connection with the description of the assembly of the burner.
  • the flame tube 22, the combustion chamber 12, the baffle 16 and the nozzle 20 and the heat shield 24 forming component using known Lami- ning techniques made of an oxide / oxide fiber composite material.
  • Lami- ning techniques made of an oxide / oxide fiber composite material.
  • the ignition device 18 has been inserted directly into the tough fiber ceramic via a joining process such that an opening 52 is formed in the component .
  • complex connection techniques can also be omitted in this regard.
  • the ceramic is also tough in the sintered state and not all ignition devices are suitable for being subjected to a sintering process. Therefore, alternatively, the insertion of the ignition device may be provided in the finished ceramic as a press fit.
  • the baffle plate 16 is first introduced into the combustion chamber 12, such that it is located on a circumferential web 32 formed by the combustion chamber 12. Subsequently, the component forming the nozzle 20 and the heat shield 24, which already carries the ignition device 18, is inserted into the combustion chamber 12 with the collar 34.
  • a first clamping device 44 in the form of a first clamping ring is used to connect a first flange 36 of the combustion chamber 12 with a third flange 40, which extends in the manner shown perpendicular to the collar 34.
  • the first clamping ring 44 can be if appropriate, at least slightly V-shaped, to bias the first flange 36 and the third flange 40 aufeinan ⁇ .
  • the flame tube 22 is fastened be ⁇ , also via a clamping-joining process.
  • the combustion chamber 12 has a second flange 38 which cooperates with a summarize ⁇ flange 42 formed by the combustion tube 22 by the second flange 38 and the fourth flange 42 are biased towards each other via a second clamping ring 46.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the inventive fuel evaporator element having combustion chamber for a fuel heater operated with liquid fuel 10, which is indicated as such only as a block.
  • the combustion chamber shown in FIG. 2 is part of a so-called evaporator burner, in which an absorbent element is provided for evaporating the liquid fuel.
  • the absorbent elements are formed by evaporator nonwovens made of sintered steel fibers, which, however, are sensitive to overheating and burnup.
  • a second embodiment of the fuel evaporator element 14 according to the invention is provided in the form of an evaporator fleece, which is produced from a ceramic oxide / oxide fiber composite material.
  • the evaporator fleece 14 is supplied with liquid fuel via a fuel line 56.
  • the evaporator fleece 14 has a first portion 14a and a second portion 14b.
  • the second section 14b of the evaporator fleece 14 forms a wall section of the combustion chamber 12, so that the surface effective for the evaporation process is very large.
  • the Combustion chamber 12 may in principle also be made of steel, it is preferred that the combustion chamber 12 consists of ei ⁇ nem ceramic oxide / oxide fiber composite material. If the combustion chamber 12 has an upper combustion chamber half and a lower combustion chamber half in relation to the illustration of FIG.
  • the assembly of the illustrated assembly can, for example, be such that the evaporator fleece 14 is first inserted into one of the housing halves and the combustion chamber 12 is then completed by the other housing half.
  • a web 32 which encircles the combustion chamber 12 is provided, which fixes the evaporator fleece 14 axially, so that a clamping fastening of the evaporator fleece 14 results on the whole due to the coordinated geometries.
  • the areas of the combustion chamber 12 intended for fuel evaporation are designed to be absorbent, while the outer area of the combustion chamber 12 is preferably sealed in order to prevent the escape of fuel.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffverdampferelement für ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät, insbesondere für ein Kraftfahrzeugheizgerät. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass es aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff hergestellt ist.

Description

Brennstoffverdampferelement für ein Heizgerät
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffverdamp- ferelement für ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät, insbesondere für ein Kraftfahrzeugheizgerät.
Die Verdampfung des flüssigen Brennstoffes ist bei unter¬ schiedlichen Heizgerätetypen erforderlich, um auch bei tie- fen Brennluft-Temperaturen den Brennstoff kontrolliert und vollständig in die Gasphase zu überführen, um das Brennver¬ halten zu verbessern. Beispielsweise existieren sogenannte Verdampferbrenner, bei denen ein saugfähiges Brennstoffver¬ dampferelement vorgesehen ist, dem flüssiger Brennstoff zu- geführt wird. Als saugfähiges Element wird dabei iri der Re¬ gel ein Verdampfer-Vlies aus gesinterten Stahlfasern ver¬ wendet. Derartige Verdampfer-Vliese aus gesinterten Stahl¬ fasern sind jedoch vom Materialpreis her sehr teuer und an¬ dererseits von der Verabreitung sehr aufwendig. Weiterhin sind sie empfindlich gegenüber Überhitzung und Abbrand, insbesondere auf der der Flamme zugewandten Seite.
Bei sogenannten Injektionsbrennern wird eine Mischung aus Brennluft und flüssigem Brennstoff über eine Brennstoffdüse eingebracht, insbesondere eine Venturidüse oder eine Zer¬ stäuberdüse. Bei derartigen Brennern ist es bekannt, gegen¬ über dem Auslass der Brennstoffdüse eine Prallscheibe anzu- ordnen, die unter anderem dazu dient, auftreffende Brenn¬ stofftropfen zu verdampfen. Daher wird die Prallscheibe im vorliegenden Zusammenhang ebenfalls als ein Brennstoffver¬ dampferelement betrachtet. Üblicherweise ist die Prall- Scheibe aus Stahl hergestellt und beispielsweise über eine Schweißverbindung in der Brennkammer befestigt. Auch in diesem Fall sind die Materialkosten hoch. Weiterhin ist die Befestigung der Prallscheibe aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemä¬ ßen Brennstoffverdampferelemente derart weiterzubilden, dass die Herstellungskosten gesenkt werden und gleichzeitig der Einsatz bei höheren Temperaturen möglich wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 ge¬ löst.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Er¬ findung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Brennstoffverdampferelement baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass es aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff her¬ gestellt ist. Derartige Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoffe sind vom Materialpreis her günstiger als die bisher einge¬ setzten Stähle. Darüber hinaus können die bisher eingesetz¬ ten Stähle lediglich Temperaturen von ungefähr 1200 0C überstehen. Im Gegensatz hierzu können die erfindungsgemäß verwendeten keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoffe bei Temperaturen bis zu 1500 0C eingesetzt werden. Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Brennstoffverdampferelements ist vorgesehen, dass der kera¬ mische Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff durch Anwenden eines Sinterprozesses auf ein hochfestes Fasergewebe und eine Matrix aus porösem Mullit hergestellt ist. Anstelle von Mullit können gegebenenfalls auch andere keramische Nano- partikel verwendet werden. Ein derartiger keramischer O- xid/Oxid-Faserverbundwerkstoff ist beispielsweise in der Dissertation "Kolloidale Herstellung und Entwicklung eines neuen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoffes" von R. Simon (Mon¬ tana Universität Loben, 2004) beschrieben. Demgemäß kann das hochfeste Fasergewebe beispielsweise vom Typ Nextel 720 oder Nextel 610 sein. Zum Aufbau der Matrix wird eine kol¬ loidale Suspension verwendet, die eine Mischung aus Nano- und Submikron-Pulvern enthält und beim Sintern eine feinpo¬ röse Struktur bildet. Das im Rahmen der genannten Disserta¬ tion entwickelte Herstellungsverfahren zeichnet sich da¬ durch aus, dass es den Einsatz von einfachen und kosten¬ günstigen, an sich bekannten Laminiertechniken ermöglicht, wie sie zur Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen bekannt sind. Die kolloidale Herstellung führt zu homogenen, defektarmen Gefügen von hoher chemischer Reinheit. Durch den Wegfall der sonst üblichen Faserbe¬ schichtung und Nachinfiltrationsschritte wird eine kosten- günstige Herstellung des genannten Oxid/Oxid-Faserverbund¬ werkstoffs möglich.
Insbesondere im Zusammenhang mit den eingangs erwähnten Verdampferbrennern wird bevorzugt, dass das erfindungsge- mäße Brennstoffverdampferelement ein Vlies umfasst. Kommt statt des Grundstoffs Stahl ein Verdampfer-Vlies aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff zum Einsatz, so besteht die Möglichkeit, das Vlies und insbesondere die Vliesoberfläche temperaturmäßig höher zu belasten.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Brennstoffverdampferelements sieht vor, dass es eine Brenn¬ kammer zumindest abschnittsweise bildet. Beispielsweise ist es möglich, die gesamte Brennkammer aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff herzustellen, wobei in die¬ sem Fall große Teile der Brennkammer als Verdampferfläche benutzt werden können.
Insbesondere im Zusammenhang mit Injektions- und Düsenbren¬ nern wird für das erfindungsgemäße Brennstoffverdampferele- ment bevorzugt, dass es durch eine Prallscheibe gebildet ist. Durch diese Lösung ergibt sich der zusätzliche Vor¬ teil, dass die Prallscheibe durch einen Formschluss-Fü- geprozess in der Brennkammer befestigt werden kann, so dass beispielsweise auf aufwendige Schweißverbindungen verzich¬ tet werden kann. Beispielsweise eine Befestigung durch Schrauben kann entweder durch externe Schrauben erfolgen, die in die Keramik eingedreht werden, oder indem das Vlies an seiner zylindrischen Außenseite als Gewinde ausgeformt ist, das in die ebenfalls mit Gewindegängen versehenen Brennkammer eingedreht wird. Weiterhin ist es möglich, die aus dem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff herge¬ stellte Prallscheibe auf höhere Temperaturen zu erhitzen als dies bei der Verwendung von Stahl möglich wäre. Dadurch ergeben sich Vorteile bei der Verdampfung von auf die Prallscheibe auftreffenden Brennstofftropfen.
Jedes mit flüssigem Brennstoff betriebene Heizgerät, insbe¬ sondere jedes Kraftfahrzeugheizgerät, das ein erfindungsge- mäßes Brennstoffverdampferelement aufweist, fällt in den Schutzbereich der zugehörigen Ansprüche.
Wesentlich für die Erfindung ist die Erkenntnis, dass mo- derne Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoffe, die insbesondere als Thermalschutz von Raumfahrzeugen oder als Radom von Hy¬ perschallflugkörpern entwickelt wurden, auch im Zusammen¬ hang mit brennstoffbetriebenen Heizgeräten besonders vor¬ teilhaft eingesetzt werden können, wobei insbesondere die Anwendung von Formschluss-Fügeprozessen zu einer deutlichen Senkung der Herstellungskosten führt. Die Erfindung führt dabei insbesondere dazu, dass eine bessere Funktionsweise sowie eine höhere Lebensdauer erreicht wird und dass eine preisgünstigere und zuverlässigere Fertigungsmethode zur Verfügung gestellt wird. Als Formschluss-Fügeprozess kommen beispielsweise die folgenden Befestigungsmöglichkeiten in Betracht: Verschrauben, Klipsen, Rasten, Presspassung, di¬ rektes Verbinden bei der Herstellung (Laminierung) der Fa¬ serkeramik im Grünzustand und insbesondere Klemm-Fügepro- zesse. Im Zusammenhang mit einer Verschraubung kann zusätz¬ lich oder alternativ zum Einsatz herkömmlicher Schrauben in besonders vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass ein¬ zelne Komponenten mit Außengewinden versehen sind, die mit in anderen Komponenten zusammenwirkenden Innengewinden zu- sammenwirken. Beim Stand der Technik ist die Verbindung zwischen Stahl und Keramik sehr aufwändig, da sich insbe¬ sondere bei Vibrationsbeanspruchung des Bauteils die Ver¬ bindung zwischen der härteren Keramik und dem weicheren Stahlfügepartner lockert (Abrasion / Abnutzung) und der Ke- ramik - da spröde - eine Beschädigung droht. Die Zähig¬ keit/Elastizität der erfindungsgemäß eingesetzten Keramik erlaubt die oben genannten Fügeprozesse, da durch die elas- tische Vorspannung immer eine einstückige Verbindung der Fügepartner gewährleistet wird. Damit ist ein sich Freiar¬ beiten der Keramik bei Vibrationen ausgeschlossen.
Die vorliegende Erfindung kann insbesondere in Verbindung mit sogenannten Verdampferbrennern eingesetzt werde. Dies schließt jedoch den Einsatz bei anderen Brennertypen, bei¬ spielsweise bei Injektionsbrennern oder Zerstäuberbrennern, nicht aus, sofern auch dort der Einsatz eines Verdampfer- elements vorgesehen ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfol¬ gend anhand der zugehörigen Zeichnungen beispielhaft erläu¬ tert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoff-
Verdampferelements aufweisenden Brenners für ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät; und
Figur 2 eine schematische Darstellung einer eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoff- Verdampferelements aufweisende Brennkammer für ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizge¬ rät.
Figur 1 zeigt schematisch die hier interessierenden Kompo- neten eines Injektionsbrenners für ein mit flüssigem Brenn- Stoff betriebenes Heizgerät 10, das als solches lediglich als Block angedeutet ist. Der Brenner umfasst eine Brenn¬ kammer 12 in der eine unter anderem zur Verdampfung von Brennstoff vorgesehene Prallscheibe 16 angeordnet ist, die eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brenn- stoffverdampferelementes darstellt. Zusätzlich kann diese Prallscheibe in gewissen Brennerausführungen auch als Drallkörper ausgebildet sein, was ihre Eigenschaft als po¬ tentielle Verdampfungsfläche jedoch nicht verändert. Die Prallscheibe 16 weist Prallscheibendurchbrüche 30 auf, von denen lediglich zwei dargestellt sind. Eine aus dem kerami¬ schen Material hergestellte Prallscheibe kann durch die Po¬ rosität des Materials auch teilweise eine Verdampferfunk¬ tion einnehmen, indem das Material Brennstofftropfchen aus der Düse zwischenspeichert und einer kontrollierten Ver¬ dampfung zuführt, was zu einer guten Brennstoff-Aufberei¬ tung und damit zu einer sehr sauberen Verbrennung führt. Im Falle einer Stahl-Prallscheibe können diese Tröpfchen unter Umständen durch den Leidenfrost-Effekt von der heißen, glatten Oberfläche abspringen und durch die Brennluft in den stromabwärtigen Teil des Brenners geführt werden. Dies kann zu einer unvollständigen Verbrennung und schlechten Abgaswerten führen. Darüber hinaus ist der Prallscheibe ei¬ ne Startkammer 28 zugeordnet, in die in an sich bekannter Weise eine Zündeinrichtung 18 ragt (siehe hierzu auch meine Bemerkungen im Patententwurf P2922DE) . Bezogen auf die Dar¬ stellung von Figur 1 ist links neben der Brennkammer 12 ein Flammrohr 22 angeordnet, das einen Sekundärbrennraum bildet und über einen Brennkammerauslass 48 mit der Brennkammer 12 in Verbindung steht. Ein Sekundärbrennraumauslass 50 steht mit einer hier nicht dargestellten Abgasanlage in Verbin¬ dung, die zumindest teilweise ebenfalls aus einem kerami- sehen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff gebildet sein kann. Rechts von der Prallscheibe 16 ist eine Brennstoffdüse 20 in Form einer Venturidüse angedeutet. Durch eine Fertigung der Venturidüse aus dem porösen Material kann gegebenen- falls eine gewisse Verdampfereigenschaft der Düsenwände be¬ züglich Brennstoffniederschlägen vorteilhaft verwirklicht werden. In die Brennstoffdüse 20 ragt eine hier nicht näher interessierende Brennstoffnadel 26, wie dies an sich eben¬ falls bekannt ist. Benachbart zur Brennstoffdüse 20 ist ein einstückig mit dieser ausgebildeter Hitzeschild 24 vorgese¬ hen, der in einen zylindrischen Kragen 34 übergeht. Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann der Hitzeschild bei be¬ stimmten Ausführungsformen eine Sekundärluftbelochung auf¬ weisen, um der Brennkammer neben der durch die Düse zuge- führten Brennluft Sekundärluft zuzuführen, insbesondere verdrallte Sekundärluft.
Obwohl prinzipiell auch Ausführungsformen denkbar sind, bei denen beispielsweise die Brennkammer 12 (oder andere der genannten Komponenten) zumindest teilweise aus Stahl herge¬ stellt ist, wird bevorzugt, dass nicht nur die das Brenn¬ stoffverdampferelement bildende Prallscheibe 16, sondern auch die Brennkammer 12, die Düse 20 beziehungsweise der Hitzeschild 24 sowie das Flammrohr 22 aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff hergestellt sind. Im darge¬ stellten Fall sind sämtliche der genannten Komponenten durch einen Formschluss-Fügeprozess miteinander verbunden, wie dies nachfolgend im Zusammenhang mit der Beschreibung der Montage des Brenners noch näher erläutert wird.
Um zu dem in Figur 1 näher dargestellten Brenner zu gelan¬ gen, kann beispielsweise wie folgt vorgegangen werden. Zu- nächst werden das Flammrohr 22, die Brennkammer 12, die Prallscheibe 16 und das die Düse 20 sowie den Hitzeschild 24 bildende Bauteil unter Einsatz an sich bekannter Lami- niertechniken aus einem Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff hergestellt. Bei der Herstellung des die Düse 20 bezie¬ hungsweise den Hitzeschild 24 bildenden Bauteils ist als Besonderheit zu erwähnen, dass die Zündeinrichtung 18 über einen Fügeprozess direkt in die zähe Faserkeramik einge¬ schoben wurde, derart, dass ein Durchbruch 52 in dem Bau- teil entsteht. Dadurch können auch diesbezüglich aufwendige Verbindungstechniken entfallen. Andererseits ist die Kera¬ mik auch im gesinterten Zustand zäh und nicht alle Zündein¬ richtungen sind dazu geeignet, einem Sinterprozess ausge¬ setzt zu werden. Daher kann alternativ das Einschieben der Zündeinrichtung in die fertige Keramik als Presspassung vorgesehen sein.
Zur Montage des Brenners wird zunächst die Prallscheibe 16 in die Brennkammer 12 eingeführt, derart, dass sie an einem von der Brennkammer 12 gebildeten umlaufenden Steg 32 an¬ liegt. Anschließend wird das die Düse 20 und den Hitze¬ schild 24 bildende Bauteil, das bereits die Zündeinrichtung 18 trägt, mit dem Kragen 34 in die Brennkammer 12 einge¬ setzt.
Die Abmessungen sind dabei so gewählt, dass der Kragen 34 die Prallscheibe 16 im Zusammenwirken mit dem Steg 32 fest¬ klemmt. Anschließend wird eine erste Klemmvorrichtung 44 in Form eines ersten Spannrings verwendet, um einen ersten Flansch 36 der Brennkammer 12 mit einem dritten Flansch 40 zu verbinden, der sich in der dargestellten Weise senkrecht zu dem Kragen 34 erstreckt. Der erste Spannring 44 kann ge- gebenenfalls zumindest leicht V-förmig ausgebildet sein, um den ersten Flansch 36 und den dritten Flansch 40 aufeinan¬ der zu vorzuspannen. Anschließend wird das Flammrohr 22 be¬ festigt, ebenfalls über einen Klemm-Fügeprozess. Zu diesem Zweck weist die Brennkammer 12 einen zweiten Flansch 38 auf, der mit einem durch das Brennrohr 22 gebildeten vier¬ ten Flansch 42 zusammenwirkt, indem der zweite Flansch 38 und der vierte Flansch 42 über einen zweiten Spannring 46 aufeinander zu vorgespannt werden.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsge¬ mäßen Brennstoffverdampferelements aufweisende Brennkammer für ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät 10, das als solches lediglich als Block angedeutet ist. Die in Figur 2 dargestellte Brennkammer ist Bestandteil eines so¬ genannten Verdampferbrenners, bei dem ein saugfähiges Ele¬ ment zur Verdampfung des flüssigen Brennstoffs vorgesehen ist. Bei bekannten Verdampferbrennern sind die saugfähigen Elemente durch Verdampfer-Vliese aus gesinterten Stahlfa- sern gebildet, die jedoch empfindlich gegenüber Überhitzung und Abbrand sind. Gemäß der Darstellung von Figur 2, bei der die Zündeinrichtung nicht dargestellt ist, ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoffver¬ dampferelements 14 in Form eines Verdampfer-Vlieses vorge- sehen, das aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbund¬ werkstoff hergestellt ist. Dem Verdampfer-Vlies 14 wird ü- ber eine Brennstoffleitung 56 flüssiger Brennstoff zuge¬ führt. Das Verdampfer-Vlies 14 weist einen ersten Abschnitt 14a sowie einen zweiten Abschnitt 14b auf. Der zweite Ab- schnitt 14b des Verdampfer-Vlieses 14 bildet einen Wandab¬ schnitt der Brennkammer 12, so dass die für den Verdamp- fungsprozess wirksame Oberfläche sehr groß ist. Obwohl die Brennkammer 12 prinzipiell auch aus Stahl hergestellt sein kann, wird bevorzugt, dass auch die Brennkammer 12 aus ei¬ nem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff besteht. Wenn die Brennkammer 12 bezogen auf die Darstellung von Fi- gur 2 eine obere Brennkammerhälfte und eine untere Brenn¬ kammerhälfte aufweist, kann die Montage der dargestellten Baugruppe beispielsweise so erfolgen, dass das Verdampfer- Vlies 14 zunächst in eine der Gehäusehälften eingesetzt wird und die Brennkammer 12 anschließend durch die andere Gehäusehälfte komplettiert wird. Gemäß der Darstellung von Figur 2 ist ein in der Brennkammer 12 umlaufender Steg 32 vorgesehen, der das Verdampfer-Vlies 14 axial festlegt, so dass sich aufgrund der aufeinander abgestimmten Geometrien insgesamt eine Klemm-Befestigung des Verdampfer-Vlieses 14 ergibt. Obwohl dies nicht dargestellt ist, ist es prinzi¬ piell ebenfalls möglich, die Brennkammer 12 und das Ver¬ dampfer-Vlies 14 einstückig auszubilden. In diesem Fall sind die zur Brennstoffverdampfung vorgesehenen Bereiche der Brennkammer 12 saugfähig ausgestaltet, während der Au- ßenbereich der Brennkammer 12 vorzugsweise dicht ist, um ein Austreten von Brennstoff zu vermeiden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. Bezugszeichenliste :
10 Heizgerat
12 Brennkammer
14 Verdampfer-Vlies
14a erster Abschnitt
14b zweiter Abschnitt
16 Prallscheibe
18 Zündeinrichtung
20 Brennstoffdüse
22 Sekundärbrennbereich/Flammrohr
24 Hitzeschild
26 Brennstoffnadel
28 Startkammer
30 Pral1seheibendurchbrüche
32 Steg
34 Kragen
36 erster Flansch
38 zweiter Flansch
40 dritter Flansch
42 vierter Flansch
44 erste Klemmvorrichtung/erster Spannring
46 zweiter Spannring
48 Brennkammerauslass
50 Sekundärbrennraumaus1ass
52 Durchbruch
54 Brennstoffleitung

Claims

ANSPRUCHE
1. Brennstoffverdampferelement (14; 16) für ein mit flüs¬ sigem Brennstoff betriebenes Heizgerät (10) , insbesondere für ein Kraftfahrzeugheizgerät (10) , dadurch gekennzeich¬ net, dass es aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbund- Werkstoff hergestellt ist.
2. Brennstoffverdampferelement (14; 16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Oxid/Oxid- Faserverbundwerkstoff durch Anwenden eines Sinterprozesses auf ein hochfestes Fasergewebe und eine Matrix aus porösem Mullit hergestellt ist.
3. Brennstoffverdampferelement (14) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Vlies (14) umfasst.
4. Brennstoffverdampferelement (14) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Brennkammer (12) zumindest abschnittsweise bildet.
5. Brennstoffverdampferelement (16) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es durch eine Prallscheibe (16) gebildet ist.
6. Mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät, insbe- sondere Kraftfahrzeugheizgerät, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Verdampferelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
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