Gattungsgemäße Systeme können beispielsweise bei Brennern in Fahrzeugheiz- geräten eingesetzt werden. Derartige Fahrzeugheizgeräte werden zum Beispiel als Zusatzheizgeräte beziehungsweise als Standheizungen verwendet.

Der Effekt der Venturidüse wird zum Zerstäuben des aus der Brennstoffnadel austretenden Brennstoffes ausgenutzt, so dass der Brennkammer des Brenners ein Gemisch aus Brenniuft und zerstäubtem Brennstoff zugeführt werden kann.

Im Hinblick auf eine Anordnung, bei der eine Brennstoffnadel im Strömungsbe- reich einer Venturidüse angeordnet ist, muss jedoch als nachteilig verzeichnet werden, dass die Brennstoffnadel ein Hindernis für die Luftströmung darstellt. Um der Erhöhung des Strömungswiderstandes durch die Brennstoffnadel entgegen- zuwirken, ist es möglich, den Querschnitt des im Allgemeinen im Wesentlichen zylindrischen Bereiches der Venturidüse zu vergrößern. Dies hat allerdings zur Folge, dass insgesamt für die Zuführeinrichtung ein größerer Bauraum erforder- lich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zum Zuführen von Brennluft und flüssigem Brennstoff in einen Brenner unter Umgehung der be- schriebenen Nachteile zur Verfügung zu stellen, wobei insbesondere ohne uner- wünschen Druckabfall über den Strömungsweg der Brennluft gearbeitet werden kann und wobei weiterhin eine unerwünschte Vergrößerung des erforderlichen Bauraums vermieden wird.

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

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen System dadurch auf, dass für das Verhältnis von Innendurchmesser di zu Außendurchmesser da der Brennstoffna- del gilt : 0,7 < i < 1. da Die Brennstoffnadel ist also extrem dünnwandig ausgestaltet, so dass bei gege- benem Brennstoffdurchsatz, das heißt gegebenem Innendurchmesser, ein mög- lichst 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 vorlie- genden Erfindung zugrunde liegende Prinzip umso besser erfüllt wird, je mehr sich das Verhältnis von Innendurchmesser zu Außendurchmesser der Brenn- stoffnadel dem Wert 1 nähert.

Das erfindungsgemäße System ist in besonders vorteilhafter Weise dadurch wei- tergebildet, dass die Venturidüse axialsymmetrisch ist und dass die Brennstoff- nadel axial ausgerichtet ist. Durch die axiale Ausrichtung der Brennstoffnadel bie- tet 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 ei- ner Minimierung des Strömungswiderstandes bei.

Wenn in dieser Anmeldung von Brenniuft die Rede ist, ist damit die gesamte Brenniuft oder der Teil der Brenniuft gemeint, der zur Zerstäubung des Brenn- stoffs verwendet wird.

Weiterhin kann nützlich sein, dass die Austrittsebene des flüssigen Brennstoffs aus der Brennstoffnadel senkrecht zur Strömungsrichtung des flüssigen Brenn- stoffs durch die Brennstoffnadel verläuft. Auf diese Weise ergibt sich unter Ver- nachlässigung der Schwerkraft ein axialsymmetrischer Austritt des Brennstoffs aus der Brennstoffnadel.

Es kann aber auch nützlich sein, dass die Austrittsebene des flüssigen Brenn- stoffs aus der Brennstoffnadel schräg zur Strömungsrichtung des flüssigen Brennstoffs durch die Brennstoffnadei veriauft. Auf diese Weise lässt sich eine Vorzugsrichtung beim Austritt des Brennstoffs aus der Brennstoffnadel realise- ren, ohne die Brennstoffnadel insgesamt gegen die Achse der Venturidüse zu kippen. Durch den schrägen Anschnitt der Brennstoffnadel im Austrittsbereich lässt sich also eine Vergrößerung des Strömungswiderstandes aufgrund gekipp- ter Brennstoffnadel vermeiden, wobei dennoch ein beispielsweise gegen die Schwerkraft gerichtetes Austreten des Brennstoffs aus der Brennstoffnadel mög- lich 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 Austritts aufgrund von Ein- schnüreffekten mitunter nicht in optimaler Weise erreichbar ist.

Das erfindungsgemäße System ist weiterhin in bevorzugter Weise dadurch wei- tergebildet, dass die Venturidüse einen im Wesentlichen zylindrischen Teil auf- weist, der einen Übergang zu einem sich im Querschnitt verändernden Teil auf- weist, dass die Austrittsöffnung der Brennstoffnadel in dem im Wesentlichen zy- lindrischen Teil der Venturidüse angeordnet ist und dass ein axiaier Abstand zwi- schen der Austrittsöffnung der Brennstoffnadel und dem Übergang vorliegt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der flüssige Brennstoff, der aus der Aus- trittsöffnung der Brennstoffnadel ausgetreten ist, noch über eine gewisse Strecke durch einen Bereich großer Brenniuftströmungsgeschwindigkeit zusammen mit der Brenniuft transportiert wird. Dies stellt eine besonders gute Zerstäubung si- cher. In den meisten Fällen wird es sinnvoll sein, den Austritt aus der Brennstoff- nadel am Anfang des zylindrischen Strömungsbereiches der Venturidüse anzu- ordnen, so dass praktisch der gesamte zylindrische Bereich für eine gute Vertei- lung des zerstäubten Brennstoffes in der schnell strömenden Brenniuft zur Verfü- gung steht.

Weiterhin ist das erfindungsgemäße System mit besonderen Vorteilen dadurch weitergebildet, dass es bezüglich der mindestens einen Einbaulage des Brenners in einem Kraftfahrzeug so ausgelegt ist, dass sich die Öffnung der Brennstoffna- del oberhalb der Achse der Venturidüse befindet. Auf diese Weise ist es möglich, die Brennstoffnadel parallel zur Achse der Venturidüse anzuordnen und gleichzei- tig einem Schwerkrafteffekt entgegenzuwirken. Wählt man bei einer möglichen Einbaulage des Brenners die Einbaulage der Brennstoffnadel bezüglich der Ven- turidüsenachse so, dass sie von der Achse radial nach oben verschoben ist und dann noch in Umfangsrichtung, so können zwei Einbaulagen des Brenners ges- tattet sein, wobei bei beiden Einbaulagen der günstige Ausgleich der Schwerkraft durch die Lage der Öffnung oberhalb der Achse der Venturidüse stattfindet.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine besonders dünn- wandige Brennstoffnadel positive Wirkungen auf die Konstruktion und das Strö- mungsverhalten einer Brennstoffzuführeinrichtung mit Venturidüse und Brenn- stoffnadel erreicht werden können. Zum einen wird bei gegebenem Mindestin- nendurchmesser der Brennstoffnadel ein möglichst geringer Außendurchmesser

ermöglicht, so dass das Strömungsverhalten der Brenniuft minimal beeinflusst wird. Zum anderen ist es nicht erforderlich, den zylindrischen Bereich der Ventu- ridüse über die Maßen zu vergrößern. Vielmehr wird der der Brenniuft zur Verfü- gung stehende Strömungsquerschnitt durch einen sehr geringen Außendurch- messer der Brennstoffnadel realisiert.

Aus der DE 100 39 152 A1 ist ein Heizgerät mit einem Zerstäuberbrenner, insbe- sondere zur Verwendung in einer Kraftfahrzeug-Standheizung, und einer Zer- stäuberdüse zur Aufbereitung des Brennstoffes, einer Zündeinrichtung sowie ei- ner Brennkammer bekannt, bei der einem Düsenstock der Zerstäuberdüse eine luftleitende Einrichtung vorgeschaltet ist, die die in die Zerstäuberdüse einströ- mende Verbrennungsluft mit einem Drall beaufschlagt.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Heizgerät für mobile Anwendungen an- zugeben, innerhalb dessen Verbrennungsvorgänge stabil ablaufen, und dessen Bauraum gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Heizgeräten weiter verringert ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Heizgerät mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 8 gelöst. Neben dem verringerten Bauraum weist das erfindungsge- mäße Heizgerät in vorteilhafter Weise die im Zusammenhang mit dem erfin- dungsgemäßen System zum Zuführen von Brenniuft und flüssigem Brennstoff dargestellten Vorteile auf.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand be- vorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.

Es zeigen : Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems ; Figur 2 eine Schnittansicht entlang der in Figur 1 mit i i gekennzeichneten Ebene ;

Figur 3 eine Brennstoffnadel mit einer ersten Austrittsöffnung zur Verwen- dung in einem erfindungsgemäßen System ; Figur 4 eine Brennstoffnadel mit einer zweiten Austrittsöffnung zur Verwen- dung in einem erfindungsgemäßen System ; Figur 5 eine Brennstoffnadel mit einer dritten Austrittsöffnung zur Verwen- dung in einem erfindungsgemäßen System und Figur 6 eine Variante zur Fig. 4 ; Figur 7 ein erfindungsgemäßes Heizgerät in teilweise geschnittener Ansicht, welche das erfindungsgemäße System aufweist.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems.

Das System dient der Vermischung von Brenniuft 10 mit flüssigem Brennstoff 12, wobei diese Mischung letztlich dem Brenner 14 eines Fahrzeugheizgerätes zuge- führt werden soll. Das System umfasst eine Venturidüse 16, wobei hierunter im allgemeinsten Fall ein Rohr mit einer Verengung zu verstehen ist. Im dargestell- ten Fall ist die Verengung der Venturidüse von einem zylindrischen Teil 26 gebil- det. Daran schließt sich ein Teil mit sich vergrößerndem Querschnitt 28 an. Auf- grund strömungsmechanischer Gesetzmäßigkeiten nimmt die zuströmende Brenniuft 10 in dem verengten zylindrischen Bereich 26 der Venturidüse 16 eine hohe Strömungsgeschwindigkeit an. In diesem zylindrischen Teil 26 der Venturi- düse 16 ist eine Brennstoffnadel 18 zum Zuführen des Brennstoffes 12 angeord- net. Einerseits ist es sinnvoll, die Brennstoffnadel 18 in genau diesem verengten zylindrischen Bereich 26 der Venturidüse 16 anzuordnen, da die mit großer Strö- mungsgeschwindigkeit strömende Brennluft 10 die Zerstäubung des Brennstoffs begünstigt. Andererseits stellt die Brennstoffnadel 18 aber auch ein Strömungs- hindernis für die zuströmende Brenniuft 10 dar.

Figur 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der in Figur 1 mit 11 gekennzeichneten Ebene. Es ist zu erkennen, auf welche Weise die vorliegende Erfindung die im Zusammenhang mit Figur 1 geschilderte Problematik löst. Indem das Verhältnis zwischen ! nnendurchmesser d, und Außendurchmesser da der Brennstoffnadei 18 möglichst nahe dem Wert 1 gewählt wird, stellt die Brennstoffnadel einen minima-

len Strömungswiderstand für die zuströmende Brenniuft in der Venturidüse 16 dar.

Figur 3 zeigt eine Brennstoffnade ! 18 mit einer ersten Austrittsöffnung zur Ver- wendung in einem erfindungsgemäßen System. In diesem Fall ist die Austritts- ebene 20 des Brennstoffs aus der Brennstoffnadet 18 senkrecht zur Hauptströ- mungsrichtung des Brennstoffs 12. Dies hat eine Einschnürung des Brennstoffs 12 außerhalb der Brennstoffnadel zur Folge, was mitunter im Hinblick auf eine homogene Verteilung des Brennstoffs in der Venturidüse und letztlich in der Brennkammer nachteilig sein kann.

Figur 4 zeigt eine Brennstoffnadel 18 mit einer zweiten Austrittsöffnung zur Ver- wendung in einem erfindungsgemäßen System. Hier hat die Austrittsöffnung der Brennstoffnadel 18 Zinnen 24. Diese Zinnen bündeln den austretenden Brenn- stoff 12 in bestimmten Bereichen, und letztlich wird erreicht, dass der Brennstoff nahezu homogen über den gesamten ihm zur Verfügung stehenden Strömungs- querschnitt verteilt ist.

Figur 5 zeigt eine Brennstoffnadel 18 mit einer dritten Austrittsöffnung zur Ver- wendung in einem erfindungsgemäßen System. Hier ist eine Brennstoffnadel 18 mit einer abgeschrägten Austrittsebene 22 zu erkennen. Diese erteilt dem aus- strömenden Brennstoff 12 eine Vorzugsrichtung, so dass beispielsweise einem Schwerkrafteffekt entgegengewirkt werden kann. Wenn eine derartige Brenn- stoffnadel 18 drehbar in der Venturidüse 16 gelagert ist, kann diese ja nach Ein- baulage des Heizgeräts entsprechend ausgerichtet und fixiert werden, um da- durch die Schwerkraft zu kompensieren.

Figur 6 zeigt eine Variante zur Fig. 4, bei der die Austrittsöffnung der Brennstoff- nadel 18 statt der rechteckigen Zinnen 24 Spitzen 25 aufweist. Der Effekt der Bündelung des Brennstoffs 12 ist dabei ähnlich, wobei eine zusätzliche Durchmi- schung bzw. Verwirbelung des Brennstoffs erreicht wird.

Die Zinnen 24 und/oder die Spitzen 25, wobei auch Mischformen möglich sind, können sowohl bei einer senkrechten Austrittsebene 20 als auch bei einer schräg stehenden Austrittsebene 22 zur Anwendung kommen.

Figur 7 zeigt eine teilweise geschnittene schematische Darstellung eines Heizge- räts, in dem die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommen kann. Es ist ein Heizgerät 110 mit einem Brenner 14 zum Verbrennen eines Brennstoffs/Luft- Gemisches dargesteiit. Das Heizgerät umfasst ein Ringkanalgebläse 114 mit ei- nem Gebläsemotor 36. Durch das Ringkanalgebläse 114 wird über einen Luftein- trittsstutzen 116 Brenniuft 10 angesaugt und druckseitig in einen Brennluftsam- melraum 118 eingeblasen. Die in dem Brennluftsammelraum 118 zur Verfügung stehende Brenniuft wird in Primärluft und Sekundärluft unterteilt. Die Primärluft wird durch eine Düse 16, die im vorliegenden Beispiel als Venturi-Düse ausgebil- det ist, in die Brennkammer 124 gefördert. Die Sekundärluft wird durch Sekundär- luftbohrungen 122 in die Brennkammer 124 gefördert. Die Aufteilung der Brenn- luft in Primärluft und Sekundärluft ist nützlich, um am Austritt der Düse 16 ein fet- tes, zündwilliges Gemisch bereitzustellen.

Die Düse 16 umfasst eine Beruhigungszone 126 und einen Diffusor 130, um den Venturi-Effekt bereitzustellen. Innerhalb der Düse 16 ist die weiter oben beschrie- bene Brennstoffnadel 18 angeordnet. Die Brennstoffnadel 18 wird über eine Brennstoffleitung 82 mit Brennstoff 44 versorgt. Aufgrund der hohen Strömungs- geschwindigkeit der Brenniuft in der Beruhigungszone 126 wird der aus der Brennstoffnadel 18 annähernd drucklos austretende Brennstoff in Fäden gezo- gen, die dann in Tröpfchen zerfallen. Die für eine gute Zerstäubung erforderlichen hohen Luftgeschwindigkeiten lassen sich durch einen guten Druckrückgewinn des Diffusors 130 erzielen.

Weiterhin wird im Verlauf des Diffusors 130 die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoff/Luft-Gemisches drastisch reduziert, wodurch im Bereich eines hier nicht dargestellten, jedoch aus der DE 100 39 152 Al-auf die hiermit vollum- fänglich Bezug genommen wird-bekannten Glühstiftes geringe Strömungsge- schwindigkeiten realisiert werden. Dies unterstützt das Ausbilden und Ausbreiten

einer Pilotflamme. Nach dem Startvorgang, das heißt der Zündung des Systems durch den Glühstift, wird der Glühstift abgeschaltet. Nachfolgend kann er unter Verwendung einer Widerstandsmessung zur Flammüberwachung dienen.

Innerhalb der Brennkammer 124 ist eine Prallscheibe 132 angeordnet. Diese stellt ein Strömungshindernis dar, so dass die aus der Düse 16 austretende Luft : nach außen gezwungen wird. Hierdurch findet eine gute Vermischung der Primär- luft mit der Sekundärluft statt, was im Hinblick auf einen guten Ausbrand nützlich ist. Der Bereich zwischen Düse 16 und Prallscheibe 132 dient somit als Mischzo- ne 134, und der Bereich jenseits der Prallscheibe 132, das heißt der bezüglich der Prallscheibe 132 stromabwärts liegende Bereich, dient als Reaktionszone 138. Das erzeugte Gemisch verbrennt im weiteren Verlauf des Brennrohres 140 und wird durch die abgasführenden Teile aus dem Heizgerät 110 geleitet. Durch die erzeugte Wärme wird eintretendes kaltes Wasser 146 im Wärmetausch mit den abgasführenden Teilen erwärmt, so dass warmes Wasser 148 aus dem Heizgerät 110 austritt. Als Wärmeträgermedium kann anstelle des Wassers bei- spielsweise auch Luft verwendet 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 BrenniuR 12 flüssiger Brennstoff 14 Brenner 16 Venturidüse 18 Brennstoffnadel 20 Austrittsebene des Brennstoffs (senkrecht zur Längsachse von 16) 22 Austrittsebene des Brennstoffs (schräg zur Längsachse von 16) 24 Zinnen 25 Spitzen 26 zylindrischer Teil 28 Teil mit sich vergrößerndem Querschnitt 36 Gebläsemotor 44 Brennstoff 82 Brennstoffleitung 110 Heizgerät 114 Ringkanalgebläse 116 Lufteintrittsstutzen 118 Brennluftsammelraum 122 Sekundärluftbohrungen 124 Brennkammer 126 Beruhigungszone 130 Diffusor 132 Prallscheibe 134 Mischzone 138 Reaktionsraum 140 Brennrohr 146 Wasser (kalt) 148 Wasser (warm)