CH632827A5

CH632827A5 - Brenner fuer fluessige brennstoffe.

Info

Publication number: CH632827A5
Application number: CH590077A
Authority: CH
Inventors: Jacques Bouvin
Original assignee: Exxon France
Priority date: 1976-05-11
Filing date: 1977-05-11
Publication date: 1982-10-29
Also published as: GB1580383A; BE854482R; NL7705217A; US4164390A; IT1126730B; DE2721818A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner für flüssige Brennstoffe. Brenner, in welchen flüssiger Brennstoff verdampft und mit der an der Verbrennung teilnehmenden Luft vermischt wird, wobei das resultierende Gemisch zur Erzeugung von Wärme verbrannt wird, sind bekannt.

So wird beispielsweise gemäss der Französischen Patentschrift 2257 063 Brennstoff in einem Steigrohr erwärmt und verdampft, wobei die Dämpfe von der nicht verdampften Flüssigkeit in einer Kammer oberhalb des Steigrohres getrennt werden und die Flüssigkeit in einem sich von der Kammer nach unten erstreckenden Fallrohr wiedergewonnen wird. Kalter, flüssiger Brennstoff wird in das Fallrohr eingeführt, welches überdies bei seinem unteren Teil mit dem Steigrohr verbunden ist. Der Brennstoffdampf wird aus der Kammer herausgesogen, indem er über eine Strahlpumpe von der Verbrennungsluft mitgerissen wird, wobei der in der Strahlpumpe erzeugte Unterdruck auf den Brenstoffverdampfer einwirkt, um dadurch die Siedetemperatur des Brennstoffes zu reduzieren. Ein Nachteil dieser Brenner besteht darin, dass die der Strahlpumpe zugeführte Luft einen relativ hohen Druck haben muss, um den Brennstoff wirksam aus dem Brennstoffverdampfer zu saugen und den Gegendruck der Düse zu überwinden. Folglich muss ein relativ lärmiges Luftzufuhrgebläse verwendet werden. Ein weiterer festgestellter Nachteil dieser Brenner besteht darin, dass die Verdampfung des Brennstoffes nicht in einer gleichmässigen Weise erfolgt und Änderungen der Grösse und Form der Flamme möglich sind.

In einer weiteren Ausführung solcher Brenner, welche in der US-PS 2123 884 beschrieben ist, wird Luft mit relativ hohem Druck dazu verwendet, einen niederen Druck in einer Strahlpumpe zu erzeugen und damit verdampften Brennstoff aus einer Verdampfungskammer mitzureissen, wobei die Luft und der Brennstoff dampf beim Durchströmen des Diffusors der Strahlpumpe gemischt werden, wobei die kinetische Energie mindestens teilweise in Druckenergie umgewandelt wird, wobei ein Teil des Gemisches vom stromabwärts gelegenen Ende des Diffusors, nach der Verbrennung, der Verdampfungskammer zurückgeführt wird, um flüssigen Brennstoff in Brennstoffdampf überzuführen. Dieser Brenner ist auch lärmig, weil ein Gebläse mit relativ hoher Druckerzeugung verwendet werden muss, um ausreichende Energie zu liefern um den Brennstoffdampf mitzureissen, um den Gegendruck der Strahlpumpe zu überwinden, und um eine ausreichende Druckenergie zu erzeugen, damit ein Teil des Luft-Brennstoffdampfgemisches zur Verdampfungskammer zurückgeführt werden und durch den flüssigen Brennstoff in der Kammer hindurchgeblasen werden kann. Ferner muss eine Steuerung der Brennstoffdampfströmung mittels eines Drosselventils erfolgen und es sind keine Vorrichtungen vorgesehen, die ein vorgegebenes Verhältnis von Luft zu Brennstoff sicherstellen.

Weiter ist in der GB-PS 1479 686 eine Brennervorrichtung offenbart und beansprucht, die zum Verbrennen eines üblicherweise flüssigen Brennstoffes bestimmt ist, und die gekennzeich-

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net ist durch einen Verdampfer für flüssigen Brennstoff, welcher ein Fallrohr für flüssigen Brennstoff aufweist, das dazu bestimmt ist, von einer Quelle flüssigen Brennstoffs flüssigen Brennstoff aufzunehmen, durch eine Vorrichtung, die dazu bestimmt ist, die Zufuhr des flüssigen Brennstoffes von der Quelle zum Fallrohr derart zu steuern, dass der flüssige Brennstoff nur dann zum Fallrohr strömen kann, wenn der darin vorhandene Brennstoffpegel nicht mehr als einen vorbestimmten Höchstwert aufweist, durch ein Steigrohr, das unterhalb des vorbestimmten Höchstwertes in Verbindung mit dem Fallrohr steht, durch eine Flüssigkeit und Dampf trennende Kammer, die bei einer Pegelstellung über dem vorbestimmten Höchstwert eine Verbindung zwischen dem Steigrohr und dem Fallrohr bildet, durch eine Heizvorrichtung, die dazu bestimmt ist, den flüssigen Brennstoff im Steigrohr zu erwärmen, wobei bei Betrieb der Heizvorrichtung im Steigrohr gebildete Blasen verdampften Brennstoffs eine nach oben und in die Trennkammer gerichtete Strömung des Brennstoffes im Steigrohr bewirken, wobei sich der Brennstoffdampf in der Trennkammer vom flüssigen Brennstoff trennt, welcher flüssige Brennstoff zum Fallrohr strömt, um darin abwärts zu strömen und zum Steigrohr zurückzukehren, durch eine Strahldüse, die derart verbunden ist, dass sie Verbrennungsluft von einer Vorrichtung aufnimmt, die dazu bestimmt ist, wenigstens einen Teil der zum Verbrennen des Brennstoffdampfes verwendeten Luft zu liefern, welche Strahldüse auch derart verbunden ist, dass sie Brennstoffdampf aus der Trennkammer aufnimmt, um dabei zu bewirken, dass der Brennstoffdampf in der die Strahldüse durchströmenden Verbrennungsluft mitgerissen wird, und durch ein Brennerrohr, das derart angeordnet ist, dass es bei seinem stromaufwärts liegenden Ende von der Strahldüse ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoffdampf aufnimmt und bei seinem stromabwärts liegenden Ende des Gemisches in einen Raum abgibt, in welchem das Gemisch verbrannt wird.

Während des Betriebes der in der GB-PS 1479 686 offenbarten Brennervorrichtung wird der Brennstoffdampf aus der Kammer gesogen, indem er von der Verbrennungsluft mitgerissen wird, die durch die Strahldüse strömt, die den darin vorhandenen verminderten Druck mit dem Brennstoffverdampfer in Verbindung bringt, so dass die Siedetemperatur des Brennstoffes vermindert wird. Ein Nachteil dieses Brenners ist, dass die der Strahldüse zugeführte Luft einen verhältnismässig hohen Druck (z. B. im Bereich von 10 bis 300 Millibar über Atmosphärendruck, vorteilhaft 20 bis 200 Millibar Überdruck, und in der Praxis 50 bis 90 Millibar Überdruck) aufweisen muss, um den Brennstoffdampf wirksam aus dem Brennstoffverdampfer zu saugen und den Gegendruck der Strahldüse zu überwinden. Entsprechend muss ein verhältnismässig lärmiges Luftzufuhrgebläse verwendet werden. Ein weiterer Nachteil ist der, dass beobachtet wurde, dass das Verdampfen des Brennstoffes nicht gleichförmig erfolgt und dass demgemäss die Grösse und Form der Flamme Änderungen ausgesetzt ist.

Ziel der Erfindung ist, die angeführten Nachteile zu beheben.

Der erfindungsgemässe Brenner ist dadurch gekennzeichnet, dass er einen Brennerkopf aufweist, in welchem ein Gemisch, bestehend aus verdampftem Brennstoff und Luft in einer praktisch stabilen Flamme verbrennt, wobei eine Luftzufuhrvorrichtung vorhanden ist, die die gesamte Menge Luft, die zum Bilden des Gemisches aus Brennstoffdampf und Luft notwendig ist, mit praktisch atmosphärischem Druck zuführt, dass eine Luftzufuhrleitung vorhanden ist, die an einem Ende mit der Luftzufuhrvorrichtung verbunden ist, um von ihr Luft aufzunehmen und beim anderen Ende mit dem Brennerkopf verbunden ist, welche Luftzufuhrleitung einen Diffusor aufweist und derart ausgebildet ist, dass an ihren beiden Enden praktisch der gleiche Luftdruck herrscht, dass ein Verdampfer zur Umwandlung des flüssigen Brennstoffes zu Brennstoffdampf ausser Berührung mit Luft oder heissen Gasen bei einem Druck von mindestens dem Betriebsdruck in einer ausgewählten Zone der Luftzufuhrleitung

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vorhanden ist, dass der Verdampfer eine Fallrohrleitung für flüssigen Brennstoff und eine Steigrohrleitung für flüssigen Brennstoff aufweist, wobei die Fallrohrleitung und die Steigrohrleitung an ihren untersten Stellen oder in der Nähe derselben miteinander in Verbindung stehen, dass eine Trennkammer vorhanden ist, die die obersten Stellen der Fallrohrleitung und der Steigrohrleitung miteinander verbindet, dass eine Heizvorrichtung vorhanden ist, die dazu dient, den in der Steigrohrleitung vorhandenen flüssigen Brennstoff unabhängig vom Vorhandensein einer Flamme beim Brennerkopf zu erwärmen, wobei beim Betrieb der Heizvorrichtung in der Steigrohrleitung gebildete Blasen verdampften Brennstoffes eine nach oben gerichtete Strömung des Brennstoffes in die Trennkammer bewirken, in welcher Brennstoffdampf vom flüssigen Brennstoff getrennt wird, und wobei in der Trennkammer abgetrennter flüssiger Brennstoff zur Fallrohrleitung strömt, um anschliessend in der Fallrohrleitung abwärts zu strömen und zur Steigrohrleitung zurückzukehren, dass eine Verbindungt vorhanden ist, die dazu dient, flüssigen Brennstoff dem Verdampfer V zuzuführen, dass eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten eines konstanten Pegels vorhanden ist, die dazu dient, den Brennstoffpegel unterhalb der obersten Stelle der Fallrohrleitung und der Steigrohrleitung und oberhalb deren untersten Stellen zu halten, dass ein Rohr vorhanden ist, das an einem Ende mit der Trennkammer und beim anderen Ende mit der ausgewählten Zone der Luftzufuhrleitung verbunden ist und dazu dient, Brennstoffdampf von der Trennkammer in die ausgewählte Zone der Luftzufuhrleitung zu führen.

Vorzugsweise hat der Verdampfer nicht mehr als zwei Blenden, wobei eine Blende als Einlass für die Zufuhr von flüssigem Brennstoff und die andere als Auslass für praktisch unverdünnten Brennstoff dient.

Der Brenner kann eine Reguliervorrichtung zur Regulierung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft von der Luftzufuhrvorrichtung zur ausgewählten Zone des Vorrats aufweisen und eine Steuervorrichtung kann auf den Mengenstrom des Brennstoffdampfes zum Brennerkopf ansprechen, um die Reguliervorrichtung derart einzustellen, dass eine Mindestströmungsgeschwindigkeit von Luft im Bereich von 80 bis 120 % derjenigen Luft erhalten wird, welche erforderlich ist, um eine vollständige Verbrennung des Brennstoffdampfes oder dergleichen zu bewirken, der durch den Brennerkopf strömt.

Der Brenner kann ferner eine Zufuhrvorrichtung für flüssigen Brennstoff aufweisen, die einen Behälter sowie eine Vorrichtung zur Aufrechterhaltung eines konstanten Pegels aus flüssigem Brennstoff im Behälter und ein Rohr für die Zufuhr von flüssigem Brennstoff aufweist, das den Behälter mit dem Verdampfer verbindet.

Das Zufuhrrohr für flüssigen Brennstoff enthält vorzugsweise einen ersten Leitungsteil d, der an einem Ende mit dem Verdampfer und am anderen Ende mit einem zweiten Leitungsteil verbunden ist, wobei in Richtung des Verdampfers betrachtet der erste Leitungsteil bezüglich der Horizontalen um einen Winkel a nach oben geneigt ist, der einen Wert von nicht weniger als arc tg ( -^-) aufweist, wobei d der innere Durchmesser und 1

die Länge des ersten Leitungsteils ist.

Die Vorrichtung zur Aufrechterhaltung eines konstanten Pegels kann relativ zum Verdampfer derart angeordnet sein, dass der Flüssigkeitspegel des Brennstoffes im Verdampfer bei mindestens der Hälfte zwischen der oberen Grenze und dem Boden des Flüssigkeit enthaltenden Raumes im Verdampfer gehalten wird.

Die Heizvorrichtung begrenzt vorteilhaft mit der Innenwand der Steigrohrleitung einen verhältnismässig engen, praktisch senkrecht verlaufenden Raum zur Aufnahme der aufwärts gerichteten Strömung eines Gemisches aus flüssigem und verdampftem Brennstoff, welches Gemisch durch die Einwirkung der Heizvorrichtung auf den im Verdampfer vorhandenen flüssigen Brennstoff entsteht.

Bei einer Ausführungsform reicht das Brennstoffvolumen, das durch den Behälter aufgenommen werden kann aus, um die Temperatur des flüssigen Brennstoffes im Verdampfer, wenn er mit dem erwärmten Brennstoff im Verdampfer vermischt wird, auf einen Wert zu vermindern, bei welchem im Verdampfer praktisch kein Dampf erzeugt wird. Das Brennstoffvolumen des Behälters kann mindestens ausreichend sein, um den Verdampfer praktisch bis zum oberen Ende der Trennkammer zu füllen, und es können Vorrichtungen zum Verschieben des Volumens des flüssigen Brennstoffes vom Behälter zum Verdampfer vorgesehen werden.

Als Alternative oder zusätzlich können Ventilvorrichtungen vorgesehen werden, die dazu dienen, das den Brennstoffdampf leitende Rohr abzuschliessen, damit verhindert ist, dass Dampf von der Trennkammer des Verdampfers zur vorbestimmten Zone des Luftrohres strömt.

Das den Brennstoffdampf leitende Rohr kann praktisch koaxial mit der Achse der vorbestimmten Zone des Luftzufuhrrohrendes enden, wobei während des Betriebes des Brenners der Brennstoffdampf praktisch koaxial in die vorbestimmte Zone eindringt.

Die Luftzufuhrvorrichtung kann ein Gebläse mit niedrigem Förderdruck oder eine Luftzufuhrpumpe aufweisen, die Luft mit einem überatmosphärischem Druck einer Düse an einem Ende des Luftzufuhrrohres zuführt, und die Luft von der Aussenseite des offenen Endes in das Luftzufuhrrohr hineinreisst.

Der Brenner nach der Erfindung ist vorteilhaft für Hausinstallationen verwendbar und dazu geeignet, die Räume und das Wasser in kleinen Wohnungen, beispielsweise Appartements und kleinen Häusern, zu erwärmen, weil er sehr ruhig arbeitet, wirksam sein und ohne Schwierigkeit derart hergestellt werden kann, dass er einen Wärmeausgang im Bereich von 50 KW, vorzugsweise von 8 bis 25 KW oder z. B. 10 bis 20 KW, liefern kann. Weil der Brennstoffdampf unter seinem autogenen Druck zum Diffusor strömen kann, bewegt die Luft einfach den Brennstoff zum Brennerkopf hin, ohne dass Energieverluste in der Strahldüse entstehen, die durch lärmige Gebläse kompensiert werden müssen, welche viel Energie erfordern.

Die Luftzufuhrvorrichtung kann vorteilhaft aus einer Art mit hoher spezifischer Geschwindigkeit bestehen und von einem Diffusor gefolgt sein, der direkt mit dem Verdampfer verbunden sein kann, wobei der Verdampfer ein Volumen aufweisen kann, in welchem der zu verdampfende Brennstoff praktisch auf konstantem Pegel gehalten werden kann, wobei entsprechende Heizungsvorrichtungen innerhalb eines Steigrohres angeordnet sein und den grössten Teil seiner Höhe und seines Volumens einnehmen können, wobei der Raum zwischen der Aussenfläche der Heizvorrichtung und des Steigrohres derart klein sein kann, so dass während des Verdampfens die steigende Bewegung der Dampfblasen, die in der Flüssigkeit mittragen, ein Oberströmen im Oberteil der Steigleitung erwirken.

Es wird daraufhingewiesen, dass beim Brenner gemäss der vorliegenden Erfindung der leicht negative Druck, der im Diffusor vorherrscht, vorteilhaft auf den Verdampfer übertragen wird, mit dem er verbunden ist. Wenn dieser negative Druck variabel ist, wobei der Verdampfer mit einer Pegelsteuervorrichtung zur Konstanthaltung eines oberen Pegels ausgerüstet ist, kann der Pegel im Verdampfer leichten Schwankungen unterliegen. Diese sind im vorliegenden Fall ausreichend klein, dass keine Druckausgleichleitung mit der Pegelsteuervorrichtung verbunden sein muss, welches eine Vereinfachung darstellt und einen stabilen Betrieb gewährleisten kann. Es ist lediglich notwendig, dafür zu sorgen, dass die Dichtheit der Verbindung zwischen Verdampfer zum Brenner sichergestellt ist. In ähnlicher Weise können die von Rückführungsleitungen für beim Kaltanfahren entstehende Kondensate durch ein geeignetes Profil oder Schrägstellungen

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einzelner Teile des Brenners vereinfacht oder eliminiert werden, Diese Anordnung verhindert die Bildung von Harzen und sodass beispielsweise Kondensate in natürlicher Strömung in den reduziert die Abgaben von Kohlenwasserstoff während der

Verdampfer zurückströmen oder tropfen, sofern der Einlass für stationären Betriebszustände auf praktisch Null.

den Dampf der vom Verdampfer stamm, bei einer unteren Stelle Dieser Behälter kann durch Ausblasen mittels eines kleinen des Brenners angeordnet ist. 5 Hilfsgebläses geleert werden. Das Zurückströmen der Flüssig-

Im Laufe verschiedener Versuche wurde festgestellt, dass die keit in diesen Behälter beim Anfahren erfolgt vorteilhaft allein

Metallflächen, welche mit dem Brennstoffdampf in Berührung durch Aufheben eines Druckes. Es ist auch möglich, darin ein kommen, eigentliche Kondensatoren bilden, und in Apparatu- Element anzuordnen, das auf die Temperatur anspricht,

ren mit kleiner Kapazität können diese Oberflächen bedeutende Der Brenner kann aus irgendeinem geeigneten Material

Wiederkondensierungsstellen im Verhältnis zur Strömungsge- io hergestellt werden, das keine merkbare chemische Aktivität schwindigkeit des Dampfes bilden, der zurückgeführt wird. Die bezüglich eines Förderns der Bildung von Ablagerungen auf-

Verbhindung zwischen dem Verdampfer und dem Brenner muss weist.

möglichst kurz sein. Infolgedessen ist es in dieser Hinsicht Es ist ferner vorteilhaft derart umschlossen, dass kein unange-

zweckmässig, dass derjenige Teil der Brenner, in welchem die nehmer Geruch von aussen feststellbar ist.

Dämpfe eingelassen werden, direkt im Verdampferdeckel einge- 15 Der Erwärmungswiderstand des Brennstoffes wird vorteilbaut ist. Dieser Teil sollte mit einer thermischen Isolation haft so kalibriert, dass eine genau abgegrenzte Abgabe von versehen sein, die gleich gut ist wie die des Restes des Brenners. verdampftem Brennstoff entsteht. Falls eine elektronische Inten-Anderseits ist eine thermische Isolation des Diffusors nicht sitätsregulierung hinzugefügt werden kann, ist es möglich, einen unbedingt notwendig, weil das Gemisch aus Luft und Brennstoff- modulierten Betrieb zu erhalten.

dampf eine viel tiefere Temperatur von etwa 120° C aufweist und 20 Die Emission von Wasserkohlenstoff während der Abstellpe-

der Partialdruck des Brennstoffdampfes niedrig ist (etwa 10 riode kann auch praktisch mittels eines elektromagnetischen

Millibar), so dass eine Rekondensierung weniger zu befürchten oder pneumatischen Ventils eliminiert werden, das die Verbin-

ist. Auf der anderen Seite bildet das Isoliermaterial eine zusätzli- dung zwischen dem Verdampfer und dem Diffusor hemmt,

che Masse, die während des Anfahrens erwärmt werden muss Die Einrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung ist,

und zu einer unannehmbaren Verlängerung der Dauer des 25 sofern sie mit den richtigen Abmessungen versehen ist, vorzugs-

Anfahrens führen kann. Die Wahl, eine Isolation zu verwenden weise mit allen notwendigen Sicherheitsmassnahmen und mit oder nicht, hängt infolgedessen vom jeweiligen Brenner ab. einer Anzahl von Steuervorrichtungen versehen, um einen auto-

Ferner wurde im Laufe der Versuche festgestellt, dass ein matischen Betrieb zu gewährleisten, wobei solche Vorrichtungen

Verdampfer derjenigen Art, welche oben beschrieben ist, eine dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist.

bestimmte eigene Instabilität zeigt, indem er beim Erwärmen bei 30 Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden einer konstanten Ausgangsleistung eine Menge Dampf erzeugt, Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

die durch Maxima und Minima entsprechend eines periodischen Fig. 1 eine Seitenansicht eines Brenners gemäss der vorliegen-

Gesetzes bestimmt ist. Nun wurde in den Versuchen festgestellt, den Erfindung;

dass diese Erscheinung vollständig dann verschwindet, wenn die Fig. la eine Aufsicht auf den Brenner nach Fig. 1;

Zufuhr des flüssigen Brennstoffes nicht im Fallrohr des Ver- 35 Fig. 2 eine Seitenansicht der Zufuhrvorrichtung für den dampfers, sondern im Steigrohr erfolgt, in dem das Sieden bei Brennstoff zum Brenner nach Fig. 1, in der Ebene der Linie seinemunterenTeilerzeugtwird.Nichtsdestowenigerhatessich A—A nach Fig. 1;

herausgestellt, dass die Zufuhr beim unteren Teil des Verdamp- Fig. 3 eine Seitenansicht des Verdampfers für die Ausführung fersdurch eine Flüssigkeit, deren Dichte kleiner ist als diejenige nach Fig. 1, in den Ebenen der Linie B—B nach Fig. 1;

des Inhalts der Einrichtung (welcher bereits einer anfänglichen 40 Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Teils der Steuer-

Destillation unterworfen wurde), ein Problem in bezug auf den ausrüstung für den Brenner nach Fig. 1;

konvektiven Wärmetausch im Zufuhrrohr dieser beiden Pro- Fig. 5 schematisch einen Teil des Brenners nach Fig. 1 mit dukte entsteht. Diese Wärmetausche können wieder zur Instabi- einem Brennstoffdampf-Steuerventil als eine Variante oder lität führen. Dieses Problem wird gemäss der vorliegenden zusätzliche Ausrüstung;

Erfindung vorteilhaft dadurch gelöst, dass der flüssige Brennstoff 45 Fig. 6 schematisch eine weitere Ausführung des Brennstoff-

durch ein Fallrohr, das vertikal stark geneigt verläuft, von einem dampf-Steuerventilteils nach Fig. 5;

Speicher her, einem Rohr oder durch einen Konstantpegeltank Fig. 7 schematisch eine Ansicht des Brenners nach Fig. 1, mit von einer Höhe her eingespeist wird, die vorteilhaft mindestens einer abgeänderten Ausführungsform zur Einführung von gleich der Hälfte des Flüssigkeitspegels im Verdampfer ist. Um Brennstoffdampf in eine Luftströmung, die zum Brenner strömt;

eine direkte Perkolation der Dampfblasen, die durch das Zufuhr- 50 Fig. 8 schematisch eine abgeänderte Ausführungsform der rohr in den Verdampfer eindringen, zu verhindern (welches eine Ausführung nach Fig. 7;

Blockierung durch Dampfblasen im Zufuhrrohr erzeugen wird) Fig. 9 eine schematische, alternative Vorrichtung zur Liefe-

wird das Fallrohr vorteilhaft durch ein Rohr mit einer sehr rung einer Luftströmung im Brenner nach Fig. 1, und niedrigen Durchflusskapazität und sehr kleiner Neigung mit dem Fig. 10 ein Detail der Brennstoffzufuhr-Vorrichtung des

Verdampfer verbunden, wobei in derTat eine leicht ansteigende 55 Brenners nach Fig. 1.

Neigung in der Strömungsrichtung notwendig ist, um dass Strö- In den Fig. 1 —4 ist der Brenner dargestellt, welcher ein men möglicher Luftblasen zu unterstützen. Axialgebläse aufweist, das bei den Klemmen A elektrisch ange-

Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Vorrat schlössen ist und eine Strömung aus Luft praktisch unter atmo-

an Flüssigkeit im Speiserohr vorgesehen, wobei dieser Vorrat sphärischem Druck oder leicht oberhalb in einen Raum 2 liefert,

eine Flüssigkeitsmenge liefert, die in der Lage ist, den Verdamp- 60 von welchem sie zu einem Rohr 5 (Fig. 1A) strömt, in welchem fer während stationärer Betriebszustände vollständig zu füllen, ein die Strömung steuerndes Ventil 4 angeordnet ist. Die Stellung um des Ventils 4 wird durch einen Motor gesteuert, der mindestens

- den freien Bereich der Flüssigkeit auf denjenigen des teilweise durch Signale über die Klemmen B gesteuert wird. Die Auslassrohres zu begrenzen, Luftströmung wird zu einer Mischzone 8 über einen leicht

- den Verdampfer durch eine grosse Mengenbeigabe von 65 zusammenlaufenden Rohrabschnitt 6 geleitet, der mittels einer frischem Brennstoff leicht abzukühlen, und Mutter 7 daran befestigt ist. Brennstoffdampf mit einem Druck,

- die Luft daran zu hindern, in den Verdampfer einzudringen, welcher denjenigen der Luft in der Mischzone 8 übersteigt,

wenn die Temperatur höher ist als 300°C. strömt in die äussere, ringförmige Zone der Mischzone 8 und

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wird durch die Luftströmung aus der Mischzone 8 abgeblasen, mit welcher sie zu einem stromabwärts liegenden Kanalabschnitt 9 gemischt wird und deshalb in das stromaufwärts liegende Ende eines Diffusors 10 geführt wird, in welcher ein Teil der kinetischen Energie des Gemisches aus Luft und Brennstoffdampf in Druckenergie umgewandelt wird. Das stromabwärts liegende Ende des Diffusors 10 endet in einem Flammenstabilisator 13 und die gemischte Luft-Brennstoff dampfströmung brennt in einer stabilen Flamme rund um den Umfang des Stabilisators 13.

Insbesondere aus Fig. 3 geht hervor, dass der Brennstoffdampf in einem Verdampfer V von praktisch U-förmiger Ausbildung erzeugt wird. Der Verdampfer weist eine Steigrohrleitung 27 auf, die an ihrem oberen Ende an einer Seite einer Trennkammer 28 endet, und eine Fallrohrleitung 26, die nach unten von der diametral gegenüberliegenden Seite der Kammer 28 führt, wobei der Boden der Fallrohrleitung 26 in einen weichen Übergang mit einer Bodenzone der Steigrohrleitung 27 verbunden ist. Die Steigrohrleitung hat einen kreisförmigen Querschnitt und ein Heizelement 25 mit kreisförmigem Querschnitt erstreckt sich nach oben in die Steigrohrleitung 27 vom geschlossenen Boden fast bis zur Spitze und begrenzt darin ein ringförmiges Spiel mit kleiner radialer Breite von 2—5 mm. Das Heizelement 25 wird durch einen inneren elektrischen Heizwiderstand 24 erwärmt, dessen elektrische Energie bei den Klemmen E zugeführt ist. Flüssiger Brennstoff wird dem Verdampfer V von einem Brennstoffzufuhrsystem über ein Rohr 17 zugeführt, das einen praktisch vertikalen Teil aufweist, der am unteren Ende an einem kurzen Teil endet, der nach oben mit einem kleinen Winkel zur Horizontalen geneigt ist, wobei das obere Ende mit der Steigrohrleitung 27 gerade oberhalb des Pegels verbunden ist, bei welchem die Steigrohrleitung 27 mit der Fallrohrleitung 26 verbunden ist.

Im Betrieb wird flüssiger Brennstoff, der vorzugsweise im Bereich von 150 bis 400°C siedet, in den Verdampfer V eingelassen, und zwar bei einem Pegel, der leicht unterhalb der unteren Kammer 28 und vorzugsweise unterhalb dem Oberteil des Heizelementes 25 liegt, wobei der Pegel durch eine Pegelsteuervorrichtung reguliert wird. Wenn elektrische Energie über die Klemmen E zugeführt wird, wird die Temperatur der Hülle des Wärmeelementes ansteigen und flüssiger Brennstoff in den engen, ringförmigen Raum zwischen dem Element 25 eingelassen und die umgebende, die Steigrohrleitung begrenzende Wand wird erwärmt. Die leichteren Teile des flüssigen Brennstoffes beginnen allmählich zu verdampfen und bilden Dampfblasen in der Flüssigkeit in der Steigrohrleitung 27, so dass die gesamte Dichte der darin befindlichen Flüssigkeit sinkt. Die Blasen neigen dazu, im Rohr 27 aufzusteigen und fördern eine Aufwärtsströmung von Flüssigkeit und verdampftem Brennstoff in der Steigrohrleitung 27. Nach Ablauf einer kurzen Dauer entsteht im engen Ringraum, der Brennstoff in der Steigrohrleitung 27 enthält, insbesondere gegen das obere Ende desselben, ein Schaum aus Brennstoffdampfblasen, und der Brennstoff strömt nach oben in die Kammer 28, wo der Brennstoffdampf vom flüssigen Brennstoff getrennt wird. Nicht verdampfter Brennstoff strömt zum oberen Teil der Fallrohrleitung 26, und der kalte Brennstoff vom Boden der Fallrohrleitung strömt in den unteren Teil der Steigrohrleitung 27 hinein. Der Brennstoffdampf steigt in der Kammer 28 an, so dass zuerst Verdampfungswärme und Eigenwärme auf die Kammer 28 übertragen wird und strömt zur Fallrohrleitung 26, wobei er schliesslich aus dem Verdampfer V über ein relativ kurzes Rohr 30 ausströmt, das mit der Deckplatte 29 des Verdampfers verbunden ist, und in eine Mischzone strömt, von welcher er mit der Luftströmung gegen den Brennerkopf 13 gefördert wird.

Es ist wichtig, daraufhinzuweisen, dass der Brennstoffdampf vom Verdampfer V zur Mischzone 8 in Folge der fortgesetzten Erzeugung von Brennstoffdampf im Verdampfer V passiert, wobei möglicherweise ein leichtes Übermass an Druck über den

Druck in der Mischzone vorhanden ist. Es wird daraufhingewiesen, dass der Verdampfer V, obschon er für den Betrieb und die Zusammenarbeit praktisch in optimaler Weise mit anderen Teilen des Brenners, das in der Folge näher erläutert wird, integriert ist, dazu verwendet wird, Brennstoffdampf unabhängig von der Anwesenheit einer Flamme am Brennerkopf und unabhängig von der Zufuhr von Luft vom Gebläse 1 zu erzeugen. Die Luft vom Gebläse 1 liefert dem Betrieb keine Energie für die Entfernung von Brennstoffdampf aus dem Verdampfer V, sondern fördert nur den Brennstoffdampf, der aus eigener Kraft in die Mischzone 8 gegen den Brennerkopf strömt. Die Luft liegt vorzugsweise etwa bei Atmosphärendruck und das Gebläse 1 wird infolgedessen relativ leise laufen, weil der Druckabfall über das Gebläse praktisch Null ist. Dementsprechend ist der Wirkungsgrad des Gebläses 1 hoch und der Energiebedarf niedrig. Wenn Brennstoff verdampft wird, wird die Dampfmenge im Verdampfer praktisch durch die Einführung von frischem, flüssigem Brennstoff über das Rohr 17 aufrechterhalten. Zuerst kondensiert ein Teil des Dampfes, weil Wärme durch die kalte Oberfläche des Kanalteils 9 und den Diffusor 10 abgeführt wird, aber bald erreicht der Brennstoffdampf den Brennerkopf 13. Die Temperatur unmittelbar stromaufwärts des Kopfes 13 wird durch ein Element 11 abgetastet, und ein Temperatursignal vom Element 11 wird zum Einstellen der Öffnung und der Schliessung des Luftströmung-Regulierventils 4 verwendet, so dass die Einstellung des Ventils 4 so ist, dass die Luftmenge von 80 bis 120 % derjenigen Menge entspricht, die notwendig ist, eine vollständige Verbrennung des Brennstoffdampfes zu gewährleisten. Für die meisten herkömmlichen Heizöle kann das Gebläse 1 derart angeordnet werden, dass es bei einer Temperatur im Bereich von 65 bis 100°C in Betrieb gesetzt wird und das Ventil 4 kann bei Temperaturen im Bereich von etwa 120 bis 200° C öffnen, wie dies durch das Element 11 abgetastet wird, und das Ventil 4 kann bei Temperaturen im Bereich von z. B. 240 bis 360° C voll öffnen, wenn der Brenner mit seiner Maximalleistung betrieben wird, wobei dies von der Menge des Wärmeverlustes im Rohr 9 und im Diffusor 10 abhängt. Vorzugsweise sind das Rohr 9 und der Diffusor 10 isoliernd ausgekleidet, um die Wärmeverluste möglichst stark zu reduzieren.

Die Luft-Brennstoff-Dampfmischung wird beim Erreichen des Brennerkopfes durch Funken gezündet, die von der Elektrode 12 ausgehen, die während des Anlassens des Brenners eine Hochspannung relativ zum geerdeten Brennerkopf 13 abgeben, wobei die Hochspannung über die Klemmen C zugeführt wird. Die Anwesenheit einer Flamme wird durch bekannte Flammen-Ionisierungs-Verfahren ermittelt, wobei die Flammen-Ionisie-rungsmessung zwischen Elektrode 12 und dem Kopf 13 durchgeführt wird.

Der Brennerkopf 13 ist eine beliebige Ausführung, welcher zum Verbrennen von gasförmigen Brennstoffen verwendet wird und ist derart ausgebildet, dass die Flammengeschwindigkeit nicht kleiner ist als die Geschwindigkeit der Luft-Brennstoff-Dampfmischung, welche in die Basis der Flamme einströmt. Im Betrieb brennt die Flamme hauptsächlich beim zylinderförmigen Umfang des Kopfes 13. Die Signale vom temperaturempfindlichen Element 11 werden derart gesteuert, dass sie das Ventil 4 betätigen, so dass dieses allmählich öffnet, um allmählich eine grössere Luftströmung einzulassen, wenn die Temperatur beim Element 11 beim Anfahren aus dem kalten Zustand ansteigt, um ein praktisch konstantes Verhältnis von Luft zum Brennstoffdampf für praktisch die gesamte Dauer der Öffnungszeit des Ventils 4 aufrecht zu erhalten, und zwar unabhängig von der Brennstoffmenge, welche vom Verdampfer V erzeugt wird, um eine gute Wärmeabgabe von der Flamme am Brennerkopf 13 aufrecht zu erhalten. Das Element 11 kann ein bimetallischer Streifen oder ein ähnliches Gerät sein, das seine Form und/oder Abmessung gemäss der Temperatur ändert, wobei das Element 11 das Ventil 4 mindestens teilweise mechanisch betätigen kann.

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Als Alternative kann das Element 11 ein Thermoelement oder ein elektrischer Widerstand sein, von dem verstärkte elektrische Signale abgeleitet werden können, um die Stellung des Ventils zu steuern, und um den Ventilatorschalter zu betätigen.

Die Mischzone 8, das Rohr 9, der Diffusor 10 und der Rohrabschnitt 6 sind leicht gegen den Verdampfer V hin derart geneigt, so dass etwaiges kondensiertes Öl zurück in den Verdampfer strömt.

Die Zufuhr von Brennstoff zum Verdampfer V von einem integrierten Brennstoffzufuhrsystem ist insbesondere in Fig. 2 dargestellt. Das Zufuhrsystem wird durch eine Platte (Fig. la) gehalten, die mit dem Gehäuse rund um den Verdampfer befestigt ist, und weist einen Konstantpegeltank 14 derjenigen Art auf, in welchem der Pegel eines Schwimmers das Öffnen und Schliessen eines Nadelventils bewirkt.

DerTank 14 liefert Öl zum Verdampfer über ein Rohr 17 und zwar gegebenenfalls mittels einer Vorrichtung zum Fluten des Verdampfers mit kaltem, flüssigem Brennstoff zwischen dem Tank 14 und dem Rohr 17, wie dies in Fig. 1, la und 2 dargestellt ist. Das Rohr 17 weist einen kurzen Teil auf, der nach oben gegen den Verdampfer unter einem kleinen Winkel zur horizontalen Ebene geneigt ist, wie dies mit Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben wird und ist mit der Steigrohrleitung 27 verbunden, und zwar vorzugsweise etwa auf dem gleichen Pegel, wie der Pegel, bei welchem die Fallrohrleitung 26 damit verbunden ist. Die aufwärts gerichtete Neigung des Teils des Rohres 17 verhindert oder reduziert die Gefahr, dass erwärmter Brennstoff vom Verdampfer in das Rohr 17 strömt und Klumpen aus Brennstoffkomponenten im Rohr 17 bildet, die einen hohen Siedepunkt haben, wobei derartige Klumpen dazu neigen, sich beim unteren Teil des Verdampfers anzusammeln und zwar infolge der Entfernung von leichteren Komponenten mit niedrigerem Siedepunkt durch die Verdampfung. Im Rohr 17 werden periodisch Tropfen aus schweren Brennstoffkomponenten angesammelt, wobei die Zufuhr von flüssigem Brennstoff zum Verdampfer ungleichmäs-sig wird, weil der Brennstoff, welcher von Zeit zu Zeit in den Verdampfer eindringt, vollständig aus einem Tropfen aus schweren Komponenten mit hohem Siedepunkt bestehen und die Menge des verdampften Brennstoffes, der durch den Verdampfer erzeugt wird, vorübergehend so lange abnimmt, bis die Temperatur in der Steigrohrleitung 27 auf eine Temperatur gesunken ist, die ausreicht, um den Brennstoff in der Steigrohrleitung 27 mit dem grösseren Anteil der Komponente mit hoher Siedetemperatur zu verdampfen. Danach wird die Temperatur in der Steigrohrleitung 27 zu hoch für die Zufuhr normaler flüssiger Mischungen zum Verdampfen sein, um in der vor dem Zeitpunkt des Eintretens der Tropfen mit hoher Siedetemperatur zur Verfügung stehenden Zeit zu verdampfen, und das Mass des Verdampfens wird während einer gewissen Zeitspanne relativ hoch sein, bis ein Ausgleich wiederhergestellt ist. Die Aufwärtsneigung des Teils des Rohres 17 ist infolgedessen wichtig zur Aufrechterhaltung der Stabilität des Betriebes des Brenners, ohne Abweichungen der Eigenschaften der Flamme des Brennkopfes 13 zu erleiden.

Die Vorrichtung zur Überflutung des Verdampfers mit kaltem, flüssigen Brennstoff weist einen Behälter 16 auf, der eine ausreichende Kapazität für flüssigen Brennstoff zum Füllen des Verdampfers V auf einen Pegel aufweist, welcher gerade oberhalb des Bodens des Rohres 30 liegt, und weist ein sich nach oben erstreckendes Rohr 18 auf, entlang eines unteren Teils desselben das obere Ende des Behälters 16 abgedichtet ist. Das untere Ende des Rohres 18 mündet in den Behälter 16 und der obere Teil des Rohres 18 ist vom unteren Teil versetzt angeordnet und ist mit einer Zone des Verbrennungsluftkanals, z. B. einem Abschnitt des Diffusors 10, verbunden, bei welchem der statische Druck praktisch gleich dem atmosphärischen Druck ist, so dass der Druck oberhalb des flüssigen Brennstoffes im Behälter 16 und im Rohr 18 praktisch gleich dem atmosphärischen Druck ist.

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ohne dass irgendeine direkte Verbindung mit der Atmosphäre der Umgebung vorhanden ist, so dass Brennstoff nicht direkt vom Behälter 16 und Rohr 18 in die Umgebung entlüftet werden kann.

Die Brennstoffzufuhr zum Unterteil erfolgt über eine Leitung

15 und deshalb auch zum Behälter 16 und strömt vom Rohr 18 durch den Oberteil des Rohres 17, wenn der Pegel mindestes gleich und vorzugsweise höher ist als die Mitte zwischen dem unteren und dem oberen Flüssigkeitspegel im Verdampfer V. Der obere Teil des Rohres 17 erstreckt sich unter einem steilen Winkel nach unten bis zu seiner Verbindungsstelle mit dem nach oben geneigten unteren Teil des Rohres, um das Auslassen von irgendwelchen darin vorhandenen Luftblasen zum Rohr 18 zu ermöglichen. Der steile Winkel ist vorzugsweise mindestens 45° zur Horizontalen geneigt und beträgt bevorzugt etwa 90°, sofern die Anordnung der Teile der Ausrüstung des Brenners dies erlaubt.

Wenn es erwünscht ist, den Brenner abzuschalten, wird der Verdampfer V mit kaltem, flüssigem Brennstoff vom Behälter 16 überflutet, bis flüssiger Brennstoff im Rohr 30 vorhanden ist, wobei die Zufuhr von elektrischer Energie zur Klemme E zuerst unterbrochen wurde. Der kalte, flüssige Brennstoff wird, wenn er mit erwärmtem Brennstoff im Verdampfer vermischt ist, die Temperatur der entstehenden Mischung aus kaltem und erwärmtem Brennstoff unterhalb des Siedepunktes von praktisch allen Brennstoffkomponenten reduzieren, und der untere Flächenbereich der Flüssigkeit im Rohr 30 reduziert die Dampfmenge weiter, die über das Rohr 30 zur Mischzone 8 entweichen kann. Infolgedessen wird die Zufuhr von Brennstoff dampf zum Brennerkopf 13 praktisch unterbrochen und die Flamme am Kopf 13 wird dann gelöscht, wenn die Luftströmung den letzten Teil des Brennstoffdampfes von der Mischzone zum Brennerkopf bläst.

Das Fluten des Verdampfers V wird durch ein Verschieben von flüssigem Brennstoff aus dem Behälter 16 durch Druckluft erreicht. Die Druckluft wird von einem Gebläse 19 geliefert, das bei Klemmen G elektrisch gespeist wird, und die Druckluft strömt durch ein Rohr 20 zu einer Ventilkammer mit einem Ventil 21, das das Ausströmen der Druckluft steuert. Das Ventil 21 ist in die Schliessstellung federvorgespannt und wird durch Zufuhr von elektrischer Energie bei den Klemmen D zu einem Elektromagneten 29 geöffnet. Wenn das Ventil 21 offen ist, strömt Druckluft in das Rohr 34 und dann in den oberen Teil des Rohres 22. Das Rohr 22 weist eine obere Blende 34a auf, welche mit dem Raum zwischen dem Behälter 16 und dem unteren Teil des Rohres 18 in Verbindung steht und weist eine untere Blende 22a auf, welche oberhalb der Basis des Behälters 16 angeordnet ist und direkt mit einem unteren Abschnitt des unteren Teils des Rohres 18 in Verbindung steht. Wenn der Pegel der Flüssigkeit im Behälter 16 oberhalb der Höhenstellung der unteren Blende 22a ist, strömt die Druckluft in den Raum zwischen dem Behälter

16 und dem unteren Teil des Rohres 18, um den Pegel des flüssigen Brennstoffes im Rohr 18 auf einen Pegel anzuheben, der oberhalb des unteren Teiles des Rohres 30 liegt, worauf flüssiger Brennstoff so lange durch das Rohr 17 zum Verdampfer strömt, bis der Pegel des flüssigen Brennstoffes im Behälter 16 praktisch bei der Höhenstellung der Blende 22a liegt, worauf keine weitere Flüssigkeit verschoben werden kann, weil die Druckluft dann aus der Blende 22a durch das Rohr 18 in den Diffusor 10 strömt. Das Volumen des flüssigen Brennstoffes, das vom Behälter 16 zwischen den Pegel, der durch den Pegelregulierbehälter 14 eingestellt ist und der Höhenstellung der Blende 22a verschoben wird, reicht aus, den Pegel der Flüssigkeit im Verdampfer bis über das Rohr 30 anzuheben. Vorzugsweise wird die Flüssigkeit in den Verdampfer V zuerst langsam verschoben, und dann so schnell wie es die Ausrüstung zulässt, weil festgestellt wurde, dass, wenn der flüssige Brennstoff unverzüglich mit einer hohen Geschwindigkeit in den Verdampfer eingelassen wird, das Ausmass der Verdampfung sehr rasch erhöht wird, und

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damit kann die Grösse der Flamme vorübergehend stark ansteigen. Um die Strömung der Druckluft zu steuern, kann das Ventil 21 ein Profil aufweisen, das an der Spitze eng und von der Spitze entfernt relativ weit ist, wobei das Ventil 21 zuerst aufwärts bewegt wird, so dass eine kleine Luftströmung um das weite 5 Profil stattfindet und darauf eine grössere Luftströmung um den engen Teil des Profils stattfindet. Als Alternative kann irgend eine geeignete Programmiervorrichtung verwendet werden, um die Strömung von Luft, z. B. durch Steuerung der Bewegung des Ventils 21, zu steuern. Wenn die Luftströmung beendet wird und io Luft beispielsweise von der Ventilkammer abgelassen wird,

kehrt der flüssige Brennstoff durch das Rohr 17 am Behälter 16 zurück, bis der Pegel im Verdampfer V und im Rohr 18 praktisch gleich demjenigen Pegel ist, welcher durch den Pegel des Regulierbehälters 14 festgelegt wurde. 15

Der Brenner nach Fig. 1 bis 3 ist aus einer Anzahl von entfernbaren Baueinheiten zur Ermöglichung einer Reinigung und Wartung ausgebildet. Entsprechend ist die Luftkanalanlage in zwei Teile aufgeteilt, welche durch Muttern 7 lösbar miteinan- 20 der verbunden sind, der Verdampfer weist einen lösbaren Deckel 29 und ein entfernbares Heizelement 25 auf, der Behälter 16 ist lösbar mit dem unteren Teil des Rohres 18 verbunden, und der Deckel des Konstantpegelbehälters ist ebenfalls lösbar angeordnet. Geeignete Dichtungen werden verwendet, um ein Lecken in den Brennerapparat hinein oder aus diesem heraus zu verhindern. Die Teile des Brenners, welche im Betrieb heiss sind, sind ausgekleidet und z. B. von rostfreiem Stahl umhüllt.

0,827 bei 15°C 3,60 cSt bei 20°C

Spezifisches Gewicht Viskosität Destillation (ASTM) 10 VoI.-% destilliert bei 175°C 50 Vol.-% destilliert bei 260°C 90 Vol.-% destilliert bei 353° C

Eine elektrische Leistungsaufnahme von etwa 325 W wurde zum Verdampfen des Brennstoffes im Ausmass von 1 kg/h im Verdampfer V benötigt, welcher eine Temperatur von etwa 350° C aufwies, wobei zusätzlich 25 W für das Gebläse 1 (mit einem maximalen Ausgangsdruck von etwa 40 mm Wassersäule bei Null-Strömung und bis zu 5 mm Wassersäule im Normalbetrieb) sowie für Hilfsbetriebe benötigt wurde. Die Wärmeleistung vom Brenner war etwa 10 KW. Vom Kaltstart her benötigte der Brenner weniger als 4 min für Vorheizleistung von 600 W zum Verdampfer und in zyklischem Betrieb mit Unterbrechungen, welche nicht 10 min überschritten, ist ernach etwa 45 sek wieder gestartet. Der gesamte Durchströmquerschnitt durch den Brennerkopf war 30 cm2 und die Flamme war blau und stabil, wobei keine gelbe Flammenspitzen vorhanden waren. Die Abgase hatten folgende Zusammensetzung:

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CO, 02 CO NO,

15,2% 0,5% Spuren 200 ppm

30 -

Das Beginnen und Enden des Betriebes des Brenners wird durch einen Kasten F in Fig. 4 gesteuert, welcher bekannte Vorrichtungen zur Bewirkung der erforderlichen Vorgänge enthält. Der Brenner kann automatisch durch Signale von einem Thermostaten Th gesteuert werden. Wenn die Signale ein Bedarf nach Wärme angeben, wird elektrische Energie den Klemmen A 35 zugeleitet, um das Gebläse in Betrieb zu setzen, den Klemmen B zugeleitet, damit das Ventil 4 auf Signale des Elementes 11 anspricht und zu Klemmen E geleitet, das Heizelement 24 zu erregen. Die zuerst den Klemmen E zugeführte elektrische Energie kann grösser als diejenige sein, welche während des 40 Betriebes zugeführt wird. Nach einer vorbestimmten Dauer wird elektrische Energie den Klemmen C zugeführt, um das Luft-Brennstoffgemisch zu zünden, wobei die Energiezufuhr unterbrochen wird, wenn eine Flamme ermittelt ist. Bekannte Ausrüstungsteile können vorgesehen werden, um Energie den Klem- 45 men C zuzuführen, um das Gemisch bei einer fehlerhaften Flammenlöschung zu zünden, oder aus anderen Sicherheitsgründen vorgesehen werden.

Wenn das Thermoelement Th anzeigt, dass der Wärmebedarf ,0 befriedigt ist. wird die elektrische Energie bei den Klemmen E reduziert oder unterbrochen, und wenn der Brenner abgestellt werden soll, wird elektrische Energie den Klemmen D zugeführt, um das Gebläse 19 zu betreiben und darauf den Klemmen D zugeführt, um das Druckluftventil 21 gemäss einem Programm zu >5 betätigen. Wenn das temperaturgesteuerte Ventil 4 geschlossen ist, wird die Energiezufuhr zu den Klemmen D unterbrochen, so dass das Ventil geschlossen bleibt, wobei die Energiezufuhr zu den Klemmen A unterbrochen wird, so dass das Gebläse 1 anhält. Es ist offensichtlich, dass die Brennerleistung durch 60 Variation der den Klemmen E zugeführten Energie geändert werden kann.

In einem Ausführungsbeispiel verbrauchte ein Brenner nach 65 den Fig. 1—3 höchstens 1,5 kg/h eines handelsüblichen Heizöls mit einem unteren Heizwert von 10,250 kcal/kg und anderen Eigenschaften gemäss der nachfolgenden Tabelle:

Der Lärmpegel der Vorrichtung betrug etwa 40 dB der internationalen «A»-Skala.

Es geht hervor, dass der Verdampfer lediglich Öffnungen für den kalten, flüssigen Brennstoff und für das Entweichen von Brennstoffdampf unter autogenem Druck aufweist. Keine zusätzliche Leistung (und infolgedessen kein Lärm) des Gebläses ist erforderlich, um den Brennstoffdampf vom Verdampfer anzusaugen oder zu pumpen, und keine warmen und/oder oxidie-renden Gase, welche zu einer Zersetzung der flüssigen Brennstoffe und zu Ablagerungen bildenden Materialien führen, können in den Verdampfer eindringen.

In Fig. 5 ist ein Ventilglied dargestellt, das in lediglich zwei Stellungen gesteuert wird und durch einen Betätiger oberhalb der Mischzone 8 betätigt ist. Wenn der Brenner in Betrieb steht, ist das Ventilglied vom oberen Ende des Brennstoffverdampferrohres 30 abgehoben, und wenn der Brenner abgestellt ist,

dichtet das Ventilglied das obere Ende des Rohres 30 ab und verhindert, dass Brennstoffdampf ausströmt. Der Druckaufbau im Verdampfer beim Schliessen des Ventilgliedes ist relativ niedrig, und zwar insbesondere dann, wenn die Bewegung des Ventilgliedes zwischen seinen zwei Stellungen in Übereinstimmung mit der Zufuhr und der Unterbrechung der elektrischen Leistung zum Verdampfer stattfindet. In Fig. 6 ist eine ähnliche Anordnung dargestellt, wobei aber das Ventilglied ein Klappventil ist, welches nur diese beiden Stellungen einnehmen kann.

In Fig. 7 strömt der Brennstoffdampf von der Verdampferkammer 28 durch ein Rohr 130 zur Mischzone, das mit der Mischzone verbunden und derart angeordnet ist, dass der Brennstoffdampf zum mittleren Bereich der Mischzone geführt wird. Der Brennstoffdampf neigt weniger zur Kondensierung und zur Ablagerung an den Wänden der Mischzone und des Diffusors 19 im Vergleich mit der Anordnung nach den Fig. 1—3. Fig. 8zeigt eine Anordnung zur Unterbrechung der Zufuhr von Brennstoffdampf vom Rohr 130. Das Rohr 130 endet an einem Dampfzufuhrrohr, das senkrecht zum Rohr 130 und praktisch koaxial zum Rohr 9 verläuft. Das stromabwärts liegende Ende des Zufuhrrohres ist für die Zufuhr von Dampf offen und beim stromaufwärts liegenden Ende durch ein hohles Schieberventil gesperrt, das in eine Stellung federvorgespannt ist, in welcher es den Oberteil des Rohres 130 abschliesst. Das Schieberventil wird in

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einer abgehobenen Stellung gegen die Federvorspannung durch Zufuhr von elektrischer Leistung zu einer Elektromagnetspule gehalten. Die Elektromagnetspule und die Feder sind vorzugsweise ausserhalb der Luft- und Brennstoffdampf kanäle zur Erleichterung der Wartung angeordnet.

Wenn die Brennerleistung zum Abgeben einer sehr kleinen Wärmemenge ausgebildet ist, kann es schwierig sein, die Menge der Luftzufuhr der niedrigen Brennstoffdampfmenge anzupassen, wenn ein Zentrifugalventilator der Kurzschlussankerbau-form verwendet wird. Das Problem kann dadurch gelöst werden (siehe Fig. 9), indem eine Hochdruck-Luftpumpe verwendet wird, die die Luft zum offenen Ende einer Strahlpumpe fördert, um die atmosphärische Luft einzusaugen (siehe Pfeile), wobei die resultierende Luftströmung zum Rohr 5 bei praktisch atmosphärischem Druck strömt. Bei dieser Anordnung erzeugt die Luftpumpe relativ wenig Lärm, weil sie sehr kleine Abmessungen aufweist.

Wie bereits erwähnt, muss der Steigungswinkel a der Leitung 17, die den flüssigen Brennstoff zum Steigrohr 27 des Verdampfers leitet, derart sein, dass die Bildung von Tropfen aus Komponenten mit hoher Siedetemperatur verhindert ist, da sonst die Stabilität des Brennerbetriebes nachteilig beeinflusst würde.

Unter bezugnahme auf Fig. 10 weist das Rohr 17 einen Innendurchmesser h und eine innere Länge 1 bei der oberen Seite 5 auf. Um die Bildung der Ansammlung von schweren Heizölkomponenten zu verhindern, welche den Krümmer im Rohr 17 vollständig sperren könnten, sollte das folgende Verhältnis vorzugsweise berücksichtigt werden:

io aresin ( 2/) < alpha <arc sin ( ~), oder anders ausgedrückt auf Basis des Durchmessers d:

arc tan (-^-) < alpha < arc tan (-j-)-

15 Um den Auslass von Luftblasen zu erleichtern, sollte der Fallrohrabschnitt des Rohres 17 vorzugsweise einen Winkel mit der horizontalen Ebene bilden, der nicht weniger als 45° und vorzugsweise 90° beträgt.

Die verschiedenen Anordnungen, welche in der Fig. 1 bis 3

20 und 5 bis 9 dargestellt sind, können in jeder Weise technisch miteinander kombiniert werden.

M

4 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Brenner für flüssige Brennstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Brennerkopf (13) aufweist, in welchem ein Gemisch, bestehend aus verdampftem Brennstoff und Luft, in 5 einer praktisch stabilen Flamme verbrennt, wobei eine Luftzufuhrvorrichtung (1,2) vorhanden ist, die die gesamte Menge

Luft, die zum Bilden des Gemisches aus Brennstoffdampfund Luft notwendig ist, mit praktisch atmosphärischem Druck zuführt, dass eine Luftzufuhrleitung (5—10) vorhanden ist, die an 10 einem Ende mit der Luftzufuhrvorrichtung (1,2) verbunden ist, um von ihr Luft aufzunehmen, und am anderen Ende mit dem Brennerkopf (13) verbunden ist, welche Luftzufuhrleitung (5—10) einen Diffusor (10) aufweist und derart ausgebildet ist,

dass an ihren beiden Enden praktisch der gleiche Luftdruck 15 herrscht, dass ein Verdampfer (V) zur Umwandlung des flüssigen Brennstoffes zu Brennstoffdampf ausser Berührung mit Luft oder heissen Gasen bei einem Druck von mindestens dem Betriebsdruck in einer ausgewählten Zone (8) der Luftzufuhrleitung (5—10) vorhanden ist, dass der Verdampfer (V) eine 20 Fallrohrleitung (26) für flüssigen Brennstoff und eine Steigrohrleitung (27) für flüssigen Brennstoff aufweist, wobei die Fallrohrleitung (26) und die Steigrohrleitung (27) an ihren untersten Stellen oder in der Nähe derselben miteinander in Verbindung stehen, dass eine Trennkammer (28) vorhanden ist, die die 25 obersten Stellen der Fallrohrleitung (26) und der Steigrohrleitung (27) miteinander verbindet, dass eine Heizvorrichtung (24, 25) vorhanden ist, die dazu dient, den in der Steigrohrleitung (27) vorhandenen flüssigen Brennstoff unabhängig von dem Vorhandensein einer Flamme beim Brennerkopf (13) zu erwärmen, 30 wobei beim Betrieb der Heizvorrichtung (24,25) in der Steigrohrleitung (27) gebildete Blasen verdampften Brennstoffes eine nach oben gerichtete Strömung des Brennstoffes in die Trennkammer (28) bewirken, in welcher Brennstoff dampf vom flüssigen Brennstoff getrennt wird, und wobei in der Trennkammer (28) abgetrennter flüssiger Brennstoff zur Fallrohrleitung (26) strömt, um anschliessend in der Fallrohrleitung (26) abwärts zu strömen und zur Steigrohrleitung (27) zurückzukehren, dass eine Verbindung vorhanden ist, die dazu dient, flüssigen Brennstoff dem Verdampfer (V) zuzuführen, dass eine Vorrichtung zum Aufrechthalten eines konstanten Pegels vorhanden ist, die dazu dient, den Brennstoffpegel unterhalb der obersten Stelle der Fallrohrleitung (26) und der Steigrohrleitung (27) und oberhalb deren untersten Stellen zu halten, dass ein Rohr (30,130) vorhanden ist, das an einem Ende mit der Trennkammer (28) und 45 am anderen Ende mit der ausgewählten Zone (8) der Luftzufuhrleitung (5—10) verbunden ist und dazu dient, Brennstoffdampf von der Trennkammer (28) in die ausgewählte Zone (8) der Luftzufuhrleitung (5—10) zu führen.
2. Brenner nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 50 dass der Verdampfer (V) nicht mehr als zwei Blenden aufweist, wobei eine Blende beim oberen Ende einer die Verbindung bildenden Leitung als Einlass für die Zufuhr von flüssigem Brennstoff und die andere Blende als Auslass von praktisch unverdünntem Brennstoff in das Rohr (30,130) dient (Fig. 1 und 55 3).
3. Brenner nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vorrichtung (4) zur Regulierung des Mengenstromes der Luft von der Luftzufuhrvorrichtung (1,2) zur ausgewählten Zone (8) der Luftzufuhrleitung (5—10) aufweist, dass eine Steu- 60 ervorrichtung (11) vorhanden ist, die abhängig von dem dem Brenner ( 13 ) zuströmenden Mengenstrom Brennstoffdampf die Reguliervorrichtung (4) steuert, um den Mengenstrom der Luft im Bereich von 80 bis 120 % derjenigen Luftmenge zu erhalten, welche erforderlich ist, um eine vollständige Verbrennung des 65 Brennstoffdampfes zu bewirken, der zum Brennerkopf (13)

strömt.
4. Brenner nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet.

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dass er eine Zufuhrvorrichtung für flüssigen Brennstoff mit einem Behälter (14) aufweist, dessen Pegel von der Vorrichtung zur Aufrechterhaltung eines konstanten Pegels gesteuert ist, und dass eine Zufuhrleitung für flüssigen Brennstoff vorhanden ist, die den Behälter (14) mit dem Verdampfer (V) verbindet.
5. Brenner nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrleitung für flüssigen Brennstoff einen ersten Leitungsteil (17) aufweist, der an einem Ende mit dem Verdampfer (V) und am anderen Ende mit einem zweiten Leitungsteil verbunden ist, welcher seinerseits an seinem anderen Ende mit dem Behälter (14) verbunden ist, wobei, in Richtung des Verdampfers (V) betrachtet, der erste Leitungsteil (17) bezüglich der Horizontalen um einen Winkel (a) nach oben geneigt ist, der einen Wert von nicht weniger als arc tg (-|j-) aufweist, wobei d der innere durchmesser und 1 die Länge des ersten Leitungsteils (17) ist.
6. Brenner nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Leitungsteil aufwärts gerichtet ist und mit der Horizontalen einen Winkel (ß) von mindestens 45° einschliesst.
7. Brenner nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrvorrichtung für flüssigen Brennstoff einen weiteren Behälter (16) aufweist, dass jeder derBehälter(14; 16) oder beide zusammen ein Volumen zur Aufnahme mindestens einer solchen Menge Brennstoff aufweist, bzw. aufweisen, die mindestens ausreicht, die Temperatur des flüssigen Brennstoffes im Verdampfer (V), wenn er mit erwärmtem Brennstoff im Verdampfer (V) vermischt wird, auf eine Temperatur zu vermindern , bei welcher praktisch kein Dampf im Verdampfer (V) erzeugt wird.
8. Brenner nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (14) ein Volumen zur Aufnahme von Brennstoff aufweist, das mindestens dazu ausreicht, den Verdampfer (V) praktisch bis zum Pegel der Trennkammer (28) zu füllen.
9. Brennernach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vorrichtung (19) zum Verschieben des Volumens des flüssigen Brennstoffes vom weiteren Behälter (16) zum Verdampfer (V) aufweist.
10. Brennernach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Ventilvorrichtung aufweist, die dazu bestimmt ist, das Rohr (30,130) für Brennstoffdampf zu schliessen, um ein Strömen von Brennstoffdampf von der Trennkammer (28) des Verdampfers (V) zur ausgewählten Zone (8) der Luftzufuhrleitung (5—10) zu verhindern (Fig. 5, 6 und 8).
11. Brennernach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Aufrechterhalten eines konstanten Pegels relativ zum Verdampfer in einer solchen Höhenstellung angeordnet ist, dass der konstante Flüssigkeitspegel im Verdampfer (V) bei mindestens der halben Höhe des Raumes liegt, der zum Enthalten von Flüssigkeit im Verdampfer (V) zur Verfügung steht.
12. Brenner nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (24,25) zusammen mit der Innenwand der Steigrohrleitung (27) einen praktisch senkrecht verlaufenden Raum zur Aufnahme der aufwärts gerichteten Strömung eines Gemisches aus flüssigem und verdampftem Brennstoff bildet, das durch die Einwirkung der Heizvorrichtung (24,25) auf den im Verdampfer (V) vorhandenen flüssigen Brennstoff entsteht.
13. Brenner nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das den Brennstoffdampf leitende Rohr (130) an einem Ende praktisch koaxial zum Bereich der ausgewählten Zone (8) der Luftzufuhrleitung (5—10) verläuft, um während des Betriebes des Brenners Brennstoffdampf praktisch koaxial in die ausgewählte Zone (8) strömen zu lassen (Fig. 7).
14. Brenner nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzufuhrvorrichtung (1,2) eine Luftzufuhrpumpe aufweist, die dazu bestimmt ist, Luft mit einem überatmosphäri-schen Druck einer Strahlpumpe an einem Ende der Luftzufuhr-

leitung (5—10) zuzuführen, um dadurch Luft von der Umgebung dieses Endes in ein Luftzufuhrrohr (5) der Luftzufuhrleitung mitzureissen (Fig. 9).
15. Brenner nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Leistung von nicht mehr als 50 KW aufweist.
16. Brennernach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (24,25) für den Brennstoff eine Leistung von höchstens 3,5 % der Ausgangsleistung des Brenners aufweist.
17. Brennernach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Einlass für den Brennstoff zum Verdampfer (V) bei der Bodenzone der Steigrohrleitung (27) befindet.