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Mit flüssigem Brennstoff arbeitender Druckverdampferbrenner Die Erfindung
bezieht sich auf einen mit flüssigem Brennstoff gespeisten Druckverdampferbrenner,
dessen Druckverdampfer aus einer um die Brennerachse angeordneten, einen zentralen
Verdampferkanal umschließenden, ringförmigen Verdampferkammer besteht und der mit
einer verstellbaren, im Flammenbereich angeordneten Flammenleitvorrichtung versehen
ist.
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Druckverdampferbrenner der vorbeschriebenen Art sind bereits in den
verschiedensten Ausführungsformen bekanntgeworden. Die Flammenleitvorrichtung bestand
dabei entweder aus einem verstellbaren Düsenventil oder aus einem im Bereich zwischen
Düse und Verdampfer verschiebbaren, ringförmigen Leitapparat, z. B. Trichtern und
Rohren oder einer schwenkbaren Blende. Hierbei ergab sich jedoch der Nachteil, daß
der Verdampfer in dem abgeschirmten Bereich nur sehr wenig erwärmt wurde und sich
somit leicht Ablagerungen schwerer siedender Brennstoffbestandteile ansetzten, die
durch plötzliches Ablösen zur Verstopfung der Düse und/oder durch langsames Aufbauen
zu anderen Störungen führten.
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Es wurde auch schon der Vorschlag gemacht, hinter dem Verdampfer einen
teilweise aus dessen Rückwand gebildeten Brennerraum vorzusehen, in den durch Verschieben
einer rohrförmigen Flammenleitvorrichtung ein regelbarer Anteil der Flammenströmung
eingeleitet werden kann. Auch diese Einrichtung erlaubt jedoch nur eine geringe
Änderung der Verdampfertemperatur und ist wegen ihrer starken Neigung zum Verrußen
nur für leicht flüchtige Brennstoffe verwendbar.
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Mit der Erfindung soll nunmehr ein Druckverdampferbrenner geschaffen
werden, der eine große Änderung der Verdampfertemperatur ermöglicht und dadurch
mit flüssigen Brennstoffen verschiedenster Viskosität betrieben werden kann.
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Auch sollen die Probleme des Flammenstoßes und die Schwierigkeiten
der Ablagerung von Brennstoffrückständen im Verdampfer, wie sie bei Brennern dieser
Art durch die stark unterschiedlichen Verdampfungstemperaturen der verwendbaren
Brennstoffe auftreten, gelöst werden.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Verdampferkammer in an
sich bekannter Weise von einem Mantel im Abstand umgeben wird, wodurch ein aus diesem
und dem Außenmantel der Verdampferkammer gebildeter ringförmiger Kanal entsteht
und die Flammenleitvorrichtung so angeordnet und ausgebildet ist, daß sie die Einleitung
eines Teiles der Flammenströmung in diesen ringförmigen Kanal in einer ihrer beiden
Endstellungen bewirkt und in der anderen Endstellung verhindert. Der ringförmige
Kanal, der bei Druckverdampferbrennern zum Abzug der Flammengase einer unter dem
Verdampfer abbrennenden Anheizmenge bereits bekanntgeworden ist, dient hier gleichzeitig
zur Steuerung der Verdampfertemperatur. Die Verdampferkammer wird bei der vorgeschlagenen
Lösung von dem zentralen Kanal her stets über die gesamte Länge beheizt, bei Verwendung
schwerer siedender Brennstoffe jedoch zusätzlich noch von außen erwärmt.
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Besonders zweckmäßig ist dabei die Verwendung einer an sich bekannten
rohrförmigen Leitvorrichtung, die verschiebbar angeordnet wird.
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Bei Druckverdampferbrennern mit horizontal verlaufender Brennerachse
hat es sich als sehr zweckmäßig erwiesen, die verschiebbare rohrförmige Leitvorrichtung
an ihrem verdampferseitigen Ende mit Aussparungen oder einer entsprechenden Abschrägung
zu versehen, infolge deren die Flamme nach oben früher austreten kann. Der Verdampfer
wird bei dieser Ausführungsform in seinem oberen Teil stets stärker erwärmt, was
eine gleichmäßigere und stoßfreiere Verbrennung gewährleistet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes bildet
man die ringförmige Leitvorrichtung so aus, daß sie in den Verdampferkanal einschiebbar
ist und in eingeschobener Stellung mit ihrem der Düse zugewandten Ende nicht mehr
als 5 cm, vorzugsweise nicht mehr als 2 cm, über das Verdampferkammerende hinausragt.
Dabei ist es, um eine nach wie vor starke Erwärmung des Verdampferinnenmantels zu
erreichen, sehr wesentlich, daß bei eingeschobener Leitvorrichtung wenigstens
im
oberen Teil ein aus Verdampferkanalwand und Außenfläche der Leitvorrichtung gebildeter
Luftspalt verbleibt, der durch die hier auftretenden hohen Strömungsgeschwindigkeiten
der Flamme eine starke Wärmeabgabe gewährleistet.
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Wie ausgedehnte Dauerversuche ergeben haben, ist es aus strömungstechnischen
Gründen und insbesondere aber auch, um ein Zusetzen des Verdampfers mit Brennstoffrückständen
zu vermeiden, besonders zweckmäßig, wenn der Abstand zwischen Düsenkörper und düsenseitigem
Verdampferkammerende mindestens das 1,5fache der Verdampferkammerlänge beträgt und
die rohrförmige Leitvorrichtung eine Länge von mindestens 4 cm besitzt.
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Eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes besteht darin,
den austrittseitigen Querschnitt der Leitvorrichtung größer als den Querschnitt
des zentralen Verdampferkanals auszubilden, so daß die Leitvorrichtung nicht mehr
in diesen eingeschoben werden kann. Um die Einleitung eines Teiles der Flammenströmung
in dem ringförmigen den Verdampfer umgebenden Kanal zu ermöglichen, wird bei diesem
Ausführungsbeispiel die Leitvorrichtung in Richtung Düse zurückgezogen.
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In jedem Fall hat sich jedoch die Verwendung von zwei Düsen, aus denen
der Brennstoff gegen den Druckverdampfer gesprüht wird, als vorteilhaft erwiesen,
wenn die Düsenachsen einen spitzen Winkel bilden, dessen Scheitel im wesentlichen
auf der Brennerachse noch vor dem düsenseitigen Verdampferkammerende liegt. Auch
läßt sich eine ideale Luftzumischung für die verschiedenen Betriebszustände in jedem
Fall erreichen, wenn man den den Druckverdampfer im Abstand umgebenden Mantel gegen
den Düsenkörper hin verlängert und sich dabei kegelförmig erweitern läßt.
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Bezüglich des Zusetzens der Verdampferkammer mit Brennstoffrückständen
hat sich ein ringzylindrischer Druckverdampfer als besonders zweckmäßig herausgestellt,
dessen Außendurchmesser die Verdampferkammerlänge um höchstens 40 % übersteigt und
um höchstens 10 % unterschreitet. Ein derartiger Druckverdampfer zeigt auch bei
allseitiger Erwärmung nach mehreren Betriebsstunden bei Verwendung von Heizöl kaum
Rückstände und verhindert auch, daß bei entsprechender Einstellung der Flammenleitvorrichtung
Temperaturen entstehen, die bei Benzinbetrieb den Ausfall von Blei begünstigen und
damit Anlaß zur Verstopfung der Austrittsdüse bzw. Austrittsdüsen geben könnten.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Druckverdampferbrenners dargestellt; in F i g. 1 ist ein Druckverdampferbrenner
mit in den Druckverdampfer einschiebbarer Leitvorrichtung, in F i g. 2 mit zwischen
Düsenkörper und Druckverdampfer verschiebbarer Leitvorrichtung dargestellt. Der
Druckverdampfer 1 des in F i g. 1 gezeigten Brenners besteht aus einer ringzylindrischen
Verdampferkammer 2 und umschließt einen zentralen Verdampferkanal 3, in dem
die im wesentlichen rohrförmige Leitvorrichtung 4 im eingeschobenen Zustand dargestellt
ist. Der Brennstoff wird der Verdampferkammer 2 durch die Brennstoffzuleitung
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zugeführt und gelangt im verdampften Zustand über die Druckleitung 6 zum
Düsenkörper 7, von wo aus er durch die mittels der Handräder 8 und 9 verschließbaren
Düsen 10 und 11 in Richtung Verdampfer gesprüht wird. Da die Düsen
bei waagerecht angeordnetem Brenner in der Horizontalebene liegen, wurde der hintere
Teil des Brenners gegenüber dem Verdampferteil um 90° gedreht gezeichnet, um die
vorteilhafte Winkelstellung und Anordnung der Düsen innerhalb des Gehäuses sichtbar
zu machen.
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Der Druckverdampfer 1 wird von einem Mantel 12,
der gegen
den Düsenkörper 7 hin verlängert und durch ein sich kegelförmig erweiterndes Teil
13 fortgesetzt ist, im Abstand umgeben. Dadurch entsteht ein aus dem Mantel
12 und dem Außenmantel 14 des Druckverdampfers 1 gebildeter ringförmiger
Kanal 15, in den die Brennerflamme je nach Stellung der Leitvorrichtung 4 gelangen
kann oder nicht. Wird die Leitvorrichtung 4 mit Hilfe des Gestänges 16, das
der übersicht halber abgebrochen wurde, aus seiner eingeschobenen Stellung herausgezogen
und in die gestrichelt angedeutete Lage gebracht, so gelangt der von den Düsen kommende
Brennstoffdampfstrahl und damit nach Zündung die Brennerfiamme ausschließlich in
deal zentralen Verdampferkanal 3 des Druckverdampfers 1. Letzterer
wird dadurch weniger stark erwärmt und weist demzufolge die idealen Betriebsbedingungen
für leicht flüchtige Brennstoffe, beispielsweise Benzin, auf. Soll der gleiche Brenner
anschließend mit Heizöl betrieben werden, so bringt man die Leitvorrichtung
4 in die in der Zeichnung dargestellte Lage, wodurch nunmehr sowohl der Innen-
als auch der Außenmantel des Druckverdampfers und zusätzlich auch seine Stirnseite
von der Flamme erwärmt werden.
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Besonders wesentlich und vorteilhaft ist die dargestellte Einführung
des Brennstoffes in den unteren Teil der Verdampferkammer 2 und Ableitung
des Brennstoffdampfes aus dessen oberen Teil. Eine Ablagerung von Brennstoffrückständen,
aber auch ein Stoßen bei Betrieb des Brenners mit leicht flüchtigen Brennstoffen
wird dadurch weitgehendst vermieden. Im Hinblick hierauf ist auch die Abschrägung
17 der Leitvorrichtung 4 an seinem verdampferseitigen Ende sehr wesentlich,
da hierdurch die Flamme aus dem oberen Teil der Leitvorrichtung früher austreten
kann und durch die demzufolge eintretende stärkere Erwärmung des über der Horizontalebene
gelegenen Verdampferteiles das Stoßen des Brenners auch bei höheren Verdampfertemperaturen
verhindert wird.
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Sehr wesentlich ist auch der aus Leitvorrichtung 4
und dem Innenmantel
18 des Druckverdampfers 1 gebildete Luftspalt 19, der bewirkt, daß auch bei eingeschobener
Leitvorrichtung 4 der Druckverdampfer 1 von dem zentralen Verdampferkanal
her genügend stark erwärmt wird.
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Hervorzuheben ist noch die besonders günstige Zuführung der Verbrennungsluft
durch die Einlässe 20, die sich in Form von bogenförmigen Langlöchern auf
der ringförmigen Fläche 21 des Teiles 13 verteilen und die sich durch
die verstellbare Scheibe 22 in ihrer Größe variieren lassen.
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Bei dem in F i g. 2 dargestellten Brenner, dessen Arbeitsweise mit
Ausnahme der Flammenleitvorrichtung mit der des an Hand der F i g. 1 beschriebenen
Brenners identisch ist, wurden gleiche Teile mit gleichen Ziffern bezeichnet.
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Hier ist die Flammenleitvorrichtung, die wiederum aus einer rohrförmigen
Leitvorrichtung 23 besteht, in den zentralen Verdampferkanal 3 des Druckverdampfers
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nicht einschiebbar. Für den Betrieb mit leichtflüchtigen Brennstoffen wird die Leitvorrichtung
23 in die gestrichelt eingezeichnete Stellung gebracht und dadurch die Flamme durch
den zentralen Verdampferkanal 3 des Druckverdampfers l geführt. In der ausgezogenen
Stellung in Düsennähe kann die Flamme auch in den ringförmigen Kanal 15 gelangen,
so daß in diesem Fall der Druckverdampfer stärker erwärmt wird. Durch den Flansch
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kann der gesamte Brenner an einer Feuerungstür befestigt werden. Der untere
Teil des Mantels 12 bildet durch den Abschlußsteg 25 und die Zulauffläche 26 gleichzeitig
eine Art Anheizschale, in die vor dem Start des Brenners durch Betätigung des gleichzeitig
als Sicherheitseinrichtung arbeitenden Ventils 27 der Brennstoff aus der Düse 11
einläuft. Der anschließend dann entzündete Brennstoff bringt den Druckverdampfer
auf Betriebstemperatur.
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Da nicht allein die Größenverhältnisse einzelner Teile des Brenners,
sondern auch die Abmessungen für sich wegen des Zusammenspielens der verschiedenartigsten
Probleme, wie Zusetzen des Druckverdampfers und der Düse, Konstanthaltung der Leistung,
Stoßen des Brenners bei Betrieb mit leichtflüchtigen Brennstoffen u. a. in langwierigen
Versuchen ermittelt wurden, und teils für sich, teils in Kombination untereinander
erhebliche Vorteile mit sich bringen, ist in der F i g. 2 ein auch für die F i g.
1 gültiger Maßstab von 5 cm Länge vorgesehen.