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Dokumentenidentifikation DE3417836C2 06.08.1992
Titel Flammglühkerze für Heizgeräte und für Anlaßhilfen von Brennkraftmaschinen
Anmelder Webasto AG Fahrzeugtechnik, 8035 Stockdorf, DE;
Webasto Sirokko GmbH, O-2000 Neubrandenburg, DE
Erfinder Schulz, Dieter;
Patzelt, Wilhelm, O-2000 Neubrandenburg, DE
DE-Anmeldedatum 14.05.1984
DE-Aktenzeichen 3417836
Offenlegungstag 14.11.1985
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 06.08.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.08.1992
IPC-Hauptklasse F02N 17/047
IPC-Nebenklasse F23Q 7/00   

Beschreibung[de]

Die Flammglühkerze wird zur Zündung von niedrig und/oder höher siedenden Brennstoffen in Heizgeräten, aber auch als Anlaßhilfe für Brennkraftmaschinen benutzt, und liegt entweder direkt an der Bordspannung oder wird über Vorwiderstände den entsprechenden Einsatzbedingungen angepaßt. Sie dient dem unmittelbaren Brennstofftransport dorthin, wo die erste Entflammung in der Brennkammer erfolgen muß. Weiterhin bereitet sie den Brennstoff unter Zuführung von Luft zu einem zündfreudigen Gemisch auf.

Wegen ihrer Verwendung in Heizgeräten und bei Kraftmaschinen werden im weiteren Text die Begriffe "Brennstoff" und "Kraftstoff" synonymisch verwendet.

In der DE-OS 22 01 441 ist eine Flammglühkerze dargestellt mit seitlicher Zuführung des Brennstoffes in ein Kerzengehäuse mit einem Kanal, der von zwei koaxial angeordneten Isolierbuchsen gebildet wird. In dem Kanal befindet sich ein wendelförmig eingebetteter Heizleiter, welcher von zugeführtem Brennstoff direkt umflossen wird. Bei Anlegen von Spannung erfolgt in diesem Bereich die Verdampfung des sofort bzw. verzögert zugeführten Brennstoffes. An einem sich an den Heizleiter, elektrisch in Reihe, anschließenden Glühwickel wird der verdampfte Brennstoff unter Zuführung von Verbrennungsluft gezündet. Über einen axial angeordneten Anschlußbolzen, der einseitig mit dem Glühwickel verbunden ist, erfolgt die Zuführung der Spannung. Der elektrische Stromkreis schließt sich über den Heizleiter gegen das Kerzengehäuse.

In der DE-OS 21 32 550 wird von einem axialen Stutzen des Kerzengehäuses Brennstoff eingeführt und in einer abgesetzten Bohrung durch ein Ventilregelauslaß gespeichert. Der Ventilregelauslaß besteht aus einer Kugel, die durch einen Dehnstab gegen die Ringschulter der abgesetzten Bohrung gedrückt wird. Ein Heizelement erwärmt den Schaft der abgesetzten Bohrung. Durch die Übertragungswärme erwärmt sich der oberhalb der Kugel in der Bohrung befindende Brennstoff. Die unterschiedliche Ausdehnung von Schaft und Dehnstab gewährleistet bei entsprechender Erwärmung den verzögerten Austritt des Brennstoffes, der auf die mit dem Heizelement in Reihe geschalteten Glühwendel trifft. Unter Zuführung von Luft kommt es jetzt an der aufgeheizten Glühwendel, die sich in einer Schutzhülse mit Endkappe befindet, zur Entflammung des Brennstoffes.

In der DE-OS 31 36 852 ist eine Flammglühkerze mit radialer Brennstoffzufuhr aufgezeigt, von der aus der Brennstoff in einen koaxialen Ringspalt eingeleitet wird. Dieser Ringspalt ist zum Entflammungsraum gasdicht durch eine Verdickung am Glühstab abgeschlossen. Durch die Erwärmung des Glühstabes wird zunächst der sich im Ringspalt befindende Brennstoff bis zur Verdampfung ebenfalls erwärmt, ehe sich durch Ausdehnung infolge der Erwärmung die ventilartige Trennung vom Ringspalt zum Entflammungsraum öffnet und verdampfter Brennstoff in diesen freigegeben wird.

In einer weiteren Ausführung in der DE-OS 31 36 852 ist ein Ringspalt zwischen Kerzengehäuse und Glühstab dargestellt, der zum Entflammungsraum offen ist und in dem eine Stauung des Brennstoffes durch eine Verdickung am Glühstab stattfindet. Der Ringspalt ist dabei so bemessen, daß sich ein Durchmesserverhältnis von 1,1 : 1 zum Glühstab einstellt. Die wirksam werdenden Kapillarkräfte und die Verdickung verhindern ein freies Abfließen des Brennstoffes.

Die in der DE-OS 22 01 441 und 31 36 852 beschriebenen Lösungen benötigen unbedingt durch den radialen Brennstoffanschluß einen zusätzlichen rotationssymmetrischen um die Flammglühkerze angeordneten Einbauraum. Liegt kein flexibler Brennstoffanschluß vor, sind darüber hinaus Maßnahmen zur Verdrehsicherung und Arretierung der Flammglühkerze erforderlich. Dazu dient u. a. wie in der DE-OS 22 01 441 abgebildet, eine Kontermutter. Die Ausführungsform der Brennstoffzuführung der drei beschriebenen Lösungen bewirken, bedingt durch die sich häufig in der Brennstoffleitung bildenden Luftblasen, in jedem Falle eine Unterbrechung des Brennstoffflusses bis hin zum Entflammungsraum, in deren Folge Verbrennungsstörungen bis zum Flammenabriß auftreten. Bei Einsatz dieser Flammglühkerze in mobilen Erzeugnissen treten relativ große Lageänderungen ein, in deren Folge der Brennstoff, insbesondere bei denen nach DE-OS 21 32 550 und 22 01 441, einseitig an den jeweils tiefsten Stellen in den Entflammungsraum abläuft. Eine Entflammung dieser einseitigen Brennstoffansammlung ist nicht in jedem Falle gewährleistet. Bei der Flammglühkerze nach DE-OS 31 36 852 hat der Brennstoff, besonders in stark von der senkrechten abweichenden Lage, das Bestreben, dem Gesetz der Schwerkraft folgend, unterhalb des Glühstabdurchmessers an der Innenkante des Kerzengehäuses abzulaufen, so daß dieser Teil nicht vom Glühelement entflammt werden kann. Werden während des Entflammungsprozesses Luftblasen durch die Staustelle gedrückt, was vorwiegend im oberen Bereich des Glühelementes erfolgen wird, so wirkt dies wie Brennstoffmangel, in deren Folge Verbrennungsstörungen bis zum Flammenabriß auftreten. Die Entflammbarkeit wird noch dadurch gemindert, daß durch das Auftreten des Leidenfrostphänomens sich Brennstofftropfen bilden, die vom Glühelement weggeschleudert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flammglühkerze zu entwickeln, die durch eine kurze Vorglühzeit eine Erwärmung von gespeichertem Brennstoff ermöglicht und deren Anschluß an relativ schwache Bordnetze erfolgen kann. Dabei dürfen horizontale bis vertikale und rotationsbedingte Lageänderungen keine Beeinträchtigungen der Wirkungsweise ergeben. Ein einfacher konstruktiver Aufbau soll den Anschluß an eine massive oder flexible Brennstoffleitung gewährleisten und einen stetigen Brennstofffluß zu einem in den Entflammungsraum ragenden Ende eines Glühstiftes oder zu einer Glühwendel sichern.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen ist der Ringspalt mit dem Entflammungsraum durch 4 bis 10 koaxiale um das Glühelement angeordnete Kanalbohrungen verbunden, die an der Peripherie des verjüngten Endes des Glühstabes bzw. am Isolierkörper einer offenen Glühwendel enden, und ist der gesamte Querschnitt der Kanalbohrungen kleiner als der Querschnitt der Einmündungen des Bogenrohres in den Ringspalt.

Während der Vorglühphase erhitzt sich der mit dem Ringspalt versehene Teil des Glühstabes und wärmt den darin befindlichen Brennstoff vor. Das verjüngte Ende des Glühstabes erwärmt sich wesentlich stärker, da keine Wärmeübertragung stattfindet. Bei Einsatz einer offenen Glühwendel wird während der Vorglühphase der Isolierkörper erhitzt. Die Übertragungswärme bewirkt dabei eine Vorwärmung des Brennstoffes im Ringspalt.

Erst unter Druck, der u. a. auch von einer Dosierpumpe erzeugt werden kann, wird der vorgewärmte Brennstoff freigegeben, der durch 4 bis 10 Kanalbohrungen auf das verjüngte Ende des Glühstabes bzw. auf den Isolierkörper bei einer offenen Glühwendel trifft. Durch das gewählte Verhältnis der Querschnittsflächen der Kanalbohrungen zu den Einmündungen des Bogenrohres tritt der Brennstoff unter erhöhtem Druck aus. Die sich dadurch bildenden Brennstoffstrahlen erreichen im Bereich von der senkrechten bis zur horizontalen Lage der Flammglühkerze am gesamten Umfang das verjüngte Ende des Glühstabes bzw. den Isolierkörper. Am verjüngten Ende des Glühstabes bzw. zwischen Isolierkörper und Glühwendel wird der in feinen Strahlen aus den Kanalbohrungen austretende Brennstoff unter Zuführung von Luft verdampft und entflammt. Der zweiseitige Anschluß des Bogenrohres ermöglicht stets das Entweichen von in der Kraftstoffleitung eingeschlossenen Luftblasen über eine als Steigrohr wirkende Seite des Bogenrohres und eine oder mehrere Kanalbohrungen. Der Brennstofffluß wird so lange aufrechterhalten, bis das Volumen des Brennstoffes, der sich in der anderen Seite des Bogenrohres und des Ringspaltes befindet, verbraucht ist.

Da Luftblasen in dieser Anordnung schneller über die als Steigrohr wirkende Seite des Bogenrohres entweichen als Brennstoff verbraucht wird, ist ein stetiger, wenn auch zeitweilig verminderter Brennstofffluß, in bestimmten Grenzen des Verhältnisses Brennstoff- zum Luftvolumen gewährleistet.

Die Ausführungsform des Brennstoffanschlusses an das Bogenrohr ermöglicht einerseits eine stabile Ankupplung der Brennstoffleitung an die Flammglühkerze und andererseits den elektrischen Anschluß im Drehbereich des Kerzengehäuses.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Flammglühkerze mit Glühstab im Längsschnitt;

Fig. 2 zeigt eine Flammglühkerze mit offener Glühwendel und Isolierkörper im Längsschnitt;

Fig. 3 stellt in einer Seitenwand den Brennstoff- und Elektroanschluß dar.

Fig. 1 zeigt ein sechseckiges Kerzengehäuse 1 mit durchgehender innerer Bohrung, in die ein Glühstab 2 mit abgestuften Außendurchmessern paßgerecht eingesetzt ist. Die sich berührenden Stirnseiten des Glühstabes 2 und des Kerzengehäuses 1 sind miteinander dicht verschlossen. Der Glühstab 2 ist auf einer bestimmten Länge seines Außendurchmessers ausgedreht, so daß sich ein Ringspalt 6 mit Kapillarwirkung zwischen Kerzengehäuse 1 und Glühstab 2 bildet.

An der Stirnfläche 4 des Glühstabes 2 verlaufen symmetrisch auf dem Umfang verteilt vier bis zehn Kanalbohrungen 5 von der Peripherie des verjüngten Endes 3 des Glühstabes 2 zum Ringspalt 6. Der Glühstab 2 ist mit einem Flachsteckanschluß 12 für die Stromzuführung versehen. Der Masseanschluß erfolgt über das Kerzengehäuse 1.

Den inneren Aufbau einer Flammglühkerze mit offener Glühwendel 9 zeigt Fig. 2. In einem sechseckigen Kerzengehäuse 1 mit durchgehender innerer Bohrung wird ein zylindrischer Innenkörper 7 paßgerecht eingesetzt und mit dem Kerzengehäuse 1 an den beiden sich berührenden Stirnseiten dicht verschlossen. Der Innenkörper 7 ist auf einer bestimmten Länge seines Außendurchmessers ausgedreht, so daß sich ein Ringspalt 6 mit Kapillarwirkung zwischen Kerzengehäuse 1 und Innenkörper 7 bildet. Von der Stirnfläche 4 verlaufen symmetrisch auf dem Umfang verteilt, vier bis zehn, vorzugsweise sechs Kanalbohrungen 5 von der Peripherie des Isolierkörpers 8 zum Ringspalt 6. Der Isolierkörper 8 wird durch den Innenkörper 7 zentriert. Um den Isolierkörper 8 ist eine Glühwendel 9 gewickelt, die einseitig an einem Kontaktbolzen 10 befestigt ist, der axial durch den Isolierkörper 8 und den Innenkörper 7 verläuft. Eine Mutter 11 verspannt den Isolierkörper 8 und einen Flachsteckanschluß 12 über eine elektrisch isolierende Platte 13 mit dem Innenkörper 7. Das zweite Ende der Glühwendel 9 ist am Kerzengehäuse 1 befestigt und bildet den Masseanschluß.

In den folgenden Ausführungen erfolgt die Beschreibung über das Gemeinsame beider Flammglühkerzen. Dabei wird sowohl auf Fig. 1 als auch Fig. 2 Bezug genommen. An der den Kanalbohrungen 5 gegenüberliegenden Stirnfläche des Kerzengehäuses 1 sind diametral Einmündungen 14 angeordnet, die in den Ringspalt 6übergehen. Die diametralen Einmündungen 14 werden durch ein Bogenrohr 15, auf dem zentral ein axialer Anschlußstutzen 16 befestigt ist, miteinander verbunden. Um den Glühstab 2 bzw. die Glühwendel 9 ist ein vom Kerzengehäuse 1 ausgehendes bis in die Höhe der Spitze des Glühstabes 2 bzw. des Kontaktbolzens 10 reichendes gelochtes Schutzrohr 17 angeordnet, das den Entflammungsraum 19 abgrenzt. Dieses Schutzrohr 17 verhindert einerseits eine zu starke Abkühlung des Glühstabes 2 bzw. der Glühwendel 9 durch den Luftstrom, und andererseits gewährleisten die Bohrungen 18 eine bestimmte Luftzirkulation und die Entflammung des Brennstoffes. Am Glühstab 2 bzw. am Isolierkörper 8 und an der Glühwendel 9 wird der in feinen Strahlen aus den Kanalbohrungen 5 austretende Brennstoff unter Zuführung von Luft verdampft und entflammt.

Der zweiseitige Anschluß des Bogenrohres 15 ermöglicht stets das Entweichen von in der Brennstoffleitung eingeschlossenen Luftblasen über eine als Steigrohr wirkende Seite des Bogenrohres 15 und eine oder mehrere Kanalbohrungen 5.

Der Brennstofffluß wird so lange aufrechterhalten, bis das Volumen des Brennstoffes, der sich in der anderen Seite des Bogenrohres 15 und des Ringspaltes 6 befindet, verbraucht ist. Da Luftblasen in dieser Anordnung schneller über die als Steigrohr wirkende Seite des Bogenrohres 15 entweichen als Brennstoff verbraucht wird, ist ein stetiger, wenn auch zeitweilig verminderter Brennstofffluß in bestimmten Grenzen des Verhältnisses Brennstoff- und Luftblasenvolumen gewährleistet.

Die Ausführungsform des Brennstoffanschlusses an das Bogenrohr 15 ermöglicht einerseits eine stabile Ankopplung der Brennstoffleitung an die Flammglühkerze und andererseits den elektrischen Flachsteckanschluß 12 im Drehbereich des Kerzengehäuses 1.


Anspruch[de]
  1. 1. Flammglühkerze zur Zündung von niedrig und/oder höher siedenden Kraftstoffen in Heizgeräten und Anlaßhilfen für Brennkraftmaschinen, der der Kraftstoff axial zugeführt wird, mit einer Einrichtung zur Speicherung und Vorwärmung des Kraftstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß diametral Kraftstoff-Einmündungen (14), die durch ein Bogenrohr (15) mit aufgesetztem Anschlußstutzen (16) für die Kraftstoffzufuhr verbunden sind, in einen an sich bekannten Ringspalt (6) übergehen, der seinerseits über Kanalbohrungen (5) mit dem Entflammungsraum (19) verbunden ist.
  2. 2. Flammglühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die diametralen Kraftstoff-Einmündungen (14) im Kerzengehäuse (1) angeordnet sind.
  3. 3. Flammglühkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Querschnittsflächen aller Kanalbohrungen (5) kleiner ist als die Summe der Querschnittsflächen aller Kraftstoff-Einmündungen (14).
  4. 4. Flammglühkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vier bis zehn symmetrisch angeordnete Kanalbohrungen (5) vom Ringspalt (6) zur Peripherie des verjüngten Endes (3) des Glühstabes (2) verlaufen.
  5. 5. Flammglühkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vier bis zehn symmetrisch angeordnete Kanalbohrungen (5) vom Ringspalt (6) bis zur Peripherie des Isolierkörpers (8) verlaufen.






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