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Vorrichtung zur Regelung der Brennstoffzufuhr zu einem Brenner in Abhängigkeit von der Änderung der Viskosität des flüssigen Brennstoffes.
Die Erfindung bezieht sich auf an sich bekannte Brennereinrichtungen für flüssige Brennstoffe, insbesondere für Schweröl. Solche Brenner haben in erster Linie die Aufgabe, das Brennöl durch innige
Mischung mit der Verbrennungsluft so vorzubereiten, dass eine zweckentsprechende Verbrennung gewährleistet ist.
Bei diesen Vorrichtungen wird die Dosierung des Brennöls mittels einer regelbaren oder festen Öffnung erzielt, durch welche das Öl unter dem Einfluss eines veränderlichen oder gleichbleibenden Druckes hindurchströmt.
In allen diesen Fällen ist die Brennstoffabgabe aller solcher Vorrichtungen abhängig von der Viskosität des flüssigen Brennstoffes, so dass es erforderlich erscheint, die Regelung der Vorrichtung stets dann zu beeinflussen bzw. zu ändern, wenn sich die Viskosität des Brennstoffs selbst aus irgendwelchen
Ursachen, wie z. B. infolge Änderung der Temperatur des Öls, der Mischung, der Zusammensetzung usw., ändert.
Die Erfindung hat eine Vorrichtung zum Gegenstand, welche die richtige Dosierung des Brennöls selbsttätig und ständig aufrecht erhält, gleichgültig, welche Änderungen in der Viskosität des Öls und im Betriebe des Brenners auftreten.
Die Vorrichtung kennzeichnet sich dadurch, dass der flüssige Brennstoff durch eine Öffnung bestimmter Form und veränderlichen Querschnitts strömt, die mit einem Teil verbunden ist, welcher von den Änderungen der Viskosität in der Weise beeinflusst wird, dass sich der dem Brennöl zur Verfügung stehende Durchgangsquerschnitt in Abhängigkeit von der Viskosität so ändert, dass die tatsächliche Brennstoffabgabe unabhängig von der Viskosität ist.
Die Zeichnung, welche schematisch einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens darstellt, ohne dass die Erfindung jedoch auf diese besonderen Ausbildungen beschränkt ist, zeigt in Fig : 1 einen sogenannten Progressivbrenner für Schweröle, der mit einer Vorrichtung gemäss der Erfindung zur selbsttätigen Angleichung an die Viskosität des Brennstoffs versehen ist. Fig. 2 stellt in grösserem Massstabe eine andere Ausführungsform der Erfindung dar. Fig. 3 veranschaulicht im besonderen den Absperrkörper. Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführunsgform des auf die Viskositätsänderungen ansprechenden Teiles. Fig. 5 stellt ein drittes Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung dar.
In dem Beispiel der Fig. 1 enthält der Brenner für Schweröle im wesentlichen einen Elektromotor 6, welcher einerseits einen Ventilator 7 und anderseits eine Brennstoffpumpe 8 antreibt. Eine Drosselklappe 9 od. dgl. gestattet die Fördermenge des Ventilators durch Drosselung des Ansaugquerschnittes zu regeln.
Die vom Ventilator 7 gelieferte Druckluft tritt durch ein Kegelrohr 10 aus, in dessen Hals eine Düse 11 mündet, welche in an sich bekannter Weise das Brennöl zuführt, das durch den im Hals des Rohres 10 herrschenden Unterdruck angesaugt wird. Die Düse 11 kann übrigens eine Drehbewegung ausführen, um eine bessere Zerstäubung des Brennöls zu erreichen.
Die Pumpe 8 saugt das Öl aus einem beliebigen Behälter durch ein Rohr 12 an und drückt es durch ein Rohr 13 in einen Behälter 14, welcher die Vorrichtungen gemäss der Erfindung enthält.
Eine Wand 15 unterteilt den Behälter 14 in zwei Räume 16 und 17. In dieser Wand befinden sich zwei Öffnungen 18 und 19.
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Die Öffnung 18 besteht aus einer kalibrierten Tauchdüse. Die Öffnung 19 dient lediglich dazu, einen Druckausgleich zwischen den beiden Räumen 16 und 17 und der Aussenluft herbeizuführen.
Ein Schwimmer 20, der im unteren Teil des Raumes 17 angeordnet ist, kann beim Niedersinken die Mündungsöffnung eines Rohres 21 absperren, dessen anderes Ende mit dem Saugrohr 12 der Pumpe 8 in Verbindung steht.
Ein anderer Schwimmer 22, der im Raum 16 liegt, ist am Ende eines Hebels befestigt, welche auf der Achse eines schwenkbaren Sperrkörpers 23 in solcher Weise sitzt, dass der Sperrkörper die Öffnung 24 weiter öffnet, wenn der Schwimmer abgesunken ist.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist die folgende :
Der Elektromotor 6 läuft mit einer im wesentlichen gleichbleibenden Drehzahl, -was z. B. durch Verwendung eines Synchronmotor leicht zu erreichen ist. Infolgedessen ist auch die Liefermenge der Brennolpumpe 8 im wesentlichen stets die gleiche. Diese Brennstoffmenge ist infolge der Ausbildung
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stehende Brennstoffhöhe das Ausfliessen der überschüssigen von der Pumpe 8 gelieferten Menge in den Raum 17 bewirkt, aus dem der Brennstoff entsprechend dem Spiel des Schwimmers 20 mittels des Rohres 21 von der Pumpe 8 wieder angesaugt wird.
Die Theorie über den Ausfluss viskoser Flüssigkeiten stehllt fest, und die Praxis hat dies bestätigt, dass die über der Öffnung 18 stehende Höhe des Brennstoffspiegels im Raum 16 proportional der Viskositätsziffer des strömenden bzw. umlaufenden Öles ist.
Der Schwimmer 22 stellt sich somit in eine Lage, die sich, dieser kinematischen Viskositätsziffer entsprechend ergibt, wodurch zugleich ein genau bestimmter Wert des Durchgangsquerschnittes festgelegt wird, den der Sperrkörper 23 in der Öffnung 24 freigibt.
Das Ganze verhält sich wie- ein Vergaser für Brennkraftmaschinen, dessen Spritzdüse einen von der Grösse der kinematischen Viskositätsziffer der durchströmenden Flüssigkeit abhängigen veränderlichen Querschnitt besässe, so dass die Menge, welche diese Spritzdüse abgibt, unabhängig von der Viskosität ist, vielmehr lediglich von der Menge der durchströmenden Luft abhängt, welche durch die Stellung der Drossel 9 festgelegt ist.
Eine andere Ausführunsgform des Erfindungsgedankens ist in Fig. 2 und 3 veranschaulicht.
Der Sperrkörper 23 hat die Form eines aus einem Zylinder ausgeschnittenen Rechteckkörpers,
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Die theoretischen und die Versuchsergebnisse des Erfinders haben dargetan, dass die Form der Öffnung 24 so gewählt sein muss, dass der vom Absperrkörper 23 freigelegte Durchgangsquerschnitt proportional der einen Bruchexponenten aufweisenden Potenz der Höhe des Schwimmers 22 über der Ölrücklauföffnung zur Pumpe sein muss. Die Lage und die Grösse dieser Öffnung bestimmen die Lage des Schwimmers in Abhängigkeit von der Strömungsviskositätsziffer.
Der Schwimmer 22 ist in Richtung einer seiner Symmetrieachsen schwenkbar am Ende zweier Hebel 28 und 29 (Fig. 3) gelagert, die auf der Achse 30 des Absperrkörpers 23 sitzen.
Diese gesamte Vorrichtung befindet sich in einem Behälter 31, in den das Rohr 13 mündet, welches das in gleichbleibender Menge von der Pumpe gelieferte Öl zuführt (Fig. 2). Ein zylindrisches Gehäuse 32 ist dicht in den Behälter 31 eirgesetzt.
Der obere, nach dem Innern des Behälters 31 offene Teil des Gehäuses 32 ist mit Gewinde versehen und trägt einen mit entsprechendem Gewinde versehenen Ringkörper 33. Ein fester Ring 34 ist gleichachsig mit dem Gehäuse 32 und über diesem im Behälter 31 angebracht, so dass das im Behälter 31 enthaltene Öl durch den regelbaren Ringraum zwischen den Teilen 33 und 34 ausfliessen, d. h. in den Behälter 32 gelangen kann. Im Innern dieses Behälters 32 befindet sich ein lotrecht beweglicher zylindrischer Becher 35, mit dem eine Stange 36 fest verbunden ist, welche oben zwei zusammen arbeitende Ventilkörper 37 und 38 trägt.
Diese Ventile 37 und 38 verschieben sich mitsamt ihrer Stange 36 im Innern eines lotrechten festen Rohres 39 ; dessen unteres Ende in der Nähe des Becherbodens 35 mündet. Das Rohr 39 enthält oben zwei Ventilsätze 31 und 38. Ein Rohr 40 mündet über dem Ventil 38, wogegen ein Rohr 41 zwischen den beiden Ventilen liegt.
Das Rohr 40 ist mit dem Brennstoffvorratsbehälter verbunden, wogegen das Rohr 41 mit der
Saugseite der vom Motor betriebenen Brennstoffpumpe mit stets gleichbleibender Liefermenge in Verbindung steht.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist die folgende :
Die Pumpe schafft den Brennstoff durch das Rohr 13 in den Behälter 31. Die Spiegelhöhe des
Brennstoffes in diesem Behälter in Abhängigkeit von der Viskosität des Brennstoffs wird durch die Ring- öffnung zwischen den Teilen 33 und 34 festgelegt, durch welche der Überschuss der von der Pumpe gelieferten Brennstoffmenge über die im Brenner selbst verbrauchte Ölmenge in das Gehäuse 32 fällt, welches sich ebenso wie der Becher 35 mit Brennstoff füllt. Der Becher fällt nun zu Boden und bewirkt
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hiedurch den Abschluss des Ventils 38 und das Öffnen des Ventils 37. Nunmehr saugt die Pumpe durch das Rohr 39 den Brennstoff aus dem Becher 35 an.
Dieser Becher entleert sich somit und steigt unter der Auftriebswirkung des ihn umgebenden Öles an. Diese Bewegung bewirkt das teilweise Schliessen des Ventils 37 und ein entsprechendes teilweises Öffnen des Ventils 38. Die Pumpe saugt nun zum Teil aus dem Becher 35 und zum Teil durch das Rohr 40 aus dem Brennstoffvorratsbehälter.
Es wird sich so ein Gleichgewichtszustand im Betriebe einstellen, in welchem die Pumpe aus dem
Brennstoffvorratsbehälter eine Ölmenge entnimmt, die der durch den Brenner selbst verbrauchten Ölmenge entspricht, wogegen sie aus dem Becher 35 den Überschuss ihrer Liefermenge über den Verbrauch im Brenner absaugt.
Fig. 4 stellt gleichfalls schematisch eine weitere Ausführungsform des auf die Viskositätsänderung des Öles ansprechenden Teiles der Erfindung dar. Einem Gefäss 42 wird die gesamte Fördermenge der Pumpe zugeführt. Das Gefäss lässt diese Flüssigkeitsmenge durch eine kalibrierte Düsenöffnung 44 in den Behälter 43 ausfliessen. Der Brennstoffspiegel wird in dem Behälter 43 mittels eines Überlaufs 45 auf gleicher Höhe gehalten, und die über diesen Überlauf abströmende Ölmenge fliesst durch das Rohr 46 in den Vorratsbehälter zurück. Im Gefäss 42 befindet sich ein Schwimmer 47, dessen Höhenlage somit der Viskosität der Flüssigkeit proportional ist. Der Schwimmer 47 ist durch eine Anzahl Hebel mit dem Stellhebel 28 des Sperrkörpers in ähnlicher Weise verbunden, wie dies bezüglich des Sperrkörpers 23 der Fig. 1 beschrieben wurde, der in dem Teil 26 liegt.
Auf diese Weise gibt der Sperrkörper die Brennstoffdurchtrittsöffnung stärker frei, wenn der Schwimmer steigt und umgekehrt.
Fig. 5 veranschaulicht eine andere Ausführungsform des von der Viskosität beeinflussten Teiles.
Hier wird die gesamte gleichbleibend von der Pumpe gelieferte Brennstoffmenge durch ein Rohr 49 in einen Behälter 48 geschickt, aus dem es durch eine kalibrierte Düse 50 abströmt. Eine der Wände des Behälters 48 besteht aus einem elastischen Wellrohr 51, dessen bewegliches Ende ein Ventil 52 betätigt, durch das die Öffnung 53 mehr oder weniger abgesperrt wird, durch welche das vom Brenner angesaugte Öl fliesst. Der im Behälter 48 herrschende Druck und die ihm entsprechende Bewegung des Ventilkörpers 52 sind der Strömungsviskositätsziffer des Öles proportional.
Die Erfindung ist keineswegs auf die soeben ausführlicher beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr kann sie, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, in verschiedener anderer
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viskositätsziffer zu sein brauchen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Regelung der Brennstoffzufuhr zu einem Brenner in Abhängigkeit von der Änderung der Viskosität des flüssigen Brennstoffes, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffbehälter (14) einerseits eine kalibrierte Öffnung (18) aufweist, durch die im Zusammenhang mit einem Kreislaufsystem (9, 13, M, 18, 20, 21) ein bestimmter Flüssigkeitsstand in Abhängigkeit von der variierenden Viskosität erhalten wird, und anderseits im Behälter, u. zw. unmittelbar an den Brenner anschliessend, ein Drosselorgan (25) vorgesehen ist, das mit einem Organ, wie einem Schwimmer (22) od. dgl., das die Einstellung des Drosselorganes in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstand im Behälter bewirkt, in Verbindung steht.