WO2021139944A1 - Brenner und mobile heizvorrichtung - Google Patents

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WO2021139944A1
WO2021139944A1 PCT/EP2020/085075 EP2020085075W WO2021139944A1 WO 2021139944 A1 WO2021139944 A1 WO 2021139944A1 EP 2020085075 W EP2020085075 W EP 2020085075W WO 2021139944 A1 WO2021139944 A1 WO 2021139944A1
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WO
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air supply
angle
supply openings
opening
circumferential wall
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PCT/EP2020/085075
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English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus MÖSL
Markus Beckers
Christian SCHWEYER
Andreas Rutsche
Thorsten Pannwitz
Christoph JÖRG
Original Assignee
Webasto SE
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Publication date
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Priority to US17/791,682 priority patent/US20230072592A1/en
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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
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2203—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from burners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H2001/2268—Constructional features
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/05002—Use of porous members to convert liquid fuel into vapor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/21—Burners specially adapted for a particular use
    • F23D2900/21002—Burners specially adapted for a particular use for use in car heating systems

Definitions

  • the invention relates to a burner for a mobile, fuel-operated heating device, in particular for a vehicle heating device, and a mobile, fuel-operated heating device, in particular a vehicle heating device, and a method for producing a burner.
  • Burners in particular evaporator burners, are used in particular in auxiliary and / or auxiliary heating systems operated with liquid fuel, in particular for vehicles.
  • a burner can include an evaporator receptacle assembly.
  • FIG. 1 an evaporator mounting arrangement 2 is shown according to the prior art.
  • liquid fuel is introduced into an evaporator 3 via a fuel supply line.
  • Metal fiber fleeces for example, can be used as the evaporator itself.
  • the evaporator sucks in liquid fuel, in particular via capillary action, and distributes liquid fuel.
  • a glow plug 11 or an ignition element liquid fuel is vaporized and ignited, so that the fuel can be burned with the supply of air.
  • air supply openings 12 are in one Circumferential wall 8 arranged.
  • Such an arrangement is known, for example, from DE 10 2018 111 636 A1.
  • DE 10 2005 032 980 B4 discloses an evaporator burner which comprises a combustion chamber housing in which an evaporator medium is received in a shell-like carrier.
  • a fuel supply line is accommodated in the bottom area of the combustion chamber housing.
  • the combustion chamber housing has a circumferential wall which is provided with exactly one row of air supply openings arranged in the circumferential direction.
  • the air supply openings each have a radial direction of extent, i. H. parallel to one
  • combustion chamber assembly is known from DE 10 2012 211 932 B3.
  • This combustion chamber assembly has a plurality of combustion air inlet openings, of which at least one of the combustion air inlet openings has an opening longitudinal axis which is inclined with respect to a surface normal of the circumferential wall in the region of the combustion air inlet opening.
  • the combustion air inlet openings can be arranged in several rows.
  • the combustion air inlet openings of different rows can have different angles of inclination of the longitudinal axes of the openings.
  • the combustion air inlet opening is inclined to such an extent that, when viewed in the direction of the surface normal, there is no residual radial opening. At a high angle of inclination greater than 40, the depth of penetration is in particular insufficient.
  • the heating device has a low-pressure atomizer.
  • the heating device has inclined swirl openings in a circumferential wall. With typical wall thicknesses in the range from 1.0 to 2.0 mm, the wall thickness of a peripheral wall is still too small to ensure swirl support in all operating states. Furthermore, in terms of production engineering, for example in the case of primary molding, broken edges or chamfers are created on the openings, in particular swirl openings, and thus an air supply opening channel of a swirl opening is effectively shorter and thus less efficient. A thickening of the peripheral wall, in turn, worsens the thermal balance of a burner.
  • the object of the invention is to specify an improved burner for a mobile, fuel-operated heating device and a mobile, fuel-operated heating device, as well as a method for producing a burner.
  • the burner according to the invention for a mobile, fuel-operated heater, in particular for a vehicle heater comprises: an evaporator receiving body for receiving an evaporator assembly for distributing and evaporating liquid fuel and at least one fuel supply line for supplying liquid fuel to the evaporator assembly.
  • the evaporator assembly preferably comprises an evaporator.
  • an evaporator can be formed from a metal mesh or a porous material with a large surface area be.
  • a burner is understood to mean a component arrangement, in particular a component, to which fuel and combustion air are supplied for conversion into heat, in particular for a combustion process.
  • the burner has a combustion chamber.
  • the burner has a peripheral wall with a plurality of air supply openings. The peripheral wall preferably partially delimits the combustion chamber.
  • the circumferential wall has, at least in a first area which surrounds one of the air supply openings, an increased thickness compared to a second area which lies between two air supply openings.
  • An air supply opening has an inlet opening on an outside of the peripheral wall and an outlet opening on an inside of the peripheral wall.
  • An air supply opening channel of the air supply opening is formed between the inlet opening and the outlet opening. Due to the thickening in the first area, the air supply opening channel of the air supply opening is lengthened. "Thickening" is to be understood as the change or a difference in the thickness in the second area, ie the thickness of the circumferential wall itself, to a first area.
  • a targeted thickening in the area of an air supply opening has the advantage that the wall thickness of the circumferential wall generally can be kept small and at the same time a guide length of an air supply opening channel can be increased.
  • an air supply opening channel which is arranged perpendicular to the circumferential wall, an increased penetration depth of the air jet can be achieved through the increased guide length; Air can be increased by the increased guide length.
  • a burner map can be expanded and fuel mixtures can be used.
  • the air supply openings are arranged along at least two, in particular two to four, rows in the circumferential direction of the circumferential wall.
  • the peripheral wall has at least one projection which comprises an opening surface of the air supply opening, the projection being arranged on an inside of the peripheral wall or on an outside of the peripheral wall.
  • a projection is attached to an inside of the circumferential wall, it is particularly possible for a wired air duct not to run directly on the wall, but rather to be raised at a desired distance from the circumferential wall.
  • a first area is also possible for a first area to be formed by two projections lying opposite one another on both sides of the circumferential wall. Appropriately, a base area of the opposing projections is congruent.
  • at least one projection can also be arranged on an inside of the peripheral wall and one projection on an outside of the peripheral wall, in particular in the area of the same air supply opening (or possibly also in the area of different air supply openings).
  • the projection is expediently at least partially beveled in an outer region.
  • a bevel in particular a bevel around the entire projection, improves air guidance in the area of the projection.
  • air supply openings comprise first air supply openings with a first longitudinal opening axis, a first entry surface and a first exit surface and second air supply openings with a second longitudinal opening axis, a second entry surface and a second exit surface.
  • the first longitudinal axis of the opening forms a first angle to a normal to the circumference of the wall of the first air supply opening.
  • the second longitudinal axis of the opening forms a second (from the first angle deviating, in particular deviating in amount from the first angle) angle to a circumferential wall normal of the second air supply opening.
  • the first angle and / or the second angle is / are expediently selected such that the first entry surface and the first exit surface or the second entry surface and the second exit surface at least partially overlap in the projection direction of the normal to the circumferential wall. This configuration results in a residual opening in a direction normal to the circumference.
  • first angle and the second angle are a maximum of 40 ° and / or only the first angle is 0 °.
  • the first angle and / or the second angle can / can lie in a plane that is spanned by the normal to the wall of the circumference and a circumferential direction (at the location of the respective air supply opening). Alternatively or additionally, the first angle and / or the second angle can lie in a (respective) plane that is spanned by the respective row.
  • first angle and / or the second angle can lie in a plane which is spanned by the normal to the circumferential wall (at the location of the respective air supply opening) and a central axis of the circumferential wall.
  • first angle and / or the second angle can lie in a plane that is spanned by the circumferential normal (at the location of the respective air supply opening) and a perpendicular to a plane spanned by the respective row.
  • first angle and / or the second angle can run obliquely to a (or the above) plane which is separated from the
  • the first angle and / or the second angle run obliquely to a plane which is spanned by the respective row (of air supply openings).
  • the air supply openings furthermore comprise third air supply openings or third and fourth air supply openings, which have a third angle different from the first angle and the second angle and optionally a fourth different angle.
  • the air supply openings can comprise a plurality of air supply openings each having different angles. Even if in principle each air supply opening can have a different angle to all other air supply openings, the exact design of the burner is e.g. B. then expensive by means of flow simulation.
  • air supply openings that are adjacent at least in the circumferential direction are air supply openings with different angles. This is achieved, for example, by an arrangement in which the first and second air supply openings alternate. The next row can then begin offset.
  • the air supply openings can be arranged along the circumferential direction in a periodic pattern, in particular all rows of air supply openings having the same pattern.
  • a pattern can e.g. B. A-B-A-B; A-B-C-A-B-C, A-A-B-B-A-A-B-B, A-A-B-A-A-B, A-B-C-B-A-B-C.
  • the air supply openings can be arranged axially symmetrically with respect to the central axis of the circumferential wall.
  • the air supply openings are expediently arranged at the same distance along the circumferential direction. Only the air supply openings of a respective row can have the same distance from one another or have the same distance from one another in all rows.
  • the circumferential wall has an increased thickness exclusively in the first area of first air supply openings or exclusively in the first area of second air supply openings.
  • the circumferential wall has a first thickening in the first region of first air supply openings and a second thickening in the first region of second air supply openings, the first thickening and the second thickening having a different thickness.
  • the air supply openings can be arranged at an equal distance along the circumferential direction.
  • the thickness of the wall in a second area is expediently 0.5 to 3.0 mm, preferably 1.0 to 2.0 mm, and / or the thickness of the wall in a first area is around 0.2 to 3.0 mm increased (compared to the second area).
  • the circumferential wall periodically has first regions with an increased thickness in the circumferential direction.
  • the peripheral wall is arranged on an evaporator receiving body.
  • the evaporator receptacle expediently has a base area.
  • the peripheral wall advantageously extends from the floor area.
  • the fuel supply line can open into the bottom area of the evaporator receptacle.
  • the mobile heater according to the invention in particular mobile vehicle heater, comprises a burner according to the invention.
  • a heating device is particularly suitable for use in land vehicles.
  • the method according to the invention for producing a burner comprises: Choosing a first thickness of the peripheral wall,
  • Forming first areas in particular by applying projections to the peripheral wall.
  • a circumferential wall with a second thickness can also be provided and the material thickness can then be removed in the second areas.
  • Air inlets (not in accordance with this invention).
  • FIG. 3 shows a section along a row of air supply openings of the evaporator receptacle body according to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows the first embodiment of an evaporator receptacle body
  • FIG. 5 shows a section along a row of air supply openings of a second embodiment
  • FIG. 6 shows a section along a row of air supply openings of a third embodiment.
  • Fig. 2 shows an evaporator receiving body 2 (not according to this invention).
  • the evaporator receiving body 2 has a bottom area 6.
  • a fuel supply line 4 opens into the bottom area.
  • the fuel supply line 4 can be designed, for example, as a pipe.
  • the bottom area 6 has a recess which is suitable for receiving an evaporator assembly.
  • a circumferential wall 8 extends from the base region 6.
  • the circumferential wall is configured to be cylindrical in sections and conical in sections. Alternatively, an exclusively cylindrical configuration is also possible.
  • a receiving element 10 is arranged, which is suitable for receiving an ignition element and / or a flame monitor. The fleas of the receiving element 10 measured from the bottom area is matched in particular to the size of the evaporator assembly.
  • a plurality of air supply openings 12 are provided in the peripheral wall 8.
  • the air supply openings 12 are arranged in two rows 20, 22 in the circumferential direction. However, an arrangement in just one row or in several rows is also possible. In FIG. 2, the number of air supply openings in the row 20 is greater than in the row 22. In addition, the distance between the air supply openings 12 in the row 20 varies.
  • First and second air supply openings 14, 15 are arranged in row 22 and third and fourth air supply openings 16, 17 are arranged in row 20.
  • the first air supply opening 14 is designed here with a first angle a1 of 0 °.
  • the circumferential wall normal 8a ie the perpendicular of the circumferential wall 8 in the area of the first air supply opening 14 and a first opening longitudinal axis 14a are parallel to one another.
  • the first inlet surface 14b and the first outlet surface 14c completely overlap in a projection along the circumferential wall normal 8a, see also FIG. 3.
  • the second air supply opening 15 is formed at an angle here.
  • the second opening longitudinal axis 15a of the second air supply opening 15 and the circumferential wall normal 8a in the region of the second air supply opening 15 are at a second angle a2 to one another.
  • this second angle a2 lies exclusively in a plane spanned by the normal to the wall of the circumference 8a and the circumferential direction.
  • the second inlet surface 15b and the second outlet surface 15c partially overlap in projection along the normal 8a of the wall.
  • the third air supply opening 16 is designed here with a third angle a3 of 0 °.
  • the circumferential wall normal 8a i.e. the perpendicular of the circumferential wall 8 in the area of the third air supply opening 16 and a third longitudinal opening axis 16a are parallel to one another. If the air supply opening is of cylindrical design, the third inlet surface 16b and the third outlet surface 16c completely overlap in projection along the normal 8a of the peripheral wall.
  • the fourth air supply opening 17 is formed at an angle here.
  • the fourth opening longitudinal axis 17a of the fourth air supply opening 17b and the circumferential wall normal 8a in the area of the second air supply opening are at a fourth angle a4 to one another.
  • this fourth angle a4 lies exclusively in a plane spanned by the normal to the wall 8a and the central axis.
  • the fourth air supply opening 17 is of cylindrical design, the fourth inlet surface 17b and the fourth outlet surface 17c partially overlap in projection along the normal 8a of the peripheral wall.
  • FIG. 3 shows an exemplary section through a series of air supply openings of the evaporator receptacle body according to FIG. 2 (not according to this invention).
  • first air supply openings 14 and second air supply openings 15 are periodically arranged.
  • the periodicity here is ABBABB ...
  • the angles a1 and a2 should only lie in the plane shown in this figure.
  • the first air supply opening 14 runs here perpendicular to the circumferential wall 8.
  • circumferential wall normal 8a and first longitudinal opening axis 14a lie one above the other.
  • the first exit surface 14c of the first air supply opening 14 is arranged on the inside of the peripheral wall 8 and the first inlet surface 14b is arranged on the outside of the peripheral wall 8.
  • the first entry surface 14b and the first exit surface 14c completely overlap in projection along the normal to the wall of the circumference 8a.
  • the second air supply opening 15 runs obliquely.
  • circumferential wall normal 8a and second opening longitudinal axis 15a lie at a second angle a2 to one another.
  • the second exit surface 15c of the second air supply opening 15 is arranged on the inside of the peripheral wall 8 and the second inlet surface 15b is arranged on the outside of the peripheral wall 8.
  • the second entry surface 15b and the second exit surface 15c partially overlap in projection along the normal to the wall of the circumference 8a. An opening is thus present in the viewing direction along the normal 8a of the circumferential wall.
  • the peripheral wall has a uniform thickness t.
  • the evaporator receiving body 2 has a bottom area 6.
  • a fuel supply line 4 opens into the bottom area.
  • the fuel supply line can be designed, for example, as a pipe.
  • the bottom area 6 has a recess which is suitable for receiving an evaporator assembly.
  • a circumferential wall 8 extends from the base region 6.
  • the circumferential wall is configured to be cylindrical in sections and conical in sections. Alternatively, an exclusively cylindrical configuration is also possible.
  • a receiving element 10, which is suitable for receiving an ignition element and / or a flame monitor, is arranged in a lower section of the circumferential wall 8, ie near the bottom area 6. The height of the receiving element 10 measured from the bottom area is matched in particular to the size of the evaporator assembly.
  • a plurality of air supply openings 12 are provided in the peripheral wall 8.
  • the air supply openings 12 are arranged in two rows 20, 22 in the circumferential direction. However, an arrangement in just one row or in several rows is also possible. In FIG. 4, the number of air supply openings in the row 20 is greater than in the row 22. In the row 20, the distance between the air supply openings 20 also varies.
  • First and second air supply openings 14, 15 are arranged in row 22 and third and fourth air supply openings 16, 17 are arranged in row 20. In alternative configurations, however, they could also be exclusively first air supply openings 14 or exclusively first and second air supply openings 14, 15.
  • the first air supply opening 14 is designed here with a first angle a1 of 0 °.
  • the circumferential wall normal 8a ie the perpendicular of the circumferential wall, in the area of the air supply opening and a first longitudinal opening axis 14a are parallel to one another.
  • the first inlet surface 14b and the first outlet surface 14c completely overlap in projection along the normal 8a of the wall.
  • the second air supply opening 15 is formed at an angle here.
  • the second opening longitudinal axis 15a of the second air supply opening 15 and the circumferential wall normal 8a in the region of the second air supply opening are at a second angle a2 to one another.
  • this second angle a2 lies exclusively in a plane spanned by the normal to the wall of the circumference 8a and the circumferential direction.
  • the second inlet surface and the second outlet surface partially overlap in projection along the normal to the circumferential wall.
  • projections 30 are formed in each case on an inner side of the circumferential wall.
  • the projections 30 have a gate shape in the viewing direction, that is to say the projections extend to the lower conical area of the peripheral wall.
  • a partially circumferential side wall 34 of each projection 30 is beveled.
  • the third air supply opening 16 is designed here with a third angle a3 of 0 °.
  • the circumferential wall normal i.e. the perpendicular of the circumferential wall, is in the area of the air supply opening and a third longitudinal opening axis is parallel to one another.
  • the third inlet surface 16b and the third outlet surface 16c completely overlap in projection along the normal to the wall of the circumference.
  • the fourth air supply opening 17 is formed at an angle here.
  • the fourth opening longitudinal axis 17a of the fourth air supply opening 17b and the circumferential wall normal 8a in the area of the fourth air supply opening are at a fourth angle a4 to one another.
  • this fourth angle a4 lies exclusively in a plane spanned by the normal to the wall of the circumference and the central axis.
  • the fourth inlet surface 17b and the fourth outlet surface 17c partially overlap in projection along the normal 8a of the peripheral wall.
  • FIG. 5 shows an exemplary section through the row 22 of air supply openings of the evaporator receiving body according to FIG. 4.
  • first air supply openings 14 and second air supply openings 15 are periodically arranged.
  • the periodicity here is ABBABB ...
  • the angles a1 and a2 should only lie in the plane shown in this figure.
  • the first air supply opening 14 runs here perpendicular to the circumferential wall 8.
  • circumferential wall normal 8a and first longitudinal opening axis 14a lie one above the other.
  • the first exit surface 14c of the first air supply opening 14 is arranged on the inside of the peripheral wall and the first entry surface 14b is arranged on the outside of the peripheral wall 8.
  • the first entry surface 14b and the first exit surface 14c completely overlap in projection along the normal to the wall of the circumference 8a.
  • the circumferential wall has the circumferential wall thickness. There is no thickening. An air supply opening channel of the first air supply opening 14 is therefore relatively short.
  • the second air supply opening 15 runs obliquely.
  • circumferential wall normal 8a and second opening longitudinal axis 15a lie one above the other at a second angle a2 to one another.
  • the second exit surface 15c of the second air supply opening 15 is arranged on the inside of the peripheral wall 8 and the second inlet surface 15b is arranged on the outside of the peripheral wall 8.
  • the second entry surface 15b and the second exit surface 15c partially overlap in projection along the normal to the wall of the circumference 8a. An opening is thus present in the viewing direction along the normal 8a of the circumferential wall.
  • first projections 30 are arranged around the second air supply openings. In the example shown, the first projections 30 have the same thickness on the respective exit surface of the second air supply opening 15.
  • the projection 30 On a side facing away from the exit surface of the second air supply opening 15, the projection 30 has beveled side walls 34. There is a thickening. A The air supply opening channel of the second air supply opening 15 is therefore relatively long and thus improves the swirl of the combustion air.
  • FIG. 6 shows an exemplary section through a row of air supply openings of an alternative embodiment of an evaporator receiving body.
  • second projections 32 are arranged on the outside of the peripheral wall.
  • the second projections are also arranged here in the area of the second air supply openings 15.
  • the circumferential wall is smooth or without a protrusion on an inner side, apart from the exit surfaces.
  • a peripheral wall with the air supply openings described above can also be arranged elsewhere in the burner, e.g. with a housing, as a separate component.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brenner für ein mobiles, brennstoffbetriebenes Heizgerät, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend - einen Verdampferaufnahmekörper (2) zum Aufnehmen einer Verdampferbaugruppe zum Verteilen und Verdampfen flüssigen Brennstoffs und - zumindest eine Brennstoffzufuhrleitung (4) zum Zuführen flüssigen Brennstoffs zu der Verdampferbaugruppe, wobei der Brenner eine Umfangswandung (8) mit einer Mehrzahl von Luftzufuhröffnungen (12) aufweist, wobei die Umfangswandung (8) zumindest in einem ersten Bereich, der eine der Luftzufuhröffnungen umgibt, eine erhöhte Dicke gegenüber einem zweiten Bereich aufweist, welcher zwischen zwei Luftzuführöffnungen liegt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein mobiles Heizgerät und ein Verfahren zum Herstellen der Verdampferaufnahmeanordnung.

Description

Brenner und mobile Heizvorrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Brenner für eine mobile, brennstoffbetriebene Heizvorrichtung, insbesondere für eine Fahrzeugheizvorrichtung, und eine mobile, brennstoffbetriebene Heizvorrichtung, insbesondere eine Fahrzeugheizvorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Brenners.
Brenner, insbesondere Verdampferbrenner werden insbesondere in mit flüssigem Kraftstoff betriebenen Stand- und /oder Zusatzheizungen insbesondere für Fahrzeuge eingesetzt werden. Ein solcher Brenner kann eine Verdampferaufnahmeanordnung umfassen. In Fig. 1 ist eine Verdampferaufnahmeanordnung 2 nach dem Stand der Technik dargestellt. In solchen Verdampferbrennern wird flüssiger Brennstoff über eine Brennstoffzufuhrleitung in einen Verdampfer 3 eingeleitet. Als Verdampfer selbst können z.B. Metallfaservliese eingesetzt werden. Der Verdampfer saugt sich insbesondere über Kapillarwirkung mit flüssigem Brennstoff voll und verteilt flüssigen Brennstoff. Mittels der Wärme, die durch einen Glühstift 11 oder ein Zündelement bereitgestellt wird, wird flüssiger Brennstoff verdampft und gezündet, so dass eine Verbrennung des Brennstoffes unter Zufuhr von Luft erfolgen kann. Dazu sind Luftzufuhröffnungen 12 in einer Umfangswandung 8 angeordnet. Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus der DE 10 2018 111 636 Al bekannt.
Nach dem Stand der Technik ist aus der DE 10 2005 032 980 B4 ein Verdampferverbrenner bekannt, welcher ein Brennkammergehäuse umfasst, in dem in einem schalenartigen Träger ein Verdampfermedium aufgenommen ist. Im Bodenbereich des Brennkammergehäuses ist eine Brennstoffzuleitung aufgenommen. Das Brennkammergehäuse weist eine Umfangswandung auf, welche mit genau einer Reihe von in Umfangsrichtung angeordneter Luftzufuhröffnungen versehen ist. Die Luftzuführöffnungen haben jeweils eine radiale Erstreckungsrichtung, d. h. parallel zu einer
Umfangswandungsnormalen. Eine solche Belochung der Brennkammer hat den Nachteil, dass Brennstoff und Luft in der Brennkammer inhomogen verteilt sind und somit die Verbrennung Undefiniert abläuft im Sinne eines idealen Verbrennungsprozesses, der sich durch eine vollständige und emissionsarme Verbrennung auszeichnet. Dabei können Rußbildung und stark erhöhte NOx- Emissionen auftreten. Üblicherweise kann über eine empirische Auslegung der Belochung die Verteilung von Luft und Brennstoff und somit die Verbrennung verbessert werden.
Aus der DE 10 2012 211 932 B3 ist eine weitere Brennkammerbaugruppe bekannt. Diese Brennkammerbaugruppe weist eine Mehrzahl von Verbrennungslufteintrittsöffnungen auf, von denen mindestens eine der Verbrennungslufteintrittsöffnungen eine bezüglich einer Flächennormalen der Umfangswandung im Bereich der Verbrennungslufteintrittsöffnung geneigte Öffnungslängsachse aufweist. Die Verbrennungslufteintrittsöffnungen können in mehreren Reihen angeordnet sein. Dabei können die Verbrennungslufteintrittsöffnungen verschiedener Reihen unterschiedliche Neigungswinkel der Öffnungslängsachsen aufweisen. Die Verbrennungslufteintrittsöffnung ist insbesondere soweit geneigt, dass bezüglich einer Betrachtung in Richtung der Flächennormalen keine Rest- Radialöffnung vorhanden ist. Bei einem hohen Neigungswinkel größer 40 ist insbesondere die Eindringtiefe nicht ausreichend. Aus der DE 30 10 078 Al ist eine weitere Heizvorrichtung für einen mit flüssigem Brennstoff betriebenen Brenner bekannt. Die Heizvorrichtung weist einen Niederdruckzerstäuber auf. In einer Umfangswandung weist die Heizvorrichtung schrägverlaufende Drallöffnungen auf. Bei typischen Wandstärken im Bereich von 1,0 bis 2,0 mm ist die Wandstärke einer Umfangswandung noch zu gering, um eine Drallunterstützung in allen Betriebszuständen sicherzustellen. Weiterhin bedingt sich fertigungstechnisch z.B. beim Urformen, dass gebrochenen Kanten oder Fasen an den Öffnungen, insbesondere Drallöffnungen, entstehen und somit ein Luftzufuhröffnungskanal einer Drallöffnung effektiv kürzer und somit weniger effizient ist. Eine Verdickung der Umfangswand wiederum verschlechtert den Thermalhaushalt eines Brenners.
Aufgabe der Erfindung ist es einen verbesserten Brenner für eine mobile, brennstoffbetriebene Heizvorrichtung und eine mobile, brennstoffbetriebene Heizvorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Brenners anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird hinsichtlich des Brenners durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, hinsichtlich der Heizvorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 14 gelöst, hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruches 15 gelöst. Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Der erfindungsgemäße Brenner für ein mobiles, brennstoffbetriebenes Heizgerät, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfasst: einen Verdampferaufnahmekörper zum Aufnehmen einer Verdampferbaugruppe zum Verteilen und Verdampfen flüssigen Brennstoffs und zumindest eine Brennstoffzufuhrleitung zum Zuführen flüssigen Brennstoffs zu der Verdampferbaugruppe. Die Verdampferbaugruppe umfasst vorzugsweise einen Verdampfer. Ein Verdampfer kann zum Beispiel aus einem Metallgitter oder einem porösen Material mit einer großen Oberfläche gebildet sein. Unter einem Brenner wird im Sinne dieser Erfindung eine Bauteilanordnung, insbesondere ein Bauteil verstanden, welchem Brennstoff und Brennluft für eine Umsetzung in Wärme, insbesondere für einen Verbrennungsprozess, zugeführt werden. Der Brenner weist eine Brennkammer auf. Der Brenner weist eine Umfangswandung mit einer Mehrzahl von Luftzufuhröffnungen auf. Vorzugsweise begrenzt die Umfangswandung die Brennkammer teilweise.
Die Umfangswandung weist zumindest in einem ersten Bereich, der eine der Luftzufuhröffnungen umgibt, eine erhöhte Dicke gegenüber einem zweiten Bereich auf, welcher zwischen zwei Luftzuführöffnungen liegt. Eine Luftzufuhröffnung hat eine Einlassöffnung auf einer Außenseite der Umfangswandung und eine Auslassöffnung auf einer Innenseite der Umfangswandung. Zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung ist ein Luftzufuhröffnungskanal der Luftzufuhröffnung ausgebildet. Durch die Aufdickung im ersten Bereich verlängert sich der Luftzufuhröffnungskanal der Luftzufuhröffnung. Unter „Aufdickung" ist die Änderung bzw. ein Unterschied von der Dicke im zweiten Bereich, d.h. der Dicke der Umfangswandung selbst, zu einem ersten Bereich zu verstehen. Eine gezielte Aufdickung im Bereich einer Luftzufuhröffnung hat den Vorteil, dass die Wandstärke der Umfangswandung im Allgemeinen gering gehalten werden kann und gleichzeitig eine Führungslänge eines Luftzufuhröffnungskanals erhöht werden kann. Bei einem Luftzufuhröffnungskanal, welcher senkrecht zur Umfangswandung angeordnet ist, kann eine erhöhte Eindringtiefe des Luftstrahls durch die erhöhte Führungslänge erzielt werden, bei einem schrägstehenden oder geneigten Luftzufuhröffnungskanal kann eine Verdrallung oder Verwirbelung der Luft durch die erhöhte Führungslänge erhöht werden. Ein solcher Brenner eignet sich insbesondere für einen Einsatz im Dauerbrennbetrieb oder mit sehr starker Teillastabsenkung. Ein Brenner- Kennfeld kann erweitert werden und Brennstoffgemische können eingesetzt werden. In Ausgestaltung sind die Luftzufuhröffnungen entlang von zumindest zwei, insbesondere zwei bis vier, Reihen in Umfangsrichtung der Umfangswandung angeordnet.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Umfangswandung zumindest einen Vorsprung auf, der eine Öffnungsfläche der Luftzufuhröffnung umfasst, wobei der Vorsprung auf einer Innenseite der Umfangswandung oder auf einer Außenseite der Umfangswandung angeordnet ist. Bei Anbringen eines Vorsprungs auf einer Innenseite der Umfangswandung ist es insbesondere möglich, dass eine verdrahte Luftführung nicht unmittelbar an der Wandung verläuft, sondern sich abgehoben in einem gewünschten Abstand von der Umfangswandung bildet. Es ist auch möglich, dass ein erster Bereich durch zwei sich auf beiden Seiten der Umfangswandung gegenüberliegenden Vorsprüngen gebildet ist. Zweckmäßigerweise ist dabei eine Grundfläche der sich gegenüberliegenden Vorsprünge deckungsgleich. Gegebenenfalls kann auch zumindest ein Vorsprung auf einer Innenseite der Umfangswandung und ein Vorsprung auf einer Außenseite der Umfangswandung angeordnet sein, insbesondere im Bereich derselben Luftzufuhröffnung (oder ggf. auch im Bereich verschiedener Luftzufuhröffnungen).
Zweckmäßigerweise ist der Vorsprung in einem Außenbereich zumindest teilweise abgeschrägt. Eine Abschrägung, insbesondere eine Abschrägung um den gesamten Vorsprung verbessert eine Luftführung im Bereich des Vorsprungs.
In einer Ausgestaltung umfassen Luftzufuhröffnungen erste Luftzufuhröffnungen mit einer ersten Öffnungslängsachse, einer ersten Eintrittsfläche und einer ersten Austrittsfläche und zweite Luftzufuhröffnungen mit einer zweiten Öffnungslängsachse, einer zweiten Eintrittsfläche und einer zweiten Austrittsfläche. Dabei bildet die erste Öffnungslängsachse einen ersten Winkel zu einer Umfangswandungsnormalen der ersten Luftzufuhröffnung. Die zweite Öffnungslängsachse bildet einen zweiten (vom ersten Winkel abweichenden, insbesondere vom ersten Winkel betragsmäßig abweichenden) Winkel zu einer Umfangswandungsnormalen der zweiten Luftzufuhröffnung.
Zweckmäßigerweise ist/sind der erste Winkel und/oder der zweite Winkel so gewählt, dass die erste Eintrittsfläche und die erste Austrittsfläche bzw. die zweite Eintrittsfläche und die zweite Austrittsfläche in Projektionsrichtung der Umfangswandungsnormalen zumindest teilweise überlappen. Durch diese Ausgestaltung ist eine Restöffnung in einer Umfangsnormalenrichtung gegeben.
In einer weiteren Ausgestaltung betragen der erste Winkel und der zweite Winkel maximal 40° und/oder beträgt ausschließlich der erste Winkel 0°.
Der erste Winkel und/oder der zweite Winkel kann/können in einer Ebene liegen, die von der Umfangswandungsnormalen und einer Umfangsrichtung (am Ort der jeweiligen Luftzufuhröffnung) aufgespannt ist. Alternativ oder zusätzlich kann/können der erste Winkel und/oder der zweite Winkel in einer (jeweiligen) Ebene liegen, die von der jeweiligen Reihe aufgespannt ist.
In einer alternativen Ausführungsform kann/können der erste Winkel und/oder der zweite Winkel in einer Ebene liegen, die von der Umfangswandungsnormalen (am Ort der jeweiligen Luftzufuhröffnung) und einer Zentralachse der Umfangswandung aufgespannt ist. Insbesondere kann/können der erste Winkel und/oder der zweite Winkel in einer Ebene liegen, die von der Umfangsnormalen (am Ort der jeweiligen Luftzufuhröffnung) und einer Senkrechten zu einer Ebene, die von der jeweiligen Reihe aufgespannt ist, aufgespannt sein.
Alternativ kann/können der erste Winkel und/oder der zweite Winkel schräg zu einer (bzw. der obigen) Ebene verlaufen, die von der
Umfangswandungsnormalen und einer Umfangsrichtung am Ort der jeweiligen Luftzufuhröffnung aufgespannt ist. Alternativ oder zusätzlich kann/können der erste Winkel und/oder der zweite Winkel schräg zu einer Ebene verlaufen, die von der jeweiligen Reihe (von Luftzufuhröffnungen) aufgespannt ist.
In Ausgestaltung umfassen die Luftzufuhröffnungen weiterhin dritte Luftzufuhröffnungen oder dritte und vierte Luftzufuhröffnungen, welche einen von dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel verschiedenen dritten Winkel und optional vierten verschiedenen Winkel aufweisen. Die Luftzufuhröffnungen können eine Vielzahl von Luftzufuhröffnungen mit jeweils verschiedenen Winkeln umfassen. Auch wenn im Prinzip jede Luftzufuhröffnung eine zu allen anderen Luftzufuhröffnungen verschiedenen Winkel aufweisen kann, ist die genaue Auslegung des Brenners z. B. mittels Strömungssimulation dann aufwendig.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind zumindest in Umfangsrichtung benachbarte Luftzufuhröffnungen, insbesondere in alle Richtungen benachbarte Luftzufuhröffnungen, Luftzufuhröffnungen mit verschiedenen Winkeln. Dieses wird z.B. durch eine Anordnung erreicht, in der sich erste und zweite Luftzufuhröffnung abwechseln. Die nächste Reihe kann dann versetzt anfangen.
Insbesondere können die Luftzufuhröffnungen entlang der Umfangsrichtung in einem periodischen Muster angeordnet sein, wobei insbesondere alle Reihen von Luftzufuhröffnungen dasselbe Muster aufweisen. Ein solches Muster kann z. B. A-B-A-B; A-B-C-A-B-C, A-A-B-B-A-A-B-B, A-A-B-A-A-B, A-B-C-B-A-B-C sein.
Weiterhin können die Luftzufuhröffnungen achsensymmetrisch bezüglich der Zentralachse der Umfangswandung angeordnet sein.
Zweckmäßigerweise sind die Luftzufuhröffnungen entlang der Umfangsrichtung in einem gleichen Abstand angeordnet. Dabei können nur die Luftzufuhröffnungen einer jeweiligen Reihe einen gleichen Abstand zueinander aufweisen oder in allen Reihen einen gleichen Abstand zueinander aufweisen. In einer weiteren Ausgestaltung weist die Umfangswandung ausschließlich im ersten Bereich erster Luftzufuhröffnungen oder ausschließlich im ersten Bereich zweiter Luftzufuhröffnungen eine erhöhte Dicke auf. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist die Umfangswandung im ersten Bereich erster Luftzufuhröffnungen eine erste Aufdickung auf und im ersten Bereich zweiter Luftzufuhröffnungen eine zweite Aufdickung auf, wobei die erste Aufdickung und die zweite Aufdickung eine unterschiedliche Dicke haben.
Die Luftzufuhröffnungen können entlang der Umfangsrichtung in einem gleichen Abstand angeordnet sein.
Zweckmäßigerweise weist die Dicke der Wandung in einem zweiten Bereich 0,5 bis 3,0 mm, bevorzugt 1,0 bis 2,0 mm auf und/oder die Dicke der Wandung in einem ersten Bereich ist um 0,2 bis 3,0 mm erhöht (gegenüber dem zweiten Bereich).
In einer Ausgestaltung weist die Umfangswandung in Umfangsrichtung periodisch erste Bereich mit einer erhöhten Dicke auf.
In einer Ausgestaltung ist die Umfangswandung an einem Verdampferaufnahmekörper angeordnet. Ein solcher
Verdampferaufnahmekörper weist zweckmäßigerweise eine Bodenbereich auf. Die Umfangswandung erstreckt sich vorteilhafterweise vom Bodenbereich. Die Brennstoffzufuhrleitung kann in den Bodenbereich den Verdampferaufnahmekörpers münden.
Das erfindungsgemäße mobile Heizgerät, insbesondere mobile Fahrzeugheizgerät umfasst einen erfindungsgemäßen Brenner. Eine solche Heizvorrichtung ist insbesondere zur Verwendung in Landfahrzeugen geeignet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Brenners, insbesondere eines erfindungsgemäßen Brenners umfasst: Wählen einer ersten Dicke der Umfangswandung,
Wählen zumindest einer Erhöhung der Dicke für die ersten Bereiche in Abhängigkeit von einem Winkel der Luftzufuhröffnungen zu einer Normalen der Umfangswandung,
Ausbilden von ersten Bereichen insbesondere durch Aufbringen von Vorsprüngen auf die Umfangswandung.
Alternativ kann auch eine Umfangswandung mit einer zweiten Dicke bereitgestellt werden und dann in den zweiten Bereichen die Materialdicke abgetragen werden.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils in einer Prinzipskizze:
Fig. 1 Verdampferaufnahmeanordnung nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 Verdampferaufnahmekörper mit teilweise schrägen
Luftzufuhröffnungen (nicht gemäß dieser Erfindung);
Fig. 3 Schnitt entlang einer Reihe von Luftzufuhröffnungen des Verdampferaufnahmekörper nach Fig. 2;
Fig. 4 erste Ausgestaltung eines Verdampferaufnahmekörpers;
Fig. 5 Schnitt entlang einer Reihe von Luftzufuhröffnungen einer zweiten Ausgestaltung und
Fig. 6 Schnitt entlang einer Reihe von Luftzufuhröffnungen einer dritten Ausgestaltung. Fig. 2 zeigt einen Verdampferaufnahmekörper 2 (nicht gemäß dieser Erfindung). Der Verdampferaufnahmekörper 2 weist einen Bodenbereich 6 auf. In den Bodenbereich mündet eine Brennstoffzufuhrleitung 4. Die Brennstoffzufuhrleitung 4 kann zum Beispiel als Rohr ausgeführt sein. Der Bodenbereich 6 weist in der gezeigten Darstellung eine Vertiefung auf, welche zur Aufnahme einer Verdampferbaugruppe geeignet ist.
Vom Bodenbereich 6 erstreckt sich ein Umfangswandung 8. Die Umfangswandung ist abschnittsweise zylindrisch und abschnittsweise kegelförmig ausgestaltet. Eine ausschließlich zylindrische Ausgestaltung ist alternativ auch möglich. In einem unteren, d.h. Bodenbereichs 6 nahen, Abschnitt der Umfangswandung ist ein Aufnahmeelement 10 angeordnet, welches zur Aufnahme eines Zündelements und/oder eines Flammwächters geeignet ist. Die vom Bodenbereich aus gemessene Flöhe des Aufnahmeelements 10 ist insbesondere auf die Größe der Verdampferbaugruppe abgestimmt.
In der Umfangswandung 8 ist eine Mehrzahl von Luftzufuhröffnungen 12 vorgesehen. Im gezeigten Beispiel sind die Luftzufuhröffnungen 12 in zwei Reihen 20, 22 in Umfangsrichtung angeordnet. Eine Anordnung in nur einer Reihe oder in mehreren Reihen ist jedoch auch möglich. In Fig. 2 ist die Anzahl von Luftzufuhröffnungen in der Reihe 20 größer als in der Reihe 22. In der Reihe 20 variiert darüber hinaus der Abstand zwischen den Luftzufuhröffnungen 12.
In der Reihe 22 sind hier erste und zweite Luftzufuhröffnungen 14, 15 angeordnet und in der Reihe 20 sind dritte und vierte Luftzufuhröffnungen 16, 17 angeordnet.
Die erste Luftzufuhröffnung 14 ist hier mit einem ersten Winkel al von 0° ausgeführt. In diesem Fall ist die Umfangswandungsnormale 8a, d.h. die Senkrechte der Umfangswand 8, im Bereich der ersten Luftzufuhröffnung 14 und eine erste Öffnungslängsachse 14a parallel zu einander. Bei zylindrisch ausgeführter Luftzufuhröffnung 14 überlappen die erste Eintrittsfläche 14b und die erste Austrittsfläche 14c in Projektion entlang der Umfangswandungsnormalen 8a vollständig, siehe auch Fig. 3.
Die zweite Luftzufuhröffnung 15 ist hier schräg ausgebildet. Die zweite Öffnungslängsachse 15a der zweiten Luftzufuhröffnung 15 und die Umfangswandungsnormale 8a im Bereich der zweiten Luftzufuhröffnung 15 stehen in einem zweiten Winkel a2 zueinander. Dieser zweite Winkel a2 liegt in diesem Fall ausschließlich in einer durch die Umfangswandungsnormalen 8a und der Umfangsrichtung aufgespannten Ebene. Bei zylindrisch ausgeführter zweiter Luftzufuhröffnung 15 überlappen die zweite Eintrittsfläche 15b und die zweite Austrittsfläche 15c in Projektion entlang der Umfangswandungsnormalen 8a teilweise.
Die dritte Luftzufuhröffnung 16 ist hier mit einem dritten Winkel a3 von 0° ausgeführt. In diesem Fall ist die Umfangswandungsnormale 8a, d.h. die Senkrechte der Umfangswand 8, im Bereich der dritten Luftzufuhröffnung 16 und eine dritte Öffnungslängsachse 16a parallel zu einander. Bei zylindrisch ausgeführter Luftzufuhröffnung überlappen die dritte Eintrittsfläche 16b und die dritte Austrittsfläche 16c in Projektion entlang der Umfangswandungsnormalen 8a vollständig.
Die vierte Luftzufuhröffnung 17 ist hier schräg ausgebildet. Die vierte Öffnungslängsachse 17a der vierten Luftzufuhröffnung 17b und die Umfangswandungsnormale 8a im Bereich der zweiten Luftzufuhröffnung stehen in einem vierten Winkel a4 zueinander. Dieser vierte Winkel a4 liegt in diesem Fall ausschließlich in einer durch die Umfangswandungsnormalen 8a und der Zentralachse aufgespannten Ebene. Bei zylindrisch ausgeführter vierter Luftzufuhröffnung 17 überlappen die vierte Eintrittsfläche 17b und die vierte Austrittsfläche 17c in Projektion entlang der Umfangswandungsnormalen 8a teilweise. Fig. 3 zeigt einen beispielhaften Schnitt durch eine Reihe von Luftzufuhröffnungen des Verdampferaufnahmekörpers nach Fig. 2 (nicht nach dieser Erfindung). In dem gezeigten Schnitt sind periodisch erste Luftzufuhröffnungen 14, zweite Luftzufuhröffnungen 15 angeordnet. Die Periodizität ist hier A-B-B-A-B-B...Die Winkel al und a2 sollen in dieser Abbildung ausschließlich in der dargestellten Ebene liegen. Die erste Luftzufuhröffnung 14 verläuft hier senkrecht zur Umfangswandung 8. Somit liegen Umfangswandungsnormale 8a und erste Öffnungslängsachse 14a übereinander. Auf der Innenseite der Umfangswandung 8 ist die erste Austrittsfläche 14c der ersten Luftzufuhröffnung 14 angeordnet und auf der Außenseite der Umfangswandung 8 ist die erste Eintrittsfläche 14b angeordnet. Die erste Eintrittsfläche 14b und die erste Austrittsfläche 14c überlappen in Projektion entlang der Umfangswandungsnormalen 8a vollständig.
Die zweite Luftzufuhröffnung 15 verläuft schräg. Somit liegen Umfangswandungsnormale 8a und zweite Öffnungslängsachse 15a in einem zweiten Winkel a2 zueinander. Auf der Innenseite der Umfangswandung 8 ist die zweite Austrittsfläche 15c der zweiten Luftzufuhröffnung 15 angeordnet und auf der Außenseite der Umfangswandung 8 ist die zweite Eintrittsfläche 15b angeordnet. Die zweite Eintrittsfläche 15b und die zweite Austrittsfläche 15c überlappen in Projektion entlang der Umfangswandungsnormalen 8a teilweise. Somit ist in Blickrichtung entlang der Umfangswandungsnormalen 8a eine Öffnung vorhanden. Die Umfangswandung weist eine einheitliche Dicke t auf.
Fig. 4 zeigt eine Ausgestaltung eines Brenners mit einem Verdampferaufnahmekörper 2. Der Verdampferaufnahmekörper 2 weist einen Bodenbereich 6 auf. In den Bodenbereich mündet eine Brennstoffzufuhrleitung 4. Die Brennstoffzufuhrleitung kann zum Beispiel als Rohr ausgeführt sein. Der Bodenbereich 6 weist in der gezeigten Darstellung eine Vertiefung auf, welche zur Aufnahme einer Verdampferbaugruppe geeignet ist. Vom Bodenbereich 6 erstreckt sich ein Umfangswandung 8. Die Umfangswandung ist abschnittsweise zylindrisch und abschnittsweise kegelförmig ausgestaltet. Eine ausschließlich zylindrische Ausgestaltung ist alternativ auch möglich. In einem unteren, d.h. Bodenbereichs 6 nahen, Abschnitt der Umfangswandung 8 ist ein Aufnahmeelement 10 angeordnet, welches zur Aufnahme eines Zündelements und/oder eines Flammwächters geeignet ist. Die vom Bodenbereich aus gemessene Höhe des Aufnahmeelements 10 ist insbesondere auf die Größe der Verdampferbaugruppe abgestimmt.
In der Umfangswandung 8 ist eine Mehrzahl von Luftzufuhröffnungen 12 vorgesehen. Im gezeigten Beispiel sind die Luftzufuhröffnungen 12 in zwei Reihen 20, 22 in Umfangsrichtung angeordnet. Eine Anordnung in nur einer Reihe oder in mehreren Reihen ist jedoch auch möglich. In Fig. 4 ist die Anzahl von Luftzufuhröffnungen in der Reihe 20 größer als in der Reihe 22. In der Reihe 20 variiert darüber hinaus der Abstand zwischen den Luftzufuhröffnungen 20.
In der Reihe 22 sind hier erste und zweite Luftzufuhröffnungen 14, 15 angeordnet und in der Reihe 20 sind dritte und vierte Luftzufuhröffnungen 16, 17 angeordnet. Es könnte sich in alternativen Ausgestaltungen jedoch auch ausschließlich um erste Luftzufuhröffnungen 14 oder ausschließlich um erste und zweite Luftzufuhröffnungen 14, 15 handeln.
Die erste Luftzufuhröffnung 14 ist hier mit einem ersten Winkel al von 0° ausgeführt. In diesem Fall ist die Umfangswandungsnormale 8a, d.h. die Senkrechte der Umfangswand, im Bereich der Luftzufuhröffnung und eine erste Öffnungslängsachse 14a parallel zu einander. Bei zylindrisch ausgeführter Luftzufuhröffnung überlappen die erste Eintrittsfläche 14b und die erste Austrittsfläche 14c in Projektion entlang der Umfangswandungsnormalen 8a vollständig. Die zweite Luftzufuhröffnung 15 ist hier schräg ausgebildet. Die zweite Öffnungslängsachse 15a der zweiten Luftzufuhröffnung 15 und die Umfangswandungsnormale 8a im Bereich der zweiten Luftzufuhröffnung stehen in einem zweiten Winkel a2 zueinander. Dieser zweite Winkel a2 liegt in diesem Fall ausschließlich in einer durch die Umfangswandungsnormalen 8a und der Umfangsrichtung aufgespannten Ebene. Bei zylindrisch ausgeführter zweiter Luftzufuhröffnung überlappen die zweite Eintrittsfläche und die zweite Austrittsfläche in Projektion entlang der Umfangswandungsnormalen teilweise. Im Bereich der zweiten Luftzufuhröffnungen 15 sind jeweils auf einer Innenseite der Umfangswandung Vorsprünge 30 ausgebildet. Die Vorsprünge 30 weisen in Sichtrichtung eine Torform auf, das heißt die Vorsprünge erstrecken sich zum unteren kegelförmigen Bereich der Umfangswandung. Eine teilweise umlaufende Seitenwand 34 jedes Vorsprungs 30 ist abgeschrägt.
Die dritte Luftzufuhröffnung 16 ist hier mit einem dritten Winkel a3 von 0° ausgeführt. In diesem Fall ist die Umfangswandungsnormale, d.h. die Senkrechte der Umfangswand, im Bereich der Luftzufuhröffnung und eine dritte Öffnungslängsachse parallel zu einander. Bei zylindrisch ausgeführter Luftzufuhröffnung überlappen die dritte Eintrittsfläche 16b und die dritte Austrittsfläche 16c in Projektion entlang der Umfangswandungsnormalen vollständig.
Die vierte Luftzufuhröffnung 17 ist hier schräg ausgebildet. Die vierte Öffnungslängsachse 17a der vierten Luftzufuhröffnung 17b und die Umfangswandungsnormale 8a im Bereich der vierten Luftzufuhröffnung stehen in einem vierten Winkel a4 zueinander. Dieser vierte Winkel a4 liegt in diesem Fall ausschließlich in einer durch die Umfangswandungsnormalen und der Zentralachse aufgespannten Ebene. Bei zylindrisch ausgeführter vierter Luftzufuhröffnung überlappen die vierte Eintrittsfläche 17b und die vierte Austrittsfläche 17c in Projektion entlang der Umfangswandungsnormalen 8a teilweise. Fig. 5 zeigt einen beispielhaften Schnitt durch die Reihe 22 von Luftzufuhröffnungen des Verdampferaufnahmekörpers nach Fig. 4. In dem gezeigten Schnitt sind periodisch erste Luftzufuhröffnungen 14, zweite Luftzufuhröffnungen 15 angeordnet. Die Periodizität ist hier A-B-B-A-B-B...Die Winkel al und a2 sollen in dieser Abbildung ausschließlich in der dargestellten Ebene liegen. Die erste Luftzufuhröffnung 14 verläuft hier senkrecht zur Umfangswandung 8. Somit liegen Umfangswandungsnormale 8a und erste Öffnungslängsachse 14a übereinander. Auf der Innenseite der Umfangswandung ist die erste Austrittsfläche 14c der ersten Luftzufuhröffnung 14 angeordnet und auf der Außenseite der Umfangswandung 8 ist die erste Eintrittsfläche 14b angeordnet. Die erste Eintrittsfläche 14b und die erste Austrittsfläche 14c überlappen in Projektion entlang der Umfangswandungsnormalen 8a vollständig. Im Bereich der ersten Luftzufuhröffnung 14 hat die Umfangswandung die Umfangswandungsdicke. Es liegt keine Aufdickung vor. Ein Luftzufuhröffnungskanal der ersten Luftzufuhröffnung 14 ist somit relativ kurz.
Die zweite Luftzufuhröffnung 15 verläuft schräg. Somit liegen Umfangswandungsnormale 8a und zweite Öffnungslängsachse 15a übereinander in einem zweiten Winkel a2 zueinander. Auf der Innenseite der Umfangswandung 8 ist die zweite Austrittsfläche 15c der zweiten Luftzufuhröffnung 15 angeordnet und auf der Außenseite der Umfangswandung 8 ist die zweite Eintrittsfläche 15b angeordnet. Die zweite Eintrittsfläche 15b und die zweite Austrittsfläche 15c überlappen in Projektion entlang der Umfangswandungsnormalen 8a teilweise. Somit ist in Blickrichtung entlang der Umfangswandungsnormalen 8a eine Öffnung vorhanden. Auf der Innenseite der Umfangswandung sind um die zweiten Luftzufuhröffnungen erste Vorsprünge 30 angeordnet. Die ersten Vorsprünge 30 weisen im gezeigten Beispiel an der jeweiligen Austrittsfläche der zweiten Luftzufuhröffnung 15 eine gleiche Dicke auf. Auf einer von der Austrittsfläche der zweiten Luftzufuhröffnung 15 wegweisenden Seite weist der Vorsprung 30 abgeschrägte Seitenwände 34 auf. Es liegt eine Aufdickung vor. Ein Luftzufuhröffnungskanal der zweiten Luftzufuhröffnung 15 ist somit relativ lang und verbessert somit den Drall der Verbrennungsluft.
Fig. 6 zeigt einen beispielhaften Schnitt durch eine Reihe von Luftzufuhröffnungen einer alternativen Ausgestaltung eines Verdampferaufnahmekörpers. Abweichend von dem in Fig. 5 gezeigten Schnitts sind statt der ersten Vorsprünge 30 auf der Innenseite zweite Vorsprünge 32 auf der Außenseite der Umfangswandung angeordnet. Die zweiten Vorsprünge sind auch hier im Bereich der zweiten Luftzufuhröffnungen 15 angeordnet. In dieser Ausgestaltung ist die Umfangswandung auf einer Innenseite abgesehen von den Austrittsflächen glatt bzw. ohne Vorsprung ausgebildet.
Auch wenn die Erfindung am Beispiel eines Brenners mit einem Verdampferaufnahmekörpers dargestellt ist, kann eine Umfangswandung mit den oben beschriebenen Luftzufuhröffnungen auch anderweitig im Brenner z.B. mit einem Gehäuse, als separates Bauteil angeordnet sein.
Bezugszeichenliste
2 Verdampferaufnahmekörper
4 Brennstoffzufuhrleitung
6 Bodenbereich
8 Umfangswandung
8a Umfangswandungsnormale 10 Aufnahmeelement
12 Luftzufuhröffnung
14 erste Luftzufuhröffnung
14a erste Öffnungslängsachse
14b erste Eintrittsfläche
14c erste Austrittsfläche
15 zweite Luftzufuhröffnung
15a zweite Öffnungslängsachse
15b zweite Eintrittsfläche
15c zweite Austrittsfläche
16 dritte Luftzufuhröffnung 16a dritte Öffnungslängsachse
16b dritte Eintrittsfläche
16c dritte Austrittsfläche
17 vierte Luftzufuhröffnung
17a vierte Öffnungslängsachse
17b vierte Eintrittsfläche
17c vierte Austrittsfläche
20 Reihe
22 Reihe
30 erster Vorsprung
32 zweiter Vorsprung 34 abgeschrägte Seitenwände al erster Winkel a2 zweiter Winkel a3 dritter Winkel a4 vierter Winkel t Dicke

Claims

Ansprüche
1. Brenner für ein mobiles, brennstoffbetriebenes Heizgerät, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend einen Verdampferaufnahmekörper (2) zum Aufnehmen einer Verdampferbaugruppe zum Verteilen und Verdampfen flüssigen Brennstoffs und zumindest eine Brennstoffzufuhrleitung (4) zum Zuführen flüssigen Brennstoffs zu der Verdampferbaugruppe, wobei der Brenner eine Umfangswandung (8) mit einer Mehrzahl von Luftzufuhröffnungen (12) aufweist, wobei die Umfangswandung (8) zumindest in einem ersten Bereich, der eine der Luftzufuhröffnungen umgibt, eine erhöhte Dicke gegenüber einem zweiten Bereich aufweist, welcher zwischen zwei Luftzuführöffnungen liegt.
2. Brenner nach Anspruch 1, wobei die Luftzufuhröffnungen (12) entlang von zumindest zwei, insbesondere zwei bis vier, Reihen (20, 22) in Umfangsrichtung der Umfangswandung (8) angeordnet sind.
3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Umfangswandung (8) zumindest einen Vorsprung (30, 32) aufweist, der eine Öffnungsfläche der Luftzufuhröffnung (12) umfasst, wobei der Vorsprung auf einer Innenseite der Umfangswandung (8) oder/und auf einer Außenseite der Umfangswandung (8) angeordnet ist.
4. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Vorsprung (30, 32) in einem Außenbereich zumindest teilweise abgeschrägt ist.
5. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Luftzufuhröffnungen (12) erste Luftzufuhröffnungen (14) mit einer ersten Öffnungslängsachse (14a), einer ersten Eintrittsfläche (14b) und einer ersten Austrittsfläche (14c) und zweite Luftzufuhröffnungen (15) mit jeweils einer zweiten Öffnungslängsachse (15a), einer zweiten Eintrittsfläche (15b) und einer zweiten Austrittsfläche (15c) umfassen, wobei die erste Öffnungslängsachse (14a) einen ersten Winkel al zu einer Umfangswandungsnormalen (8a) der ersten Luftzufuhröffnung (14) bildet, wobei die zweite Öffnungslängsachse (15a) einen zweiten, sich vom ersten Winkel unterscheidenden, Winkel a2 zu einer Umfangswandungsnormalen (8a) der zweiten Luftzufuhröffnung (15) bildet und wobei der erste Winkel al und der zweite Winkel a2 vorzugsweise so gewählt sind, dass die erste Eintrittsfläche (14b) und die erste Austrittsfläche (14b) sowie die zweite Eintrittsfläche (15a) und die zweite Austrittsfläche (15b) in Projektionsrichtung der Umfangswandungsnormalen (8a) zumindest teilweise überlappen.
6. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Winkel al und der zweite Winkel a2 maximal 40° beträgt, und/oder wobei ausschließlich der erste Winkel al 0° beträgt.
7. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Winkel al und/oder der zweite Winkel a2 in einer Ebene liegt/liegen, die von der Umfangswandungsnormalen (8a) und einer Umfangsrichtung am Ort der jeweiligen Luftzufuhröffnung (12, 14) aufgespannt ist, und/oder wobei der erste Winkel al und/oder der zweite Winkel a2 in einer Ebene liegt/liegen, die von der jeweiligen Reihe (20, 22) aufgespannt ist, oder wobei der erste Winkel al und/oder der zweite Winkel a2 in einer Ebene liegt/liegen, die von der Umfangswandungsnormalen (8a) am Ort der jeweiligen Luftzufuhröffnung (12, 14) und einer Zentralachse der Umfangswandung aufgespannt ist, oder wobei der erste Winkel al und/oder der zweite Winkel a2 schräg zu einer Ebene verläuft/verlaufen, die von der Umfangswandungsnormalen (8a) und einer Umfangsrichtung am Ort der jeweiligen Luftzufuhröffnung (12, 14) aufgespannt ist, und/oder wobei der erste Winkel al und/oder der zweite Winkel a2 schräg zu einer Ebene verläuft/verlaufen, die von der jeweiligen Reihe (20, 22) aufgespannt ist.
8. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Luftzufuhröffnungen (12) weiterhin dritte Luftzufuhröffnungen (16) oder dritte und vierte Luftzufuhröffnungen (16, 17), welche einen von dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel verschiedenen dritten Winkel a3 und optional vierten verschiedenen Winkel a4 aufweisen, oder wobei die Luftzufuhröffnungen (12) eine Vielzahl von Luftzufuhröffnungen (12) mit jeweils verschiedenen Winkeln umfassen.
9. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umfangswandung ausschließlich im Bereich erster Luftzufuhröffnungen oder ausschließlich im Bereich zweiten Luftzufuhröffnungen eine erhöhte Dicke aufweist.
10. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Luftzufuhröffnungen (12) entlang der Umfangsrichtung in einem gleichen Abstand angeordnet sind.
11. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dicke der Umfangswandung in mindestens einem zweiten Bereich 0,5 bis 3,0 mm, bevorzugt 1,0 bis 2,0 mm aufweist und die Dicke der Umfangswandung in mindestens einem ersten Bereich um 0,2 bis 3,0 mm erhöht ist.
12. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umfangswandung (8) in Umfangsrichtung periodisch erste Bereiche mit einer erhöhten Dicke aufweist.
13. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umfangswandung (8) an einem Verdampferaufnahmekörper (2) mit einem Bodenbereich (6) angeordnet ist.
14. Heizvorrichtung, vorzugsweise mobiles Heizgerät, insbesondere mobiles Fahrzeugheizgerät, mit einem Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
15. Verfahren zum Herstellen eines Brenners nach einem der Ansprüche 1 bis 13 umfassend,
Wählen einer ersten Dicke der Umfangswandung,
Wählen zumindest einer Erhöhung der Dicke für die ersten Bereiche in Abhängigkeit von einem Winkel der Luftzufuhröffnungen zu einer Normalen der Umfangswandung,
Ausbilden von ersten Bereichen insbesondere durch Aufbringen von Vorsprüngen auf die Umfangswandung.
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