DE4003090C1 - - Google Patents
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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
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wick-Type Burners And Burners With Porous Materials (AREA)
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdampfungsbrenner für
ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät, insbe
sondere Fahrzeugzusatzheizgerät, nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Bei einem derartigen aus DE-OS 39 14 611 bekannten Ver
dampfungsbrenner, bei welchem der Träger eine Durchführungs
öffnung für einen in die Brennkammer ragenden Flammwächter
hat, hat es sich gezeigt, daß in besonders kritischen
Einbaulagen, wie bei senkrechtem Einbau des Heizgeräts, sich
Schwierigkeiten hinsichtlich der Brennstoffverteilung im
Bereich des saugfähigen Körpers ergeben können. In manchen
Fällen kann hierbei Brennstoff im Bereich des Trägers und des
saugfähigen Körpers austreten. Ferner hat diese ungleichmäßige
Brennstoffverteilung zur Folge, daß man eine unregelmäßige und
schwingende Verbrennung haben kann, die hinsichtlich des CO-
Ausstoßes im Abgas unzufriedenstellend ist.
Die Erfindung zielt daher darauf ab, einen Verdampfungs
brenner für ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes
Heizgerät, insbesondere Fahrzeugzusatzheizgerät, der gattungs
gemäßen Art bereitzustellen, bei dem man bei gleichmäßiger
Brennstoff- und Wärmeverteilung über den saugfähigen Körper
hinweg ein verbessertes Brennverhalten, insbesondere in der
Startphase, erzielen kann.
Nach der Erfindung zeichnet sich hierzu der gattungsgemäße
Verdampfungsbrenner durch die kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruchs 1 aus.
Bei dieser Ausbildungsform des
Verdampfungsbrenners hat es sich gezeigt, daß man mit Hilfe
der Lochscheibe zwischen dem saugfähigen Körper, wie einem
Keramikkörper, und dem Träger eine gleichmäßige Brennstoff
verteilung infolge einer Kapillarwirkung erreichen kann, die
zwischen der Vorderseite des Trägerkörpers und der Lochscheibe
aufgrund des vorhandenen Lochmusters auftritt. Ferner wird
dank des Lochmusters der Lochscheibe der über die Brennstoff
zufuhrleitung eintretende Brennstoff in eine Vielzahl von
Teilströmen/über die Trägerfläche hinweg aufgeteilt. Durch
diese vergleichmäßigte Brennstoffverteilung läßt sich ein
Heizgerät mit einem solchen Verdampfungsbrenner auch in
senkrechter Einbaulage zuverlässig betreiben, ohne daß ins
besondere beim Start die Abgase erhöhte CO-Gehalte haben.
Um einen Ausgleich für unterschiedliche Wärmedehnungseffekte
zu schaffen und eine sichere Anlage der Lochscheibe an der
Vorderseite des Trägers zu erreichen, ist die Lochscheibe
ausgehend von der Durchgangsöffnung, die im Bereich des
Durchtritts am Träger von der Zündkammer zu der Brennkammer
liegt, mit einem schlitzförmigen Einschnitt versehen, der sich
bis zum Außenrand der Lochscheibe erstreckt. Mit Hilfe dieses
durch den Einschnitt gebildeten schmalen Spalts wird ein
Ausbauchen der Lochscheibe im Brennbetrieb bei den dort
auftretenden Temperaturen im wesentlichen verhindert, so daß
eine satte Anlage von Lochscheibe und Träger gegeben ist.
Um eine bessere Wärmeverteilung auf dem saugfähigen Körper im
Bereich des Übergangs von der Zündkammer zu der Brennkammer zu
erzielen, hat die Lochscheibe eine Durchgangsöffnung im
Bereich des Durchtritts am Träger von der Zündkammer zur
Brennkammer. Hier liegt die
Lochscheibe zwischen der Zündeinrichtung, wie einem
Glühstift in der Zündkammer, und dem saugfähigen Körper des
Verdampfungsbrenners, so daß man eine gleichmäßigere
Temperaturverteilung aufgrund der Wärmeleitung der Lochscheibe
erhält. Zugleich läßt sich auch die Flamme beim Übertritt von
der Zündkammer zu der Brennkammer stabilisieren, wodurch sich ein gutes
Brennverhalten des Verdampfungsbrenners erreichen läßt.
Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Verdampfungsbrenners
hat sich außerdem noch gezeigt, daß Schwankungen bei der
Faserstruktur des Keramikkörpers als saugfähigem Körper keine
störenden Einflüsse auf das Brennverhalten des Verdampfungs
brenners haben. Auch wird einer Rußbildung im Bereich der
Zündkammer und des saugfähigen Körpers entgegengewirkt, so daß
sich auch das Langzeitbetriebsverhalten eines derartigen
Verdampfungsbrenners wesentlich verbessern läßt.
Aus DE-OS 22 56 500 ist eine Vorrichtung zum Vernebeln
und/oder Verdampfen einer Flüssigkeit in einem Gasstrom
bekannt, die einen porösen Körper, der vom Gasstrom
durchströmt und von der Flüssigkeit benetzt ist, und eine
vorgeschaltete Lochscheibe umfaßt. Sie kann unter Verdampfen von
Kraftstofftröpfchen zur Erzeugung
eines Kraftstoff-Luftgemisches bei Brennkraftmaschinen genutzt
werden.
Im Hinblick auf die Größe und Anzahl der Löcher in der
Lochscheibe hat sich als Tendenz herausgestellt, daß die
Anzahl der Löcher der Lochscheibe größer zu wählen ist, wenn
der Lochdurchmesser derselben kleiner gewählt wird. Wesentlich
hierbei ist, daß durch das Lochmuster der Lochscheibe in
zuverlässiger Weise eine Kapillarwirkung zwischen dem Träger
und der Lochscheibe zur Vergleichmäßigung der Brennstoff
verteilung erzielt wird. Daher sind die Löcher auf der Loch
scheibe gleichmäßig verteilt. Bei Ausgestaltung der Löcher
gemäß Patentanspruch 4 lassen sich fertigungstechnisch
günstige Ergebnisse ohne zu großen Herstellungsaufwand
erzielen.
Durch die Ausbildungsform nach Patentanspruch 5 wird nicht nur
erreicht, daß der Flammwächter auch durch die Lochscheibe
hindurchgeführt werden kann, sondern zugleich dient diese
Durchgangsöffnung, die wesentlich größer ist als die übrigen
Löcher der Lochscheibe, auch zur Lagefixierung der Lochscheibe
auf dem Träger.
Vorzugsweise ist die Durchgangsöffnung nach Patentanspruch 6
kleiner als der Durchtritt am Träger bemessen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist
die Lochscheibe aus Stahl, vorzugsweise mittels Stanzen,
hergestellt und hat eine Dicke von etwa 0,1 mm.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten
Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
näher erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 eine schematische Axialschnittansicht eines
Verdampfungsbrenners in seinem in die Brennkammer
eingesetzten Zustand und
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Träger des Verdampfungs
brenners von Fig. 1 von der Brennkammer aus gesehen,
wobei der saugfähige Körper weggelassen ist.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Verdampfungsbrenner bezeichnet, der
für ein nicht näher dargestelltes, mit flüssigem Brennstoff
betriebenes Heizgerät, wie ein Fahrzeugzusatzheizgerät,
bestimmt ist und in eine rohrförmig ausgebildete Brennkammer 3
des Heizgeräts ragt. Der Verdampfungsbrenner 1 hat einen
Träger 4 für einen saugfähigen Körper 5, der beispielsweise
von einem Vlies in Form einer Scheibe gebildet wird, wobei es
sich um einen Keramikkörper handeln kann. Hinter dem Träger 4
für den saugfähigen Körper 5, d. h. auf der Rückseite 6
desselben, ist eine Zündkammer 9 angeordnet. Als eine Zünd
einrichtung 12 ragt eine Stabglühkerze 12′ in die Zündkammer
9. Durch den Träger 4 für den saugfähigen Körper 5 geht ein
Flammwächter 16, der in die Brennkammer 3 ragt und zur Flamm
überwachung auf übliche Weise dient. Eine Brennstoffzufuhr
leitung 18 ist an dem Träger 4 angebracht, deren Mündungs
öffnung auf der Vorderseite 11 des Trägers 4 freiliegt.
Zwischen der Vorderseite 11 des Trägers 4 und dem saugfähigen
Körper 5 ist eine mit 20 bezeichnete Lochscheibe angeordnet,
deren Ausbildungsform in Fig. 2 näher gezeigt ist. Diese
Lochscheibe 20 ist zweckmäßigerweise aus einem Stahl
hergestellt und hat eine Dicke von etwa 0,1 mm. Wie
insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, hat die Lochscheibe 20
über ihre Fläche hinweg ein gleichmäßig verteiltes Lochmuster.
Der Durchmesser der Löcher auf der Lochscheibe 20 liegt etwa
zwischen 2 bis 2,2 mm. Ferner weist die Lochscheibe 20 eine
Durchgangsöffnung 2d auf, durch die der Flammwächter 16, der
in Fig. 1 gezeigt ist, geht und die im Durchmesser in etwa gleich
groß bemessen ist wie die zugeordnete Durchführungsöffnung 22
für denselben in dem Träger 4. Mit Hilfe dieser Durchgangs
öffnung 21 kann somit eine Lagefixierung für die Lochscheibe
20 an der Vorderseite 11 des Trägers 4 erzielt werden.
Im Durchtritt 23, der in Fig. 1 zu ersehen ist und eine
Strömungsverbindung zwischen der Zündkammer 9 und der der
Brennkammer 3 zugewandten Vorderseite des saugfähigen Körpers
5 im Bereich der Brennkammer 3 herstellt, weist gemäß Fig. 2
die Lochscheibe 20 eine größer als das übliche Lochmuster der
Lochscheibe 20 bemessene Durchgangsöffnung 24 auf. Diese
Durchgangsöffnung 24 ist aber kleiner als die Fläche des
Durchtritts 23 bemessen, so daß ein Teil des Durchtritts 23
durch die Lochscheibe 20 verdeckt wird. Hierdurch wird
erreicht, daß der saugfähige Körper 5 wenigstens teilweise
durch die Lochscheibe 20 am Durchtritt 23 unterstützt und
hierdurch stabilisiert wird. Zugleich läßt sich auch die
Temperaturverteilung infolge der Wärmeleitung an der
Lochscheibe 20 insgesamt und speziell an diesem Durchtritt 23
vergleichmäßigen. Insbesondere lassen sich im Brennbetrieb des
Verdampfungsbrenners 1 Rußbildungen am saugfähigen Körper 5 an
diesem Durchtritt 23 von Zündkammer 9 und Brennkammer 3
vermeiden.
Wie ferner aus Fig. 2 zu ersehen ist, erstreckt sich, aus
gehend von der Durchgangsöffnung 24 zu dem Randbereich der
Lochscheibe 20 ein durchgehender schlitzförmiger Einschnitt
25. Durch das bei diesem Einschnitt 25 fehlende Material der
Lochscheibe 20 wird erreicht, daß sich die Lochscheibe bei im
Brennbetrieb auftretenden Betriebstemperaturen und aufgrund
hierdurch bedingter Wärmedehnungen nicht aufwölben kann, so
daß die Lochscheibe 20 flächig und zuverlässig auf der Vorder
seite 11 des Trägers 4 aufliegt.
Entsprechend der jeweiligen Fließfähigkeit des gewünschten
flüssigen Brennstoffs kann das Lochmuster der Lochscheibe 20
sich bei einem Verdampfungsbrenner für Dieselbrennstoff
gegenüber jenem bei Benzin als flüssigem Brennstoff unter
scheiden.
Nachstehend wird die Wirkungsweise der Lochscheibe 20 beim
Verdampfungsbrenner 1 näher erläutert.
Zwischen der Vorderseite 11 des Träger 4, d. h. der der
Brennkammer 3 zugewandten Seite des Trägers 4, und der ent
sprechenden Anlagefläche der Lochscheibe 20 ergibt sich dank
des Lochmusters eine Kapillarwirkung, welche den über die
Brennstoffzufuhrleitung 18 zugeführten Brennstoff gleichmäßig
über die Anlagefläche des saugfähigen Körpers 5 verteilt.
Zugleich bewirken die Löcher der Lochscheibe 20 eine
Aufteilung dieses eintretenden Brennstoffstroms auf eine
Vielzahl von Teilströmen. Hierdurch ist das Brennverhalten des
Verdampfungsbrenners 1 insgesamt günstig, und es besteht auch
bei einer kritischen Einbaulage, beispielsweise im senkrechten
Zustand, keine Gefahr, daß Tropfen des flüssigen Brennstoffs
austreten können. Insbesondere läßt sich in der Startphase des
mit einem derartigen Verdampfungsbrenner 1 ausgestatteten
Heizgeräts der CO-Gehalt der Abgase reduzieren. Da die
Lochscheibe 20 im Bereich des Durchtritts 23 aufgrund der dort vorgesehenen
und kleiner bemessenen Durchgangsöffnung 24 teilweise diesen
Durchtritt abdeckt, läßt sich unter Ausnutzung der Wärme
leitung der Lochscheibe 20 die Temperaturverteilung
vergleichmäßigen, so daß man auch eine bessere Wärmeverteilung
an dem saugfähigen Körper 5 zusätzlich zu der gleichmäßigen
Brennstoffverteilung erhält. Hierdurch läßt sich einer Ruß
bildung am saugfähigen Körper 5 im Bereich des Durchtritts 23
entgegenwirken.
Claims (7)
1. Verdampfungsbrenner für ein mit flüssigem Brennstoff
betriebenes Heizgerät, insbesondere Fahrzeugzusatzheizgerät, mit
einem in eine Brennkammer (3) ragenden Träger (4), an dessen der
Brennkammer (3) zugewandten Vorderseite (11) ein über eine
Brennstoffzufuhrleitung (18) mit dem Brennstoff beaufschlagbarer
saugfähiger Körper (5) angeordnet ist und an dessen Rückseite
(6) sich eine eine Zündeinrichtung (12) aufweisende Zündkammer
(9) anschließt, der ein Durchtritt (23) am Träger (4) zur
Brennkammer (3) zugeordnet ist, dadurch gekennzeich
net, daß zwischen dem Träger (4) und dem saugfähigen Körper
(5) eine Lochscheibe (20) angeordnet ist, die eine Durchgangs
öffnung (24) im Bereich des Durchtritts (23) aufweist und
ausgehend von der Durchgangsöffnung (24) bis zum Rand der
Lochscheibe (20) mit einem schlitzförmigen Einschnitt (25)
versehen ist.
2. Verdampfungsbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anzahl der Löcher der Lochscheibe (20) mit
kleiner werdendem Lochdurchmesser zunimmt.
3. Verdampfungsbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Löcher der Lochscheibe (20) gleichmäßig
auf ihr verteilt sind.
4. Verdampfungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Lochdurchmesser etwa 2 bis 2,2 mm
beträgt.
5. Verdampfungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei dem der Träger (4) eine Durchführungsöffnung (22) für einen
in die Brennkammer (3) ragenden Flammwächter (16) hat, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (20) eine weitere
entsprechend dem Durchmesser der Durchführungsöffnung (22) für
den Flammwächter (16) bemessene Durchgangsöffnung (21) hat.
6. Verdampfungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (24) kleiner
als der Durchtritt (23) am Träger (4) bemessen ist.
7. Verdampfungsbrenner nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (20) aus
Stahl besteht und etwa 0,1 mm dick ist.
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