DE3641643A1

DE3641643A1 - Elektrisch beheizte verdampfungseinrichtung fuer fluessige brennstoffe

Info

Publication number: DE3641643A1
Application number: DE19863641643
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Stausebach
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1986-12-05
Filing date: 1986-12-05
Publication date: 1988-06-16

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdampfungseinrichtung nach dem Oberbegriff des 1. Anspruchs. Der in Diesel- oder Otto-Motoren verbrannte Brennstoff wird den Brennkammern üblicherweise in Form eines Aerosols zugeführt, das entweder in einem Vergaser hergestellt wird oder aber durch unmittelbares Einspritzen desselben in die Brennkammer. Die Aerosolform des Brennstoffs erlaubt keine optimale Verbrennung desselben in der Brennkammer, worunter der Wirkungsgrad und auch die Abgas qualität leiden. Es ist daher bereits versucht worden, den Brennstoff zumindest teilweise in den gasförmigen Zustand zu überführen, ehe er in die Brennkammer eintritt. Hierzu wurden in den Strom des Brennstoffaerosols elektrische Widerstands heizungen eingebaut, wegen der guten elektrischen Leitfähigkeit von Metallen in Form dünner Drähte, die, um die zur Verdampfung des Brennstoffes erforderliche Wärmemenge abgeben zu können glühend gemacht weroen müssen. Diese Drähte sind starker Korrosion ausgesetzt, insbesondere durch den im Dieselkraft stoff vorhandenen Schwefel und haben nicht die erforderliche Lebensdauer erreicht. Die vorerwähnten Probleme treten auch bei kontinuierlich betriebenen Brennkammern, z. B. von Heizungen auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Einrichtung, bei der das elektrisch beheizte, seine Wärme an den Brennstoff abgebende Bauteil aus einem gegenüber diesem beständigen Werk stoff besteht, der darüber hinaus einen so hohen elektrischen Widerstandsbeiwert aufweist, daß auch Körper mit größerem Querschnitt mit verhältnismäßig geringen Stromstärken beheizt werden können, wie sie z. B. an Bord von Kraftfahrzeugen zur Verfügung stehen. Wegen seiner größeren Oberfläche ist die Wärmeabgabe eines solchen Körpers auch dann noch ausreichend, wenn er nur auf eine verhältnismäßig niedrige Temperatur auf geheizt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des 1. Anspruchs angegebenen Mittel. Keramik ist im allgemeinen sehr viel beständiger gegen Schadstoffe im Brenn stoff als es Metalle sind und ihr elektrischer Widerstands beiwert ist ebenfalls höher. Daher können sie mit größerem Querschnitt und daraus folgend mit größerer Oberfläche herge stellt werden, so daß ein zur Verdunstung des Brennstoffes (die bei Benzin z. B. im Bereich von 80 bis 90°C vorsich geht) ausreichender Wärmeübergang bereits erfolgt, wenn ihre Tempe ratur nur um wenige 10 Grade über dieser Verdunstungstemperatur liegt.

Im 2. bis 4. Anspruch werden alternativ zueinander drei besonders geeignet erscheinende Werkstoffe für die Herstellung des Heizelementes angegeben, wobei Heizelemente an sich aus diesen Werkstoffen handelsüblich sind.

Gemäß der im 5. Anspruch vorgeschlagenen Ausgestaltung der Erfindung kann das Rohr selbst, durch das der Brennkammer der Brennstoff zugeführt wird wenigstens zum Teil als ein solches Heizelement ausgestaltet sein, was die Konstruktion gegenüber der bekannten vereinfacht, bei der in diesem Rohr Durchführun gen für die Zuleitungen zum elektrischen Heizdraht vorgesehen werden müssen.

Die im 6. Anspruch vorgeschlagene spezielle Ausgestaltung der Erfindung paßt diese der bekannten, erprobten und keine besonderen Fertigungsprobleme mehr aufwerfenden Konstruktion von Zünd- oder Glühkerzen an.

Gemäß dem Vorschlag des 7. Anspruchs wird eine etwa erforder liche Einspritzdüse für den Brennstoff in die Konstruktion der Verdampfungseinrichtung integriert.

Durch den 8. und 9. Anspruch werden zwei Alternativen der Stromversorgung für die Einrichtung vorgeschlagen, wobei eine kontinuierliche Stromversorgung insbesondere bei der Verwendung in ebenso kontinuierlich arbeitenden Brennern (z. B. für Heiz kessel) in Frage kommt, während eine getaktete Stromzufuhr beim Einsatz der Vorrichtung in Verbrennungsmotoren günstiger erscheint, die selbst im Taktverfahren arbeiten und bei denen (vor allem in Fahrzeugen) die zur Verfügung stehende elektrische Leistung begrenzt sein kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar im Längsaxialschnitt. Eine nur teilweise gezeigte Brennkammer 1, z. B. in einem der Zylinder eines Verbrennungsmotors wird durch eine Wand 2 begrenzt. Ebenso wie eine hier nicht gezeigte, ggf. zusätzlich vorhandene Zündkerze ist in die Wand 2 ein Metallkörper 3 eingeschraubt, wozu er mit einem Sechskantansatz 4 versehen ist. Ebenso ist in das Metall teil 3 ein keramischer Isolierkörper 5, z. B. aus Aluminiumoxid eingesetzt, der ersteres von einem weiteren metallischen Körper 6 trennt, der mit einer Anschlußklemme 7 für die Zufuhr von Strom aus einer beliebigen, hier nicht gezeigten Stromquelle versehen ist. In den weiteren Metallkörper 6 ist eine herkömm liche Einspritzdüse 9 eingeschraubt, mittels derer der in flüssiger Form zugeführte Brennstoff in Aerosolform in das Innere eines bis in die Brennkammer 1 führenden rohrförmigen Heizelementes 10 gebracht wird. Das Heizelement 10 besteht aus einer elektrisch leitenden Keramik, z. B. aus kohlenstoffaser verstärktem Kohlenstoff, Siliziumkarbid oder einer metallischen Sinterkeramik. Sie steht in elektrisch leitender Verbindung einerseits mit dem Pluspol der Stromquelle (über die Anschluß klemme 7) und andererseits mit dessen Minuspol über die Wand 2 der Brennkammer 1. Fließt ein Strom zwischen diesen beiden Polen, erhitzt sich das Heizelement 10 und gibt Wärme an den eingespritzten Brennstoff ab, so daß dieser zumindest teilweise verdampft in die Brennkammer 1 gelangt.

Claims

1. Verdampfungseinrichtung für flüssige, in Aerosolform vorliegende und einer Brennkammer (1) zuzuführende Brennstoffe mit einem elektrisch beheizten Bauteil (10), dadurch gekennzeichnet, daß das beheizte Bauteil (10) aus einer elektrisch leitenden Keramik besteht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (10) aus kohlen stoffaserverstärktem Kohlenstoff besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (10) aus Siliziumkarbid besteht.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (10) aus metallischer Sinterkeramik besteht.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (10) die Form eines in die Wand (2) der Brenn kammer (1) eingesetzten Rohres hat, in dessen Innerem der Brennstoff strömen kann.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (10) an seinem einen Ende leitend mit der auf Minuspotential liegenden Wand (2) der Brennkammer (1) und an seinem anderen Ende über eine Anschlußklemme (7) leitend mit dem Pluspol einer Stromquelle verbunden ist, wobei in an sich bekannter Weise zwischen der Wand der Brennkammer und der Anschlußklemme eine keramische Isolierung (5) angeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in das Rohr (10) eine Vorrichtung (9) zur Überführung des Brennstoffes vom flüssigen Zustand in ein Aerosol eingebaut ist.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer kontinuierlichen Stromzuführung versehen ist.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer getakteten Stromzuführung versehen ist.