DE19521296A1 - Vaporising burner for heater in vehicle - Google Patents

Abstract

The monolithic ceramic disc (3) which is resistant to high temperatures has fine sieve-holes and an axial passage for an ignition device eg. a glow-plug (8). The ceramic disc forms a partition between a mixer chamber (1) and a combustion chamber (2) of the vaporising burner (10). The ignition is in the form of a heater plug extending axially through the mixer chamber and combustion chamber. The liquid fuel is introduced into the mixer chamber via a feeder duct (5.1) in the back wall of the mixer chamber which forms part of a combustion air fan housing (5) containing a fan wheel (7.2) belonging to an electric combustion air fan (7).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdampfungsbrenner nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 Ein derartiger Verdampfungsbrenner ist aus der DE 37 13 460 C2 bekannt.The invention relates to an evaporation burner according to the upper concept of claim 1 Such an evaporative burner is from the DE 37 13 460 C2 known.

Aus der DE 37 13 460 C2 ist ein Verdampfungsbrenner für eine Kraftfahr­ zeug-Standheizung bekannt, welcher als Verdampfer für die Brennflüssigkeit ein Vlies aufweist, das Oin einem topfförmigen Träger gehaltert ist.DE 37 13 460 C2 describes an evaporation burner for a motor vehicle Stove heater known, which as an evaporator for the fuel comprises a fleece which is held in a pot-shaped carrier.

Der Verdampfer des bekannten Verdampfungsbrenners neigt indessen im Betrieb des Brenners zur Verkokung, da das Vlies den hohen Verbrennungs­ temperaturen in der Brennkammer nur in begrenztem Maße gewachsen ist. Die Verkokungsgefahr tritt auch dann auf, wenn für das Vlies, wie aus der DE 40 03 090 C1 bekannt ist, ein scheibenförmiger Keramikkörper vorgesehen wird. Um die Temperaturbelastung des Vlieses bzw. Keramikkörpers zu vergleich­ mäßigen, ist zwischen dem topfförmigen Träger und dem Vlies bzw. dem Keramikkörper eine Lochscheibe aus Stahl mit einer zum Zentrum hin zunehmenden Anzahl von Durchgangsöffnungen vorgesehen. Ein solcher drei­ schichtiger Aufbau des Verdampfers ist jedoch baulich aufwendig und fertigungstechnisch entsprechend kompliziert, so daß der bekannte Verdampfer bislang keine praktische Anwendung gefunden hat.The evaporator of the known evaporation burner, however, tends to Operation of the burner for coking because the fleece has the high combustion temperatures in the combustion chamber has only increased to a limited extent. The Danger of coking also occurs if, for the nonwoven, as from DE 40 03 090 C1 is known, a disc-shaped ceramic body is provided. To compare the thermal load on the fleece or ceramic body moderate, is between the cup-shaped support and the fleece or Ceramic body a perforated disc made of steel with one towards the center increasing number of through openings provided. One such three layered structure of the evaporator is structurally complex and Production engineering correspondingly complicated, so that the known evaporator has so far found no practical application.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, einen Verdampfer für einen Verdampfungsbrenner zu schaffen, welcher baulich einfacher und im Betrieb wesentlich zuverlässiger und wartungsärmer ist.In contrast, the object of the invention is to provide an evaporator for to create an evaporation burner, which is structurally simpler and in Operation is much more reliable and requires less maintenance.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verdampfungsbrenners ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements and developments of the invention Evaporation burner result from the subclaims.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, eine monolithische Keramikscheibe mit Sieböffnungen zur räumlichen Trennung der Mischkammer von der Brenn­ kammer vorzusehen. Aufgrund seiner Porosität ist das Keramikmaterial dieser Keramikscheibe extrem aufnahmefähig für Flüssigbrennstoff, der infolge der Kapillarwirkung des Keramikmaterials relativ gleichmäßig über die Keramik­ scheibe verteilt wird. Gegenüber herkömmlichen Verdampfungsbrennern, die mit einem Vlies als Verdampfer arbeiten, erfolgt bei der erfindungsgemäßen Keramikscheibe der Mischvorgang bereits in der Mischkammer oder spätestens beim Hindurchtreten der Brennluft durch die Sieböffnungen der Keramik­ scheibe, wodurch sich ein hoher Durchmischungsgrad für das Luft-Brennstoff- Gemisch ergibt. Hinzu kommt, daß das Luft-Brennstoff-Gemisch über den gesamten Querschnitt der erfindungsgemäßen Keramikscheibe in die Brenn­ kammer strömt, woraus eine gleichmäßige Flammenbildung in der Brenn­ kammer resultiert. Wesentlich ist, daß das hochtemperaturbeständige Keramikmaterial der Keramikscheibe auch bei jahrelangem Betrieb des Verdampfungsbrenners nicht verkokt, so daß sich die Sieböffnungen der Keramikscheibe nicht zusetzen, sondern ihre volle Funktion beibehalten. Für die volle Durchgängigkeit der Sieböffnungen der Keramikscheibe sorgt auch die dauernde Durchströmung der Sieböffnungen mit Luft-Brennstoff-Gemisch. Gleichzeitig wirkt die Keramikscheibe als Flammgitter, welches ein Rückschlagen der Flamme von der Brennkammer in die Mischkammer verhindert.The invention is based on the consideration of a monolithic ceramic disc with sieve openings to separate the mixing chamber from the furnace to provide chamber. Due to its porosity, the ceramic material is this Ceramic disc extremely absorbent for liquid fuel, which is due to the Capillary action of the ceramic material relatively evenly over the ceramic disc is distributed. Compared to conventional evaporative burners that working with a fleece as an evaporator takes place in the invention Ceramic disc the mixing process already in the mixing chamber or at the latest when the combustion air passes through the ceramic sieve openings disc, which results in a high degree of mixing for the air-fuel Mixture results. In addition, the air-fuel mixture over the entire cross section of the ceramic disc according to the invention in the focal chamber flows, resulting in a uniform flame formation in the furnace chamber results. It is essential that the high temperature resistant Ceramic material of the ceramic disc even after years of operation Evaporation burner not coked, so that the sieve openings of the Do not clog the ceramic disc, but keep its full function. For the full continuity of the sieve openings of the ceramic disc also ensures  the continuous flow of air / fuel mixture through the sieve openings. At the same time, the ceramic disc acts as a flame lattice Flashback of the flame from the combustion chamber into the mixing chamber prevented.

Infolge der vorgenannten Merkmale ist der erfindungsgemäße Verdampfungs­ brenner einfach und kompakt aufgebaut und besitzt eine hohe Betrieb­ ssicherheit bei hohem Wirkungsgrad sowie großer Störungs- und Wartungs­ armut. Die gelochte Keramikscheibe nach der Erfindung läßt sich leicht und ohne zusätzliche Tragkonstruktion wie z. B. eine topfartige Halterung montieren, was die Herstellung des erfindungsgemäßen Verdampfungsbrenners äußerst wirtschaftlich macht.As a result of the aforementioned features, the evaporation according to the invention burner simple and compact and has a high operation Safety with high efficiency as well as major malfunctions and maintenance poverty. The perforated ceramic disc according to the invention can be easily and without additional supporting structure such as B. a pot-like holder assemble what the manufacture of the evaporative burner according to the invention extremely economical.

Die kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Verdampfungsbrenners erlaubt einen weiten Anwendungsbereich. Beispielsweise eignet sich der erfindungs­ gemäße Verdampfungsbrenner für Kompakt-Heizgeräte, z. B. Wärmetauscher- Heizgeräte, welche die ohnehin in Kraftfahrzeugen vorhandenen Wärme­ tauscher der Fahrzeugheizung in Verbindung mit Klein- und Kleinstbrennern nutzen. Zur Brennstoffzuführung in den erfindungsgemäßen Verdampfungs­ brenner eignet sich ein Flüssigbrennstoff-Dosiersystem, wie es beispielsweise in der DE 44 15 513 A1 des Anmelders beschrieben ist. Der Flüssigbrennstoff wird beim Eintritt in die Mischkammer von dem porösen Keramikmaterial der erfindungsgemaßen Keramikscheibe aufgenommen, über deren Oberfläche verteilt und in die Mischkammer abgedampft.The compact design of the evaporative burner according to the invention allows a wide range of applications. For example, the invention is suitable appropriate evaporation burners for compact heaters, e.g. B. heat exchanger Heaters, which the heat already present in motor vehicles Exchanger of vehicle heating in connection with small and very small burners use. For supplying fuel in the evaporation according to the invention burner is a liquid fuel metering system, such as it is is described in DE 44 15 513 A1 of the applicant. The liquid fuel is the porous ceramic material when entering the mixing chamber Ceramic disc according to the invention added, over the surface distributed and evaporated into the mixing chamber.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt The invention is described below with reference to the drawings Embodiment explained in more detail. It shows  

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verdampfungsbrenners ohne Brennluft­ gebläse; Figure 1 is a longitudinal section through an embodiment of an evaporative burner according to the invention without combustion air fan.

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verdampfungsbrenners mit baulich integriertem Brennluftgebläse, und Fig. 3 shows a longitudinal section through an embodiment of an evaporation burner according to the invention with structurally integrated combustion air fan, and

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine mit feinen Sieböffnungen versehene Keramikscheibe, welche bei beiden Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 die Mischkammer von der Brennkammer trennt und die Brennflüssigkeit verdampft. Fig. 3 is a plan view of a ceramic disc provided with fine sieve openings, which separates the mixing chamber from the combustion chamber in both exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2 and evaporates the fuel liquid.

Der in den Fig. 1 und 2 im Längsschnitt dargestellte Verdampfungsbrenner 10 weist ein rotationssymmetrisches Misch- und Brennkammergehäuse 4 auf, welches von einer Keramikscheibe 3 in eine linke Mischkammer 1 und eine rechte Brennkammer 2 unterteilt wird. Die Scheibe 3 sitzt mit Paßsitz auf einer ringförmigen Eindrehung der Innenwand des Gehäuses 4, welche im Bereich der Brennkammer 2 ein zylindrisches Profil und im Bereich der Mischkammer 1 ein kegelförmiges Profil aufweist. In axialer Verlängerung der Brennkammer 2 erstreckt sich ein zylindrisches Flammrohr 6.The evaporation burner 10 shown in longitudinal section in FIGS. 1 and 2 has a rotationally symmetrical mixing and combustion chamber housing 4 , which is divided by a ceramic disk 3 into a left mixing chamber 1 and a right combustion chamber 2 . The disc 3 sits with a snug fit on an annular recess in the inner wall of the housing 4 , which has a cylindrical profile in the region of the combustion chamber 2 and a conical profile in the region of the mixing chamber 1 . A cylindrical flame tube 6 extends in the axial extension of the combustion chamber 2 .

Das Misch- und Brennkammergehäuse 4 ist mit einem Randflansch 4.2 an ein topfförmiges, rotationssymmetrisches Gehäuse 5 angeflanscht, welches einen Gehäuseboden 5.3 und eine zur Längs- und Rotationsachse 9 symmetrische, nabenförmige Hohlwelle 5.2 aufweist. In die Längsbohrung der Hohlwelle 5.2 ist der Schaft 8.2 einer Glühkerze 8 eingepaßt, der mittels einer Schraube 8. 1 in seiner Lage fixiert wird. Der Zündstift 8.3 erstreckt sich mit seinem Sockel S über die gesamte axiale Länge der Mischkammer 1. Der sich an den Sockel S anschließende Zündstift 8.3 durchsetzt eine zentrale Durchgangsbohrung 3.1 (Fig. 3) der Keramikscheibe 3 und ragt in die Brennkammer 3 und weiter in das Flammrohr 6 hinein. Der Zündstift 8.3 füllt die gesamte Durchgangs­ bohrung 3.1 der Keramikscheibe 3 aus, so daß keine Strömungsleckage zwischen der Mischkammer 1 und der Brennkammer 2 vorhanden ist.The mixing and combustion chamber housing 4 is flanged with an edge flange 4.2 to a pot-shaped, rotationally symmetrical housing 5 , which has a housing base 5.3 and a hub-shaped hollow shaft 5.2 symmetrical to the longitudinal and rotational axis 9 . In the longitudinal bore of the hollow shaft, the shaft is 5.2 8.2 fitted a glow plug 8, by means of a screw. 8 1 is fixed in its position. The ignition pin 8.3 extends with its base S over the entire axial length of the mixing chamber 1 . The ignition pin 8.3 adjoining the base S penetrates a central through-hole 3.1 ( FIG. 3) of the ceramic disk 3 and projects into the combustion chamber 3 and further into the flame tube 6 . The ignition pin 8.3 fills the entire through hole 3.1 of the ceramic disc 3 , so that no flow leakage between the mixing chamber 1 and the combustion chamber 2 is present.

Die Zuführung von Flüssigbrennstoff in die Mischkammer 1 erfolgt über einen im wesentlich radial verlaufenden Kanal 5.1 im Gehäuseboden 5.3 des Gehäuses 5. Der Kanal 5.1 wird in nicht gezeigter Weise von einer Vorrats- und Dosiereinrichtung mit Flüssigbrennstoff gespeist. Der Kanal 5. 1 mündet mit seinem axial verlaufenden Endabschnitt in der Nähe des Zündstiftsockels S in die Mischkammer 1. Die für die Erzeugung eines Luft-Brennstoff­ gemisches erforderliche Brennluft wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 über nicht gezeigte Axialbohrungen in dem Gehäuseboden 5.3 angesaugt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist in dem topfförmigen Gehäuse 5 ein Gebläse 7 untergebracht, welches nach Art eines Boosters Brennluft durch die schon erwähnten, nicht gezeigten Axialbohrungen in dem Gehäuseboden 5.3 in die Mischkammer 2 hineindrückt. Das Gebläse 7 kann nur zeitweilig, insbesondere beim Start des Brenners 10 betrieben werden, um das Anheizen zu beschleunigen. Das Gebläse 7 umfaßt einen auf der Außenseite der Hohlwelle 5.2 drehbar gelagerten Gebläserotor mit Lüfterschaufeln 7.3 sowie einen konzentrisch um die Hohlwelle 5.2 verlaufenden Gebläsestator 7.1, welcher auf dem Gehäuseboden 5.3 befestigt ist. Liquid fuel is fed into the mixing chamber 1 via an essentially radial channel 5.1 in the housing base 5.3 of the housing 5 . The channel 5.1 is fed in a manner not shown from a supply and metering device with liquid fuel. Channel 5 . 1 opens into the mixing chamber 1 with its axially extending end section in the vicinity of the ignition pin base S. The combustion air required for the generation of an air-fuel mixture is drawn in in the embodiment according to FIG. 1 via axial bores (not shown) in the housing base 5.3 . In the embodiment according to FIG. 2, a fan 7 is accommodated in the pot-shaped housing 5 , which in the manner of a booster presses combustion air into the mixing chamber 2 through the aforementioned axial bores, not shown, in the housing base 5.3 . The fan 7 can only be operated temporarily, in particular when the burner 10 is started, in order to accelerate the heating. The blower 7 comprises a blower rotor with fan blades 7.3 which is rotatably mounted on the outside of the hollow shaft 5.2 and a blower stator 7.1 which runs concentrically around the hollow shaft 5.2 and is fixed to the housing base 5.3 .

Das Mischkammer- und Brennkammergehäuse 4 weist im Bereich der Brenn­ kammer 2 eine radiale Bohrung 4.1 zum Einsetzen eines nicht gezeigten Flammwächters auf.The mixing chamber and combustion chamber housing 4 has in the area of the combustion chamber 2 a radial bore 4.1 for inserting a flame detector, not shown.

Erfindungswesentlich ist die anhand von Fig. 3 veranschaulichte Ausbildung der monolithischen Keramikscheibe 3 mit feinen Siebbohrungen 3.2, durch welche das in der Mischkammer 1 gebildete Luft-Brennstoff-Gemisch hindurchströmt und in die Brennkammer 2 gelangt. Das Keramikmaterial der Keramikscheibe 3 ist einerseits hitzebeständig, um den Verbrennungs­ temperaturen in der Brennkammer 2 ohne weitere Schutzmaßnahmen wider­ stehen zu können, und ist andererseits porös beziehungsweise saugfähig, um Flüssigbrennstoff (a) aufsaugen, (b) über seine gesamte Oberfläche verteilen und (c) über seine gesamte Oberfläche in die Mischkammer 1 abdampfen zu können. Der axiale Endabschnitt des Brennstoffkanals 5.1 ist, wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, gegen die Oberfläche der Keramikscheibe 3 gerichtet, so daß der unter einem konstanten Druck zugeführte Flüssigbrennstoff im Strahl gegen die mischkammerseitige Oberfläche der Keramikscheibe gespritzt und dort aufgesaugt wird.The formation of the monolithic ceramic disk 3 with fine sieve bores 3.2 , illustrated by FIG. 3, is essential to the invention, through which the air-fuel mixture formed in the mixing chamber 1 flows and into the combustion chamber 2 . The ceramic material of the ceramic disk 3 is heat-resistant on the one hand in order to withstand the combustion temperatures in the combustion chamber 2 without further protective measures, and on the other hand is porous or absorbent to absorb liquid fuel (a), (b) distribute it over its entire surface and (c ) to evaporate into the mixing chamber 1 over its entire surface. The axial end section of the fuel channel 5.1 , as can be seen from FIGS. 1 and 2, is directed against the surface of the ceramic disk 3 , so that the liquid fuel supplied under a constant pressure is sprayed in a jet against the mixing-chamber-side surface of the ceramic disk and is sucked up there.

Claims (4)

1. Verdampfungsbrenner einer Nutz-, Zusatz- oder Standheizung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Verdampfer für einen Flüssigbrennstoff, welcher eine saugfähige Keramikscheibe aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die hochtemperaturbeständige, monolithische Keramikscheibe (3) mit feinen Siebbohrungen (3.2) versehen ist und eine axiale Durchgangsbohrung (3.1) zum Hindurchführen einer Zündvorrichtung (8) aufweist, wobei die Keramikscheibe (3) eine Trennwand zwischen einer Mischkammer (1) und einer Brennkammer (2) des Verdampfungsbrenners (10) bildet.1. Evaporation burner of a utility, additional or auxiliary heater of a motor vehicle, with an evaporator for a liquid fuel which has an absorbent ceramic disc, characterized in that the high-temperature-resistant, monolithic ceramic disc ( 3 ) is provided with fine sieve bores ( 3.2 ) and one Has axial through bore ( 3.1 ) for passing an ignition device ( 8 ), the ceramic disc ( 3 ) forming a partition between a mixing chamber ( 1 ) and a combustion chamber ( 2 ) of the evaporation burner ( 10 ). 2. Verdampfungsbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zündvorrichtung (8) eine Glühkerze vorgesehen ist, die sich in axialer Richtung durch die Mischkammer (1) und die Brennkammer (2) erstreckt.2. Evaporation burner according to claim 1, characterized in that a glow plug is provided as the ignition device ( 8 ), which extends in the axial direction through the mixing chamber ( 1 ) and the combustion chamber ( 2 ). 3. Verdampfungsbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Flüssigbrennstoff in die Mischkammer (1) über einen Zuführungskanal (5.1) in einer rückwärtigen Begrenzungswand (5.3) der Mischkammer (1) zugeführt wird.3. Evaporation burner according to claim 1 or 2, characterized in that the liquid fuel is fed into the mixing chamber ( 1 ) via a feed channel ( 5.1 ) in a rear boundary wall ( 5.3 ) of the mixing chamber ( 1 ). 4. Verdampfungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtige Begrenzungswand (5.3) der Mischkammer (1) Teil eines Brennluftgebläsegehäuses (5) ist, das sich in axialer Verlängerung der Mischkammer (1) erstreckt und in welchem ein Gebläserad (7.2) eines elektrischen Brennluftgebläses (7) angeordnet ist.4. Evaporation burner according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rear boundary wall ( 5.3 ) of the mixing chamber ( 1 ) is part of a combustion air blower housing ( 5 ) which extends in the axial extension of the mixing chamber ( 1 ) and in which a fan wheel ( 7.2 ) an electric combustion air blower ( 7 ) is arranged.