DE102004034242B4 - Burner for a heater - Google Patents
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Abstract
Brenner (10) für ein Heizgerät, insbesondere für ein Kraftfahrzeugheizgerät, mit einer Brennkammer (12), der über eine Düse (14) Brennstoff (16) zugeführt werden kann, mit einer in der Brennkammer (12) angeordneten Scheibe (18) und mit einer der Scheibe (18) zugeordneten Verdampferkammer (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (14) derart ausgelegt ist, dass sie der Verdampferkammer (20) sowohl beim Start des Heizgerätes als auch im Normalbetrieb den gesamten Brennstoff (16) zuführt.burner (10) for a heater, especially for a vehicle heater, with a combustion chamber (12) over a nozzle (14) supplied fuel (16) can be with a arranged in the combustion chamber (12) disc (18) and with one of the disc (18) associated with the evaporator chamber (20), characterized in that the nozzle (14) is designed such that they the evaporator chamber (20) both at the start of the heater as also supplies the entire fuel (16) in normal operation.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner für ein Heizgerät, insbesondere für ein Kraftfahrzeugheizgerät, mit einer Brennkammer, der über eine Düse Brennstoff zugeführt werden kann, mit einer in der Brennkammer angeordneten Scheibe und mit einer der Scheibe zugeordneten Verdampferkammer.The The present invention relates to a burner for a heater, in particular for a Car heater with a combustion chamber over a nozzle Fuel supplied can be with a disc arranged in the combustion chamber and with an evaporator chamber associated with the disc.
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Venturidüse
Beim
im
Im
in
Die Qualität der Verbrennung hängt von der Tropfengröße, der Sprayhomogenität, der Vermischungsgüte von Brennstoff und Luft und der Strömungsführung im Brenner ab. Beim Brenner nach dem Stand der Technik werden einzelne Brennstofftropfen durch die Luftströmung an der Prallscheibe vorbeigetragen und gelangen unverbrannt ins Abgas. Die Folge sind verschlechterte Emissionswerte.The quality the combustion hangs from the drop size, the Spray homogeneity, the blending quality of fuel and air and the flow guidance in the burner. At the burner According to the prior art, individual fuel drops through the airflow Passed the baffle plate and arrive unburned into the Exhaust. The result is reduced emissions.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die gattungsgemäßen Brenner derart weiterzubilden, dass das Emissionsverhalten verbessert wird.The Object of the present invention is the generic burner in such a way that the emission behavior is improved.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These The object is solved by the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.advantageous embodiments and further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Der erfindungsgemäße Brenner baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass die Düse derart ausgelegt ist, dass sie der Verdampferkammer sowohl beim Start des Heizgerätes als auch im Normalbetrieb den gesamten Brennstoff zuführt. Dies gelingt insbesondere dadurch, dass die Düse sowohl beim Start als auch im Normalbetrieb des Brenners einen Kraftstoffspray mit einem engen Öffnungswinkel erzeugt. Sowohl beim Start als auch im Normalbetrieb wird praktisch der gesamte Brennstoff in die Verdampferkammer eingedüst und vollständig verdampft. Im Gegensatz zum Stand der Technik hat die Scheibe nicht mehr die Funktion einer Prallscheibe, sondern dient in erster Linie dazu, Wärme in die Verdampferkammer einzutragen, was später noch näher erläutert wird. Durch die praktisch vollständige Verdampfung des Brennstoffs gelangen deutlich weniger Brennstofftropfen als beim Stand der Technik unverbrannt in das Abgas, wodurch das Emissionsverhalten verbessert wird. Ein weiterer Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass ein Betrieb des Brenners sowohl bei horizontaler als auch bei vertikaler Anordnung mit gleicher Verbrennungsqualität möglich ist.Of the burner according to the invention builds on the generic state The technique in that the nozzle is designed such that they the evaporator chamber both at the start of the heater as also supplies the entire fuel in normal operation. This succeeds in particular in that the nozzle both at the start and in normal operation of the burner, a fuel spray with a narrow opening angle generated. Both at start and during normal operation becomes practical the entire fuel is injected into the evaporator chamber and completely evaporated. In contrast to the prior art, the disc is no longer the Function of a baffle plate, but serves primarily to heat in the Enter evaporator chamber, which will be explained later in more detail. By practically complete evaporation of the fuel get significantly less fuel drops than unburned in the exhaust gas in the prior art, whereby the emission behavior is improved. Another advantage of this approach is in that operation of the burner both at horizontal as well in a vertical arrangement with the same combustion quality is possible.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Brenners ist vorgesehen, dass die Düse von einem im Wesentlichen unverdrallten Primärluftstrom durchströmt wird. Dadurch wird ein Spray mit geringem Öffnungswinkel erzeugt. Der geringe Öffnungswinkel ist erforderlich, um den Brennstoff ausschließlich in die Verdampferkammer einzubringen.at preferred embodiments of the burner according to the invention is provided that the nozzle flows through a substantially unverdrallten primary air flow. This creates a spray with a small opening angle. Of the small opening angle is required to transfer the fuel exclusively into the evaporator chamber contribute.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zwischen der Scheibe und der Verdampferkammer eine gute Wärmeleitfähigkeit sichergestellt ist, um Wärme von der durch Brenngase aufgeheizten Scheibe zu der Verdampferkammer zu übertragen. Die Verdampferkammer wird einerseits durch den eingedüsten und verdampfenden Brennstoff stark gekühlt und andererseits durch die Rauchgase und durch Wärmestrahlung nur wenig erwärmt. Die Scheibe wird durch die vorbeiströmenden Rauchgase stark erwärmt. Durch die thermische Kopplung von Scheibe und Verdampferkammer wird der Wärmeeintrag in die Verdampferkammer erhöht. Die Temperatur der Verdampferkammer ist dadurch so hoch, dass eine vollständige Verdampfung des Brennstoffs sichergestellt werden kann.A advantageous development of the invention provides that between the disc and the evaporator chamber ensures good thermal conductivity, for heat from the heated by fuel gases disc to the evaporator chamber transferred to. The evaporator chamber is on the one hand by the injected and evaporating fuel strongly cooled and on the other hand by the flue gases and heat radiation only a little heated. The Disc is caused by the passing flue gases strongly heated. Due to the thermal coupling of the disc and the evaporator chamber is the heat input increased in the evaporator chamber. The Temperature of the evaporator chamber is thus high so that a complete evaporation of the fuel can be ensured.
In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, dass die Verdampferkammer und die Scheibe einstückig ausgebildet sind. In diesem Fall kann die Schweißverbindung zwischen der Scheibe und der Kammer entfallen, wobei vorzugsweise die Wärmeleitung zwischen der Scheibe und der Verdampferkammer durch großzügige Querschnitte maximiert wird.In In this context, it may be advantageous for the evaporator chamber and the disc in one piece are formed. In this case, the welded joint between the disc and the chamber omitted, preferably the heat conduction between the disc and the evaporator chamber is maximized by generous cross-sections becomes.
In diesem Zusammenhang kann es weiterhin sinnvoll sein, dass die Verdampferkammer und die Scheibe aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit gefertigt sind.In In this context, it may also be useful that the evaporator chamber and the disc are made of a material with good thermal conductivity.
Zusätzlich oder alternativ kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass die Dicke der Scheibe zur Verdampferkammer hin zunimmt. Diese Lösung ist sinnvoll, da die Scheibe im Normalbetrieb über die gesamte Fläche relativ gleichmäßig aufgeheizt wird und der Wärmefluss in Richtung Verdampferkammer durch die zunehmende Dicke verbessert wird.Additionally or Alternatively, it may be provided in this context that the Thickness of the disc increases toward the evaporator chamber. This solution is makes sense, since the disk in normal operation over the entire surface relative heated evenly and the heat flow towards the evaporator chamber is improved by the increasing thickness.
Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Brennkammer
einwandig ist. Diese Lösung
ist möglich,
weil durch die Verdampfung des Brennstoffs in der Verdampferkammer
dieser und durch die thermische Kopplung von Verdampferkammer und
Scheibe auch der Scheibe sehr viel Wärme entzogen wird. Auf eine
Kühlung
der Scheibe mittels Tertiärluft,
wie sie beispielsweise aus der
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Brenners ist weiterhin vorgesehen, dass die Brennkammer zumindest einen Sekundärlufteinlass aufweist, der derart angeordnet ist, dass eine Mischung von aus der Verdampferkammer austretendem gasförmigem Brennstoff und Sekundärluft erfolgt. Die Verbrennung eines gasförmigen Brennstoffs erfolgt mit wesentlich besseren Emissionswerten als die Verbrennung eines Brennstoffsprays gemäß dem Stand der Technik. Die Qualität des Brennstoffsprays (Tröpfchendurchmesser, Homogenität, etc.) hat bei der erfindungsgemäßen Lösung im Gegensatz zum Stand der Technik einen geringen Einfluss auf die Verbrennungsqualität, da vorzugsweise der gesamt Brennstoff in die Verdampferkammer eingedüst und dort verdampft wird. Vorzugsweise ist der Sekundärlufteinlass derart ausgelegt, dass aus der Verdampferkammer austretender gasförmiger Brennstoff der Sekundärluft entgegenströmt. Durch ein derartiges Gegenstromverfahren werden beide Gasströme intensiv vermischt. Dabei kann durch eine Optimierung von Verdampferkammerdurchmesser und -höhe der Ort der Vermischung der beiden Gasströme genau bestimmt werden, wodurch sich eine gute Stabilität und eine Reproduzierbarkeit der Emissionswerte ergibt.at preferred embodiments of the burner according to the invention is further provided that the combustion chamber at least one secondary air inlet arranged such that a mixture of the evaporator chamber exiting gaseous fuel and secondary air takes place. The combustion of a gaseous fuel takes place with much better emissions than combustion a fuel spray according to the state of the technique. The quality of the Fuel sprays (droplet diameter, Homogeneity, etc.) has in the inventive solution in Contrary to the prior art, a small impact on the Combustion quality, since preferably the total fuel is injected into the evaporator chamber and there is evaporated. Preferably, the secondary air inlet is designed such that from the evaporator chamber escaping gaseous fuel flows counter to the secondary air. By such a countercurrent process, both gas streams are intense mixed. This can be achieved by optimizing the evaporator chamber diameter and height the location of the mixing of the two gas streams can be determined exactly a good stability and gives a reproducibility of the emission values.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen beispielhaft erläutert.A preferred embodiment The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings explained.
Es zeigen:It demonstrate:
In
den
Die
Verdampferkammer
In
Durch den nicht oder nur minimal verdrallten Primärluftstrom ergibt sich noch ein weiterer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik. Beim Stand der Technik wird die Düsenluft verdrallt, damit der Brennstoffspray möglichst gut aufgerissen wird. Durch die Zentrifugalkraft werden auch Brennstofftröpfchen an die Düsenwandung geschleudert. Aufgrund der lokal hohen Temperaturen an der Düsenwandung besteht die Gefahr, dass der die Düsenwandung benetzende Brennstoff vercrackt und sich Ablagerungen bilden. Die Ablagerungen beeinflussen die Düsenströmung, die Verbrennungsqualität verschlechtert sich. Da die Primärluft die Düse erfindungsgemäß zumindest weitgehend unverdrallt durchströmt, werden keine Brennstofftropfen an die Düsenwand geschleudert und es bilden sich keine Ablagerungen in der Düse, welche die Düsenströmung über die Lebensdauer nachteilig beeinflussen könnten.By the not or only minimally twisted primary air flow still results another advantage over the state of the art. In the prior art, the nozzle air twisted so that the fuel spray is torn open as well as possible. Due to the centrifugal force and fuel droplets to the nozzle wall spun. Due to the locally high temperatures at the nozzle wall there is a risk that the fuel wetting the nozzle wall cracked and form deposits. Influence the deposits the nozzle flow, the combustion quality worsens. Because the primary air the nozzle According to the invention at least largely flows through unstrung, no fuel drops are thrown to the nozzle wall and it No deposits form in the nozzle, which overflow the nozzle flow Life could adversely affect.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The in the above description, in the drawings and in the claims disclosed features of the invention can both individually and also in any combination for the realization of the invention be essential.
- 1010
- Brennerburner
- 1212
- Brennkammercombustion chamber
- 1414
- Düsejet
- 1616
- Brennstofffuel
- 1818
- Scheibedisc
- 2020
- Verdampferkammerevaporator chamber
- 2222
- PrimärluftstromPrimary air flow
- 2626
- SekundärlufteinlassSecondary air intake
- 2828
- Brennstofffuel
- 3030
- Sekundärluftsecondary air
- 3232
- Sekundärluftsecondary air
- 3434
- Nachbrennkammerafterburner chamber
- 3636
- Mischbereichmixing area
- 100100
- Brenner gemäß dem Stand der Technikburner according to the state of the technique
- 112112
- Brennkammercombustion chamber
- 114114
- Düsejet
- 116116
- Brennstofffuel
- 118118
- Prallscheibebaffle plate
- 120120
- Startkammerstarting chamber
- 124124
- GlühstiftGlow plug
Claims (8)
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Applications Claiming Priority (1)
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| DE102004034242A Expired - Fee Related DE102004034242B4 (en) | 2004-07-15 | 2004-07-15 | Burner for a heater |
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- 2004-07-15 DE DE102004034242A patent/DE102004034242B4/en not_active Expired - Fee Related
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| Title |
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| DE102004034242A1 (en) | 2006-02-09 |
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Effective date: 20120201 |