DE1579741B1

DE1579741B1 - Heating equipment operated with liquid fuel, especially for motor vehicles

Info

Publication number: DE1579741B1
Application number: DE19651579741
Authority: DE
Inventors: Gerhard-Juergen Dipl- Fraenkle; Eugen Stumpf
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1965-11-20
Filing date: 1965-11-20
Publication date: 1971-06-03
Also published as: FR1501415A; GB1147013A; SE329555B; US3413968A

Description

Die Erfindung betrifft ein mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem innerhalb eines Verbrennungsluftzuführungsrohres angeordneten Brenner, einem eine Brennkammer umgebenden Wärmetauscher und einem in Richtung zum Brenner hin offenen hutförmigen Einsatz sowie einem Abgasstutzen.The invention relates to a heating device operated with liquid fuel, especially for motor vehicles, with one inside a combustion air supply pipe arranged burner, a heat exchanger surrounding a combustion chamber and a in the direction of the burner open hat-shaped insert and an exhaust gas nozzle.

Derartige Heizgeräte werden bevorzugt für die Beheizung von Kraftfahrzeugen und gegebenenfalls auch für die Vorwärmung von Motoren angewendet. Dabei wird ein kleines Bauvolumen einerseits und eine hohe Wärmeleistung andererseits verlangt. Es ist ein Lufterhitzer mit durch einen Verbrennungsmotor betriebener Luftfördervorrichtung und einem mit flüssigem Brennstoff betriebenen Brenner bekannt (deutsche Auslegeschrift 1050 979), bei dem die Heizluft die Brennkammer umströmt und wobei sich im Inneren der Brennkammer ein hutförmiger Einsatz zum Schutze der Brennkammerwand befindet. Bei dieser bekannten Einrichtung bildet die Brennkammer den Wärmetauscher für das zu erwärmende Medium, das diese Brennkammer umströmt. Die Brennkammerwand ist somit gleichzeitig Wand des Wärmetauschers, die an ihrer Außenseite vom kalten Medium umströmt wird. Dadurch ergibt sich der Nachteil, daß die Brennerflamme mit einer kalten Brennkammerwand in Berührung kommt. Dies führt in bekannter Weise zu einer verminderten Brennstoffausnutzung und zu Rußablagerungen an der Brennkammerwand.Such heaters are preferred for heating motor vehicles and, if necessary, also used to preheat engines. This is a small construction volume on the one hand and a high thermal output on the other. It is an air heater with an internal combustion engine powered air delivery device and a burner operated with liquid fuel is known (German Auslegeschrift 1050 979), in which the heating air flows around the combustion chamber and is inside the combustion chamber has a hat-shaped insert to protect the combustion chamber wall. In this known device, the combustion chamber forms the heat exchanger for the Medium to be heated that flows around this combustion chamber. The combustion chamber wall is thus at the same time wall of the heat exchanger, which is on its outside from the cold medium is flowed around. This has the disadvantage that the burner flame with a comes into contact with the cold combustion chamber wall. This leads in a known manner to a reduced fuel utilization and soot deposits on the combustion chamber wall.

Bei den erstrebten kleinen Außenabmessungen eines Heizgerätes sind der Leistung enge Grenzen gesetzt, da einerseits eine größere Leistung eine größere Flammenlänge zur Voraussetzung hat; andererseits die größere Flamme-mit kalten-Wandteilen in Berührung kommt, wodurch sich, wie erwähnt, ein unvollständiges Ausbrennen ergibt. Die bisher bekanntgewordenen Heizgeräte befriedigen auch in ihrem Zündverhalten nicht. Dies ist im wesentlichen auf die Art der angewandten Brennstoffaufbereitung zurückzuführen, die ihrerseits durch die beschränkten Raumverhältnisse bedingt ist:- Die kleinen Brennkammerlängen lassen nur kleine . Flammenlängen zu, um die vorhin erläuterte Berührung der Flamme mit kalten Brennkammerteilen zu vermeiden. Auch die an sich bekannte Druckzerstäubung läßt sich bei den kleinen Brennkammerdurchmessern nicht ohne weiteres anwenden, da sich der Brennstoffstrahl an der kalten Brennkammerwand, die zugleich als Wärmetauscher dient, anlegt und daher kein vollständiges Ausbrennen, - d: h. schlechte Brennstoffausnützung und Rußbildung, ergibt.With the desired small external dimensions of a heater are the performance is set tight limits, since on the one hand a greater performance a greater one Requires flame length; on the other hand the larger flame-with cold-wall parts comes into contact, which, as mentioned, results in an incomplete burnout. The previously known heating devices are also satisfactory in their ignition behavior not. This is largely due to the type of fuel preparation used due to the limited space available: - The small combustion chamber lengths only allow small ones. Flame lengths too, around the earlier to avoid contact of the flame with cold parts of the combustion chamber. Even the pressure atomization, known per se, can be used with the small combustion chamber diameters do not use it without further ado, as the fuel jet is on the cold combustion chamber wall, which also serves as a heat exchanger, creates and therefore does not burn out completely, - d: h. poor fuel utilization and soot formation results.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei den eingangs beschriebenen, mit flüssigem Brennstoff beheizten Heizgeräten den Wärmetauscher so auszubilden, daß bei kleinen Außenabmessungen eine hohe Leistung erzielbar ist und eine gute Brennstoffausnützung sowie ein sicheres Zündverhalten, auch bei Anwendung der Druckzerstäubung des Brenn- i stoffs, erreicht werden.The invention is based on the object, in the case of the initially described, to design the heat exchanger with liquid fuel heated heating devices in such a way that that with small external dimensions a high performance can be achieved and a good one Fuel utilization and reliable ignition behavior, even when using pressure atomization of the fuel.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Brennkammer durch ein an einer mit dem Verbrennungsluftzuführungsrohr verbundenen Tragplatte befestigtes Flammrohr gebildet ist, das i im Bereich des Brenners das Verbrennungsluftzuführungsrohr konzentrisch umgibt und das an der dem Brenner abgewandten Seite offen ist, daß der hutförmige Einsatz das Flammrohr allseitig mit Abstand zentrisch umfaßt, daß das Flammrohr und der Einsatz gegenüber dem Wärmetauscher thermisch getrennt sind und das Flammrohr an der Tragplatte thermisch isoliert befestigt ist und daß der Abgasstutzen zentrisch zur Brennkammer angeordnet ist.This object is achieved according to the invention in that the combustion chamber by a support plate connected to the combustion air supply pipe attached flame tube is formed, the i in the area of the burner the combustion air supply pipe surrounds concentrically and that is open on the side facing away from the burner that the hat-shaped insert encompasses the flame tube centrally on all sides with a spacing that the flame tube and the insert are thermally separated from the heat exchanger and the flame tube is attached to the support plate in a thermally insulated manner and that the The exhaust nozzle is arranged centrally to the combustion chamber.

Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß auch bei einer gedrängten Ausführung des Heizgerätes eine relativ lange Brennerflamme erzielt werden kann, die mittels der thermisch isoliert angeordneten Flammrohre und Einsätze umgelenkt wird, so daß die Flamme nur mit den heißen, ungekühlten Wandteilen in Berührung kommt und deshalb ein vollständiger Ausbrand der langen Flamme gesichert ist. Die konzentrische Anordnung der Flammrohre bzw. des Einsatzes und des Wärmetauschers bewirkt darüber hinaus eine symmetrische Gasführung. Hierdurch und durch die zentrische Anordnung des Abgasstutzens wird eine Verringerung der Strömungsverluste erzielt. Da das innere Flammrohr die gegenläufigen Gasströme trennt, wird das Entstehen von Wirbeln verhindert, wodurch die Strömungsverluste weiter herabgesetzt werden und die Gasführung wesentlich verbessert wird.This training ensures that even with a crowded one Execution of the heater a relatively long burner flame can be achieved, which are deflected by means of the thermally insulated flame tubes and inserts so that the flame only comes into contact with the hot, uncooled parts of the wall comes and therefore a complete burnout of the long flame is ensured. the concentric arrangement of the flame tubes or the insert and the heat exchanger also causes a symmetrical gas flow. Through this and through the centric Arrangement of the exhaust nozzle, a reduction in flow losses is achieved. Since the inner flame tube separates the opposing gas flows, the development of Prevents eddies, whereby the flow losses are further reduced and the gas flow is significantly improved.

Bei Großraum-Lufterhitzern ist schon eine Brennkammer bekannt, die durch ein Flammrohr gebildet ist, das an der dem Brenner abgewandten Seite offen ist und das das Verbrennungsluftzuführungsrohr konzentrisch umgibt und zusammen mit diesem an einer Tragplatte befestigt ist. Dort ist aber auf thermisch isolierte Anbringung -nicht geachtet und kein hutförmiger Einsatz vorgesehen, der das Flammrohr von seinem offenen Ende her allseitig mit Abstand "übergreift und gegenüber dem Wärmetauscher thermisch getrennt ist.A combustion chamber is already known for large-capacity air heaters is formed by a flame tube which is open on the side facing away from the burner and that surrounds the combustion air supply pipe concentrically and together with this is attached to a support plate. But there is on thermally insulated Attachment - disregarded and no hat-shaped insert intended for the flame tube from its open end on all sides with a distance "overlaps and opposite the Heat exchanger is thermally separated.

Ein bekannter Heizkessel weist ferner einen zentrisch zur Brennkammer angeordneten Abgasstutzen auf. Es fehlen ihm aber ein. hutförmiger Einsatz und ein die Brennkammer bildendes Flammrohr, so daß andere Verhältnisse vorliegen.A known boiler also has a central to the combustion chamber arranged exhaust pipe. But he is missing one. hat-shaped insert and a the flame tube forming the combustion chamber, so that other conditions exist.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den nur im Zusammenhang mit dem Anspruch 1 geltenden :Unteransprüchen gekennzeichnet.Further features of the invention are in the context of only Applicable to claim 1: characterized subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben und näher erläutert. Dabei zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Heizgerät, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie B-B in F i g. 1 'und ..An embodiment of the invention is hereinafter based on the Drawing described and explained in more detail. F i g. 1 shows a longitudinal section by a heater according to the invention, FIG. 2 shows a section along the line B-B in Fig. 1 'and ..

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie A-A in F i g.1. Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an einer Tragplatte 1 ein inneres Flammrohr 2 in Form eines Hohlzylinders aus Stahlblech angeordnet: -An diesem inneren Flammrohr 2 ist konzentrisch mit Hilfe von Streben 3 und 4 ein äußeres, einen hutförmigen Einsatz 5, 6 bildendes Flammrohr 5 befestigt, das an seiner vorderen Stirnseite 6 abgeschlossen ist.F i g. 3 shows a section along the line A-A in FIG. 1. In the case of the one in F i g. The embodiment shown in FIG. 1 is an inner flame tube on a support plate 1 2 arranged in the form of a hollow cylinder made of sheet steel: -On this inner flame tube 2 is concentric with the help of struts 3 and 4 an outer, a hat-shaped one Insert 5, 6 forming flame tube 5 attached to its front face 6 is complete.

An der Tragplatte 1 ist mit Schrauben 7 eine Ringplatte 8 leicht demontierbar befestigt, die den Wärmetauscher trägt. Der Wärmetauscher besteht aus einem äußeren Mantel 9 und einem Faltenzylinder 10. Der Faltenzylinder 10 ist am brennerseitigen Ende mit einer sternförmigen Blende 11, am brennerfernen Ende mit einer gleichartigen Blende 12 abgeschlossen. In den derart gebildeten Hohlraum wird über einen Zulaufstutzen 13 das wärmeaufnehmende Medium zugeführt und über einen Stutzen 14 im erwärmten oder erhitzten Zustand abgenommen.On the support plate 1, an annular plate 8 can be easily dismantled with screws 7 attached, which carries the heat exchanger. The heat exchanger consists of an outer one Jacket 9 and a folding cylinder 10. The folding cylinder 10 is on the burner side End with a star-shaped diaphragm 11, at the end remote from the burner with a similar one Aperture 12 completed. In the cavity formed in this way, an inlet nozzle is used 13 the heat-absorbing Medium supplied and via a nozzle 14 removed in the warmed or heated state.

Zentrisch zum Wärmetauscher ist ein Abgas-Auslaßstutzen 15 angeordnet, der bei dem Ausführungsbeispiel als Kniekrümmer ausgebildet ist.An exhaust gas outlet connection 15 is arranged centrally to the heat exchanger, which is designed as a knee bend in the embodiment.

Die Tragplatte 1 trägt an ihrer rückwärtigen Seite mit Hilfe von Schrauben 16 die Brenneranordnung. Diese besteht einerseits aus dem Verbrennungsluftzuführungsrohr 17 mit der Auslaßöffnung 18 und einem Drallkörper 19. Im Verbrennungsluftzuführungsrohr 17 ist die als Druckzerstäuberdüse ausgebildete Brennerdüse 20 vorzugsweise axial verschiebbar befestigt. Die Zufuhr des Brennstoffs erfolgt über die Brennstoffleitung 21. Ferner ist eine ebenfalls axial verschiebbare Zündelektrode 22 vorgesehen. Die Brennervorrichtung umfaßt andererseits außerdem das Gehäuse 23 des Gebläses, in dem ein Elektromotor 24 angeordnet ist, auf dessen Welle 25 einerseits das Gebläse 26 und andererseits, über eine Kupplung 27 verbunden, die Brennstoffpumpe 28 sitzt.The support plate 1 carries on its rear side with the help of screws 16 the burner assembly. On the one hand, this consists of the combustion air supply pipe 17 with the outlet opening 18 and a swirl body 19. In the combustion air supply pipe 17, the burner nozzle 20 designed as a pressure atomizer nozzle is preferably axial slidably attached. The fuel is supplied via the fuel line 21. Furthermore, an axially displaceable ignition electrode 22 is provided. the Burner device, on the other hand, also comprises the housing 23 of the fan, in FIG which an electric motor 24 is arranged, on the shaft 25 on the one hand the fan 26 and on the other hand, connected via a coupling 27, the fuel pump 28 is seated.

Um auch an den äußeren Bereichen des Brennstoffkegels eine günstige Vermischung mit der Verbrennungsluft zu erzielen, sind im Verbrennungsluftzuführungsrohr 17 Beiluftschlitze 29 vorgesehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen diese Schlitze radial, sie können jedoch auch schräg angeordnet sein. Der zwischen dem Innenraum des Verbrennungsluftzuführungsrohres 17 und der Brennkammer herrschende Druckunterschied ermöglicht einen Austritt der Verbrennungsluft, die dann in dem Flammrohr 2 axial und konzentrisch zum Verbrennungsluftzuführungsrohr 17 strömt. Dadurch wird vermieden, daß die äußeren Teile des Brennstoffkegels durch ungenügende Verbrennung mangels Verbrennungsluft an den benachbarten Stellen des inneren Flammzylinders Rußablagerungen bilden. Das Heizgerät arbeitet auf folgende Weise: Der Brennerdüse 20 wird in an sich bekannter Weise der Brennstoff mittels der Leitung 21 zugeführt und die Verbrennungsluft mit Hilfe des Gebläses 26 in das Verbrennungsluftzuführungsrohr 17 eingedrückt.In order to also get a favorable one in the outer areas of the fuel cone Mixing with the combustion air is to be achieved in the combustion air supply pipe 17 ventilation slots 29 are provided. In the illustrated embodiment run these slots are radial, but they can also be arranged at an angle. The between the interior of the combustion air supply pipe 17 and the combustion chamber prevailing Pressure difference enables the combustion air to escape, which is then in the Flame tube 2 flows axially and concentrically to the combustion air supply tube 17. This avoids that the outer parts of the fuel cone by insufficient Combustion due to a lack of combustion air at the neighboring points of the inner flame cylinder Form soot deposits. The heater works in the following way: The burner nozzle 20, the fuel is supplied by means of line 21 in a manner known per se and the combustion air with the aid of the fan 26 into the combustion air supply pipe 17 pressed in.

Die Verbrennungsluft umströmt die Brennerdüse 20 zentrisch. Der durch die Öffnung 18 austretende Brennstoffstrahl, der mit der Verbrennungsluft innig vermischt ist, wird durch eine Zündelektrode 22 entzündet. Die sich ausbildende Flamme verläuft in axialer Richtung innerhalb des inneren Flammrohres 2 und wird durch die Stirnseite 6 des hutförmigen Einsatzes in Gegenrichtung umgelenkt. Durch die getrennte und isolierte Anordnung des Flammrohres 2 und des hutförmigen Einsatzes 5, 6 gegenüber dem Wärmetauscher wird erreicht, daß die genannten Teile keine Berührung mit dem wärmeaufnehmenden Medium haben, so daß ihre Wände stets auf der für die Flammenausbildung günstigsten Temperatur gehalten werden können.The combustion air flows around the burner nozzle 20 centrally. The through the opening 18 exiting fuel jet, which is intimate with the combustion air is mixed is ignited by an ignition electrode 22. The developing Flame runs in the axial direction within the inner flame tube 2 and is deflected in the opposite direction by the end face 6 of the hat-shaped insert. By the separate and isolated arrangement of the flame tube 2 and the hat-shaped insert 5, 6 with respect to the heat exchanger it is achieved that the parts mentioned do not come into contact have with the heat-absorbing medium, so that their walls are always on the for the Flame formation can be kept favorable temperature.

Das äußere Flammrohr 5 des hutförmigen Einsatzes ist kürzer gehalten als das innere Flammrohr 2, so daß am brennerseitigen Ende die Abgase in den Wärmetauscher eintreten können. Das wärmeaufnehmende Medium, Luft, Gas oder Wasser beispielsweise, wird über den Stutzen 13 zugeführt. Der Wärmeübergang zwischen Abgasen und wärmeaufnehmendem Medium erfolgt über den Faltenzylinder 10, der durch seine große Oberfläche eine besonders günstige Wärmeausnützung ermöglicht. Die Abgase strömen dann in axialer Richtung nach vorn und werden durch den Abgas-Auslaßstutzen 15 abgeführt. Das erwärmte Medium verläßt den Wärmetauscher über den Stutzen 14.The outer flame tube 5 of the hat-shaped insert is kept shorter than the inner flame tube 2, so that the exhaust gases in the heat exchanger at the burner end can enter. The heat-absorbing medium, air, gas or water, for example, is fed through the nozzle 13. The heat transfer between exhaust gases and heat absorbing Medium takes place via the folding cylinder 10, which has a allows particularly favorable heat utilization. The exhaust gases then flow axially Direction to the front and are discharged through the exhaust gas outlet connection 15. That warmed Medium leaves the heat exchanger via nozzle 14.

Aus vorstehendem ergibt sich, daß bei dem Heizgerät die Brennkammer und der Wärmetauscher funktionsmäßig und konstruktiv völlig getrennt sind, so daß insbesondere bei Anwendung eines Druckzerstäubers als Brenner eine vorteilhafte Ausnutzung einer an sich langen Brennerflamme bei gedrängter Bauweise des Gerätes ermöglicht wird.From the above it follows that the combustion chamber in the heater and the heat exchanger are functionally and structurally completely separate, so that an advantageous particularly when using a pressure atomizer as a burner Utilization of a long burner flame with a compact design of the device is made possible.

Claims

1. A liquid fuel-operated heater, in particular for motor vehicles, characterized with a component arranged within a combustion air supply pipe burner, a a combustion chamber surrounding the heat exchanger and the burner is open towards in the direction of the hat-shaped insert and a flue outlet, d a -through that the combustion chamber is formed by a flame tube (2) attached to a Traj plate (1) connected to the combustion air supply tube, which surrounds the combustion air supply tube (17) concentrically in the area of the burner and which is open on the side warned of the burner. that the hat-shaped insert (5, 6) surrounds the flame tube (2) centrally on all sides at a distance, that the flame tube and the insert (6) are thermally separated from the heat exchanger and the flame tube is attached to the support plate (1) in a thermally insulated manner and that the exhaust gas nozzle (15) is arranged centrally to the combustion chamber. Heating device according to Claim 1, characterized in that a folded cylinder (10) serves as the heat exchanger. 3. Heater according to claim 1 or the following, characterized by the use of a pressure atomizer burner. -1. Heating device according to Claim 3, characterized in that the combustion air is fed axially to the burner nozzle (20) by means of a fan. 5. Heater according to claim 3 or 4, characterized by air slots (29) on the inlet side of the combustion air supply pipe (17). 6. Heater according to claim 3 or following, characterized by a swirl body known per se (19) in the outlet end (18) of the combustion air supply pipe (17). 7. A heater according to claim 1 or the following, characterized in that the ring plate (8) carrying the heat exchanger is attached to the support plate (1) of the flame tubes (2, 5) so as to be easily removable by means of screws (7).