Gattungsgemäße Systeme dienen der Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie. Zu diesem Zweck werden dem Reformer Brennstoff und Luft, vorzugsweise in Form eines Brennstoff/Luft-Gemisches, zugeführt.

In dem Reformer erfolgt dann eine Umsetzung des Brennstoffes mit dem Luftsauerstoff, wobei vorzugsweise das Verfahren der partielien Oxidation durchgeführt wird.

Das so erzeugte Reformat wird dann einer Brennstoffzelle beziehungsweise einem Brennstoffzellenstack zugeführt, wobei durch die kontrollierte Umset- zung von Wasserstoff, als Bestandteil des Reformats, und Sauerstoff elektri- sche Energie freigesetzt wird.

Der Reformer kann, wie bereits erwähnt, so ausgelegt sein, dass das Verfah- ren der partiellen Oxidation durchgeführt wird, um Reformat zu erzeugen. In diesem Fall ist es bei der Verwendung von Diesel als Brennstoff besonders nützlich, vor der partiellen Oxidation Vorreaktionen durchzuführen. Auf diese

Weise können mit"kalter Flamme"langkettige Dieselmoleküle in kürzerketti- ge Moleküle umgesetzt werden, was letztlich den Reformerbetrieb begün- stigt. Allgemein wird der Reaktionszone des Reformers ein Gasgemisch zugeführt, welches zu H2 und CO umgesetzt wird. Ein weiterer Bestandteil des Reformats sind N2 aus der Luft sowie, in Abhängigkeit von der Luftzahl und der Temperatur, gegebenenfalls C02, H20 und CH4. Im Normalbetrieb wird der Brennstoffmassenstrom entsprechend der angeforderten Leistung geregelt, und der Luftmassenstrom wird auf eine Luftzahl im Bereich von X 0,4 geregelt. Die Reformierungsreaktion kann durch unterschiedliche Senso- ren, beispielsweise Temperatursensoren und Gassensoren, überwacht werden.

Neben dem Verfahren der partiellen Oxidation ist es ebenfalls möglich, eine autotherme Reformierung durchzuführen. Das Verfahren der partiellen Oxi- dation wird im Gegensatz zur autothermen Reformierung dadurch herbeige- führt, dass Sauerstoff unterstöchiometrisch zugeführt wird. Beispielsweise hat das Gemisch eine Luftzahl von X = 0,4. Die partielle Oxidation ist exo- therm, so dass es in problematischer Weise zu einer unerwünschten Aufhei- zung des Reformers kommen kann. Ferner neigt die partielle Oxidation zu einer verstärkten Rußbildung. Zur Vermeidung der Rußbildung kann die Luftzahl X kleiner gewähit werden. Dies wird so erreicht, dass ein Teil des für die Oxidation verwendeten Sauerstoffs durch Wasserdampf bereitgestellt wird. Da die Oxidation mit Wasserdampf endotherm verläuft, ist es möglich, das Verhältnis zwischen Brennstoff, Sauerstoff und Wasserdampf so einzu- stellen, dass insgesamt weder Wärme freigesetzt noch Wärme verbraucht wird. Die so erreichte autotherme Reformierung beseitigt daher die Probleme der Rußbildung und einer unerwünschten Überhitzung des Reformers.

Ebenfalls ist es möglich, dass im Anschluss an die Oxidation in dem Refor- mer weitere Schritte der Gasbehandlung erfolgen, wobei insbesondere der partiellen Oxidation eine Metanisierung nachgeschaltet sein kann.

Ein gängiges Brennstoffzellensystem ist beispielsweise ein PEM-System ("proton exchange membrane"), welches typischerweise bei Betriebstempe- raturen zwischen Raumtemperatur und etwa 100 °C betrieben werden kann.

Aufgrund der niedrigen Betriebstemperaturen wird dieser Brennstoffzellentyp häufig für mobile Anwendungen genutzt, beispielsweise in Kraftfahrzeugen.

Weiterhin sind Hochtemperaturbrennstoffzellen bekannt, sogenannte SOFC- Systeme ("solid oxide fuel cell"). Diese Systeme arbeiten beispielsweise im Temperaturbereich von zirka 800 °C, wobei ein Feststoffelektrolyt ("solid oxide") in der Lage ist, den Transport von Sauerstoffionen zu übernehmen.

Der Vorteil von derartigen Hochtemperaturbrennstoffzellen gegenüber PEM- Systemen besteht insbesondere in der Robustheit gegenüber mechanischen und chemischen Belastungen.

Als Anwendungsgebiet für Brennstoffzellen in Verbindung mit den gattungs- gemäßen Systemen kommen neben stationären Anwendungen insbesonde- re Anwendungen im Kraftfahrzeugbereich in Frage, beispielsweise als"auxi- liary power unit" (APU).

Für einen zuverlässigen Betrieb des Reformers ist es wichtig, den Brennstoff beziehungsweise das Brennstoff/Luft-Gemisch in geeigneter Weise dem Reaktionsraum des Reformers zuzuführen. Beispielsweise sind eine gute Vermischung von Brennstoff und Luft und eine gute Verteilung des Brenn- stoff/Luft-Gemisches in dem Reaktionsraum des Reformers für die Funktion

des Reformers vorteilhaft. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist stets von einem Brennstoff/Luft-Gemisch die Rede, wenn die in den Reaktions- raum des Reformers einzubringenden beziehungsweise eingebrachten Substanzen angesprochen werden. Die eingebrachten Substanzen sind jedoch nicht auf ein Gemisch aus Brennstoff und Luft beschränkt. Vielmehr können auch andere Substanzen zusätzlich eingebracht werden, beispiels- weise Wasserdampf im Falle der autothermen Reformierung. Insofern ist der Begriff Brennstoff/Luft-Gemisch in dieser allgemeineren Form zu verstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zum Umsetzen von Brennstoff und Luft zu Reformat zur Verfügung zu stellen, welches vorteil- hafte Eigenschaften im Hinblick auf das Einbringen des Brennstoff/Luft- Gemisches in einen Reaktionsraum eines Reformers aufweist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen An- sprüchen angegeben.

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen System dadurch auf, dass im Lufteintrittsbereich Mittel zur Luftführung vorgesehen sind, die der zuströ- menden Luft einen Drall vermitteln. Im Rahmen der vorliegenden Offenba- rung ist der Begriff Lufteintrittsbereich sehr allgemein zu verstehen. Zum einen kann beispielsweise ein zylindrischer Teil des Strömungsweges durch die Venturidüse gemeint sein. Es kann aber auch ein Bereich außerhalb der Venturidüse als Lufteintrittsbereich bezeichnet sein. Was im Einzelnen ge- meint ist, ergibt sich jeweils aus dem Zusammenhang. Durch das Verdrallen der in die Düse eintretenden Luft im Lufteintrittsbereich kann die Zerstäu-

bungsqualität und damit die Funktion des Reformers deutlich verbessert werden. Der Grund hierfür liegt darin, dass die Luftgeschwindigkeit aufgrund einer ausgeprägten Tangentialbewegungskomponente vergrößert wird.

In diesem Zusammenhang ist es als besonders vorteilhaft zu verzeichnen, wenn die Mittel zur Luftführung eine luftführende Einrichtung mit Drallschau- feln umfassen. Eine solche luftführende Einrichtung als separates Bauteil kann unabhängig von der Düse gefertigt und auf diese aufgesetzt werden.

In diesem Fall ist vorgesehen, dass die Drallschaufeln auf einem an einem Düsenstock angebrachten Träger angeordnet sind und dass jeweils zwei Drallschaufeln zusammen mit dem Träger und dem Düsenstock einen koni- schen Kanal bilden. Je nach Winkelstellung dieser Drallschaufeln zu einer jeweils radialen Ebene kann der Tangentialluftanteil und somit der Düsenluft- drall eingestellt werden. Dabei können die Drallschaufeln annähernd radial oder zu den Radien geneigt angeordnet sein. Die Drallschaufeln können in Strömungsrichtung eben oder gekrümmt gebildet sein.

Ebenfalls ist es möglich, dass die luftleitende Einrichtung eine an dem Dü- senstock befestigte topfförmige Hülse mit darin ausgebildeten axialen Luftöffnungen und in einer Umfangswand gebildeten Umfangsluftöffnungen aufweist. Auch auf diese Weise ist es möglich, der in die Düse einströmen- den Luft einen definierten Drall zu vermitteln.

In diesem Zusammenhang ist es möglich, dass die Umfangsluftöffnungen nahezu tangential zur Umfangswand gebildete Bohrungen sind. Durch die tangentiale Anordnung der Bohrungen ist es ohne weitere Hilfsmittel möglich, der Luft einen Drall zuzuführen.

Weiterhin kann aber auch vorgesehen sein, dass an den Umfangsluftöffnun- gen Luftleitschaufeln angeordnet sind. Es ist also nicht erforderlich, den Drall durch die Umfangsluftöffnung unmittelbar zu vermitteln. Vielmehr ist es denkbar die Luft durch beliebig ausgebildete Umfangsluftöffnungen einströ- men zu lassen und nachfolgend den Drall durch Luftleitschaufeln zu vermit- teln.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße System dadurch weitergebildet sein, dass die Düse eine Venturidüse mit einem Lufteintrittsbereich und einem sich bezüglich des Lufteintrittsbereiches stromabwärts erstreckenden Diffusorbe- reich ist. Eine solche Venturidüse bewirkt ein hohes axiales Luftdruckgefälle, so dass in vorteilhafter Weise Brennluft angesaugt und im Diffusorbereich mit Brennstoff vermischt werden kann. Im Lufteintrittsbereich beziehungsweise in dem Bereich, in dem der Düse Brennstoff zugeführt wird, hat die in die Düse einströmende Luft eine hohe Geschwindigkeit und einen demzufolge gerin- gen Druck. Die hohe Strömungsgeschwindigkeit der Luft begünstigt die Aufnahme des Brennstoffes durch die einströmende Luft. Beim nachfolgen- den Durchströmen des Brennstoff/Luft-Gemisches durch den Diffusorbereich der Venturidüse kommt es zu einem Druckrückgewinn, so dass das Gemisch mit ausreichendem Druck in den Brennraum des Reformers einströmen kann. Weiterhin findet in dem Diffusorbereich eine vorteilhafte Durch- mischung von Brennstoff und Luft statt. Somit ist eine wirkungsvolle und kostengünstige Möglichkeit geschaffen, ein Brennstoff/Luft-Gemisch in einen Reformer einzubringen. Der Montageaufwand und die Herstellungskosten können durch die Wahl unterschiedlicher Ausführungsformen positiv beein- flusst werden. Beispielsweise ist es denkbar, zumindest einen Teil des Diffu- sorbereiches einstückig mit dem Reformer beziehungsweise dem Reformer-

gehäuse beziehungsweise dem Gehäuse des Reaktionsraums auszubilden.

Es ist aber auch denkbar, die Düse als Ganzes unabhängig von dem Refor- mer zu gestalten und zu verwenden.

Es kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass der Öffnungswinkel des Diffusorbereiches veränderlich ist. Auch wenn im einfachsten Fall der Diffu- sorbereich einen einheitlichen Öffnungswinkel hat, kann es insbesondere für die Anbindung des Diffusorteils an den Reaktionsraum nützlich sein, im Eintrittsbereich in die Brennkammer einen größeren Öffnungswinkel vorzu- sehen. Dies unterstützt die gleichmäßige Verteilung des Brennstoff/Luft- Gemisches in dem Reaktionsraum, während der Öffnungswinkel des weiter stromaufwärts liegenden Teils des Diffusorbereiches im Hinblick auf das Strömungsverhalten in diesem Bereich optimiert werden kann.

Das erfindungsgemäße System ist in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass der Venturidüse flüssiger Brennstoff in der Nähe des Lufteintrittsbereiches durch eine Nadel zugeführt wird. Diese Brennstoffnadel wird über eine Brennstoffleitung mit Brennstoff versorgt. Aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit der einströmenden Luft wird der aus der Brenn- stoffnadel annähernd drucklos austretende Brennstoff in Fäden gezogen, die dann in Tröpfchen zerfallen. Die für eine gute Zerstäubung erforderlichen hohen Luftgeschwindigkeiten im Lufteintrittsbereich lassen sich dort aufgrund des vorteilhaften Druckrückgewinns des Diffusors erzielen.

Ebenfalls kann das erfindungsgemäße System in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet sein, dass die Brennstoffzuführung ein Rohr und eine Zweistoffdüse umfasst, so dass der Venturidüse ein Brennstoff/Luft- Gemisch zugeführt wird. Es findet also vor dem Eintritt von Brennstoff in die

Venturidüse bereits eine Vermischung des Brennstoffes mit Luft statt, was vorteilhaft für ein zuverlässiges Vermischen sein kann.

In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass die Zweistoffdüse eine weitere Venturidüse ist. Innerhalb der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten Venturidüse, die auch als Venturirohr bezeichnet werden kann, ist eine kleinere Venturidüse mit einer darin angeordneten Brennstoffnadel vorgesehen. In der kleineren Venturidüse findet ein Austre- ten des Brennstoffs aus der Brennstoffnadel und eine Vorvermischung statt.

Das Brennstoff/Luft-Gemisch tritt dann in das Venturirohr, das heißt die erfindungsgemäße Venturidüse, ein, und wird dort weitervermischt, um schließlich in den Reaktionsraum einzutreten.

Es ist besonders zu bevorzugen, dass Mittel vorgesehen sind, so dass in den Reaktionsraum Sekundärluft einströmen kann. Die durch die Venturidüse in den Reaktionsraum eintretende Luft, das heißt die im Brennstoff/Luft- Gemisch vorhandene Luft kann in diesem Zusammenhang als Primärluft bezeichnet werden. Die Sekundärluft wird vorteilhafterweise durch Sekun- därluftbohrungen im Gehäuse des Reaktionsraums gefördert. Die Aufteilung der Luft in Primärluft und Sekundärluft kann nützlich sein, um am Austritt der Düse ein fettes, zündwilliges Gemisch bereitzustellen. Dies ist insbesondere beim Startvorgang des Systems nützlich, da hier der Reformer in vorteilhafter Weise nach Art eines Brenners arbeitet.

Das erfindungsgemäße System ist weiterhin in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass die Brennstoffzuführung eine Brennstoffnadel umfasst und dass für das Verhältnis von Innendurchmesser di zu Außen- durchmesser da der Brennstoffnadel gilt :

Die Brennstoffnadel ist also extrem dünnwandig ausgestaltet, so dass bei gegebenem Brennstoffdurchsatz, das heißt gegebenem Innendurchmesser, ein möglichst geringer Außendurchmesser sichergestellt wird. Dies führt letztlich dazu, dass ein besonders geringes Strömungshindernis aufgrund der Anwesenheit der Nadel vorliegt. Der angegebene Toleranzbereich ist so gewählt, dass die Nadel noch ohne größere Schwierigkeiten gefertigt werden kann, wobei das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Prinzip umso besser erfüllt wird, je mehr sich das Verhältnis von Innendurchmesser zu Außendurchmesser der Brennstoffnadel dem Wert 1 nähert.

Das erfindungsgemäße System ist in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass die Venturidüse axialsymmetrisch ist und dass die Brennstoffnadel axial ausgerichtet ist. Durch die axiale Ausrichtung der Brennstoffnadel bietet diese einen geringen Strömungswiderstand für die Brennluft. Ist man jedoch bestrebt, den Brennstoff in einem gewissen Winkel in den Strömungsbereich der Venturidüse einzubringen, so ist es ebenfalls möglich, die Brennstoffnadel gegen die Achse der Venturidüse zu kippen.

Auch in diesem Fall trägt das angegebene nützliche Verhältnis zwischen Innendurchmesser und Außendurchmesser zu einer Minimierung des Strö- mungswiderstandes bei.

Weiterhin kann nützlich sein, dass die Austrittsebene des flüssigen Brenn- stoffs aus der Brennstoffnadel senkrecht zur Strömungsrichtung des flüssi- gen Brennstoffs durch die Brennstoffnadel verläuft. Auf diese Weise ergibt

sich unter Vernachlässigung der Schwerkraft ein axialsymmetrischer Austritt des Brennstoffs aus der Brennstoffnadel.

Es kann aber auch nützlich sein, dass die Austrittsebene des flüssigen Brennstoffs aus der Brennstoffnadel schräg zur Strömungsrichtung des flüssigen Brennstoffs durch die Brennstoffnadel verläuft. Auf diese Weise lässt sich eine Vorzugsrichtung beim Austritt des Brennstoffs aus der Brenn- stoffnadel realisieren, ohne die Brennstoffnadel insgesamt gegen die Achse der Venturidüse zu kippen. Durch den schrägen Anschnitt der Brennstoffna- del im Austrittsbereich lässt sich also eine Vergrößerung des Strömungswi- derstandes aufgrund gekippter Brennstoffnadel vermeiden, wobei dennoch ein beispielsweise gegen die Schwerkraft gerichtetes Austreten des Brenn- stoffs aus der Brennstoffnadel möglich ist.

Des Weiteren ist es möglich, dass die Austrittsöffnung der Brennstoffnadel mit Spitzen und/oder Zinnen versehen ist. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass der Brennstoff in großer radialer Ausdehnung in die Brennkammer eingebracht wird, was bei Öffnungen ohne eine Struktur am Rand des Aus- tritts aufgrund von Einschnüreffekten mitunter nicht in optimaler Weise er- reichbar ist.

Das erfindungsgemäße System ist weiterhin in bevorzugter Weise dadurch weitergebildet, dass der Lufteintrittsbereich einen im Wesentlichen zylindri- schen Teil aufweist, der einen Übergang zu dem Diffusorbereich aufweist, dass die Austrittsöffnung der Brennstoffnadel in dem zylindrischen Teil angeordnet ist und dass ein axialer Abstand zwischen der Austrittsöffnung der Brennstoffnadel und dem Übergang vorliegt. Auf diese Weise wird si- chergestellt, dass der flüssige Brennstoff, der aus der Austrittsöffnung der

Brennstoffnadel ausgetreten ist, noch über eine gewisse Strecke durch einen Bereich großer Strömungsgeschwindigkeit zusammen mit der einströmenden Luft transportiert wird. Dies stellt eine besonders gute Zerstäubung sicher. In den meisten Fällen wird es sinnvoll sein, den Austritt aus der Brennstoffnadel am Anfang des zylindrischen Teils des Lufteintrittsbereiches der Venturidüse einzuordnen, so dass praktisch der gesamte zylindrische Bereich für eine gute Verteilung des zerstäubten Brennstoffes in der schnell strömenden Brennluft zur Verfügung steht.

Weiterhin ist das erfindungsgemäße System vorteilhaft dadurch weitergebil- det, dass es bezüglich mindestens einer Einbaumöglichkeit des Reformers in ein Kraftfahrzeug so ausgelegt ist, dass sich die Öffnung der Brennstoffnadel oberhalb der Achse der Venturidüse befindet. Durch diesen Umstand ist es möglich, die Brennstoffnadel parallel zur Achse der Venturidüse anzuordnen und gleichzeitig einem Schwerkrafteffekt entgegenzuwirken. Wählt man bei einer möglichen Einbaulage des Reformers die Einbaulage der Brennstoff- nadel bezüglich der Venturidüsenachse so, dass sie von der Achse radial nach oben verschoben ist und dann noch in Umfangsrichtung, so können zwei Einbaulagen des Reformers gestattet sein, wobei bei beiden Einbaula- gen der günstige Ausgleich der Schwerkraft durch die Lage der Öffnung oberhalb der Achse der Venturidüse stattfindet.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße System dadurch weitergebildet sein, dass die Düse aus keramischem Material besteht und dass die Mittel zur Luftführung einstückig mit der Düse ausgebildet sind. Auf diese Weise wird eine kostengünstig herzustellende Düse zur Verfügung gestellt. Das kerami- sche Material lässt sich in einfacher Weise bearbeiten, wobei zahlreiche Varianten im Hinblick auf die Formgebung möglich sind. Insbesondere kön-

nen die Mittel zur Luftführung, die der Luft außerhalb des Lufteintrittsberei- ches einen Drall zuführen, einstückig mit der Düse ausgebildet werden.

Aufgrund der Verwendung einer Keramik besteht der weitere Vorteil, dass der Bereich der Düse um eine in der Düse angeordneten Brennstoffnadel keine zu hohen Temperaturen annimmt, so dass es nicht zu einer Entzün- dung von eventuell aus der Düse austretenden Brennstoffmengen kommen kann. Durch die einstückige Ausbildung der Mittel zur Luftführung können Toleranzen in einfacher Weise eingehalten werden, da eine falsche Justie- rung der Mittel zur Luftführung beim Zusammenbau des Reformers nicht mehr möglich ist.

Die Erfindung ist in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass die Düse Mittel zum Halten eines Glühstifts aufweist. Die Positionierung des Glühstif- tes bezüglich der Düse ist ein wichtiger Parameter im Hinblick auf ein gutes Startverhalten des Reformers. Bei Heizgeräten des Standes der Technik wurde der Glühstift im Allgemeinen durch das Reformergehäuse gehalten, so dass sich hierdurch Positionierungsschwankungen bezüglich der Düse ergeben konnten. Durch die Eigenschaft 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 weitergebildet, 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 einströmende Luft wird also nicht radial zugeführt sondern mit einem Versatz. Dieser Versatz bestimmt den Drall, der der Luft 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 dreieckige Grundflächen aufweisen, wobei die Ecken abgerundet sind.

Hierdurch lässt sich der Kanalversatz in einfacher Weise realisieren. Die Abrundung der Ecken ist vorteilhaft für ein gleichmäßiges Strömungsverhal- ten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Mittel zum Halten des Glühstifts als schräg zur Zylinderachse verlaufende Bohrung realisiert sind. Der Glühstift muss dann zur geeigneten Positionierung lediglich in die Bohrung eingeführt werden. Ein Anschlag am Glühstift 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 weitergebildet, dass ein zumindest im Wesentlichen zylindrischer Teil der Düse einen im Wesentlichen zylindrischen Ansatz mit vergrößertem Durch- messer aufweist und dass die Mittel zum Halten des Glühstifts als schräg zur Zylinderachse verlaufende, den Ansatz durchdringende Bohrung realisiert sind. Auf diese Weise kann der Glühstift in einem Bereich gehalten werden, so dass er das Strömungsverhalten des einströmenden Brennstoff/Luft- Gemisches möglichst wenig beeinflusst. 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 zumin- dest 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 Montagebolzen können beispielsweise an einem Hitzeschild des Reformers fest angebracht sein. Die relative Positionierung der Düse ist auf diese Weise durch die Ausnehmungen in dem Ansatz und die Position der Montagebolzen festgelegt. Damit ist die Montage besonders einfach und mit nur geringen Toleranzen möglich.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das erfindungsgemäße System so weitergebildet sein, dass der Reformer, die Düse und die Brenn- stoffzufuhr auf einer Achse angeordnet sind, dass Mittel zum Halten der Düse und der Brennstoffzufuhr vorgesehen sind, dass mindestens zwei axial ausgerichtete Montagebolzen vorgesehen sind, die an dem Reformer befe- stigt sind, dass die Düse und die Brennstoffzufuhr Positioniereinrichtungen umfassen, die mit den Montagebolzen zusammenwirken, dass die Mittel zum Halten der Komponenten mit den Montagebolzen zusammenwirken und dass der Reformer, die Düse, die Brennstoffzufuhr und die Mittel zum Halten der Komponenten axial aufeinanderfolgend angeordnet sind. Auf diese Weise orientieren sich alle Positionierungen der Komponenten an den Montagebol- zen, so dass enge Toleranzen eingehalten werden können. Die Brennstoff- nadel ist bezüglich der Düse äußerst genau positioniert. Ferner wird auch die Positionierung des für das Startverhalten erforderlichen Glühstiftes durch die Positionen der Montagebolzen vorgegeben. Letztlich erhält man einen stabi- len Aufbau, der einen Reformerbetrieb mit hoher Qualität sicherstellt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise dadurch weiter- gebildet, dass die Mittel zum Halten der Komponenten als Feder ausgebildet sind, die auf den Montagebolzen durch Klemmscheiben gehalten wird. Eine Befestigung mit einer derartigen Feder hat den Vorteil, dass mechanische Spannungen, insbesondere aufgrund von Temperatureffekten, ausgeglichen werden können. Bei Systemen des Standes der Technik konnten durch mechanische Spannungen unerwünscht hohe Kräfte auf den Reformer und auf einen gegebenenfalls vorgesehenen Hitzeschild des Reformers wirken, wodurch dieser letztlich verformt wurde.

Weiterhin ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die Montagebolzen an dem Reformer angeschweißt sind. Auf diese Weise sind die Montagebolzen in definierter Position bezüglich des Reformers fest mit diesem verbunden.

Weiterhin ist es besonders bevorzugt, dass zwischen Düse und Reformer eine Dichtung vorgesehen ist. Diese dient sowohl der thermischen Isolierung als auch der Anpassung der Düse an den Hitzeschild des Reformers.

Es ist weiterhin in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die Dichtung minde- stens eine dem Reformer zugewandte Glimmerschicht und mindestens eine der Düse zugewandte Grafitschicht aufweist. Dies stellt die genannten vor- teilhaften Eigenschaften der Dichtung in besonders zuverlässiger Weise zur Verfügung.

Es kann weiterhin in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Brenn- stoffzufuhr ein Metallgestrick aufweist. Dieses dient der Zerschlagung von Blasen im Brennstoff. Ferner wird hierdurch ein Gegendruck für einen gege-

benenfalls an der Brennstoffleitung angeordneten Dämpfer zur Verfügung gestellt.

Die Erfindung besteht weiterhin in einem Verfahren zur Montage eines Sy- stems zum Umsetzen von Brennstoff und Luft zu Reformat, wobei minde- stens zwei Montagebolzen vorgesehen sind, bei dem eine Düse in axialer Richtung auf die Montagebolzen geführt wird, eine Brennstoffzufuhr in axialer Richtung auf die Montagebolzen geführt wird und Mittel zum Halten der Komponenten in axialer Richtung auf die Montagebolzen geführt werden. Ein solches Verfahren ist in besonders einfacher Weise realisierbar, da alle Komponenten in axialer Richtung zugeführt werden. Insbesondere ist das Verfahren automatisierbar, so dass große Stückzahlen in kurzer Zeit her- stellbar sind.

Das Verfahren ist in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass vor dem Führen der Düse auf die Montagebolzen eine Dichtung in axialer Richtung auf die Montagebolzen geführt wird. Die mit den oben beschriebenen Vortei- len ausgestattete Vorrichtung mit Dichtung kann somit ebenfalls in den Prozess integriert werden, insbesondere da auch die Dichtung in axialer Richtung auf die Montagebolzen geführt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin dadurch vorteilhaft, dass als Mittel zum Halten der Komponenten eine Feder verwendet wird und dass die Feder unter Mitwirkung von Klemmscheiben, die die Feder in ihrer Endpositi- on fixieren, kraftgesteuert auf die Montagebolzen geführt wird. Somit können im Hinblick auf die Wärme-und Temperatureigenschaften des Aufbaus innerhalb einer Serie einheitliche Voraussetzungen geschaffen werden.

Vermittelt durch die Federkraft können Toleranzen aufgrund unterschiedli-

cher Erwärmungen der Komponenten, unterschiedlicher Endtemperaturen der Komponenten und unterschiedlicher Temperaturausdehnungskoeffizien- ten ausgeglichen werden.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es erhebliche Vorteile mit sich bringt, eine Venturidüse zu verwenden, um ein Brennstoff/Luft-Gemisch in einen Reformer einzubringen. Eine Venturidüse bietet beispielsweise die Möglichkeit, flüssigen Brennstoff besonders effizient in Bereichen hoher Strömungsgeschwindigkeit in einströmende Luft aufzunehmen, wobei nach- folgend ein ausreichender Druckaufbau sichergestellt ist, um das Brenn- stoff/Luft-Gemisch in den Reformer einzubringen. Eine Venturidüse ist in zahlreichen Ausführungsformen kostengünstig herzustellen. Weiterhin erge- ben sich besonders rationelle Montageverfahren für erfindungsgemäße Systeme.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die beigleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.

Es zeigen : Figur 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Systems, bei dem die vorliegende Erfindung einsetzbar ist ; Figur 2 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems ; Figur 3 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungs- form eines erfindungsgemäßen Systems ; Figur 4 ein Diagramm zur Erläuterung des axialen Druckverlaufs in einer Venturidüse ;

Figur 5 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungs- form eines erfindungsgemäßen Systems ; Figur 6 eine perspektivische Darstellung eines Trägers mit einer luftlei- tenden Einrichtung zur Verwendung in einem erfindungsgemä- ßen System ; Figur 7 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungs- form eines erfindungsgemäßen Systems ; Figur 8 eine schematische Schnittansicht entlang der in Figur 7 mit A-A gekennzeichneten Querschnittsebene ; Figur 9 eine schematische Schnittansicht, entsprechend dem Schnitt gemäß Figur 8, einer weiteren Ausführungsform einer luftleiten- den Einrichtung ; Figur 10 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungs- form eines erfindungsgemäßen Systems ; Figur 11 eine Schnittansicht entlang der in Figur 10 mit B-B gekenn- zeichneten Ebene ; Figur 12 eine Brennstoffnadel mit einer ersten Austrittsöffnung zur Ver- wendung in einem erfindungsgemäßen System ; Figur 13 eine Brennstoffnadel mit einer zweiten Austrittsöffnung zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen System ; Figur 14 eine Brennstoffnadel mit einer dritten Austrittsöffnung zur Ver- wendung in einem erfindungsgemäßen System ; Figur 15 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungs- form einer Düse zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen System ; Figur 16 eine Draufsicht auf den Lufteintrittsbereich einer Düse zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen System ; und

Figur 17 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungs- form eines erfindungsgemäßen Systems.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.

Figur 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Systems, bei dem die vorliegende Erfindung einsetzbar ist. Über eine Pumpe 240 wird einem Reformer 214 Brennstoff 216 zugeführt. Dem Reformer 214 wird weiterhin über ein Gebläse 242 Luft 218 zugeführt. Das in dem Reformer 214 erzeugte Reformat 220 gelangt über eine Ventileinrichtung 222 zur Anode 224 einer Brennstoffzelle 212. Der Kathode 230 der Brennstoffzelle 212 wird über ein Gebläse 226 Kathodenzuluft 228 zugeführt. Die Brennstoffzelle 212 erzeugt elektrische Energie 210. Das Anodenabgas 234 und die Kathodenabluft 236 werden einem Brenner 232 zugeführt. Ebenfalls kann dem Brenner 232 über die Ventileinrichtung 222 Reformat zugeführt werden. Die in dem Brenner 232 erzeugte Wärmeenergie kann in einem Wärmetauscher 238 der Katho- denzuluft 228 zugeführt werden, so dass diese vorgewärmt wird. Aus dem Wärmetauscher 238 strömt Abgas 250 aus.

Das im Zusammenhang mit den nachfolgend beschriebenen Figuren darge- stellte System kann verwendet werden, um dem Reformer 214 ein Brenn- stoff/Luft-Gemisch zuzuführen.

Figur 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems. Das System umfasst einen Reformer 10 mit einem Reaktionsraum 12. An dem Reformer 10 ist eine Venturidüse 14 angeschlossen. Diese weist einen Lufteintrittsbereich 18 und einen Diffusor

20 auf, dessen Querschnitt sich in Richtung auf den Reformer 10 vergrößert.

Innerhalb der Venturidüse 14 befindet sich in der Nähe des Lufteintrittsberei- ches 18 eine Brennstoffzuführung 16. Diese umfasst ein Rohr 24 zum Zufüh- ren von Brennstoff sowie eine Zweistoffdüse 26. Die Zweistoffdüse 26 ist mit einer Öffnung 80 ausgestattet, in welche Luft 82 einströmen kann. Diese vermischt sich innerhalb der Zweistoffdüse 26 mit dem von dem Rohr 24 zugeführten Brennstoff. Aus der stromabwärtsgelegenen Öffnung der Zwei- stoffdüse 26 kann dann ein Brennstoff/Luft-Gemisch austreten, welches von Luft 82, die in den Lufteintrittsbereich 18 der Venturidüse 14 eintritt, mitge- nommen wird. Das Brennstoff/Luft-Gemisch vermischt sich mit der in den Lufteintrittsbereich 18 der Venturidüse 14 eingeströmten Luft 82, und das so entstehende Brennstoff/Luft-Gemisch gelangt über den Diffusor 20 in den Reaktionsraum 12 des Reformers 10. Weiterhin ist es möglich, eine Öffnung 30 zu dem Reaktionsraum 12 des Reformers 10 vorzusehen, durch die Sekundärluft 82 in den Reaktionsraum 12 eintreten kann.

Figur 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungs- form eines erfindungsgemäßen Systems. Die Brennstoffzuführung 16 ist bei dem in Figur 3 dargestellten System anders als bei dem System gemäß Figur 2. Der Brennstoff wird zunächst wiederum über ein Rohr 24 zugeführt, gelangt dann jedoch in eine weitere Venturidüse 28, die wesentlich kleiner ist als die Venturidüse 14. In der Venturidüse 28 wird der flüssige Brennstoff durch die mit hoher Geschwindigkeit an der Austrittsöffnung des Rohrs 24 vorbeiströmende Luft 82 aufgenommen und zerstäubt. Das so entstehende Brennstoff/Luft-Gemisch wird dann durch die Luft 82, die in dem Lufteintritts- bereich 18 der Venturidüse 14 einströmt, mitgenommen, so dass es sich mit dieser vermischen kann.

Figur 4 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des axialen Druckverlaufs in einer Venturidüse. Es ist eine Druckdifferenz Ap zwischen dem Druck an einer bestimmten Koordinate I und dem Druck in dem Reaktionsraum 12 (siehe Figuren 2 und 3) aufgetragen. Die Luft 82 wird in den Lufteintrittsbe- reich 18 der Venturidüse 14 im Allgemeinen durch ein (nicht dargestelltes) Gebläse eingespeist, wobei diese Luft nur mit einem geringen Überdruck bereitgestellt wird. Aufgrund der Geschwindigkeitserhöhung der einströmen- den Luft verringert sich der Druck bis auf einen Minimalwert. Im weiteren Verlauf der Luftströmung durch den Diffusor der Venturidüse nimmt die Strömungsgeschwindigkeit wieder ab und der Druck erhöht sich allmählich auf Reaktionskammerdruck.

Figur 5 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungs- form eines erfindungsgemäßen Systems. Das System umfasst eine Venturi- düse 14 mit einem Düsenstock 44. Weiterhin ist eine Brennstoffzufuhr 72 zum Zuführen von flüssigem Brennstoff in die Düse 14 vorgesehen. Der Brennstoff wird dem Lufteinströmbereich 92 über einen Brennstoffaustritt 84 einer Brennstoffnadel 22 zugeführt, dort von einströmender Luft mitgerissen und gelangt dann als Brennstoff/Luft-Gemisch über den Diffusor 20 in den Reaktionsraum 12 des Reformers 10. Dem Düsenstock 44 ist eine luftleiten- de Einrichtung 42 vorgeschaltet, die der in die Venturidüse 14 einströmenden Luft einen Drall aufprägt. Die luftleitende Einrichtung 42 ist als ein gegenüber der Stirnfläche 90 des Düsenstocks 44 mit Abstand angeordneter Träger 46, der beispielsweise kreisförmig gestaltet ist. Dieser bildet zusammen mit der Stirnfläche 90 des Düsenstocks 44 einen Ringspalt 86. An dem Träger 46 sind Drallschaufeln 88 angeordnet, die gegen die Stirnfläche 90 des Düsen- stocks 44 gerichtet sind und in der Montagestellung daran anliegen.

Figur 6 zeigt eine perspektivische Darstellung einer luftleitenden Einrichtung 42 zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen System. Die Drallschaufeln 88 sind an einem Träger 46 jeweils bezüglich der Radien der kreisförmigen Anordnung versetzt angeordnet, um eine tangentiale Strömungskomponente zu erzeugen. Jeweils zwei Drallschaufeln 88 bilden zusammen mit dem Träger 46 und dem Düsenstock 44 eine konischen Kanal 48.

Figur 7 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungs- form eines erfindungsgemäßen Systems. Die dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems unterscheidet sich von derjenigen gemäß Figur 5 darin, dass die luftleitende Einrichtung 42 als topfförmige Hülse 96 ausgebildet ist. Die Hülse 96 weist in ihrem Boden Axialbohrungen 94 auf, und in der Umfangswand 100 der Hülse 96 sind Tangentialbohrungen 98 ausgebildet. Die Hülse 96 ist an dem Düsenstock 44 der Venturidüse 14 befestigt, beispielsweise durch Aufstecken oder durch anderweitige form-, kraft-oder stoffschlüssige Verbindung. Die Axialbohrungen 94 und die Tan- gentialbohrungen 98 sind derart aufeinander abgestimmt, dass der einströ- menden Luft ein definierter Drall verliehen wird.

Figur 8 zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der in Figur 7 mit A-A gekennzeichneten Querschnittsebene. Es ist eine beispielhafte Anordnung der Axialbohrungen 94 und der Tangentialbohrungen 98 in der Hülse 96 dargestellt. Durch eine Variation der Anzahl der Öffnungen beziehungsweise Bohrungen 94,98 sowie ihrer Größe und Anordnung kann der Drall der Luftströmung bedarfsweise eingestellt werden.

Figur 9 zeigt eine schematische Schnittansicht, entsprechend Figur 8, einer weiteren Ausführungsform einer luftleitenden Einrichtung. Die hier darge-

stellte Hülse 96 weist in ihrer Umfangswand 100 Luftöffnungen 102 auf, die zum Zentrum der Hülse 96 hin von einer der jeweiligen Luftöffnung 102 zugeordneten Luftleitschaufel 104 begrenzt sind. Durch die Luftleitschaufeln 104 wird der einströmenden Luft eine tangentiale Strömungskomponente aufgeprägt.

Figur 10 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausfüh- rungsform eines erfindungsgemäßen Systems. Die Funktion und die Eigen- schaften der dargestellten Komponenten ergeben sich unter Berücksichti- gung der Bezugszeichen aus der vorangehenden Beschreibung. Die Dar- stellung ist stark schematisiert, so dass wesentliche Bestandteile des Sy- stems erkennbar sind. Im zylindrischen Teil 38 der Venturidüse 14 ist die Brennstoffnadel 22 zum Zuführen von Brennstoff angeordnet. Einerseits ist es sinnvoll, die Brennstoffnadel 22 in genau diesem verengten zylindrischen Teil 38 der Venturidüse 14 anzuordnen, da die mit großer Strömungsge- schwindigkeit strömende Brenniuft 82 die Zerstäubung des Brennstoffs begünstigt. Andererseits stellt die Brennstoffnadel 22 aber auch ein Strö- mungshindernis für die zuströmende Brennluft 82 dar. Dies ist ein grundsätz- liches Problem, welches durch nachfolgend beschriebene Merkmale im Zusammenhang mit einem erfindungsgemäßen System gelöst wird. Die Linie B-B kennzeichnet eine radiale Schnittebene, auf die bei der nachfolgenden Beschreibung Bezug genommen wird.

Figur 11 zeigt eine Schnittansicht entlang der in Figur 10 mit B-B gekenn- zeichneten Ebene. Es ist zu erkennen, auf welche Weise die vorliegende Erfindung die im Zusammenhang mit Figur 10 geschilderte Problematik löst.

Indem das Verhältnis zwischen Innendurchmesser di und Außendurchmes- ser da der Brennstoffnadel 22 möglichst nahe dem Wert 1 gewählt wird, stellt

die Brennstoffnadel 22 einen minimalen Strömungswiderstand für die zu- strömende Brennluft in der Venturidüse 14 dar.

Figur 12 zeigt eine Brennstoffnadel 22 mit einer ersten Austrittsöffnung zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen System. In diesem Fall ist die Austrittsebene 32 des Brennstoffs 106 aus der Brennstoffnadel 22 senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des Brennstoffs 106. Dies hat eine Ein- schnürung des Brennstoffs 106 außerhalb der Brennstoffnadel 22 zur Folge, was mitunter im Hinblick auf eine homogene Verteilung des Brennstoffs 106 in der Venturidüse und letztlich in der Brennkammer nachteilig sein kann.

Figur 13 zeigt eine Brennstoffnadel 22 mit einer zweiten Austrittsöffnung zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen System. Hier hat die Austrittsöff- nung der Brennstoffnadel 22 Zinnen 36. Diese Zinnen 36 bündeln den aus- tretenden Brennstoff 106 in bestimmten Bereichen, und letztlich wird erreicht, dass der Brennstoff 106 nahezu homogen über den gesamten ihm zur Ver- fügung stehenden Strömungsquerschnitt verteilt ist.

Figur 14 zeigt eine Brennstoffnadel 22 mit einer dritten Austrittsöffnung zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen System. Hier ist eine Brennstoff- nadel 22 mit einer abgeschrägten Öffnung 34 zu erkennen. Diese erteilt dem ausströmenden Brennstoff 106 eine Vorzugsrichtung, so dass beispielsweise einem Schwerkrafteffekt entgegengewirkt werden kann.

Die speziellen Ausgestaltungen von Brennstoffnadeln, die im Rahmen der vorliegenden Offenbarung beschrieben werden, können in für die Erfindung vorteilhafter Weise kombiniert werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass eine schräge Austrittsebene mit einer zinnenartigen Struktur kombiniert wird.

Figur 15 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungs- form einer Düse 14 zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen System.

Die Venturidüse 14 ist aus keramischem Material gefertigt, was die Herstel- lung der Düse 14 im Vergleich zu Metalldüsen vereinfacht. Im Lufteintrittsbe- reich 18 sind Mittel 40 zur Luftführung vorgesehen. Diese sind einstückig mit der Düse 14 ausgebildet. Insbesondere sind auch sie aus keramischen Material gefertigt. Die Luftführungselemente 40 sind so ausgerichtet, dass der zugeführten Luft ein Drall vermittelt wird, was nachfolgend mit Bezug auf Figur 16 näher erläutert wird. Die Venturidüse 14 ist weiterhin mit einer Bohrung 62 ausgestattet. In diese Bohrung 62 kann ein Glühstift 64 einge- setzt werden, der dem Zünden des in den in Figur 15 nicht dargestellten Reaktionsraum eintretenden Brennstoff/Luft-Gemisches dient. Insbesondere beim Start des erfindungsgemäßen Systems arbeitet der Reformer nach Art eines Brenners, so dass eine anfängliche Zündung des Brennstoff/Luft- Gemisches erforderlich sein kann. Vorteilhaft an der Anordnung des Glüh- stifts 64 in einer Bohrung 62 der Düse 14 ist, dass die Positionierung des Glühstiftes 64 bezüglich der Düse 14 festgelegt ist. Die Positionierung des Glühstiftes 64 hängt also insbesondere nicht von beliebigen anderen Bautei- len ab. Auf diese Weise können sehr geringe Toleranzen im Hinblick auf die Einbaulage des Glühstiftes 64 eingehalten werden. Die Bohrung 62 durch- setzt in vorteilhafter Weise einen in seinem Radius vergrößerten zylindri- schen Ansatz 66 der Düse 14, was den Vorteil hat, dass das Strömungsver- halten der Düse 14 nur wenig von der Bohrung 62 beziehungsweise von dem in der Bohrung 62 angeordneten Glühstift 64 beeinflusst wird.

Figur 16 zeigt eine Draufsicht auf den Lufteintrittsbereich 18 einer Düse 14 zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen System. Es ist eine mögliche

Gestaltung des Lufteintrittsbereiches 18 durch Luftführungselemente 40 dargestellt. Die Luftführungselemente 40 bilden Kanäle 48 für die einströ- mende Luft. Diese Kanäle 48 sind bezüglich der Radien des im Wesentlichen auf einer Achse angeordneten Aufbaus so positioniert, dass ein Versatz vorliegt. Von außen einströmende Luft erfährt somit einen Drall, was vorteil- hafte Eigenschaften im Hinblick auf die Zerstäubung des Brennstoffes mit sich bringt, der aus der Brennstoffnadel austritt. Weiterhin ist in der vorlie- genden Darstellung die Anordnung der Öffnung 62 zur Aufnahme des Glüh- stiftes zu erkennen. Diese durchdringt einen im Wesentlichen zylinderförmi- gen Ansatz 66. Der Ansatz 66 ist weiterhin mit Ausnehmungen 68 versehen.

Diese Ausnehmungen 68 definieren die Einbaulage der Düse 14, was nach- folgend mit Bezug auf Figur 17 näher erläutert wird.

Figur 17 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausfüh- rungsform eines erfindungsgemäßen Systems. Ein der Düse 14 zugewand- tes Ende des Reformers 10 ist dargestellt. Der Reformer 10 ist von einem Hitzeschild 108 begrenzt. An diesem Hitzeschild 108 sind bei der vorliegen- den beispielhaften Ausführungsform zwei Montagebolzen 70 vorgesehen.

Diese Montagebolzen 70 können an dem Hitzeschild 108 beziehungsweise an dem Reformer 10 angeschweißt sein. Die Montagebolzen 70 definieren die Positionierung der nachfolgend beschriebenen weiteren Komponenten.

Zunächst ist eine Dichtung 78 vorgesehen, die vorzugsweise aus einer Glimmerschicht und einer Grafitschicht besteht, wobei die Glimmerschicht dem Reformer 10 zugewandt ist und die Grafitschicht der Düse 14 zuge- wandt ist. Es folgt die Keramikdüse 14, die mit ihren in Figur 16 dargestellten Ausnehmungen 68 auf den Montagebolzen 70 sitzt. Auf die Düse 14 ist eine Brennstoffzufuhr 72, die mit der Brennstoffnadel 22 in Verbindung steht, aufgesetzt. Diese Brennstoffzufuhr 72 wird ebenfalls durch die Montagebol-

zen 70 positioniert. Die Brennstoffzufuhr 72 wird von einer Brennstoffleitung 110, in der ein Brennstoffsensor 112 angeordnet ist, mit Brennstoff versorgt.

Auf die Brennstoffzufuhr 72 folgt eine Feder 74, die ebenfalls auf die Monta- gebolzen 70 aufgesetzt ist. Die Feder 74 wird durch Klemmscheiben 76, die auf den Montagebolzen 70 unverrückbar sitzen, gehalten. Die Feder 74 ist in einem gespannten Zustand dargestellt, in dem die Schenkel der Feder 74 beispielsweise parallel zur dazwischenliegenden Scheibe sind. Im ent- spannten Zustand der Feder 74 sind die Schenkel der Feder 74 nach oben in Richtung auf die dazwischenliegende Scheibe gebogen. Ein (nicht darge- stellter) Glühstift wird in Übereinstimmung mit der in Figur 15 dargestellten Ausführungsform einer Düse 14 von dieser positioniert und von einer (nicht dargestellten) Drahtfeder gehalten, die sich an der Düse 14 abstützt.

Die Brennstoffzufuhr 72 und damit die Brennstoffnadel 22 sind auf diese Weise bezüglich der Düse 14 automatisch ausgerichtet. Es sind daher nur noch zwei Bauteile beteiligt, die die Zuführung von Brennstoff und die Vermi- schung des Brennstoffs mit der Brenniuft beeinflussen, so dass sehr geringe Toleranzen eingehalten werden können, was zudem durch die Montageart auf den Montagebolzen 70 möglich ist. Ebenfalls kann der Glühstift exakt bezüglich Düse 14 und Reformer 10 positioniert werden.

Die Fertigung des in Figur 17 dargestellten Aufbaus ist voll automatisierbar.

Insbesondere ist die Montagerichtung einheitlich axial, so dass lediglich ein "Auffädeln"der Bauteile durchgeführt werden muss. Die Dichtung 78 stellt eine Wärmeisolierung, eine Ankopplung der Düsenkeramik 14 an das Metall des Hitzeschildes 108 und einen Toleranzausgleich zur Verfügung. Der Aufbau kann in vorteilhafter Weise durch kraftgesteuertes Aufpressen der Klemmscheiben 76 auf die Montagebolzen 70 montiert werden, so dass im

Hinblick auf die Wärme-und Temperatureigenschaften des Aufbaus einheitli- che Voraussetzungen geschaffen werden können. Vermittelt durch die Fe- derkraft können Toleranzen aufgrund unterschiedlicher Erwärmungen der Komponenten, unterschiedlicher Endtemperaturen der Komponenten und unterschiedlicher Temperaturausdehnungskoeffizienten ausgeglichen wer- den.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesent- lich sein.

Bezugszeichenliste 10 Reformer 12 Reaktionsraum 14 Venturidüse 16 Brennstoffzuführung 18 Lufteintrittsbereich 20 Diffusorbereich 22 Brennstoffnadel 24 Rohr 26 Zweistoffdüse 28 Venturidüse 30 Sekundärluftöffnung 32 Austrittsöffnung 34 Austrittsöffnung 36 Zinnen 38 zylindrischer Teil 40 Mittel zur Luftführung 42 luftleitende Einrichtung 44 Düsenstock 46 Träger 48 Kanal 62 Bohrung 64 Glühstift 66 zylindrischer Ansatz 68 Ausnehmung 70 Montagebolzen

72 Brennstoffzufuhr 74 Feder 76 Klemmscheiben 78 Dichtung 80 Öffnung 82 Luft 84 Brennstoffaustritt 86 Ringspalt 88 Drallschaufel 90 Stirnfläche 92 Lufteinströmkanal 94 Axialbohrung 96 Hülse 98 Tangentialbohrung 100 Umfangswand 102 Luftöffnung 104 Luftleitschaufel 106 Brennstoff 108 Hitzeschild 110 Brennstoffleitung 112 Brennstoffsensor 210 elektrische Leistung 212 Brennstoffzelle 214 Reformer 216 Brennstoff 218 Luft 220 Reformat 222 Ventileinrichtung

224 Anode 226 Gebläse 228 Kathodenzuluft 230 Kathode 232 Brenner 234 Anodenabgas 236 Kathodenabluft 238 Wärmetauscher 240 Pumpe 242 Gebläse 250 Abgas