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Sicherheitseinrichtung für einen Druckverdampferbrenner Die Erfindung
bezieht sich auf eine Sicherheitseinrichtung für einen Druckverdampferbrenner, dem
flüssiger Brennstoff über eine Verdampferkammer zugeführt wird und bei dem ein Ventil
in der Brennstoffzulaufleitung angeordnet ist, das in geschlossenem Zustand von
Hand durch Betätigen eines Druckknopfes von seinem Schließsitz abgehoben, d. h.
geöffnet werden kann. Dabei wird eine Ankerplatte gegen einen Elektromagneten gepreßt,
den ein vom Brenner mittels einer thermoelektrischen Vorrichtung erzeugter Thermostrom
erregt.
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Thermoelektrisch gesteuerte Ventile der vorbeschriebenen Art, die
sowohl mit in Strömungsrichtung als auch gegen die Strömungsrichtung des Brennstoffes
bewegten Dichtungen bekannt geworden sind, wurden bisher hauptsächlich bei Gasbrennern,
aber auch schon bei mit flüssigem Brennstoff betriebenen Schalenbrennern verwendet,
sie haben jedoch bei Druckverdampferbrennern, die mit einer Verdampferkammer arbeiten,
noch keine Anwendung gefunden. Hier wurde bisher als Sicherheitseinrichtung, soweit
überhaupt eine solche Verwendung fand, eine vom Brenner beheizte Steigleitung benutzt,
die über eine Schwelle geführt war und mit einer Schwimmereinrichtung in Verbindung
stand, wobei der gesamte Aufbau der Einrichtung, wie dem deutschen Gebrauchsmuster
1705 028 entnommen werden kann, verhältnismäßig kompliziert war.
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Bei diesen und den ohne eine Sicherheitseinrichtung arbeitenden Druckverdampferbrennern
beansprucht jedoch, insbesondere bei Verwendung schwer flüchtiger Brennstoffe, das
Erwärmen der Verdampferkammer auf die Betriebstemperatur, d. h. auf die Verdampfungstemperatur
des Brennstoffes, viel Zeit, und eine genaue Überwachung des Druckverdampferbrenners
während der Startzeit ist erforderlich.
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Nach der Erfindung soll nunmehr ein Druckverdampferbrenner geschaffen
werden, dessen Startzeit gegenüber der bisher benötigten verkürzt werden kann, ohne
daß hierdurch die Betriebssicherheit des Druckverdampferbrenners beeinträchtigt
wird.
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Diese Aufgabe wird mit dem Erfindungsgegenstand dadurch gelöst, daß
das an sich bekannte thermoelektrisch gesteuerte Ventil, in Strömungsrichtung des
Brennstoffes gesehen, vor der Verdampferkammer angeordnet und dabei ein Ventil verwendet
wird, dessen den Abschluß bewirkende Dichtung beim Öffnen des Ventils gegen die
Strömungsrichtung des Brennstoffes bewegbar ist.
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In der vorgeschlagenen Lösung wird die Brennstoffzulaufleitung von
der Verdampferkammer während des Anheizvorganges hermetisch abgeschlossen, so daß
der in ihr befindliche Brennstoff schneller auf den erforderlichen Düsendruck kommt,
wobei der bis zum Erreichen der Verdampfungstemperatur an der Brennerdüse austretende
vorgewärmte Brennstoff die Brennstoffmenge in der Anheizschale laufend ergänzt und
sich hierdurch die in der Verdampferkammer auf die Verdampfungstemperatur zu bringende
Brennstoffmenge verringert. Andererseits kann sich durch die Bewegbarkeit der Ventildichtung
gegen die Strömungsrichtung des Brennstoffes beim Öffnen während des Anheizvorganges
in der Verdampferkammer kein Überdruck ausbilden, der ein Aufreißen des Kammermantels
bewirken könnte. Das Ventil wirkt somit gleichzeitig als selbsttätige Überdrucksicherung
für die Verdampferkammer, so daß mit dieser Sicherheitseinrichtung auch mit Benzin
arbeitende Druckverdampferbrenner betrieben werden können.
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Nachdem die mit einer Verdampferkammer arbeitenden Druckverdampferbrenner
gegenüber Schalenverdampferbrenner verhältnismäßig zugunabhängig und in weiten Grenzen
regelbar sind, wird durch den erfindungsgemäßen Vorschlag auch der Anwendungsbereich
von mit schwer flüchtigen Brennstoffen betriebenen Druckverdampferbrennern, die
die vorerwähnten Eigenschaften aufweisen, erweitert.
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Das dabei gleichzeitig als Startbeschleuniger, Sicherheitsabschluß
und Überdrucksicherung arbeitende Ventil beansprucht darüber hinaus nur wenig Raum
und ermöglicht das Weglassen eines als Zulaufregler arbeitenden Schwimmers, der
die Störungsanfälligkeit eines Druckverdampferbrenners erhöht.
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Um das Ventil auch als Steuervorrichtung beim Einlassen der Brennstoffanheizmenge
verwenden zu können, wird ferner vorgeschlagen, eine an sich bekannte Anheizschale
zur Aufnahme von Brennstoff, der beim Start des Druckverdampferbrenners entzündet
wird
und die Verdampferkammer auf die benötigte Arbeitstemperatur bringt, so anzuordnen,
daß nicht verdampfter, in dünnem Strahl aus der Brennerdüse austretender Brennstoff
von ihr aufgefangen wird.
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Will man die Startzeit besonders kurz halten. so ordnet man die thermoelektrische
Vorrichtung im Flammenbereich der in der Anheizschale verbrennenden Anheizbrennstoffmenge
und gleichzeitig im Flammenbereich der Brennerdüse bei normalem Arbeitsbetrieb an.
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Besonders vorteilhaft kann jedoch, wie an Hand der Zeichnungserläuterung
näher gezeigt werden soll. die Anordnung der thermoelektrischen Vorrichtung an einer
Stelle des Verbrennungsgasweges erfolgen. an der sie bei Abbrand der Anheizmenge
für die notwendige Erregung des Elektromagneten nicht genügend erwärmt wird, jedoch
nach Zündung des aus der bzw. den Brennerdüsen austretenden Dampfes für die Erregung
genügend Wärmeenergie zugeführt bekommt.
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Eine andere Möglichkeit, die die gleichen Vorteile wie die vorbeschriebene
Anordnung mit sich bringt, aber dafür an die the-rmoelektrische Vorrichtung größere
Anforderungen stellt, kann in der Erwärmung derselben durch den aus der Verdampferkammer
kommenden trockenen, noch nicht gezündeten Brennstoffdampf bestehen. Diese Anordnung
kommt besonders für große Brennerleistungen in Frage. Sie spricht im Gegensatz zu
den vorbeschriebenen Lösungen erst an, wenn der Brennstoffdampf im trockenen Zustand
vorliegt, und verhindert damit einen längeren Betrieb mit zu feuchtem Düsenstrahl,
der leicht zu einer Verrußung der Brenneranlage führt.
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Günstig wirkt sich auch aus, wenn man das in der Brennstoffzuleitung
vorgesehene Ventil an einer Stelle anordnet, die tiefer als die Verdampferkammer
gelegen ist, weil bei Schließen des Ventils dessen Brennstoffinhalt nicht mehr in
die Verdampferkammer läuft.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dar.
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Die Verdampferkammer 1 wird über die vom nicht gezeichneten Vorratsbehälter
kommende Brennstoffzulaufleitung 2, in der das Ventil 3 eingeschaltet ist, mit Brennstoff
versorgt.
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Um den Druckverdampferbrenner zu starten, wird zunächst der Druckknopf
4 des Ventils 3 betätigt und damit die Dichtung 5 von ihrem Dichtsitz 6 abgehoben.
Dadurch gelangt Brennstoff über die Verdampferkammer 1 und die Druckleitung 7 zur
Brennerdüse B. Von hier aus wird derselbe mit dünnem Strahl in die Anheizschale
9 gespritzt. Ist genügend Brennstoff ausgetreten, so läßt man den Druckknopf 4 durch
die Ventilfeder 10 wieder zurückspringen und unterbricht damit den weiteren Brennstoffzulauf.
Anschließend wird der Brennstoff in der Anheizschale 9 entzündet und bringt die
vollgelaufene Verdampferkammer 1 auf Betriebsdruck. Letzterer ist erreicht, wenn
Dampf aus der Brennerdüse 8 ausströmt, der sich entzündet und die weitere Erwärmung
der Verdampferkammer 1 übernimmt.
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Inzwischen ist aber auch die thermoelektrische Vorrichtung 11 so erwärmt
worden, daß der thermoelektrisch erregte Elektromagnet 12 genügend Kraft
besitzt, um bei nochmaliger Betätigung des Druckknopfes 4 die Ankerplatte 13 fest-
und damit das Ventil offenzuhalten. Bei Erlöschen des Druckverdampferbrenners durch
irgendeine Störung, beispielsweise Verstopfung der Düse, kühlt die thermoelektrische
Vorrichtung 11, deren Zuleitungen in einem Rohr 14 und einem darin isoliert geführten
Draht 15 bestehen, ab. und die Ventilfeder 10 löst infolge mangelnder Erregung
die Ankerplatte 13 vom Elektromagneten 12. Das Ventil ist damit wieder geschlossen
und die weitere Brennstoffzufuhr unterbrochen.
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Wird während des Anheizvorganges infolge Unkenntnis der Betriebsvorschrift
mittels des Stellrades 16 die Brennerdüse 8 geschlossen, so entsteht in der Verdampferkammer
1 nach einiger Zeit ein überdruck, der selbsttätig ein Abheben der Dichtung
5 und damit ein Rückströmen von Brennstoff aus der Verdampferkammer 1 bewirkt.
Die eventuelle mögliche Explosionsgefahr bei falscher Bedienung ist damit ausgeschlossen.
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Um zu vermeiden, daß beim Starten des Druckverdampferbrenners, ebenfalls
durch Unkenntnis der Betriebsanweisung, der Druckknopf 4 nach Entzünden der Anheizmenge
schon vor Austritt von Brennstoffdampf aus der Brennerdüse 8 betätigt wird und infolge
der Erwärmung der thermoelektrischen Vorrichtung 11 durch die Anheizmenge der Elektromagnet
12 das Ventil offenhält, wird die thermoelektrische Vorrichtung besser an
die gestrichelt eingezeichnete Stelle 17 gebracht. Hier kann sie durch die
Anheizmenge nicht erwärmt werden, sondern spricht erst auf den gezündeten Dampfstrahl
an. Wird der Druckknopf 4 bei dieser Konstruktion zu früh betätigt und strömt
demzufolge aus der Brennerdüse weiterer Brennstoff in dünnem Strahl in die Anheizschale
9, so schließt das Ventil sofort nach Loslassen des Druckknopfes.
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Bei Anordnung der thermoelektrischen Vorrichtung 11 im Flammenbereich
der Anheizschale 9 muß in der Brennstoffzulaufleitung deshalb noch eine weitere
Absperrmöglichkeit vorgesehen sein, während diese bei der gestrichelt dargestellten
Anordnung der thermoelektrischen Vorrichtung 11 an der Stelle 17
wegfallen
kann.
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Selbstverständlich kann man die thermoelektrische Vorrichtung
11 auch in den heißen Dampfstrahl legen. Falls die Strömungsverhältnisse
bei der letzterwähnten Ausführungsform durch den ganz in der Nähe der Brennerdüse
angeordneten Fühler der thermoelektrischen Vorrichtung ungünstig beeinflußt werden,
kann der Fühler in die von der Verdampferkarnmer 1 kommende Druckleitung 7 eingebaut
werden.
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Die Erfindung ist keineswegs auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern kann auch durch Anordnung der thermoelektrischen Vorrichtung
an den verschiedensten Stellen der Abgaswege und ebenso unter Vornahme anderer Abwandlungen
an der dargestellten Verdampferkammer und dem Ventil verwirklicht werden.