DE1551749A1

DE1551749A1 - Heizvorrichtung,insbesondere fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE1551749A1
Application number: DE19671551749
Authority: DE
Inventors: Elzy Albert Ely
Original assignee: Vapor Corp
Current assignee: Vapor Corp
Priority date: 1966-05-23
Filing date: 1967-05-19
Publication date: 1970-05-14
Also published as: US3361184A; GB1114730A

Description

Heizvorrichtung, insbesondere für Fahrzeuge

Die !Erfindung bezieht sich allgemein auf ^ueizvorrichtungen, und sie betrifft insbesondere eine Heizvorrichtung für eine sogenannten Bereitschaftsbetrieb, d.h. eine Heizvorrichtung von geringer Leistung, die jedoch mit hohem wirkungsgrad arbeitet und geeignet ist, eine vorbestimmte Temperatur in bereitgestellten fahrzeugen, z.B. Omnibussen, Lastkraftwagen, Postfahrzeugen oder dergleichen aufrechtzuerhalten; es sei jedoch bemerkt, daß sich für eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung auch andere hier nicht erwähnte Anwendungsmöglichkeiten ergeben.

Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung ist geeignet, bei Fahrzeugen der vorstehend genannten Art zu Heizungszwecken verwendet zu werden, bei denen es bis jetzt erforderlich ist, den Antriebsmotor auch beim Stillstand des Fahrzeugs in Betrieb zu halten, um eine vorbestimmte Temperatur aufrechtzuerhalten, Genauer gesagt ermöglicht ee die erfindungsgemäße Heizvorrichtung, die Kühlflüssigkeit eines Fahrzeugmotors auf einer vorbestimmten Temperatur zu halten, damit der Motor v/arm bleibt.

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Gewöhnlich dient dieses Kühlmittel dazu, in dem fahrzeug vorgesehene heizkörper zu speisen und so das Fahrzeug zu beheizen; somit könnte eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung auch V/ärme für die heizkörper liefern, um diese auf einer vorbestimmten Temperatur zu halten. Es wäre somit möglich, eine solche Heizvorrichtung fest in ein fahrzeug der genannten Art einzubauen, so daß es nicht erforderlich ist, das Fahrzeug in einer Garage unterzustellen oder den Motor laufen zu lassen, um das Fahrzeug zu beheizen, normalerweise würde man die Heizvorrichtung beim Abstellen des Motors in .Betrieb setzen, doch könnte die Heizvorrichtung auch dazu dienen, das fahrzeug zusätzlich zu beheizen, wenn sich das fahrzeug in -Betrieb befindet. Allgemein gesprochen umfaßt die erfindungsgemäße Heizvorrichtung einen Brenner zum Erzeugen von Verbrennungsprodukten für eine Abgassammeikammer, in der ein v/ärmeaustauscher angeordnet ist.

Ein Ziel der Erfindung besteht somit darin, eine Heizvorrichtung vorzusehen, die es ermöglicht, im Bedarfsfall fahrzeuge zu beheizen, während sich diese nicht in Betrieb befinden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Heizvorrichtung für Fahrzeuge, bei der ein mit einem verdampfbaren Brennstoff arbeitender Brenner vorgesehen ist, der es ermöglicht, den Brennstoff mit hohem Wirkungsgrad mit einer blauen Flamme zu verbrennen.

Ferner sieht die Erfindung eine Heizvorrichtung zum Beheizen von Fahrzeugen vor, die von einfacher und raumsparender Konstruktion ist und einen verdampfbaren Brennstoff verarbeitet,

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wobei keine elektrische Energie benötigt wird, im den Brennstoff zur Verdampfund zu bringen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand sehematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

I¹Xg. 1 zeigt die Torderseite einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung.

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1.

Hg. 3 ist ein vergrößerter '^eilschnitt längs der Linie 3-3 in Mg. 2.

Pig. 4 ist ein vergrößerter Teilschnitt längs der Linie 4-4 in Mg. 2.

In Fig. 2 erkennt man in einem senkrechten Schnitt ein Gehäuse, das im wesentlichen durch eine zylindrische äußere Wand 10 gebildet wird und am oberen Ende durch eine obere Wand 11 und am unteren Ende durch eine untere v/and 12 abgeschlossen ist. Ein Brenner 13 ist in einer Verbrennungskammer 14 eines Feuertopfes 15 im unteren l'eil des Gehäuses angeordnet. Der Feuertopf 15 wird von einem Rahmen 16 aufgenommen und durch diesen üahmen unterstützt, der durch eine aufrecht stehende, allgemein zylindrische v/and 17 gebildet wird, welche gegenüber der Seiten» wand 10 des Gehäuses und einer unteren Wand 18 nach innen versetzt ist. Eine geeignete Anzahl von Befestigungsaggregaten verbindet den üahmen 16 mit der äußeren Seitenwand 10. Die aufrecht stehende Wand 17 begrenzt die Verbrennungskammer, die außerdem durch eine Strahlungsabschirmung 20 abgegrenzt ist, die eine zylindrische Form hat, konzentrisch mit der Wand 17

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gegenüber dieser nach innen versetzt angeordnet ist und an ihrem unteren Ende durch eine sich nach oben und außen erweiternde ringförmige Wand 21 unterstützt wird. Eine aufrecht stehende zylindrische Wand 22 wird von einer unteren Wand 23 getragen, die sich an der unteren Wand 18 der Rahmenkonstruktion 16 abstützt· Das obere Ende der Wand 22 ist auf geeignete V/eise am inneren Rand der ringförmigen Wand 21 befestigt· Ferner sei bemerkt, daß die untere läTand 18 des Rahmens 16 in einem Abstand von der unteren »/and bzw· dem Boden des äußeren Gehäuses 10 angeordnet ist.

Von der Verbrennungskammer aus werden die Verbrennungsgase nach oben durch den mittleren Teil eines ringförmigen Flüssigkeits- oder Wassereinlasses bzw. Verteilers 24 geleitet, der eine innere Wand 25 und eine äußere Wand 26 umfaßt, welche an ihren oberen und unteren Enden auf geeignete v/eise miteinander verbunden sind und eine ringförmige Wasserkammer 27 abgrenzen. Die äußere Wand 26 schließt sich im wesentlichen nach oben an die aufrecht stehende äußere Wand 17 des Rahmens 16 an, während der Durchmesser der inneren Wand 25 etwas kleiner ist als der Durchmesser der Strahlungsabschirmung 20 dee Feuertopfes. Der Einlaß oder Verteiler 24 bildet daher einen 'feil eines Wärmeaustauschers 28, der über dem Einlaß in einer Abgassammeikammer angeordnet ist, welche durch eine aufrecht stehende Seitenwand 30 begrenzt wird, die sich naoh oben erstreckt und im wesentlichen eine Fortsetzung der äußeren Wand 26 des Einlaßverteilera 24 bildet. Zwar zeigt Fig. 2 einen Wärmeaustauscher 28 in Form einer Rohrschlange, dooh sei bemerkt, daß man auch jeden beliebigen geeigneten anderen Wärmeaustauscher verwenden könnte·

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Ferner umfaßt der V/armeaustauscher 28 eine Auslaß- oder Sammelleitung 31, die am oberen Ende des Wärmeaustauschers angeordnet ist und durch eine kreisrunde aufrecht stehende Wand 32 abgegrenzt wird, die am oberen Ende durch eine obere Wand 33 und am unteren Ende durch eine untere wand 34 abgeschlossen ist. Eine ringförmig angeordnete Rohrschlange 35 befindet sich zwischen dem Einlaßverteiler 24 und der Sammelkammer 31» diese Rohrschlange ist bei 36 mit dem oberen Ende des Einlaßverteilers und bei 37 mit der Auslaß- oder öammelkammer verbunden bzw. in deren untere v/and 34 eingebaut. Ferner erstreckt sich ein Rohr 38 zwischen dem Einlaßverteiler und der Auslaßkammer und ist an ihrem unteren Ende bei 39 mit dem-Einlaßverteiler und bei 40 an der unteren wand 34 mit der Auslaßkammer verbunden. Ein Einlaßanschluß 41, der mit dem Heizsystem eines Fahrzeugs verbunden werden kann, ist für den Einlaßverteiler 24 vorgesehen, während ein Auslaßanschluß 42, der ebenfalls an das Heizsystem eines Fahrzeugs angeschlossen werden kann, für dtie Auslaß- oder Sammelkammer 31 vorgesehen ist.

Das obere Ende der Abgassammeikammer ist unterhalb der oberen wand 11 des äußeren Gehäuses angeordnet, um die Abgassammelkammer mit einem ringförmigen Abgaskanal 43 zu verbinden, der sich zwischen der äußeren Wand des Gehäuses 1.0 und der Wand 30 der Abgassammeikammer, der äußeren Wand 26 der Einlaßkammer und der aufrecht stehenden Wand 17 des Rahmens 16 erstreckt. Nachdem die Abgase die Abgaseammelkammer 29 durchströmt haben» werden sie somit naoh unten umgelenkt, so daß sie durch den Abgaekanal 43 und auf der Innenseite der unteren Wand 12 zu einem Abgasauslaß 44 strömen» der in die untere

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f Stirnwand 12 des Gehäuses 10 eingebaut ist. Dadurch, daß die Abgase in dieser »eise umgelenkt werden, entsteht in der Umge-

r bung der Heizvorrichtung ein beheizter Mantel, durch den der Wirkungsgrad der Heizvorrichtung weiter erhöht wird.

Der Brenner 13 wird durch ein Ende eines luftzuführungs-

und Brennstoffverdampfungsrohrs 45 unterstützt, das durch die ^ehäusewand hindurch schräg nach unten in die Verbrennungskammer 14 hineinragt. Das Rohr 45 ist mit einem Brennstoffzuführungsanschluß 46 versehen, damit dem Luftzuführungs- und Verdampfungsrohr Brennstoff zugeführt werden kann; am äußeren Ende des Rohrs 45 ist ein Hochdruckgebläse 47 vorgesehen, mittels dessen dem Rohr die Verbrennungsluft zugeführt wird. Somit dient das Rohr 45 dazu, dem Brenner 13 Luft und Verdampften Brennstoff zuzuführen. Eine Brennstoffpumpe 48, bei der es sich vorzugsweise um eine Pumpe der sogenannten Impulsbauart handelt, führt den Brennstoff einem Zumeßventil 49 zu, das seinerseits mit dem Brennstoffeinlaß 46 verbunden ist. Sowohl die Brennstoffpumpe als auch das Gebläse können mit Hilfe der Batterie des Fahrzeugs betrieben werden, das mit der Heizvorrichtung ausgerüstet ist. Das in Pig. 3 im Querschnitt gezeigte Luftzuführungs- und Verdampferrohr 45 hat eine im wesentlichen rechteckige Querschnittsform, doch sei bemerkt, daß man auch jede andere geeignete Querschnittsform vorsehen könnte; gemäß tfig. 3 umfaßt das Rohr Seitenwände 50 und 51» eine obere Wand 52 und eine untere Wand 53* Das langgestreckte Rohr 45 ragt in die Verbrennungskammer 14 hinein und ist an seinem inneren Ende mit dem Brenner 13 verbunden, während das äußer· Ende außerhalb dee Gehäuse» 10 an das Hochdruckgebläse

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angeschlossen ist. Der Brennstoff wird dem Einlaßende des Rohrs über den Einlaß 46 zugeführt, der mit einem Rohr 54 verbunden ist, das naoh unten in das Verdampferrohr hineinragt und sich unter einem solchen Winkel zur Längsachse des Hohrs 45 erstreckt, daß das Rohr 54 im wesentlichen senkrecht verläuft. Das untere Ende des Rohrs 54 ist bei 55 unter einem tfinkel abgeschnitten, um ein Zurückstauen von Brennstoff zu verhindern, und um zu gewährleisten, daß der Brennstoff unmittelbar nach unten zu dem Luftzuführungs- und Verdampferrohr strömt. Das abgeschnittene Ende 55 ist so orientiert, daß es den Brennstoff nach unten zu dem Brenner 13 leitet.

Damit der Brennstoff in dem Verdampferrohr 45 verteilt wird, ist ein Sieb 56 vorgesehen, das sich längs des Bodens und der Seitenwände durch das Rohr 45 hindurch erstreckt. Das Sieb 56 ist vorzugsweise feinmaschig, und hat z.B. eine Maschenweite von etwa 0,8 mm; es dient dazu, den Brennstoff in Form eines dünnen Films auszubreiten und ihn in einen leichter verdampfbaren Zustand zu bringen. Ferner wird dem Rohr 45 Wärme durch die Abgase zugeführt, welche den Abgaskanal 43 durchströmen, wobei außerdem eine Abgaskammer 57 vorgesehen ist, die die Seitenwände und den Boden des Verdampferrohre umschließt und gemäß Fig· 2 in Verbindung mit dem Abgaskanal 43 steht.

Der Brenner 13 umfaßt eine Verdampferkammer 58 und eine unter dieser angeordnete Brennerkammer 591 die beide im wesentlichen in der Mitte der Verbrennungskammer 14 angeordnet sind· Die Brennerkammer 59 wird duroh ein Gußstück abgegrenzt, das eine ringförmige Seitenwand 61 und eine untere Wand 62 umfaßt,

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während die Verdampferkammer 58 durch eine konische äußere A'and 63 und eine obere »/and 64 begrenzt wird. Das Wandteil 63 ist mit der oberen Wand 64 fest verbunden, und eine Schraube 65 hält das durch das Brennergehäuse und die Verdampferkammer gebildete Aggregat zusammen. Eine ringförmige konische Schulter 66 trennt die Verdampferkammer 58 von der Brennerkammer 59 und begrenzt zusammen mit der Halteschraube 65 eine ringförmige öffnung 67, die eine Verbindung zwischen der Verdampferkammer und der Brennerkammer bildet? die Öffnung 67 ist gegenüber beiden Kammern zentral angeordnet. Das Verdampfer- und luftzuführungsrohr 45 ist in die Seitenwand 63 der Verdampferkammer 58 eingebaut, und ein Verteilerorgan 68 ist auf der Seite vorgesehen, wo das Verdampferrohr in der Verdampferkammer mündet, damit der Brennstoff und die Luft zu allen Teilen der Verdampferkammer gelangen, und damit der Luft- und Brennstoffstrom nicht direkt in die Brennerkammer 59 einströmt. Gemäß Fig. 4 ist das Verteilerorgan 68 kreisbogenförmig gekrümmt, und es dient lediglich dazu, ein direktes Einsträmen von Luft und Brennstoff in die Brennerkammer über die ringförmige Öffnung 67 zu verhindern.

Die Seitenwand 61 des Brenners ist mit mehreren in Umfangsabständen verteilten, radial verlaufenden Brenneröffnungen 69 versehen, über die das Luft-Brennstoff-Gemisch von der Brennerkammer 59 während der Verbrennung in Form einer blauen Flamme abgegeben und gegen die Strahlungsabschirmung 20 geleitet wird, die dazu beiträgt, die Verbrennung zuendezufuhren und Wärme allen zum Verdampfen des Brennstoffs dienenden Flä_ chen zuzuführen. Die Brenneröffnungen 69 sind so ausgebildet)

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daß ein Zurückschlagen der Flammen und damit eine Verbrennung innerhalb der Verdampferkammer verhindert wird.

Um die Heizvorrichtung in betrieb zu setzen, wird die Vorrichtung zunächst gezpndet, indem man das Gebläse 47 und die Brennstoffpumpe 48 in Betrieb setzt. Zu diesem Zweck wird ein Kippschalter 70 auf einer Bedienungstafel 71 betätigt. Wie schon erwähnt, werden das Gebläse und die Brennstoffpumpe elektrisch mit Hilfe der Batterie des Fahrzeugs betrieben, das mit der Heizvorrichtung ausgerüstet ist. Der rohe Brennstoff, bzw. Heizöl, Heizpetroleum oder dergleichen wird dann dem Luftzuführungs- und Verdampferrohr 45 zugeführt und auf dem Sieb 56 verteilt. Da die ^eile der Heizvorrichtung nicht warm sind und auch noch nicht beheizt werden, könnte der Brennstoff während des Zündvorgangs nicht verdampft werden. Vielmehr strömt der Brennstoff durch das Verdampferrohr nach unten zu der Verdampferkammer 58 und längs des trogförmigen Bodens 72, bis sich eine ausreichende Brennstoffmenge angesammelt hat, so daß Brennstoff über ein Tropfrohr 73 nach unten abläuft und an die Brennerkammer 59 abgegeben wird. Dann sammelt sich Brennstoff in einem ringförmigen Trog 74, der in der unteren Wand 62 des Brenners ausgebildet ist, und schließlich läuft Brennstoff nach unten über ein zweites Iropfrohr 75 ab, um zu einer Glühkerze 76 zu gelangen. Die Glühkerze 76 wird beim Einschalten des Gebläses 47 und Aer Brennstoffpumpe 48 oder kurz danach dadurch eingeschaltet, daß ein Druckknopf 77 auf der Bedienungstafel niedergedrückt wird, um ein geeignetes, hier nicht gezeigtes Heiais einzuschalten, mittels dessen das Glührohr 76 eingeschaltet gehalten wird. Eine niedrige kreisrunde Wand 78

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ist unterhalb des iCropfrohrs 75 angeordnet und b.-renzt zusammen mit der unteren wand 23 des feuertopfes 15 eine Brennstoffsammelzone, die das freie Ende der G-lühkerze umschließt. Die Zone unterhalb des Brenners 13 und in der Umgebung der Glühkerze kann als Zündkammer betrachtet werden; schließlich bewirkt die Glühkerze, daß der Brennstoff gezpndet wird und eine Zündflamme bildet, mittels deren der Brenner 13, die Verbrennungskammer 14, die Verdampferkammer und das Verdampferrohr vorgewärmt werden, so daß der Brennstoff verdampft wird. Sobald die Verdampfung des Brennstoffs einsetzt, tropft kein Brennstoff mehr nach unten auf die Glühkerze, und schließlich bildet sich ein geeignetes Luft— und Brennstoffgemisch aus, so daß die Verbrennung an den Brenneröffnungen 69 beginnt, wobei eine blaue Flamme entsteht, die sich nach außen erstreckt und auf die Strahlungsabschirmung 20 auftrifft. Wie schon erwähnt, unterstützt die V/ärme ab strahlung von der Abschirmung die Verbrennung und führt dazu, daß die Verbrennung vollständig erfolgt, rfenn die Abschirmung zu klein ist}, bewirkt sie eine Überhitzung des Brenners, so daß der Brenner schließlich beschädigt wird; ist die Abschirmung zu groß, führt sie zu einer unvollständigen Verbrennung sowie zur Entstehung von Rauch; daher muß die Abschirmung in der richtigen V/eise bemessen sein, so daß sie die Verbrennung auf geeignete Weise unterstützt, damit die Heizvorrichtung rauchlos arbeitet.

Sobald eine vorbestimmte Temperatur erreicht ist, bewirkt ein am oberen Ende der Abgassammeikammer 29 angeordneter temperaturempfindlicher Schalter 79, daß das Halterelais für die Glühkerze ausgeschaltet wird. Man kann eine beliebige geeignete

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hier nicht gezeigte Schaltung für die etätigung der elektrischen '^eile der Heizvorrichtung vorsehen. Y/ird die Heizvorrichtung längere ^eit hindurch in Betrieb gehalten, wird das Plud in dem V/ärmeaustauscher 28 erhitzt, so daß dem fahrzeug in der gewünschten Weise Wärme zugeführt wird. \

Es sei bemerkt, daß man bei dem vorstehend beschriebenen ι Ausführungsbeispiel die verschiedensten Abänderungen und Ab- ·■ Wandlungen vorsehen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche t 009820/0560

Claims

ING.F.WÜBSTHOFF 8 MtTNOHEN 90 15 517^9

IPIi. ING. G. PULS SCHWEIGERSTHASSE t^ ** f "T W

R.E.V.PKOHMANN Telefon 32 06 51

PATENTAHWÄI.TE A 0 teleokammadhesse:

' Λ FBOTECTPATENT MÜNCHEN

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Patentansprüche

MJ Heiz Vorrichtung, insbesondere für Fahrzeuge, gekennzeichnet durch einen Feuertopf (H, 15), eine oberhalb des Feuertopfes angeordnete Abgassammeikammer (29) mit einem in ihr befindlichen Wärmetauscher (28) , einen in dem Feuertopf angeordneten Brenner (13) mit einer Brennstoffverdampfungskammer (58) und einer Brennerkammer (59), die durch eine Öffnung (67) miteinander verbunden sind, eine den Brenner umgebende Strahlungsabschirmung (20), wobei die Brennerkammer mehrere Brenneröffnungen (69) aufweist, die so angeordnet sind, daß die Verbrennungsprodukte nach außen gegen die Strahlungsabschirmung geleitet werden, ein Luftzuführungs- und Verdampferrohr (45), das durch die Verbrennungskammer (H) hindurchragt und mit der Verdampferkammer verbunden ist, eine dem Rohr Brennstoff zuführende Einrichtung (48,46) sowie eine dem Rohr zwangsweise Verbrennungsluft zuführende Einrichtung (47), so daß die Verb rennungsprodukte aus der Brennerkammer eine Verdampfung des Brennstoffs in dem Luftzuführungs- und Verdampferrohr sowie in der Verdampferkammer bewirken, um den Brennstoff mit luft zu mischen, damit der Brennerkammer ein brennbares luft-Brennstoff-Gemisch zugeführt wird.

2t Heizvorrichtung nach Anspruch 1 , g e k e η η zeichnet durch eine innerhalb des Rohrs (45) vorgesehene Einrichtung (56) zum Ausbreiten des Brennstoffs in Form ätaen Hto. ₀09820/0£60 "^Z-

3. Heizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch. g e kennzeich.net , daß die Einrichtung von einem feinmaschigen Sieh (56) gebildet ist.

4. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (45) nach unten in Richtung auf die Verdampferkammer (59) geneigt ist.

5. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Brenner (13) eine Zündeinrichtung (73 "bis 78) für den Brenner (13) angeordnet ist.

6. Heizvorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet , daß die Zündeinrichtung (73 Ms 78) eine Glühkerze (76) umfaßt.

7. Heizvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e kennzeichnet , daß die Zündeinrichtung ferner Überlaufrohre (73,75) umfaßt, die es dem Brennstoff ermöglichen, von der Verdampferkammer (58) aus zu der Brennerkammer (59) und zu der Glühkerze (76)- zu gelangen.'

8. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß in der Verdampferkammer (58) Verteiler- bzw. Umlenkmittel (68) vorgesehen sind, um das Luft-Brennstoff-Gemisch in der Kammer zu verteilen, bevor es zu der Brennerkammer (59) gelangt.

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9. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ψ daß die Luftzuführungseinrichtung von einem Hochdruckgebläse (47) gebildet ist.

10. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Brennstoffzuführungseinrichtung eine Brennstoffpumpe (48) umfaßt.

11. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch einen von den Abgasen nach dem Verlassen der Sammelkammer (29) durchströmten Abgaskanal (43), der den Feuertopf (14,15) und die Sammelkammer (29) in Form eines Mantels umschließt.

12. Heizvorrichtung nach Anspruch 11_f gekennzeichnet durch eine mit dem Abgaskanal (43) in Ver bindung stehende Abgaskammer (57)» die denjenigen Teil des Luftzuführunga- und Verdampfungerohres (45) umgibt, welcher sich außerhalb der Verbrennungskammer (14) erstreckt.

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