DE102006054821A1

DE102006054821A1 - Burner for a heater for burning liquid or gaseous fuels and assembly of a burner and a heat exchanger

Info

Publication number: DE102006054821A1
Application number: DE102006054821A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Keppler; Christian Bäcker; Sergei Butenko; Karl GÖTTL
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2008-10-02
Also published as: WO2008061510A3; WO2008061510A2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brenner (10) für ein Heizgerät zur Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe, mit einer Gemischbildungskammer (16), in der aus dem Brennstoff ein brennbares Gasgemisch erzeugbar ist, und einem in einer Strömungsrichtung (S) des brennbaren Gasgemisches stromabwärts der Gemischbildungskammer (16) angeordneten zylindrischen Flammrohr (22), das eine Brennkammer (34) ausbildet, wobei das Flammrohr (22) einen sich in Richtung einer Längsachse (A) erstreckenden Mantel (30) aufweist und auf einer der Gemischbildungskammer (16) abgewandten Stirnseite verschlossen ist, wobei der Mantel (30) mehrere über den Umfang des Mantels (30) und in axialer Richtung verteilt angeordnete Austrittsöffnungen (31) aufweist, durch die ein Verbrennungsgas (20) aus der Brennkammer (34) des Flammrohrs (22) abführbar ist.The invention relates to a burner (10) for a heating device for the combustion of liquid or gaseous fuels, comprising a mixture forming chamber (16) in which a combustible gas mixture can be produced from the fuel, and one in a flow direction (S) of the combustible gas mixture downstream of the mixture forming chamber (16) arranged cylindrical flame tube (22) which forms a combustion chamber (34), wherein the flame tube (22) has a in the direction of a longitudinal axis (A) extending jacket (30) and closed on one of the mixture forming chamber (16) facing away from side is, wherein the jacket (30) has a plurality of circumferentially of the jacket (30) and distributed in the axial direction arranged outlet openings (31) through which a combustion gas (20) from the combustion chamber (34) of the flame tube (22) can be discharged.

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner für ein Heizgerät zur Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe, insbesondere für mobile Anwendungen, und eine Baugruppe aus einem Brenner und einem Wärmeübertrager.The The invention relates to a burner for a heater for the combustion of liquid or gaseous fuels, especially for mobile applications, and an assembly from a burner and a heat exchanger.

Aus der DE 43 39 045 A1 ist ein Lufterhitzer bekannt, bestehend aus einer mit einem Brenner bestückten Brennkammer mit nachgeschalteten Rauchgaszug und die Brennkammer und/oder den Rauchgaszug umgebenden Wärmetauschflächen zur Erwärmung von Frischluft. Bei indirektem Betrieb des Lufterhitzers ist das Rauchgas in einem Rauchgaskamin abführbar. Bei direktem Betrieb wird das in der Brennkammer erzeugte Heißgas zur Heißlufterzeugung direkt der Frischluft zugeführt. Bei einem direkten Lufterhitzerbetrieb sind die in der Brennkammer erzeugten Rauchgase aus dem Rauchgaszug über verstellbare Öffnungen der erwärmten Frischluft zuführbar.From the DE 43 39 045 A1 an air heater is known, consisting of a equipped with a burner combustion chamber with downstream flue and the combustion chamber and / or the flue gas surrounding heat exchange surfaces for heating fresh air. In indirect operation of the air heater, the flue gas is dissipated in a flue gas fireplace. In direct operation, the hot gas generated in the combustion chamber for hot air generation is fed directly to the fresh air. In a direct air heater operation, the flue gases generated in the combustion chamber from the flue gas duct via adjustable openings of the heated fresh air can be fed.

Es ist wünschenswert, Brenner für ein Heizgerät zur Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe weiter zu verbessern, insbesondere, wenn sie unter den begrenzten Raumverhältnissen, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Wohnmobilen oder in anderen Campingfahrzeugen sowie in Wasserfahrzeugen bestehen, eingesetzt werden sollen.It is desirable burner for a heater for the combustion of liquid or gaseous fuels continue to improve, especially if they are among the limited Spatial conditions, such as those used in motor vehicles, especially in mobile homes or in other recreational vehicles as well in watercraft, should be used.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brenner für ein Heizgerät zur Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe und eine Baugruppe aus einem Brenner und einem Wärmeübertra ger zu schaffen, die eine hohe Effizienz aufweisen, eine lange Lebensdauer besitzen und kostengünstig herstellbar sind.The The object of the invention is a burner for a heater for the combustion of liquid or gaseous fuels and an assembly of a burner and a Wärmeübertra ger to create, which have a high efficiency, a long life own and inexpensive to produce.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task is solved by the characteristics of the independent Claims. Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.

Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch einen Brenner für ein Heizgerät zur Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe mit einer Gemischbildungskammer, in der aus dem Brennstoff ein brennbares Gasgemisch erzeugbar ist, und einem in einer Strömungsrichtung des brennbaren Gasgemisches stromabwärts der Gemischbildungskammer angeordneten zylindrischen Flammrohr, das eine Brennkammer ausbildet, wobei das Flammrohr einen sich in Richtung einer Längsachse erstreckenden Mantel aufweist und auf einer der Gemischbildungskammer abgewandten Stirnseite verschlossen ist, wobei der Mantel mehrere über den Umfang des Mantels und in axialer Richtung verteilt angeordnete Austrittsöffnungen aufweist, durch die ein Verbrennungsgas aus der Brennkammer des Flammrohrs abführbar ist.According to one In the first aspect, the invention is characterized by a burner for a heater for burning liquid or gaseous fuels with a mixture forming chamber, in which a combustible gas mixture can be generated from the fuel, and one in a flow direction of the combustible gas mixture downstream of the mixture forming chamber arranged cylindrical Flammrohr, which forms a combustion chamber, wherein the flame tube a extending in the direction of a longitudinal axis coat has and on a side facing away from the mixture forming chamber is closed, with the mantle several over the circumference the shell and distributed in the axial direction arranged outlet openings through which a combustion gas from the combustion chamber of the Flame tube is dischargeable.

Die Ausbildung von mehreren über den Umfang des Mantels und in axialer Richtung verteilten Austrittsöffnungen ermöglicht es, einen gleichmäßigen Wärmeaustrag aus der Brennkammer über den Mantel des Flammrohrs zu erreichen. Die Beaufschlagung von Bauteilen des Brenners mit Verbrennungsgasen sehr hoher Temperatur kann so gering gehalten werden. Damit kann sichergestellt werden, dass der Brenner und damit das gesamte Heizgerät zur Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe gleichmäßig mit Wärme belastet wird, so dass unter den beengten Raumverhältnissen, wie sie insbesondere in Kraftfahrzeu gen auftreten können, auf zusätzliche Sicherungsmaßnahmen verzichtet werden kann.The Training of several over the circumference of the coat and allows distributed in the axial direction outlet openings it, a uniform heat release to reach from the combustion chamber via the jacket of the flame tube. The admission of components of the burner with combustion gases very high temperature can be kept so low. So that can ensure that the burner and thus the entire heater for Combustion of liquid or gaseous fuels is evenly charged with heat, so that in the cramped conditions, as they in particular in motor vehi conditions can occur on additional Safeguard measures can be waived.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Flammrohr auf der der Gemischbildungskammer abgewandten Stirnseite durch einen Deckel verschlossen.According to one advantageous embodiment of the invention is the flame tube on the side facing away from the mixture forming chamber by a Cover closed.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung nimmt die Dichte der Austrittsöffnungen bezogen auf die Fläche des Mantels in axialer Richtung von der Gemischbildungskammer zu dem Deckel hin zu. Damit kann ein weitgehend konstanter Wärmeaustrag aus der Brennkammer über den Mantel des Flammrohrs in axialer Richtung ermöglicht werden. Damit ist ein weitgehend konstantes Temperaturprofil des aus dem Flammrohr austretenden Verbrennungsgases ermöglicht.According to one further advantageous embodiment of the invention takes the density of the outlet openings based on the area the shell in the axial direction of the mixture formation chamber to towards the lid. This can be a largely constant heat loss from the combustion chamber via the jacket of the flame tube in axial Direction are enabled. This is a largely constant Temperature profile of the emerging from the flame tube combustion gas allows.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Austrittsöffnungen in einem Mantelabschnitt des Flammrohrs ausgebildet, der sich mindestes über die 0,5-fache Länge des Mantels erstreckt. Damit ist eine gute Verteilung des Wärmeaustrags aus der Brennkammer ermöglicht.In a further particularly preferred embodiment of the Invention are the outlet openings in a shell section formed of the flame tube, at least on the 0.5 times the length of the shell extends. This is a good one Distribution of Wärmeaustrags from the combustion chamber allows.

Vorteilhaft ist, wenn die Austrittsöffnungen auf Umfangslinien der Mantelfläche angeordnet sind, und die jeweils auf einer der Umfangslinien angeordneten Austrittsöffnungen axialsymmetrisch verteilt angeordnet sind. Dies macht es möglich, die Wärme gleichmäßig über den Umfang des Flammrohrs aus der Brennkammer auszubringen.Advantageous is when the outlet openings on peripheral lines of the Lateral surface are arranged, and each on one the circumferential lines arranged outlet openings axially symmetrical are arranged distributed. This makes it possible to evenly transfer the heat To deploy the circumference of the flame tube from the combustion chamber.

Besonders bevorzugt ist, wenn die auf jeweils zwei der benachbarten Umfangslinien der Mantelfläche angeordneten Austrittsöffnungen in Umfangsrichtung versetzt zueinander ange ordnet sind. Damit ist eine gleichmäßige Wärmeausbringung aus der Brennkammer sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung des Flammrohrs ermöglicht.Especially is preferred when on each of two of the adjacent circumferential lines the lateral surface arranged outlet openings offset in the circumferential direction are arranged to each other. This is a uniform heat output from the Combustion chamber both in the axial direction and in the circumferential direction the flame tube allows.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Flammrohr im Bereich der Austrittsöffnungen Leitelemente auf, mittels der die Strömung des Brenngases aus der Brennkammer des Flammrohrs beeinflussbar ist. Damit kann die Strömungsrichtung des Brenngases außerhalb des Flammrohrs so beeinflusst werden, dass die Wärmeenergie gut durch eine Verbrauchsvorrichtung, wie beispielsweise ein Heizungssystem oder eine Warmwasseranlage, genutzt werden.In a further particularly preferred embodiment of the Invention has the flame tube in the region of the outlet openings Guiding elements, by means of the flow of the fuel gas from the combustion chamber of the flame tube can be influenced. So that can the flow direction of the fuel gas outside of the flame tube are influenced so that the heat energy good by a consumption device, such as a heating system or a hot water system, are used.

Gemäß eines zweiten Aspekts weist die Erfindung auf eine Baugruppe aus einem Brenner für ein Heizgerät und einen rohrförmigen Wärmeübertrager, wobei das Flammrohr innerhalb des Wärmeübertragers angeordnet ist, und der rohrförmige Wärmeübertrager Rippen aufweist, die in Richtung zu dem Flammrohr hin ausgebildet sind und die in Bezug auf die Austrittsöffnung so angeordnet sind, dass jeweils eine der Austrittsöffnungen zwischen zwei der Rippen angeordnet ist. Damit kann der Druckverlust des Verbrennungsgases nach dem Durchtritt durch die Austrittsöffnungen des Mantels des Flammrohrs gering gehalten werden. Darüber hinaus kann so vermieden werden, dass die Rippen direkt mit Verbrennungsgas beaufschlagt werden. Es ist so ein langsameres Kühlen des Verbrennungsgases durch die Rippen des Wärmeübertragers bei gleichzeitig gutem Wärmeübergang vom Verbrennungsgas auf die Rippen möglich.According to one second aspect, the invention comprises an assembly of a Burner for a heater and a tubular Heat exchanger, the flame tube inside the heat exchanger is arranged, and the tubular Heat exchanger has ribs facing in the direction are formed towards the flame tube and in relation to the outlet opening are arranged so that in each case one of the outlet openings is arranged between two of the ribs. Thus, the pressure loss of the Combustion gas after passing through the outlet openings the jacket of the flame tube are kept low. About that In addition, it can be avoided that the ribs directly with combustion gas be charged. It's such a slower cooling of the Combustion gas through the ribs of the heat exchanger at the same time good heat transfer from the combustion gas possible on the ribs.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung erläutert.embodiments The invention are described below with reference to the schematic drawing explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Ansicht einer Baugruppe aus einem Brenner für ein Heizgerät und einem Wärmeübertrager in einem Längsschnitt, 1 1 is a schematic view of an assembly of a burner for a heater and a heat exchanger in a longitudinal section,

2 eine perspektivische Ansicht eines Flammrohrs des Brenners für ein Heizgerät, 2 a perspective view of a flame tube of the burner for a heater,

2A eine Schnittansicht des Flammrohrs entlang der Linie IIA-IIA' der 2 und eine Teilansicht des Flammrohrs in einer ersten Ausführungsform, 2A a sectional view of the flame tube along the line IIA-IIA 'of 2 and a partial view of the flame tube in a first embodiment,

2B eine Schnittansicht des Flammrohrs entlang der Linie IIB-IIB' der 2A in einer ersten Ausführungsform, 2 B a sectional view of the flame tube along the line IIB-IIB 'of 2A in a first embodiment,

2C eine Schnittansicht des Flammrohrs in einer weiteren Ausführungsform, 2C a sectional view of the flame tube in a further embodiment,

2D eine Schnittansicht des Flammrohrs entlang der Linie und eine Teilansicht des Flammrohrs in einer weiteren Ausführungsform, 2D 3 a sectional view of the flame tube along the line and a partial view of the flame tube in a further embodiment,

2E eine Schnittansicht des Flammrohrs in einer weiteren Ausführungsform, 2E a sectional view of the flame tube in a further embodiment,

2F eine Schnittansicht des Flammrohrs entlang der Linie III-III' der 1, 2F a sectional view of the flame tube along the line III-III 'of 1 .

2G eine Teilansicht des Flammrohrs in einer weiteren Ausführungsform, und 2G a partial view of the flame tube in a further embodiment, and

3 einen Querschnitt durch die Baugruppe aus einem Brenner für ein Heizgerät und einem Wärmeübertrager entlang der Linie III-III' der 1. 3 a cross section through the assembly of a burner for a heater and a heat exchanger along the line III-III 'of 1 ,

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.elements the same construction or function are cross-figurative marked with the same reference numerals.

1 zeigt einen Brenner 10 für ein Heizgerät, insbesondere für mobile Anwendungen in einem Kraftfahrzeug, mit einer Gemischbildungskammer 16, in der ein Brennluftkanal 15 ausgebildet ist. Die Gemischbildungskammer 16 hat mehrere Brennlufteintrittsöffnungen 11. In dem Brennluftkanal 15 ist ein Brennluftventilator 12 angeordnet, mittels welchem dem Brennluftkanal 15 eine Brennluft 13 zugeführt werden kann. Der Brenner 10 weist weiter eine Brennstoffzuführeinrichtung 14 auf, mittels der ein flüssiger oder gasförmiger Brennstoff in die Gemischbildungskammer 16 eingebracht werden kann. In der Gemischbildungskammer 16 kann aus der Brennluft 13 und dem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff ein brennbares Gasgemisch erzeugt werden. 1 shows a burner 10 for a heater, in particular for mobile applications in a motor vehicle, with a mixture forming chamber 16 in which a combustion air duct 15 is trained. The mixture formation chamber 16 has several combustion air inlet openings 11 , In the combustion air duct 15 is a combustion air fan 12 arranged, by means of which the combustion air duct 15 a combustion air 13 can be supplied. The burner 10 further includes a fuel supply device 14 on, by means of a liquid or gaseous fuel in the mixture forming chamber 16 can be introduced. In the mixture formation chamber 16 can from the combustion air 13 and the liquid or gaseous fuel, a combustible gas mixture are generated.

In einer Strömungsrichtung S des brennbaren Gasgemisches stromabwärts der Gemischbildungskammer 16 ist ein zylindrisches Flammrohr 22 angeordnet, das in seinem Inneren eine Brennkammer 34 ausbildet. Durch Verbrennung des brennbaren Gasgemisches wird ein Verbrennungsgas 20 erzeugt. Das Flammrohr 22 erstreckt sich in Richtung einer Längsachse A und hat auf einer der Gemischbildungskammer 16 abgewanden Stirnseite einen Deckel 28 und einen sich in Richtung der Längsachse A erstreckenden Mantel 30. Der Mantel 30 des Flammrohrs 22 hat eine Länge L. Auf einer Vielzahl von Umfangslinien 32a–32m, wie sie in 2 dargestellt sind, weist der Mantel 30 mehrere über den Umfang des Mantels 30 und in axialer Richtung verteilt angeordnete Austrittsöffnungen 31 auf. Durch die Austrittsöffnungen 31 des Flammrohrs 22 kann das Verbrennungsgas 20 aus der Brennkammer 34 des Flammrohrs 22 austreten, was durch eine Vielzahl von Pfeilen in 1 schematisch dargestellt ist. Die Zahl der Umfangslinien 32a–32m und damit der Austrittsöffnungen 31 kann entsprechend den Anforderungen an die Menge und Verteilung des aus der Brennkammer 34 des Flammrohrs 22 austretenden Verbrennungsgases 20 beliebig gewählt werden. Die Anzahl und die Größe der Austrittsöffnungen 31 sind so bemessen, dass der Druckabfall über die Austrittsöffnungen 31 den Erfordernissen des Betriebs des Brenners 10 angepasst ist.In a flow direction S of the combustible gas mixture downstream of the mixture formation chamber 16 is a cylindrical flame tube 22 arranged, in its interior a combustion chamber 34 formed. By burning the combustible gas mixture becomes a combustion gas 20 generated. The flame tube 22 extends in the direction of a longitudinal axis A and has on one of the mixture formation chamber 16 Deviated front side a lid 28 and a jacket extending in the direction of the longitudinal axis A. 30 , The coat 30 of the flame tube 22 has a length L. on a variety of circumference lines 32a - 32m as they are in 2 are shown, the jacket has 30 several over the circumference of the mantle 30 and in the axial direction distributed outlet openings 31 on. Through the outlet openings 31 of the flame tube 22 can the combustion gas 20 from the combustion chamber 34 of the flame tube 22 leak out, resulting in a variety of arrows 1 is shown schematically. The number of circumference lines 32a - 32m and thus the outlet openings 31 can according to the requirements of the amount and distribution of the combustion chamber 34 of the flame tube 22 exiting combustion gas 20 be chosen arbitrarily. The number and size of the outlet openings 31 are sized so that the pressure drop across the exit söffnungen 31 the requirements of the operation of the burner 10 is adjusted.

Die Austrittsöffnungen 31 sind alle auf einem Mantelabschnitt 38 des Flammrohrs 22 angeordnet. Der Mantelabschnitt 38 des Flammrohrs 22 hat vorzugsweise eine Länge, die mindestens die Hälfte der Länge L des Mantels 30 des Flammrohrs 22 ist. Damit ist einerseits eine gute Verteilung des Wärmeaustrags aus der Brennkammer 34 ermöglicht, andererseits kann zwischen dem Mantelabschnitt 38 des Flammrohrs 22 mit Austrittsöffnungen 31 und der Gemischbildungskammer 16 ein Abstand D eingehalten werden, der eine ausreichende Ausbrandlänge für das Verbrennungsgas 20 ermöglicht.The outlet openings 31 are all on a coat section 38 of the flame tube 22 arranged. The jacket section 38 of the flame tube 22 preferably has a length which is at least half the length L of the jacket 30 of the flame tube 22 is. Thus, on the one hand, a good distribution of the heat output from the combustion chamber 34 allows, on the other hand, between the shell portion 38 of the flame tube 22 with outlet openings 31 and the mixture formation chamber 16 a distance D are maintained, the sufficient Ausbrandlänge for the combustion gas 20 allows.

Wie in den 2A bis 2G gezeigt, hat das Flammrohr 22 im Bereich der Austrittsöffnungen 31 Leitelemente 36. Die Leitelemente 36 werden vorzugsweise durch Stanzen oder Prägen des Flammrohrs 22 hergestellt. Durch die Gestaltung der Leitelemente 36 kann sowohl die Stärke der Strömung des Verbrennungsgases 20 durch die einzelnen Austrittsöffnungen 31 als auch die Ausströmrichtung des ausströmenden Verbrennungsgases 20 beeinflusst werden.As in the 2A to 2G shown has the flame tube 22 in the area of the outlet openings 31 baffles 36 , The guiding elements 36 are preferably by punching or embossing the flame tube 22 produced. By the design of the guide elements 36 can both the strength of the flow of combustion gas 20 through the individual outlet openings 31 as well as the outflow direction of the outflowing combustion gas 20 to be influenced.

2A und 2B zeigen eines der Leitelemente 36 mit der Austrittsöffnung 31, das durch Einprägen des Mantels 30 des Flammrohrs 22 ausgebildet ist, wobei das Profil des Leitelements 36 U-förmig ist (2B). In einer alternativen Ausführungsform ist das Profil des Leitelements 36 V-förmig (2C). 2A and 2 B show one of the guiding elements 36 with the outlet 31 by impressing the coat 30 of the flame tube 22 is formed, wherein the profile of the guide element 36 Is U-shaped ( 2 B ). In an alternative embodiment, the profile of the guide element 36 V-shaped ( 2C ).

2D zeigt eine nach außen gerichtete Prägung des Flammrohrs 22 mit Ausbildung des Leitelements 36 und der Austrittsöffnung 31 in dem Mantel 30 des Flammrohrs 22. Das Profil des Leitelements 36 kann auch hier U-förmig oder V-förmig sein. Die nach außen gerichtete Prägung des Flammrohrs 22 kann eine axiale Ausströmrichtung der Verbrennungsgase 20 in Richtung auf den Wärmeübertrager 40 hin bewirken. 2D shows an outward stamping of the flame tube 22 with formation of the guide element 36 and the exit opening 31 in the coat 30 of the flame tube 22 , The profile of the guide element 36 can also be U-shaped or V-shaped here. The outward stamping of the flame tube 22 can be an axial outflow direction of the combustion gases 20 in the direction of the heat exchanger 40 effect.

2E zeigt durch Ausstanzen ausgebildete Leitelemente 36 mit den dazugehörigen Austrittsöffnungen 31. Das Ausstanzen kann bezüglich des Flammrohrs 22 nach innen oder nach außen erfolgen. Die durch Ausstanzen ausgebildeten Leitelemente 36 ermöglichen ein Ausströmen des Verbrennungsgases 20 in radialer Richtung hin zu dem Wärmeübertrager 40. 2E shows formed by punching guide elements 36 with the associated outlet openings 31 , The punching can with respect to the flame tube 22 inward or outward. The formed by punching guide elements 36 allow outflow of the combustion gas 20 in the radial direction towards the heat exchanger 40 ,

Die 2F und 2G zeigen Einprägungen des Flammrohrs 22, die in Umfangsrichtung des Mantels 30 des Flammrohrs 22 ausgebildet sind. Das Profil dieser Leitelemente 36 kann entweder U-förmig oder V-förmig sein. Durch die Ausbildung der Leitelemente 36 in Umfangsrichtung des Mantels 30 des Flammrohrs 22 kann das Verbrennungsgas 20 in einer tangentialen Richtung zum Mantel 30 des Flammrohrs 22 austreten.The 2F and 2G show impressions of the flame tube 22 in the circumferential direction of the mantle 30 of the flame tube 22 are formed. The profile of these guiding elements 36 can be either U-shaped or V-shaped. By the formation of the guide elements 36 in the circumferential direction of the jacket 30 of the flame tube 22 can the combustion gas 20 in a tangential direction to the mantle 30 of the flame tube 22 escape.

Wie besonders gut in 2 zusehen ist, nimmt der Abstand zwischen den Umfangslinien 32a–32m in axialer Richtung von der Gemischbildungskammer 16 zu dem Deckel 28 des Flammrohrs 22, also in Strömungsrichtung S des Verbrennungsgases 20, ab. Dies bedeutet, dass die flächenspezifische Dichte der Austrittsöffnungen 31 bezogen auf die Fläche des Mantels 30 in axialer Richtung von der Gemischbildungskammer 16 zu dem Deckel 28 hin zunimmt. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass die Masse an Verbrennungsgas 20, das durch die Austrittsöffnungen 21 nahe der Gemischbildungskammer 16 (etwa im Bereich der Umfangslinien 32l, 32m) aus der Brennkammer 34 austritt, kleiner ist als die Masse an Verbrennungsgas 20, das durch die Austrittsöffnungen 31 des Flammrohrs 22 nahe dem Deckel 28 (etwa im Bereich der Umfangslinien 32a–32c) aus der Brennkammer 34 austritt. Da umgekehrt die Temperatur des Verbrennungsgases 20 nahe der Gemischbildungskammer 16 höher ist als die Temperatur des Verbrennungsgases 20 nahe des Deckels 28 des Flammrohrs 22, kann so ein gleichmäßiger Wärmeenergieaustrag aus dem Flammrohr 22 in axialer Richtung erreicht werden.How very good in 2 watch is the distance between the circumferential lines 32a - 32m in the axial direction of the mixture formation chamber 16 to the lid 28 of the flame tube 22 , ie in the flow direction S of the combustion gas 20 , from. This means that the area-specific density of the outlet openings 31 based on the surface of the shell 30 in the axial direction of the mixture formation chamber 16 to the lid 28 increases. In other words, this means that the mass of combustion gas 20 passing through the outlet openings 21 near the mixture formation chamber 16 (approximately in the area of the circumferential lines 32l . 32m ) from the combustion chamber 34 leakage, is less than the mass of combustion gas 20 passing through the outlet openings 31 of the flame tube 22 near the lid 28 (approximately in the area of the circumferential lines 32a - 32c ) from the combustion chamber 34 exit. Conversely, the temperature of the combustion gas 20 near the mixture formation chamber 16 is higher than the temperature of the combustion gas 20 near the lid 28 of the flame tube 22 , so a uniform heat energy discharge from the flame tube 22 can be achieved in the axial direction.

Wie insbesondere in 2 zusehen ist, sind die auf jeweils zwei der benachbarten Umfangslinien 32a–32m der Mantelfläche des Flammrohrs 22 angeordneten Austrittsöffnungen 31 in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Damit ist insbesondere ein gleichmäßiger Wärmeaustrag aus der Brennkammer 34 in Umfangsrichtung des Flammrohrs 22 ermöglicht. Dies wird insbesondere noch dadurch unterstützt, dass die jeweils auf einer der Umfangslinien 32a–32m angeordneten Austrittsöffnungen 31 axialsymmetrisch verteilt sind.As in particular in 2 is to be seen on each of two of the adjacent perimeter lines 32a - 32m the lateral surface of the flame tube 22 arranged outlet openings 31 offset in the circumferential direction to each other. This is in particular a uniform heat emission from the combustion chamber 34 in the circumferential direction of the flame tube 22 allows. This is particularly supported by the fact that each on one of the perimeters 32a - 32m arranged outlet openings 31 are distributed axially symmetrically.

Neben dem Brenner 10 für das Heizgerät zeigt 1 einen rohrförmigen Wärmeübertrager 40. Der Brenner 10 für das Heizgerät und der rohrförmige Wärmeübertrager 40 bilden zusammen eine Baugruppe. Das Flammrohr 22 ist in dem rohrförmigen Wär meübertrager 40 angeordnet und liegt bevorzugt dicht an dem rohrförmigen Wärmeübertrager 40 an.Next to the burner 10 for the heater shows 1 a tubular heat exchanger 40 , The burner 10 for the heater and the tubular heat exchanger 40 together form an assembly. The flame tube 22 is in the tubular Wär meübertrager 40 arranged and is preferably close to the tubular heat exchanger 40 at.

Wie in 3 dargestellt, hat der Wärmeübertrager 40 einen rohrförmigen Wärmeübertragerkorpus 44, an dem lamellenförmige Rippen 42 angeordnet sind. Der Wärmeübertrager 40 besteht vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. In 2 sind schematisch einige der Rippen 42 gezeigt. Die Rippen 42 sind so angeordnet, dass jede der Austrittsöffnungen 31 zwischen zwei Rippen 42 des Wärmeübertragers 40 angeordnet ist. Damit kann zum einen für den Strom des Verbrennungsgases 20 der Druckabfall über die Austrittsöffnungen 31 gering gehalten werden, zum anderen kann ein starkes Abkühlen des Verbrennungsgases 20 an den Rippen 42 und damit eine negative Veränderung der chemischen Zusammensetzung des Verbrennungsgases 20 vermieden werden.As in 3 shown, has the heat exchanger 40 a tubular heat exchanger body 44 , on the lamellar ribs 42 are arranged. The heat exchanger 40 is preferably made of aluminum or an aluminum alloy. In 2 are schematically some of the ribs 42 shown. Ribs 42 are arranged so that each of the outlet openings 31 between two ribs 42 of the heat exchanger 40 is arranged. Thus, on the one hand for the flow of combustion gas 20 the pressure drop across the outlet openings 31 kept low, on the other hand can be a strong cooling of the combustion gas 20 on the ribs 42 and thus a negative change in the chemical composition of the combustion gas 20 be avoided.

Über eine Heizmediumseintrittsöffnung 45 kann ein Heizmedium 46 über den Wärmeübertrager 40 mit den Rippen 42 außerhalb des Wärmeübertragerkorpus 44 zu einer Heizmediumsaustrittsöffnung 47 gelangen. Das Heizmedium 46 ist vorzugsweise Luft, kann jedoch auch Wasser, gegebenenfalls in Kombination mit einem Frostschutzmittel, sein. Das Heizmedium 46 tritt an der Heizmediumsaustrittsöffnung 47 aus dem Wärmeübertrager 40 aus, um von dort zu einem Verbraucher zu gelangen.Via a heating medium inlet opening 45 can be a heating medium 46 over the heat exchanger 40 with the ribs 42 outside the heat exchanger body 44 to a heating medium outlet opening 47 reach. The heating medium 46 is preferably air, but may also be water, optionally in combination with an antifreeze. The heating medium 46 occurs at the heating medium outlet opening 47 from the heat exchanger 40 to get to a consumer from there.

Das Verbrennungsgas 20 wird über eine oder mehrere Abgasaustrittsöffnungen 48 als Abgas 50 aus dem Brenner 10 abgeführt.The combustion gas 20 is via one or more exhaust vents 48 as exhaust 50 from the burner 10 dissipated.

Im Folgenden soll die Funktion der Baugruppe aus einem Brenner 10 für ein Heizgerät und einem rohrförmigen Wärmeübertrager 40 im Detail dargestellt werden:
Brennluft 13 wird über die Brennlufteintrittsöffnungen 11 mittels des Brennluftventilators 12 in den Brennluftkanal 15 der Gemischbildungskammer 16 gesaugt. Über die Brennstoffzuführeinrichtung 14 wird vorzugsweise flüssiger Brennstoff, wie er auch zum Antrieb des Fahrzeugs eingesetzt wird, der Gemischbildungskammer 16 zugeführt. Anstelle des flüssigen Brennstoffs kann jedoch auch gasförmiger Brennstoff eingesetzt werden. Der Brennstoff wird verteilt, mit der Brennluft 13 gemischt und das brennbare Gasgemisch verbrannt. Das entstehende Verbrennungsgas 20 gelangt nun in das Flammrohr 22, wobei es an seiner axialen Ausbreitung in Richtung der Längsachse A des Flammrohrs 22 über das Flammrohr 22 hinaus durch den Deckel 28 gehindert wird. Das Verbrennungsgas 20 gelangt damit über die Austrittsöffnungen 31 des Flammrohrs 22 zu dem Wärmeübertrager 40. Das Verbrennungsgas 20 strömt schließlich innerhalb des Wärmeübertragerkorpus 44 zwischen den Rippen 42 entlang zu der Abgasaustrittsöffnung 48, wo es als Abgas 50 austritt.The following is the function of the assembly from a burner 10 for a heater and a tubular heat exchanger 40 be shown in detail:
combustion air 13 is via the combustion air inlet openings 11 by means of the combustion air fan 12 in the combustion air duct 15 the mixture formation chamber 16 sucked. About the fuel supply 14 is preferably liquid fuel, as it is also used to drive the vehicle, the mixture formation chamber 16 fed. However, gaseous fuel can also be used instead of the liquid fuel. The fuel is distributed, with the combustion air 13 mixed and burned the combustible gas mixture. The resulting combustion gas 20 Now get into the fire tube 22 , wherein it is at its axial spread in the direction of the longitudinal axis A of the flame tube 22 over the flame tube 22 out through the lid 28 is prevented. The combustion gas 20 thus passes over the outlet openings 31 of the flame tube 22 to the heat exchanger 40 , The combustion gas 20 finally flows inside the heat exchanger body 44 between the ribs 42 along to the exhaust gas outlet opening 48 where it is considered exhaust 50 exit.

An der Heizmediumseintrittsöffnung tritt ein Heizmedium 46, vorzugsweise Luft, außerhalb des Wärmeübertragerkorpus 44 in den Wärmeübertrager 40 ein und strömt, bevorzugt im Gegenstrom zu dem innerhalb des Wärmeübertragerkorpus 44 strömenden Verbrennungsgas 20, entlang der Rippen 42 bis zur Heizmediumsaustrittsöffnung 47 aus. Das Heizmedium 46 kann dann durch ein nicht weiter dargestelltes Heizmediumleitsystem einem Wärmeverbraucher, vorzugsweise einer Luftheizung beziehungsweise einer Wasserheizung eines Campingfahrzeugs, eines Wohnmobils oder eines Wasserfahrzeugs, zugeführt werden. Anstelle des hier dargestellten Gegenstrombetriebs kann das Heizmedium 46 auch im Gleichstrom mit dem innerhalb des Wärmeübertragerkorpus 44 strömenden Verbrennungsgas 20 betrieben werden.At the Heizmediumseintrittsöffnung enters a heating medium 46 , preferably air, outside the heat exchanger body 44 in the heat exchanger 40 and flows, preferably in countercurrent to that within the heat exchanger body 44 flowing combustion gas 20 , along the ribs 42 to the heating medium outlet opening 47 out. The heating medium 46 can then be supplied by a not further shown Heizmediumleitsystem a heat consumer, preferably an air heater or a water heater of a camping vehicle, a motorhome or a watercraft. Instead of the countercurrent operation shown here, the heating medium 46 also in cocurrent with that within the heat exchanger body 44 flowing combustion gas 20 operate.

Ist das Heizungssystem außer Betrieb, so kann die Wärmeenergie des Brenners 10 über die Rippen 42 an einen weiteren Verbraucher, wie zum Beispiel an einen hier nicht dargestellten Warmwasserspeicher abgegeben werden. Dies bedeutet, dass auch bei fehlender Durchströmung des Wärmeübertragers 40 durch das Heizmedium 46 Energie an den weiteren Verbraucher abgegeben werden kann. Wegen des Austretens des Verbrennungsgases 20 durch die Austrittsöffnungen 31 im Mantel 30 des Flammrohrs 22 über einen großen Teil der Länge L und den gesamten Umfang des Flammrohrs 22 können auch in diesem Fall lokale Überhitzungen am Flammrohr 22 vermieden werden. Die gleichmäßige Wärmeverteilung ist dabei sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung des Flammrohrs 22 ermöglicht. Damit ist es möglich, das Flammrohr 22 wirksam vor einer zu hohen lokalen Wärmebelastung zu schützen, und zwar insbesondere auch dann, wenn kein Heizmedium durch den Wärmeübertrager 40 strömt und die Energie des Flammrohrs nur über die Rippen 42 nach außen abgegeben werden kann.If the heating system is out of order, so can the heat energy of the burner 10 over the ribs 42 be delivered to another consumer, such as a hot water tank, not shown here. This means that even if there is no flow through the heat exchanger 40 through the heating medium 46 Energy can be given to the other consumer. Because of the escape of the combustion gas 20 through the outlet openings 31 in the coat 30 of the flame tube 22 over a large part of the length L and the entire circumference of the flame tube 22 can also in this case local overheating on the flame tube 22 be avoided. The uniform heat distribution is both in the axial direction and in the circumferential direction of the flame tube 22 allows. This makes it possible for the flame tube 22 to effectively protect against excessive local heat load, and in particular even if no heating medium through the heat exchanger 40 flows and the energy of the flame tube only over the ribs 42 can be discharged to the outside.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 4339045 A1 [0002]

Claims

Burner ( 10 ) for a heater for burning liquid or gaseous fuels, comprising - a mixture forming chamber ( 16 ), in which a combustible gas mixture can be generated from the fuel, and - in a flow direction (S) of the combustible gas mixture downstream of the mixture-forming chamber ( 16 ) arranged cylindrical flame tube ( 22 ), which has a combustion chamber ( 34 ), wherein the flame tube ( 22 ) extending in the direction of a longitudinal axis (A) jacket ( 30 ) and on one of the mixture formation chamber ( 16 ) facing away from the end face, wherein the jacket ( 30 ) several over the circumference of the shell ( 30 ) and in the axial direction distributed outlet openings ( 31 ), through which a combustion gas ( 20 ) from the combustion chamber ( 34 ) of the flame tube ( 22 ) is dissipatable.

Burner ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the flame tube ( 22 ) on the mixture forming chamber ( 16 ) facing away by a cover ( 28 ) is closed.

Burner ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the density of the outlet openings ( 31 ) relative to the surface of the shell ( 30 ) in the axial direction of the mixture formation chamber ( 16 ) to the lid ( 28 ) increases.

Burner ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the outlet openings ( 31 ) in a jacket section ( 38 ) of the flame tube ( 22 ) formed at least over 0.5 times the length (L) of the shell ( 30 ).

Burner ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the outlet openings ( 31 ) on peripheral lines ( 32a - 32m ) of the lateral surface are arranged, and in each case on one of the peripheral lines ( 32a - 32m ) arranged outlet openings ( 31 ) are arranged distributed axially symmetrically.

Burner ( 10 ) according to claim 5, characterized in that on each of two of the adjacent peripheral lines ( 32a - 32m ) of the lateral surface arranged outlet openings ( 31 ) are offset in the circumferential direction to each other.

Burner ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the flame tube in the region of the outlet openings ( 31 ) Guiding elements ( 36 ), by means of which the flow of the combustion gas ( 20 ) from the combustion chamber ( 34 ) of the flame tube ( 22 ) is influenced.

Assembly from a burner ( 10 ) according to one of the preceding claims and a tubular heat exchanger ( 40 ), wherein the flame tube ( 22 ) within the heat exchanger ( 40 ), characterized in that the tubular heat exchanger ( 40 ) Ribs ( 42 ), which in the direction of the flame tube ( 22 ) are formed and the with respect to the outlet openings ( 31 ) are arranged so that in each case one of the outlet openings ( 31 ) between two of the ribs ( 42 ) is arranged.