DE1220545B

DE1220545B - Zerstaeubungsbrenner

Info

Publication number: DE1220545B
Application number: DEL34023A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Robert Von Linde
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-08-22
Filing date: 1959-08-22
Publication date: 1966-07-07

Description

Zerstäubungsbrenner Die Erfindung bezieht sich auf einen Zerstäubungsbrenner mit einer Zerstäubungsdüse, einem Verdichter für die Zerstäubungsluft und einer davon unabhängigen Zufuhr von Verbrennungsluft, wobei die der Düse zugeführte Brennstoffmenge entsprechend der Verbrennungsluftmenge einstellbar ist.
Bei solchen Zerstäubungsbrennern läßt sich keine beliebig kleine Brennstoffmenge einstellen, da auf Grund der quadratischen Abhängigkeit zwischen der Luftmenge und dem für die Zuteilung des Brennstoffes maßgeblichen Druck bei geringer Luftmenge die Regelung der Brennstoffmenge sehr ungenau wird und die Einhaltung eines stöchiometrischen Gemisches nicht gewährleistet werden kann. Demzufolge arbeiten derartige Brenner meist im Vollast- oder oberen Teillastbereich und werden bei Erreichen der gewünschten Temperatur abgeschaltet und bei Bedarf neu gezündet.
Nun wäre es aber häufig vorteilhaft, den Brenner auch mit geringer Teilbelastung zu betreiben, um eine ständige Betriebsbereitschaft zu gewährleisten. Dadurch könnte auf eine elektrische Zündung mit den erforderlichen hohen Spannungen verzichtet werden, es würde ein zu starkes Abkühlen des Brennerrohres vermieden, und die Zeitspanne vom Moment der Zündung bis zum Wiederanspringen des Brenners, die durch eine sehr unvollkommene Verbrennung gekennzeichnet ist, würde in Fortfall kommen.
Es sind Verdampfungsbrenner bekannt, die einen durchgehenden Betrieb ermöglichen. Bei diesen Brennern wird die Brennstoffinenge durch ein temperaturbeeinflußtes Brennstoffregelventil eingestellt, und die von einem Verdichter geförderte Verbrennungsluft kann durch eine Drosselklappe in Abhängigkeit von der Brennstoffmenge geregelt werden. Brennstoffmenge und Luftmenge können so weit gedrosselt werden, daß nur eine Zündflamme brennt. Abgesehen von dem Nachteil, daß bei dieser Ausführung der Verdichter auch beim Betrieb nur einer Zündflamme mit voller Leistung arbeiten muß, was unwirtschaftlich ist, fäßt sich diese Art der Regelung nicht bei Zerstäubungsbrennem verwenden, da dort die Regelung der Brennstoffmenge nicht direkt durch ein temperaturbeeinflußtes Regelglied, sondern in Abhängigkeit von der Verbrennungsluftmenge erfolgt und diese Regelung bei sehr geringen Luftmengen, wie sie im unteren Teillastbereich oder zur Aufrechterhaltung einer Zündflamme nötig sind, aus den vorher erwähnten Gründen nicht mit ausreichender Genauigkeit möglich ist.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Zerstäubungsbrenner zu schaffen, mit dem ein ununterbrochener Betrieb, d. h. ein Betrieb, bei dem der Brenner bei Erreichen der gewünschten Temperatur nicht abgeschaltet zu werden braucht, ermöglicht wird. Aus der Erkenntnis heraus, daß eine genaue Regelung der Brennstofnenge in Abhängigkeit von der Verbrennungsluftmenge schon nicht im unteren Teillastbereich und noch weniger beize Betrieb nur einer Zündflamme möglich ist, sieht die Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe eine Begrenzungsvorrichtung vor, die bei abgeschalteter Verbrennungsluftzufuhr eine mindestens zur Aufrechterhaltung einer Zündflamme notwendige Brennstoffmenge einstellt, wobei der Verdichter für die Zerstäubungsluft so bemessen ist, daß er eine zur Verbrennung dieser Brennstoffmenge ausreichende Luftmenge liefert. Dadurch ist es möglich, den Brenner mit guter Verbrennung in Bereichen zu betreiben, die weniger als 10 °/u der Vollast betragen können.
Die Begrenzungseinrichtung besteht beispielsweise aus einem verstellbaren Anschlag für die Nadel eines von der Verbrennungsluftmenge gesteuerten, zur Einstellung der Brennstoffmenge dienenden Nadelventils.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert.
In der Förderleitung 1 eines nicht dargestellten Verdichters für die Verrbennungsluft befindet sich eine Drosselvorrichtung 2, durch welche die Verbrennungsluftmenge dem jeweiligen Bedarf angepaßt werden kann. Diese Drosselvorrichtung, die in der Zeichnung als einfache Drosselklappe dargestellt ist, kann je nach Erfordernis willkürlich von Hand oder durch ein selbsttätig arbeitendes Verstellglied an sich bekannter Art, z. B. durch einen Wärmefühler od. dgl., betätigt werden. In der Leitung 1 ist weiterhin eine Venturidüse 3 angeordnet, in deren engstem Querschnitt 4 ein Teil der in der Gebläseluft enthaltenen Druckenergie in Bewegungsenergie umgesetzt und dadurch ein gegenüber dem Vordruck verminderter Druck erzeugt wird. Die entstehende Druckdifferenz ist ein Maß für die durch die Leitung 1 hindurchströmende Luftmenge.
An einen Behälter 5 ist eine Brennstoffleitung 6 angeschlossen, deren Mündung durch ein mit einem Schwimmer 7 verbundenes Ventil 8 beherrscht wird. Dieses Ventil schließt die Brennstoffleitung ab, wenn der- Flüssigkeitsstand im Behälter 5 ein bestimmtes Niveau erreicht hat und gibt den Brennstoffzutritt vorübergehend frei, wenn der Flüssigkeitsstand abzusinken beginnt. Der Flüssigkeitsstand im Behälter 5 bleibt also innerhalb zulässiger Schwankungen stets auf gleicher Höhe. Unterhalb des Flüssigkeitsspiegels ist an den Behälter 5 eine Leitung 9 angeschlossen, die zu einer Einlaßkammer 10a im Gehäuse eines Nadelventils 10 führt. In diesem Gehäuse befindet sich eine Scheidewand 11, die eine durch eine spitze Ventünadel12 beherrschte Durchflußöffnung hat und die Einlaßkammer. 10a von einer Auslaßkammer 13 trennt. Der durch den Boden des Nadelventils 10 flüssigkeitsdicht und längsverschiebbar hindurchgeführte Schaft der Ventilnadel 12 ist mit einer Membran 15 verbunden, die zwei Kammern 16 und 17 des Gehäuses 20 trennt. Durch eine Leitung 18 wird der vor der Venturidüse 3 herrschende Druck auf die Kammer 16 übertragen, während in der Kammer 17 der im engsten Querschnitt 4 der Venturidüse vorhandene Druck über die Druckentnahmeleitung 19 zur Einwirkung kommt. Eine Rückführfeder 21 ist bestrebt, die Membran 15 mit der Ventilnadel 12 gegen :das obere Stirnende des Gehäuses des Nadelventils 10 zu bewegen. Diesem Bestreben wirkt die von der Luftströmung in der Leitung 1 abhängige Druckdifferenz entgegen- mit dem Ergebnis, daß die Ventilnadel 12 in Abhängigkeit von der Verbrennungsluftmenge einen entsprechenden Durchlaßquer-"schniit freigibt und bei sehr geringem Luftdurchgang "durch die Leitung 1 den Durchlaßquerschnitt im Ventilgehäuse 10 zu drosseln beginnt.
Um nun auch im unteren Teillastbereich einen für die ständige Betriebsbereitschaft bzw. für die Grundbelastung des Brenners ausreichenden Brennstoffdurchgang zu gewährleisten, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in die Stirnwand des Ventilgehäuses als Begrenzungsvorrichtung eine Schraube 22 eingesetzt, deren inneres Stirnende einen Anschlag für die Ventilnadel 12 bildet, wenn kein zur überwindung der Vorspannung der Feder 21 ausreichender Druckunterschied in der Leitung 1 entsteht.
Diese Anschlagschraube 22 wird so eingestellt, daß jeweils ein für die Zuführung der erforderlichen Brenustoffteilmenge gerade ausreichender enger Durchgangsspalt im Ventil 10 vorhanden ist. Das gleiche kann durch einen besonderen engen Nebenkanal erreicht werden, über den die entsprechende Mindestbrennstoffmenge unmittelbar zur Ventilkammer 13 bzw. zu der an diese Kammer angeschlossenen Brennstoffleitung 24 fließt.
Diese Brennstoffleitung endet in einer Zerstäubungsdüse 25, welche sich am Ende der Förderleitung 26 eines Luftverdichters 27 befindet. Dieser Verdichter liefert die für das Ansaugen und Zerstäuben des Brennstoffes erforderliche Luftmenge und ist so bemessen, daß er bei ausbleibender Verbrennungsluftzufuhr aus der Leitung 1 eine Luftmenge fördert, die zur einwandfreien Verbrennung der für die GrundbelastungodereineZündflamme erforderlichenBrennstofmenge ausreicht. Dabei ergibt sich sowohl bei geringer Grundbelastung als auch bei voller Leistung ein gut aufbereitetes Gemisch, das in allen Belastungsstufen trotz der weitgehend veränderlichen Luftmenge eine zweckentsprechende Zusammensetzung hat und infolgedessen auch in vergleichsweise engen Verbrennungskammern mit nicht rußender Flamme einwandfrei verbrannt werden kann. Die Zeichnung zeigt eine solche Verbrennungskammer in Gestalt des Innenrohres 30 eines doppelwandigen Stahlrohres 31, das beispielsweise zur Beheizung eines Industrieofens für die Wärmebehandlungmetallischer Werkstücke dienen kann. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel bildet das Abgasrohr 32 dieses Stahlrohres einen Teil eines Wärmeaustauschers 33. An den ringzylindrischen Hohlraum dieses Wärmeaustauschers ist einerseits die Verbrennungsluftleitung 1 undandererseits einKrümmer 34 angeschlossen, welcher die vorgewärmte Luft einer in der Verbrennungskammer 30 angeordneten Mischdüse 35 zuführt.
Selbstverständlich- kann der Erfindungsgegenstand auch bei solchen Zerstäubungsbrennem verwendet werden, bei denen die Verbrennungsluft durch natürlichen oder künstlichen Zug gefördert wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Zerstäubungsbrenner mit einer Zerstäubungsdüse, einem Verdichter für die Zerstäubungsluft und einer davon unabhängigen Zufuhr von Verbrennungsluft, wobei die der Düse zugeführte Brennstoffmenge entsprechend der Verbrennungsluftmenge einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Begrenzungsvorrichtung (22) vorgesehen ist, die bei abgeschalteter Verbrennungsluftzufuhr eine mindestens zur Aufrechterhaltung einer Zündflamme notwendige Brennstoffmenge einstellt, und daß der Verdichter (27) für die Zerstäubungsluft so bemessen ist, daß er eine zur Verbrennung dieser Brennstoffmenge ausreichende Luftmenge liefert.
2. Zerstäubungsbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsvorrichtung (22) aus einem verstellbaren Anschlag für die Nadel (12) eines von der Verbrennungsluftmenge gesteuerten, zur Einstellung der Brennstoffmenge dienenden Nadelventils (10) besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 273 657; britische Patentschriften Nr. 717 340, 363 796; USA.-Patentschrift Nr. 2 396 031.