Die vorliegende Erfindung betrifft ein mobiles, mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät.

Unter einem„mobilen Heizgerät" wird im vorliegenden Kontext ein Heizgerät verstanden, das für den Einsatz in mobilen Anwendungen ausgelegt und dementsprechend angepasst ist. Dies bedeutet insbesondere, dass es transportabel ist (ggf. in einem Fahrzeug fest eingebaut oder lediglich für den Transport darin untergebracht) und nicht ausschließlich für einen dauerhaften, stationären Einsatz, wie es beispielsweise bei der Beheizung eines Gebäudes der Fall ist, ausgelegt ist. Dabei kann das mobile Heizgerät auch fest in einem Fahrzeug (Landfahrzeug, Schiff, etc.), insbesondere in einem Landfahrzeug, installiert sein. Insbesondere kann es zur Beheizung eines Fahrzeug-Innenraums, wie beispielsweise eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs, sowie eines teiloffenen Raumes, wie er beispielsweise auf Schiffen, insbesondere Yachten, aufzufinden ist, ausgelegt sein. Das mobile Heizgerät kann auch vorübergehend stationär eingesetzt werden, wie beispielsweise in großen Zelten, Containern (zum Beispiel Baucontainern), etc.. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das mobile Heizgerät als Stand- oder Zuheizer für ein Landfahrzeug, wie beispielsweise für einen Wohnwagen, ein Wohnmobil, einen Bus, einen Pkw, etc., ausgelegt.

Mobile Heizgeräte kommen häufig z.B. als Fahrzeugheizgeräte zum Beheizen eines Fahrzeugs zum Einsatz. Bei Anwendungen in einem Fahrzeug werden derartige mobile Heizgeräte z.B. als Zuheizer, die bei laufendem Antriebsmotor des Fahrzeugs zusätzlich Wärme bereitstellen können, oder als Standheizer, die sowohl bei laufendem als auch bei ruhendem Antriebsmotor Wärme zu Heizzwecken bereitstellen können, eingesetzt. Bei solchen mobilen Heizgeräten ist gefordert, dass diese einerseits mit kleinen Heizleistungen bis zu unterhalb von 1 kW betreibbar sein sollen und andererseits eine möglichst große Heizleistungsbandbreite aufweisen sollen, sodass - je nach Bedarf - sehr unterschiedliche Heizleistungen bereitstellbar sind.

Üblicherweise kommen bei mobilen Heizgeräten Brenner zum Einsatz, die in einer Brennkammer mit Bauteilen zur Flammstabilisierung, wie insbesondere Engstellen, Einschnürungen oder anderen in den Bereich der Flamme und der abströmenden heißen Gase eingreifenden Bauteilen versehen sind, um einen möglichst stabilen Betrieb bei verschiedenen Heizleis- tungen zu ermöglichen. Solche Bauteile sind im Betrieb des mobilen Heizgeräts besonders hohen Belastungen ausgesetzt und bilden häufig die Komponenten, die die Lebensdauer des mobilen Heizgeräts beschränken. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes mobiles, mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät bereitzustellen.

Die Aufgabe wird durch ein mobiles, mit flüssigem Brennstoff betriebenes Heizgerät nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angege- ben.

Das mobile, mit flüssigem Brennstoff betriebene Heizgerät weist auf: eine Brennkammer, die einen Brennlufteintritt aufweist, wobei die Brennkammer einen an den Brennlufteintritt anschließenden Aufweitungsabschnitt aufweist, dessen Querschnitt sich mit zunehmendem Ab- stand von dem Brennlufteintritt aufweitet und in dem im Betrieb Brennluft mit Brennstoff in einer flammenden Verbrennung umgesetzt wird; eine Brennstoffzufuhr, die derart angeordnet ist, dass Brennstoff in den Aufweitungsabschnitt zugeführt wird; und eine Luftleitvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Brennluft derart mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Strömungskomponente in den Aufweitungsabschnitt einzuleiten, dass sich in dem Aufwei- tungsabschnitt ein axialer Rezirkulationsbereich ausbildet, in dem Gase entgegen einer Hauptströmungsrichtung in Richtung des Brennlufteintritts strömen.

Unter einer Brennkammer wird vorliegend ein Raumbereich des Heizgeräts verstanden, in dem eine flammende Umsetzung von Brennstoff mit Brennluft erfolgt. Insbesondere bezeich- net im Rahmen der vorliegenden Beschreibung die Bezeichnung Brennkammer nicht die diesen Raumbereich umgebende Wandung, die z.B. durch eine Mehrzahl von Komponenten gebildet sein kann. Die flammende Verbrennung findet dabei zumindest auch in dem Aufweitungsabschnitt statt und nicht lediglich in einem stromabwärts von diesem befindlichen Bereich der Brennkammer. Durch die Luftleitvorrichtung, die die an dem Brennlufteintritt ein- tretende Luft derart stark mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Strömungskomponente (d.h. einem starken Drall) versieht, dass sich in dem Aufweitungsabschnitt ein axialer Rezirkulationsbereich ausbildet, in dem Gase entgegen einer Hauptströmungsrichtung in Richtung des Brennlufteintritts strömen, ist eine schadstoffarme und stabile Verbrennung erzielt, bei der ein Betrieb über eine große Heizleistungsbandbreite ermöglicht ist, ohne dass zusätzliche flammstabilisierende Bauteile, die in die Brennkammer ragen, erforderlich sind. Aufgrund der angegebenen geometrischen Ausgestaltung und der Ausbildung des Rezirkulationsbereichs wird erreicht, dass sich die Flamme auch bei unterschiedlichen Heizleistungen, d.h. unterschiedlichen Brennstoff- und Brennluftmasseströmen, immer stabil ausgehend von dem Auf- weitung sab schnitt ausbreitet. In dieser Weise stabilisiert sich somit die Flamme in der Brennkammer selbst. Die Ausbildung des Rezirkulationsbereichs kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass sich der Aufweitung sab schnitt ausreichend stark aufweitet, z.B. mit einem Halbkegelwinkel von zumindest 20°, und die zugeführte Brennluft mit einer ausreichend großen in Umfangsrichtung verlaufenden Strömungskomponente versehen wird, insbesondere einer Drallzahl von zumindest 0,6. Unter dem Halbkegelwinkel wird dabei der Winkel zwischen der Längsachse und der Wandung des Aufweitung sab Schnitts verstanden. Bevorzugt wird der Brennstoff an dem Brennlufteintritt in den Aufweitungsabschnitt zugeführt, da in diesem Fall besonders vorteilhaft eine Vormischung des Brennstoffs mit der Brennluft erfolgen kann.

Gemäß einer Weiterbildung weist die Brennstoffzufuhr zumindest ein Verdampferelement zum Verdampfen des flüssigen Brennstoffs auf. Im Unterschied zu einer Brennstoffzufuhr, die ausschließlich über eine Einspritzdüse zum Einspritzen des Brennstoffs verfügt, ermöglicht der Einsatz des Verdampferelements auch bei niedrigen Heizleistungen unter 1 kW, d.h. niedrigen Brennstoff- und Brennluft-Masseströmen, einen stabilen Betrieb des mobilen Heizgeräts. Ferner ist in dieser Weise auch in dem Fall einer Luftblasenbildung in einer Brennstoffzufuhrleitung ein stabiler Betrieb ermöglicht, da das Verdampferelement als Puffer wirkt. Zudem ermöglicht das Verdampferelement eine Verwendung unterschiedlicher flüssiger Brennstoffe, da durch das Verdampferelement Effekte aufgrund von unterschiedlichen Siede- temperaturen und Verdampfungsenthalpien abgemildert werden.

Gemäß einer Weiterbildung ist das zumindest eine Verdampferelement derart angeordnet, dass es den Brennlufteintritt zumindest teilweise umgibt. In diesem Fall ist eine symmetrische Zuführung von verdampftem Brennstoff erreicht, sodass eine besonders homogene Durchmi- schung von Brennluft und Brennstoff erzielt wird, die eine schadstoffarme Verbrennung ermöglicht. Wenn das zumindest eine Verdampferelement den Brennlufteintritt ringförmig umgibt, ist eine besonders symmetrische Zuführung von verdampftem Brennstoff ermöglicht. Gemäß einer Weiterbildung ist das zumindest eine Verdampferelement thermisch an den Aufweitungsabschnitt angekoppelt. In diesem Fall kann der Verdampfungsprozess von flüssigem Brennstoff in und an dem Verdampferelement durch Wärme der Flamme in dem Aufweitung sab schnitt aufrechterhalten werden. Aufgrund der gegebenen Auslegung der Brenn- kammer wird bei einer hohen Heizleistung, wenn ein hoher Brennstoffmassenstrom erforderlich ist, viel Wärme zur Verdampfung von Brennstoff in das Verdampferelement eingetragen und bei einer niedrigen Heizleistung, d.h. einem niedrigen Brennstoffmassenstrom, entsprechend weniger Wärme. Das Verdampferelement kann dabei z.B. in Richtung der Brennkammer durch eine Abdeckung, bevorzugt ein Blech, abgedeckt sein, das die Wandung des Auf- weitung sab Schnitts bildet. Die Wärmeübertragung zu dem Verdampferelement kann dabei durch Wärmeleitung über das Blech erfolgen. Aufgrund der gegebenen Auslegung der Brennkammer, die eine zuverlässige Verankerung der Flamme in dem Aufweitungsabschnitt hervorruft, erfolgt der Wärmeeintrag von der Flamme in die Wandung des Aufweitungsabschnitts auch bei verschiedenen Heizleistungen zuverlässig. Dieser Wärmeeintrag erfolgt da- bei hauptsächlich über Konvektion. Da sich aufgrund der Ausgestaltung der Brennkammer stabil Wirbel an der Wandung des Aufweitungsabschnitts ausbilden, erfolgt auch bei verschiedenen Heizleistungen zuverlässig die für die Verdampfung erforderliche Wärmeübertragung auf das Verdampferelement. Gemäß einer Weiterbildung ist das Verdampferelement teilweise durch eine Abdeckung abgedeckt, sodass in einem nicht abgedeckten Bereich ein Brennstoffaustrittsabschnitt gebildet ist. In diesem Fall kann zuverlässig erreicht werden, dass sich flüssiger Brennstoff gleichmäßig in dem Verdampferelement verteilt, sodass das gesamte Verdampferelement zur Verdampfung von Brennstoff ausgenutzt wird und Ablagerungsbildung in dem Verdampferele- ment unterdrückt wird. Bevorzugt erfolgt dabei die Zufuhr von flüssigem Brennstoff zu dem Verdampferelement in einem von dem Brennstoffaustrittsabschnitt entfernten Bereich des Verdampferelements, in dem das Verdampferelement durch die Abdeckung abgedeckt ist. Wenn die Abdeckung eine Wandung des Aufweitungsabschnitts bildet, kann durch Auslegung der Abdeckung, insbesondere im Hinblick auf Material und Wandstärke, der erzielte Wärmeeintrag in das Verdampferelement in einfacher Weise eingestellt werden.

Wenn der Brennstoffaustrittsabschnitt an dem Brennlufteintritt angeordnet ist, kann eine besonders zuverlässige Durchmischung von Brennluft und verdampftem Brennstoff erfolgen. Gemäß einer Weiterbildung ist das Verdampferelement derart angeordnet, dass verdampfter Brennstoff mit einer der Hauptströmungsrichtung entgegengerichteten Richtungskomponente austritt. In diesem Fall wird eine besonders effektive Durchmischung von Brennluft und Brennstoff unmittelbar an dem Brennlufteintritt erreicht. Dabei kann der Brennstoff beim Austritt auch weitere Richtungskomponenten aufweisen, insbesondere eine radiale Richtungskomponente in Richtung einer Längsachse der Brennkammer.

Gemäß einer Weiterbildung weist der Aufweitung sab schnitt einen kontinuierlich

aufweitenden Querschnitt auf. Der Aufweitungsabschnitt kann dabei insbesondere konisch aufweitend ausgebildet sein. Durch die Ausgestaltung mit einem kontinuierlich aufweitenden Querschnitt können unerwünschte Eckwirbel, die sich bei einem sprunghaft aufweitenden Querschnitt ausbilden würden, verhindert werden.

Gemäß einer Weiterbildung weitet sich der Aufweitungsabschnitt mit einem Öffnung swinkel von zumindest 20° auf. In diesem Fall ist eine Ausgestaltung des Aufweitungsabschnitts bereitgestellt, die strömungsmechanisch wie eine unstetige Querschnittserweiterung wirkt. Im Zusammenspiel mit der Brennluftzufuhr mit der in Umfangsrichtung verlaufenden Strömungskomponente wird eine zuverlässige Flammenverankerung in dem Aufweitungsabschnitt auch bei verschiedenen Heizleistungen erreicht.

Gemäß einer Weiterbildung ist die Luftleitvorrichtung derart ausgebildet, dass die Brennluft mit einer Drallzahl von zumindest 0,6 in den Aufweitungsabschnitt eingeleitet wird. Die Drallzahl (S _N ) ist eine integrale Größe, die das Verhältnis von tangentialem zum axialen Impulsstrom angibt. Bei einer Drallzahl von zumindest 0,6 wird zuverlässig eine vollständig ausgebildete Rezirkulationszone erhalten.

Gemäß einer Weiterbildung ist das Heizgerät derart ausgelegt, dass die Brennluft in dem Brennlufteintritt mit Strömungsgeschwindigkeiten eingeleitet wird, die höher als die in der Brennkammer auftretenden turbulenten Flammengeschwindigkeiten sind. In diesem Fall ist zuverlässig sichergestellt, dass sich unmittelbar an dem Brennlufteintritt keine Flamme ausbilden kann, sodass ein Rückbrand der Flamme zu der Brennstoffzufuhr verhindert ist. Ferner kann in diesem Fall in einem unmittelbar an den Brennlufteintritt anschließenden Bereich eine Vormischung von Brennstoff und Brennluft erfolgen, die zu einer besonders schadstoffarmen Verbrennung beiträgt. Gemäß einer Weiterbildung weist die Brennkammer durchgehend einen freien Strömungsquerschnitt auf. Unter einem durchgehend freien Strömungsquerschnitt wird dabei verstanden, dass keine eine Strömung in der axialen Richtung der Brennkammer behindernden Bauteile, wie z.B. Flammblenden, Einschnürungen oder Ähnliches vorgesehen sind. In diesem Fall sind in der Brennkammer keine Komponenten vorgesehen, die bei herkömmlichen Heizgeräten aufgrund der hohen Belastung im Betrieb oftmals die Lebensdauer begrenzen, sodass ein mobiles Heizgerät mit einer langen Lebensdauer bereitgestellt werden kann. Es ist zu beachten, dass für den Betrieb erforderliche Komponenten, wie insbesondere Zündelemente und/oder Sensoren, die nur unerheblichen Einfluss auf die Strömung haben, gegebenenfalls in die Brennkammer ragen können.

Gemäß einer Weiterbildung weist die Brennkammer anschließend an den Aufweitungsabschnitt einen Abschnitt mit im Wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt auf. In diesem Fall lassen sich die Strömungsverhältnisse in der Brennkammer besonders vorteilhaft einstellen. Der Abschnitt mit im Wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt kann dabei insbesondere durch eine zumindest im Wesentlichen hohlzylindrische Brennkammerwand ausgebildet sein.

Weitere Weiterbildungen und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.

Fig. 1 ist eine schematische Schnittdarstellung des Brenners eines mobilen Heizgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 ist eine schematische perspektivische Darstellung des Brenners aus Fig. 1,

Fig. 3 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer Luftleitvorrichtung bei dem

Brenner aus Fig. 1,

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Gehäuses, das die in Fig. 3 dargestellte Luftleitvorrichtung umgibt,

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines Verdampferelements bei der ersten Ausführungsform, und

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung des Brenners eines mobilen Heizgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform. ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM

Eine erste Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis Fig. 5 beschrieben. Bei der ersten Ausführungsform ist das mobile, mit flüssigem Brennstoff betriebene Heizgerät insbesondere als eine Stand- oder Zusatzheizung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Landfahrzeug, ausgebildet. In den Figuren ist lediglich der Brenner 1 des mobilen Heizgeräts dargestellt. Das mobile Heizgerät weist neben dem dargestellten Brenner 1 insbesondere in an sich bekannter Weise einen Wärmetauscher zur Wärmeübertragung auf ein zu erwärmendes Medium, wie insbesondere eine Flüssigkeit in einem Flüssigkeitskreislauf eines Fahrzeugs oder zu erwärmende Luft, auf. Der Wärmetauscher kann dabei z.B. in an sich bekannter Weise den Brenner 1 topfartig umgeben. Ferner weist das mobile Heizgerät zumindest eine Brennstoffzufuhrvorrichtung, die insbesondere durch eine Brennstoffpumpe gebildet sein kann, eine Brennluftfördervorrichtung, die z.B. ein Brennluftgebläse aufweisen kann, und zumindest eine Steuerungseinheit zur Ansteuerung des mobilen Heizgeräts auf.

Im Folgenden wird der Brenner 1 des mobilen Heizgeräts unter Bezug auf die Fig. 1 bis Fig. 5 eingehender beschrieben. Der Brenner 1 weist eine Brennkammer 2 auf, in der im Betrieb des mobilen Heizgeräts Brennstoff mit Brennluft in einer flammenden Verbrennung umgesetzt wird. In Fig. 1 ist der Brenner 1 in einer schematischen Schnittdarstellung dargestellt, wobei die Schnittebene derart gewählt ist, dass eine Längsachse Z des Brenners 1 in der Schnittebene liegt. Der Brenner 1 ist im Wesentlichen bezüglich der Längsachse Z rotationssymmetrisch ausgebildet. Die Brennkammer 2 weist einen Brennlufteintritt 3 auf, an dem im Betrieb Brennluft in die Brennkammer 2 zugeführt wird.

Unmittelbar an den Brennlufteintritt 3 anschließend weist die Brennkammer 2 einen Aufweitungsabschnitt 20 auf, dessen Querschnitt sich mit zunehmendem Abstand von dem Brennlufteintritt 3 aufweitet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Aufweitungsabschnitt durch eine konische Wandung begrenzt, die durch eine Abdeckung 4 gebildet ist, die noch eingehender beschrieben wird. In einer Hauptströmungsrichtung H schließt sich an die konische Wandung des Aufweitungsabschnitts 20 eine im Wesentlichen zylindermantel- förmige Wandung 5 an, sodass die Brennkammer 2 anschließend an den Aufweitungsabschnitt 20 einen Abschnitt 21 mit im Wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt aufweist. Die Größenverhältnisse sind dabei derart gewählt, dass das Durchmesserverhältnis V zwi- sehen dem Außendurchmesser D _L der Luftleitvorrichtung 6 und dem Durchmesser D _K des Abschnitts 21 der Brennkammer 2 kleiner oder gleich 0,5 ist (V = D _L /D _K und V < 0,5).

Der Aufweitungsabschnitt 20 weitet sich mit einem Öffnungswinkel von zumindest 20° auf. Der Öffnung s winkel ist dabei der Winkel, der zwischen der Wandung des Aufweitungsabschnitts 20 und der Längsachse Z ausgebildet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt der Öffnung s winkel z.B. zwischen 40° und 50°. Die Brennkammer 2 weist insgesamt einen freien Strömungsquerschnitt derart auf, dass keine eine freie Strömung von Gasen behindernden Komponenten seitlich in die Brennkammer 2 ragen, sodass sich die Gasströmungen in der Brennkammer 2 gemäß der Geometrie des Aufweitungsabschnitts 20 und des anschließenden Abschnitts 21 einstellen können, wie noch eingehender beschrieben wird.

Vor dem Brennlufteintritt 3 ist eine Luftleitvorrichtung 6 vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, die Brennuft mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Strömungskomponente in den Aufweitung sab schnitt einzuleiten. Die Luftleitvorrichtung 6 ist dabei derart ausgebildet, dass die Brennluft mit einem sehr großen Drall versehen wird. Die Luftleitvorrichtung 6 ist derart ausgebildet, dass die Luft mit einer Drallzahl von zumindest 0,6 in den Brennlufteintritt 3 eingeleitet wird. Der Brenner 1 ist dabei derart ausgelegt, dass über die Luftleitvorrichtung 6 ein Druckabfall in einem Bereich zwischen 2 mbar und 20 mbar auftritt. Die Luftleitvorrichtung 6 wird unter Bezug auf die Fig. 3 und Fig. 4 eingehender beschrieben.

Bei der Ausführungsform weist die Luftleitvorrichtung 6 eine in etwa ringförmige Form auf und ist auf der Außenseite mit spiralförmig verlaufenden Leitschaufeln 60 versehen, zwischen denen ebenfalls spiralförmig verlaufende Gänge 61 ausgebildet sind. Die Luftleitvorrichtung 6 ist bei dem mobilen Heizgerät gemäß der Ausführungsform in ein im Wesentlichen hohlzylindrisches Gehäuse 7 eingesetzt, das in Fig. 4 dargestellt ist. Die Luftleitvorrichtung 6 ist dabei derart in das Gehäuse 7 eingesetzt, dass die spiralförmig verlaufenden Gänge 61 um- fangsseitig durch das Gehäuse 7 geschlossen sind. Somit sind die spiralförmig verlaufenden Gänge 61 jeweils nur an ihren beiden Stirnseiten offen, sodass Brennluft hindurchtreten kann. In Fig. 3 ist dargestellt, dass die Luftleitvorrichtung 6 mit einer zentralen zylindrischen

Durchgangsbohrung 62 versehen ist. Diese Durchgangsbohrung 62 kann z.B. als Durchführung für ein Zündelement in die Brennkammer 2 genutzt werden. Bei der dargestellten Aus- führungsform ist die Durchgangsbohrung 62 im zusammengebauten Zustand des Brenners 1 jedoch durch einen Verschluss 63 verschlossen, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Luftleitvorrichtung 6 ist bei der ersten Ausführungsform derart angeordnet, dass Brennluft an einer Stirnseite in die durch das Gehäuse 7 verschlossenen Gänge 61 eintritt, durch die spiralförmig verlaufenden Gänge 61 strömt und an deren anderer Stirnseite an dem Brennluft- eintritt 3 in den Aufweitungsabschnitt 20 der Brennkammer 2 eingeleitet wird. Durch die spiralförmige Ausgestaltung der Gänge 61 wird die Brennluft dabei mit einem Drall versehen. Die Gänge 61 sind dabei derart ausgebildet, dass die Brennluft bei dem Durchtritt mit der erforderlichen Drallzahl von zumindest 0,6 versehen wird. Die Brennluft wird der Luftleitvorrichtung 6 durch eine (nicht dargestellte) Brennluftfördervorrichtung, die z.B. ein Gebläse aufweisen kann, zugeführt, wie in Fig. 1 durch Pfeile B schematisch dargestellt ist.

Durch die beschriebene Ausgestaltung der Luftleitvorrichtung 6 wird die Brennluft an dem Brennlufteintritt 3 mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Strömungskomponente in den Aufweitungsabschnitt 20 eingeleitet.

Bei der ersten Ausführungsform ist ferner eine Brennstoffzufuhr derart vorgesehen, dass Brennstoff ebenfalls an dem Brennlufteintritt 3 in den Aufweitungsabschnitt 20 zugeführt wird, wie in Fig. 1 durch Pfeile schematisch dargestellt ist. Das mobile Heizgerät ist für einen Betrieb mit flüssigem Brennstoff ausgelegt und kann z.B. mit Brennstoff betreibbar sein, der auch für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs zum Einsatz kommt, insbesondere Diesel, Benzin und/oder Ethanol. Die Brennstoffzufuhr weist bei der ersten Ausführungsform zumindest ein Verdampferelement 9 zum Verdampfen von zugeführtem flüssigen Brennstoff auf.

Das Verdampferelement 9 hat bei der erste Ausführungsform die Form eines Hohlkegel- stumpfes, wie in Fig. 5 zu sehen ist. Das Verdampferelement 9 weist dabei einen Öffnungswinkel cc auf, der dem Öffnungswinkel des Aufweitungsabschnitts 20 entspricht. Das Verdampferelement 9 ist aus einem porösen und hitzebeständigen Material gebildet und kann insbesondere Metall vlies, Metallgeflecht und/oder Metallgewebe aufweisen. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist eine Mehrzahl von Brennstoffleitungen 10 zum Zuführen von flüssigem Brennstoff zu dem Verdampferelement 9 vorgesehen. Obwohl in Fig. 1 beispielhaft zwei

Brennstoffleitungen 10 dargestellt sind, kann z.B. auch nur eine Brennstoffleitung 10 vorgesehen werden oder es können mehr Brennstoffleitungen 10 vorgesehen werden. Auf einer von der Brennkammer 2 abgewandten Seite ist das Verdampferelement 9 durch eine Rückwand 11 bedeckt, durch die die Brennstoffleitungen 10 hindurchgeführt sind. Auf der der Brennkammer 2 zugewandten Seite ist das Verdampferelement 9 durch die bereits zuvor beschriebene Abdeckung 4 bedeckt, die insbesondere aus einem Metallblech gebildet sein kann. Das Verdampferelement 9 ist derart angeordnet, dass es den Brennlufteintritt 3 ringförmig umgibt. Das Verdampferelement 9 weist an dem Brennlufteintritt 3 einen unbedeckten Brennstoffaustrittsabschnitt 12 auf, an dem verdampfter Brennstoff aus dem Verdampferelement 9 austreten kann. Die anderen Seiten des Verdampferelements 9 sind - abgesehen von den Brennstoffleitungen 10 - jeweils bedeckt, sodass Brennstoff nur an dem Brennstoffaus- trittsabschnitt 12 aus dem Verdampferelement 9 austreten kann. Der Brennstoffaustrittsabschnitt 12 umgibt den Brennlufteintritt 3 ringförmig, sodass von allen Seiten gleichmäßig Brennstoff zuführbar ist. Es ist zu beachten, dass das Verdampferelement 9 nicht zwingend eine geschlossene Ringform aufweisen muss und ggfs. auch mehrere separate

Verdampferelemente 9 über den Umfang verteilt angeordnet sein können. Das Verdampfere- lement 9 ist über die Abdeckung 4 thermisch an den Aufweitungsabschnitt 20 angekoppelt, sodass bei einem Betrieb des mobilen Heizgeräts Wärme von der in dem Aufweitungsabschnitt 20 verankerten Flamme in das Verdampferelement 9 übertragen wird, um dort für die Brennstoffverdampfung erforderliche Verdampfungswärme bereitzustellen. Es kann ferner ein Zündelement zum Starten des Brenners vorgesehen sein, das zumindest teilweise in die Brennkammer ragt und der Einfachheit halber in Fig. 1 nicht dargestellt ist.

Durch die Anordnung des Verdampferelements 9 in der beschriebenen Weise, bei der die Brennstoffleitungen 10 räumlich von dem Brennstoffaustrittsabschnitt 12 beabstandet sind, wird eine gleichmäßige Ausbreitung des zugeführten flüssigen Brennstoffs in dem Verdamp- ferelement 9 erreicht, sodass das gesamte Verdampferelement 9 für die Brennstoffverdampfung ausgenutzt wird. Ferner wird durch die beschriebene Anordnung, bei der die Mündungen der Brennstoffleitungen in der Hauptströmungsrichtung H weiter voraus angeordnet sind als der Brennstoffaustrittsabschnitt 12, erreicht, dass der Brennstoff mit einer der Hauptströmungsrichtung H entgegengerichteten Richtungskomponente aus dem Verdampferelement 9 austritt. In dieser Weise wird eine besonders homogene Durchmischung des austretenden

Brennstoffs mit der aus der Luftleitvorrichtung 6 austretenden Brennluft erreicht, sodass unmittelbar am Brennlufteintritt 3 eine gute Durchmischung von Brennluft und verdampftem Brennstoff erzielt wird. Die zuvor beschriebenen Komponenten des Brenners 1 sind außen durch einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Brennerflansch 13 umgeben, der einen Strömungsraum für zugeführte Brennluft bildet. Der Brennerflansch 13 dient ferner einer Befestigung des Brenners an rückseitig befindlichen weiteren Komponenten des mobilen Heizgeräts, die nicht dargestellt sind. Der Brennerflansch 13 ist derart ausgebildet, dass zwischen der Innenseite des Brennerflan- sches 13 und der Außenseite des an den Aufweitungsabschnitt 20 anschließenden Abschnitts 21 der Brennkammerwandung ein ringförmiger Spalt gebildet ist, durch den ein Teil der zugeführten Brennluft strömen kann. An einem bezüglich der Hauptströmungsrichtung H stromabwärtigen Ende ist der Brennerflansch 3 mit dem Abschnitt 21 derart verbunden, dass der Spalt dort verschlossen ist. Wie in den Fig. 1 und Fig. 2 zu sehen ist, weist der an den

Aufweitungsabschnitt 20 anschließende Abschnitt 21 der Brennkammerwandung eine Mehrzahl von Löchern 22 und 23 auf, durch die ebenfalls Brennluft in die Brennkammer 2 eintreten kann. Durch die gewählte Geometrie wird die von der Brennluftfördereinrichtung zugeführte Brennluft in einem bestimmten Verhältnis aufgeteilt, sodass ein Teil der Brennluft über die Luftleitvorrichtung 6 an dem Brennlufteintritt 3 in den Aufweitungsabschnitt 20 zugeführt wird und ein anderer Teil der Brennluft über den Spalt und die Löcher 22 und 23 in die Brennkammer zugeführt wird.

Durch die beschriebene Ausgestaltung wird im Betrieb des Brenners 1 über eine große Band- breite von verschiedenen Heizleistungen eine stabile Verankerung der Flamme in dem Aufweitung sab schnitt 21 erzielt, wie im Folgenden eingehender erläutert wird.

Die aus der Luftleitvorrichtung 6 austretende Brennluft wird an dem Brennlufteintritt 3 mit dem dort aus dem Verdampferelement 9 austretenden Brennstoff durchmischt. Aufgrund des starken Dralls der Brennluft in Verbindung mit der starken Aufweitung des Aufweitungsabschnitts 20 bleibt die Strömung des Brennluft-Brennstoff-Gemischs durch wirkende Zentrifugalkräfte an der Wandung des Aufweitungsabschnitts 20 anliegend. Eine Ausbildung von sogenannten Totwassergebieten außen an der Wandung kann dabei auch bei einer starken Aufweitung zuverlässig verhindert werden. Die Strömung streicht dabei mit relativ hohen Geschwindigkeiten an der Wandung des Aufweitungsabschnitts 20 entlang, sodass im Betrieb des Brenners eine gute konvektive Wärmeübertragung auf die Abdeckung 4 und über Wärmeleitung auf das dahinter befindliche Verdampferelement 9 erfolgt. Die Ausgestaltung des Aufweitungsabschnitts 20 wirkt strömungsmechanisch gesehen wie eine unstetige Querschnittserweiterung, sodass bei der verdrallten Strömung eine starke Aufweitung des Kernwirbels auftritt. Aufgrund der sich einstellenden lokalen statischen Drücke folgt im Anschluss an die Aufweitung des Kernwirbels ein Zusammenfallen des Kernwir- bels, sodass sich in einem radial innenliegenden Bereich nahe der Längsachse Z eine starke Rückströmung entgegen der Hauptströmungsrichtung H ausbildet, wie in Fig. 1 schematisch durch Pfeile dargestellt ist. Die sich dabei ausbildenden Rezirkulationswirbel weisen bei der beschriebenen geometrischen Ausgestaltung des Brenners 1 dabei eine Position auf, die im Wesentlichen unabhängig vom Massenstrom des Brennluft-Brennstoff-Gemisches ist, sodass eine Selbststabilisierung bzw. Verankerung der Flamme in dem Aufweitungsabschnitt 20 erfolgt. Das Ausbilden dieser Strömungsverhältnisse kann dadurch erklärt werden, dass sich die verdrallte Strömung in dem Aufweitungsabschnitt 20 radial aufweitet, wobei eine Verzögerung in axialer Richtung erfolgt. Die Tangentialkomponente der Geschwindigkeit bewirkt dabei einen radialen Druckgradienten, wodurch der statische Druck in Richtung zur Längs- achse Z geringer wird. Aufgrund dieser Druckverhältnisse bildet sich der Rezirkulationsbe- reich aus.

Aufgrund der beschriebenen Ausgestaltung lässt sich der Brenner 1 über eine große Bandbreite von verschiedenen Heizleistungen, insbesondere in einem Leistungsbereich von 0,8 kW bis ca. 20 kW betreiben.

Die Kombination der Brennkammerausgestaltung mit dem Verdampferelement 9 ermöglicht einen stabilen Betrieb auch bei relativ niedrigen Heizleistungen. Durch das Verdampferelement 9 erfolgt ferner eine stabile Zufuhr von Brennstoff in die Brennkammer 2 selbst wenn sich in der Brennstoffleitung 10 Luftblasen ausbilden sollten. Aufgrund der resultierenden Selbststabilisierung bzw. Verankerung der Flamme in dem Aufweitungsabschnitt 20 erfolgt bei hohen Heizleistungen ein hoher Wärmeeintrag in das Verdampferelement 9, sodass dort zuverlässig die benötigte große Brennstoffmenge pro Zeit verdampft werden kann. Bei einer niedrigeren Heizleistung erfolgt ein entsprechend kleinerer Wärmeeintrag, sodass der Brenn- stoffverdampfungsprozess ebenfalls über eine große Bandbreite an Heizleistungen zuverlässig in dem gewünschten Maß aufrechterhalten werden kann. Durch die erzielte Durchströmung von im Wesentlichen dem gesamten Volumen des Verdampferelements 9 wird einer Ablagerungsbildung in dem Verdampferelement 9 zuverlässig entgegengewirkt. Durch die Brenn- Stoffzuführung über das Verdampferelement 9 wird ferner eine besonders kostengünstige Ausgestaltung des Brenners 1 ermöglicht.

Da mit der beschriebenen Ausgestaltung eine definierte gute Durchmischung von Brennstoff und Brennluft erreicht wird, wird eine sehr schadstoffarme Verbrennung erreicht. Die Brennluft wird bei dem beschriebenen mobilen Heizgerät mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit in den Aufweitungsabschnitt 20 eingeleitet. In dieser Weise kann zuverlässig ein unerwünschter Rückbrand verhindert werden. ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM

Eine zweite Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezug auf Fig. 6 beschrieben, wobei zur Vermeidung von Wiederholungen nur die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform eingehender beschrieben werden und für dieselben Bauteile bzw. Komponenten dieselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform verwendet werden.

Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich darin von der ersten Ausführungsform, dass die Brennstoffzufuhr anstelle des bei der ersten Ausführungsform vorgesehenen Verdampferelements 9 zum Verdampfen des flüssigen Brennstoffs eine Zerstäuberdüse 90 zum Zerstäuben des flüssigen Brennstoffs aufweist, wie noch eingehender beschrieben wird. Der Aufwei- tungsabschnitt 20 weist auch bei der zweiten Ausführungsform einen Querschnitt auf, der sich mit zunehmendem Abstand von dem Brennlufteintritt 3 aufweitet. Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Aufweitung sab schnitt 20 durch eine konische Wandung begrenzt, die allerdings im Unterschied zur ersten Ausführungsform nicht durch eine separate Abdeckung 4 gebildet ist, sondern durch eine Rückwand 40 der Brennkammer 2.

Bei der zweiten Ausführungsform ist ferner die Durchgangsbohrung 62 der Luftleitvorrichtung 6 nicht durch einen Verschluss 63 verschlossen, sondern die Zerstäuberdüse 90 ist in der Durchgangsbohrung 62 angeordnet. Der flüssige Brennstoff wird der Zerstäuberdüse 90 über eine Brennstoffleitung 100 zugeführt, wie in Fig. 6 schematisch dargestellt ist. Die Luftleit- Vorrichtung 6 ist bei der zweiten Ausführungsform derart angeordnet, dass die aus der Luftleitvorrichtung 6 austretende Luft in einen sich verjüngenden Abschnitt 19 eintritt, der sich vor dem Brennlufteintritt 3 befindet. Der sich verjüngende Abschnitt 19 wird bei dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel durch einen sich verengenden Kegelstumpf gebildet. Der sich verjüngende Abschnitt 19 umgibt die Zerstäuberdüse 90 und bewirkt, dass die Brennluft nach dem Austritt aus der Luftleitvorrichtung 6 gezwungen wird, den Austrittsbereich der Einspritzdüse 90 zu umströmen und diese dadurch zu kühlen. Es erfolgt somit eine Kühlung der Einspritzdüse 90 durch die zugeführte Brennluft. Ferner wird in dieser Weise erreicht, dass rückströmende heiße Gase vom dem Verbrennungsprozess in der Brennkammer 2 nicht bis zu der Einspritzdüse 90 gelangen können. Außerdem bewirkt die Querschnittsverengung eine Erhöhung der tangentialen Geschwindigkeitskomponente der hindurchtretenden Brennluft und bringt den axialen Geschwindigkeitsanteil näher zur Längsachse Z.

Die Zerstäuberdüse 90 ist derart ausgebildet, dass der Brennstoff im Wesentlichen hohlkegelförmig aus der Zerstäuberdüse 90 in den Aufweitungsabschnitt 20 austritt, wie in Fig. 6 schematisch durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Der Öffnungswinkel des Hohlkegels, mit dem der zerstäubte Brennstoff aus der Zerstäuberdüse 90 austritt, ist dabei bevorzugt so gewählt, dass der Brennstoff in den Scherströmungsbereich eintritt, der sich zwischen den an der Wandung des Aufweitungsabschnitts 20 abströmenden Gasen und den in dem axialen Rezirkulationsbereich rückströmenden Gasen ausbildet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Öffnung swinkel des Hohlkegels, mit dem der zerstäubte Brennstoff zugeführt wird, zwischen 20° und 40°, bevorzugt zwischen 25° und 35°. Als Öffnungswinkel wird dabei wiederum der Winkel zwischen dem austretenden zerstäubten Brennstoff und der Längsachse Z bezeichnet.