Gattungsgemäße Düsen kommen beispielsweise in Fahrzeugheizgeräten zum Einsatz. Derartige Fahrzeugheizgeräte können zum Beispiel als Zusatzheizgeräte und/oder als Standheizungen betrieben werden.

Die Düse wird zum Zuführen von Verbrennungsluft verwendet, wobei aufgrund der Strömung der Verbrennungsluft flüssiger Brennstoff, beispielsweise Diesel oder Benzin, aus einer Brennstoffnadel mitgeführt und zerstäubt wird. Man erhält auf diese Weise ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff, weiches, ge- gebenenfalls nach Mischung mit auf anderen Strömungswegen zugeführter Luft, verbrannt werden kann, wodurch die für den Heizbetrieb erforderliche Wärme erzeugt wird. Diese durch einen Brenner erzeugte Wärme erwärmt dann ein Wärmeträgermedium, beispielsweise Wasser oder Luft.

Düsen des Standes der Technik bestehen vielfach aus Metall, wobei Gussteile oder auch Drehteile zum Einsatz kommen. Nachteilig an derartigen Komponenten ist der vergleichsweise hohe Fertigungsaufwand und die im Allgemeinen hohe Wärmeteitfähigkeit der ivietatie. Die Wärmeleitfähigkeit kann Probfeme bereiten, wenn die im Bereich der Brennstoffnadel vorliegende Temperatur aufgrund der im Brenner erzeugten Wärme über die Maßen ansteigt. Zur Lösung der Probleme,

die mit den metallischen Düsen in Verbindung stehen, wurde in einer früheren Patentanmeldung bereits vorgeschlagen, eine keramische Düse zu verwenden.

Für die Vermischung der Verbrennungsluft mit dem Brennstoff auf dem gemein- samen Weg dieser Stoffe durch die Düse ist das Strömungsverhalten der Ver- brennungsluft wichtig. Um das Strömungsverhalten der Verbrennungsluft zu verbessern, wurde in DE 100 39 152 A1 bereits vorgeschlagen, der Verbren- nungsluft einen Drall zu vermitteln. Auf diese Weise konnte es gelingen, die Zer- stäubungsqualität und damit den Wirkungsgrad des Brenners deutlich zu verbes- sern, da die Verbrennungsluftgeschwindigkeit aufgrund einer ausgeprägten Tan- gentialbewegungskomponente vergrößert wird. Um die Vermittlung eines solchen Dralls zu erreichen, wurde dem Eingangsbereich der Düse ein Träger mit Drall- schaufeln vorgeschaltet. Nachteilig an einem solchen Träger mit vorgeschalteten Drallschaufeln ist allerdings, dass ein zusätzliches Bauteil benötigt wird, aufgrund dessen die für eine ungestörte Funktion der Düse bestehenden Toleranzen mit- unter überschritten werden können.

Bei Heizgeräten des Standes der Technik ist es weiterhin problematisch, die en- gen Toleranzen im Hinblick auf die Positionierung des Glühstiftes bezüglich des einströmenden Brennstoff/Luft-Gemisches einzuhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düse zur Verfügung zu stellen, welche kostengünstig herstellbar ist, eine im Vergleich zu Metall geringe Wärme- leitfähigkeit aufweist und vorteilhafte Eigenschaften im Hinblick auf das Strö- mungsverhalten der Verbrennungsluft bewirkt, wobei Justageprobleme vermieden werden sollen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprü- chen angegeben.

Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Düse dadurch auf, dass die Düse aus keramischem Material besteht, dass im Lufteintrittsbereich Mittel zur Luftfüh- rung vorgesehen sind, die der zuströmenden Luft einen Drall vermitteln, und dass die Mittel zur Luftführung einstückig mit der Düse ausgebildet sind. Auf diese Weise wird eine kostengünstig herzustellende Düse zur Verfügung gestellt. Das keramische Material tässt sich in einfacher Weise bearbeiten, wobei zahlreiche Varianten im Hinblick auf die Formgebung möglich sind. Insbesondere können die Mittel zur Luftführung, die der Verbrennungsluft außerhalb des Lufteintrittsbe- reiches einen Drall zuführen, einstückig mit der Düse ausgebildet werden. Auf- grund der Verwendung einer Keramik besteht der weitere Vorteil, dass der Be- reich der Düse um eine in der Düse angeordnete Brennstoffnadel keine zu hohen Temperaturen annimmt, so dass es nicht zu einer Entzündung von eventuell aus der Düse austretenden Brennstoffmengen kommen kann. Durch die einstückige Ausbildung der Mittel zur Luftführung können Toleranzen in einfacher Weise ein- gehalten werden, da eine falsche Justierung der Mittel zur Luftführung beim Zu- sammenbau des Brenners nicht mehr möglich ist.

Die Erfindung ist in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass die Düse Mit- tel zum Halten eines Glühstifts aufweist. Die Positionierung des Glühstiftes be- züglich der Düse ist ein wichtiger Parameter im Hinblick auf ein gutes Startverhal- ten des Brenners. Bei Heizgeräten des Standes der Technik wurde der Glühstift im Allgemeinen durch das Brennergehäuse gehalten, so dass sich hierdurch Po- sitionierungsschwankungen bezüglich der Düse ergeben konnten. Durch die Ei- genschaft der erfindungsgemäßen Düse, dass die Düse selbst Mittel zum Halten des Glühstifts aufweist, können derartige Toleranzen ausgeschlossen werden.

Der Glühstift hat stets dieselbe Position bezüglich der Düse.

Weiterhin ist die erfindungsgemäße Düse in vorteilhafter Weise dadurch weiter- gebildet, dass die Düse zumindest teilweise eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt hat und dass die Mittel zur Luftführung Kanäle bilden, die bezüglich der radialen Richtungen versetzt sind. Die senkrecht zur Achse der Düse einströ- mende Luft wird also nicht radial zugeführt sondern mit einem Versatz. Dieser Versatz bestimmt den Drall, der der Verbrennungsluft zugeführt wird, damit das

Strömungsverhalten und letztlich auch die Eigenschaften und die Qualität der Verbrennung.

Besonders nützlich ist es, dass die Mittel zur Luftführung im Wesentlichen drei- eckige Grundflächen aufweisen, wobei die Ecken abgerundet sind. Hierdurch lässt sich der Wanalversatz in einfacher Weise realisieren. Die Abrundung der Ecken ist vorteilhaft für ein gleichmäßiges Strömungsverhalten.

Es kann auch nützlich sein, dass die Mittel zur Luftführung als Schaufeln ausge- bildet sind. Derartige Schaufeln können ebenfalls die versetzten Kanäle bereit- stellen, so dass auch hierdurch die Verbrennungsqualität positiv beeinflusst wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Mittel zum Halten des Glühstifts als schräg zur Zylinderach- se verlaufende Bohrung realisiert sind. Der Glühstift muss dann zur geeigneten Positionierung lediglich in die Bohrung eingeführt werden. Ein Anschlag am Glüh- stift und/oder innerhalb der Bohrung sorgt dafür, dass der Glühstift bezüglich der Düse in seine optimale Position geführt wird.

Die erfindungsgemäße Düse ist in besonders vorteilhafter Weise dadurch weiter- gebildet, dass ein zumindest im Wesentlichen zylindrischer Teil der Düse einen im Wesentlichen zylindrischen Ansatz mit vergrößertem Durchmesser aufweist und dass die Mittel zum Halten des Glühstifts als schräg zur Zylinderachse ver- laufende, den Ansatz durchdringende Bohrung realisiert sind. Auf diese Weise kann der Glühstift in einem Bereich gehalten werden, in dem er das Strömungs- verhalten des einströmenden Brennstoff/Luft-Gemisches möglichst wenig beein- flusst. Durch den zylindrischen Ansatz, der einen größeren Durchmesser als der restliche Düsenkörper aufweist, ist dies in einfacher Weise zu bewerkstelligen.

Ebenfalls ist in besonders vorteilhafter Weise vorgesehen, dass ein zumindest im Wesentlichen zylindrischer Teil der Düse einen im Wesentlichen zylindrischen Ansatz mit vergrößertem Durchmesser aufweist und dass der zylindrische Ansatz Ausnehmungen zur Aufnahme von Montagebolzen aufweist. Diese Montagebol-

zen können beispielsweise an einem Hitzeschild des Brenners fest angebracht sein. Die relative Positionierung der Düse ist auf diese Weise durch die Ausneh- mungen in dem Ansatz und die Position der Montagebolzen festgelegt. Damit ist die Montage besonders einfach und mit nur geringen Toleranzen möglich.

In besonders vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass die Düse eine Ven- turi-Düse ist. Der Venturi-Effekt zum Zerstäuben des aus der Brennstoffnadel austretenden Brennstoffes kann auf diese Weise in vorteilhafter Weise mit dem der Brenniuft zugeführten Drall kombiniert werden. Die Effekte unterstützen sich und führen somit zu einer Verbrennung von hoher Qualität.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine kostengünstig herstellbare Düse mit in weiten Grenzen variierbarer Formgebung zur Verfügung gestellt wird, indem ein keramisches Material verwendet wird. Die Formgebung der Düse kann so ausgebaut werden, dass Mittel zur Luftführung, die einer eintretenden Verbrennungsluft einen Drall vermitteln, einstückig mit der Düse ausgebildet wer- den können. Die Keramik hat weiterhin den Vorteil, dass eine unerwünscht hohe Temperatur im Bereich der Brennstoffnadel vermieden werden kann.

Eine weitere Aufgabe besteht in der Schaffung eines Heizgerätes für mobile An- wendungen, das kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 10 gelöst.

Die in Bezug auf die erfindungsgemäße Düse dargestellten Vorteile finden sich in vorteilhafter Weise auch bei dem erfindungsgemäßen Heizgerät.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Aus- führungsformen beispielhaft erläutert. Es zeigt : Figur 1 eine teilweise geschnittene schematische Darstellung eines Heizge- räts, in dem die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommen kann ; Figur 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Düse ;

Figur 3 eine Draufsicht auf den Lufteintrittsbereich einer erfindungsgemä- ßen Düse ; und Figur 4 eine an einem Brenner montierte erfindungsgemäße Düse.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen kennzeichnen gleiche Be- zugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.

Figur 1 zeigt eine teilweise geschnittene schematische Darstellung eines Heizge- räts, in dem die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommen kann. Es ist ein Heizgerät 10 mit einem Brenner 12 zum Verbrennen eines Brennstoffs/Luft- Gemisches dargestellt. Das Heizgerät umfasst ein Ringkanalgebläse 14 mit ei- nem Gebläsemotor 36. Durch das Ringkanalgebläse 14 wird über einen Luftein- trittsstutzen 16 Brenn) 42 angesaugt und druckseitig in einen Brennluftsammel- raum 18 eingeblasen. Die in dem Brennluftsammelraum 18 zur Verfügung ste- hende Brennluft wird in Primärluft und Sekundärluft unterteilt. Die Primärluft wird durch eine Düse 20, die im vorliegenden Beispiel als Venturi-Düse ausgebildet ist, in die Brennkammer 24 gefördert. Die Sekundärluft wird durch Sekundärluft- bohrungen 22 in die Brennkammer 24 gefördert. Die Aufteilung der Brennluft in Primärluft und Sekundärluft ist nützlich, um am Austritt der Düse 20 ein fettes, zündwilliges Gemisch bereitzustellen.

Die Düse 20 umfasst eine Beruhigungszone 26 und einen Diffusor 30, um den Venturi-Effekt bereitzustellen. Innerhalb der Düse 20 ist eine Brennstoffnadel 28 angeordnet. Die Brennstoffnadel 28 wird über eine Brennstoffleitung 82 mit Brennstoff 44 versorgt. Aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit der Brennluft in der Beruhigungszone 26 wird der aus der Brennstoffnadel 28 annä- hernd drucklos austretende Brennstoff in Fäden gezogen, die dann in Tröpfchen zerfallen. Die für eine gute Zerstäubung erforderlichen hohen Luftgeschwindigkei- ten lassen sich durch einen guten Druckrückgewinn des Diffusors 30 erzielen.

Weiterhin wird im Verlauf des Diffusors 30 die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoff/Luft-Gemisches drastisch reduziert, wodurch im Bereich eines in Fig. 2 angedeuteten Glühstiftes 62 geringe Strömungsgeschwindigkeiten realisiert wer-

den. Dies unterstützt das Ausbilden und Ausbreiten einer Pilotflamme. Nach dem Startvorgang, das heißt der Zündung des Systems durch den Glühstift 62, wird der Glühstift abgeschaltet. Nachfolgend dient er unter Verwendung einer Wider- standsmessung zur Flammüberwachung.

Innerhalb der Brennkammer 24 ist eine Prallscheibe 32 angeordnet. Diese stellt ein Strömungshindernis dar, so dass die aus der Düse 20 austretende Luft nach außen gezwungen wird. Hierdurch findet eine gute Vermischung der Primärluft mit der Sekundärluft statt, was im Hinblick auf einen guten Ausbrand nützlich ist.

Der Bereich zwischen Düse 20 und Prallscheibe 32 dient somit als Mischzone 34, und der Bereich jenseits der Prallscheibe 32, das heißt der bezüglich der Prall- scheibe 32 stromabwärts liegende Bereich, dient als Reaktionszone 38. Das er- zeugte Gemisch verbrennt im weiteren Verlauf des Brennrohres 40 und wird durch die abgasführenden Teile aus dem Heizgerät 10 geleitet. Durch die erzeug- te Wärme wird eintretendes kaltes Wasser 46 im Wärmetausch mit den abgas- führenden Teilen erwärmt, so dass warmes Wasser 48 aus dem Heizgerät 10 austritt. Als Wärmeträgermedium kann anstelle des Wassers beispielsweise auch Luft verwendet werden.

Figur 2 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform einer Düse 20. Eine solche Düse 20 ist beispielsweise in einem Heizgerät 10, wie es in Figur 1 dargestellt ist, verwendbar. Die Düse 20 ist aus keramischem Mate- rial gefertigt, was die Herstellung der Düse 20 im Vergleich zu Metalldüsen ver- einfacht. Die Düse 20 hat einen Lufteintrittsbereich 50 und einen Luftaustrittsbe- reich 52. Der Lufteintrittsbereich 50 ist mit dem Luftaustrittsbereich 52 über einen Strömungsweg 54 verbunden. Dieser Strömungsweg 54 ist im vorliegenden Bei- spiel in eine Beruhigungszone 26 und einen Diffusor 30 unterteilt. Im Lufteintritts- bereich sind Mittel 56 zur Luftführung vorgesehen. Diese Luftführungselemente 56 sind einstückig mit der Keramikdüse 20 ausgebildet. Die Luftführungselemente 56 sind so ausgerichtet, dass der zugeführten Luft ein Drall vermittelt wird, was nachfolgend mit Bezug auf Figur 3 näher erläutert wird. Im Beruhigungsbereich 26 kann eine Brennstoffnadel 28 (siehe Fig. 4) angeordnet werden, so dass aus der Düse 20 ein Gemisch von Brennstoff und Luft austritt. Dieses kann dann über

einen Glühstift 62, der in eine Bohrung 58 der Düse 20 eingesetzt werden kann, entzündet werden. Die Positionierung des Glühstiftes 62 ist somit bezüglich der Düse 20 festgelegt, da der Glühstift 62 von einer Bohrung 58 der Düse 20 gehal- ten wird, das heißt insbesondere nicht von beliebigen anderen Bauteilen. Somit können sehr geringe Toleranzen im Hinblick auf die Einbaulage des Glühstiftes 62 eingehalten werden. Die Bohrung 58 durchsetzt in vorteilhafter Weise einen in seinem Radius vergrößerten zylindrischen Ansatz 64 der Düse 20, was den Vor- teil hat, dass das Strömungsverhalten der Düse 20 nur wenig von der Bohrung 58 beziehungsweise von dem in der Bohrung 58 angeordneten Glühstift 62 beein- flusst wird.

Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf den Lufteintrittsbereich 50 einer Düse. Es ist eine mögliche Gestaltung des Lufteintrittsbereiches 50 durch Luftführungselemente 56 dargestellt. Die Luftführungselemente 56 bilden Kanäle 60 für die einströmende Luft. Diese Kanäle 60 sind bezüglich der Radien des im Wesentlichen auf einer Achse angeordneten Aufbaus so positioniert, dass ein Versatz vorliegt. Von au- ßen einströmende Luft erfährt somit einen Drall, was vorteilhafte Eigenschaften im Hinblick auf die Zerstäubung des Brennstoffes mit sich bringt, der aus der im Beruhigungsbereich 26 anzuordnenden Brennstoffnadel austritt. Weiterhin ist in der vorliegenden Darstellung die Anordnung der Öffnung 58 zur Aufnahme des Glühstiftes zu erkennen. Diese durchdringt einen im Wesentlichen zylinderförmi- gen Ansatz 64. Der Ansatz 64 ist weiterhin mit Ausnehmungen 66 versehen. Die- se Ausnehmungen 66 definieren die Einbaulage der Düse 20, was nachfolgend mit Bezug auf Figur 4 näher erläutert wird.

Figur 4 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Vor- richtung. Ein der Düse 20 zugewandtes Ende des Brenners 12 ist dargestellt. Der Brenner 12 ist von einem Hitzeschild 78 begrenzt. An diesem Hitzeschild 78 sind bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform zwei Montagebolzen 68 vorgesehen. Diese Slontagebolzen 68 können an dem Hitzeschild 78 bezie- hungsweise an dem Brenner 12 angeschweißt sein. Die Montagebolzen 68 defi- nieren die Positionierung der nachfolgend beschriebenen weiteren Komponenten.

Zunächst ist eine Dichtung 76 vorgesehen, die vorzugsweise aus einer Glimmer-

schicht und einer Grafitschicht besteht, wobei die Glimmerschicht dem Brenner 12 zugewandt ist und die Grafitschicht der Düse 20 zugewandt ist. Es folgt die Keramikdüse 20, die mit ihren in Figur 3 dargestellten Ausnehmungen 66 un- verdrehbar auf den Montagebolzen 68 sitzt. Auf die Düse 20 ist eine Brennstoff- zufuhr 70, die mit der Brennstoffnadel 28 in Verbindung steht, aufgesetzt. Diese Brennstoffzufuhr 70 wird mittels in einem seitlichen Flansch vorgesehenen Boh- rungen 84 ebenfalls durch die Montagebolzen 68 positioniert. Die Brennstoffzu- fuhr 70 wird von einer Brennstoffleitung 82, in der ein Brennstoffsensor 80 ange- ordnet ist, mit Brennstoff versorgt. Auf die Brennstoffzufuhr 70 folgt eine Feder 72, die ebenfalls auf die Montagebolzen 68 aufgesetzt ist. Die Feder 72 wird durch Klemmscheiben 74, die auf den Montagebolzen 68 unverrückbar sitzen, gehalten. Die Feder 72 ist in einem gespannten Zustand dargestellt, in dem die Schenkel der Feder 72 beispielsweise parallel zur dazwischenliegenden Scheibe sind. Im entspannten Zustand der Feder 72 sind die Schenkel der Feder 72 nach oben in Richtung auf die dazwischenliegende Scheibe gebogen. Der in Fig. 4 nicht dargestellte Glühstift wird in Übereinstimmung mit der in Figur 2 dargestell- ten Ausführungsform einer Düse 20 von dieser positioniert und von einer (nicht dargestellten) Drahtfeder gehalten, die sich an der Düse 20 abstützt.

Die Brennstoffzufuhr 70 und damit die Brennstoffnadel 28 sind auf diese Weise bezüglich der Düse 20 automatisch ausgerichtet. Es sind daher nur noch zwei Bauteile beteiligt, die die Brennstoffzufuhr und die Vermischung des Brennstoffs mit der Brennluft beeinflussen, so dass sehr geringe Toleranzen eingehalten wer- den können, was durch die axiale Montage auf den gemeinsamen Montagebol- zen 68 möglich ist. Ebenfalls kann der Glühstift 62 exakt bezüglich Düse 20 und Brenner 12 positioniert werden. Die Fertigung des in Figur 4 dargestellten Auf- baus ist voll automatisierbar. Insbesondere ist die Montagerichtung einheitlich axial, so dass lediglich ein"Auffädeln"der Bauteile 76, 20,70, 72 und 74 durch- geführt werden muss. Die Dichtung 76 stellt eine Wärmeisolierung, eine Ankopp- lung der Düsenkeramik 20 an das Metall des Hitzeschildes 78 und einen Tole- ranzausgleich zur Verfügung. Der Aufbau kann in vorteilhafter Weise durch kraft- gesteuertes Aufpressen der Klemmscheiben 74 auf die Montagebolzen 68 mon- tiert werden, so dass im Hinblick auf die Wärme-und Temperatureigenschaften

des Aufbaus einheitliche Voraussetzungen geschaffen werden können. Vermittelt durch die Federkraft der Feder 72 können Toleranzen aufgrund unterschiedlicher Erwärmungen der Komponenten, unterschiedlicher Endtemperaturen der Kom- ponenten und unterschiedlicher Temperaturausdehnungskoeffizienten ausgegli- chen werden.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprü- chen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in be- liebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste 10 Heizgerät 12 Brenner <BR> <BR> <BR> <BR> 14 RingkanalgeblEise<BR> <BR> <BR> <BR> 16 Lufteintrittsstutzen 18 Brennluftsammelraum 20 Düse 22 Sekundärluftbohrung 24 Brennkammer 26 Beruhigungszone 28 Brennstoffnadel 30 Diffusor 32 Prallscheibe 34 Mischzone 36 Gebläsemotor 38 Reaktionszone 40 Brennrohr 42 Verbrennungsluft 44 Brennstoff 46 eintretendes kaltes Wasser 48 austretendes warmes Wasser 50 Lufteintrittsbereich 52 Luftaustrittsbereich 54 Strömungsweg 56 Luftführungselemente 58 Bohrung 60 Kanal 62 Glühstift 64 Ansatz 66 Ausnehmung 68 Montagebolzen 70 Brennstoffzufuhr

72 Feder 74 Klemmscheibe 76 Dichtung 78 Hitzeschild <BR> <BR> 80 Brennstoffsensor 82 Brennstoffleitung 84 Bohrungen (in 70)