EP1610061B1 - Brennstoffverdampfungsanordnung - Google Patents

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EP1610061B1
EP1610061B1 EP05009732A EP05009732A EP1610061B1 EP 1610061 B1 EP1610061 B1 EP 1610061B1 EP 05009732 A EP05009732 A EP 05009732A EP 05009732 A EP05009732 A EP 05009732A EP 1610061 B1 EP1610061 B1 EP 1610061B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
distribution
evaporator medium
opening
porous evaporator
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP05009732A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1610061A3 (de
EP1610061A2 (de
Inventor
Oliver Schmidt
Günter Eberspach
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.)
Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by J Eberspaecher GmbH and Co KG filed Critical J Eberspaecher GmbH and Co KG
Priority to PL05009732T priority Critical patent/PL1610061T3/pl
Publication of EP1610061A2 publication Critical patent/EP1610061A2/de
Publication of EP1610061A3 publication Critical patent/EP1610061A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1610061B1 publication Critical patent/EP1610061B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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 fuel vapor generation arrangement, such as can be used in an evaporator burner of a vehicle heater, a reformer or the like to produce fuel vapor initially referred to liquid, also generally referred to as hydrocarbon, according to the preamble of claim 1.
  • Such fuel vaporization assemblies generally include a porous evaporator medium into which the initially liquid fuel is introduced to obtain a distribution by capillary action in the interior volume region of this porous evaporator medium and then vaporize the fuel dispersed therein at a side facing a fuel receiving chamber.
  • the evaporated fuel may then be mixed with combustion air in this chamber and burned for heat generation, but may also be mixed with other mixing materials, such as e.g. Water vapor, air, combustion exhaust gases, fuel cell exhaust gases and the like, are mixed to be reacted in a reformer in performing a catalytic reaction then to generate a hydrogen-containing gas.
  • a fuel evaporation arrangement according to the preamble of claim 1 is known from US-A-3,602,621 known.
  • a central opening is formed, which passes through a connected to a Brennstoffzu111 Gustav line connection element with a connection / distribution section.
  • this section distribution openings are provided to allow the entry of fuel supplied via the fuel supply line, in the inner volume region of the porous evaporator medium.
  • On a side facing a combustion chamber oriented side of the porous evaporator medium is covered by a disc-like terminating element in that area in which the opening formed for receiving the line connection element opening is formed in the porous evaporator medium.
  • a fuel evaporation arrangement for generating fuel vapor, in particular for an evaporator burner of a vehicle heater, a reformer or the like, according to claim 1.
  • This comprises a porous evaporator medium and a line connection element, wherein the line connection element with a AnschlußNerannons section in one in the Porous evaporator medium opening is provided and covered with a termination region of the opening and a surrounding region of the porous evaporator medium on a side facing the fuel vapor receiving chamber to be positioned side of the porous evaporator medium, wherein the connection / distribution section is designed for connection to a fuel line and a distribution opening arrangement for introducing liquid fuel into the porous evaporator medium.
  • An elastically deformable pulsation damping arrangement is provided in the conduit connection element.
  • the liquid fuel is not transferred directly from the fuel line in the porous evaporator medium, but finds a transition over the Line connection element instead, which fulfills a plurality of functions.
  • the liquid fuel produces a firm and liquid-tight connection to the fuel line.
  • it transfers the fuel introduced into it in its area inserted into the porous evaporator medium in the direction of the porous evaporator medium, so that virtually an introduction into the internal volume range can take place.
  • connection / distribution section is substantially tubular and has at least one distribution opening which passes through a pipe wall of the same.
  • a distribution of fuel that is as uniform as possible, but nevertheless to be made selectively, can then be achieved by virtue of the distribution opening arrangement having a plurality of distribution openings following one another in the circumferential direction of the pipe wall.
  • the distribution opening arrangement it is also possible for the distribution opening arrangement to comprise at least one distribution opening extending in a circumferential angular range of 30 ° to 180 ° of the pipe wall.
  • the tube-like connection / distribution section is closed off by a plate-like end section which protrudes outwards beyond the tubular connection distribution section.
  • the line connecting element can fulfill a further function.
  • a functional element can, for example, here a sensor, a Glühzündorgan or the like come into question.
  • the holding region may comprise a holding opening into which the functional element is then inserted.
  • connection / distribution section be dimensioned such that it completely penetrates the porous evaporator medium.
  • a fuel vaporization arrangement according to the invention is generally designated 10.
  • This fuel evaporation arrangement 10 comprises a porous evaporator medium configured here in the form of a plate, configured, for example, as a mesh, knitted fabric, foam-like material or the like.
  • This porous evaporator medium generally has the property that due to the porosity under capillary action the liquid fuel or hydrocarbon introduced into it is distributed in the volume range and can then evaporate at a corresponding temperature on a side 14 of this porous evaporator medium 12 facing a fuel vapor receiving chamber.
  • a rear side 16 facing away from this side 14 may be covered with a cover element 18 in order to prevent fuel vapor leakage at this rear side 16.
  • connection element 22 In the porous evaporator medium 12, a completely passing through this opening 20 is formed. In turn, a line connection element 22 is inserted into this opening 20.
  • the line connection element 22 has a pipe-like connection / distribution section 24, the outer dimension of which is dimensioned such that it approximately corresponds to the inner dimension of the opening 20 or is slightly larger, so that the connection / distribution section 24 is under at least low pressure is held in the porous evaporator medium 12.
  • connection / distribution section 24 is dimensioned such that it completely penetrates the porous evaporator medium 12 and preferably also the cover element 18 or an opening 26 configured therein and still projects beyond this cover element 18.
  • connection / distribution section 24 Through a plate-like end portion 28 is the connection / distribution section 24 completed.
  • line connection element 22 When inserted into the opening 20 line connection element 22 thus covers the plate-like end portion 28 on the one hand the opening 20 and further adjacent to the opening 20 or surrounding and forming region 30 of the porous evaporator medium 12.
  • the plate-like end portion 28, as well as the connection / distribution portion 24 may be configured with a substantially circular outer contour.
  • a distribution port array 32 is further configured. In the in the Fig. 1 and 2 shown variant, this comprises a plurality, here three, of distribution openings 34, which pass through a pipe wall 36 of the connection / distribution portion 24 in the radial direction - relative to a tube longitudinal axis L thereof - completely.
  • a tubular or hose-like designed fuel line 38 is inserted with its end portion 40 in the connection / distribution section 24.
  • the line 38 and the section 24 may be dimensioned in coordination with each other so that the line 38 is held in an interference fit and thus firmly in the section 24.
  • glue or a solder joint can be used here in order to obtain a firm and tight seal.
  • the provision of a screw connection between the section 24 and the line 40 is possible.
  • the end section 40 thereof When the connection connection between the section 24 and the line 38 is established, the end section 40 thereof is at a distance from the plate-like end section 28, so that an interior volume region 42 is formed in the line connection element 22, into which the liquid fuel flowing in from the line 38 first enters. Into this inner volume region 42 also open the openings 34, so that the liquid fuel supplied under pressure through the volume region 42 and through the openings 34 into the openings 34 on the outer periphery of the section 24 covering porous evaporator medium 12 in Area 30 may occur the same.
  • the use of the line connection element 22 prevents direct thermal contact between the porous evaporator medium 12 and the fuel line 38.
  • the line connection element 22 with its plate-like end section 28 ensures that a fuel inlet or a fuel passage through the porous evaporator medium 12 in the Conveying direction of the fuel line 38 can not occur. Pressure peaks in the delivered fuel can thus not lead to a passage of the fuel through the evaporator medium.
  • an elastically deformable pulsation damper 44 is provided for reducing pressure peaks.
  • This pressure-compressible pulsation damper 44 captures pressure spikes by increasing the volume area of the volume that can be occupied by the fuel, thus providing further equalization of the fuel flow.
  • the design or positioning of the openings 34 also has an advantageous influence on the fuel distribution.
  • These openings 34 are preferably positioned such that the fuel enters the porous evaporator medium 12 either upwardly or to the side or in an intermediate region.
  • a direct fuel outlet down, ie in the direction in which the force of gravity acts, is not possible, so that the influence of gravity influencing the capillary action or this superimposed gravity influence can be compensated.
  • a possible alternative embodiment is in Fig. 3 shown.
  • the distribution opening arrangement 32 comprises a single opening 34 ', which extends over an angular range of 180 ° in the tube wall 36 and the fuel delivery substantially only upwards or to the side, but not down, so in the direction of gravity, allows.
  • the line connection element 22 also has the effect that the fuel 12 introduced into the porous evaporator medium 12 first has to flow through the region 30 thereof, ie has to be distributed in a larger volume and thus larger surface area of the side 14 he can even reach the receiving chamber.
  • Another effect achieved by the use of the line connection element 22 is that, especially when used in a burner, ie a system operating at comparatively high temperatures, the volume region in which the fuel introduction takes place is covered by the plate-like end section 28 and thus insulated. Excessive heating in the field of fuel introduction, which brings with it the risk of premature boiling of the fuel, can thus be reduced.
  • the plate-like end portion 28 may be covered by an insulating member 46 which in Fig. 1 is shown as a cap member and an insulation gap 48 to the plate-like end portion 28 provides.
  • the dimensioning of the various components or system areas should be selected so that the desired effects are achieved as efficiently as possible.
  • the risk of too early fuel evaporation can be counteracted by using thermally insulating materials, in particular for the line connection element 22.
  • An uneven, pulsation-like introduction of fuel into the porous evaporator medium 12 induced by premature fuel vaporization can also be counteracted by the fact that the total opening cross section of the distribution opening arrangement 32 is dimensioned such that the desired fuel quantity can still flow in, however Such a throttling effect is obtained, which always produces a sufficient and the early evaporation counteracting pressure in the volume range 42.
  • Fig. 4 is the use of a fuel evaporation assembly 10 according to the invention in conjunction with a chamber housing 50, for example, combustion or mixing chamber housing shown.
  • This housing is substantially pot-shaped with a peripheral wall 52 and thus, for example, integrally formed bottom wall 54.
  • a fuel receiving chamber 56 is configured in which the emerging on the side 14 of the porous evaporator medium 12 fuel is then received.
  • This can be mixed with air or other mixing materials that can flow through openings 58 from radially outside into the chamber.
  • the air introduced through the openings 58 can then be mixed in the chamber 56 with the fuel vapor and ignited, for example, by a dashed line indicated ignition member 60 and brought to combustion.
  • a heating coil or heating coil heater 62 is present at the side facing away from the porous evaporator medium side of the cover 12, for example, designed as a heating coil or heating coil heater 62 is present.
  • This is insulated by an insulating layer 64 with respect to the bottom wall 54, so that the heat provided there can be used substantially completely for heating the porous evaporator medium 12 and the liquid fuel contained therein, thus further supporting the fuel evaporation.
  • the terminal / distribution portion 24 is slightly thicker in its lower portion to provide a support structure configured in the form of an opening 64.
  • another functional element such as a temperature sensor 66, used and held therein. This also penetrates corresponding openings in the insulation 64 and the bottom wall 54 so as to sense the temperature immediately in that volume region of the chamber 56 in which also the fuel vapor enters this chamber 56.
  • other functional elements such as the already mentioned ignition device 60, can be held or carried in this area.
  • connection / distribution section 24 can be rotationally symmetrical with respect to its center axis and thus can be made equally thick in all peripheral regions, in order, for example, to be able to provide a plurality of such openings 64 distributed over its circumference.
  • the line connection element is preferably because it comparatively exposed to high temperatures in the combustion chamber 56, made of thermally stable material, such as ceramic or metal material provided.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffdampferzeugungsanordnung, wie sie beispielsweise in einem Verdampferbrenner eines Fahrzeugheizgeräts, einem Reformer oder dergleichen eingesetzt werden kann, um aus zunächst flüssig herangefördertem Brennstoff, im Allgemeinen auch als Kohlenwasserstoff zu bezeichnen, Brennstoffdampf herstellt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Brennstoffverdampfungsanordnungen umfassen im Allgemeinen ein poröses Verdampfermedium, in das der zunächst flüssige Brennstoff eingeleitet wird, um in dem Innenvolumenbereich dieses porösen Verdampfermediums eine Verteilung durch Kapillarwirkung zu erlangen und den darin verteilten Brennstoff dann an einer einer Brennstoffaufnahmekammer zugewandten Seite abzudampfen. Der abgedampfte Brennstoff kann dann in dieser Kammer mit Verbrennungsluft gemischt werden und zur Wärmeerzeugung verbrannt werden, kann aber auch mit weiteren Mischmaterialien, wie z.B. Wasserdampf, Luft, Verbrennungsabgase, Brennstoffzellenabgase und dergleichen, vermischt werden, um in einem Reformer bei Durchführung einer katalytischen Reaktion dann zur Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Gases umgesetzt zu werden.
  • Bei derartigen Brennstoffverdampfungsanordnungen bestehen im Zusammenhang mit der Einleitung des flüssigen Brennstoffs verschiedene Probleme. So findet diese Einleitung im Allgemeinen statt durch eine Brennstoffleitung, die an das poröse Verdampfermedium herangeführt ist. Der aus der Brennstoffleitung austretende flüssige Brennstoff gelangt auf diese Art und Weise in das poröse Verdampfermedium. Im Übergangsbereich zwischen der Brennstoffleitung und dem porösen Verdampfermedium entstehen oftmals Leckagen, die das Austreten von flüssigem Brennstoff und das Ansammeln desselben zur Folge haben können. Auch können bei der Brennstoffförderung auftretende Druckpulsationen dazu führen, dass bei vergleichsweise dünn ausgestaltetem porösem Verdampfermedium der flüssige Brennstoff bei Druckspitzen durch dieses hindurch schießt und somit in flüssiger Form in die Brennstoffdampfaufnahmekammer gelangt. Probleme können auch dadurch entstehen, dass bereits im Bereich der Brennstoffeinleitung erhöhte Temperaturen vorhanden sind, insbesondere bei ablaufender Verbrennung, so dass im Endbereich der Brennstoffleitung bei leicht siedenden Brennstoffen bereits ein Übergang in die Dampfphase entsteht, was wiederum zu einer sehr ungleichmäßigen Einleitung von Brennstoff in das poröse Verdampfermedium führen kann.
  • Eine Brennstoffverdampfungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der US-A-3,602,621 bekannt. In einem näherungsweise zylindrisch ausgebildeten porösen Verdampfermedium ist eine zentrale Öffnung ausgebildet, welche ein mit einer Brennstoffzuführleitung verbundenes Leitungsanschlusselement mit einem Anschluss/Verteilungs-Abschnitt durchsetzt. In diesem Abschnitt sind Verteilungsöffnungen vorgesehen, um den Eintritt von über die Brennstoffzuführleitung, zugeführtem Brennstoff in den Innenvolumenbereich des porösen Verdampfermediums zu ermöglichen. An einer einer Brennkammer zugewandt orientierten Seite ist das poröse Verdampfermedium von einem scheibenartig ausgebildeten Abschlusselement in demjenigen Bereich überdeckt, in welchem die zur Aufnahme des Leitungsanschlusselements ausgebildete Öffnung im porösen Verdampfermedium ausgebildet ist.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennstoffverdampfungsanordnung bereitzustellen, mit welcher eine sichere und zuverlässige Einleitung von flüssigem Brennstoff in ein poröses Verdampfermedium erlangt werden kann und eine gleichmäßige Verteilung in diesem unterstützt werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Brennstoffverdampfungsanordnung zur Erzeugung von Brennstoffdampf, insbesondere für einen Verdampferbrenner eines Fahrzeugheizgeräts, einen Reformer oder dergleichen, gemäβ Anspruch 1. Diese umfasst ein poröses Verdampfermedium sowie ein Leitungsanschlusselement, wobei das Leitungsanschlusselement mit einem AnschlussNerteilungs-Abschnitt in eine in dem porösen Verdampfermedium vorgesehene Öffnung eingesetzt ist und mit einem Abschlussbereich die Öffnung und einen diese umgebenden Bereich des porösen Verdampfermediums an einer einer Brennstoffdampfaufnahmekammer zugewandt zu positionierenden Seite des porösen Verdampfermediums überdeckt, wobei der Anschluss/Verteilungs-Abschnitt zur Verbindung mit einer Brennstoffleitung ausgebildet ist und eine Verteilungsöffnungsanordnung aufweist zur Einleitung von flüssigem Brennstoff in das poröse Verdampfermedium. Eine elastisch verformbare Pulsationsdämpfungsanordnung is zuden in dem Leitungsanschlusselement vorgesehen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Brennstoffverdampfungsanordnung wird also der flüssige Brennstoff nicht unmittelbar aus der Brennstoffleitung in das poröse Verdampfermedium transferiert, vielmehr findet ein Übergang über das Leitungsanschlusselement statt, das eine Mehrzahl von Funktionen erfüllt. Zum einen stellt es eine feste und auch flüssigkeitsdichte Verbindung zur Brennstoffleitung her. Weiterhin übergibt es den in dieses eingeleiteten Brennstoff in seinem in das poröse Verdampfermedium eingesetzten Bereich in Richtung zum porösen Verdampfermedium hin, so dass praktisch eine Einleitung in den Innenvolumenbereich stattfinden kann. Weiterhin überdeckt es denjenigen Bereich, in welchen der Brennstoff eingeleitet wird, in Richtung zu der den Brennstoffdampf aufnehmenden Kammer, so dass dort, wo diese Überdeckung vorhanden ist, praktisch keine Brennstoffabdampfung stattfinden kann und somit eine weitere Verteilung des Brennstoffs im Innenvolumenbereich des porösen Verdampfermediums zu von der Öffnung weiter entfernt liegenden Volumenbereichen erzwungen wird.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Anschluss/Verteilungs-Abschnitt im Wesentlichen rohrartig ausgebildet ist und wenigstens eine eine Rohrwandung desselben durchsetzende Verteilungsöffnung aufweist. Eine möglichst gleichmäßige, gleichwohl jedoch gezielt vorzunehmende Brennstoffverteilung kann dann dadurch erlangt werden, dass die Verteilungsöffnungsanordnung eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung der Rohrwandung aufeinander folgenden Verteilungsöffnungen aufweist. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Verteilungsöffnungsanordnung wenigstens eine sich in einem Umfangswinkelbereich von 30° - 180° der Rohrwandung erstreckende Verteilungsöffnung umfasst.
  • Bei einer besonders einfach herzustellenden, gleichwohl jedoch sicher wirkenden Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der rohrartig ausgebildete Anschluss/Verteilungs-Abschnitt durch einen plattenartigen Endabschnitt abgeschlossen ist, welcher nach außen über den rohrartigen AnschlussNerteilungs-Abschnitt übersteht.
  • Wenn in dem plattenartigen Endabschnitt wenigstens ein Haltebereich für ein Funktionselement ausgebildet ist, dann kann das Leitungsanschlusselement eine weitere Funktion erfüllen. Als Funktionselement kann hier beispielsweise ein Sensor, ein Glühzündorgan oder dergleichen in Frage kommen. Der Haltebereich kann eine Halteöffnung umfassen, in welche das Funktionselement dann eingesetzt wird.
  • Um sicherzustellen, dass der über das Leitungsanschlusselement in das poröse Verdampfermedium geleitete flüssige Brennstoff auch vollständig in den Innenvolumenbereich desselben gelangen kann, wird weiter vorgeschlagen, dass der Anschluss/Verteilungs-Abschnitt derart bemessen ist, dass er das poröse Verdampfermedium vollständig durchsetzt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Brennstoffverdampfungsanordnung;
    Fig. 2
    eine Querschnittansicht, geschnitten längs einer Linie II-II in Fig. 1 eines bei der Anordnung der Fig. 1 eingesetzten Leitungsanschlusselements;
    Fig. 3
    eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht eines alternativ ausgestalteten Leitungsanschlusselements;
    Fig. 4
    eine Längsschnittansicht einer Mischkammerbaugruppe mit einer erfindungsgemäßen Brennstoffverdampfungsanordnung.
  • In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Brennstoffverdampfungsanordnung allgemein mit 10 bezeichnet. Diese Brennstoffverdampfungsanordnung 10 umfasst ein hier plattenartig ausgestaltetes poröses Verdampfermedium, beispielsweise ausgestaltet als Geflecht, Gewirk, schaumartiges Material oder dergleichen. Dieses poröse Verdampfermedium hat allgemein die Eigenschaft, dass in dieses eingeleiteter flüssiger Brennstoff bzw. Kohlenwasserstoff sich aufgrund der Porosität unter Kapillarförderwirkung im Volumenbereich verteilt und dann bei entsprechender Temperatur an einer einer Brennstoffdampfaufnahmekammer zugewandt zu positionierenden Seite 14 dieses porösen Verdampfermediums 12 abdampfen kann. Eine von dieser Seite 14 abgewandte Rückseite 16 kann mit einem Abdeckelement 18 überdeckt sein, um einen Brennstoffdampfaustritt an dieser Rückseite 16 zu verhindern.
  • In dem porösen Verdampfermedium 12 ist eine dieses vollständig durchsetzende Öffnung 20 ausgebildet. In diese Öffnung 20 wiederum ist ein Leitungsanschlusselement 22 eingesetzt. Das Leitungsanschlusselement 22 weist hierzu einen rohrartig ausgestalteten Anschluss/Verteilungs-Abschnitt 24 auf, dessen Außenabmessung so dimensioniert ist, dass er näherungsweise der Innenabmessung der Öffnung 20 entspricht bzw. geringfügig größer ist, so dass der Anschluss/Verteilungs-Abschnitt 24 unter zumindest geringem Druck in dem porösen Verdampfermedium 12 gehalten ist. Weiter ist der Anschluss/Verteilungs-Abschnitt 24 so bemessen, dass er das poröse Verdampfermedium 12 vollständig und vorzugsweise auch noch das Abdeckelement 18 bzw. eine darin ausgestaltete Öffnung 26 durchsetzt und über dieses Abdeckelement 18 noch hervorsteht.
  • Durch einen plattenartigen Endabschnitt 28 ist der Anschluss/Verteilungs-Abschnitt 24 abgeschlossen. Bei in die Öffnung 20 eingesetztem Leitungsanschlusselement 22 überdeckt somit der plattenartige Endabschnitt 28 einerseits die Öffnung 20 und weiterhin den an die Öffnung 20 angrenzenden bzw. diese umgebenden und bildenden Bereich 30 des porösen Verdampfermediums 12. Wie beispielsweise in Fig. 2 erkennbar, kann der plattenartige Endabschnitt 28, ebenso wie der Anschluss/Verteilungs-Abschnitt 24 mit im Wesentlichen kreisrunder Außenkontur ausgestaltet sein.
  • In dem Anschluss/Verteilungs-Abschnitt 24 ist weiterhin eine Verteilungsöffnungsanordnung 32 ausgestaltet. Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Variante umfasst diese eine Mehrzahl, hier drei, von Verteilungsöffnungen 34, die eine Rohrwandung 36 des Anschluss/Verteilungs-Abschnitts 24 in radialer Richtung - bezogen auf eine Rohrlängsachse L desselben - vollständig durchsetzen.
  • Eine rohr- bzw. schlauchartig ausgestaltete Brennstoffleitung 38 ist mit ihrem Endbereich 40 in den Anschluss/Verteilungs-Abschnitt 24 eingesetzt. Die Leitung 38 und der Abschnitt 24 können in Abstimmung aufeinander so dimensioniert sein, dass die Leitung 38 in Presspassung und somit fest im Abschnitt 24 gehalten ist. Zusätzlich kann hier selbstverständlich Klebstoff oder eine Lötverbindung eingesetzt werden, um einen festen und dichten Abschluss zu erhalten. Selbstverständlich ist auch das Bereitstellen einer Schraubverbindung zwischen dem Abschnitt 24 und der Leitung 40 möglich.
  • Bei hergestellter Anschlussverbindung zwischen dem Abschnitt 24 und der Leitung 38 weist der Endabschnitt 40 derselben einen Abstand zum plattenartigen Endabschnitt 28 auf, so dass in dem Leitungsanschlusselement 22 ein Innenvolumenbereich 42 gebildet ist, in welchen der aus der Leitung 38 heranströmende flüssige Brennstoff zunächst eintritt. In diesen Innenvolumenbereich 42 münden auch die Öffnungen 34 ein, so dass der unter Druck herangeförderte flüssige Brennstoff durch den Volumenbereich 42 hindurch und auch die Öffnungen 34 hindurch in das die Öffnungen 34 am Außenumfang des Abschnitts 24 überdeckende poröse Verdampfermedium 12 im Bereich 30 desselben eintreten kann. Da dieser Bereich 30 an der Seite 40 durch den plattenartigen Endabschnitt 28 überdeckt ist, muss der flüssige Brennstoff zunächst noch in radialer Richtung - radial wieder bezogen auf die Längsachse L - unter Kapillarförderwirkung weitergeleitet werden, so dass erst dann, wenn auch der über den Anschluss/Verteilungs-Abschnitt 24 hervorstehende, also in radialer Richtung bezüglich der Längsachse hervorstehende plattenartige Endabschnitt 28 umströmt ist, ein Abdampfen des Brennstoffs in Richtung zu der in Fig. 1 nicht weiter gezeigten Kammer möglich ist.
  • Durch den Einsatz eines derartigen Leitungsanschlusselements 22 werden vielzählige Vorteile erlangt. Zunächst wird dafür gesorgt, dass praktisch keine Leckage des flüssigen Brennstoffs auftreten kann. Der Brennstoff muss nach Durchströmen der Öffnungen 34 zwangsweise in den Innenvolumenbereich des porösen Verdampfermediums 12 eintreten. Dafür sorgt einerseits die unter Druck realisierte Anlage des porösen Verdampfermediums 12 am Außenumfangsbereich des Abschnitts 24, sorgt weiterhin die möglicherweise ebenfalls unter Druck realisierte Anlage des plattenartigen Endabschnitts 28 an der Seite 14 des porösen Verdampfermediums, sorgt weiterhin die Abdeckung des porösen Verdampfermediums 12 an seiner Rückseite 16 durch das Abdeckelement 18 und kann schließlich auch noch ein flüssigkeitsdichter Abschluss zwischen dem Außenumfang des Abschnitts 24 und dem Abdeckelement 18 sorgen, beispielsweise hergestellt durch Presspassung oder durch ein abdichtendes Medium. Weiterhin wird durch den Einsatz des Leitungsanschlusselements 22 ein direkter thermischer Kontakt zwischen dem porösen Verdampfermedium 12 und der Brennstoffleitung 38 vermieden. Insbesondere bei Einsatz von thermisch vergleichsweise gut isolierendem Material für das Leitungsanschlusselement 22 wird somit die Gefahr des Brennstoffsiedens bereits im Bereich des Endabschnitts 40 der Leitung 38 deutlich reduziert. Selbiges gilt auch für den Volumenbereich 42. Weiter sorgt das Leitungsanschlusselement 22 mit seinem plattenartigen Endabschnitt 28 dafür, dass eine Brennstoffeinleitung bzw. ein Brennstoffdurchtritt durch das poröse Verdampfermedium 12 in der Förderrichtung der Brennstoffleitung 38 nicht auftreten kann. Druckspitzen im geförderten Brennstoff können somit nicht zu einem Hindurchspritzen des Brennstoffs durch das Verdampfermedium führen. Vielmehr werden derartige Druckspitzen einerseits dadurch abgefangen, dass eine Strömungsrichtungsumleitung nach radial außen stattfindet. Zudem ist zum Abmindern von Druckspitzen ein elastisch erformbarer Pulsationsdämpfer 44 vorgesehen. Dieser unter Druck komprimierbare Pulsationsdämpfer 44, beispielsweise bereitgestellt durch Elastomermaterial, fängt Druckspitzen durch Volumenvergrößerung des Volumenbereichs, der vom Brennstoff eingenommen werden kann, auf und sorgt somit für eine weitere Vergleichmäßigung der Brennstoffströmung.
  • Auch die Ausgestaltung bzw. Positionierung der Öffnungen 34 hat einen vorteilhaften Einfluss auf die Brennstoffverteilung. Diese Öffnungen 34 sind vorzugsweise derart positioniert, dass der Brennstoff in das poröse Verdampfermedium 12 entweder nach oben oder nach seitlich oder in einem Zwischenbereich erfolgt. Ein direkter Brennstoffaustritt nach unten, also in derjenigen Richtung, in welcher die Schwerkraft wirkt, ist nicht möglich, so dass auch der die Kapillarförderwirkung beeinflussende bzw. dieser überlagerte Schwerkrafteinfluss kompensiert werden kann. Eine hierfür mögliche alternative Ausgestaltung ist in Fig. 3 gezeigt. Hier umfasst die Verteilungsöffnungsanordnung 32 eine einzige Öffnung 34', die sich über einen Winkelbereich von 180° in der Rohrwandung 36 erstreckt und die Brennstoffabgabe im Wesentlichen nur nach oben bzw. zur Seite hin, nicht aber nach unten, also in Schwerkraftwirkrichtung, zulässt. Es ist selbstverständlich, dass hier auch noch anders dimensionierte Öffnungen mit kleinerem Winkelbereich in der Rohrwandung 36 vorgesehen sein können. Eine geänderte Einbaulage eines die Anordnung 10 aufweisenden Systems kann somit in einfacher Art und Weise dadurch kompensiert werden, dass das Leitungsanschlusselement 22 so gedreht wird, dass die Verteilungsöffnungsanordnung 32 beispielsweise immer in der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Positionierung ist, in welcher ein Brennstoffaustritt direkt nach unten, also in Schwerkraftwirkung, im Wesentlichen nicht auftreten kann. Selbstverständlich ist es möglich, auch in dem in der Einbaulage nach unten liegenden Bereich des Abschnitts 24 eine oder mehrere Öffnungen, ggf. mit geringerem Querschnitt vorzusehen, um auch auf diese Art und Weise die Verteilungscharakteristik definiert beeinflussen zu können.
  • Letztendlich hat, wie bereits ausgeführt, das Leitungsanschlusselement 22 auch den Effekt, dass der in das poröse Verdampfermedium 12 eingeleitete Brennstoff 12 zunächst den Bereich 30 desselben durchströmen muss, also in einem größeren Volumen und somit auch größeren Oberflächenbereich der Seite 14 verteilt werden muss, bevor er überhaupt zur ihn aufnehmenden Kammer gelangen kann. Ein weiterer durch den Einsatz des Leitungsanschlusselements 22 erzielter Effekt ist, dass vor allem beim Einsatz in einem Brenner, also einem unter vergleichsweise hohen Temperaturen arbeitenden System, der Volumenbereich, in welchem die Brennstoffeinleitung stattfindet, durch den plattenartigen Endabschnitt 28 überdeckt und somit isoliert ist. Eine übermäßige Erwärmung im Bereich der Brennstoffeinleitung, welche die Gefahr des frühzeitigen Siedens des Brennstoffs mit sich bringt, kann somit gemindert werden. Um diesen Effekt noch weiter zu verstärken, kann der plattenartige Endabschnitt 28 durch ein Isolationselement 46 überdeckt sein, das in Fig. 1 als Kappenelement dargestellt ist und einen Isolationsspalt 48 zum plattenartigen Endabschnitt 28 bereitstellt.
  • Die Dimensionierung der verschiedenen Bauteile bzw. Systembereiche ist so zu wählen, dass die gewünschten Effekte möglichst effizient erzielt werden. So kann der Gefahr einer zu frühen Brennstoffverdampfung dadurch entgegengewirkt werden, dass insbesondere für das Leitungsanschlusselement 22 thermisch isolierende Materialien eingesetzt werden. Einer durch zu frühes Brennstoffverdampfen induzierten ungleichmäßigen, pulsationsartigen Brennstoffeinleitung in das poröse Verdampfermedium 12 kann auch dadurch entgegengewirkt werden, dass der Gesamtöffnungsquerschnitt der Verteilungsöffnungsanordnung 32 so bemessen wird, dass zwar die gewünschte Brennstoffmenge noch einströmen kann, dass jedoch eine derartige Drosselwirkung erhalten wird, die immer einen ausreichenden und dem zu frühen Verdampfen entgegenwirkenden Druck im Volumenbereich 42 erzeugt.
  • In Fig. 4 ist der Einsatz einer erfindungsgemäßen Brennstoffverdampfungsanordnung 10 in Verbindung mit einem Kammergehäuse 50, beispielsweise Brenn- oder Mischkammergehäuse, dargestellt. Dieses Gehäuse ist im Wesentlichen topfartig ausgestaltet mit einer Umfangswandung 52 und einer damit beispielsweise integral ausgestalteten Bodenwandung 54. Im Innenvolumenbereich dieses Gehäuses 50 ist also eine Brennstoffaufnahmekammer 56 ausgestaltet, in welcher der an der Seite 14 des porösen Verdampfermediums 12 austretende Brennstoff dann aufgenommen wird. Dieser kann mit Luft oder sonstigen Mischmaterialien gemischt werden, die durch Öffnungen 58 von radial außen in die Kammer einströmen können. Beim Einsatz in einen Brenner kann die durch die Öffnungen 58 eingeleitete Luft dann in der Kammer 56 mit dem Brennstoffdampf gemischt werden und beispielsweise durch ein strichliert angedeutetes Zündorgan 60 gezündet und zur Verbrennung gebracht werden.
  • Man erkennt bei dem in Fig. 4 dargestellten System weiter, dass an der vom porösen Verdampfermedium abgewandten Seite des Abdeckelements 12 eine beispielsweise als Heizspirale oder Heizwendel ausgestaltete Heizeinrichtung 62 vorhanden ist. Diese ist durch eine Isolationslage 64 bezüglich der Bodenwandung 54 isoliert, so dass die dort bereitgestellte Wärme im Wesentlichen vollständig zur Erwärmung des porösen Verdampfermediums 12 bzw. des darin enthaltenen flüssigen Brennstoffs genutzt werden kann, um somit die Brennstoffabdampfung weiter zu unterstützen.
  • Man erkennt in Fig. 4 weiter, dass der Anschluss/Verteilungs-Abschnitt 24 in seinem unteren Bereich etwas dicker ist, um eine in Form einer Öffnung 64 ausgestaltete Halteanordnung bereitzustellen. In diese Öffnung 64 kann ein weiteres Funktionselement, wie z.B. ein Temperatursensor 66, eingesetzt und darin gehalten sein. Dieser durchsetzt auch entsprechende Öffnungen in der Isolierung 64 und der Bodenwandung 54, um somit die Temperatur unmittelbar in demjenigen Volumenbereich der Kammer 56 zu sensieren, in dem auch der Brennstoffdampf in diese Kammer 56 eintritt. Es ist selbstverständlich, dass hier auch andere Funktionselemente, wie z.B. das bereits angesprochene Zündorgan 60, in diesem Bereich gehalten bzw. getragen sein können. Das Positionieren von Funktionsorganen, wie Sensoren oder einem Zündorgan, in diesem Bereich sorgt dafür, dass das Anordnen im Bereich der Umfangswandung 52 des Gehäuses 50 vermieden wird, so dass dort eine günstigere Anströmung mit Verbrennungsluft oder sonstigen Mischmaterialien erfolgen kann. Durch das Vorsehen der Öffnung 64 im Bereich des Anschluss/Verteilungs-Abschnitts 24 wird es möglich, ein zusätzliches Funktionselement einzubringen, ohne beispielsweise eine zusätzliche Öffnung im porösen Verdampfermedium 12 bereithalten zu müssen. Es sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich der Anschluss/Verteilungs-Abschnitt 24 bezogen auf seine Mittenachse rotationssymmetrisch ausgestaltet sein kann und somit in allen Umfangsbereichen gleich dick ausgestaltet sein kann, um beispielsweise auch mehrere derartige Öffnungen 64 über seinen Umfang verteilt vorsehen zu können.
  • In Fig. 4 erkennt man eine weitere Variationsmöglichkeit. Dort ist in dem über dem rohrartigen Anschluss/Verteilungs-Abschnitt 24 liegenden Bereich des porösen Verdampfermediums 12 ein kleiner Abstand zwischen dem Außenumfang des Abschnitts 24 und dem porösen Verdampfermedium 12 gebildet. Auf diese Art und Weise wird dort ein direkter Kontakt vermieden und die Wärmeübertragung weiter erschwert. Ferner kann dieser Zwischenraum zur weiteren Vergleichmäßigung der Brennstoffverteilung beitragen, wobei beispielsweise vorgesehen sein kann, dass ein derartiger Abstand nur in dem in Schwerkraftwirkrichtung oberen Bereich des Abschnitts 24 vorhanden ist, während in dem unteren Bereich, in dem in Fig. 2 beispielsweise auch keine Öffnungen 34 vorgesehen sind, dann wieder ein direkter Anlagekontakt vorhanden sein kann.
  • Das Leitungsanschlusselement wird vorzugsweise, da es den vergleichsweise hohen Temperaturen in der Brennkammer 56 ausgesetzt ist, aus thermisch stabilem Material, wie z.B. Keramik- oder Metallmaterial bereitgestellt.

Claims (8)

  1. Brennstoffverdampfungsanordnung zur Erzeugung von Brennstoffdampf, insbesondere für einen Verdampferbrenner eines Fahrzeugheizgeräts, einen Reformer oder dergleichen, umfassend ein poröses Verdampfermedium (12) sowie ein Leitungsanschlusselement (22), wobei das Leitungsanschlusselement (22) mit einem Anschluss/Verteilungs-Abschnitt (24) in eine in dem porösen Verdampfermedium (12) vorgesehene Öffnung (20) eingesetzt ist und mit einem Abschlussbereich (28) die Öffnung (20) und einen diese umgebenden Bereich (30) des porösen Verdampfermediums (12) an einer einer Brennstoffdampfaufnahmekammer (56) zugewandt zu positionierenden Seite des porösen Verdampfermediums (12) überdeckt, wobei der Anschluss/Verteilungs-Abschnitt (24) zur Verbindung mit einer Brennstoffleitung (38) ausgebildet ist und eine Verteilungsöffnungsanordnung (32) aufweist zur Einleitung von flüssigem Brennstoff in das poröse Verdampfermedium (12),
    dadurch gekennzeichnet, dass in dem Leitungsanschlusselement (22) eine elastisch verformbare Pulsationsdämpfungsanordnung (44) vorgesehen ist.
  2. Brennstoffverdampfungsanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss/Verteilungs-Abschnitt (24) im Wesentlichen rohrartig ausgebildet ist und wenigstens eine eine Rohrwandung (36) desselben durchsetzende Verteilungsöffnung (34; 34') aufweist.
  3. Brennstoffverdampfungsanordnung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilungsöffnungsanordnung (32) eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung der Rohrwandung aufeinander folgenden Verteilungsöffnungen (34) aufweist.
  4. Brennstoffverdampfungsanordnung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilungsöffnungsanordnung (32) wenigstens eine sich in einem Umfangswinkelbereich von 30° - 180° der Rohrwandung (36) erstreckende Verteilungsöffnung (34') umfasst.
  5. Brennstoffverdampfungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der rohrartig ausgebildete Anschluss/Verteilungs-Abschnitt (24) durch einen plattenartigen Endabschnitt (28) abgeschlossen ist, welcher nach außen über den rohrartigen Anschluss/Verteilungs-Abschnitt (24) übersteht.
  6. Brennstoffverdampfungsanordnung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass in dem plattenartigen Endabschnitt (28) wenigstens ein Haltebereich (64) für ein Funktionselement (66) ausgebildet ist.
  7. Brennstoffverdampfungsanordnung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebereich (64) eine Halteöffnung (64) umfasst.
  8. Brennstoffverdampfungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss/Verteilungs-Abschnitt (24) derart bemessen ist, dass er das poröse Verdampfermedium (12) vollständig durchsetzt.
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