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F l a m m g l ü h k e r z e
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Anwendungsgebiet der Erfindung Die Flammglühkerze wird zur Zündung
von niedrig und/oder höher siedenden Brennstoffen in Heizgeräten. aber auch als
Anlaßhilfe für Verbrennungsmotore benutzt.
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und liegt entweder direkt an der Bordspannung oder wird über Vorwiderstände
den entsprechenden Einsatzbedingungen angepaßt.
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Sie dient dem unmittelbaren Brennstofftransport dorthin, wo die erste
Entflammung in der Brennkammer erfolgen muß. Weiterhin bereitet sie den Brennstoff
unter Zuführung von Luft zu einem zündfreudigen Gemisch auf.
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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen In der DFrOS 2201
441 ist eine Flarnmglühkerze dargestellt mit seitlicher Zufiihrung des Brennstoffes
in ein Kerzengehäuse mit einem IDanal, der von zwei koaxial angeordneten Isolierbuchsen
gebildet wird. In dem Kanal befindet sich ein wendelförmig eingebetteter Heizleiter,
welcher von zugeführtem Brennstoff direkt umflossen wird. Bei Anlegen von Spannung
erfolgt in diesem Bereich die Verdampfung des sofort, bzw. verzögert zugefUhrten
Brennstoffes. An einem sich an den Heizleiter elektrisch in Reihe, anschließenden
Glühwickel wird der verdampfte Brennstoff unter Zuführung von Verbrennungs@uft gezündet.
Über einen axial angeordnetrn Anschlußbolzen der einseitig mit dem Glühwickel verbunden
ist. erfolgt die Zuführung der Spannung Der elektrische Stromkreis schließt sich
über den Heizleiter gegen das Kerzengehäuse.
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In der DE-OS 2132 550 wird von einem axialen Stutzen des Kerzengehäuses
Brennstoff eingeführt und in einer abgesetzten Bohrung durch ein Ventilregelauslaß
gespeichert. Der Ventilregelauslaß besteht aus einer Kugel. die durch einen Dehnstab
gegen
die Ringschulter der abgesetzten Bohrung gedrückt wird. Ein ITeizelement erwärmt
den Schaft der abgesetzten Bohrung. Durch die Übertragungswärme erwärmt sich der
oberhalb der Kugel in der Bohrung befindende Brennstoff.
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Die unterschiedliche Ausdehnung von Schaft und Dehnstab gewäbrleistet
bei entsprechender Erwärmung den verzögerten Austritt des Brennstoffes der auf die
mit dem Heizelement in Reihe geschalteten Glühwendel trifft. Unter Zuführung von
Luft kommt es jetzt au: der aufgeheizten Glühwendel. die sich in einer Schutzhülse
mit Endkappe befindet. zur Entflammung des Brennstoffe.
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In der DR-OS 3136 852 ist eine Flammglühkerze mit radialer Brennstoffzufuhr
au-ffi -gezeigt von der aus der Brennstoff in einen koaxialen Ringspalt eingeleitet
wird. Dieser Ringspalt ist zum Entflammungsraum gasdicht durch eine Verdickung am
Glühstab abgeschlossen. Durch die Erwärmung des Glühstabes wird zunächst der sich
in Ringspalt befindende Brennstoff bis zur Verdampfung ebenfalls erwärmt.
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ehe sich durch Ausdehnung infolge der Erwärmung die ventilartige Trennung
vom Ringspalt zum Entflammungsraum öffnet und verdampfter Brennstoff in diesen freigegeben
wird.
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In einer weiteren Ausführung in der DOS 3136 852 ist ein Ringspalt
zwischen Kerzengehäuse und Glülistab dargestellt. der zum Entflammungsraum offen
ist und in dem eine Stauung des Brennstoffes durch eine Verdickung am Glb:hstab
stattfindet. Der Ringspalt ist dabei so bemessen. daß sich ein Durchmesservel-haltnis
von 1 .1 : 1 zum Glühstab einstellt. Die wirksam werdenden Kapillarkräft@ und die
Verdickung verhindern ein freies Abfließen des Brennstoffes.
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Die in der DE-OS 2201 441 und 3136 852 beschriebenen Lösungen benötigen
unbedingt durch den radialen Brennstoffanschluß einen zusätzlichen rotationssymmetrischen
um die Flammglühkerze angeordneten Einbauraum. Liegt kein flexibler Brennstoffanschluß
vor, sind darüber hinaus Maßnahmen zur Verdrehsicherung und Arretierung der Flammglühicerze
erforderlich. Dazu dient u. a. wie in der DE-OS 2201 441 abgebildet eine Kontermutter.
Die Ausführungsformen der P,remrstoffzufuhrung der drei beschriebenen Lösungen bewirken
bedingt durch die sich häufig in der Brennstoffleitung bildenden Luftblasen. in
jedem Falle eine Unterbrechung des Brennstoffflusses bis hin zum Entflammungsraum.
in deren Folge Verbrennungsstörungen bis zum Flammenabriß auftreten. Bei Einsatz
dieser Flammglühkerze in mobilen Erzeugnissen treten relativ große Lageänderungen
ein ir
deren Folge der Brennstoff. insbesondere bei denen nach DEOS
2132 550 und 2201 441. einseitig an den jeweils tiefsten Stellen in den Entflammungsraum
ab läuft. Eine Entflammung dieser einseitigen Brennstoffansammlung ist nicht in
jedem ))le gewährleistet. Bei der Flammglühkerze nach DEOS 3136 852 hat der Brennstoff
besonders in stark von der senkrechten abweichenden lage, das Bestre@en. dem Gesetz
der Schwerkraft folgend. unterhalb des Glühstabdurchmessers in der Inne@kante des
Kerzengehäuses abzulaufen. so daß dieser Teil nicht vom Glühelement entflammt werden
kann. Werden während des Entflammungsprozesses Luftblasen durch die Staustelle gedrückt.
was vorwiegend im oberen Bereich des Glühelementes erfolgen wird. so wirkt dies
wie Brennstoffmangel in deren Folge Verbrennungsstörungen bis zum Flammenabriß auftreten.
Die Entflammbarkeit wird noch dadurch gemindert daß durch d.as Auftreten des Leidenfrostphänomens
sich Brennstofftropfen bilden. die vom Glühelement weggeschleudert werden.
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Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist es. eine Flammglühkerze
zu entwickeln: die durch eine kurze Vorglühzeit eine Erwärmung von gespeichertem
Brennstoff ermöglicht und dereil .Anschluß an relativ schwache Bordnetze erfolgen
kann. Dabei dürfen horizontt-..le bis vertikale und rotationsbedingte Lageänderungen
keine Beeinträchtigungen der Wirkungsweise ergeben. Ein einfacher konstruktiver
Aufbau soll den Anschluß an eine passive oder flexible Brennstoffleitung gewährleisten
und einen stetigen Brennstoffluß zu einem in den Entflammungsraum ragenden Ende
eines Gltihstiftes oder zu einer Glühwendel sichern.
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Darl@gung des Wesens der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es eine
zweckmäßigere Ausbildung des Kraftstoffanschlusses sowie eine Trennung und schnelle
Ableitung. von nicht auszuschließenden Luftblasen in der Brennstoffleitung zu erreichen.
Weiterhin soll der Brennstoff in allen Lagen der Flammglühkerze zwangsweise an den
Umfang des Verdampfungs-und Entflammungsbereiches aufgebracht werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst. indem ein axialer Brennstoffanschlußstutsen
über ein Bogenrohr zweiseitig in das Kerzengehäuse eingebunden wird und in einem
Ringspalt mit Kapillarwirkung mündet. Der Ringspalt ist mit dem Entflammungsraum
durch 4 bis 10 koaxiale um das Glühelement angeordnete Kanalbohrungen verbunden
die in der Peripherie des verjüngten Endes des Glühstabes bzw.
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am Isolierkörper einer offenen Glühwendel enden. Der gesamte Querschnitt
der
Kanalbohrungen ist kleiner als der Querschnitt der Einmündungen
des Bo@enrohres in den Ringspalt.
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Während der Vorglühphase erhitzt sich der mit dem Ringspalt versehene
Teil des Glühstabes und wärmt den darin befindlichen Brennstoff vor. Das verjüngte
Ende des Glühstabes erwärmt sich wesentlich stärker, da keine Wärmeübertragung stattfindet.
Bei Einsatz einer offenen Glühwendel wird während der lrorglühphase der Isolierkörper
erhitzt. Die Übertragungswärme bewirkt dabei eine Vorwärmung des Brennstoffes im
Ringspalt.
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Erst unter Druck. der u. a. auch von einer Dosierpumpe erzeugt werden
kann wird der vorgewärmte Brennstoff freigegeben. der durch 4 bis 10 Kanalbohrungen
auf das verjüngte Ende des Glühstabes bzw. auf den Isolierkörper bei einer offenen
Glühwendel trifft . Durch das gewählte Verhältnis der Querschnittsflächen der Kanalbohrungen
zu den Einmündungen des Bogenrohres tritt der Brennstoff unter erhöhtem Druck aus.
Die sich dadurch bildenden Brennstoffstrahlen erreichen im Bereich von der senkrechten
bis zur horizontalen Lage der Flammglühkerze gesamten Umfang das verjüngte Ende
des Glühstabes bzw. den Isolierkörper. rEm verjüngten Ende des Glühstabes bzw. zwischen
Isolierkörper und Glühwendel wird der in feinen Strahlen a.us den Kanalbohrungen
austretende Brennstoff unter Zuführung von Luft verdampft und entflammt. Der zweiseitige
Anschluß des Bogenrohres ermöglicht stets das Entweichen von in der Kraftstoffleitung
eingeschlsssenen Luftblasen über eine als Steigrohr wirkende Seite des Bogenrohres
und eine oder mehrere Kanalbohrungen. Der Brennstofffluß wird so lange aufrechterhalten.
bis das Volumen des Brennstoffes der sich in der anderen Seite des Bogenrchres und
des Ringspaltes befindet. verbraucht ist.
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Da Luftblasen in dieser Anordnung schneller über die als Steigrohr
wirkende Seite des Bogenrohres entweichen als Brennstoff verbraucht wird ist ein
stetiger wenn auch zeitweilig verminderter Brennstofffluß in bestimmten Grenzen
des Verhältnisses Brennstoff- zum Luftvolumen gewährleistet.
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Die Ausführungsform des Brennstoffanschlusses an das Bogenrohr ermöglicht
einerseits. eine stabile Ankupplung der Brennstoffleitung in die Flammglühkerze
und andererseits den elektrischen Anschluß im Drehbereich des Kerzengehäuses.
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Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles
unter Bezugnahme der Zeichnungen näher erläutert werden.
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zur 1 zeigt eine Flammglühkerze mit Glühstab im längsschnitt Figur
° zeigt eine Fla'nmglühkerze mit offener Glühwendel und Isolierkörper im Längsschnitt
Figur 3 stellt in einer Seitenansicht den Brennstoff- und Elektroanschluß dar.
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Figur 1 zeigt ein sechseckiges Kerzengehäuse 1 mit durchgehender innerer
Bohrung in die ein Glühstab 2 mit abgestuften Außendurchmessern paßgerecht eingesetzt
ist. Die sich berührenden Stirnseiten des Glühstabes 2 und des Kerzeng@häses 1 sind
miteinander dicht verschlossen. Der Glühstab 2 ist auf einer bestimmten Länge seines
Außendurchmessers ausgedreht. so daß sich ein Ringspalt 6 mit Kapillarwirkung zwischen
Kerzengehäuse 1 und Glühstab 2 bildet.
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An dcr Stirnfläche 4 des Glühstabes 2 verlaufen symmetrisch auf dem
Umfang verteilt vier bis zehn Kanalbohrungen 5 von der Peripherie des verjüngten
Endes3 des Glühstabes 2 zum Ringspalt 6. Der Glühstab 2 ist mit einem Flachsteckanschluß
12 für die Stromzuführung versehen. Der Masseanschluß erfolgt über das Kerzengehäuse
1.
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Den inneren Aufbau einer Flammglühkerze mit offener Glühwendel 9 zeigt
Figur 2.
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In einem sechseckigen Kerzengehäuse 1 mit durchgehender innerer Bohrung
wird ein zylindrischer Innenkörper 7 paßgercht einges@tzt und mit dem Kerzengehäuse
1 an den beiden sich berührenden Stirnseiten dicht verschlossen. Der Innenkörper
7 ist auf einer bestimmten Länge seines Außendurchmessers ausgedreht.
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so daß sich ein Ringspalt 6 mit Kapillarwirkung zwischen Kerzengehäuse
1 und Innenkörper 7 bildet. Von der Stirnfläche 4 verlaufen symmetrisch auf dem
TJmfang verteilt vier bis zehn. vorzugsweise sechs Kanalbchrungen 5 von der Peripherie
des Isolierkörpers 8 zum Ringspalt 6. Der Isolierkörper 8 wird durch den innenkörper
7 zentriert. Um den Isolierkörper 8 ist eine Glühwendel 9 gewi@kelt die einseitig
an einem Kontaktbolzen 10 befestigt ist. der axial durch den Isolierkörper 8 und
den Innenkörper 7 verlauft. Fine @utter 11 verspannt den Isolierkörper 8 und einen
@lachsteckanschluß 12 über eine elektrisch isolierende Pl@tte 13 mit dem Innenkörper
7. Das Seite Ende der Glühwendel 9 ist am Kerzengehäuse 1 befestigt und bildet den
@asseanschluß.
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Tn den folgenden Ausführungen erfolgt die Beschreibung über das Gemeinsame
beider Flammglühkerzen. Dabei wird sowohl auf Figur 1 als auch Figur 2 Bezug genommer.
An der den Kanalbohrungen 5 gegenüberliegenden Stirnfläche des Kerzengehäuses 1
sind diametral Einmündungen 14 angeordnet die in den Ringspalt 6
übergehen.
Die diametralen Einmündungen 1@ werden durch ein Bogenrohr 15 auf dem zentral ein
Anschlußstutzen 166 befestigt ist miteinander verbunden. Um den Glühstab 2 bzw.
die Glühwendel 9 ist ein vom Kerzengehäuse 1 ausgehendes bis in die Höhe der Spitze
des Glühstabes 2 bzw. des Kontaktbolzens 10 reich@-aes gelochtes Schutzrohr 17 angeordnet
das den Entflammungsraum 19 19 abgrenzt.
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Dieses Schutzrohr 17 verhindert einerseits eine zu starke Abkühlung
des Gl@hstabes 2 bzw. der Glühwendel 9 durch den Luftstrom und andererseits gewährleisten
die Bohrungen 18 eine bestimmte Luftzirkulation und die Entflammung des Brennstoffes.
Am Glühstab 2 bzw. am Isolierkörper 8 und en der Glühwendel 9 wird der in feinen
Strahlen aus den Kanalbohrungen 5 austretende Brennstoff @@-ter Zuführung von Luft
verdampft und entflammt.
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Der zweiseitige Anschluß des Bogenrohres 15 ermöglicht ste@s das Entweichen
von in der Brennstoffleitung eingeschlossenen Luftblasen über eine als Steigrohr
wirkende Seite des Bogenrohres 15 und eine oder mehrere Kanalbohrungen 5.
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Der Brennstofffluß wird so lange aufrechterhalten bis das Volumen
des Brennstoffes. der sich in der anderen Seite des Bogenrohres 15 und des Ringspalte
befindet. verbraucht ist. Da Luftblasen rn dieser Anordnung schneller jber die als
Steigrohr wirkende Seite des Bogenrohres 15 entweichen als @rennstoff verbraucht
wird ist ein stetiger. wenn auch zeitweilig verminderter Brennstofffluß in bestimmten
Grenzen des Verhültnisses Brennstoff- und Luftblase@volumen gewährleistet.
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Die Ausführungsform des Brennstoffanschlusses an das Bogenrohr 15
ermöglicht einerseits eine stabile Ankopplung der Brennstoffleitung @@ die Flammungl@hker@e
und andererseits den elektrischen Flachsteckanschluß 12 im Drehbereich des Kerzengehäuses
1.
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Aufstellung über verwendete Bezugszeichen 1 Kerzengehäuse 2 Glühstab
3 Verjüngte Enden des Glühstabes 4 Stirnflache 5 Kanalbohrung 6 Ringspalt 7 Innenkörper
8 Isolierkörper 9 Glühwendel 10 Kontakt. bolzen 11 Mutter 12 Flachsteckanschluß
13 Platte 14 Einmündung 15 Bogenrohr 16 Anschlußstutzen 17 Schutzrohr 18 Bohrung
19 Entflammungsraum
- L e e r s e i t e -