DE19521296A1 - Verdampfungsbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdampfungsbrenner nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 Ein derartiger Verdampfungsbrenner ist aus der DE 37 13 460 C2 bekannt.

Aus der DE 37 13 460 C2 ist ein Verdampfungsbrenner für eine Kraftfahr­ zeug-Standheizung bekannt, welcher als Verdampfer für die Brennflüssigkeit ein Vlies aufweist, das Oin einem topfförmigen Träger gehaltert ist.

Der Verdampfer des bekannten Verdampfungsbrenners neigt indessen im Betrieb des Brenners zur Verkokung, da das Vlies den hohen Verbrennungs­ temperaturen in der Brennkammer nur in begrenztem Maße gewachsen ist. Die Verkokungsgefahr tritt auch dann auf, wenn für das Vlies, wie aus der DE 40 03 090 C1 bekannt ist, ein scheibenförmiger Keramikkörper vorgesehen wird. Um die Temperaturbelastung des Vlieses bzw. Keramikkörpers zu vergleich­ mäßigen, ist zwischen dem topfförmigen Träger und dem Vlies bzw. dem Keramikkörper eine Lochscheibe aus Stahl mit einer zum Zentrum hin zunehmenden Anzahl von Durchgangsöffnungen vorgesehen. Ein solcher drei­ schichtiger Aufbau des Verdampfers ist jedoch baulich aufwendig und fertigungstechnisch entsprechend kompliziert, so daß der bekannte Verdampfer bislang keine praktische Anwendung gefunden hat.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, einen Verdampfer für einen Verdampfungsbrenner zu schaffen, welcher baulich einfacher und im Betrieb wesentlich zuverlässiger und wartungsärmer ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verdampfungsbrenners ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, eine monolithische Keramikscheibe mit Sieböffnungen zur räumlichen Trennung der Mischkammer von der Brenn­ kammer vorzusehen. Aufgrund seiner Porosität ist das Keramikmaterial dieser Keramikscheibe extrem aufnahmefähig für Flüssigbrennstoff, der infolge der Kapillarwirkung des Keramikmaterials relativ gleichmäßig über die Keramik­ scheibe verteilt wird. Gegenüber herkömmlichen Verdampfungsbrennern, die mit einem Vlies als Verdampfer arbeiten, erfolgt bei der erfindungsgemäßen Keramikscheibe der Mischvorgang bereits in der Mischkammer oder spätestens beim Hindurchtreten der Brennluft durch die Sieböffnungen der Keramik­ scheibe, wodurch sich ein hoher Durchmischungsgrad für das Luft-Brennstoff- Gemisch ergibt. Hinzu kommt, daß das Luft-Brennstoff-Gemisch über den gesamten Querschnitt der erfindungsgemäßen Keramikscheibe in die Brenn­ kammer strömt, woraus eine gleichmäßige Flammenbildung in der Brenn­ kammer resultiert. Wesentlich ist, daß das hochtemperaturbeständige Keramikmaterial der Keramikscheibe auch bei jahrelangem Betrieb des Verdampfungsbrenners nicht verkokt, so daß sich die Sieböffnungen der Keramikscheibe nicht zusetzen, sondern ihre volle Funktion beibehalten. Für die volle Durchgängigkeit der Sieböffnungen der Keramikscheibe sorgt auch die dauernde Durchströmung der Sieböffnungen mit Luft-Brennstoff-Gemisch. Gleichzeitig wirkt die Keramikscheibe als Flammgitter, welches ein Rückschlagen der Flamme von der Brennkammer in die Mischkammer verhindert.

Infolge der vorgenannten Merkmale ist der erfindungsgemäße Verdampfungs­ brenner einfach und kompakt aufgebaut und besitzt eine hohe Betrieb­ ssicherheit bei hohem Wirkungsgrad sowie großer Störungs- und Wartungs­ armut. Die gelochte Keramikscheibe nach der Erfindung läßt sich leicht und ohne zusätzliche Tragkonstruktion wie z. B. eine topfartige Halterung montieren, was die Herstellung des erfindungsgemäßen Verdampfungsbrenners äußerst wirtschaftlich macht.

Die kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Verdampfungsbrenners erlaubt einen weiten Anwendungsbereich. Beispielsweise eignet sich der erfindungs­ gemäße Verdampfungsbrenner für Kompakt-Heizgeräte, z. B. Wärmetauscher- Heizgeräte, welche die ohnehin in Kraftfahrzeugen vorhandenen Wärme­ tauscher der Fahrzeugheizung in Verbindung mit Klein- und Kleinstbrennern nutzen. Zur Brennstoffzuführung in den erfindungsgemäßen Verdampfungs­ brenner eignet sich ein Flüssigbrennstoff-Dosiersystem, wie es beispielsweise in der DE 44 15 513 A1 des Anmelders beschrieben ist. Der Flüssigbrennstoff wird beim Eintritt in die Mischkammer von dem porösen Keramikmaterial der erfindungsgemaßen Keramikscheibe aufgenommen, über deren Oberfläche verteilt und in die Mischkammer abgedampft.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verdampfungsbrenners ohne Brennluft­ gebläse;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verdampfungsbrenners mit baulich integriertem Brennluftgebläse, und

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine mit feinen Sieböffnungen versehene Keramikscheibe, welche bei beiden Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 die Mischkammer von der Brennkammer trennt und die Brennflüssigkeit verdampft.

Der in den Fig. 1 und 2 im Längsschnitt dargestellte Verdampfungsbrenner 10 weist ein rotationssymmetrisches Misch- und Brennkammergehäuse 4 auf, welches von einer Keramikscheibe 3 in eine linke Mischkammer 1 und eine rechte Brennkammer 2 unterteilt wird. Die Scheibe 3 sitzt mit Paßsitz auf einer ringförmigen Eindrehung der Innenwand des Gehäuses 4, welche im Bereich der Brennkammer 2 ein zylindrisches Profil und im Bereich der Mischkammer 1 ein kegelförmiges Profil aufweist. In axialer Verlängerung der Brennkammer 2 erstreckt sich ein zylindrisches Flammrohr 6.

Das Misch- und Brennkammergehäuse 4 ist mit einem Randflansch 4.2 an ein topfförmiges, rotationssymmetrisches Gehäuse 5 angeflanscht, welches einen Gehäuseboden 5.3 und eine zur Längs- und Rotationsachse 9 symmetrische, nabenförmige Hohlwelle 5.2 aufweist. In die Längsbohrung der Hohlwelle 5.2 ist der Schaft 8.2 einer Glühkerze 8 eingepaßt, der mittels einer Schraube 8. 1 in seiner Lage fixiert wird. Der Zündstift 8.3 erstreckt sich mit seinem Sockel S über die gesamte axiale Länge der Mischkammer 1. Der sich an den Sockel S anschließende Zündstift 8.3 durchsetzt eine zentrale Durchgangsbohrung 3.1 (Fig. 3) der Keramikscheibe 3 und ragt in die Brennkammer 3 und weiter in das Flammrohr 6 hinein. Der Zündstift 8.3 füllt die gesamte Durchgangs­ bohrung 3.1 der Keramikscheibe 3 aus, so daß keine Strömungsleckage zwischen der Mischkammer 1 und der Brennkammer 2 vorhanden ist.

Die Zuführung von Flüssigbrennstoff in die Mischkammer 1 erfolgt über einen im wesentlich radial verlaufenden Kanal 5.1 im Gehäuseboden 5.3 des Gehäuses 5. Der Kanal 5.1 wird in nicht gezeigter Weise von einer Vorrats- und Dosiereinrichtung mit Flüssigbrennstoff gespeist. Der Kanal 5. 1 mündet mit seinem axial verlaufenden Endabschnitt in der Nähe des Zündstiftsockels S in die Mischkammer 1. Die für die Erzeugung eines Luft-Brennstoff­ gemisches erforderliche Brennluft wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 über nicht gezeigte Axialbohrungen in dem Gehäuseboden 5.3 angesaugt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist in dem topfförmigen Gehäuse 5 ein Gebläse 7 untergebracht, welches nach Art eines Boosters Brennluft durch die schon erwähnten, nicht gezeigten Axialbohrungen in dem Gehäuseboden 5.3 in die Mischkammer 2 hineindrückt. Das Gebläse 7 kann nur zeitweilig, insbesondere beim Start des Brenners 10 betrieben werden, um das Anheizen zu beschleunigen. Das Gebläse 7 umfaßt einen auf der Außenseite der Hohlwelle 5.2 drehbar gelagerten Gebläserotor mit Lüfterschaufeln 7.3 sowie einen konzentrisch um die Hohlwelle 5.2 verlaufenden Gebläsestator 7.1, welcher auf dem Gehäuseboden 5.3 befestigt ist.

Das Mischkammer- und Brennkammergehäuse 4 weist im Bereich der Brenn­ kammer 2 eine radiale Bohrung 4.1 zum Einsetzen eines nicht gezeigten Flammwächters auf.

Erfindungswesentlich ist die anhand von Fig. 3 veranschaulichte Ausbildung der monolithischen Keramikscheibe 3 mit feinen Siebbohrungen 3.2, durch welche das in der Mischkammer 1 gebildete Luft-Brennstoff-Gemisch hindurchströmt und in die Brennkammer 2 gelangt. Das Keramikmaterial der Keramikscheibe 3 ist einerseits hitzebeständig, um den Verbrennungs­ temperaturen in der Brennkammer 2 ohne weitere Schutzmaßnahmen wider­ stehen zu können, und ist andererseits porös beziehungsweise saugfähig, um Flüssigbrennstoff (a) aufsaugen, (b) über seine gesamte Oberfläche verteilen und (c) über seine gesamte Oberfläche in die Mischkammer 1 abdampfen zu können. Der axiale Endabschnitt des Brennstoffkanals 5.1 ist, wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, gegen die Oberfläche der Keramikscheibe 3 gerichtet, so daß der unter einem konstanten Druck zugeführte Flüssigbrennstoff im Strahl gegen die mischkammerseitige Oberfläche der Keramikscheibe gespritzt und dort aufgesaugt wird.

Claims (4)

1. Verdampfungsbrenner einer Nutz-, Zusatz- oder Standheizung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Verdampfer für einen Flüssigbrennstoff, welcher eine saugfähige Keramikscheibe aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die hochtemperaturbeständige, monolithische Keramikscheibe (3) mit feinen Siebbohrungen (3.2) versehen ist und eine axiale Durchgangsbohrung (3.1) zum Hindurchführen einer Zündvorrichtung (8) aufweist, wobei die Keramikscheibe (3) eine Trennwand zwischen einer Mischkammer (1) und einer Brennkammer (2) des Verdampfungsbrenners (10) bildet.

2. Verdampfungsbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zündvorrichtung (8) eine Glühkerze vorgesehen ist, die sich in axialer Richtung durch die Mischkammer (1) und die Brennkammer (2) erstreckt.

3. Verdampfungsbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Flüssigbrennstoff in die Mischkammer (1) über einen Zuführungskanal (5.1) in einer rückwärtigen Begrenzungswand (5.3) der Mischkammer (1) zugeführt wird.

4. Verdampfungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtige Begrenzungswand (5.3) der Mischkammer (1) Teil eines Brennluftgebläsegehäuses (5) ist, das sich in axialer Verlängerung der Mischkammer (1) erstreckt und in welchem ein Gebläserad (7.2) eines elektrischen Brennluftgebläses (7) angeordnet ist.