EP1744100B1 - Brennkammerbaugruppe für einen Verdampferbrenner - Google Patents

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EP1744100B1
EP1744100B1 EP06010694.5A EP06010694A EP1744100B1 EP 1744100 B1 EP1744100 B1 EP 1744100B1 EP 06010694 A EP06010694 A EP 06010694A EP 1744100 B1 EP1744100 B1 EP 1744100B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion chamber
bowl
porous evaporator
evaporator medium
shaped carrier
Prior art date
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Active
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EP06010694.5A
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English (en)
French (fr)
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EP1744100A3 (de
EP1744100A2 (de
Inventor
Walter Blaschke
Michael Tannert
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
Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
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Priority to PL06010694T priority Critical patent/PL1744100T3/pl
Publication of EP1744100A2 publication Critical patent/EP1744100A2/de
Publication of EP1744100A3 publication Critical patent/EP1744100A3/de
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Publication of EP1744100B1 publication Critical patent/EP1744100B1/de
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Active legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 combustor assembly for an evaporator burner, particularly for a vehicle heater, comprising a combustor shell having a bottom assembly carried on a housing member, the bottom assembly having a shell-like support for porous evaporator media disposed therein, the porous evaporator media covering a bottom portion of the shell-like support and extends into the region of a peripheral wall of the cup-like carrier, according to the preambles of claims 1 and 7.
  • the liquid to be vaporized and via the porous evaporator medium is generally supplied by means of a fuel feed line, which opens into an opening region of the shell-like carrier and thus feeds the fuel into the region of the porous evaporator medium located there.
  • this outer edge region is close to the peripheral wall of the shell-like support, but it can not always be ensured that a sufficiently fixed contact there is present, there is a risk that in this outer edge region, ie at the boundary region between the porous evaporator medium and the peripheral wall of the shell-like carrier, liquid fuel exits in large quantities and comes into contact with the combustion chamber housing or passes in liquid form into the combustion chamber. This will especially occur when at relatively low temperatures larger amounts of fuel must be introduced in a short time, for example, to start the combustion operation. Also the positioning the combustion chamber assembly in a vehicle has an influence. Especially with vertical positioning of the porous evaporator medium, there is a risk that under the influence of gravity amplified promotion occurs in an edge region.
  • a combustion chamber assembly according to the preamble of claim 1 is known from DE 195 46 130 A1 known.
  • a shell-like carrier for a porous evaporator medium is axially adjacent to a radially inwardly formed axial end region of a housing part.
  • a support ring is provided which axially locks the porous evaporator medium contained therein.
  • the DE 102 52 888 D3 shows the bottom area for an evaporative burner, which also has a shell-like support for a porous evaporator medium.
  • the multi-layered porous evaporator medium is axially locked by a provided on a peripheral wall of the shell-like carrier retaining ring.
  • the DE 42 43 712 C1 discloses an evaporator assembly according to the preamble of claim 7.
  • a radially outwardly cross member is provided, which is axially supported on a radially inwardly engaging and surrounding the peripheral wall of the shell-like support projection portion of a housing part.
  • a porous evaporator medium formed with a bottom wall portion and a peripheral wall portion, which extends axially beyond the end portion of the peripheral wall of the cup-shaped carrier.
  • the DE 37 22 093 A1 discloses an evaporator assembly in which the inside of a casing surrounding a combustion chamber is substantially completely lined with porous evaporator medium. Between a peripheral wall region of the porous evaporator medium and a peripheral wall of a housing part, a ring-like air inlet is formed.
  • a combustion chamber assembly for an evaporator burner in particular for a vehicle heater, according to claim 1.
  • This comprises a combustion chamber housing with a bottom assembly carried on a housing part, wherein the bottom assembly of a porous evaporator medium and a shell-like support for the porous evaporator medium disposed therein, wherein the porous evaporator medium covers a bottom portion of the cup-like carrier and extends into the region of a peripheral wall of the cup-like carrier, wherein the cup-like carrier is supported in the region of its peripheral wall with respect to the housing part, wherein on the housing part the circumferential wall of the shell-like carrier is axially supported - in relation to a longitudinal center axis of the combustion chamber housing - and provided radially inwardly extending projection region, and wherein between the Projection region and the porous evaporator medium is arranged an outer edge region of the porous evaporator medium covering cover made of absorbent material.
  • the liquid fuel leakage outer peripheral portion of the porous evaporator medium or the abutment portion thereof is covered with the peripheral wall of the cup-like carrier by the absorbent member cover member. This means that in the event that in This outer edge region or adjacent to the inside of the peripheral wall of the shell-like carrier liquid fuel will accumulate, this is absorbed by the absorbent cover and thus the risk of direct entry of the liquid fuel can be avoided in a combustion chamber.
  • the covering element should also be of annular design.
  • an absorbent material for such a cover is for example nonwoven material, preferably ceramic nonwoven or metal nonwoven, since such material has a certain deformability and thus can be inserted very easily and the occurrence of gaps between the projecting area and the porous evaporator medium.
  • a combustion chamber assembly for a An evaporator burner in particular for a vehicle heater, according to claim 7.
  • This comprises a combustion chamber housing with a bottom assembly carried on a housing part, wherein the bottom assembly comprises a porous evaporator medium and a shell-like support for the arranged therein porous evaporator medium, wherein the porous evaporator medium a bottom portion of the cup-like Covered and extends into the region of a peripheral wall of the shell-like support, wherein the shell-like support is supported in the region of its peripheral wall with respect to the housing part, wherein the porous evaporator medium in adaptation to the shape of the shell-like support having a shell-like shape with a the bottom portion of the shell-like carrier covering the bottom region and an inner side of the peripheral wall of the shell-like carrier covering peripheral wall.
  • the porous evaporator medium Since, of course, the porous evaporator medium is absorbent in these areas, it can absorb more fuel there and thus prevent the risk of leakage of fuel in liquid form in the direction of the combustion chamber. However, since the thickness especially of the bottom portion of the porous evaporator medium can be maintained within a common range, the area effective for receiving and passing liquid fuel through capillary action is not excessively increased, so that the combustor assembly is very fast both in the startup phase and shutdown on changed conditions at the Fuel supply reacts.
  • peripheral wall of the porous evaporator medium substantially completely covers the inside of the peripheral wall of the shell-like carrier.
  • porous evaporator medium with its circumferential wall and its bottom area is provided by a part.
  • an ignition element is carried on the combustion chamber assembly, which at least partially into one of the shell-like carrier and the porous Evaporator medium bounded space engages.
  • the combustion chamber assembly according to the invention of the two above-indicated design variants can furthermore be characterized by a fuel feed line, which opens offset into the shell-like support with respect to a longitudinal center axis of the combustion chamber housing.
  • the housing part carries a circumferential wall of the combustion chamber housing.
  • An electrically energizable heating element may be provided on the rear side of the shell-type carrier facing away from the porous evaporator medium in order to be able to heat the porous evaporator medium, in particular during the start phase, and thus to be able to obtain enhanced fuel evaporation.
  • the present invention further relates to an evaporator burner with a combustion chamber assembly according to the invention.
  • a combustor assembly to be used with an evaporative burner of a vehicle heater is generally indicated at 10.
  • This combustion chamber assembly 10 has a combustion chamber housing 14 with a substantially ring-like housing part 16.
  • this housing part 16 carries a peripheral wall 20, which essentially surrounds a combustion chamber 22, by means of a ring-like and axially extending projection 18.
  • the housing part 16 carries a generally designated 24 base assembly.
  • This base assembly 24 comprises a shell-like carrier 26, which is formed, for example, from sheet material and has a substantially planar bottom region 28 and a circumferential wall 30.
  • a heating element 32 designed as a heating spiral or spiral is provided on a rear side of the shell-like carrier 26 facing away from the combustion chamber 22 its back in turn is covered by an insulating layer 34 and a back plate 36.
  • a fuel supply line 38 passes through the rear plate 36 and the insulating layer 34 and opens into a region of the shell-like carrier 26 that is offset with respect to a longitudinal center axis L.
  • a porous evaporator medium 40th arranged in the cup-like carrier 26 .
  • This has a planar, plate-like shape and is arranged and dimensioned so that it covers the bottom portion 28 of the shell-like carrier 26 substantially completely.
  • the porous evaporator medium which may be made of nonwoven material, woven fabric, knitted fabric, foamed ceramic of the like, may be inserted into the shell-like support 26, but may also be sintered therein or have a solid bond to the bottom region 28.
  • the porous evaporator medium 40 extends radially outward - with respect to the longitudinal center axis L - close to or directly to the peripheral wall 30, so that here either a contact contact is formed or possibly a small gap exists.
  • Fig. 1 This is between the projecting portion 42 and the outer edge region 48 of the porous evaporator medium 40.
  • the annular cover element 46 is still located inside the shell-like support 26, ie it is preferably under pressure on the inside of the peripheral wall 30 thereof and thus extends between the outer edge region 48 of the porous evaporator medium 40 and the circumferential wall 30 existing space beyond the radially outer edge portion 48 of the porous evaporator medium 40 radially outward.
  • the abutment area of the porous evaporator medium 40 is against the peripheral wall 30 of the shell-like carrier 26 covered by the cover 46.
  • the peripheral wall 30 of the shell-like support 26 is dimensioned slightly shorter, so that it ends approximately flush with the surface of the porous evaporator medium 40 lying to the combustion chamber 22.
  • the annular cover member 46 is not only located between the projection portion 42 and this surface of the porous evaporator medium 40, but also the axial end face of the peripheral wall 30 and the projection portion 42. That is, there is no direct abutting contact between the peripheral wall 30 and the projection portion 42.
  • the shell-like carrier 26 is supported in the radial direction by the peripheral wall 30 resting radially outward on the housing part 16.
  • the peripheral wall 30 may be slightly conical, so that only a line contact with the housing part 16 is out.
  • the cover 46 of in Fig. 1 shown combustor assembly 10 is made of absorbent material, so for example nonwoven material formed. It thus not only covers the outer edge region 48 of the porous evaporator medium 40, but also provides a suction effect in this region. Liquid fuel, which has moved due to the capillary action of the porous evaporator medium 40 and also under the influence of gravity in this outer edge region 48, thus can not escape via the possibly existing to the peripheral wall 30 intermediate space in the direction of the combustion chamber 22. Rather, by the suction effect of the cover 46 also such liquid fuel is sucked up again.
  • the cover element 46 is held under pressure between the porous evaporator medium 40 and the projection region 42, so that both adjacent to the porous evaporator medium 40 and in abutment with the projection region 42 Intermediate spaces can be avoided.
  • Fig. 1 a further on the peripheral wall 20 and possibly also the housing part 16 of the combustion chamber 14 carried and approximately radially extending ignition device 50, such as Glühzündux.
  • This elongate ignition device 50 is located at a small distance and preferably parallel to the surface of the porous evaporator medium 40 and serves to provide locally high enough temperatures in the starting phase to start the combustion.
  • FIG. 2 an alternative embodiment of a combustion chamber assembly 10 according to the invention is shown. It can be seen here that in adaptation to the shell-like shape of the carrier 26 and the porous evaporator medium 40 is provided with such a shell shape. It has a bottom area 52 which substantially completely covers the bottom area 28 of the shell-like carrier 26 and a peripheral wall 54 which adjoins it radially and thus forms an inner wall of the peripheral wall 30 of the cup-like carrier 26 and is dimensioned such that it essentially ends flush with this one.
  • the porous evaporator medium 40 is already provided with such a shell shape and is inserted into the shell-like carrier 26. Also, a substantially planar element can be fitted and thereby deformed accordingly. Of course, the sintering of such a porous evaporator medium 40 in the shell-like carrier 26 is possible.
  • the boundary region between the porous evaporator medium 40 and the peripheral wall 30 of the shell-like support 26 in the direction of the longitudinal center axis L designed significantly longer than in the embodiment described above, in particular significantly longer than the axial thickness of the bottom portion 52 of the porous evaporator medium 40th Liquid fuel possibly in the radially outer edge region 48 of the porous evaporator medium 40 accumulates increasingly, a significantly longer axial distance along the boundary region between the peripheral wall 44 of the porous evaporator medium 40 and the peripheral wall 30 of the shell-like carrier 26 must flow to move in the direction of the combustion chamber 22. Due to the suction effect of the porous evaporator medium 40, however, such fuel is sucked or held therein, so that the risk of leakage of liquid fuel in the direction of the combustion chamber 22 is virtually eliminated.
  • porous evaporator medium 40 especially in the region of its peripheral wall 54, bears firmly against the inside of the circumferential wall 30 of the shell-like carrier 26, preferably fixed thereto, for example, by sintering or sintering.
  • the ignition element 50 carried on the circumferential wall 20 or the housing part 16 is positioned such that it penetrates or engages in a corresponding recess in the circumferential wall 30 of the shell-like support 26 and the peripheral wall 54 of the porous evaporator medium 40 and thus at least with it a portion of its portion extending in the ignition chamber 22 lies in the space bounded by the shell-like support 26 and the correspondingly shaped porous evaporator medium 40, which of course provides a portion of the combustion chamber 22.
  • fuel vapor will be increasingly present in the starting phase, which then can easily ignite after mixing with combustion air.
  • the peripheral wall 20 could be connected to the housing part 16 be designed integrally.
  • the basic structure of the base assembly with the heating element 32, the insulation 34 and the back plate 36 could be different.
  • the fuel supply line could also open at a different position in the shell-like carrier, for example, also centrally to the longitudinal center axis L, or it could open several sections of the fuel supply 38 at different areas in the shell-like carrier 26.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkammerbaugruppe für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein Brennkammergehäuse mit einer an einem Gehäuseteil getragenen Bodenbaugruppe, wobei die Bodenbaugruppe einen schalenartigen Träger für in diesem angeordnetes poröses Verdampfermedium aufweist, wobei das poröse Verdampfermedium einen Bodenbereich des schalenartigen Trägers bedeckt und sich bis in den Bereich einer Umfangswandung des schalenartigen Trägers erstreckt, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7.
  • Bei derartigen Brennkammerbaugruppen wird im Allgemeinen der flüssige und über das poröse Verdampfermedium zu verdampfende Brennstoff vermittels einer Brennstoffzuführleitung zugeführt, die in einen Öffnungsbereich des schalenartigen Trägers einmündet und somit den Brennstoff in den dort lokalisierten Bereich des porösen Verdampfermediums einspeist. Der flüssige Brennstoff verteilt sich in dem porösen Verdampfermedium durch Kapillarförderwirkung und auch durch Schwerkrafteinwirkung und gelangt somit an eine einer Brennkammer zugewandten Seite desselben. Insbesondere wird der flüssige Brennstoff auch in den äußeren Randbereich des porösen Verdampfermediums gelangen. Da dieser äußere Randbereich zwar nahe der Umfangswandung des schalenartigen Trägers liegt, jedoch nicht immer sichergestellt werden kann, dass ein ausreichend fester Anlagekontakt dort vorhanden ist, besteht die Gefahr, dass in diesem äußeren Randbereich, also am Grenzbereich zwischen dem porösen Verdampfermedium und der Umfangswandung des schalenartigen Trägers, flüssiger Brennstoff in größeren Mengen austritt und in Kontakt mit dem Brennkammergehäuse gelangt bzw. in flüssiger Form in die Brennkammer gelangt. Dies wird vor allem dann auftreten, wenn bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen größere Brennstoffmengen in kurzer Zeit eingeleitet werden müssen, beispielsweise um den Verbrennungsbetrieb zu starten. Auch die Positionierung der Brennkammerbaugruppe in einem Fahrzeug hat einen Einfluss. Vor allem bei vertikaler Positionierung des porösen Verdampfermediums besteht die Gefahr, dass unter der Mitwirkung der Schwerkraft verstärkt die Förderung in einen Randbereich auftritt.
  • Eine Brennkammerbaugruppe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 195 46 130 A1 bekannt. Ein schalenartiger Träger für ein poröses Verdampfermedium liegt an einem nach radial innen umgeformten axialen Endbereich eines Gehäuseteils axial an. An einer Umfangswandung des schalenartigen Trägers ist ein Stützring vorgesehen, welcher das darin enthaltene poröse Verdampfermedium axial arretiert.
  • Die DE 102 52 888 D3 zeigt den Bodenbereich für einen Verdampfungsbrenner, welcher ebenfalls einen schalenartigen Träger für ein poröses Verdampfermedium aufweist. Das mehrlagig aufgebaute poröse Verdampfermedium ist durch einen an einer Umfangswandung des schalenartigen Trägers vorgesehenen Sicherungsring axial arretiert.
  • Die DE 42 43 712 C1 offenbart eine Verdampferbaugruppe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7. An einer Umfangswandung eines schalenartigen Trägers ist ein nach radial außen greifender Träger vorgesehen, welcher an einem nach radial innen greifenden und die Umfangswandung des schalenartigen Trägers umgebenden Vorsprungsbereich eines Gehäuseteils axial abgestützt ist. In dem schalenartigen Träger ist ein mit einem Bodenwandungsbereich und einem Umfangswandungsbereich ausgebildetes poröses Verdampfermedium vorgesehen, welches sich axial über den Endbereich der Umfangswandung des schalenartigen Trägers hinauserstreckt.
  • Die DE 37 22 093 A1 offenbart eine Verdampferbaugruppe, bei welcher die Innenseite eines eine Brennkammer umgebenden Gehäuses im Wesentlichen vollständig mit porösem Verdampfermedium ausgekleidet ist. Zwischen einem Umfangswandungsbereich des porösen Verdampfermediums und einer Umfangswandung eines Gehäuseteils ist ein ringartiger Lufteintritt gebildet.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkammerbaugruppe für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, vorzusehen, mit welcher in zuverlässiger Weise das Austreten von flüssigem Brennstoff in einem äußeren Randbereich des porösen Verdampfermediums vermieden werden kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Brennkammerbaugruppe für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, gemäß Anspruch 1. Diese umfasst ein Brennkammergehäuse mit einer an einem Gehäuseteil getragenen Bodenbaugruppe, wobei die Bodenbaugruppe ein poröses Verdampfermedium und einen schalenartigen Träger für das in diesem angeordnete poröse Verdampfermedium aufweist, wobei das poröse Verdampfermedium einen Bodenbereich des schalenartigen Trägers bedeckt und sich bis in den Bereich einer Umfangswandung des schalenartigen Trägers erstreckt, wobei der schalenartige Träger im Bereich seiner Umfangswandung bezüglich des Gehäuseteils abgestützt ist, wobei an dem Gehäuseteil ein die Umfangswandung des schalenartigen Trägers axial - bezogen auf eine Längsmittenachse des Brennkammergehäuses - abstützender, nach radial innen sich erstreckender Vorsprungsbereich vorgesehen ist und wobei zwischen dem Vorsprungsbereich und dem porösen Verdampfermedium ein einen äußeren Randbereich des porösen Verdampfermediums überdeckendes Abdeckelement aus saugfähigem Material angeordnet ist.
  • Bei derartigem Aufbau der Brennkammerbaugruppe ist der hinsichtlich des Austritts von flüssigem Brennstoff kritische äußere Randbereich des porösen Verdampfermediums bzw. der Angrenzungsbereich desselben an die Umfangswandung des schalenartigen Trägers durch das Abdeckelement aus saugfähigem Material überdeckt. Dies bedeutet, dass für den Fall, dass in diesem äußeren Randbereich bzw. in Angrenzung an die Innenseite der Umfangswandung des schalenartigen Trägers sich flüssiger Brennstoff ansammeln wird, dieser durch das saugfähige Abdeckelement aufgenommen wird und somit die Gefahr eines direkten Eintritts des flüssigen Brennstoffs in eine Brennkammer vermieden werden kann.
  • Dabei ist es zum Bereitstellen einer möglichst zuverlässigen Aufnahmewirkung des Abdeckelements vorteilhaft, wenn das Abdeckelement sich über den äußeren Randbereich des porösen Verdampfermediums nach radial außen hinaus erstreckt.
  • Um auch im Angrenzungsbereich des Abdeckelements an den schalenartigen Träger das Entstehen von eine Leckage von flüssigem Brennstoff zulassenden Zwischenräumen zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass das Abdeckelement an einer Innenseite der Umfangswandung des schalenartigen Trägers anliegt.
  • Das Auftreten ungewünschter Zwischenräume kann auch dadurch noch verhindert werden, dass das Abdeckelement zwischen dem Vorsprungsbereich und dem porösen Verdampfermedium unter Druck gehalten ist.
  • Da im Allgemeinen der Außenumfangsbereich eines Brennkammergehäuses ringartig ausgebildet ist, wird vorgeschlagen, dass auch das Abdeckelement ringartig ausgestaltet ist.
  • Als saugfähiges Material für ein derartiges Abdeckelement eignet sich beispielsweise Vliesmaterial, vorzugsweise Keramikvlies oder Metallvlies, da derartiges Material eine gewisse Verformbarkeit aufweist und sich somit sehr leicht und das Auftreten von Zwischenräumen vermeidend zwischen den Vorsprungsbereich und das poröse Verdampfermedium einfügen lässt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Brennkammerbaugruppe für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, gemäß Anspruch 7. Diese umfasst ein Brennkammergehäuse mit einer an einem Gehäuseteil getragenen Bodenbaugruppe, wobei die Bodenbaugruppe ein poröses Verdampfermedium und einen schalenartigen Träger für das in diesem angeordnete poröse Verdampfermedium aufweist, wobei das poröse Verdampfermedium einen Bodenbereich des schalenartigen Trägers bedeckt und sich bis in den Bereich einer Umfangswandung des schalenartigen Trägers erstreckt, wobei der schalenartige Träger im Bereich seiner Umfangswandung bezüglich des Gehäuseteils abgestützt ist, wobei das poröse Verdampfermedium in Anpassung an die Formgebung des schalenartigen Trägers eine schalenartige Formgebung aufweist mit einen den Bodenbereich des schalenartigen Trägers überdeckenden Bodenbereich und einer eine Innenseite der Umfangswandung des schalenartigen Trägers überdeckenden Umfangswandung.
  • Hier ist also dafür gesorgt, dass durch die ebenfalls schalenartige Konfiguration des porösen Verdampfermediums die axiale Länge des zwischen diesem porösen Verdampfermedium, nämlich seiner Umfangswandung, und dem schalenartigen Träger generierten Grenzbereichs bezüglich der axialen Dicke des Bodenbereichs des porösen Verdampfermediums deutlich vergrößert ist. Das heißt, flüssiger Brennstoff, der verstärkt in Richtung Randbereich des porösen Verdampfermediums gelangt, müsste, bevor er in Richtung zur Brennkammer austreten kann, sich über diesen deutlich längeren Bereich der Angrenzung des porösen Verdampfermediums an die Innenseite der Umfangswandung des schalenartigen Trägers hinweg bewegen. Da selbstverständlich auch in diesen Bereichen das poröse Verdampfermedium saugfähig ist, kann es dort verstärkt Brennstoff aufnehmen und somit die Gefahr eines Brennstoffaustritts in flüssiger Form in Richtung Brennkammer unterbinden. Da gleichwohl die Dicke vor allem des Bodenbereichs des porösen Verdampfermediums in einem üblichen Bereich gehalten werden kann, wird der zur Aufnahme und Weiterleitung von flüssigem Brennstoff durch Kapillarförderwirkung wirksame Bereich nicht übermäßig vergrößert, so dass die Brennkammerbaugruppe sowohl in der Startphase als auch beim Abschalten sehr schnell auf geänderte Bedingungen bei der Brennstoffzufuhr reagiert.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Umfangswandung des porösen Verdampfermediums die Innenseite der Umfangswandung des schalenartigen Trägers im Wesentlichen vollständig überdeckt.
  • Aus Gründen des leichteren Aufbaus und vor allem auch zum Vermeiden von Zwischenräumen wird weiterhin vorgeschlagen, dass das poröse Verdampfermedium mit seiner Umfangswandung und seinem Bodenbereich durch ein Teil bereitgestellt ist.
  • Um in der Startphase einer erfindungsgemäßen Brennkammer die sehr stark mit Brennstoff angereicherte Atmosphäre in der Nähe des porösen Verdampfermediums besonders effizient nutzen zu können, wird vorgeschlagen, dass an der Brennkammerbaugruppe ein Zündorgan getragen ist, welches wenigstens bereichsweise in einen von dem schalenartigen Träger und dem porösen Verdampfermedium umgrenzten Raum eingreift.
  • Die erfindungsgemäße Brennkammerbaugruppe der beiden vorangehend angegebenen Ausgestaltungsvarianten kann weiterhin gekennzeichnet sein durch eine Brennstoffzuführleitung, welche in den schalenartigen Träger bezogen auf eine Längsmittenachse des Brennkammergehäuses versetzt einmündet.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Gehäuseteil eine Umfangswandung des Brennkammergehäuses trägt.
  • An der von dem porösen Verdampfermedium abgewandten Rückseite des schalenartigen Trägers kann ein elektrisch erregbares Heizelement vorgesehen sein, um vor allem in der Startphase das poröse Verdampfermedium erwärmen zu können und somit eine verstärkte Brennstoffabdampfung erlangen zu können.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft femer einen Verdampferbrenner mit einer erfindungsgemäßen Brennkammerbaugruppe.
  • Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Brennkammerbaugruppe mit Bezug auf die Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Brennkammerbaugruppe gemäß einer ersten Ausgestaltungsvariante;
    Fig. 2
    eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Brennkammerbaugruppe gemäß einer zweiten Ausgestaltungsvariante.
  • In Fig. 1 ist eine bei einem Verdampferbrenner eines Fahrzeugheizgeräts einzusetzende Brennkammerbaugruppe allgemein mit 10 bezeichnet. Diese Brennkammerbaugruppe 10 weist ein Brennkammergehäuse 14 mit einem im Wesentlichen ringartigen Gehäuseteil 16 auf. Dieses Gehäuseteil 16 trägt beispielsweise durch einen ringartigen und sich axial erstreckenden Ansatz 18 eine Umfangswandung 20, welche im Wesentlichen eine Brennkammer 22 umschließt. Weiterhin trägt das Gehäuseteil 16 eine allgemein mit 24 bezeichnete Bodenbaugruppe. Diese Bodenbaugruppe 24 umfasst einen beispielsweise aus Blechmaterial geformten schalenartigen Träger 26 mit einem im Wesentlichen ebenen Bodenbereich 28 und einer Umfangswandung 30. An einer von der Brennkammer 22 abgewandt liegenden Rückseite des schalenartigen Trägres 26 ist ein als Heizwendel oder Spirale ausgestaltetes Heizelement 32 vorgesehen, das an seiner Rückseite wiederum von einer Isolierlage 34 und einer Rückplatte 36 überdeckt ist. Eine Brennstoffzuführleitung 38 durchsetzt die Rückplatte 36 und die Isolierlage 34 und mündet in einen bezüglich einer Längsmittenachse L versetzten Bereich des schalenartigen Trägers 26 ein.
  • In dem schalenartigen Träger 26 ist ein poröses Verdampfermedium 40 angeordnet. Dieses weist eine planare, plattenartige Formgebung auf und ist so angeordnet und bemessen, dass es den Bodenbereich 28 des schalenartigen Trägers 26 im Wesentlichen vollständig überdeckt. Das poröse Verdampfermedium, das aus Vliesmaterial, Gewebe, Gewirk, Schaumkeramik der dergleichen hergestellt sein kann, kann in den schalenartigen Träger 26 eingelegt sein, kann jedoch auch in diesen eingesintert sein bzw. mit dem Bodenbereich 28 einen festen Verbund aufweisen. Das poröse Verdampfermedium 40 erstreckt sich nach radial außen - bezogen auf die Längsmittenachse L - bis nahe oder direkt an die Umfangswandung 30 heran, so dass hier entweder ein Anlagekontakt gebildet ist oder ggf. ein kleiner Zwischenraum besteht.
  • Die axiale Abstützung der Bodenbaugruppe 24 an dem Gehäuseteil 16 in Richtung auf die Brennkammer 22 zu erfolgt an einem am Gehäuseteil 16 vorgesehenen und sich ringartig um die Längsmittenachse L vorzugsweise umlaufend erstreckenden Vorsprungsbereich 42. In der anderen axialen Richtung bzw. am anderen axialen Ende der Bodenbaugruppe 24 ist diese axial durch einen Sicherungsring 44 abgestützt, der in eine entsprechende Nut des Gehäuseteils 16 angreift, so dass die Rückplatte 36 an diesem Ring 44 anliegen kann.
  • Man erkennt in Fig. 1 ein vorzugsweise ringartig und vollständig umlaufend ausgestaltetes Abdeckelement 46. Dieses liegt zwischen dem Vorsprungsbereich 42 und dem äußeren Randbereich 48 des porösen Verdampfermediums 40. Dabei sind in der Fig. 1 zwei verschiedene Varianten dargestellt. Bei der in der oberen Hälfte erkennbaren Variante liegt das ringartige Abdeckelement 46 noch innerhalb des schalenartigen Trägers 26, liegt also an der Innenseite der Umfangswandung 30 desselben vorzugsweise unter Druck an und erstreckt sich somit bei zwischen dem äußeren Randbereich 48 des porösen Verdampfermediums 40 und der Umfangswandung 30 vorhandenem Zwischenraum über den radial äußeren Randbereich 48 des porösen Verdampfermediums 40 radial hinaus. Somit ist der Angrenzungsbereich des porösen Verdampfermediums 40 an die Umfangswandung 30 des schalenartigen Trägers 26 durch das Abdeckelement 46 überdeckt.
  • Bei der in Fig. 1 unten erkennbaren Ausgestaltungsvariante ist die Umfangswandung 30 des schalenartigen Trägers 26 etwas kürzer bemessen, so dass sie näherungsweise bündig mit der zur Brennkammer 22 hin liegenden Oberfläche des porösen Verdampfermediums 40 endet. Das ringartige Abdeckelement 46 liegt hier nicht nur zwischen dem Vorsprungsbereich 42 und dieser Oberfläche des porösen Verdampfermediums 40, sondern auch dem axialen Stirnende der Umfangswandung 30 und dem Vorsprungsbereich 42. Das heißt, hier besteht kein direkter Anlagekontakt zwischen der Umfangswandung 30 und dem Vorsprungsbereich 42. Bei beiden dargestellten Ausgestaltungsvarianten ist jedoch der schalenartige Träger 26 in radialer Richtung durch die am Gehäuseteil 16 nach radial außen hin anliegende Umfangswandung 30 abgestützt. Um den Wärmeübertragungskontakt so gering als möglich zu halten, kann die Umfangswandung 30 leicht konisch ausgestaltet sein, so dass nur ein Linienanlagekontakt zum Gehäuseteil 16 hin besteht.
  • Das Abdeckelement 46 der in Fig. 1 dargestellten Brennkammerbaugruppe 10 ist aus saugfähigem Material, also beispielsweise Vliesmaterial, ausgebildet. Es überdeckt somit nicht nur den äußeren Randbereich 48 des porösen Verdampfermediums 40, sondern stellt in diesem Bereich auch eine Saugwirkung bereit. Flüssiger Brennstoff, der bedingt durch die Kapillarförderwirkung des porösen Verdampfermediums 40 und auch unter Schwerkrafteinfluss sich in diesen äußeren Randbereich 48 bewegt hat, kann somit nicht über den möglicherweise zur Umfangswandung 30 vorhandenen Zwischenraum in Richtung zur Brennkammer 22 austreten. Vielmehr wird durch die Saugwirkung des Abdeckelements 46 auch derartiger flüssiger Brennstoff wieder aufgesaugt. Hierzu ist vorzugsweise auch vorgesehen, dass das Abdeckelement 46 unter Druck zwischen dem porösen Verdampfermedium 40 und dem Vorsprungsbereich 42 gehalten ist, so dass sowohl in Angrenzung an das poröse Verdampfermedium 40 als auch in Angrenzung an den Vorsprungsbereich 42 das Auftreten von Zwischenräumen vermieden werden kann.
  • Man erkennt in Fig. 1 weiter ein an der Umfangswandung 20 und ggf. auch dem Gehäuseteil 16 des Brennkammergehäuses 14 getragenes und sich näherungsweise radial erstreckendes Zündorgan 50, beispielsweise Glühzündstift. Dieses langgestreckte Zündorgan 50 liegt in geringem Abstand und vorzugsweise parallel zur Oberfläche des porösen Verdampfermediums 40 und dient dazu, in der Startphase lokal ausreichend hohe Temperaturen bereitzustellen, um die Verbrennung zu starten.
  • In Fig. 2 ist eine alternative Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkammerbaugruppe 10 gezeigt. Man erkennt hier, dass in Anpassung an die schalenartige Formgebung des Trägers 26 auch das poröse Verdampfermedium 40 mit einer derartigen Schalenform bereitgestellt ist. Es weist einen den Bodenbereich 28 des schalenartigen Trägers 26 im Wesentlichen vollständig überdeckenden Bodenbereich 52 auf und an diesen radial außen angrenzend und damit integral ausgebildet eine Umfangswandung 54. Diese liegt an der Innenseite der Umfangswandung 30 des schalenartigen Trägers 26 an und ist so bemessen, dass sie im Wesentlichen bündig mit dieser endet. Auch hier kann vorgesehen sein, dass das poröse Verdampfermedium 40 mit derartiger Schalenform bereits vorgesehen wird und in den schalenartigen Träger 26 eingesetzt wird. Auch kann ein im Wesentlichen planares Element eingepasst und dabei entsprechend verformt werden. Selbstverständlich ist auch das Einsintern eines derartigen porösen Verdampfermediums 40 in den schalenartigen Träger 26 möglich.
  • Bei dieser in Fig. 2 dargestellten Ausgestaltungsvariante ist also der Angrenzungsbereich zwischen dem porösen Verdampfermedium 40 und der Umfangswandung 30 des schalenartigen Trägers 26 in Richtung der Längsmittenachse L deutlich länger gestaltet, als in der vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsform, insbesondere deutlich länger, als die axiale Dicke des Bodenbereichs 52 des porösen Verdampfermediums 40. Flüssiger Brennstoff, der möglicherweise im radial äußeren Randbereich 48 des porösen Verdampfermediums 40 sich verstärkt ansammelt, muss eine deutlich längere axiale Strecke entlang des Grenzbereichs zwischen der Umfangswandung 44 des porösen Verdampfermediums 40 und der Umfangswandung 30 des schalenartigen Trägers 26 strömen, um in Richtung Brennkammer 22 zu gelangen. Aufgrund der Saugwirkung des porösen Verdampfermediums 40 wird derartiger Brennstoff jedoch darin aufgesaugt bzw. gehalten, so dass die Gefahr des Austritts von flüssigem Brennstoff in Richtung Brennkammer 22 praktisch beseitigt ist.
  • Bei dieser Ausgestaltungsform ist es von Vorteil, wenn das poröse Verdampfermedium 40 vor allem im Bereich seiner Umfangswandung 54 fest an der Innenseite der Umfangswandung 30 des schalenartigen Trägers 26 anliegt, vorzugsweise daran beispielsweise durch Einsintern oder Ansintern festgelegt ist.
  • Weiterhin erkennt man in Fig. 2, dass das an der Umfangswandung 20 bzw. dem Gehäuseteil 16 getragene Zündorgan 50 so positioniert ist, dass es eine entsprechende Aussparung in der Umfangswandung 30 des schalenartigen Trägers 26 und der Umfangswandung 54 des porösen Verdampfermediums 40 durchsetzt bzw. in diese eingreift und somit zumindest mit einem Teil seines in der Zündkammer 22 sich erstreckenden Abschnitts in dem von dem schalenartigen Träger 26 bzw. dem entsprechend geformten porösen Verdampfermedium 40 umgrenzten Raumbereich liegt, der selbstverständlich einen Teil der Brennkammer 22 bereitstellt. Insbesondere in diesem Raumbereich wird in der Startphase verstärkt Brennstoffdampf vorhanden sein, der sich nach Durchmischung mit Verbrennungsluft dann leicht zünden lässt.
  • Es ist selbstverständlich, dass bei den vorangehend dargestellten Ausgestaltungsformen Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Prinzip der vorliegenden Erfindung, den Brennstoffaustritt im radial äußeren Randbereich des porösen Verdampfermediums zu verhindern, abzuweichen. So könnte beispielsweise die Umfangswandung 20 mit dem Gehäuseteil 16 integral ausgestaltet sein. Auch der grundsätzliche Aufbau der Bodenbaugruppe mit dem Heizelement 32, der Isolierung 34 und der Rückplatte 36 könnte anders sein. Selbstverständlich könnte auch die Brennstoffzuführleitung an anderer Positionierung in den schalenartigen Träger einmünden, beispielsweise auch zentrisch zur Längsmittenachse L, oder es könnten mehrere Abschnitte der Brennstoffzuführleitung 38 an verschiedenen Bereichen in den schalenartigen Träger 26 einmünden.

Claims (14)

  1. Brennkammerbaugruppe für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein Brennkammergehäuse (14) mit einer an einem Gehäuseteil (16) getragenen Bodenbaugruppe (24), wobei die Bodenbaugruppe (24) ein poröses Verdampfermedium und einen schalenartigen Träger (26) für das in diesem angeordnete poröse Verdampfermedium (40) aufweist; wobei das poröse Verdampfermedium (40) einen Bodenbereich (28) des schalenartigen Trägers (26) bedeckt und sich bis in den Bereich einer Umfangswandung (30) des schalenartigen Trägers (26) erstreckt, wobei der schalenartige Träger (26) im Bereich seiner Umfangswandung (30) bezüglich des Gehäuseteils (16) abgestützt ist, wobei an dem Gehäuseteil (16) ein die Umfangswandung (30) des schalenartigen Trägers (26) axial - bezogen auf eine Längsmittenachse (L) des Brennkammergehäuses (14) - abstützender, nach radial innen sich erstreckender Vorsprungsbereich (42) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Vorsprungsbereich (42) und dem porösen Verdampfermedium (40) ein einen äußeren Randbereich(48) des porösen Verdampfermediums (40) überdeckendes Abdeckelement (46) aus saugfähigem Material angeordnet ist.
  2. Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (46) sich über den äußeren Randbereich (48) des porösen Verdampfermediums (40) nach radial außen hinaus erstreckt.
  3. Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (46) an einer Innenseite der Umfangswandung (30) des schalenartigen Trägers (26) anliegt.
  4. Brennkammerbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (46) zwischen dem Vorsprungsbereich (42) und dem porösen Verdampfermedium (40) unter Druck gehalten ist.
  5. Brennkammerbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (46) ringartig ausgebildet ist.
  6. Brennkammerbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (46) aus Vliesmaterial, vorzugsweise Keramikvlies oder Metallvlies, gebildet ist.
  7. Brennkammerbaugruppe für einen Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein Brennkammergehäuse (14) mit einer an einem Gehäuseteil (16) getragenen Bodenbaugruppe (24), wobei die Bodenbaugruppe (24) ein poröses Verdampfermedium und einen schalenartigen Träger (26) für das in diesem angeordnete poröse Verdampfermedium (40) aufweist, wobei das poröse Verdampfermedium (40) einen Bodenbereich (28) des schalenartigen Trägers (26) bedeckt und sich bis in den Bereich einer Umfangswandung (30) des schalenartigen Trägers (26) erstreckt, wobei der schalenartige Träger (26) im Bereich seiner Umfangswandung (30) bezüglich des Gehäuseteils (16) abgestützt ist, wobei das poröse Verdampfermedium (40) in Anpassung an die Formgebung des schalenartigen Trägers (26) eine schalenartige Formgebung aufweist mit einen den Bodenbereich (28) des schalenartigen Trägers (26) überdeckenden Bodenbereich (52) und einer eine Innenseite der Umfangswandung (30) des schalenartigen Trägers (26) überdeckenden Umfangswandung (54), dadurch gekennzeichnet, dass der schalenartige Träger (26) mit seiner Umfangswandung (30) an einem nach radial innen sich erstreckenden Vorsprungsbereich (42) des Gehäuseteils (16) axial - bezogen auf eine Längsmittenachse (L) des Brennkammergehäuses (14) - abgestützt ist und dass die Umfangswandung (54) des Verdampfermediums (40) bündig mit der Umfangswandung (30) des schalenartigen Trägers (26) endet.
  8. Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswandung (54) des porösen Verdampfermediums (40) die Innenseite der Umfangswandung (36) des schalenartigen Trägers (26) im Wesentlichen vollständig überdeckt.
  9. Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 7 oder Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Verdampfermedium (46) mit seiner Umfangswandung (54)-und seinem Bodenbereich (52) durch ein Teil bereitgestellt ist.
  10. Brennkammerbaugruppe nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass an der Brennkammerbaugruppe (14) ein Zündorgan (50) getragen ist, welches wenigstens bereichsweise in einen von dem schalenartigen Träger (26) und dem porösen Verdampfermedium (40) umgrenzten Raum eingreift.
  11. Brennkammerbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Brennstoffzuführleitung (38), welche in den schalenartigen Träger (26) - bezogen auf eine Längsmittenachse (L) des Brennkammergehäuses (14) - versetzt einmündet.
  12. Brennkammerbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (16) eine Umfangswandung (20) des Brennkammergehäuses (14) trägt.
  13. Brennkammerbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass an einer von dem porösen Verdampfermedium (40) abgewandten Rückseite des Bodenbereichs (28) des schalenartigen Trägers (26) ein elektrisch erregbares Heizelement (32) vorgesehen ist.
  14. Verdampferbrenner, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend eine Brennkammerbaugruppe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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