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Mit flüssigem Brennstoff gespeister Druckverdampferbrenner
Die Erfindung betrifft einen mit flüssigem Brennstoff gespeisten Druckverdampferbrenner, dessen Druckverdampfer aus einem um die Brennerachse angeordneten ringförmigen Verdampferraum besteht, der einen zentralen Kanal für die Flammenführung umschliesst und im Abstand von einem Mante umgeben ist, wodurch ein aus diesem und dem Druckverdampferaussenmantel gebildeter ringförmiger Kanal entsteht.
Druckverdampferbrenner der vorbeschriebenen Art sind bereits in den verschiedensten Ausführungsformen bekanntgeworden. Die Flammenleitvorrichtung bestand dabei entweder aus einem verstellbaren DU- senventil oder aus einem im Bereich zwischen Düse und Verdampfer verschiebbaren, ringförmigen Leitapparat, z. B. Trichtern und Rohren.
Es wurde auch schon der Vorschlag gemacht, hinter dem Verdampfer einen teilweise aus dessen Rückwand gebildeten Brennerrallil1 vorzusehen, n den durch Verschieben einer rohrförmigen Flammenleiein- richtung ein regelbarer Anteil der Flammenströmung eingeleitet werden kann.
Diese vorbekannten Einrichtungen erlauben jedoch nur eine geringe 4. nderung derVerdampfertempe- ratur und sind, was die an zweiter Stelle benannte Brennerart betrifft, wegen ihrer starken Neigung zum Verrussen nur für leicht flüchtige Brennstoffe verwendbar.
Mit der Erfindung soll nunmehr ein Druckverdampferbrenner geschaffen werden, der eine aussergewöhnlich grosse Änderung der Verdampfertemperatur ermöglicht und dadurch mit flüssigen Brennstoffen verschiedenster Viskosität betrieben werden kann. 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.
Dieses Ziel wird nach dem erfindungsgemässen Vorschlag dadurch erreicht, dass ein im Flammenbereich angeordneter, verstellbarer Flamiiienleitapparat vorgesehen ist, der in einer seiner beiden Extremstellungen die Umleitung eines Teiles der zentralen Flammenströmung in den ringförmigen Kanal bewirkt und in der andern Extremstellung eine solche Flammenumleitung verhindert.
Besonders zweckmässig ist dabei die Verwendung eines an sich bekannten rohrförmigenleitapparates, der verschiebbar angeordnet wird.
Bei Druckverdampferbrennern mit horizontal verlaufender Brennerachse hat es sich als sehrzweckmä- ssig erwiesen, den verschiebbaren rohrförmigen Leitapparat an seinem 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 stets stossfreie Verbrennung gewährleistet. Strömungs- und fertigungstechnische Vorteile lassen sich aber auch erzielen, wenn man in an sich bekannter Weise sowohl den zentralen Verdampferkanal als auch den ringförmigen Leitapparat im wesentlichen zylindrisch ausbildet.
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apparat so aus, dass er in den Verdampferkanal einschiebbar ist und in eingeschobener Stellung mit sei- nem dem Düsenkörper zugewendeten Ende nicht mehr als 5 cm, vorzugsweise nicht mehr als 2 cm, über das Verdampferende hinausragt.
Dabei ist es, um eine nach wie vor starke Erwärmung des Verdampferinnenmantels zu erreichen, sehr wesentlich, dass bei eingeschobenem Leitapparat wenigstens im oberen Teil ein aus Kanalwand und Aussenfläche des Leitapparates gebildeter Luftspalt verbleibt, der durch die hier
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auftretenden hohen Strömungsgeschwindigkeiten der Flamme eine starke Wärmeabgabe gewährleistet.
Um zu verhindern, dass bei dem Betrieb mit leicht flilchtigen Brennstoffen, wie beispielsweise Benzin, bei der Stellung des Leitapparates in maximaler Düsennähe eine zu starke Erwärmung des Verdamp- ferallssenmanrels und dadurch ein Stossen des Brenners auftritt, darf der Abstand zwischen Düsenkörperund dem diesem zugewandten Ende des Leitapparates in dem erwähnten Betriebszustand höchstens 2 cm betragen.
Wie ausgedehnte Dauerversuche ergeben haben, ist es aus strömungstechnischen Gründen und insbesondere aber auch, um ein Zusetzen des Verdampfers mit Brennstoffruckständen zu vermeiden, besonders zweckmässig, wenn der Abstand zwischen Düsenkörper und dttsenseitigem Verdampferende mindesrens das 1, 5-fache der Verdampferlänge beträgt und der rohrförmige Leitapparat eine Länge von mindestens 4 cm besitzt.
Eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes besteht darin, den austrittseitigen Querschnitt des Leitapparates grösser als den Querschnitt des zentralen Verdampferkanales auszubilden, so dass der Leitapparat nicht mehr in diesen eingeschoben werden kann. Um die Einleitung eines Teiles derFlam- menströmung in den ringförmigen den Verdampfer umgebenden Kanal zu ermöglichen, wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Leitapparat in Richtung Düse zurückgezogen.
Bezüglich des Zusetzens des Verdampferraumes mit Brennstoffrückständen hat sich ein ringzylindrischer Verdampfer als besonders zweckmässig herausgestellt, dessen Aussendurchmesser die Verdampferlan-
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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 leicht Anlass zur Verstopfung der Aus- trittsditse bzw. Austrittsdüsen geben.
An Hand der nachstehend erläuterten Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele des erfin- dllngsgemässen Druckverdampferbrenners dargestellt sind, soll die Betriebsweise neben weiteren Merkmalen und Vorteilen der Erfindung aufgezeigt werden.
In Fig. l ist ein Druckverdampferbrenner mit in den Druckverdampfer einschiebbarem Leitapparat und in Fig. 2 mit zwischen Düsenkörper und Druckverdampfer verschiebbarem Leitapparat dargestellt.
DerDruckverdampferl des in Fig. 1 gezeigten Brenners besteht aus einem ringzylindrischen Verdamp- ferraum 2 und umschliesst einen zentralen Kanal 3, in den der im wesentlichen rohrförmige Leitapparat 4 im eingeschobenen Zustand dargestellt ist. Der Brennstoff wird dem Verdampferraum 2 durch die Brennstoffzuleitung 5 zugeführt und gelangt im verdampften Zustand über die Druckleitung 6 zum Dusenkörper 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 waagrecht angeordnetem Brenner in der Horizontalebene liegen, ist der hintere Teil des Brenners gegenüber dem Verdampferteil um 900 gedreht gezeichnet, um die sehr vorteilhafte Winkelstellung und Anordnung der Düsen innerhalb des Gehäuses sichtbar zu machen.
Der Druckverdampfer 1 wird von einem Mante112, der gegen den Düsenkörper hin weiter ausgezogen und durch einen sich kegelförmig erweiternden Teil 13 fortgesetzt ist, im Abstand umgeben. Dadurch entsteht ein aus dem Mantel 12 und der Aussenwand 14 des Verdampfers 1 gebildeter ringförmiger Kanal
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Leitapparat 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 Dampfstrahl und damit nach Zündung die Brennerflamme ausschliesslich in den zentralen Kanal 3 des Druck Verdampfers l. 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 den Leitapparat in die in der Zeichnung dargestellte Lage, wodurch nunmehr sowohl der Innen- als auch der Aussenmantel des Druck- verdampfers und zusätzlich auch seine Stirnseite von der Flamme erwärmt werden.
Besonders wesentlich und vorteilhaft ist die dargestellte Einführung des Brennstoffes in den unteren Teil des Verdampferraumes und Ableitung des Dampfers aus dessen oberen Teil. Eine :' Ablagerung Ion Brenn- stoffrückständen, aber auch ein Stossen bei Betrieb des Brenners mit leichtflüchtigen Brennstoffen wird dadurch weitgehendst vermieden. Im Hinblick hierauf ist auch die Abschrägung 17 des Leitapparates 4 an seinem verdampferseitigen Ende sehr wesentlich, da hiedurch die Flamme aus dem oberen Teil des Leitapparates 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 Leitapparat 4 und dem Innenmantel 18 des Druckverdampfers l gebildete Luftspalt 19, der bewirkt, dass auch bei eingeschobenem Leitapparat 4 der Druckverdampfer 1 von dem zentralen Kanal her genügend stark erwärmt wird.
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 Aussenmantels 13 verteilen und die sich durch die verstellbare Scheibe 22 in ihrer Grösse variieren lassen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Brenner, dessen Arbeitsweise mit Ausnahme der Flammenleitvorrichtung mit der des an Hand der Fig. 1 beschriebenen Brenners identisch ist, wurden gleiche Teile mit gleichen Ziffern bezeichnet.
Hier ist dieFlammenleitvorrichtung, die wiederum aus einem rohrförmigen Leitapparat 23 besteht, in den zentralen Kanal 3 des Druckverdampfers 1 nicht einschiebbar. Für den Betrieb mit leichtflüchtigen Brennstoffen wird der Leitapparat 23 in die gestrichelt eingezeichnete Stellung gebracht und dadurch die Flamme durch den zentralen Kanal 3 des Druckverdampfers 1 geführt. In der ausgezogenen Stellung in Düsennähe kann die Flamme auch in den ringförmigen Kanal 15 gelangen, so dass in diesem Falle der Verdampfer stärker erwärmt wird. Durch den Flansch 24 kann der gesamte Brenner an einer Feuerungstur 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 Ventiles 27 der Brennstoff aus der Düse 11 einläuft. Der anschliessend dann entzündete Brennstoff bringt den Verdampfer auf Betriebstemperatur.
Da nicht allein die Grössenverhältnisse einzelner Teile des Brenners, sondern auch die Abmessungen für sich wegen des Zusammenspielens der verschiedenartigsten Probleme, wie Zusetzen des Verdampfers
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bei Betriebfen u. a. in langwierigen Versuchen ermittelt wurden, und teils für sich, teils in Kombination untereinander erhebliche Vorteile mit sich bringen, ist in der Fig. 2 ein auch für die Fig. 1 gültiger Massstab von 5 cm Länge vorgesehen.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, son- dern kann unter Anwendung der mit ihr gegebenen Lehre in beliebiger Weise abgewandelt werden. So lie- sse sich beispielsweise eine Flammenleitvorrichtung denken, die in einer Spezialdüse besteht, aus welcher der Brennstoff einstellbar mit verschiedenen Sprühwinkeln gegen den Verdampfer gesprüht werden kann, so dass sich die Flamme wahlweise nur durch den zentralen Kanal 3 oder auch zusätzlich durch den ringförmigen Kanal 15 leiten lässt. Auch durch die Möglichkeit einer wahlweisen Betätigung verschieden vom Verdampfer entfernt liegender Düsen liesse sich die mit der Erfindung vorgeschlagene unterschiedliche Beheizung des Druckverdampfers verwirklichen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mit flüssigem Brennstoff gespeister Druckverdampferbrenner, dessen Druckverdampfer aus einem um die Brennerachse angeordneten ringförmigen Verdampferraum besteht, der einen zentralen Kanal für die Flammenführung umschliesst und im Abstand von einem Mantel umgeben ist, wodurch ein aus diesem und dem Druckverdampferaussenmantel gebildeter ringförmiger Kanal entsteht, gekennzeichnet durch einen im Flammenbereich angeordneten, verstellbaren Flarrmenleitapparat (4. 23), der in einer seiner beiden Extremstellungen die Umleitung eines Teiles der zentralen Flammenströmung in den ringförmigen Kanal (15) bewirkt und in der andern Extremstellung eine solche Flammenumleitung verhindert.