DE3244405A1

DE3244405A1 - Einrichtung zur gemischaufbereitung bei motorunabhaengigen heizgeraeten

Info

Publication number: DE3244405A1
Application number: DE19823244405
Authority: DE
Inventors: Erich 7300 Esslingen Kenner; Herbert Dipl.-Ing. 7305 Altbach Langen; Peter Dipl.-Ing. Reiser
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1982-12-01
Filing date: 1982-12-01
Publication date: 1984-06-07
Also published as: US4536151A; SE8304395D0; FR2537214A1; SU1389691A3; SE453775B; UA5939A1; CS893483A2; CS258466B2; FR2537214B1; SE8304395L; DE3244405C2

Description

J. Eberspächer 1310 D

Eberspächerstr. 24
7300 Esslingen/N.

Einrichtung zur Gemischaufbereitung bei motorunabhängigen Heizgeräten

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Gemischaufbereitung bei motorunabhängigen Heizgeräten mit einer Brennkammer und einem Brennkammervorraum in den eine Zündeinrichtung ragt um das zündfähig aufbereitete Gemisch ζμ zünden und der mit einer Brennkammer zusammenwirkt.

Bei motorunabhängigen Heizgeräten ist eine gute Gemischaufbereitung zur Zündung und Verbrennung des Brennstoffluftgemisches besonders wichtig, M/eil naturgemäß von ihr die Betriebsfähigkeit des Heizgerätes abhängt. An solche Heizgeräte werden insbesondere die Forderungen gestellt, daß sie in einem großen Temperaturbereich betriebsfähig sind und mit möglichst geringem Stromverbrauch betrieben werden können, da die Stromversorgung aus der fahrzeugeigenen Batterie erfolgt. Ferner besteht die Forderung, daß die relativ geringen Brennstoffmengen zuverlässig zugeführt und mit einem entsprechenden Verbrennungs- bzw. Star.tluftanteil für den Betrieb aufbereitet

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Es sind motorunabhängige Heizungen bekannt, bei denen die Brennstoffzufuhr und Aufbereitung über eine Brennstoffdüse erfolgt. Dabei handelt es sich um Hochdruckzerstäuberdüsen. Deren Betrieb zeigt einen relativ hohen Stromverbrauch, weil der Brennstoff zunächst auf den für die Zerstäubung durch die Brennstoffdüse erforderlichen hohen Druck gebracht werden muß. Für kleine Heizgeräte ergibt sich zudem die Schwierigkeit, daß die erforderlichen kleinen Düsen - für Mengen im Bereich unter etwa 2,5 l/h, insbesondere 0,31/h- nicht zur Verfügung stehen. Es sind ferner Heizgeräte bekannt, bei denen die Gemischaufbereitung über einen sogenannten Drehverteiler, einer Scheibe auf die während ihrer Rotation mit hoher Drehzahl der Brennstoff aufgebracht wird, erfolgt. Da die Brennstoffaufbereitung und Zündung im heißen Teil des Heizgerätes erfolgt, bedeutet dies, daß bewegliche Teile, nämlich der Drehverteiler hohen Temperaturbelastungen ausgesetzt ist.

Auch beim Betrieb von Heizgeräten, bei welchen die Zündung des Brennstoffluftgemisches über einen Glühwendel erfolgt, tritt der Nachteil des hohen Stromverbrauches auf. Hierzu kommt noch eine Spannungsdifferenzabhängigkeit derartiger Anordnungen, die zu einer höheren Störanfälligkeit führt. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Gemischaufbereitung bei motorunabhängigen Heizgeräten aufzuzeigen, die an Stelle der genannten, der Gemischbildung dienenden Elenente - Hochdruckzerstäuberdüse oder Drehverteiler - treten kann und deren Nachteile nicht aufweist, die insbesondere einen geringeren Stromverbrauch hat bzw. eine Anordnung die eine Zündung durch einen Glühwendel aufzeigt, ersetzen kann. Die Lösung der Aufgabe bildet eine Einrichtung, bei welcher in motorunabhängigen Heizgeräten die Gemischaufbereitung durch einen Ultraschallschwinger, auf dessen Schwingteller der Brennstoff aufgebracht wird, erfolgt. Mit dieser erfindungsgemäßen

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Einrichtung· ist es möglich nahezu beliebige Mengen Brennstoff, insbesondere geringe Mengen, etwa 0,3 Z/h bis 2,5 l/h so aufzubereiten, daß eine zuverlässige Zündung erfolgen kann, wobei ein geringer Stromverbrauch sich als besonderer Vorteil ergibt. Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführung der Erfindung ist der aus zwei keramischen Scheiben mit dazwischenliegendem gemeinsamen elektrischen Kontakt und in Richtung Schwingteller einer Flanschplatte und nachfolgendem übertragungselement zum Schwingteller bestehende Ultraschallschwinger mit seiner Flanschplatte in einem auf dem Brennkammervorraum angesetzten Tragteil eingespannt. Hiermit ist eine besonders gute Einspannung des Ultraschallschwingers erreicht, was zum Betrieb des Schwingers wichtig ist. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, daß die Brennstoffzufuhr zu dem Ultraschallschwinger über einen in dem Brennkammervorraum ragenden Stutzen erfolgt, wobei der Brennstoff über eine Dosierpumpe zugeführt und auf den Schwingteller gespritzt wird. Während bei bekannten Einrichtungen zur Zerstäubung eines flüssigen!Mediums die Zuführung zum Schwingteller über eine Bohrung in dem Übertragungselement des Ultraschallschwingers erfolgt, was in der Regel einen hierzu rechtwinkligen Medienanschluß verlangt, hat die erfindungsgemäße Ausgestaltung den Vorteil, daß die Brennstoffzuführung mittels eines völlig unproblematischen Stutzens erfolgt. Dieser in den Brennkammervorraum ragende Stutzen ist gemäß einer Weiterführung der Erfindung stirnseitig verschlossen und weist eine Brennstoffaustrittsöffnung auf und ist gegenüber dem Schwingteller unter einem Winkel^ 90 , vorzugsweise 30 - 50 geneigt. Damit wird eine sichere Aufspritzung auf den Schwingteller erreicht und ein Abtropfen des Brennstoffes aus dem Stutzen vermieden. Durch die vorgeschlagene

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Anordnung des Stutzens wird außerdem erreicht, daß der Nebel, d.h. das aufbereitete Brennstoffluftgemisch der zur Zündung erforderlichen Zündkerze in einer beruhigten Zone zugeführt wird, was den Zündvorgang besonders sicher und zuverlässig!sein läßt. Erfindungsgemäß wird die zur Gemischbildung erforderliche Brennkammervorraumluft (Vorkammerluft) über das Tragteil, an dessen einem Ende der Ultraschallschwinger eingespannt ist, zugeführt. Hierzu bildet das Tragteil einen Kanal, in dessen Achse das Übertragungselement des Ultraschallschwingers liegt und der von der Vorkammerluft durchströmt wird. Durch das Umströmen des Schwingtellers beim Austritt der Vorkammerluft in den Brennkammervorraum ergeben sich für die Gemischaufbereitung besonders günstige Verhältnisse, die u. U. noch durch die Geometrie des Schwingtellers verbessert oder eventuellen Sonderheiten angepaßt werden können. In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt und wird im folgenden beschrieben:

Diese Abbildung zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Gemischaufbereitung mit "Geradeauszerstäubung", d.h. mit Zerstäubung des Brennstoffes in Achsrichtung des Brennkammervorraumes. An die Brennkammer 13 ist in dem dargestellten Beispiel der Brennkammervorraum 9 tangential angeschlossen. Die Zündkerze 11 ragt in diesem Beispiel unter einem Winkel von UO in den Brennkammervorraum 9. Durch die Luftführung in dem Raum 9 als Umkehrspülung mit bestimmter Luftgeschwindigkeit und Luftmenge wird das Brennstoffluftverhältris bestimmt, das von der Zündkerzen gezündet wird. An den Raum 9 ist ein Tragteil 8 angesetzt. Dieses ist in seinem oberen Abschnitt mit einem Gewinde versehen zum Aufschrauben des Klernmelementes 14 über das ein aus nichtmetallischem Werkstoff bestehender Deckel 15 angeordnet 82 11 02 -5-

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ist. Zu/ischen dem Tragteil 8 und dem Klemmelement 14 ist der Ultraschallschwinger 1 mit seiner Flanschplatte 6 eingespannt. ■· Dieser Ultraschallschwinger 1 besteht aus zwei keramischen Scheiben 3 und 4 zwischen derifen der gemeinsame elektrische Kontakt 5 angeordnet ist und einem aufgesetzten Stahlteil 16. In Richtung Brennkammer schließt sich an die Flanschplatte 6 das Übertragungselement 7 an, an dem der Schwingteller 2 den Abschluß bildet. Dieser Schwingteller 2 liegt in der Eintrittsebene des Brennkammervorraumes 6. Das Tragteil 8 ist als Rohrstück mit Flansch 17 und auf der anderen 5eite mit dem Gewinde 18 ausgebildet, über den Innenraum 19 des Tragelementes 8 wird die Vorkammerluft zugeführt, die den Schwingteller 2 umspülend dem Raum 6 zugeführt wird. Das Einbringen des Brennstoffes erfolgt über einen stirnseitig verschlossenen Stutzen 10, in dem eine Brennstoffaustrittsöffnung 12 derart angebracht ist, daß die Brennstoffabgabe direkt auf den Schwingteller 2 erfolgt.

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Claims

3. Eberspächer 1310 D

Eberspächerstr. 24
Esslingen/N.

Patentansprüche

/ 1./Einrichtung zur Gemischaufbereitung bei motorunabhängigen Heizgeräten mit einer Brennkammer und einem Brennkammervorraum in den eine Zündeinrichtung ragt und um das zündfähig aufbereitete Gemisch zu zünden und der mit einer Brennkammer zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischaufbereitung durch einen Ultraschallschwinger (1), auf dessen Schwingteller (2) der Brennstoff aufgebracht wird, erfolgt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus zwei keramischen Scheiben (3, 4] mit dazwischenliegendem gemeinsamen elektrischen Kontakt (5) und in Richtung Schwingteller (2) einer Flanschplatte (6) und nachfolgendem Übertragungselement (7) zum Schwingteller (2) bestehende Ultraschallschwinger (1) mit seiner Flanschplatte (6) in einem auf dem Brennkammervorraum angesetzten Tragteil (8) eingespannt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr über einen in den Brennkammervorraum (9) ragenden Stutzen (10) erfolgt, wobei der Brennstoff über eine Dosierpumpe zugeführt und auf den Schwingteller (2) gespritzt wird.

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4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zündkerze (11) in den Brennkammervorraum (9) ragend angeordnet ist, zur Zündurjg des aus won dem Schwingteller (2) abgeschalteten Brennstoffes und der Brennkammervorraumluft gebildeten Brennstoffluftgemisches.

5. Einrichtung nach.Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Brennkammervorraum (9) ragende Stutzen (10) stirnseitig verschlossen ist und eine Brennstoffaustrittsöffnung (12) aufweist und gegenüber dem Schu/ingteller (2) unter einem Winkel <£. 90 , vorzugsweise 40 - 50 angeerdnet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Gemischbildung erforderliche Brennkammervorraumluft über das Tragteil (8) zugeführt wird.

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