DE4003090C1 - - Google Patents

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.