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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regulation der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen, insbesondere in Wärmeerzeugern, gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens gemäß Anspruch 10.
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Die Verbrennungstechnologie spielt im Zusammenhang mit dem global angestiegenen Energieverbrauch, einhergehend mit einer Zunahme an Kohlendioxid- und Stickoxid-Emissionen, eine entscheidende Rolle. Sie kann zu den Themen Energiesparen und Emissionsminderung einen bedeutenden Beitrag leisten.
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Folglich wird auch für den Verbrennungsprozess in Flüssigbrennstoff-Wärmeerzeugern, wie z. B. Ölkesseln, eine Emissionsminderung angestrebt. Um einen guten Ausbrand bei geringer Stickoxidbildung zu erzielen, ist neben einer langen Verweilzeit des Flüssigbrennstoffs im Brennraum eine möglichst niedrige Verbrennungstemperatur erforderlich. Dazu ist eine große Oberfläche des Flüssigbrennstoffs von Vorteil, die durch eine möglichst feine Zerstäubung im Brennraum gewährleistet werden kann. Der Verbrennungsprozess lässt sich also über den Zerstäubungsprozess steuern.
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Die Zerstäubung erfolgt in mehreren Stufen oder stufenlos (modulierend) und ist zum Beispiel von der Größe und Verteilung der Düsenöffnungen der Zerstäubungsdüse sowie dem Druck des Flüssigbrennstoffs, der zur Zerstäubung angewandt wird, abhängig.
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Um eine gute Verbrennung bei Flüssigbrennstoff-Wärmeerzeugern sicherzustellen, ist es außerdem hilfreich, die Zusammensetzung und/oder die Qualität des Flüssigbrennstoffs zu kennen. Infolge der schwindenden Reserven an nicht regenerativen Rohstoffen, d. h. an fossilen Rohstoffen bzw. Primärrohstoffen, werden allerdings auch in Flüssigbrennstoff-Wärmeerzeugern verstärkt nachwachsende Flüssigbrennstoffe oder Gemische solcher Brennstoffe mit fossilen Flüssigbrennstoffen eingesetzt. Somit treten Schwankungen hinsichtlich der Zusammensetzung und/oder Qualität der Flüssigbrennstoffe auf, welche sich z. B. in Abweichungen von bislang typischen Brennwerten äußern.
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Der Stand der Technik sieht zur Regulation der Zerstäubung und damit auch der Verbrennung die Messung und Steuerung des Druckes des Flüssigbrennstoffs vor, der für die Zerstäubung angewandt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bestehenden Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren zur Regulation der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen, insbesondere in Wärmeerzeugern, zur Verfügung zu stellen. Es soll einfach durchführbar, kostengünstig und zuverlässig sein und dazu dienen, einen optimalen Zerstäubungsgrad unabhängig von der Zusammensetzung und/oder Qualität des Flüssigbrennstoffs zu gewährleisten.
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Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfügung zu stellen. Sie soll insbesondere robust, d. h. wenig störanfällig, sein.
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Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen 2 bis 9 und 11 bis 12 zu entnehmen.
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Ein Verfahren zur Regulation der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen, insbesondere in Wärmeerzeugern, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst:
- a) Erfassung eines Druckes des Flüssigbrennstoffes,
- b) Erfassung einer Viskosität des Flüssigbrennstoffes,
- c) Beeinflussung des Druckes und/oder der Viskosität unter Berücksichtigung des erfassten Druckes und/oder der erfassten Viskosität.
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Die Erfindung macht sich dabei die Erkenntnis zu Nutze, dass die Zerstäubung des Flüssigbrennstoffs und damit die Verbrennung auch von der Viskosität des verwendeten Flüssigbrennstoffs abhängig ist.
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Gegenüber dem Stand der Technik berücksichtigt das erfindungsgemäße Verfahren also zusätzlich zum Druck des Flüssigbrennstoffs auch dessen Viskosität. Der Druck beeinflusst die Zerstäubung und damit die Verbrennung insofern, als dass eine Erhöhung des Druckes bei ansonsten gleichbleibenden Parametern eine feinere Zerstäubung zur Folge hat. Die zusätzliche Berücksichtigung der Viskosität ist besonders vorteilhaft, weil die Viskosität eine charakteristische Eigenschaft einer jeden Flüssigkeit, und damit auch eines jeden Flüssigbrennstoffs, darstellt. Die Viskosität wurde bisher nicht in eine Optimierung der Verbrennung miteinbezogen. Insbesondere, wenn zur Zusammensetzung und/oder Qualität des eingesetzten Flüssigbrennstoffs oder Flüssigbrennstoffgemisches keine zertifizierten Angaben vorliegen, ist es hilfreich, außer dem Druck weitere für die Zerstäubung relevante Parameter messen und steuern zu können. Durch eine Beeinflussung des Druckes und/oder der Viskosität des Flüssigbrennstoffes unter Berücksichtigung des erfassten Druckes und der erfassten Viskosität kann eine Regulation des Zerstäubungsprozesses und damit auch eine Regulation des Verbrennungsprozesses erfolgen. Bei einer Öldüse sind beispielsweise der Öldurchsatz und z. T. auch der Sprühwinkel abhängig von der Viskosität und dem Öldruck. Zur Beeinflussung der genannten Parameter können u. a. ein Ölvorwärmer oder ein Luftvorwärmer verwendet werden. Auch die Frequenz einer Ventiltaktung kann von Belang sein. Besonders vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass nicht nur ein für die Zerstäubung wesentlicher Parameter erfasst und beeinflusst werden kann, sondern zwei Parameter aufeinander abgestimmt werden können.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens zur Regulation der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur des Flüssigbrennstoffes erfasst und bei einer Beeinflussung des Druckes und/oder der Viskosität und/oder der Temperatur berücksichtigt wird.
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Dies ist insbesondere von Bedeutung, weil die Viskosität eine starke Temperaturabhängigkeit zeigt. Eine Erwärmung des Flüssigbrennstoffs führt zu einer Erniedrigung der Viskosität. Durch Kenntnis von Viskosität und Temperatur des Flüssigbrennstoffs kann dessen Zusammensetzung eingegrenzt werden. Dadurch lässt sich die Verbrennung einfacher regulieren.
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Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zur Regulation der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen sieht vor, dass eine Permittivität des Flüssigbrennstoffes erfasst und bei einer Beeinflussung des Druckes und/oder der Viskosität und/oder einer Temperatur berücksichtigt wird.
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Dies ist besonders vorteilhaft, weil Flüssigbrennstoffe aus Primärrohstoffen und solche aus nachwachsenden Rohstoffen sich unter anderem durch unterschiedliche Permittivitäten auszeichnen. Durch eine Berücksichtigung der Permittivität wird also beispielsweise der zum Teil stark variierenden Zusammensetzung bzw. Qualität der eingesetzten Flüssigbrennstoffe Rechnung getragen. Dabei kann die Permittivität zur Bestimmung der Zusammensetzung des Flüssigbrennstoffs verwendet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Regulation der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen werden zusätzlich zu einem Drucksensor und einem Viskositätssensor ein Temperatursensor und/oder ein Permittivitätssensor verwendet.
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Die Sensoren können dann an unterschiedlichen Stellen positioniert werden und ermöglichen eine genaue Erfassung des jeweiligen Parameters. Vorteilhafterweise wird für die Viskositätsmessung ein mikroakustischer Scherschwinger, für die Temperaturmessung ein Widerstandstemperatursensor und für die Permittivitätsmessung ein Plattenkondensator verwendet. Die jeweiligen Parameter können mit derartigen Sensoren relativ genau und ohne großen Aufwand immer aktuell bestimmt werden. Je mehr Parameter, die für den Zerstäubungsprozess relevant sind, bekannt sind, desto genauer kann der Zerstäubungsprozess und somit auch der Verbrennungsprozess reguliert werden.
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Durch den Vergleich der Permittivität mit den Permittivitätswerten bekannter Flüssigbrennstoffe kann auf die Zusammensetzung des Flüssigbrennstoffs geschlossen werden und es können beispielsweise die Verbrennungsparameter, also insbesondere Druck und Temperatur, entsprechend angepasst werden.
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Ferner sieht eine Ausführungsform des Verfahrens zur Regulation der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen vor, dass ein Flüssigbrennstoff mit mindestens einem fossilen Rohstoff und/oder mit mindestens einem nachwachsenden Rohstoff verwendet wird. Dabei kann der fossile Rohstoff beispielsweise Erdöl-basiert sein und bei dem nachwachsenden Rohstoff kann es sich beispielsweise um ein Bioöl aus Pflanzenölen handeln.
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Das Verfahren ist also nicht auf die Verwendung reiner Flüssigbrennstoffe oder bekannter Flüssigbrennstoffgemische beschränkt, sondern auch auf die Verwendung von Flüssigbrennstoffen unterschiedlicher Qualitäten und/oder Zusammensetzungen ausgelegt.
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Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zur Regulation der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen ist dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Viskosität und/oder der Permittivität die Zusammensetzung und/oder die Qualität des Flüssigbrennstoffes ermittelt wird.
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Für das Verfahren ist es also nicht erforderlich, die genaue Zusammensetzung und/oder Qualität des Flüssigbrennstoffes vor dessen Verwendung zu kennen. Vielmehr werden diese Informationen im Betrieb durch die Messung der Viskosität und/oder Permittivität gewonnen und können so bei der Regulation der Verbrennung berücksichtig werden. So kann beispielsweise anhand von Permittivitäts- und Viskositätswerten bei einer Temperatur oder bei verschiedenen Temperaturen („Fußpunkt” und „Steigung”) auf die Zusammensetzung und/oder Qualität des Flüssigbrennstoffes geschlossen werden. Beispielsweise haben Bioöle eine andere Permittivität als Erdölprodukte. So lässt sich der Bioölanteil bestimmen und die für den Zerstäubungsprozess und damit für den Verbrennungsprozess relevanten Parameter können dann unmittelbar reguliert werden.
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Die Qualität des Flüssigbrennstoffes wird unter anderem auch durch Anzahl und Menge von beigemischten Additiven, das Vorhandensein von Verunreinigungen oder den Wasseranteil beeinflusst, was sich auch in Permittivitäts- und Viskositätsänderungen zeigen kann. So kann beispielsweise die Permittivität von Motorölen, die üblicherweise zwischen etwa 2,3 und 2,5 beträgt, auf einen Wert von ungefähr 5 ansteigen, wenn Pflanzenöl beigemischt wird.
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Des Weiteren sieht eine Ausführungsform des Verfahrens zur Regulation der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen vor, dass die Viskosität des Flüssigbrennstoffes mittels eines Vorheizelementes beeinflusst wird, insbesondere konstant auf einem vorgebbaren Sollwert gehalten wird.
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Ein Vorheizelement stellt eine einfache Möglichkeit dar, die Temperatur und damit die Viskosität des Flüssigbrennstoffes zu beeinflussen. Wird der Flüssigbrennstoff erwärmt, so nimmt seine Viskosität ab, d. h. er wird dünnflüssiger. Folglich wird eine größere Oberfläche des Flüssigbrennstoffs erhalten, sodass eine niedrigere Verbrennungstemperatur ausreichend ist. Damit wird der Energieverbrauch des Verbrennungsprozesses insgesamt verringert, wodurch sich der Wirkungsgrad verbessert.
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Wenn den Düsen stets Flüssigbrennstoff gleicher Viskosität zugeführt wird, wirkt sich dies positiv auf den Energieverbrauch des Verbrennungsprozesses aus, weil der Druck, der zur Zerstäubung angewandt wird, und/oder die Verbrennungstemperatur im Flüssigbrennstoff Wärmeerzeuger nicht ständig nachreguliert werden muss. Dies kann beispielsweise durch die Temperaturbeeinflussung des zugeführten Flüssigbrennstoffs mittels eines Vorheizelementes erreicht werden.
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Wird die Viskosität mittels eines Vorheizelementes derart beeinflusst, dass sie einen konstanten Wert annimmt, und ist der Druck ebenfalls auf einen konstanten Wert geregelt, so ist der Öldurchsatz pro Zeiteinheit gleichbleibend hoch und es wird eine konstante Zerstäubungs- und damit Verbrennungsqualität erreicht.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Regulation der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen wird die Viskosität bei wenigstens zwei unterschiedlichen Temperaturen ermittelt.
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Erfolgt die Viskositätsmessung bei wenigstens zwei Temperaturen, so kann gegebenenfalls eine Viskositäts-Temperatur-Kennlinie erstellt werden. Die Temperaturen können dabei vorgegeben sein, um eine einfache Vergleichsmöglichkeit zu schaffen. Im Falle von Motorölen wird die Viskosität üblicherweise bei T = 40°C und T = 100°C bestimmt.
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Aus der Viskositäts-Temperatur-Kennlinie, die z. B. vom verwendeten Öl sowie der Art und Anzahl der Additive abhängig ist, wird beispielsweise ein Hinweis auf die Zusammensetzung des Flüssigbrennstoffs bzw. auf das Verhältnis von Primärrohstoffen zu nachwachsenden Rohstoffen erhalten. In Kombination mit dem Permittivitätswert kann die Zusammensetzung noch genauer bestimmt werden.
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Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zur Regulation der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen sieht vor, dass bei einer Änderung der Viskosität des Flüssigbrennstoffes der Druck angepasst wird.
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Die Zerstäubung des Flüssigbrennstoffs und damit die Verbrennung ist neben der Viskosität auch vom Druck abhängig. Bei höherer Viskosität ist beispielsweise ein höherer Druck erforderlich, um ein vergleichbares Verbrennungsergebnis zu erhalten. Beispielsweise für den Fall, dass kein Vorheizelement zur Regulierung der Viskosität des Flüssigbrennstoffes vorhanden ist, kann die Viskositätsmessung zur Anpassung des Drucks bei sich ändernder Viskosität verwendet werden. Durch entsprechende Anpassung des Drucks wird dann erreicht, dass der Zerstäubungsgrad und damit die Verbrennungsqualität nahezu konstant gehalten wird.
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Eine Vorrichtung mit einem Hochdruckbereich vor einer Zerstäubungsdüse und einem Verbrennungsbereich hinter der Zerstäubungsdüse zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regulation der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen ist dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor im Hochdruckbereich vor der Zerstäubungsdüse angebracht ist und dass der Viskositätssensor außerhalb des Hochdruckbereiches angebracht ist.
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Die Anordnung des Viskositätssensors außerhalb des Hochdruckbereiches ist besonders vorteilhaft, weil dadurch die im Allgemeinen nicht sehr robusten Sensoren, wie z. B. mikroakustische Scherschwinger, geschont werden. Insgesamt kommt es somit zu weniger Ausfällen und Reparaturarbeiten, wodurch Kosten gespart werden. Dagegen sind Drucksensoren für die Anordnung im Hochdruckbereich ausgelegt. Der Druck, welcher zur Zerstäubung angewendet wird, kann somit gegebenenfalls auch unmittelbar vor der Zerstäubung erfasst und beeinflusst werden kann.
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In einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regulation der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen ist der Temperatursensor vor der Zerstäubungsdüse angebracht.
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Die Temperaturmessung erfolgt also in unmittelbarer Nähe zur Zerstäubungsdüse. Damit ist gewährleistet, dass die ermittelte Temperatur bis zur Zerstäubung keinen größeren Schwankungen mehr unterliegt. Temperatursensoren sind relativ robust, sodass eine Anordnung des Temperatursensors im Hochdruckbereich problemlos möglich ist.
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Eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regulation der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen sieht vor, dass der Permittivitätssensor vor der Zerstäubungsdüse oder außerhalb des Hochdruckbereiches angebracht ist.
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Weil die Permittivität weder druck- noch temperaturabhängig ist, kann der Permittivitätssensor an beliebiger Stelle angeordnet sein. Eine Messung kann daher beispielsweise in einem Vorratsbehälter erfolgen. Der Permittivitätssensor kann also relativ geschützt angeordnet sein.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
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1 eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Regulation der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen, insbesondere in Wärmeerzeugern,
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2 ein Ausführungsbeispiel mit zwei Drucksensoren,
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3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung,
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4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung,
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5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung,
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6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung,
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7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung und
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8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung.
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1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Regulation der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen, insbesondere in Wärmeerzeugern, mit einem Niederdruckbereich 1 und einem Hochdruckbereich 2. Dabei ist ein Tank 3 über einen Vorlauf 4 und einen Rücklauf 5 mit dem Niederdruckbereich 1 verbunden. Ein Durchfluss durch den Vorlauf 4 und den Rücklauf 5 wird über jeweils einen Kugelhahn 6a, 6b gesteuert, die mechanisch gekoppelt sind. Zwischen dem Kugelhahn 6a und einer Pumpe 7 ist ein Filter 8 angeordnet. Zwischen dem Kugelhahn 6b und der Pumpe 7 ist ein erstes Druckregelventil 9 angeordnet. An die Pumpe 7 schließt sich der Hochdruckbereich 2 an, der ein erstes Magnetventil 10 und ein zweites Magnetventil 11, die hintereinander angeordnet sind, und eine Zerstäubungsdüse 12 aufweist. Ein Flüssigbrennstoff wird nach Passage des Niederdruckbereichs 1 mit Hilfe der Pumpe 7 zur Zerstäubungsdüse 12 gefördert und beim Austritt aus der Zerstäubungsdüse 12 zerstäubt. Über das erste und das zweite Magnetventil 10, 11 wird dabei ein Durchsatz gesteuert. Nicht benötigter Flüssigbrennstoff kann nach Passage der Pumpe 7 über das Druckregelventil 9 in den Rücklauf 5 und damit in den Tank 3 zurückgeführt werden. Um den Druck des Flüssigbrennstoffes im Bereich zwischen dem zweiten Magnetventil 11 und der Zerstäubungsdüse 12 steuern zu können, sind in einer Leitung 13 ein zweites Druckregelventil 14 und ein drittes Magnetventil 15 angeordnet. Wird das zweite Druckregelventil 14 zum Tank 3 hin geöffnet, erfolgt ein Druckabbau. Dabei dient das dritte Magnetventil 15 zur Erhöhung der Sicherheit. Über ein Verbrennungsluftgebläse 16 wird Verbrennungsluft in einen hinter der Zerstäubungsdüse 12 befindlichen Verbrennungsraum gebracht. Dabei ist dem Verbrennungsluftgebläse 16 eine Luftregelklappe 17 zugeordnet, mit der ein freier Querschnitt eines Luftkanals 18 steuerbar ist.
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2 zeigt die Vorrichtung gemäß 1, wobei ein erster Drucksensor 19 und ein zweiter Drucksensors 20 im Hochdruckbereich 2 angeordnet sind. Dabei ist der erste Drucksensor 19 zwischen der Pumpe 7 und dem ersten Magnetventil 10 und der zweite Drucksensor 20 direkt am Eingang der Zerstäubungsdüse 12 angeordnet. Die Drucksensoren 19, 20 dienen dazu, den Druck unmittelbar hinter der Pumpe 7, d. h. am Eingang des Hochdruckbereiches, und direkt am Eingang der Zerstäubungsdüse 12 zu erfassen, um so ein Druckprofil innerhalb des Hochdruckbereiches erstellen zu können und/oder den Druck, der zur Zerstäubung angewandt wird, in möglichst idealer Weise auch noch kurz vor der Zerstäubung nachregulieren zu können.
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3 illustriert ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei sind ein Viskositätssensor 21 und ein erster Temperatursensor 22 im Tank 3, d. h. außerhalb des Niederdruckbereiches 1 und des Hochdruckbereiches 2, angeordnet. Diese Anordnung der Sensoren 21 und 22 ist besonders vorteilhaft weil so Schäden, z. B. infolge hoher Drücke, vermieden werden. Anhand des ermittelten Temperatur- und Viskositätswertes kann mit Hilfe von Vergleichsdaten, die üblicherweise für Normaldruck angegeben sind, auf die Zusammensetzung und/oder die Qualität des Flüssigbrennstoffes geschlossen werden. Ein zweiter Temperatursensor 23 ist zusammen mit einem Vorheizelement 24 im Hochdruckbereich 2 am Eingang der Zerstäubungsdüse 12 angeordnet. Mit dem zweiten Temperatursensor 23 kann somit die Temperatur des Vorheizelementes 24 kontrolliert werden, mit dessen Hilfe die Viskosität des Flüssigbrennstoffes beeinflusst werden kann. Die Temperatursensoren 22, 23 sind im Vergleich zum Viskositätssensor 21 relativ robust, sodass sie im Gegensatz zu letzterem auch problemlos – wie im Falle des Temperatursensors 23 – im Hochdruckbereich 2 angeordnet sein können.
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In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Der Viskositätssensor 21 und der erste Temperatursensor 22 sind an dem Filter 8 im Niederdruckbereich 1 angeordnet. Die Anordnung der Sensoren 21, 22 im Niederdruckbereich 1 ist dann vorteilhaft, wenn anhand der ermittelten Werte auf die Qualität und/oder Zusammensetzung des Flüssigbrennstoffes geschlossen werden soll und die entsprechenden Vergleichsdaten ebenfalls für den Niederdruckbereich 1 angegeben sind. Sind wie hier mehrere vergleichsweise kleine Bauteile nahe beieinander angeordnet, ist der Aufbau der Vorrichtung übersichtlicher als wenn die Bauteile vereinzelt angeordnet sind. Trotz der räumlich nahen Anordnung können der Filter 8 und die Sensoren 21 und 22 einfach montiert werden und sind im Falle eines Schadens leicht zugänglich. Insbesondere der Viskositätssensor 21 sollte auf Grund seiner vergleichsweise geringen Robustheit im Niederdruckbereich angeordnet sein, sodass er leicht zugänglich ist. Analog zum Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist der zweite Temperatursensor 22 zusammen mit dem Vorheizelement 24 im Hochdruckbereich 2 am Eingang der Zerstäubungsdüse 12 angeordnet.
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Bei einem in 5 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der Viskositätssensor 21 und der erste Temperatursensor 22 im Niederdruckbereich 1 angeordnet, und zwar unmittelbar vor der Pumpe 7. Wie bereits in den Ausführungsbeispielen gemäß 3 und 4 ist der zweite Temperatursensor 23 zusammen mit dem Vorheizelement 24 im Hochdruckbereich 2 am Eingang der Zerstäubungsdüse 12 angeordnet. Diese Ausführungsform bietet im Wesentlichen die gleichen Vorteile wie die in 4 gezeigte Auführungsform.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei dem der Viskositätssensor 21, der erste Temperatursensor 22 und das Vorheizelement 24 im Niederdruckbereich 1 in unmittelbarer Nähe zur Pumpe 7 angeordnet sind. Diese Anordnung ist sowohl für die Sensoren 21 und 22 als auch für das Vorheizelement 24 besonders schonend, weil keines dieser Bauteile hohen Drücken ausgesetzt ist. Zudem kann die Viskosität des Flüssigbrennstoffs gegebenenfalls bereits vor Eintritt in die Pumpe 7 erniedrigt werden, sodass die Pumpleistung herabgesetzt werden kann. Auf diese Weise kann die Pumpe 7 geschont und ihr Energieverbrauch gesenkt werden. Auch bei Verwendung dieser Ausführungsform ist es möglich, anhand des ermittelten Temperatur- und Viskositätswertes auf die Zusammensetzung und/oder die Qualität des Flüssigbrennstoffes zu schließen.
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Bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der Viskositätssensor 21 und das Vorheizelement 24 im Niederdruckbereich 1 unmittelbar vor der Pumpe 7 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform werden im Vergleich zu der in 6 dargestellten Ausführungsform die Kosten für den Temperatursensor 22, 23 eingespart. Dennoch kann mit Hilfe des Vorheizelementes 24 die mit dem Viskositätssensor 21 ermittelbare Viskosität beeinflusst werden.
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8 illustriert ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei sind der Viskositätssensor 21, der zweite Temperatursensor 23 und das Vorheizelement 24 im Hochdruckbereich 2 am Eingang der Zerstäubungsdüse 12 angeordnet. Auf diese Weise können Viskosität und Temperatur des Flüssigbrennstoffes direkt vor der Zerstäubung ermittelt und die Viskosität gegebenenfalls unmittelbar vor der Zerstäubung mit Hilfe des Vorheizelements 24 beeinflusst werden. Ein Permittivitätssensor 25 ist im Tank 3 angeordnet. Eine bei Normaldruck ermittelte Permittivät kann mit entsprechenden Daten aus der Literatur verglichen werden, sodass ein Hinweis auf die Zusammensetzung und/oder die Qualität des Flüssigbrennstoffs erhalten werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Niederdruckbereich
- 2
- Hochdruckbereich
- 3
- Tank
- 4
- Vorlauf
- 5
- Rücklauf
- 6a
- Kugelhahn
- 6b
- Kugelhahn
- 7
- Pumpe
- 8
- Filter
- 9
- erstes Druckregelventil
- 10
- erstes Magnetventil
- 11
- zweites Magnetventil
- 12
- Zerstäubungsdüse
- 13
- Leitung
- 14
- zweites Druckregelventil
- 15
- drittes Magnetventil
- 16
- Verbrennungsluftgebläse
- 17
- Luftregelklappe
- 18
- Luftkanal
- 19
- erster Drucksensor
- 20
- zweiter Drucksensor
- 21
- Viskositätssensor
- 22
- erster Temperatursensor
- 23
- zweiter Temperatursensor
- 24
- Vorheizelement
- 25
- Permittivitätssensor
