Verfahren und Brennereinrichtung zur Verbrennung von üiissigem Brennstoff bei oder in der Nähe vom Atmosphärendruck. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbrennung von flüs sigem Brennstoff bei oder in der Nähe von Atmosphärendruck, wobei die Menge des in den Verbrennungsraum eingespritzten Brenn stoffes dauernd schwankt. Dabei sind die Schwankungen entweder intermittierend oder pulsierend.
Zur Erreichung einer guten Verbrennung und einer .ganz zuverlässigen Brennereinrich- tung ohne Gefahr der Russbildung oder der Erlöschung des Feuers bei Verwendung einer derartigen intermittierenden oder pulsieren den Brennstoffeinspritzung, wird gemäss vor liegender Erfindung die Anzahl der inter- mittierenden oder pulsierenden Einspritzun gen pro Minute so abgepasst, dass die Ver brennung einer Einspritzladung nicht ganz abgeschlossen ist, bevor die nächste Ladung eingespritzt wird.
Durchgeführte Versuche haben gezeigt, iass zur befriedigenden Ausführung eines derartigen Verfahrens die Anzahl der inter- mittierenden oder pulsierenden Einspritzun gen zweckmässig zwischen 60 und 500 liegen. Die Versuche haben weiter gezeigt, dass der Maximaldruck des Brennstoffes bei intermit- tenter oder pulsierender Durchpressung durch eine oder mehrere Einspritzdüsen zweck mässig mindestens 2 Atm. beträgt.
Bei mit verhältnismässig leichtbrennen den, gereinigten Ölen arbeitenden kleineren Brennereinrichtungen wird das Verfahren zweckmässig derart durchgeführt, dass der Maximaldruck des durch eine oder mehrere 7erstäubungsdüsen gepressten Öls 4 bis 1O Atm. und die Anzahl der intermittenten oder pulsierenden Einspritzungen 300 bis 500 pro Minute beträgt.
Bei pulsierender Brennstoffeinspritzung kann der Brennstoff in solcher Weise durch gepresst werden, dass die gespeiste Brennstoff- menge um mindestens 20 bis<B>50</B>% des Höchstwertes schwankt. In gewissen, Fällen, und zwar bei kleinen Brennereinrichtungen mit sehr geringem Ölverbrauch pro Stunde, zum Beispiel bei kleineren ölgefeuerten Zen- tralheizungen für Villagebäude, hat es sich zweckmässig gezeigt, mit so grossen Schwan kungen der gespeisten Brennstoffmenge wie <B>70</B> bis<B>80,%,
</B> ja bis<B>90%</B> des Höchstwertes zu arbeiten.
Zweckmässig wird der Brennstoff mittelst einer Pumpe eingespritzt, und zwar ohne Zwischenschaltung einer als Windkessel wir kenden Anordnung. Die Speisung kann je doch auch in anderer Weise stattfinden, zum Beispiel mit Hilfe einer in der Zerstäubungs- düse oder in der Brennstoffzufuhrleitung an geordneten Drosselvorrichtung, wie zum Bei spiel eines Ventils, das periodisch geöffnet und mehr oder weniger bezw. vollständig ge schlossen wird.
Zur Erreichung einer vollendeten Ver brennung des intermittierend oder pulsierend eingespritzten Brennstoffes kann dieser zweckmässig mit einem kontinuierlich zuge führten Luftstrom vor der Einführung des Brennstoffes in dem eigentlichen Verbren nungsraum zusammengeführt und darin fein verteilt werden.
Die Einspritzung des Brennstoffes wird zweckmässig mit einer Kolbenpumpe bewirkt. Von besonders grosser Bedeutung ist dabei, dass die Verbindung zwischen der Pumpe und der Düse so wenig nachgiebig wie möglich ist, und dass dafür gesorgt wird, dass die Lei tung zwischen Pumpe und Düse keine Ta schen oder sonstige Räume enthält, worin Luft oder Gase sich ansammeln können. Es hat sich nämlich gezeigt, dass auch die ge ringsten von solchen Ansammlungen als Windkessel wirken und die beabsichtigte in termittierende oder pulsierende Einspritzung verhindern.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Brennereinrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäss der Erfindung, welche Anordnung dädurch gekennzeichnet, ist, dass der Brennstoff einer Zerstäubungsdüse von einem Druckerzeuger zugeführt wird, und dass die Druckleitung zwischen dem Drucker zeuger und der Zerstäubungsdüse kurz, un nachgiebig und frei von luftansammelnden Räumen ist.
In der Zeichnung ist eine Ausführungs form einer Brennereinrichtung zur Durch führung des beanspruchten Verfahrens bei spielsweise veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt einen senkrechten Längs schnitt durch dieselbe; Fig. 12 zeigt eine Seitenansicht .davon, teilweise im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 zeigt in grösserem Massstab einen Schnitt nach derselben Linie durch die Pumpe.
1 ist- ein Gehäuse, in dem der Rotor 2 eines Elektromotors angeordnet ist. An dem einen Ende des Gehäuses ist eine Luftpumpe 3 angebracht und an dem andern Ende ein Zahnradgetriebe 4, 5 der Brennölpumpe 6.
Die Luftpumpe 3 besitzt ein auf der Welle 7 des Motors angebrachtes Schaufelrad 8, das einen Luftstrom -durch das spiral förmige Luftpumpengehäuse an der am Ende dieses Gehäuses angebrachten Brennstoff düse 9 vorbei auspresst, wobei die Düse von solchen Steuerungsorganen 10 für die Luft umgeben ist, dass die Luft dort in eine ro tierende und wirbelnde Bewegung versetzt wird, so dass eine innige Mischung mit dem aus der Düse 9 ausströmenden feinverteilten Brennstoff erreicht wird.
Der Brennstoff wird der Düse durch die an der Duckseite der Pumpe 6 angeschlossene Leitung 11 zu geführt. Das Ganze ist derart ausgebildet, dass die Verbindung zwischen Pumpe und Düse kurz, unnachgiebig und frei von luft- ansammelnden Räumen ist.
Die Ölpumpe 6 besitzt einen Zylinder 12 mit darin arbeitendem Kolben 13. Dieser ist von einer Schraubenfeder 14 belastet, welche den .Kolben zur Ausführung de,s Saughubes zwingt. Der Druckhub wird unter Vermitt lung eines auf der Welle 15 des Zahnrades 5 angebrachten Exzenters 18 ausgeführt,
welcher Exzentar einen um den Zapfen 16 drehbar gelagerten Hebelarm 17 betätigt. Dieser Hebelarm liegt gegen das hintere Ende des Pumpenkolbens 13 zwischen dem Zapfen 1.6 und dem Berührungspunkt des Exzenters 18 mit dem Hebelarm 17 an. Der Zapfen 16 ist an dem untern Ende einer Stange 19 gelagert, .die in einer Hülse 20 verschiebbar angeordnet und unter der Ein wirkung einer Schraubenfeder 21 steht, die bestrebt ist, die Stange 19 und somit den Hebel 17 zu heben.
Die höchste Lage der Stange 19 wird durch einen im obern Ende der Hülse 20 eingeschraubten Zapfen 22 be stimmt, welcher mit der Hand oder mittelst eines Thermostates oder dergleichen ein gestellt werden kann. Die Hülse 20 ist recht winklig zum Pumpenkolben und in solcher Lage gegenüber dem Exzenter 18 angebracht, dass der Hebelarm 17 in seiner von der Welle <B>1,5</B> am meisten ausgeschwenkten Lage recht- winklig gegen die Längsachse des Pumpen kolbens steht.
Durch diese Anordnung wird erreicht, dass der Pumpenkolben in allen Regellagen der Stange 19 am Ende des Druckhubes sich in völlig eingedrückter Lage befindet, wodurch etwaige Luft mit Sicherheit ausgetrieben und ein regelmässiges Einsaugen des Brennstoffes bewirkt wird. Der Brennstoff wird aus dem Ölreiniger 23 durch den Kanal 24 eingesaugt und in den Kanal 4.1 gedrückt, der in Ver bindung steht, teils mit der Leitung 11 zur Brennerdüse 9, teils mit der Leitung 25, die durch eine als Sicherheitsventil dienende Bruchplatte 26 zugeschlossen ist.
In den Raum auf der andern Seite dieser Bruch platte mündet ein mit dem Einsaugkanal 24 in Verbindung stehender Kanal 45. Dieser Raum kann auch mit der Atmosphäre bezw. direkt mit dem Brennstoffbehälter verbun- den sein. Durch diese Anordnung wird das Zersprengen der Leitung 11 verhindert, falls -die Düse 9 verstopft wird. Wenn die Einspritzung einer dauernd schwankenden Brennstoffmenge durch die Düse möglich sein soll, muss die Bruchplatte praktisch ge nommen unfedernd sein und wird dieselbe deshalb mit kleinem Durchmesser, zum Bei spiel 4 bis 5 mm, ausgeführt. 27 und 28 sind die Saug- und Druckventile der Pumpe.
Um Lecken des Brennstoffes an dem Kolben 13 vorbei zu verhindern ist ungefähr an der Mitte des Zylinders 12 eine ringförmige Aussparung 2.9 angeordnet, die durch einen Kanal 30 mit dem Saugkanal 24 verbunden ist.
Zur Schmierung der verschiedenen Wel lenlager wird das Zahnradgetriebe 4, 5 als Zahnradpumpe verwendet, welche Schmieröl aus dem Brunnen 39 saugt und dieses Öl fliesst durch eine achsiale Boh--uuuuig 40 in der Welle 7 zu deren Lagern ebenso wie durch die Kanäle 41 und 42 zu der Welle 15. 43 ist eine Zurückführungsleitung von dem lin ken Lager der Welle 7 zum Brunnen 39.
Die dargestellte Brennereinrichtung ist derart ausgebildet, dass bei derselben die Verbrennung einer Einspritzladung nicht ganz abgeschlossen ist, bevor die nächste La dung eingespritzt wird.
Bei einer Brennereinrichtung dieser Art ist zu bemerken, dass auch scheinbar un bedeutende Federungen in der Leitung zwi schen Pumpe und Düse ganz das gewünschte Resultat aufs Spiel setzen können. Es ist zu bemerken, dass es sich hier um Hublängen des Pumpenkolbens handelt, die 'zum Bei spiel bloss 0,2 bis 5 mm bei einem Kolben durchmesser von 6 bis 10 mm betragen.
Die Brenustoffeinspritzdüse soll so aus gebildet sein, dass sie dem Brennstoff eine weitgehende Feinverteilung beim Einspritzen in den Feuerungsraum erteilt. Um die Fein verteilung mehr oder weniger kräftig zu machen, kann die Düse regelbar sein, zum Beispiel mittelst einer in dieser verschraub baren Spindel, die als Düsenkörper ausgebil det oder mit einem solchen verbunden ist.
Es ist nicht notwendig, dass, wie auf den Zeichnungen dargestellt ist, die Luft mit Hilfe einer Luftpumpe oder eines Kompres- 3ors zugeführt wird, sondern die zur Ver brennung erforderliche Luft kann durch na türlichen Zug in -den Feuerungsraum ein- geführt werden. Die mit der intermittieren- den oder pulsierenden Brennstoffzufuhr ver bundenen Vorteile entstehen auch bei solcher Zufuhr der Verbrennungsluft.
Sind zwei oder mehrere Pumpen vor gesehen, so können die Zwischenperioden zwischen den Brennstoffeinspritzungen oder die Grösse der Pulsierung veränderlich sein, wenn die Pumpen so ausgebildet sind, dass die Pumpenhübe der Kolben phasenverscho ben werden können.
Es ist ferner nicht nötig, dass die Brenn stoffzufuhr unter Vermittlung von Kolben pumpen stattfindet, um das beschriebene Verfahren durchzuführen. Der Brennstoff kann zum Beispiel mittelst einer Schleuder pumpe oder unter verhältnismässig hohem statischen Druck zugeführt werden.
Dabei muss aber die Brennstoffspeisungsleitung bezw. die Düse mit einer Abschliessvorrich- tung versehen sein, die automatisch mit ge wünschten Zwischenperioden geöffnet und geschlossen oder gedrosselt wird, so dass die intermittierende oder pulsierende Einsprit zung stattfindet.
Die beschriebene Brennereinrichtung kann mit bekannten automatischen Vorrichtungen zur Zündung ausgestattet sein, die unter der Kontrolle von einem oder mehreren Thermo staten stehen, welohe von dem Druck oder der Temperatur im Feuerraum usw. betätigt werden.
Beim Regeln der Brennstoffzufuhr soll auch ein Regeln der Brennstoffluft stattfin den, und ist für diesen Zweck bei den dar gestellten Br ennereinrichtungen die Ein saugeöffnung der Luftpumpe von einem drehbaren Schieber 46 bekannter Art be herrscht. Wird die Stange 19 von einem Thermostat gesteuert, so ist es zweckmässig, @dass auch die Einstellung des Schiebers 46 von diesem. oder einem andern. Thermostat gesteuert wird.
Method and burner device for the combustion of liquid fuel at or near atmospheric pressure. The present invention relates to a method of burning liquid fuel at or near atmospheric pressure, the amount of fuel injected into the combustion chamber fluctuating continuously. The fluctuations are either intermittent or pulsating.
In order to achieve good combustion and a completely reliable burner device without the risk of soot formation or the extinguishing of the fire when using such an intermittent or pulsed fuel injection, the number of intermittent or pulsating injections per minute is set according to the present invention adjusted so that the combustion of an injection charge is not fully completed before the next charge is injected.
Tests carried out have shown that the number of intermittent or pulsating injections is expediently between 60 and 500 for the satisfactory execution of such a method. The tests have also shown that the maximum pressure of the fuel with intermittent or pulsating pressure through one or more injection nozzles is expediently at least 2 atm. amounts.
In the case of relatively light-burning, purified oils, the method is expediently carried out in such a way that the maximum pressure of the oil pressed through one or more atomizing nozzles is 4 to 10 atm. and the number of intermittent or pulsating injections is 300 to 500 per minute.
With pulsating fuel injection, the fuel can be pressed through in such a way that the amount of fuel fed fluctuates by at least 20 to 50% of the maximum value. In certain cases, namely in the case of small burner installations with very low oil consumption per hour, for example in the case of smaller oil-fired central heating systems for villa buildings, it has been shown to be useful with fluctuations in the amount of fuel fed as large as <B> 70 </ B > to <B> 80,%,
</B> yes to <B> 90% </B> of the maximum value.
The fuel is expediently injected by means of a pump, without the interposition of an arrangement acting as an air tank. The feed can, however, also take place in a different way, for example with the aid of a throttle device arranged in the atomizing nozzle or in the fuel supply line, such as a valve that is periodically opened and more or less respectively. is completely closed.
In order to achieve a complete combustion of the intermittently or pulsating injected fuel, this can expediently be brought together with a continuously supplied air stream before the introduction of the fuel in the actual combustion chamber and finely distributed therein.
The injection of the fuel is expediently effected with a piston pump. It is particularly important that the connection between the pump and the nozzle is as flexible as possible, and that it is ensured that the line between the pump and nozzle does not contain any pockets or other spaces in which air or gases are present can accumulate. It has been shown that even the smallest of such accumulations act as an air tank and prevent the intended intermittent or pulsating injection.
The present invention also relates to a burner device for carrying out the method according to the invention, which arrangement is characterized in that the fuel is fed to an atomizing nozzle from a pressure generator, and that the pressure line between the printer and the atomizing nozzle is short, rigid and free of air-collecting spaces.
In the drawing, an embodiment of a burner device for performing the claimed method is illustrated for example.
Fig. 1 shows a vertical longitudinal section through the same; FIG. 12 shows a side view thereof, partly in section along the line II-II in FIG. 1; Fig. 3 shows on a larger scale a section along the same line through the pump.
1 is a housing in which the rotor 2 of an electric motor is arranged. An air pump 3 is attached to one end of the housing and a toothed gear 4, 5 of the fuel oil pump 6 is attached to the other end.
The air pump 3 has an impeller 8 mounted on the shaft 7 of the motor, which presses an air stream through the spiral-shaped air pump housing past the fuel nozzle 9 attached to the end of this housing, the nozzle being surrounded by such control elements 10 for the air, that the air is set in a rotating and swirling movement there, so that an intimate mixture with the finely divided fuel flowing out of the nozzle 9 is achieved.
The fuel is fed to the nozzle through the line 11 connected to the pressure side of the pump 6. The whole thing is designed in such a way that the connection between the pump and nozzle is short, rigid and free of air-collecting spaces.
The oil pump 6 has a cylinder 12 with a piston 13 working therein. This is loaded by a helical spring 14 which forces the piston to perform the suction stroke. The pressure stroke is carried out under the mediation of an eccentric 18 mounted on the shaft 15 of the gear 5,
which eccentric actuates a lever arm 17 rotatably mounted about the pin 16. This lever arm rests against the rear end of the pump piston 13 between the pin 1.6 and the contact point of the eccentric 18 with the lever arm 17. The pin 16 is mounted on the lower end of a rod 19, which is slidably arranged in a sleeve 20 and is under the action of a helical spring 21 which tries to lift the rod 19 and thus the lever 17.
The highest position of the rod 19 is determined by a pin 22 screwed into the upper end of the sleeve 20, which can be set by hand or by means of a thermostat or the like. The sleeve 20 is attached at right angles to the pump piston and in such a position with respect to the eccentric 18 that the lever arm 17 in its position most swung out from the shaft is at right angles to the longitudinal axis of the pump piston stands.
This arrangement ensures that the pump piston is in the fully depressed position in all normal positions of the rod 19 at the end of the pressure stroke, which means that any air is reliably expelled and the fuel is regularly sucked in. The fuel is sucked in from the oil cleaner 23 through the channel 24 and pressed into the channel 4.1, which is connected, partly to the line 11 to the burner nozzle 9, partly to the line 25, which is closed by a break plate 26 serving as a safety valve .
In the space on the other side of this break plate opens a with the intake duct 24 in connection channel 45. This space can bezw with the atmosphere. be connected directly to the fuel tank. This arrangement prevents the line 11 from bursting if the nozzle 9 is clogged. If the injection of a constantly fluctuating amount of fuel through the nozzle is to be possible, the rupture plate must practically be unsprung and is therefore made with a small diameter, for example 4 to 5 mm. 27 and 28 are the suction and discharge valves of the pump.
In order to prevent the fuel from leaking past the piston 13, an annular recess 2.9, which is connected to the suction channel 24 by a channel 30, is arranged approximately in the middle of the cylinder 12.
To lubricate the various shaft bearings, the gear drive 4, 5 is used as a gear pump, which sucks lubricating oil from the well 39 and this oil flows through an axial bore 40 in the shaft 7 to the bearings as well as through the channels 41 and 42 to shaft 15. 43 is a return line from the left bearing of shaft 7 to well 39.
The burner device shown is designed in such a way that the combustion of an injection charge is not fully completed before the next charge is injected.
With a burner device of this type it should be noted that even apparently insignificant springs in the line between the pump and nozzle can completely jeopardize the desired result. It should be noted that the stroke lengths of the pump piston are here which, for example, are only 0.2 to 5 mm with a piston diameter of 6 to 10 mm.
The fuel injection nozzle should be designed in such a way that it gives the fuel an extensive fine distribution when it is injected into the combustion chamber. In order to make the fine distribution more or less powerful, the nozzle can be adjustable, for example by means of a spindle screwed into it, which is designed as a nozzle body or is connected to such.
It is not necessary, as shown in the drawings, that the air is supplied with the aid of an air pump or a compressor, but the air required for combustion can be fed into the combustion chamber by natural draft. The advantages associated with the intermittent or pulsating fuel supply also arise when the combustion air is supplied in this way.
If two or more pumps are provided, the intermediate periods between the fuel injections or the size of the pulsation can be variable if the pumps are designed in such a way that the pump strokes of the pistons can be phase shifted.
Furthermore, it is not necessary for the fuel supply to take place through the intermediary of piston pumps in order to carry out the method described. The fuel can be supplied, for example, by means of a centrifugal pump or under relatively high static pressure.
But the fuel feed line must bezw. the nozzle can be provided with a locking device which is automatically opened and closed or throttled with the desired intermediate periods so that the intermittent or pulsating injection takes place.
The burner device described can be equipped with known automatic devices for ignition, which are under the control of one or more thermo states, welohe of the pressure or temperature in the furnace, etc. are operated.
When regulating the fuel supply, a regulation of the fuel air should also take place, and for this purpose the A suction opening of the air pump of a rotatable slide 46 of a known type is in the burner devices provided. If the rod 19 is controlled by a thermostat, it is expedient that the setting of the slide 46 is also controlled by this. or another. Thermostat is controlled.