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Title:
HEATING DEVICE, IN PARTICULAR FOR VEHICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1996/024504
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a heating device, in particular for vehicles, said heating device comprising, inter alia, a pot-shaped double-walled heat exchanger (1) with a central opening in which a burner (2) for fuel to be burned engages coaxially to the heat exchanger axis. The heating device also comprises a fan for delivering combustion air to the burner (2), a fuel-igniting spark plug (5) around which a small amount of the combustion air flows, and optionally a flame sensor within the combustion chamber of the burner (2). The heating device is to be designed such that it can be produced easily and economically and has a small structure. To this end, the heating device is arranged such that the axes of the heat exchanger (1) and of the fan intersect approximately at right angles, the fan being integrated in a one-part angled flange (3) which serves as a housing part and closes the central opening in the heat exchanger (1) with the burner (2) enclosed therein. A duct (15), formed in the angled flange (3), connects the fan to the burner (2) and ensures that combustion air is fed in a swirling manner into the combustion chamber of the burner (2).

Inventors:
EPPLER HERMANN (DE)
SIGLE MONIKA (DE)
BRENNER DIRK (DE)
STEINER PETER (DE)
Application Number:
PCT/DE1996/000170
Publication Date:
August 15, 1996
Filing Date:
February 01, 1996
Export Citation:
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Assignee:
EBERSPAECHER J (DE)
EPPLER HERMANN (DE)
SIGLE MONIKA (DE)
BRENNER DIRK (DE)
STEINER PETER (DE)
International Classes:
B60H1/22; F23D3/40; B60H1/03; (IPC1-7): B60H1/22; F23D14/36
Foreign References:
DE4243712C11994-06-16
US5090897A1992-02-25
US4728284A1988-03-01
DE1579792A11970-08-27
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Claims:
Patentansprüche
1. Heizgerät für insbesondere Fahrzeuge mit unter ander einem topfförmigen DoppelmantelWärmetauscher (1) mit ein zentralen Öffnung, in die koaxial zur Wärmetauscherach ein Brenner (2) für zu verbrennenden Kraftstoff eingreif einem Gebläse (4) , das insbesondere ein SeitenkanalGeblä ist, zur Zufuhr von Verbrennungsluft in eine Brennkamm (17) des Brenners (2), einer von einem geringen Teilstr der Verbrennungsluft umspülten Glühkerze (5) zur Kraf stoffZündung und ggf. einem Flammfühler (6) innerhalb d Brennkammer des Brenners (2) , bei dem sich die Achsen d Wärmetauschers (1) und des Gebläses (4) etwa rechtwinkl kreuzen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die zentrale Öffnung des Wärmetauschers (1) durch ein einen Teilbereich des Gebläses bildenden einen ersten u einen etwa rechtwinklig dazu verlaufenden zweiten Schenk enthaltenden einteiligen Winkelflansch (3) verschloss ist, wobei der erste Schenkel (9) in einer etwa parall zur Achse des Wärmetauschers (1) verlaufenden Ebene und d zweite Schenkel (10) in einer dazu senkrecht ausgerichtet Ebene liegt und die Öffnung des Wärmetauschers (1) dire abdeckt.
2. Heizgerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Gebläse (4) ein SeitenkanalGebläse mit einem axial in zwei Hälften geteilten Seitenkanal mit einer den Luft¬ ein und auslaß (7 bzw. 14) enthaltenden in den ersten Schenkel (9) des Winkelflansches (3) eingeformten Hälfte ist.
3. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Auslaß (14) des Gebläses (4) in einen in den zwei¬ ten Schenkel (10) des Winkelflansches (3) zum Wärmetauscher (1) hin offen eingeformten Zuführkanal (15) mündet, der in¬ nerhalb dieses Schenkels radial tangential in einen zent¬ risch angeordneten zum Wärmetauscher (1) hin offenen Drall¬ raum (16) führt, und daß der Zuführkanal (15) bei an den Wärmetauscher (1) anmontiertem Zustand des Winkelflansches (3) durch Anlage an Bereiche des Wärmetauschers (1) und/ oder des in dem Wärmetauscher (1) eingreifenden Brenners (2) umfangsmäßig verschlossen ist, während der zentrisch angeordnete Drallraum (16) offen in die Brennkammer (17) des Brenners (2) übergeht.
4. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zum Zünden des Brenners (2) dienende Glühkerze (5) koaxial zur Brennkammerachse verlaufend in dem zweiten Schenkel (10) des Winkelflansches (3) gelagert ist.
5. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß von dem Zuführkanal (15) in dem zweiten Schenkel (10) ein in diesem Schenkel offener durch einen Gegenbereich des Wärmetauschers (1) und/oder Brenners (2) umfangsmäßig ver¬ schließbarer Verbindungskanal (19) zu der Glühkerze führt.
6. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Glühkerze (5) in eine radial an eine den Brennsto aufsaugende Auskleidung (23) der Brennkammer (17) offen a grenzende Glühkerzenkammer (22) ragt und dabei einen n geringen Abstand gegenüber der Brennkammerauskleidung (2 besitzt.
7. Heizgerät nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem Bereich, in dem die Glühkerzenkammer (22) radi offen an die BrennkammerAuskleidung (23) angrenzt, ein r diales die beiden angrenzenden Kammern verbindendes Zün loch (24) vorgesehen ist.
8. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem zweiten Schenkel (10) des Winkelflansches ( für das den Wärmetauscher (1) verlassende Abgas eine Au laßöffnung vorgesehen ist.
9. Heizgerät nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Auslaßöffnung innerhalb des zweiten Schenkels (1 in einen Abgasstutzen (8) mündet in dem das Abgas um et 90 Winkelgrad umgelenkt wird.
10. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein in den Wärmetauscher (1) ragender Flammfühler ( koaxial zur Wärmetauscherachse verlaufend in dem zweit Schenkel (10) des Winkelflansches (3) gelagert ist.
11. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Brenner (2) ausschließlich innerhalb des Wärmetau¬ schers (1) angeordnet ist und an dem zweiten Schenkel (10) des Winkelflansches (3) anliegt.
12. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Brenner (2) über einen von diesem radial auskragen¬ den Flansch (20) zwischen dem zweiten Schenkel (10) des Winkelflansches (3) und dem Wärmetauscher (1) fixiert gela¬ gert ist.
Description:
Heizgerät für insbesondere Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät für insbesondere Fahr¬ zeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches aus der Praxis bekanntes Gerät soll bezüglich seines Bauvolumens verkleinert und rationeller herstellbar sein. Um bei den bekannten Geräten die Verbrennungsluft mit einem Drall in die Brennkammer des Brenners des Wärmetau¬ schers einführen zu können, ist axial vor der Brennkammer des Brenners ein beschaufelter Leitapparat vorgesehen. Dies ist konstruktiv aufwendig und führt zudem zu einem relativ großen Bauvolumen. Durch ein bei den bisherigen Brennern übliches radiales Eingreifen der Glühkerze zum Zünden des in den Brenner des Wärmetauschers zu führenden Brennstoffes wird der komplizierte Aufbau des Gerätes noch zusätzlich vergrößert.

Ein wichtiger Ausgangspunkt für eine das vorgenannte Pro¬ blem angehende Lösung besteht in einer Geräteausbildung mit sich gattungsgemäß etwa rechtwinklig kreuzenden Achsen des Wärmetauschers und des Gebläses. Hierdurch wird die Voraus¬ setzung für eine rationelle und damit kostengünstige sowie raumsparend ausführbare Ausbildung des gattungsgemäßen Heizgerätes geschaffen. Damit läßt sich insbesondere eine erhebliche Reduzierung der für den Aufbau des Heizgerätes erforderlichen Anzahl an Einzelteilen erreichen und die

verbleibenden wenigen Teile können zu einer äußerst kompa ten Einheit zusammengefaßt werden.

Zur Erreichung dieses Zieles sieht die Erfindung vor, d zentrale Öffnung des Wärmetauschers durch einen einen Tei bereich des Gebläses bildenden ersten und einen etwa rech winklig dazu verlaufenden zweiten Schenkel enthaltend einteiligen Winkelflansch zu verschließen. Dieser einteil ge Winkelflansch erfüllt praktisch die Funktion eines G häuseteiles, in das insbesondere das Gebläse integrie werden kann. Der erste Schenkel dieses Winkelflansches ve läuft in einer etwa parallel zur Achse des Wärmetausche verlaufenden Ebene und der zweite Schenkel in einer da senkrecht ausgerichteten Ebene. Hierbei deckt der zwei Schenkel die Öffnung des Wärmetauschers mit dem darin b findlichen Brenner ab.

Bei einer Ausbildung des Gebläses als Seitenkanal-Geblä mit einem axial in zwei Hälften geteilten Seitenkanal i diejenige Hälfte mit dem Luftein- und auslaß in den erst parallel zur Achse des Wärmetauschers ausgerichteten Sche kel des Winkelflansches eingeformt.

Durch das Verschließen der Wärmetauscher-Öffnung mit d zweiten Schenkel des Winkelflansches, in dessen erst senkrecht dazu verlaufenden Schenkel ein Seitenkanal-G bläse integriert ist, läßt sich die Verbrennungsluft a konstruktiv äußerst einfache Weise drallförmig in die o fene Stirnseite einer rohrförmig ausgebildeten Brennkamm einführen. Hierzu ist lediglich ein radial tangential die Stirnseite der Brennkammer führender Luftzuführkan offen in die die Wärmetauscher-Öffnung abdeckende Stirnse te des zweiten Schenkels des Winkelflansches einzuforme Dieser Kanal steht direkt mit dem Auslaß des Seitenkanal

des in dem gleichen Winkelflansch angebrachten Gebläses in Verbindung. Umfangsmäßig geschlossen wird der Luftzuführ¬ kanal innerhalb des zweiten Schenkels des Winkelflansches beim Aufsetzen des Winkelflansches auf die Öffnung des Wär¬ metauschers, indem er von dem Wärmetauscher und/oder der Brennkammer abgedeckt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung kann die Glühkerze in recht vorteilhafter konstruktiv einfacher Weise in dem zweiten Schenkel des Winkelflansches gelagert werden und parallel zur Achse des Wärmetauschers und damit auch zur Achse des Brenners in den Brenner eingreifen. Diese Anord¬ nung führt zu dem weiteren Vorteil, daß in der Stirnseite des zweiten Schenkels des Winkelflansches ein einfacher zur Stirnseite dieses Schenkels offener Verbindungskanal zwi¬ schen der Glühkerze und dem Zuführkanal für die Verbren¬ nungsluft eingeformt werden kann. Für einen umfangsmäßigen Verschluß dieses Verbindungskanales sorgt wieder das Auf¬ setzen des Winkelflansches auf die Öffnung des Wärmetau¬ schers, wodurch Teile des Wärmetauschers bzw. des Brenners den notwendigen Verschluß des Verbindungskanales bewirken. Der Verbindungskanal dient dazu, eine an sich bekannte Be¬ lüftung der Glühkerze in einem Nebenstrom zu dem Verbren- nungsluftstrom zu bewirken.

Die Glühkerze befindet sich in einer Glühkerzenkammer, die radial außen an die Brennkammerwand offen angrenzt. Von dem Inneren der Brennkammer getrennt ist die Glühkerzenkammer lediglich über eine brennstoffaufsaugende Auskleidung der Brennkammer. Durch das direkte Angrenzen der Glühkerze an die brennstoffaufsaugende Brennkammer-Auskleidung benötigt die Glühkerzenkammer keine eigene BrennstoffVersorgung. In dem Bereich, in dem die Glühkerzenkammer lediglich durch die Brennkammer-Auskleidung gegenüber dem Inneren der

Brennkammer abgetrennt ist, befindet sich in der Ausklei dung ein beide Kammern verbindendes Zündloch. Durch diese Zündloch kann die die Glühkerze umspülende Luft von de Glühkerzenkammer in die Brennkammer abströmen.

Das aus dem Wärmetauscher abzuführende Abgas verläßt da Heizgerät durch einen Auslaß, der ebenfalls in den zweite Winkel des Winkelflansches eingeformt ist. Ein bei gat tungsgemäßen Heizgeräten üblicher Flammfühler kann koaxia zur Wärmetauscherachse verlaufend in dem zweiten Schenke des Winkelflansches konstruktiv äußerst einfach gelager werden.

Der Brenner des Wärmetauschers ist bei dem erfindungsge mäßen Aufbau des Heizgerätes ausschließlich innerhalb de Wärmetauschers angeordnet und ragt allenfalls mit seine Anschlußbereich geringfügig in den zweiten Schenkel de Winkelflansches hinein. Dabei liegt die Stirnseite de Brenners direkt an der insgesamt etwa ebenen Stirnfläch des zweiten Schenkels des Winkelflansches an.

Die Befestigung des Wärmetauschers kann allein durch ei Einklemmen zwischen dem Öffnungsrand des Wärmetauschers un dem Winkelflansch erzielt werden, so daß keine besondere Halterungseinrichtungen für den Brenner erforderlich sind.

Auf die mit der Erfindung insgesamt erzielbaren Vorteil wird noch zusätzlich ausführlich im Zusammenhang mit de

Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispieles eingegangen werden.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Ansicht von unten auf ein Heizgerät mit ei¬ nem senkrecht zur Achse des Wärmetauschers ange¬ ordneten Seitenkanal-Gebläse,

Fig. 2 eine Ansicht des Heizgerätes nach Fig. 1 von vor¬ ne,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Heizgerät nach Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt durch das Heizgerät nach Linie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 einen Schnitt ausschließlich durch das Gebläse nach der Linie V-V in Fig. 1,

Fig. 6 einen Schnitt ausschließlich durch den Brenner nach Linie VI-VI in Fig. 4.

Das Heizgerät besteht im wesentlichen aus zwei Hauptteilen, nämlich einem topfförmigen Doppelmantel-Wärmetauscher 1 mit einem darin liegenden Brenner 2 einerseits und einem Win¬ kelflansch 3 mit einem Seitenkanal-Gebläse 4, einer Glüh¬ kerze 5, einem Flammfühler 6, einem Luftzuführkanal 7 und einem Abgasstutzen 8 andererseits. Die aus dem Abgasstutzen 8 abgeführte Verbrennungsluft ist in der Zeichnung durch Pfeile A gekennzeichnet.

Der einteilige Winkelflansch 3 gliedert sich in einen er¬ sten Schenkel 9, der in einer Ebene parallel zur Achse des Wärmetauschers 1 verläuft und einen senkrecht dazu aus¬ gerichteten zweiten Schenkel 10. Der zweite Schenkel 10 deckt mit seiner Stirnseite bei an den Wärmetauscher 1 an-

montiertem Winkelflansch 3 die Wärmetauscher 1 - Öffnu dicht ab. In diesem zweiten Schenkel 10 befinden sich d oben bereits erwähnte Glühkerze 5 sowie der Flammfühler 6.

Der erste Schenkel 9 ist das Aufnahmeteil für das Seite kanal-Gebläse 4, wobei dieses bereits einen Teil des G bläses 4 selbst darstellt. So ist die untere Hälfte d Seitenkanales des Gebläses 4 mit dem Luftzuführungskanal des Gebläses direkt in diesen ersten Schenkel 9 eingeform In der Zeichnung ist dieser Bereich des Seitenkanales m 11 bezeichnet. In diesem Bereich 11 gelangt die für d Brenner anzusaugende Luft durch den Luftzuführkanal 7. D zuzuführende Verbrennungsluft ist in Fig. 2 mit einem Pfe Z angedeutet. Ein noch von einem Gehäusedeckel abzudecke des Gebläserad 12 des Seitenkanal-Gebläses 4 ist in d ersten Schenkel 9 gelagert und beherbergt die Förderscha feln des Seitenkanal-Gebläses 4. Ein Antriebsmotor 13 f das Gebläserad 12 ist mit einer senkrecht zur Achse d Wärmetauschers 1 verlaufenden Achse an dem ersten Schenk 9 angeordnet und zwar auf dessen dem zweiten Schenkel zugekehrten Innenseite.

Die in dem Gebläse 4 geförderte Verbrennungsluft wird dur eine von dem Seitenkanal-Bereich 11 in die Stirnseite d zweiten Schenkels 10 führende Öffnung 14 dem Brenner 2 z geführt. Aus der Öffnung 14 strömt die geförderte Verbre nungsluft durch einen offen in die Stirnseite des zweit Schenkels 10 eingeformten Zuführkanal 15 in einen zentral spiralartigen Drallraum 16, der in Achsrichtung offen ein Lochrohr 18 der Brennkammer 17 eines Brenners 2 übe geht. Dabei verläuft der Zuführkanal 15 in der Stirnwa des zweiten Schenkels 10 radial derart, daß er etwa tange tial in den Drallraum 16 einmündet. Auf diese Weise wi die Verbrennungsluft auf konstruktiv denkbar einfache Wei

drallförmig in den Drallraum 16 eingeführt. Umfangsmäßig verschlossen ist der Zuführkanal 15 durch Stirnwandbereiche des Brenners 2.

Die Glühkerze 5 ist parallel zur Achse des Wärmetauschers 1 in dem zweiten Schenkel 10 gelagert und ragt in eine als eine Art Tasche ausgebildete Glühkerzen-Kammer 22, die mit einem radial offenen Bereich an die zylindrische Außenwand der Brennkammer 2 angrenzt. Innerhalb der zylindrischen Außenwand der Brennkammer 2 befindet sich eine brennstoff¬ aufsaugende Auskleidung 23, die die Glühkerzenkammer 22 von der Brennkammer 17 trennt. Innerhalb dieses zwischen den beiden Kammern 17, 22 liegenden Bereiches der Auskleidung 23 befindet sich ein radial verlaufendes Zündloch 24. Beim Zünden wirkt die Glühkerze 5 direkt auf den Brennstoff in der Brennkammer-Auskleidung 23. Dadurch bedarf die Glüh¬ kerzen-Kammer 22 keiner eigenen Brennstoffzufuhr.

Für eine Belüftung der Glühkerze 5 mit einem aus der von dem Gebläse 4 geförderten Verbrennungsluft abgezogenen Ne¬ benstrom sorgt ein in die Stirnwand des zweiten Schenkels 10 offen eingeformter Verbindungskanal 19, der als Kerzen¬ belüftungskanal bezeichnet werden kann, und der bei an den Wärmetauscher 1 anmontiertem Winkelflansch 3 in der glei¬ chen Art umfangsmäßig verschlossen ist wie der Zuführkanal 15.

Auch der Flammfühler 6 ist in dem zweiten Schenkel 10 ge¬ lagert und ragt parallel zur Achse des Wärmetauschers 1 und damit auch parallel zur Glühkerze 5 in einen Raum zwischen Brenner 2 und Wärmetauscher 1.

Das aus dem Wärmetauscher 1 abzuführende Abgas gelangt übe den in dem zweiten Schenkel 10 eingeformten Abgasstutzen aus dem Wärmetauscher heraus.

Der Brenner 2 ist an seinem dem zweiten Schenkel 10 zuge kehrten Ende mit einem radial auskragenden Flansch 20 ver sehen, über den er durch ein Einklemmen zwischen dem Win kelflansch 3 und dem Wärmetauscher 1 gelagert ist.

Durch eine Brennstoffleitung 21 wird Kraftstoff in di Brennkammer 17 des Brenners 2 geführt. Zur Aufnahme de Brennstoffleitung 21 ist in dem zweiten Schenkel eine offe eingeformte Nut vorgesehen.

Der Brennstoff wird von der Brennkammer-Auskleidung 23 auf gesaugt und verdampft. Das sich bildende Brennstoff-Luft Gemisch kann an dem Zündloch 24 von der Glühkerze 5 ent zündet werden.

Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen vorstehen beispielhaft beschriebenen Ausführung eines Heizgerätes be stehen nochmals zusammengefaßt in folgendem.

- Kompakte rationell herstellbare Baueinheit durch sich et wa rechtwinklig kreuzende Achsen des Gebläses und des Wär metauschers,

Erzeugung einer drallbehafteten Verbrennungsluftzuströ mung auf konstruktiv einfache Weise und optimal kurze Strömungsweg und dadurch reduzierte Strömungsverluste,

- Senkung der elektrischen Leistungsaufnahme des Gebläse durch verringerte Strömungsverluste,

- kurze Baulänge des Heizgerätes,

- Reduzierung der zwischen einzelnen Bauteilen erforderli¬ chen Dichtungen durch Teilereduzierung und damit verbunden eine Senkung des Montageaufwandes,

- insgesamt kostengünstige Herstellbarkeit des Heizgerätes.