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Feuerungsbrenner für flüssigen Brennstoff mit selbsttätiger Regelung.
Es sind bereits Feuerungsbrenner für flüssige Brennstoffe bekannt, bei welchen dem Brennstoff Druckluft oder Dampf an der Austrittsstelle zur Zerstäubung zugeführt wird und eine vom Druck des Dampfes in dem mit der Feuerung zu heizenden Kessel beeinflusste selbsttätige Regelungseinrichtung die Luft-oder Dampfzuführung und gegebenenfalls auch die Brennstoffzuführung drosselt, wenn der Kesseldruck über die aufrecht zu erhaltende Höhe steigt, oder freigibt, wenn der Dampfdruck sinkt. Diese Art der Regelung ist aber deshalb unvollkommen, weil das Ansaugen und die Zerstäubung des flüssigen Brennstoffes, die ja, wenn eine vollkommene russfreie Verbrennung stattfinden soll, möglichst weitgehend sein muss, eine gewisse Geschwindigkeit und Wucht des Druckmittels (Dampf oder Druckluft) erfordert, was aber bei Drosselung der Druckmittelzuführung nicht erreicht werden kann.
Bei Drosselung der Druckmittelzuführung wird die Ansaugung und Zerstäubung des Brennstoffes verschlechtert, wozu noch kommt, dass dabei auch weniger Verbrennungsluft durch das gedrosselte Druckmittel angesaugt wird, so dass nur eine ganz unvollkommene Verbrennung stattfindet und bei stärkerer Drosselung die Gefahr besteht, dass die Flamme überhaupt erlischt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein solcher Feuerungsbrenner mit vom Kesseldruck beeinnusster selbsttätiger Regelungseinrichtung, wobei die Brennstoffdüse innerhalb eines Saugrohres, durch das das Druckmittel gegen den Brenner hin strömt, axial verstellbar gelagert ist. Durch Verstellung der Brennstoffdüse in dem einen oder anderen Sinn wird der Strömungsquerschnitt des Saugrohrs vergrössert oder verkleinert und dabei ergibt sich die folgende Wirkungsweise. Der Druck des Druckmittels wird in dem als Düse wirkenden Saugrohr in Geschwindigkeit umgesetzt, wobei das Druckmittel expandiert. Zur Aufrechterhaltung der Zerstäubung des in das Saugrohr ausströmenden Brennstoffes, ist aber ein gewisses Expansionsverhältnis nötig.
Sinkt der Druck im Kessel und wird der Kesseldampf selbst als Druckmittel zur Zerstäubung herangezogen, so hat dies selbstverständlich einen.
Einfluss auf das Expasionsverhältnis im Saugrohr des Zerstäubers, und zwar derart, dass am Ende des Saugrohres ein geringerer Druck entsteht, als zur Zerstäubung gebraucht wird.
Es muss also das Expansionsverhältnis, das zur Zerstäubung des Brennstoffes und zum Ansaugen der Verbrennungsluft nötig ist, geändert werden und dies muss in Übereinstimmung mit den Druckänderungen so geschehen, dass beim Sinken des Kesseldruckes der Strömungsquerschnitt im Saugrohr erweitert und beim Steigen des Kesseldruckes vermindert wird, stets aber so, dass das Expansionsverhältnis im Saugrohr eine vollkommene Zerstäubung und ein genügendes Ansaugen von Verbrennungsluft gewährleistet. Dazu ist es auch nötig, dass die Mündung der Brennstoffdüse bei deren Verstellungen stets an die den herrschenden Expasionsverhältnissen entsprechende Stelle in dem Saugrohr'kommt, was eine ganz bestimmte durch Berechnung oder Erprobung zu findende Ausgestaltung der selbst als Regelungsorgan wirkenden Brennstoffdüse nötig macht.
Wird zur Zerstäubung Druckluft benutzt, so muss in ähnlicher Weise verfahren werden.
Die Verstellungen der Brennstoffdüse innerhalb des Saugrohres werden von einem vom Kesseldruck beeinflussten Regler bewirkt.
Eine Ausführungsform eines solchen Feuerungsbrenners 1st in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Der Behälter a ist durch eine Wand b in zwei Kammern geteilt, in deren eine bei c der Dampf tangential eintritt. An eine Öffnung der Zwischenwand b ist eine Düse d angesetzt, durch die der infolge seines tangentialen Eintretens innerhalb des Behälters a kreisende Dampf ausbläst. Innerhalb der Dampfdüse d mündet die Brennstoffdüse e, welche sich am Ende eines biegsamen Rohres f befindet, und die den Dampfeintrittsraum durchsetzt. Das biegsame Rohr f kommt von einer Kammer g her, die durch zwei Öffnungen h und i mit den Brennstoffeintrittsstutzen k verbunden ist. Die eine Öffnung lt enthält ein Ventil , wogegen die andere gänzlich frei ist.
Der durch die Düse d strömende Dampf übt auf die Brennstoffdüse eine Saugwirkung aus, so dass der flüssige Brennstoff durch den Stutzen k, durch die Öffnung h (wenn das Ventil l geöffnet ist), gleichzeitig aber auch durch die freie Öffnung i und durch das Rohr f der Düse e zuströmt, aus ihr durch den Dampf herausgerissen, zerstäubt und mit ihm vermischt wird.
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Die Dampfdüse d mündet in einer zweiten Kammer M des Behälters a aus, die eine Lufteintrittsöffnung n besitzt, durch die durch die Saugwirkung des Dampfstrahles Luft eingesaugt wird, die sich dem Dampf-Brennstoffgemisch beimengt und diesem den zu einer vollkommenen Verbrennung nötigen Sauerstoff zuführt. Das ganze Gemenge tritt dann in die Brennerdüse e ein, die eine breite Mündung besitzt, um eine fächerförmige Flamme zu erzeugen.
Die Regelung der Feuerung wird nun durch folgende Einrichtungen besorgt : Eine durch die Biegsamkeit des Rohres f zugelassene axiale Verstellung der als Regulierung der Dampfdüse wirkenden Brennstoffdüse e verengt oder erweitert den freien Querschnitt der Dampfdüse d, so dass beim Vorwärtsschieben der Brennstoffdüse die Dampfausströmung vermindert wird und umgekehrt. Die Regelung Her Brennstoffzuführung wird bis zu einem gewissen Grade schon durch die Regelung der Dampfausströmung besorgt ; eb ist aber überdies noch das Drosselventil vorgesehen, welches die Brennstoffmenge die vom Stutzen k zur Kammer g und von hier zur Düse strömen kann, regelt.
Die Einstellung dieses Drosselventils l und der Brennstoffdüse e soll aber nicht von Hand aus geschehen, sondern selbsttätig, dem jeweiligen Kesseldruck entsprechend. Zu diesem Zwecke ist ein Zylinder p vorhanden, der mit dem Kesselinnern verbunden ist und dessen Kolben q durch eine Feder r dem auf ihn einwirkenden Kesseldruck entgegen belastet ist. Die Spannung der Feder r ist so angenommen, dass dem Kesseldruck, der aufrecht erhalten werden soll, das Gleichgewicht gehalten wird, der Kolben also solange in Ruhe verbleibt, als dieser Druck im Kessel herrscht. Vergrössert sich der Druck im Kessel, so wird der Kolben q entgegen der Federbelastung zurückgedrängt, vermindert sich der Druck, so wird der Kolben vorwärts gedrängt.
Diese Bewegungen des Kolbens werden nun zur Verstellung der Brennstoffdüse e und des Drosselventils l benutzt, indem die Kolbenstange s auf einen Hebel t einwirkt, dessen Drehpunkt bei u liegt und der mit dem die Brennstoffdüse e tragenden Ast des biegsamen Rohresf und dem Drosselventil I verbunden ist. Wird-bei steigendem Kesseldruck der Kolben q zurückgedrängt, so wird die Brennstoffdüse e vorwärts geschoben und das Drosselventil ; ! seinem Sitz genähert ; es wird daher sowohl die Brennstoff-als auch die Dampfzuströmung vermindert. Die Feuerung wird infolgedessen gedämpft und der Druck im Kessel beginnt wieder zu sinken. Sinkt er unter die gewünschte Höhe, so treten die gegenteiligen Verhältnisse ein, wie oben geschildert, die Dampf- und Brennstoffzuführung nimmt zu, die Feuerung wird lebhafter und der Kesseldruck beginnt wieder zu steigen.
Es wird also der Druck im Kessel selbsttätig aufrecht erhalten. Durch Änderung der Spannung der Feder r kann die Regelungseinrichtung verschieden hohen Kesseldrücken angepasst werden. Es sei noch bemerkt, dass die Luftansaugung sich durch die Einstellung der Dampfausströmung ganz von selbst regelt, so dass, wenn weniger Dampf-und Brennstoffgemisch der Düse d entströmt, auch weniger Luft angesaugt und beigemengt wird.
Die ständig freie Öffnung i zwischen Brennstoffzuführung k und Kammer g hat den Zweck, auch bei gänzlichem Absperren des Drosselventils I noch so viel Brennstoff zum Brenner gelangen zu lassen, dass die Flamme nicht erlischt.
In konstruktiver Beziehung kann die Brenner-und Regelungseinrichtung in mannigfacher Weise geändert werden. Die Einrichtung eignet sich selbstverständlich in gleicher Art für Niederdruckluftzerstäuber.
PATENT-ANSPRÜCHE : I. Feuerungsbrenner für flüssigen Brennstoff mit selbsttätiger Regelung der Zuströmung für den Brennstoff und das zu dessen Zerstäubung benutzten Druckmittels, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüse innerhalb eines Saugrohres, durch das das Druckmittel bei Umsetzung seines Druckes in Geschwindigkeit gegen den Brenner hin strömt. axial verstellbar gelagert ist und bei ihren Verstellungen in dem einen oder anderen Sinne den Strömungsquerschnitt vergrössert oder verkleinert, wobei diese Verstellung gleichzeitig mit der des Regelungsorganes für die Brennstoffzuführung durch einen vom Kesseldruck beeinflussten Kolben bewirkt wird, so dass stets ein die erforderliche Saugkraft und Brennstoffzerstäubung gewährleistendes Expansionsverhältnis des Druckmittels im Saugrohr aufrecht erhalten wird.