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WO2006056179A1 - Baugruppe für ein heizgerät sowie verfahren zur herstellung derselben - Google Patents

Baugruppe für ein heizgerät sowie verfahren zur herstellung derselben Download PDF

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WO2006056179A1
WO2006056179A1 PCT/DE2005/002101 DE2005002101W WO2006056179A1 WO 2006056179 A1 WO2006056179 A1 WO 2006056179A1 DE 2005002101 W DE2005002101 W DE 2005002101W WO 2006056179 A1 WO2006056179 A1 WO 2006056179A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
oxide
assembly
combustion chamber
fuel
composite material
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/DE2005/002101
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Erbacher
Michael Rozumek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Webasto SE
Original Assignee
Webasto SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Webasto SE filed Critical Webasto SE
Publication of WO2006056179A1 publication Critical patent/WO2006056179A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a device comprising at least one fuel nozzle and a combustion chamber part for a heating device operated with liquid or gaseous fuel, in particular for a motor vehicle heating device. Furthermore, the invention relates to an assembly for a heater operated with liquid or gaseous fuel, in particular for a motor vehicle heating device, wherein the assembly comprises at least one fuel nozzle and one combustion chamber part.
  • the combustion chambers of heaters operated with gaseous and liquid fuel are produced from high-performance steels which, on the one hand, are very expensive on the one hand on the material price and, on the other hand, are very expensive to process. Ceramic components, such as an ignition device in the form of a glow plug, or a fuel nozzle, must be coupled with the steel components by means of very complex connection techniques. Derarti ⁇ ge connection techniques are complex, error prone and expensive.
  • the object of the invention is to refine the methods and assemblies of the generic type such that the complicated connection techniques are dispensed with. can and at the same time the use at higher temperatures is possible.
  • the inventive method is based on the generic state of the art in that the fuel nozzle and the combustion chamber part are made in one piece from a ceramic oxide / oxide composite oxide material. If the fuel nozzle and the combustion chamber part or the entire combustion chamber are produced in one piece, preferably in a production step, the subsequent, complicated connection of these components can be dispensed with. Further allows the use of a rule kerami ⁇ oxide / oxide composite fiber material, that the assembly is exposed to temperatures of up to 1500 0 C. This is not possible in the known combustion chambers made of steel, since such combustion chambers survive only up to temperatures of about 1200 0 C harmless.
  • the ceramic oxide / oxide fiber composite material is produced by applying a sintering process to a high-strength fiber fabric and a matrix of porous mullite.
  • a sintering process to a high-strength fiber fabric and a matrix of porous mullite.
  • other ceramic nanoparticles may be used instead of mullite.
  • the high-strength fiber fabric may be, for example, Nextel 720 or Nextel 610.
  • a colloidal suspension containing a Mi For constructing the matrix, a colloidal suspension containing a Mi.
  • the nano- and submicron powders contain a finely porous structure during sintering.
  • the manufacturing process developed within the framework of the above-mentioned dissertation is characterized by the fact that it allows the use of simple and inexpensive laminating techniques known per se,
  • the colloidal preparation leads to homogeneous, low-defect structures of high chemical purity.
  • By eliminating the otherwise customary fiber coating and post-infiltration steps, a cost-effective production of said oxide / oxide fiber composite material is achieved possible.
  • the method according to the invention comprises the use of a laminating technique.
  • laminating techniques are known, for example, from the field of producing components made of fiber-reinforced plastics.
  • the assembly further comprises an ignition device, and that the ignition device is pushed into a still tough oxide / oxide fiber composite material during the production of the assembly via a joining process.
  • This solution represents a particularly simple connection of the ignition device, for example in the form of a glow plug, and the combustion chamber, so that this too can be dispensed with in terms of complex connection techniques.
  • the fuel nozzle is a Venturi nozzle.
  • a Venturi nozzle makes possible a particularly good mixing of the fuel supplied to the nozzle via a fuel needle with the nozzle likewise supplied combustion air.
  • the assembly according to the invention is based on the generic state of the art in that the fuel nozzle and the combustion chamber part are made in one piece from a ceramic oxide / oxide fiber composite material.
  • the ceramic oxide / oxide fiber composite material is produced by applying a sintering process to a high-strength fiber web and a matrix of porous mullite.
  • mullite it is also possible to use other ceramic nanoparticles, if appropriate.
  • the combustion chamber part substantially forms the combustion chamber.
  • further components provided in the region of the combustion chamber are likewise produced from a ceramic oxide / oxide fiber composite material.
  • the Bau ⁇ group further comprises an ignition device, and that the ignition device was inserted during the manufacture of the assembly via a joining process in still tough oxide / oxide fiber composite material.
  • the ceramic is tough and not all the ignition devices are suitable for being subjected to a sintering process. Therefore, alternatively, the insertion of the Zündeinrich ⁇ tion can be provided in the finished ceramic as a press fit.
  • the fuel nozzle is a Venturi nozzle.
  • any heating device operated with liquid or gaseous fuel in particular any motor vehicle heating device operated with liquid or gaseous fuel, which has an assembly according to the invention, falls within the scope of protection of the appended claims.
  • Essential to the invention is the finding that modern oxide / oxide fiber composite materials, which have been developed in particular as thermal protection of spacecraft or as a radome of hypersonic missiles, can also be used particularly advantageously in connection with fuel-operated heating appliances.
  • the use of form-fitting joining processes leads to a significant reduction in manufacturing costs.
  • the following fastening options are possible as positive-fit joining processes: screwing, clipping, notching, press-fitting, direct bonding during the production (lamination) of the ceramic fiber in the green state and in particular clamping-joining processes.
  • connection with a screw connection additionally or alternatively to the use of conventional screws, it can be provided in a particularly advantageous manner that individual components are provided with external threads which cooperate with internal threads cooperating in other components.
  • connection between steel and ceramic is very complicated, since the connection between the harder ceramic and the softer steel joining partner loosens (abrasion / wear) and the ceramic - because it is brittle - damage, especially when the component is subjected to vibration threatening.
  • the toughness / elasticity of the ceramic used according to the invention allows the abovementioned joining processes, since the elastic bias always ensures an integral connection of the joining partners. This precludes free machining of the ceramic during vibrations.
  • the invention can be used in conjunction with all types of burner having a fuel nozzle, ie in particular with injection or atomizer burners. As far as a nozzle for fuel feed is provided even in the case of an evaporator burner, the invention can of course also be used.
  • FIG. 1 shows a burner having a first embodiment of the assembly according to the invention for a heater operated with liquid fuel
  • Figure 2 shows a second embodiment of the assembly according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a burner for a heating device 10 operated with liquid fuel, which as such is only indicated as a block.
  • the burner comprises a combustion chamber designated as a whole by 120, which is formed by a combustion chamber part 34 and a further combustion chamber part 122.
  • a baffle 16 is provided, inter alia, for evaporation.
  • the baffle 16 has baffle apertures 30, only two of which are shown.
  • a baffle plate produced from the ceramic material can also be partially replaced by an evaporator function due to the material's porosity. take on by the material caching fuel droplets from the nozzle and a controlled Ver ⁇ evaporation supplies, which leads to a good fuel treatment and thus to a very clean combustion.
  • baffle plate 16 is associated with a starting chamber 28, in which in be ⁇ known manner an ignition device 18 protrudes.
  • a flame tube 22 is arranged to the left of the combustion chamber 120, which forms a secondary combustion chamber and communicates with the combustion chamber 120 via a combustion chamber outlet 48.
  • a secondary combustion chamber outlet 50 communicates with an exhaust gas system not shown here, which may also be formed, at least in part, from a ceramic oxide / oxide fiber composite material.
  • a fuel nozzle 20 is shown in the form of a venturi.
  • the Venturi nozzle By manufacturing the Venturi nozzle from the porous material, a certain evaporating property of the nozzle walls with respect to the deposition of fuel can optionally be advantageously realized.
  • the fuel nozzle 20 protrudes ei ⁇ ne here not closer interest fuel needle 26, as is also known per se.
  • the fuel nozzle 20 and a combustion chamber part 34 in the form of a collar are produced in one piece from a ceramic oxide / oxide fiber composite material.
  • the module continues to form a heat shield 24, the in the cylindrical combustion chamber 34 passes.
  • the heat shield may have secondary air puffing to supply secondary air to the combustion chamber in addition to the combustion air supplied through the nozzle, in particular, twisted secondary air.
  • the entire combustion chamber 120, the baffle 16 and the flame tube 22 are also made of a ceramic oxide / oxide fiber composite material.
  • all of the components mentioned are connected to one another by a form-fitting joining process carried out as a clamping-joining process, as will be explained in more detail below.
  • the assembly according to the invention which in the case illustrated in FIG. 1 comprises the combustion chamber part 34, the fuel nozzle 20 and the heat shield 24, is made of a ceramic oxide / oxide fiber composite material, in particular the material explained in more detail below.
  • a ceramic oxide / oxide fiber composite material in particular the material explained in more detail below.
  • be ⁇ known laminating techniques can be used.
  • the ignition device 18 has been inserted directly into the tough fiber ceramic via a joining process such that an opening 52 results in the component. Therefore, complex connection techniques can also be omitted in this regard.
  • the flame tube 22 and the baffle plate 16 are also made of an oxide / oxide fiber composite material.
  • the baffle plate 16 is first introduced into the further combustion chamber part 122, such that it rests against a peripheral web 32 formed by the further combustion chamber part 122. Subsequently, the component forming the nozzle 20, the combustion chamber part 34 and the heat shield 24, which already carries the ignition device 18, is inserted with the collar 34 into the further combustion chamber part 122. The dimensions are chosen so that the Kra ⁇ gene 34 clamps the baffle plate 16 in cooperation with the web 32.
  • a first clamping device 44 in the form of a first clamping ring is used to connect a first flange 36 of the further combustion chamber part 122 with a third flange 40, which in the case shown is also formed by the assembly according to the invention and perpendicular to the first Collar 34 extends.
  • the first clamping ring 44 may be at least slightly V-shaped to bias the first flange 36 and the third flange 40 towards one another.
  • the flame tube 22 is fastened, likewise via a clamping joining process.
  • the combustion chamber 12 has a second flange 38, which cooperates with a formed by the combustion tube 22 fourth flange 42 by the second flange 38 and the fourth flange 42 via a second clamping ring 46 are biased towards each other.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the erfindungsge ⁇ MAESSEN assembly.
  • the combustion chamber 12 is formed in one piece with a fuel nozzle 20 and a section acting as a heat shield 24, specifically of a ceramic oxide / oxide fiber composite material, in particular the workpiece explained in more detail below. material.
  • a ceramic oxide / oxide fiber composite material in particular the workpiece explained in more detail below. material.
  • laminating can be used. Mechanical reworking by drilling, milling, sawing, milling, thread cutting and so on can likewise be carried out in this case as well as in all other cases if this is necessary.
  • the ignition device 18 was inserted directly into the tough fiber ceramic, without using complex connection techniques.
  • a combustion chamber opening 54 results in the region of the heat shield 24.
  • Behind the combustion chamber outlet 48 preferably extends a flame tube, not shown, which can form a secondary combustion chamber.

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  • Gas Burners (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer zumindest eine Brennstoffdüse (20) und ein Brennkammerteil (12; 34) umfassenden Baugruppe (20, 12; 20, 34) für ein mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff betriebenes Heizgerät (10) , insbesondere für ein Kraftfahrzeugheizgerät. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Baugruppe (20, 12; 20, 34) für ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät (10) , insbesondere für ein Kraftfahrzeugheizgerät (10) , wobei die Baugruppe (20, 12; 20, 34) zumindest eine Brennstoff düse (20) und ein Brennkammerteil (12; 34) umfasst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Brennstoff düse (20) und das Brennkammerteil (12; 34) einstückig aus einem keramischen Oxid/Oxid- Faserverbundwerkstoff hergestellt werden.

Description

Baugruppe für ein Heizgerät sowie Verfahren zur Herstellung derselben
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her- Stellung einer zumindest eine Brennstoffdüse und ein Brenn¬ kammerteil umfassenden Baugruppe für ein mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff betriebenes Heizgerät, insbesondere für ein Kraftfahrzeugheizgerät. Weiterhin betrifft die Er¬ findung eine Baugruppe für ein mit flüssigem oder gasförmi¬ gem Brennstoff betriebenes Heizgerät, insbesondere für ein Kraftfahrzeugheizgerät, wobei die Baugruppe zumindest eine Brennstoffdüse und ein Brennkammerteil umfasst. Derzeit werden beispielsweise die Brennkammern von mit gasförmigem und flüssigem Brennstoff betriebenen Heizgeräten aus Hoch¬ leistungsstählen hergestellt, die einerseits vom Material- preis her sehr teuer und andererseits von der Verarbeitung sehr aufwendig sind. Keramische Bauteile, wie zum Beispiel eine Zündeinrichtung in Form eines Glühstifts, oder einer Brennstoffdüse, müssen über sehr aufwendige Verbindungs- techniken mit den Stahlbauteilen gekoppelt werden. Derarti¬ ge Verbindungstechniken sind komplex, fehlerträchtig und teuer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemä¬ ßen Verfahren und Baugruppen derart weiterzubilden, dass auf die komplizierten Verbindungstechniken verzichtet wer- den kann und gleichzeitig der Einsatz bei höheren Tempera¬ turen möglich wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen An- sprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Er¬ findung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren baut auf den gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass die Brennstoffdüse und das Brennkammerteil einstückig aus einem keramischen O- xid/Oxid-Faserverbundwerkstoff hergestellt werden. Wenn die Brennstoffdüse und das Brennkammerteil beziehungsweise die gesamte Brennkammer einstückig, vorzugsweise in einem Her¬ stellungsschritt, hergestellt werden, kann auf die nach¬ trägliche, komplizierte Verbindung dieser Bauteile verzich¬ tet werden. Weiterhin ermöglicht der Einsatz eines kerami¬ schen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoffes, dass die Baugruppe Temperaturen von bis zu 1500 0C ausgesetzt wird. Dies ist bei den bekannten Brennkammern aus Stahl nicht möglich, da derartige Brennkammern nur Temperaturen bis zu ungefähr 1200 0C schadlos überstehen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorzugsweise vorge¬ sehen, dass der keramische Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff durch Anwenden eines Sinterprozesses auf ein hochfestes Fa¬ sergewebe und eine Matrix aus porösem Mullit hergestellt wird. Anstelle von Mullit können gegebenenfalls auch andere keramische Nanopartikel verwendet werden. Ein derartiger keramischer Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff ist beispiels¬ weise in der Dissertation "Kolloidale Herstellung und Ent- wicklung eines neuen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoffes" von R. Simon (Montana Universität Loben, 2004) beschrieben. Demgemäß kann das hochfeste Fasergewebe beispielsweise vom Typ Nextel 720 oder Nextel 610 sein. Zum Aufbau der Matrix wird eine kolloidale Suspension verwendet, die eine Mi¬ schung aus Nano- und Submikron-Pulvern enthält und beim Sintern eine feinporöse Struktur bildet. Das im Rahmen der genannten Dissertation entwickelte Herstellungsverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass es den Einsatz von einfa- chen und kostengünstigen, an sich bekannten Laminiertechni- ken ermöglicht, wie sie zur Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen bekannt sind. Die kolloidale Herstellung führt zu homogenen, defektarmen Gefügen von ho¬ her chemischer Reinheit. Durch den Wegfall der sonst übli- chen Faserbeschichtung und Nachinfiltrationsschritte wird eine kostengünstige Herstellung des genannten Oxid/Oxid- Faserverbundwerkstoffs möglich.
Darüber hinaus wird für das erfindungsgemäße Verfahren be- vorzugt, dass es den Einsatz einer Laminiertechnik umfasst. Derartige Laminiertechniken sind beispielsweise aus dem Be¬ reich der Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen bekannt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Baugruppe weiterhin ei¬ ne Zündeinrichtung umfasst, und dass die Zündeinrichtung während der Herstellung der Baugruppe über einen Fügepro- zess in noch zähen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff einge- schoben wird. Diese Lösung stellt eine besonders einfache Verbindung der Zündeinrichtung, beispielsweise in Form ei¬ nes Glühstifts, und der Brennkammer dar, so dass auch dies- bezüglich auf aufwendige Verbindungstechniken verzichtet werden kann.
Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird weiterhin bevorzugt, dass die Brennstoffdüse eine Venturi- düse ist. Der Einsatz einer derartigen Venturidüse ermög¬ licht eine besonders gute Vermischung des der Düse über ei¬ ne Brennstoffnadel zugeführten Brennstoffes mit der Düse ebenfalls zugeführter Brennluft.
Die erfindungsgemäße Baugruppe baut auf den gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass die Brennstoffdüse und das Brennkammerteil einstückig aus einem keramischen O- xid/Oxid-Faserverbundwerkstoff hergestellt sind. Dadurch ergeben sich die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Eigenschaften und Vorteile in glei¬ cher oder ähnlicher Weise, weshalb zur Vermeidung von Wie¬ derholungen auf die entsprechenden Ausführungen im Zusam¬ menhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen wird.
Gleiches gilt sinngemäß für die folgenden bevorzugten Aus¬ führungsformen der erfindungsgemäßen Baugruppe, wobei auch diesbezüglich auf die entsprechenden Erläuterungen im Zu- sammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen wird.
Auch für die erfindungsgemäße Baugruppe wird bevorzugt, dass der keramische Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff durch Anwenden eines Sinterprozesses auf ein hochfestes Faserge¬ webe und eine Matrix aus porösem Mullit hergestellt ist. Anstelle von Mullit können gegebenenfalls auch andere kera¬ mische Nanopartikel verwendet werden.
Weiterhin wird es als vorteilhaft erachtet, dass das Brenn- kammerteil die Brennkammer im Wesentlichen bildet. Selbst¬ verständlich ist es ebenfalls möglich, dass weitere im Be¬ reich der Brennkammer vorgesehene Komponenten ebenfalls aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff herge¬ stellt sind.
Weiterhin wird es als vorteilhaft erachtet, dass die Bau¬ gruppe weiterhin eine Zündeinrichtung umfasst, und dass die Zündeinrichtung während der Herstellung der Baugruppe über einen Fügeprozess in noch zähen Oxid/Oxid-Faserverbundwerk- stoff eingeschoben wurde. Andererseits ist die Keramik auch im gesinterten Zustand zäh und nicht alle Zündeinrichtungen sind dazu geeignet, einem Sinterprozess ausgesetzt zu wer¬ den. Daher kann alternativ das Einschieben der Zündeinrich¬ tung in die fertige Keramik als Presspassung vorgesehen sein.
Auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Baugruppe wird es als vorteilhaft erachtet, dass die Brennstoffdüse eine Venturidüse ist.
Jedes mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff betriebene Heizgerät, insbesondere jedes mit flüssigem oder gasförmi¬ gem Brennstoff betriebene Kraftfahrzeugheizgerät, das eine erfindungsgemäße Baugruppe aufweist, fällt in den Schutzbe- reich der zugehörigen Ansprüche. Wesentlich für die Erfindung ist die Erkenntnis, dass mo¬ derne Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoffe, die insbesondere als Thermalschütz von Raumfahrzeugen oder als Radom von Hy¬ perschallflugkörpern entwickelt wurden, auch im Zusammen- hang mit brennstoffbetriebenen Heizgeräten besonders vor¬ teilhaft eingesetzt werden können, wobei insbesondere die Anwendung von Formschluss-Fügeprozessen zu einer deutlichen Senkung der Herstellungskosten führt. Als Formschluss-Fü- geprozess kommen beispielsweise die folgenden Befestigungs- möglichkeiten in Betracht: Verschrauben, Klipsen, Rasten, Presspassung, direktes Verbinden bei der Herstellung (Lami- nierung) der Faserkeramik im Grünzustand und insbesondere Klemm-Fügeprozesse. Im Zusammenhang mit einer Verschraubung kann zusätzlich oder alternativ zum Einsatz herkömmlicher Schrauben in besonders vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass einzelne Komponenten mit Außengewinden versehen sind, die mit in anderen Komponenten zusammenwirkenden Innenge¬ winden zusammenwirken. Beim Stand der Technik ist die Ver¬ bindung zwischen Stahl und Keramik sehr aufwendig, da sich insbesondere bei Vibrationsbeanspruchung des Bauteils die Verbindung zwischen der härteren Keramik und dem weicheren Stahlfügepartner lockert (Abrassion/Abnutzung) und der Ke¬ ramik - da spröde - eine Beschädigung droht. Die Zähig¬ keit/Elastizität der erfindungsgemäß eingesetzten Keramik erlaubt die oben genannten Fügeprozesse, da durch die elas¬ tische Vorspannung immer eine einstückige Verbindung der Fügepartner gewährleistet wird. Damit ist ein sich Freiar¬ beiten der Keramik bei Vibrationen ausgeschlossen. Durch den Einsatz der genannten Werkstoffe wird die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Baugruppen erhöht, wobei die Herstel¬ lungskosten gleichzeitig sinken. Die Erfindung kann in Verbindung mit allen Brennertypen eingesetzt werden, die eine Brennstoffdüse aufweisen, also insbesondere mit Injektions- oder Zerstäuberbrennern. So¬ fern auch bei einem Verdampferbrenner eine Düse zur Brenn- StoffZuführung vorgesehen ist, kann die Erfindung selbst¬ verständlich ebenfalls zum Einsatz kommen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfol¬ gend anhand der zugehörigen Zeichnungen beispielhaft erläu- tert.
Es zeigen:
Figur 1 einen eine erste Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Baugruppe aufweisenden Brenner für ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät, und
Figur 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Baugruppe.
Figur 1 zeigt schematisch einen Brenner für ein mit flüssi¬ gem Brennstoff betriebenes Heizgerät 10, das als solches lediglich als Block angedeutet ist. Der Brenner umfasst ei- ne insgesamt mit 120 bezeichnete Brennkammer, die durch ein Brennkammerteil 34 und ein weiteres Brennkammerteil 122 ge¬ bildet wird. In der Brennkammer 120 ist eine unter anderem zur Verdampfung vorgesehene Prallscheibe 16 angeordnet. Die Prallscheibe 16 weist Prallscheibendurchbrüche 30 auf, von denen lediglich zwei dargestellt sind. Eine aus dem kerami¬ schen Material hergestellte Prallscheibe kann durch die Po¬ rosität des Materials auch teilweise eine Verdampferfunkti- on einnehmen, indem das Material Brennstofftröpfchen aus der Düse zwischenspeichert und einer kontrollierten Ver¬ dampfung zuführt, was zu einer guten Brennstoff- Aufbereitung und damit zu einer sehr sauberen Verbrennung führt. Im Falle einer Stahl-Prallscheibe können diese Tröpfchen unter Umständen durch den xx-Effekt von der hei¬ ßen, glatten Oberfläche abspringen und durch die Brennluft in den stromabwärtigen Teil des Brenners geführt werden. Dies kann zu einer unvollständigen Verbrennung und schlech- ten Abgaswerten führen. Darüber hinaus ist der Prallscheibe 16 eine Startkammer 28 zugeordnet, in die in an sich be¬ kannter Weise eine Zündeinrichtung 18 ragt. Bezogen auf die Darstellung von Figur 1 ist links neben der Brennkammer 120 ein Flammrohr 22 angeordnet, das einen Sekundärbrennraum bildet und über einen Brennkammerauslass 48 mit der Brenn¬ kammer 120 in Verbindung steht. Ein Sekundärbrennraumaus- lass 50 steht mit einer hier nicht näher dargestellten Ab¬ gasanlage in Verbindung, die zumindest teilweise ebenfalls aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff ge- bildet sein kann. Rechts von der Prallscheibe 16 ist eine Brennstoffdüse 20 in Form einer Venturidüse dargestellt. Durch eine Fertigung der Venturidüse aus dem porösen Mate¬ rial kann gegebenenfalls eine gewisse Verdampfereigenschaft der Düsenwände bezüglich Brennstoffniederschlagen vorteil- haft verwirklicht werden. In die Brennstoffdüse 20 ragt ei¬ ne hier nicht näher interessierende Brennstoffnadel 26, wie dies an sich ebenfalls bekannt ist. Bei der in Figur 1 ge¬ zeigten, durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellbaren Baugruppe sind die Brennstoffdüse 20 und ein Brennkammer- teil 34 in Form eines Kragens einstückig aus einem kerami¬ schen Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff hergestellt. Dabei bildet die Baugrippe weiterhin einen Hitzeschild 24, der in den zylindrischen Brennkammerteil 34 übergeht. Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann der Hitzeschild bei bestimmten Ausführungsformen eine Sekundärluftbelochung aufweisen, um der Brennkammer neben der durch die Düse zugeführten Brenn- luft Sekundärluft zuzuführen, insbesondere verdrallte Se¬ kundärluft.
Obwohl dies nicht zwingend erforderlich ist, wird bevor¬ zugt, dass die gesamte Brennkammer 120, die Prallscheibe 16 sowie das Flammrohr 22 ebenfalls aus einem keramischen O- xid/Oxid-Faserverbundwerkstoff hergestellt sind. Im darge¬ stellten Fall sind sämtliche der genannten Komponenten durch einen als Klemm-Fügeprozess ausgeführten Formschluss- Fügeprozess miteinander verbunden, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird.
Um zu dem in Figur 1 dargestellten Brenner zu gelangen, kann wie folgt vorgegangen werden. Zunächst wird die erfin¬ dungsgemäße Baugruppe, die im in Figur 1 dargestellten Fall den Brennkammerteil 34, die Brennstoffdüse 20 und den Hit¬ zeschild 24 umfasst, aus einem keramischen Oxid/Oxid- Faserverbundwerkstoff hergestellt, insbesondere dem ein¬ gangs näher erläuterten Werkstoff. Dabei können an sich be¬ kannte Laminiertechniken eingesetzt werden. Als Besonder- heit ist in diesem Zusammenhang zu erwähnen, das die Zünd¬ einrichtung 18 über einen Fügeprozess direkt in die zähe Faserkeramik eingeschoben wurde, derart, dass sich ein Durchbruch 52 in dem Bauteil ergibt. Daher können auch diesbezüglich aufwendige Verbindungstechniken entfallen. Das Flammrohr 22 sowie die Prallscheibe 16 werden ebenfalls aus einem Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff hergestellt. Zur Montage des Brenners wird zunächst die Prallscheibe 16 in das weitere Brennkammerteil 122 eingeführt, derart, dass sie an einem von dem weiteren Brennkammerteil 122 gebilde¬ ten umlaufenden Steg 32 anliegt. Anschließend wird das die Düse 20, das Brennkammerteil 34 und den Hitzeschild 24 bil¬ dende Bauteil, das bereits die Zündeinrichtung 18 trägt, mit dem Kragen 34 in das weitere Brennkammerteil 122 einge¬ setzt. Die Abmessungen sind dabei so gewählt, dass der Kra¬ gen 34 die Prallscheibe 16 im Zusammenwirken mit dem Steg 32 festklemmt. Anschließend wird eine erste Klemmvorrich¬ tung 44 in Form eines ersten Spannrings verwendet, um einen ersten Flansch 36 des weiteren Brennkammerteils 122 mit ei¬ nem dritten Flansch 40 zu verbinden, der im dargestellten Fall ebenfalls von der erfindungsgemäßen Baugruppe gebildet wird und sich senkrecht zu dem Kragen 34 erstreckt. Der erste Spannring 44 kann gegebenenfalls zumindest leicht V- förmig ausgebildet sein, um den ersten Flansch 36 und den dritten Flansch 40 aufeinander zu vorzuspannen. Anschlie¬ ßend wird das Flammrohr 22 befestigt, ebenfalls über einen Klemm-Fügeprozess. Zu diesem Zweck weist die Brennkammer 12 einen zweiten Flansch 38 auf, der mit einem durch das Brennrohr 22 gebildeten vierten Flansch 42 zusammenwirkt, indem der zweite Flansch 38 und der vierte Flansch 42 über einen zweiten Spannring 46 aufeinander zu vorgespannt wer- den.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsge¬ mäßen Baugruppe. Gemäß der Darstellung von Figur 2 ist die Brennkammer 12 einstückig mit einer Brennstoffdüse 20 und einem als Hitzeschild 24 wirkenden Abschnitt ausgebildet, und zwar aus einem keramischen Oxid/Oxid-Faserverbundwerk¬ stoff, insbesondere dem eingangs näher erläuterten Werk- stoff. Zur Erzeugung der dargestellten Geometrie können an sich bekannte Laminierverfahren eingesetzt werden. Eine me¬ chanische Nachbearbeitung durch Bohren, Fräsen, Sägen, Fei¬ len, Gewindeschneiden und so weiter kann in diesem wie auch in allen anderen Fällen ebenfalls vorgenommen werden, wenn dies erforderlich ist. Als Besonderheit ist auch in diesem Fall hervorzuheben, dass die Zündeinrichtung 18 direkt in die zähe Faserkeramik eingeschoben wurde, ohne aufwendige Verbindungstechniken einzusetzen. Durch das Einschieben der Zündeinrichtung 18 ergibt sich im Bereich des Hitzeschilds 24 ein Brennkammerdurchbruch 54. Hinter dem Brennkammeraus- lass 48 erstreckt sich vorzugsweise ein nicht dargestelltes Flammrohr, das einen Sekundärbrennraum bilden kann.
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.
Bezugszeichenliste:
10 Heizgerät
12 Brennkammer
14 Verdampfer-Vlies
14a erster Abschnitt
14b zweiter Abschnitt
16 PrallScheibe
18 Zündeinrichtung
20 Brennstoffdüse
22 Sekundärbrennbereich/Flammrohr
24 Hitzeschild
26 Brennstoffnadel 28 Startkammer
30 Prallscheibendurchbrüche
32 Steg
34 Kragen 36 erster Flansch '-
38 zweiter Flansch
40 dritter Flansch
42 vierter Flansch
44 erste Klemmvorrichtung/erster Spannring 46 zweiter Spannring
48 Brennkammerauslass
50 Sekundärbrennraumauslass
52 Durchbruch
54 Brennkammerdurchbruch 56 Brennstoffleitung
120 Brennkammer
122 Brennkammerteil

Claims

ANSPRUCHE
1. Verfahren zur Herstellung einer zumindest eine Brenn¬ stoffdüse (20) und ein Brennkammerteil (12; 34) umfassenden Baugruppe (20, 12; 20, 34) für ein mit flüssigem oder gas¬ förmigem Brennstoff betriebenes Heizgerät (10) , insbesonde¬ re für ein Kraftfahrzeugheizgerät (10) , dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Brennstoffdüse (20) und das Brennkammer¬ teil (12; 34) einstückig aus einem keramischen Oxid/Oxid- Faserverbundwerkstoff hergestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Oxid/Oxid-Faserverbundwerkstoff durch Anwenden eines Sinterprozesses auf ein hochfestes Faserge- webe und eine Matrix aus porösem Mullit hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, dass es den Einsatz einer Laminiertechnik umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (20, 12; 20, 34) weiterhin eine Zündeinrichtung (18) umfasst, und dass die Zündeinrichtung (18) während der Herstellung der Baugruppe (20, 12; 20, 34) über einen Fügeprozess in noch zähen O- xid/Oxid-Faserverbundwerkstoff eingeschoben wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüse (20) eine Venturidüse ist.
6. Baugruppe (20, 12; 20, 34) für ein mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff betriebenes Heizgerät (10) , insbe¬ sondere für ein Kraftfahrzeugheizgerät (10) , wobei die Bau¬ gruppe (20, 12; 20, 34) zumindest eine Brennstoffdüse (20) und ein Brennkammerteil (12; 34) umfasst, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Brennstoffdüse (20) und das Brennkammer¬ teil (12; 34) einstückig aus einem keramischen Oxid/Oxid- Faserverbundwerkstoff hergestellt sind.
7. Baugruppe (20, 12; 20, 34) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Oxid/Oxid-Faserverbund¬ werkstoff durch Anwenden eines Sinterprozesses auf ein hochfestes Fasergewebe und eine Matrix aus porösem Mullit hergestellt ist.
8. Baugruppe (20, 12; 20, 34) nach Anspruch 6 oder 7, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Brennkammerteil (12) die Brennkammer (12) im Wesentlichen bildet.
9. Baugruppe (20, 12; 20, 34) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe weiterhin eine Zündeinrichtung (18) umfasst, und dass die Zündein¬ richtung (18) während der Herstellung der Baugruppe (20, 12; 20, 34) über einen Fügeprozess in noch zähen Oxid/Oxid- Faserverbundwerkstoff eingeschoben wurde.
10. Baugruppe nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüse (20) eine Venturi- düse ist.
11. Mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff betriebenes Heizgerät (10) , insbesondere Kraftfahrzeugheizgerät, da¬ durch gekennzeichnet, dass es eine Baugruppe nach einem der Ansprüche 6 bis 10 aufweist.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006027188A1 (de) * 2006-06-12 2007-12-13 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Verdampferbaugruppe für einen Verdampferbrenner, insbesondere für eine Fahrzeugheizung oder eine Gebäudeheizung
DE102007061518A1 (de) * 2007-12-20 2009-06-25 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Brennkammerbaugruppe für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät
DE102008009372A1 (de) * 2008-02-14 2009-11-05 Feuerfest & Brennerbau Gmbh Strahlungsbrenner mit Regenerationsfunktion

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19750964A1 (de) * 1997-11-18 1999-05-20 Eberspaecher J Gmbh & Co Brennkammerherstellungsverfahren sowie hiernach gefertigte Brennkammer eines Fahrzeug-Heizgeräts
EP1142852A2 (de) * 2000-04-07 2001-10-10 DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verbundkeramikmaterial mit gradierter thermochemischer Schutzschicht
DE10121144A1 (de) * 2001-04-30 2002-11-07 Webasto Thermosysteme Gmbh Heizgerät mit einem Sekundärbrennbereich
EP1275901A2 (de) * 2001-06-26 2003-01-15 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Verdampferbrenner
EP1291579A2 (de) * 2001-09-10 2003-03-12 Webasto Thermosysteme International GmbH Düse zum Zerstäuben von flüssigem Brennstoff

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19732607A1 (de) * 1997-07-29 1999-02-04 Schneidawind Melitta Nachbrenner für ein Heizungsgerät
JPH11351521A (ja) * 1998-04-10 1999-12-24 Rinnai Corp 燃焼装置
DE10114903A1 (de) * 2001-03-26 2002-10-17 Invent Gmbh Entwicklung Neuer Technologien Brenner für ein Gas/Luft-Gemisch

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19750964A1 (de) * 1997-11-18 1999-05-20 Eberspaecher J Gmbh & Co Brennkammerherstellungsverfahren sowie hiernach gefertigte Brennkammer eines Fahrzeug-Heizgeräts
EP1142852A2 (de) * 2000-04-07 2001-10-10 DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verbundkeramikmaterial mit gradierter thermochemischer Schutzschicht
DE10121144A1 (de) * 2001-04-30 2002-11-07 Webasto Thermosysteme Gmbh Heizgerät mit einem Sekundärbrennbereich
EP1275901A2 (de) * 2001-06-26 2003-01-15 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Verdampferbrenner
EP1291579A2 (de) * 2001-09-10 2003-03-12 Webasto Thermosysteme International GmbH Düse zum Zerstäuben von flüssigem Brennstoff

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