WO2022136173A1 - Strömungsleiteinsatz, befestigungselement, strömungsleitsystem und heizvorrichtung - Google Patents

Strömungsleiteinsatz, befestigungselement, strömungsleitsystem und heizvorrichtung Download PDF

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WO2022136173A1
WO2022136173A1 PCT/EP2021/086551 EP2021086551W WO2022136173A1 WO 2022136173 A1 WO2022136173 A1 WO 2022136173A1 EP 2021086551 W EP2021086551 W EP 2021086551W WO 2022136173 A1 WO2022136173 A1 WO 2022136173A1
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WO
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combustion air
flow
area
flow guide
evaporator
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PCT/EP2021/086551
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph JÖRG
Vitali Dell
Original Assignee
Webasto SE
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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/70—Baffles or like flow-disturbing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L1/00—Passages or apertures for delivering primary air for combustion 

Definitions

  • the invention relates to a flow control insert, a fastening element, a flow control system and a heating device, in particular a mobile heating device for vehicles.
  • Heating devices with an evaporative burner are used in auxiliary and/or auxiliary heaters operated with liquid fuel, which are used in particular for vehicles.
  • 1 shows a heating device with an evaporative burner according to the prior art according to DE 10 2012 100 173 B4.
  • This heating device 2 is designed as a mobile, fuel-operated heater for an auxiliary heater of a motor-driven land vehicle.
  • the evaporative burner 4 itself has, among other things, a combustion chamber 8, an evaporator receptacle 10 and an evaporator element 12 for evaporating liquid fuel.
  • Combustion chamber 8, evaporator mount 10 and evaporator element 12 are designed to be essentially rotationally symmetrical.
  • the combustion chamber 8 is delimited in the circumferential direction by a circumferential combustion chamber wall 14 .
  • Combustion chamber 8 is delimited by evaporator receptacle 10 at the end in the area of the fuel feed, which is provided by a fuel feed pipe 36 and a combustion air inlet 24 .
  • the evaporator element 12 is accommodated in the evaporator receptacle 10 on the side which faces the combustion chamber 8 .
  • the evaporative burner 4 also has a combustion air guide element 16 on the side of the evaporator receptacle 10 facing away from the combustion chamber 8 .
  • the combustion air guide element 16 is designed in the shape of a shell and is slipped over the evaporator receptacle 10 like a cap.
  • a combustion air antechamber 20 is formed annularly around the combustion chamber 8 .
  • a gap 18 between the bottom wall 26 and the evaporator receptacle 10 opens into the combustion air antechamber 20.
  • a fluid connection with the combustion chamber 8 is produced from the combustion air antechamber 20 in turn via combustion air passage openings 22 which are formed in the combustion chamber wall 14.
  • the gap 18 between the bottom wall 26 of the evaporator receptacle 10 and the combustion air guide element 16 extends continuously over the entire surface of the bottom wall 26 (apart from the Area of the combustion air inlet 24) so that the bottom wall 26 is cooled substantially over its entire surface (apart from a central area).
  • the fuel supply pipe 36 is arranged inside the stub-shaped combustion air inlet 24 so that combustion air flows around it during use and is thereby cooled in order to prevent the fuel from being prematurely vaporized and ignited directly when it enters the evaporator element 12, which can lead to can cause combustion to pulsate.
  • a first flow path 42 for the exhaust gases is formed in a heat exchanger 6 .
  • the exhaust gases flow inside the heat exchanger 6 along the first flow path 42 to an exhaust gas discharge line 44, via which the exhaust gases are routed to the outside.
  • a second flow path 46 is provided within the heat exchanger 6, in which the cooling fluid of the motor vehicle is conducted.
  • the first 42 and second 46 flow paths are arranged such that heat is effectively transferred from the exhaust gases to the cooling fluid during use.
  • the bell-shaped combustion air guide element 16 must be interrupted at least at one point. This interruption can be used to locate a fuel supply tube 16 or a glow plug of the burner.
  • Such a flame has a noise spectrum ranging from 100 Hz to 1000 Hz for hydrocarbon-based fuels.
  • the volume or amplitude depends, among other things, on the firing capacity, local air ratio and turbulent mixing.
  • the geometry of the combustion chamber, heat exchanger and burner antechamber also plays a role, which can increase or decrease the sound transmission depending on the frequency. Fluctuations in the air mass flow conveyed by the combustion air fan are reflected in fluctuations in the air ratio.
  • a feedback mechanism can occur in which sound generated by the flame interacts again directly or indirectly with the flame with a certain time delay and is amplified by the combustion reaction. This is a combustion instability.
  • certain frequencies are amplified to form sound pressure amplitudes that are locally greatly increased compared to the broadband background noise, which is perceived as an unpleasant operating noise in a heating device.
  • either the geometry of relevant parts of the burner or even the entire burner must be changed, or the burner must be operated in a different power range or with a different air ratio.
  • Such problems are often only discovered at a late stage of burner development, so that there are high costs to eliminate the problem.
  • the aforementioned changes also affect the combustion process, emissions, performance, etc., so that often only a compromise is possible here.
  • heaters it is desirable for heaters to have a modular structure in order to meet various requirements, e.g. with regard to exhaust emissions and operating conditions, so that different components can be combined. This involves burners or blowers, but also the retrofitting of catalytic converters, as known, for example, from EP 3 348 905 A1.
  • the object of the invention is to provide a way of optimizing the noise spectrum of a heating device at a late development stage.
  • the object of the invention is to specify a flow guide insert, a fastening element for a flow guide element, an improved flow guide system and an improved heating device, in particular a mobile heating device for vehicles.
  • the flow guide insert according to the invention is designed for insertion into a heating device with an evaporative burner.
  • the evaporative burner has a fan space or combustion air antechamber, an evaporator receptacle and a combustion chamber.
  • the evaporator receptacle has a bottom wall and a peripheral wall with at least two combustion air passage openings.
  • the fan space or combustion air anteroom is at least partially delimited on the outside by a wall and on the bottom by a wall Fan room floor or combustion air antechamber floor.
  • the evaporator receptacle is introduced with the bottom wall first into this fan space or combustion air antechamber, so that the bottom wall partially closes off the fan space or combustion air antechamber at the top.
  • Combustion air from the fan space or combustion air antechamber is first routed along an outside of the evaporator receptacle through the combustion air passage openings in the peripheral wall into the combustion chamber.
  • the flow guide insert comprises at least a first area for overlaying at least one of the combustion air passage openings and a second area for fixing in a fan chamber or combustion air antechamber of the evaporative burner, the first area being tongue-shaped.
  • the flow directing insert is designed to be arranged on an outside of the evaporator receptacle.
  • the flow guide insert or liner is designed so that it can be arranged in the fan chamber or combustion air antechamber of the evaporative burner and extends with its first area, at least in sections, essentially parallel to a peripheral wall of an evaporator receptacle.
  • Essentially parallel is to be understood here as being parallel or deviating therefrom by a maximum of 10°.
  • This includes the flow guide insert following a curved contour of a peripheral wall of an evaporator receptacle.
  • the extent of the first region follows in particular a main flow direction of the combustion air along the evaporator receptacle, which in particular has a circumferential wall that is rotationally symmetrical with respect to a longitudinal axis.
  • the first area preferably also extends along this longitudinal axis.
  • the flow guide insert has a bending point between the first and the second area, so that the second area extends at least partially along a bottom wall of the evaporator receptacle.
  • Pressure fluctuations are reduced by the flow control insert.
  • the amplitude of pressure fluctuations generated in the flame of the evaporative burner and radiated towards the fan is reduced.
  • the distance between the flow guide insert and the peripheral wall is selected in such a way that a supply of combustion air through this hole is not throttled, at least not appreciably.
  • the distance s between the peripheral wall is to be selected such that an input surface of the combustion air supply passage opening Ai corresponds at least to the lateral surface A r that is available for the inflow of the combustion air.
  • the distance s should therefore not be less than a quarter of the hole diameter.
  • the flow guide insert according to the invention can overlap one or more combustion air passage openings.
  • the noise spectrum can be optimized in a late development stage of an evaporative burner or a heating device by the flow guide insert according to the invention.
  • a modular structure is thus made possible, since individual components that have already been developed can thus subsequently be matched to one another.
  • the flow guide insert can be used in areas in which the distance between the fan housing wall and the peripheral wall is increased, for example due to built-in components.
  • the second area is designed to be fixed to the evaporator mount in the area of the bottom wall of the evaporator mount.
  • the second area can have a fastening area, e.g. with one or more through holes or a clamping device.
  • the second area can be configured for a non-positive or positive connection with the evaporator receptacle or an element arranged and fixed in the fan space.
  • the second area can comprise support elements for support against a fan housing.
  • the flow guide insert is expediently made from sheet metal, in particular in one piece. In particular, it can be a bending element.
  • the first area has a projection or a bulge, which is arranged in the area of the overlying combustion air passage openings or downstream of the overlying combustion air passage openings for support against the peripheral wall.
  • a projection or bulge is oriented toward the peripheral wall.
  • a bulge can take place by embossing from the outside.
  • a projection for supporting against the peripheral wall serves to ensure a minimum distance between the peripheral wall and the flow guide insert without impeding the air flow.
  • a plurality of first areas are connected to one another via a common second area, with the first areas projecting tongue-like from the second area.
  • the fastening element according to the invention for a flow guide element is designed for insertion into a fan chamber or combustion air antechamber of the evaporative burner, with the fastening element comprising at least one flow guide insert as described above.
  • Such a flow guide element has a body and a through-flow opening in order to distribute air from the fan evenly to the combustion air through-openings.
  • the fastening element can in particular have a flat area which is the second area for one or more flow guide inserts and from which the first areas protrude in a tongue-like manner.
  • the first area or areas extend in particular in the radial and/or vertical direction from the flat area.
  • the fastening element comprises 1-20 flow guide inserts, in particular 2 to 10.
  • a flow guide element can be fastened in a simple manner in the heating device, in particular in a fan chamber or antechamber.
  • the fastening element is suitable for being braced against the wall of the fan chamber or combustion antechamber, in particular the fan housing, in order to fasten the flow guide element and fix it in place.
  • the fastening element can have projections which engage in the depressions in the wall or are supported against a smooth wall.
  • the fastening element is suitable for tensioning the flow guidance element in such a way that the flow guidance element itself is braced against the fan chamber or combustion antechamber.
  • the fastening element is a spring element, in particular a spring element made of spring steel, preferably in one piece.
  • the spring element is made at least partially of plastic, of spring steel and plastic, or exclusively of plastic.
  • Such a spring element can in particular have two, three, four or more projections in the direction of the fan housing and an equal number of tongues directed inwards towards the outflow area of the flow guide element.
  • the spring element does not have a closed shape in the circumferential direction, but rather an opening which can be used to bring the fastening element into position by means of deformation. This opening is arranged in particular in alignment with a recess in the flow guide element.
  • the flow guide element has depressions, in particular on the upper side, into which the fastening element is inserted, and which are designed in particular for the tongues and / or projections so that flow guide element and fastener fit together in exactly one orientation.
  • the fastening element in particular the spring element, in particular the tongues of the spring element, can be designed to come into contact with an evaporator receptacle or evaporator holder, in particular a projection on the bottom of the evaporator receptacle or evaporator holder, in the installed state.
  • the spring element can advantageously be tensioned by the pressure exerted by the bottom projection on the tongues.
  • the flow control system according to the invention for a heating device comprises a flow control element and a fastening element according to the invention.
  • the flow guiding element for a heating device in particular a heating device with an evaporative burner, comprises a body which has a laterally arranged inflow area on an underside of the flow guiding element, a centrally arranged outflow area which comprises an opening from an underside of the flow guiding element to an upper side of the flow guiding element opposite the underside , and has at least one guide element, which is arranged in such a way that it allows flow guidance from the inflow area to the outflow area.
  • the flow guide element On one side facing away from the guide element or elements, i.e. the upper side of the flow guide element, the flow guide element has indentations for inserting a fastening element for fixing in a fan chamber of an evaporative burner.
  • Bottom and top of the flow guide are two opposite sides of the flow guide.
  • the underside is expediently designed with a support surface, while the top side is designed to be aligned with an evaporator receptacle when installed in the heating device.
  • An outer shape, in particular viewed in projection onto the upper side of the flow guide element, is adapted to the shape of the receiving heating device, in particular a combustion air antechamber.
  • the flow guide element according to the invention is particularly suitable for a heating device with a fan that is arranged outside of a central axis, that is to say is eccentric. The flow guide element thus directs an air flow from the fan to the central outflow area in a simple and cost-effective manner.
  • the air guiding elements can expediently be formed by projections or walls arranged on the underside of the flow guiding element, so that channels open towards the underside are formed on the flow guiding element. Alternatively, the flow guide elements can also be formed by closed channels.
  • the flow guide element is expediently a plastic molded part, in particular a plastic injection molded part. Such a plastic molding can be produced inexpensively and simplifies assembly.
  • Polyphenylene sulfite (PPS) or PPS reinforced with glass fibers, in particular PPS GF 40, are suitable as plastics.
  • the flow guide element is formed at least partially or exclusively from a metallic material or is formed from metallic material and one of the aforementioned plastics.
  • the flow guide element has a cutout for inserting a glow plug, which is arranged in particular on a side opposite the inflow area, in particular on the upper side of the flow guide element.
  • the inflow area is designed to accommodate a fan, with the inflow area being designed in particular as a bulge.
  • the bulge is arched towards the top of the flow guide element.
  • the underside of the bulge is designed to be open.
  • the inflow area, in particular the inflow area designed as a bulge can have a secondary outflow opening.
  • the secondary outflow opening is designed and arranged in particular in such a way that it forms a through hole through a wall of the bulge and directs part of the air flow to cool a glow plug, while the main part of the air flow continues to be directed from the inflow area to the outflow area.
  • the guide element or elements are expediently designed to fan out the air flow from the inflow area to the outflow area and/or to divide the air flow from the inflow area and direct a first part to the outflow area and a further part around the outflow area in the circumferential direction and then on to conduct one or more openings radially inwards to the outflow area.
  • a targeted flow profile can be generated by the one or more guide elements.
  • a circumferential wall which has one or more openings, can be provided at the outflow area.
  • the heating device according to the invention with an evaporative burner and with a fan chamber has a flow guide insert according to the invention.
  • the heating device according to the invention has an eccentric fan and includes a flow control system according to the invention.
  • the flow guide element can be accommodated in the fan space in a self-centering manner.
  • the flow guide insert is expediently detachably connected to the heating device.
  • FIG. 4a-c View of an embodiment of a fastening element with a flow guide insert
  • FIG. 2a shows a view of an open heating device with a flow guide element 100 placed in a combustion air antechamber 20 and a fastening element 120 without a flow guide insert.
  • An underside of the flow guide element 100 rests on an upper side of a floor of the combustion air antechamber 20 .
  • the fastening element 120 is arranged on the upper side of the flow guiding element 100 .
  • the fastening element 120 is thus towards an evaporator receptacle or evaporator holder, not shown arranged.
  • the tongues 122 of the fastening element 120 are designed in particular to come into contact with a dome or projection on the bottom of the evaporator receptacle or evaporator holder in the installed state.
  • the pressure of the bottom projection of the evaporator receptacle or evaporator holder on the tongues 122 can advantageously be braced as the fastening element 120 designed as the spring element.
  • the flow guide element 100 is thus held in the desired position with the aid of the fastening element 120 .
  • This flow guide element 100 has an outer border which is adapted to a receiving area in a combustion air antechamber.
  • the flow guide element 100 has an inflow area 102 in an outer area, which is matched to the position of a fan. It is an eccentrically arranged blower.
  • the flow guidance element 100 has a central outflow area 104 which allows the air to pass through from an underside of the flow guidance element 100 to an upper side of the flow guidance element 100 .
  • Guide elements 106 are arranged on the underside of the flow guide element 100 . Openings 110 are arranged between or next to the guide element or elements 106 so that the air can escape to the outflow area 104 .
  • the guide elements 106 in the area of the underside can be configured differently.
  • the flow directing element 100 can be a plastic molding, for example.
  • the flow guide element 100 has a recess 108 for receiving a glow plug. Furthermore, a first depression 112 and a second depression 114 are shown in the upper side shown in FIG. 2b.
  • the first indentation has a peripheral shape of the fastener 120 shown in Figure 2c.
  • the fastening element 120 can be inserted into the first depression 112 and second depressions 114 . With the fastening element 120, the flow guide element can be fastened in a simple manner in the heating device, in particular a blower chamber or antechamber.
  • This fastening element 120 has three projections which extend radially outwards.
  • the second indentations 114 are designed for the three inwardly directed tongues 122 of the fastener 120 .
  • the fastening element 120 does not have a closed shape in the circumferential direction, but rather an opening which can be used to bring the fastening element 120 into position by means of deformation. This Opening is designed to be aligned with recess 108 of flow directing element 100 .
  • the fastening element is both suitable for bracing the flow guide element 100 and for supporting it against a wall of the fan chamber 20 with two of the projections.
  • the fastening element 120 is preferably a spring element, which can be made of spring steel, for example.
  • FIG. 3a shows a first embodiment of a flow-guiding insert 28.
  • the flow-guiding insert 28 is fastened to an underside of the evaporator receptacle 10 of the evaporative burner 4 from the outside.
  • the evaporator receptacle 10 has a bottom wall 26 with a feed tube 36 .
  • the evaporator receptacle 10 also has a peripheral wall 30 which is conical or cylindrical at least in sections, i.e. is rotationally symmetrical to a longitudinal axis.
  • Two combustion air passage openings 22 are arranged in the peripheral wall 30 .
  • the flow guide insert 28 has a first area 28a and a second area 28b. The first region 28a extends along the peripheral wall 30 and overlaps a combustion air passage opening 22.
  • the first region 28a and the peripheral wall 30 are essentially parallel in sections.
  • An evaporator element 12 is also accommodated in the evaporator receptacle 10 .
  • the second area 28b extends substantially parallel to the bottom wall 26. In the example shown, the second area is attached to the bottom wall 26.
  • FIG 3b shows a further embodiment of a flow guide insert 28.
  • the fan housing 32 with the fan chamber or combustion air antechamber 20 is also shown.
  • the configuration shown differs in that the second region 28b of the flow guide insert 28 is not attached to the evaporator receptacle 10 but comprises support elements 28c. With the support elements 28c, the flow guide insert 28 is supported against the fan housing 32 or stands in the fan space.
  • FIG. 3c shows a flow guide insert 28 between the fan housing 32 and the evaporator receptacle 10.
  • the flow guide insert 28 has a first area 28a and a second area 28b.
  • the first area 28a is at a distance s from the peripheral wall 30 of the evaporator receptacle 10. This distance does not change significantly between the position marked s and the position marked t.
  • the combustion air passage opening 22 of the peripheral wall 30 has a diameter di. An entrance area of the combustion air passage opening 22 thus has the area
  • the surface area A r with height s can be assumed for the inflow of the combustion air:
  • the distance s between the peripheral wall is to be selected in such a way that an entry surface of the combustion air supply passage opening Ai corresponds at least to the lateral surface A r that is available for the inflow of the combustion air.
  • the distance s should therefore not be less than a quarter of the hole diameter.
  • FIG. 4a-c show views of a fastener 120 of one embodiment.
  • the fastening element 120 has three inwardly pointing tongues 122 and a central opening 124 .
  • Through-holes 123 which serve as a positioning aid, are also arranged in the sheet metal area. These are optional.
  • the flat area 121 of the fastening element 120 is also the second area 28b of the flow guide insert or inserts.
  • the fastening element 120 has seven flow guide inserts 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136 in the example shown.
  • Each of these flow guide inserts 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136 includes a tongue-shaped section 130a, 131a, 132a, 133a, 134a, 135a, 136af, the respective first area of the flow guide insert, which extends almost perpendicularly to the flat area 121, extend the common second area 28b.
  • the tongue-shaped sections 130a, 131a, 132a, 133a, 134a, 135a, 136a optionally have narrower bending areas 130b, 131b, 132b, 133b, 134b, 135b, 136b at the transition between the respective first and second area.
  • the tongue-shaped sections 130a, 131a, 132a, 133a, 134a, 135a, 136a each have a bulge 130c, 131c, 132c, 133c, 134c, 135c, 136c, which are curved towards the center, ie towards the evaporator burner to be used.
  • the bulges 130c, 131c, 132c, 133c, 134c, 135c, 136c ensure a minimum distance from the peripheral wall 30 (not shown) of the centrally inserted evaporator receptacle.
  • An embodiment with more or fewer flow guide inserts is analogously possible.
  • FIGS. 5a-c show views of a flow control system comprising a fastening element 120, as shown in FIG. 4, and a flow control element 100, as shown in FIG. 2b.
  • the flow guide element 100 has an optional secondary outflow opening 116 in the area of the inflow area 102 designed as a bulge. While the outflow area 104 is formed essentially as a central through-hole in the flow guide element 100 and is arranged in alignment with the central opening 124 of the fastening element 120, the secondary outflow opening 116 is arranged eccentrically. The flow through the outflow area 104 is directed toward and along the bottom wall 26 of the evaporator receptacle 10 . An air flow through the secondary outflow opening 116 can be used to cool a glow plug arranged in the recess 108 .

Abstract

Die Erfindung betriff einen Strömungsleiteinsatz (28, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136) für eine Heizvorrichtung (2) mit einem Verdampferbrenner (4), wobei der Verdampferbrenner (4) einen Gebläseraum oder Brennluftvorraum (20), eine Verdampferaufnahme (10) und eine Brennkammer (8) aufweist, wobei die Verdampferaufnahme (10) eine Bodenwand (26) und eine Umfangswandung (30) mit zumindest zwei Brennluftdurchgangsöffnungen (22) aufweist, um Brennluft aus dem Gebläseraum oder Brennluftvorraum (20) zunächst entlang einer Außenseite der Verdampferaufnahme (10) durch die Brennluftdurchgangsöffnungen (22) in die Brennkammer (8) zu leiten, wobei der Strömungsleiteinsatz (28, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136) zumindest einen ersten Bereich (28a, 130a, 131a, 132a, 133a, 134a, 135a, 136a) zum Überlagern zumindest einer der Brennluftdurchgangsöffnungen (22) und einen zweiten Bereich (28b) zur Fixierung im Gebläseraum oder Brennluftvorraum (20) des Verdampferbrenners (4) umfasst, wobei der erste Bereich zungenförmig ausgestaltet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Befestigungselement mit Strömungsleiteinsatz, ein Strömungsleitsystem und eine Heizvorrichtung.

Description

Strömungsleiteinsatz, Befestigungselement, Strömungsleitsystem und Heizvorrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Strömungsleiteinsatz, ein Befestigungselement, ein Strömungsleitsystem und eine Heizvorrichtung, insbesondere eine mobile Heizvorrichtung für Fahrzeuge.
Heizvorrichtungen mit einem Verdampferbrenner finden Anwendung in mit flüssigem Kraftstoff betriebenen Stand- und /oder Zusatzheizungen, welche insbesondere für Fahrzeuge eingesetzt werden. In Fig. 1 ist eine Heizvorrichtung mit einem Verdampferbrenner nach dem Stand der Technik gemäß der DE 10 2012 100 173 B4 gezeigt. Diese Heizvorrichtung 2 ist als mobiles, brennstoffbetriebenes Heizgerät für eine Standheizung eines motorbetriebenen Landfahrzeugs ausgelegt. Der Verdampferbrenner 4 selbst weist unter anderem eine Brennkammer 8, eine Verdampferaufnahme 10 und ein Verdampferelement 12 zur Verdampfung von flüssigem Brennstoff auf. Brennkammer 8, Verdampferaufnahme 10 und Verdampferelement 12 sind im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgelegt. Die Brennkammer 8 wird in Umfangsrichtung durch eine umlaufende Brennkammerwandung 14 begrenzt. Stirnseitig im Bereich der Brennstoffzuführung, die durch ein Brennstoffzuführrohr 36 und eine Brennluft-Einlass 24 gegeben ist, wird die Brennkammer 8 durch die Verdampferaufnahme 10 begrenzt. In der Verdampferaufnahme 10 ist auf der Seite, die der Brennkammer 8 zugewandt ist, das Verdampferelement 12 aufgenommen. Der Verdampferbrenner 4 weist ferner auf der von der Brennkammer 8 abgewandten Seite der Verdampferaufnahme 10 ein Brennluftleitelement 16 auf. Das Brennluftleitelement 16 ist schalenförmig ausgebildet und ist ähnlich wie eine Kappe über die Verdampferaufnahme 10 gestülpt.
Ringförmig um die Brennkammer 8 ist ein Brennluft-Vorraum 20 ausgebildet. Ein Spalt 18 zwischen Bodenwand 26 und Verdampferaufnahme 10 mündet in den Brennluft- Vorraum 20. Von dem Brennluft -Vorraum 20 wird wiederum über Brennluft- Durchgangsöffnungen 22, die in der Brennkammerwandung 14 ausgebildet sind, eine Fluidverbindung mit der Brennkammer 8 hergestellt. Der Spalt 18 zwischen der Bodenwand 26 der Verdampferaufnahme 10 und dem Brennluftleitelement 16 erstreckt sich durchgehend über die gesamte Fläche der Bodenwand 26 (abgesehen von dem Bereich des Brennluft-Einlasses 24), so dass die Bodenwand 26 im Wesentlichen über deren gesamte Fläche (abgesehen von einem zentralen Bereich) gekühlt wird.
Das Brennstoff-Zuführrohr 36 ist innerhalb des stutzenförmigen Brennluft-Einlasses 24 angeordnet, so dass es im Einsatz von Brennluft umströmt und dadurch gekühlt wird, um zu verhindern, dass der Brennstoff direkt bei Eintritt in das Verdampferelement 12 frühzeitig verdampft und gezündet wird, was zu einem Pulsieren der Verbrennung führen kann. In einem Wärmetauscher 6 wird ein erster Strömungspfad 42 für die Abgase gebildet. Die Abgase strömen innerhalb des Wärmetauschers 6 entlang des ersten Strömungspfads 42 zu einer Abgas-Ableitung 44, über welche die Abgase nach Außen geführt werden. Ferner ist ein zweiter Strömungspfad 46 innerhalb des Wärmetauschers 6 vorgesehen, in dem Kühlfluid des Kraftfahrzeuges geführt wird. Der erste 42 und der zweite 46 Strömungspfad sind dabei derart angeordnet, dass im Einsatz Wärme effektiv von den Abgasen auf das Kühlfluid übertragen wird.
Aus Montagegründen muss das glockenförmige Brennluftleitelement 16 an zumindest einer Stelle unterbrochen sein. Diese Unterbrechung kann dafür genutzt werden, ein Brennstoffzufuhrrohr 16 oder einen Glühstift des Brenners anzuordnen.
In einem solchen Verdampferbrenner befindet sich, während der Brenner eingeschaltet ist eine turbulente Flamme. Eine solche Flamme hat ein Geräuschspektrum, welches für Brennstoffe auf Kohlenwasserstoffbasis im Bereich von 100 Hz bis 1000 Hz liegt. Dabei hängt die Lautstärke bzw. Amplitude unter anderem von der Feuerungsleistung, lokalen Luftzahl und turbulenten Mischung ab. In einem Heizsystem spielt darüber hinaus die Geometrie von Brennkammer, Wärmeübertrager und Brennervorraum eine Rolle, welche frequenzabhängig die Schallübertragung verstärken oder verringern kann. Schwankungen des Luftmassenstroms der durch das Brennluftgebläse gefördert wird, schlagen sich in Schwankungen der Luftzahl nieder.
Bei bestimmten Frequenzen kann es zu einem Rückkopplungsmechanismus kommen, in dem durch die Flamme erzeugter Schall mit einem bestimmten Zeitverzug erneut direkt oder indirekt mit der Flamme wechselwirkt und durch die Verbrennungsreaktion verstärkt wird. Dieses ist eine Verbrennungsinstabilität. Durch diesen Vorgang werden bestimmte Frequenzen zu lokal gegenüber dem breitbandigen Hintergrundgeräusch stark erhöhten Schalldruckamplituden verstärkt, welche als unangenehmes Betriebsgeräusch bei einem Heizgerät wahrgenommen werden. Zur Vermeidung solcher störender Betriebsgeräusche müssen nach dem Stand der Technik entweder die Geometrie relevanter Teile des Brenners oder gar der ganze Brenner geändert werden oder der Brenner muss in einem anderen Leistungsbereich oder bei einer anderen Luftzahl gefahren werden. Häufig werden solche Probleme erst in einem späten Stadium der Brennerentwicklung entdeckt, so dass hohe Kosten zur Beseitigung des Problems bestehen. Weiterhin beeinflussen die vorgenannten Veränderungen auch den Verbrennungsprozess, Emission, Leistung etc., so dass hier häufig nur ein Kompromiss möglich ist.
Weiterhin ist es wünschenswert, dass zur Erfüllung verschiedener Anforderungen z.B. hinsichtlich von Abgasemissionen und Einsatzbedingungen, Heizgeräte modular aufgebaut sind, so dass unterschiedliche Komponenten kombinierbar sind. Hierbei geht es um Brenner oder Gebläse aber auch die Nachrüstung von Katalysatoren, wie z.B. aus der EP 3 348 905 Al bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit bereitzustellen, in einem späten Entwicklungsstadium das Geräuschspektrum einer Heizvorrichtung zu optimieren. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, einen Strömungsleiteinsatz, ein Befestigungselement für ein Strömungsleitelement, ein verbessertes Strömungsleitsystem und eine verbesserte Heizvorrichtung, insbesondere eine mobile Heizvorrichtung für Fahrzeuge, anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird hinsichtlich des Strömungsleiteinsatzes durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, hinsichtlich des Befestigungselementes durch die Merkmale des Anspruchs 6, hinsichtlich des Strömungsleitsystems durch die Merkmale des Anspruchs 8 und hinsichtlich der Heizvorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 9 und 10 gelöst. Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Der erfindungsgemäße Strömungsleiteinsatz ist zum Einsetzen in eine Heizvorrichtung mit einem Verdampferbrenner ausgestaltet.
Der Verdampferbrenner weist einen Gebläseraum oder Brennluftvorraum, eine Verdampferaufnahme und eine Brennkammer auf. Die Verdampferaufnahme weist eine Bodenwand und eine Umfangswandung mit zumindest zwei Brennluftdurchgangsöffnungen auf. Der Gebläseraum oder Brennluftvorraum wird nach außen zumindest teilweise von einer Wandung begrenzt und nach unten von einem Gebläseraumboden oder Brennluftvorraumboden. Die Verdampferaufnahme ist mit der Bodenwand zuerst in diesen Gebläseraum oder Brennluftvorraum eingeführt, sodass die Bodenwand den Gebläseraum oder Brennluftvorraum teilweise nach oben hin abschließt. Brennluft aus dem Gebläseraum oder Brennluftvorraum wird zunächst entlang einer Außenseite der Verdampferaufnahme durch die Brennluftdurchgangsöffnungen der Umfangswandung in die Brennkammer geleitet.
Der Strömungsleiteinsatz umfasst zumindest einen ersten Bereich zum Überlagern zumindest einer der Brennluftdurchgangsöffnungen und einen zweiten Bereich zur Fixierung in einem Gebläseraum oder Brennluftvorraum des Verdampferbrenners, wobei der erste Bereich zungenförmig ausgestaltet ist. Der Strömungsleiteinsatz ist zur Anordnung auf einer Außenseite der Verdampferaufnahme ausgestaltet.
Der Strömungsleiteinsatz oder auch Liner ist so ausgestaltet, dass er bei Bedarf im Gebläseraum oder Brennluftvorraum des Verdampferbrenners angeordnet werden kann und sich mit seinem ersten Bereich, zumindest abschnittsweise, im Wesentlichen parallel zur einer Umfangswandung einer Verdampferaufnahme erstreckt. Unter im Wesentlichen parallel soll hier parallel oder davon um maximal 10° abweichend verstanden werden. Dieses schließt mit ein, dass der Strömungsleiteinsatz einer gebogenen Kontur einer Umfangswandung einer Verdampferaufnahme folgt. Die Erstreckung des ersten Bereichs folgt insbesondere einer Hauptströmungsrichtung der Brennluft entlang der Verdampferaufnahme, welche insbesondere eine bezüglich einer Längsachse rotationssymmetrische Umfangswandung aufweist. Der erste Bereich erstreckt sich bevorzugt auch entlang dieser Längsachse. Insbesondere weist der Strömungsleiteinsatz zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich eine Biegestelle auf, so dass sich der zweite Bereich zumindest teilweise entlang einer Bodenwand der Verdampferaufnahme erstreckt.
Durch den Strömungsleiteinsatz werden Druckschwankungen reduziert. Insbesondere wird die Amplitude von Druckschwankungen reduziert, die in der Flamme des Verdampferbrenners erzeugt werden und Richtung Gebläse abgestrahlt werden. Der Abstand zwischen Strömungsleiteinsatz und Umfangswandung ist so ausgewählt, dass eine Brennluftzufuhr durch dieses Loch nicht, zumindest nicht nennenswert, gedrosselt wird. Dazu ist der Abstand s zwischen Umfangswandung so zu wählen, dass eine Eingangsfläche der Brennluftzufuhrdurchgangsöffnung Ai minimal der Mantelfläche Ar entspricht, die für die Zuströmung der Brennluft zur Verfügung steht. Damit sollte der Abstand s ein Viertel des Lochdurchmessers nicht unterschreiten. Der erfindungsgemäße Strömungsleiteinsatz kann dabei ein oder mehrere Brennluftdurchgangsöffnungen überlagern. Durch den erfindungsgemäßen Strömungsleiteinsatz kann in einem späten Entwicklungsstadium eines Verdampferbrenners bzw. einer Heizvorrichtung das Geräuschspektrum optimiert werden. Ein modularer Aufbau wird somit ermöglicht, da einzelne bereits entwickelte Komponenten somit nachträglich aufeinander abgestimmt werden können. Insbesondere ist der Strömungsleiteinsatz in Bereichen einsetzbar, in denen ein Abstand zwischen Gebläsegehäusewand und Umfangswandung z.B. auf Grund von Einbauten, erhöht ist.
In einer Ausgestaltung ist der zweite Bereich zur Fixierung an der Verdampferaufnahme im Bereich der Bodenwand der Verdampferaufnahme ausgelegt. Der zweite Bereich kann hierzu einen Befestigungsbereich, z.B. mit einem oder mehreren Durchlöchern oder einer Klemmvorrichtung, aufweisen. Insbesondere kann der zweite Bereich zur kraft- oder formschlüssigen Verbindung mit der Verdampferaufnahme oder einem im Gebläseraum angeordneten und fixiertem Element ausgestaltet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Bereich Stützelemente zum Abstützen gegen ein Gebläsegehäuse umfassen.
Der Strömungsleiteinsatz ist zweckmäßigerweise aus einem Blech, insbesondere einstückig, hergestellt. Insbesondere kann es sich um ein Biegeelement handeln.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der erste Bereich einen Vorsprung oder eine Auswölbung auf, welche im Bereich der zu überlagernden Brennluftdurchgangsöffnungen oder in Strömungsrichtung nach der zu überlagernden Brennluftdurchgangsöffnungen zum Abstützen gegen die Umfangswandung angeordnet ist. Ein solcher Vorsprung oder Auswölbung ist zur Umfangswandung hin ausgerichtet. Dabei kann eine Auswölbung durch Einprägen von außen erfolgen. Ein Vorsprung zum Abstützen gegen die Umfangswandung dient dazu, einen minimalen Abstand zwischen Umfangswandung und Strömungsleiteinsatz zu gewährleisten, ohne die Luftführung zu behindern.
In einer weiteren Ausgestaltung sind mehrere erste Bereiche über einen gemeinsamen zweiten Bereich miteinander verbunden, wobei die ersten Bereiche zungenförmig vom zweiten Bereich abstehen. Das erfindungsgemäße Befestigungselement für ein Strömungsleitelement ist zum Einlegen in einen Gebläseraum oder Brennluftvorraum des Verdampferbrenners ausgestaltet, wobei das Befestigungselement zumindest einen Strömungsleiteinsatz wie oben beschrieben umfasst. Ein solches Strömungsleitelement hat einen Körper und eine Durchströmöffnung, um Luft vom Gebläse gleichmäßig zu den Brennluftdurchfuhröffnungen zu verteilen. Das Befestigungselement kann insbesondere einen flächigen Bereich aufweisen, der zweiter Bereich für ein oder mehrere Strömungsleiteinsätze ist und von dem erste Bereiche zungenförmig abstehen. Der oder die ersten Bereiche erstrecken sich insbesondere in radialer und/oder senkrechter Richtung vom flächigen Bereich.
In Ausgestaltung umfasst das Befestigungselement 1-20 Strömungsleiteinsätze, insbesondere 2 bis 10.
Mit dem Befestigungselement lässt sich in einfacher Weise ein Strömungsleitelement in der Heizvorrichtung, insbesondere einem Gebläseraum bzw. Brennvorraum, befestigen. In einer ersten Ausgestaltung ist das Befestigungselement geeignet, selbst gegen die Wandung des Gebläseraums bzw. Brennvorraums, insbesondere Gebläsegehäuse, verspannt zu werden, um so das Strömungsleitelement zu befestigen und ortsfest zu fixieren. Dazu kann das Befestigungselement Vorsprünge aufweisen, welche in die Vertiefungen der Wandung eingreifen oder gegen eine glatte Wandung gestützt sind. Alternativ oder zusätzlich ist das Befestigungselement geeignet, das Strömungsleitelement so zu spannen, dass das Strömungsleitelement selbst gegen Gebläseraum bzw. Brennvorraum verspannt wird.
In Ausgestaltung ist das Befestigungselement ein Federelement, insbesondere ein aus einem Federstahl ausgebildetes, vorzugsweise einstückiges, Federelement. In einer weiteren Ausgestaltung ist das Federelement zumindest teilweise aus Kunststoff, aus Federstahl und Kunststoff oder ausschließlich aus Kunststoff gebildet. Ein solches Federelement kann insbesondere zwei, drei, vier oder mehr Vorsprünge in Richtung des Gebläsegehäuses und eine gleiche Anzahl von nach innen zum Ausströmbereich des Strömungsleitelements gerichtete Zungen aufweisen. In Ausgestaltung weist das Federelement in Umfangsrichtung keine geschlossene Form auf, sondern eine Öffnung, welche genutzt werden kann, um das Befestigungselement mittels einer Verformung in Position zu bringen. Diese Öffnung ist insbesondere mit einer Aussparung des Strömungsleitelements fluchtend angeordnet. Das Strömungsleitelement hat insbesondere auf der Oberseite Vertiefungen, in welche das Befestigungselement eingelegt wird, und die insbesondere für die Zungen und/oder Vorsprüngen so ausgelegt sind, dass Strömungsleitelement und Befestigungselement in genau einer Orientierung zueinander passen. Weiterhin kann das Befestigungselement, insbesondere das Federelement, insbesondere die Zungen des Federelements dazu ausgelegt sein, mit einer Verdampferaufnahme bzw. Verdampferhalterung, insbesondere einem bodenseitigen Vorsprung der Verdampfervaufnahme bzw. Verdampferhalterung, im eingebauten Zustand in Kontakt zu kommen. Durch den Druck des bodenseitigen Vorsprungs auf die Zungen kann das Federelement vorteilhaft verspannt werden.
Das erfindungsgemäße Strömungsleitsystem für eine Heizvorrichtung, insbesondere eine Heizvorrichtung mit einem Verdampferbrenner, umfasst ein Strömungsleitelement und ein erfindungsgemäßes Befestigungselement.
Das Strömungsleitelement für eine Heizvorrichtung, insbesondere eine Heizvorrichtung mit einem Verdampferbrenner, umfasst einen Körper, welcher einen seitlich angeordneten Anströmbereich auf einer Unterseite des Strömungsleitelements, einen zentral angeordneten Ausströmbereich, der einen Durchbruch von einer Unterseite des Strömungsleitelements zu einer der Unterseite gegenüberliegenden Oberseite des Strömungsleitelements umfasst, und zumindest ein Führungselement aufweist, welches so angeordnet ist, dass es eine Strömungsführung vom Anströmbereich zum Ausströmbereich ermöglicht. Das Strömungsleitelement weist auf einer der oder den Führungselementen abgewandten Seite, d.h. der Oberseite des Strömungsleitelements, Vertiefungen zur Einlage eines Befestigungselements zur Fixierung in einem Gebläseraum eines Verdampferbrenners auf.
Unterseite und Oberseite des Strömungsleitelements sind zwei sich gegenüberliegende Seiten des Strömungsleitelements. Dabei ist die Unterseite zweckmäßigerweise mit einer Auflagefläche ausgestaltet, die Oberseite ist dazu ausgelegt, in einem in die Heizvorrichtung eingebauten Zustand zu einer Verdampferaufnahme ausgerichtet zu sein. Eine äußere Form, insbesondere gesehen in Projektion auf die Oberseite des Strömungsleitelements ist an die Form der aufnehmenden Heizvorrichtung, insbesondere eines Brennluftvorraums angepasst. Das erfindungsgemäße Strömungsleitelement ist insbesondere für eine Heizvorrichtung mit einem außerhalb einer Mittelachse angeordnetem, also exzentrischen, Gebläse geeignet. Das Strömungsleitelement leitet somit in einfacher und kostengünstiger Weise eine Luftströmung vom Gebläse zum zentralen Ausströmbereich. Die Luftleitelemente können zweckmäßigerweise durch auf der Unterseite des Strömungsleitelements angeordnete Vorsprünge oder Wände gebildet sein, so dass auf dem Strömungsleitelement auf zur Unterseite hin offene Kanäle gebildet sind. Alternativ können die Strömungsleitelemente auch durch geschlossene Kanäle gebildet werden.
Zweckmäßigerweise ist das Strömungsleitelement ein Kunststoffformteil, insbesondere ein Kunststoffspritzgussteil. Ein solches Kunststoffformteil ist kostengünstig herzustellen und vereinfacht die Montage. Als Kunststoffe kommen zum Beispiel Polyphenylensulfit (PPS) oder mit Glasfasern verstärktes PPS, insbesondere PPS GF 40 in Frage. In einer weiteren Ausgestaltung ist das Strömungsleitelement zumindest teilweise oder ausschließlich aus einem metallischen Material gebildet oder aus metallischem Material und einem der vorgenannten Kunststoffe gebildet.
In Ausgestaltung weist das Strömungsleitelement eine Aussparung zum Einsetzen eines Glühstiftes auf, welche insbesondere auf einer dem Anströmbereich gegenüberliegenden Seite, insbesondere der Oberseite des Strömungsleitelements, angeordnet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Anströmbereich zur Aufnahme eines Gebläses ausgelegt, wobei der Anströmbereich insbesondere als Auswölbung ausgebildet. Die Auswölbung ist zur Oberseite des Strömungsleitelements gewölbt. Die Unterseite der Auswölbung ist offen ausgestaltet. In einer weiteren Ausgestaltung kann der Anströmbereich, insbesondere der als Auswölbung ausgestaltete Anströmbereich eine Nebenausströmöffnung aufweisen. Die Nebenausströmöffnung ist insbesondere so ausgebildet und angeordnet, dass sie ein Durchloch durch eine Wand der Auswölbung bildet und einen Teil der Luftströmung zur Kühlung eines Glühstiftes leitet, während der Hauptteil der Luftströmung weiterhin vom Anströmbereich zum Ausströmbereich geleitet wird.
Das oder die Führungselemente sind zweckmäßigerweise dazu ausgebildet, die Luftströmung vom Anströmbereich zum Ausströmbereich fächerartig auszuweiten, und/oder die die Luftströmung vom Anströmbereich aufzuteilen und einen ersten Teil zum Ausströmbereich zu leiten und einen weiteren Teil um den Ausströmbereich in Umfangsrichtung weiter zu führen und dann an einer oder mehreren Öffnungen radial nach innen zum Ausströmbereich zu leiten. Durch das eine oder die mehreren Führungselemente kann ein gezieltes Strömungsprofil erzeugt werden. Um einen Teil der Luftströmung in Umfangsrichtung zu führen kann eine umlaufende Wand am Ausströmbereich, welche einen oder mehrere Durchbrüche aufweist, vorgesehen sein.
Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit einem Verdampferbrenner und mit einem Gebläseraum weist einen erfindungsgemäßen Strömungsleiteinsatz auf. Alternativ oder zusätzlich weist die erfindungsgemäße Heizvorrichtung und ein exzentrisches Gebläse auf und umfasst ein erfindungsgemäßes Strömungsleitsystem.
Das Strömungsleitelement kann selbstzentrierend im Gebläseraum aufgenommen werden.
Der Strömungsleiteinsatz ist zweckmäßigerweise lösbar mit der Heizvorrichtung verbunden.
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 Heizvorrichtung nach dem Stand der Technik;
Fig. 2a-c Ansicht einer offenen Heizvorrichtung, eines Strömungsleitelements und Befestigungselement ohne Strömungsleiteinsatz;
Fig. 3a-c Ausgestaltung eines Strömungsleiteinsatzes;
Fig. 4a-c Ansicht einer Ausgestaltung eines Befestigungselements mit Strömungsleiteinsatz und
Fig. 5a-c Ausgestaltung eines Systems.
Fig. 2a zeigt eine Ansicht einer offenen Heizvorrichtung mit einem in einem Brennluftvorraum 20 eingelegten Strömungsleitelement 100 und einem Befestigungselement 120 ohne Strömungsleiteinsatz. Eine Unterseite des Strömungsleitelements 100 liegt auf einer Oberseite eines Bodens des Brennluftvorraums 20 auf. Das Befestigungselement 120 ist auf der Oberseite des Strömungsleitelements 100 angeordnet. Das Befestigungselement 120 ist somit zu einer nicht dargestellten Verdampferaufnahme bzw. Verdampferhalterung hin angeordnet. Die Zungen 122 des Befestigungselements 120 sind insbesondere dazu ausgelegt mit einem Dom oder bodenseitigen Vorsprung der Verdampferaufnahme bzw. Verdampferhalterung, im eingebauten Zustand in Kontakt zu kommen. Durch den Druck des bodenseitigen Vorsprungs der Verdampferaufnahme bzw. Verdampferhalterung auf die Zungen 122 kann als das Federelement ausgestaltete Befestigungselement 120 vorteilhaft verspannt werden. Mit Hilfe des Befestigungselements 120 wird somit das Strömungsleitelement 100 in der gewünschten Position gehalten.
Fig. 2b zeigt ein Strömungsleitelement. Dieses Strömungsleitelement 100 weist eine äußere Umrandung auf, welche an einen Aufnahmebereich in einem Brennluftvorraum angepasst ist. Das Strömungsleitelement 100 weist in einem äußeren Bereich einen Anströmbereich 102 auf, welcher auf die Position eines Gebläses abgestimmt ist. Es handelt sich um ein exzentrisch angeordnetes Gebläse.
Weiterhin weist das Strömungsleitelement 100 einen zentralen Ausströmbereich 104 auf, welcher es erlaubt, dass die Luft von einer Unterseite des Strömungsleitelements 100 zu einer Oberseite des Strömungsleitelements 100 durchtritt. Auf der Unterseite des Strömungsleitelements 100 sind Führungselemente 106 angeordnet. Zwischen oder neben dem oder den Führungselementen 106 sind Öffnungen 110 angeordnet, so dass die Luft zum Ausströmbereich 104 austreten kann. Die Führungselemente 106 im Bereich der Unterseite können unterschiedlich ausgestaltet sein. Das Strömungsleitelement 100 kann z.B. ein Kunststoffformteil sein.
Das Strömungsleitelement 100 weist eine Aussparung 108 zur Aufnahme eines Glühstiftes auf. Weiterhin sind in der in Fig. 2b gezeigten Oberseite eine erste Vertiefung 112 und eine zweite Vertiefung 114 gezeigt. Die erste Vertiefung weist eine Umfangsform des in Fig. 2c gezeigten Befestigungselements 120 auf. Das Befestigungselement 120 kann in die erste Vertiefung 112 und zweiten Vertiefungen 114 eingelegt werden. Mit dem Befestigungselement 120 lässt sich in einfacher Weise das Strömungsleitelement in der Heizvorrichtung, insbesondere einem Gebläseraum bzw. Brennvorraum, befestigen. Dieses Befestigungselement 120 weist drei Vorsprünge, die sich radial nach außen erstrecken auf. Die zweiten Vertiefungen 114 sind für die drei nach innen gerichteten Zungen 122 des Befestigungselements 120 ausgelegt. Das Befestigungselement 120 weist in Umfangsrichtung keine geschlossene Form auf, sondern eine Öffnung, welche genutzt werden kann, um das Befestigungselement 120 mittels einer Verformung in Position zu bringen. Diese Öffnung ist zur fluchtenden Anordnung mit der Aussparung 108 des Strömungsleitelements 100 ausgelegt. Das Befestigungselement ist hier sowohl geeignet das Strömungsleitelement 100 zu verspannen als auch mit zweien der Vorsprünge gegen eine Wandung des Gebläseraums 20 abzustützen. Das Befestigungselement 120 ist vorzugsweise ein Federelement, welches z.B. aus einem Federstahl hergestellt sein kann.
Fig. 3a zeigt eine erste Ausgestaltung eines Strömungsleiteinsatzes 28. Der Strömungsleiteinsatz 28 ist von außen an einer Unterseite der Verdampferaufnahme 10 des Verdampferbrenners 4 befestigt. Die Verdampferaufnahme 10 weist eine Bodenwand 26 mit einem Zuführrohr 36 auf. Die Verdampferaufnahme 10 weist weiterhin eine Umfangswandung 30 auf, welche zumindest abschnittsweise kegelförmig oder zylinderfömig, d.h. rotationssymmetrisch zu einer Längsachse ist. In der Umfangswandung 30 sind zwei Brennluftdurchgangsöffnungen 22 angeordnet. Der Strömungsleiteinsatz 28 weist einen ersten Bereich 28a und einen zweiten Bereich 28b auf. Der erste Bereich 28a erstreckt sich entlang der Umfangswandung 30 und überlagert eine Brennluftdurchgangsöffnung 22. Erster Bereich 28a und Umfangswandung 30 sind abschnittsweise im Wesentlichen parallel. In der Verdampferaufnahme 10 ist weiterhin ein Verdampferelement 12 aufgenommen. Der zweite Bereich 28b erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur Bodenwand 26. Im dargestellten Beispiel ist der zweite Bereich an der Bodenwand 26 befestigt.
Fig. 3b zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Strömungsleiteinsatzes 28. In dieser Ausgestaltung ist weiterhin das Gebläsegehäuse 32 mit dem Gebläseraum bzw. Brennluftvorraum 20 gezeigt. Die gezeigte Ausgestaltung unterscheidet sich darin, dass der zweite Bereich 28b des Strömungsleiteinsatzes 28 nicht an der Verdampferaufnahme 10 befestigt ist, sondern Stützelemente 28c umfasst. Mit den Stützelementen 28c stützt sich der Strömungsleiteinsatz 28 gegen das Gebläsegehäuse 32 ab bzw. steht im Gebläseraum.
Fig. 3c zeigt einen Strömungsleiteinsatz 28 zwischen Gebläsegehäuse 32 und Verdampferaufnahme 10. Der Strömungsleiteinsatz 28 weist einer ersten Bereich 28a und einen zweiten Bereich 28b auf. Der erste Bereich 28a hat einen Abstand s von der Umfangswandung 30 der Verdampferaufnahme 10. Dieser Abstand ändert sich zwischen der mit s eingezeichneten Position und der mit t eingezeichneten Position nicht wesentlich. Die Brennluftdurchgangsöffnung 22 der Umfangswandung 30 hat einen Durchmesser di. Eine Eingangsfläche der Brennluftdurchgangsöffnung 22 hat somit die Fläche
Figure imgf000014_0001
Für die Zuströmung der Brennluft kann man die Mantelfläche Ar mit Höhe s annehmen:
Figure imgf000014_0002
Der Abstand s zwischen Umfangswandung ist so zu wählen, dass eine Eingangsfläche der Brennluftzufuhrdurchgangsöffnung Ai minimal der Mantelfläche Ar entspricht, die für die Zuströmung der Brennluft zur Verfügung steht. Damit sollte der Abstand s ein Viertel des Lochdurchmessers nicht unterschreiten.
Fig. 4a bis c zeigen Ansichten eines Befestigungselements 120 einer Ausgestaltung. Das Befestigungselement 120 weist wie das Befestigungselement aus Fig. 2c drei nach innen zeigende Zungen 122 und eine zentrale Öffnung 124 auf. Im Blechbereich sind weiterhin Durchlöcher 123 angeordnet, die als Positionierungshilfe dienen. Diese sind optional. Der flächige Bereich 121 des Befestigungselements 120 ist weiterhin zweiter Bereich 28b des bzw. der Strömungsleiteinsätze. Das Befestigungselement 120 weist im gezeigten Beispiel sieben Strömungsleiteinsätze 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136 auf. Jeder dieser Strömungsleiteinsätze 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136 umfasst einen zungenförmigen Abschnitt 130a, 131a, 132a, 133a, 134a, 135a, 136af, den jeweiligen ersten Bereich des Strömungsleiteinsatzes, welche sich fast senkrecht zum flächigen Bereich 121, dem gemeinsamen zweiten Bereich 28b erstrecken. Die zungenförmigen Abschnitte 130a, 131a, 132a, 133a, 134a, 135a, 136a weisen optional schmalere Biegebereiche 130b, 131b, 132b, 133b, 134b, 135b, 136b am Übergang zwischen dem jeweiligen ersten und zweiten Bereich auf. Weiterhin weisen die zungenförmigen Abschnitte 130a, 131a, 132a, 133a, 134a, 135a, 136a je eine Auswölbung 130c, 131c, 132c, 133c, 134c, 135c, 136c auf, welche zur Mitte, d.h. zum einzusetzenden Verdampferbrenner gewölbt sind. Die Auswölbungen 130c, 131c, 132c, 133c, 134c, 135c, 136c stellen im gezeigten Fall einen Mindestabstand zur Umfangswandung 30 (nicht dargestellt) der zentral eingesetzten Verdampferaufnahme sicher. Eine Ausgestaltung mit mehr oder weniger Strömungsleiteinsätzen ist analog möglich. Die Figuren 5a-c zeigen Ansichten eines Strömungsleitsystems umfassend ein Befestigungselement 120, wie in Fig. 4 dargestellt sowie ein Strömungsleitelement 100 wie in Fig. 2b dargestellt. Dabei weist das Strömungsleitelement 100 in der in den Fig. 5a-c gezeigten Ausführungsform im Bereich des als Auswölbung ausgebildeten Anströmbereichs 102 eine optionale Nebenausströmöffnung 116 auf. Während der Ausströmbereich 104 im Wesentlichen als zentrales Durchloch im Strömungsleitelement 100 ausgebildet ist und mit der zentralen Öffnung 124 des Befestigungselements 120 fluchtend angeordnet ist, ist die Nebenausströmöffnung 116 exzentrisch angeordnet. Die Strömung durch den Ausströmbereich 104 wird zur Bodenwand 26 der Verdampferaufnahme 10 und an dieser entlang gerichtet. Eine Luftströmung durch die Nebenausströmöffnung 116 kann zur Kühlung eines in der Aussparung 108 angeordneten Glühstiftes genutzt werden.
I. Bezugszeichenliste
2 Heizvorrichtung 28c Stützelement
4 Verdampferbrenner 30 Umfangswandung
8 Brennkammer 32 Gebläsegehäuse
10 Verdampferaufnahme 36 Zuführrohr
12 Verdampferelement 42 erster Strömungspfad
16 Brennluftleitelement 44 Abgas-Ableitung
14 Brennkammerwandung 46 zweiter Strömungspfad
18 Spalt
20 Brennluftvorraum 100 Strömungsleitelement
22 Brennluft-Durchgangsöffnungen 102 Anströmbereich
24 Brennluft-Einlass 104 Ausströmbereich
26 Bodenwand 106 Führungselement
28 Strömungsleiteinsatz 108 Aussparung
28a erster Bereich 110 Öffnung
28b zweiter Bereich 112 erste Vertiefung 114 zweite Vertiefung 130...136 Strömungsleiteinsatz
116 Nebenausströmöffnung 130a...136a erster Bereich
130b...136b Biegebereich
120 Befestigungselement 130c...136c Auswölbung
121 Flächiger Bereich des Befestigungselements t Abstand
122 Zunge s Abstand
123 Durchlöcher
A Fläche
124 zentrale Öffnung d Durchmesser

Claims

MEISSNER BOLTE 15 Patentansprüche
1. Strömungsleiteinsatz (28, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136) für ei ne Heizvorrichtung (2) mit einem Verdampferbrenner (4), wobei der Verdampferbrenner (4) einen Gebläseraum oder Brennluftvorraum (20), eine Verdampferaufnahme (10) und eine Brennkammer (8) aufweist, wobei die Verdampferaufnahme (10) eine Bodenwand (26) und eine Umfangswandung (30) mit zumindest zwei Brennluftdurchgangsöffnungen (22) aufweist, um Brennluft aus dem Gebläseraum oder Brenn luftvorraum (20) zunächst entlang einer Außenseite der Verdampferaufnahme (10) durch die Brennluftdurchgangsöffnungen (22) der Umfangswandung (30) in die Brennkammer (8) zu leiten, wobei der Strömungsleiteinsatz (28, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136 zumindest einen ersten Bereich (28a, 130a, 131a, 132a, 133a, 134a, 135a, 136a) zum Überlagern zumindest einer der Brennluftdurchgangsöffnungen (22) und einen zweiten Bereich (28b) zur Fixierung im Gebläseraum oder Brennluftvorraum (20) des Verdampferbrenners (4) umfasst, wobei der erste Bereich zungenförmig ausgestaltet ist.
2. Strömungsleiteinsatz (28, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136) nach Anspruch 1, wobei der zweite Bereich (28b) zur Fixierung an der Verdampferaufnahme (4) im Bereich der Bodenwand (26) der Verdampferaufnahme (10) ausgelegt ist, oder wobei der zweite Bereich (28b) Stützelemente (28c) zum Abstützen gegen ein Gebläsegehäuse (32) umfasst.
3. Strömungsleiteinsatz (28, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Strömungsleiteinsatz (28, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136) aus einem Blech, insbesondere einstückig, hergestellt ist.
4. Strömungsleiteinsatz (28, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Bereich (28a, 130a, 131a, 132a, 133a, 134a, 135a, 136a) einen Vorsprung oder eine Auswölbung (130c, 131c, 132c, 133c, 134c, 135c, 136c) aufweist, welche im Bereich der zu überlagernden Brennluftdurchgangsöffnungen (22) oder in Strömungsrichtung nach der zu überlagernden MEISSNER BOLTE
16
Brennluftdurchgangsöffnungen (22) zum Abstützen gegen die Umfangswandung (30) angeordnet ist.
5. Strömungsleiteinsatz (28, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere erste Bereiche (130a, 131a, 132a, 133a, 134a, 135a, 136a) über einen gemeinsamen zweiten Bereich (28b) miteinander verbunden sind, wobei die ersten Bereiche (130a, 131a, 132a, 133a, 134a, 135a, 136a) zungenförmig vom zweiten Bereich abstehen.
6. Befestigungselement (120) für ein Strömungsleitelement (100), welches zum Einlegen in einen Gebläseraum oder Brennluftvorraum (20) des Verdampferbrenners (4) ausgestaltet ist, wobei das Befestigungselement (120) zumindest einen Strömungsleiteinsatz (28, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst.
7. Befestigungselement (120) nach Anspruch 6, welches als Federelement ausgebildet ist.
8. Strömungsleitsystem für eine Heizvorrichtung (2), umfassend ein Befestigungselement nach einem der Ansprüche 6 oder 7 und ein Strömungsleitelement (100), wobei das Strömungsleitelement (100) einen Körper aufweist, welcher einen seitlich angeordneten Anströmbereich (102) auf einer Unterseite des Strömungsleitelements (100), einen zentral angeordneten Ausströmbereich (104), der einen Durchbruch von einer Unterseite des Strömungsleitelements zu einer der Unterseite gegenüberliegenden Oberseite des Strömungsleitelements umfasst, und zumindest ein Führungselement (106) aufweist, welches so angeordnet ist, dass es eine Strömungsführung vom Anströmbereich zum Ausströmbereich ermöglicht, wobei das Strömungsleitelement (100) auf einer dem oder den Führungselementen (106) abgewandten Seite Vertiefungen (112, 114) zur Einlage des Befestigungselements (120) zur Fixierung in einem Gebläseraum oder Brennluftvorraum (20) eines Verdampferbrenners (4) aufweist.
9. Heizvorrichtung (2) mit einem Verdampferbrenner (4) und mit einem Gebläseraum oder Brennluftvorraum (20) umfassend einen Strömungsleiteinsatz (28, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, MEISSNER BOLTE
17 wobei der Verdampferbrenner (4) einen Gebläseraum oder Brennluftvorraum (20), eine Verdampferaufnahme (10) und eine Brennkammer (8) aufweist, wobei die Verdampferaufnahme (10) eine Bodenwand (26) und eine Umfangswandung (30) mit zumindest zwei Brennluftdurchgangsöffnungen (22) aufweist, um Brennluft aus dem Gebläseraum oder Brenn luftvorraum (20) zunächst entlang einer Außenseite der Verdampferaufnahme (10) durch die Brennluftdurchgangsöffnungen (22) der Umfangswandung (30) in die Brennkammer (8) zu leiten, wobei sich der erste Bereich des Strömungsleiteinsatzes (28, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136) zumindest abschnittsweise parallel oder mit einer Abweichung von weniger als 10° davon entlang der Umfangswandung (30) der Verdampferaufnahme (10) erstreckt.
10. Heizvorrichtung (2) mit einem Verdampferbrenner (4) mit einem Gebläseraum oder Brennluftvorraum (20) und einem exzentrischen Gebläse, umfassend ein Strömungsleitsystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Verdampferaufnahme (10) eine Bodenwand (26) und ei ne Umfangswandung (30) mit zumindest zwei Brennluftdurchgangsöffnungen (22) aufweist, um Brennluft aus dem Gebläseraum oder Brenn luftvorraum (20) zunächst entlang einer Außenseite der Verdampferaufnahme (10) durch die Brennluftdurchgangsöffnungen (22) der Umfangswandung (30) in die Brennkammer (8) zu leiten, wobei sich der erste Bereich des Strömungsleiteinsatzes (28, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136) zumindest abschnittsweise parallel oder mit einer Abweichung von weniger als 10° davon entlang der Umfangswandung (30) des Verdampferaufnahme (10) erstreckt.
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