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Brenner für flüssigen Brennstoff Die Erfindung bezieht sich auf einen
Brenner für flüssigen Brennstoff mit einer sich längs erstreckenden, rohrförmigen,
am Eintrittsende mit einer Luftzufuhröffnung versehenen Mischkammer, die an ihrem
Austrittsende in eine Verbrennungskammer mündet und von einem Leitkanal umgeh, n
ist, durch den heiße Gase aus der Verbrennungskammer zum Eintrittsende der Mischkammer
abgesaugt und in die Mischkammer geleitet werden, und einer am Eintrittsende der
Mischkammer angeordneten Sprühdüse, die flüssigen Brennstoff in die Mischkammer
einsprüht, der sich mit einer Luftsäule, die die Mischkammer durchläuft, vermischt.
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Derartige Brenner sind bekannt. Sie weisen den Nachteil auf, daß beim
anfänglichen Zünden mittels der Zündvorrichtung erst nach einer längeren Zeit ein
zündfähiges Gemisch entsteht, daß also während des Zündvorganges die Verbrennung
über einen längeren Zeitraum unvollkommen ist, wodurch Kohlerückstände entstehen,
die sich an den Wandungen ablagern, so daß diese in kürzeren Abständen gereinigt
werden müssen. Der weitere damit verbundene Nachteil besteht in dem erhöhten Brennstoffverbrauch,
da beim anfänglichen Zünden nur ein geringer Teil verbrennt, während der größere
Rest aus der Zerstäuberdüse ausgesprüht wird und im allgemeinen unverbrannt entweder
mit den Abgasen herausgeführt wird oder sich an den Wandungen der Brennkammer niederschlägt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die den bekannten Brennern
anhaftenden Nachteile zu vermeiden und insbesondere einen solchen Brenner zu schaffen,
bei dem auch während Einleitung der Zündung nach kürzester Zeit eine vollkommene
Verbrennung erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Einrichtung
zum anfänglichen Zünden des Brennstoff-Luft-Gemisches sich am Eintrittsende der
Verbrennungskammer, unmittelbar neben der Stelle befindet, wo eine an sich bekannte,
die Austrittsöffnung der Mischkammer ringförmig umgebende, mit Absaugöffnungen versehene
Scheidewand den Leitkanal von der Verbrennungskammer trennt.
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Durch Anordnung einer Mischkammer, an deren Eintrittsende die Sprühdüse
angeordnet ist, wird erreicht, daß sich die aus der Sprühdüse ausgeblasenen Brennstoffteilchen
gleichmäßig über den ganzen Querschnitt der Mischkammer mit der Frischluft mischen.
Am Ende der Mischkammer schließt sich die Verbrennungskammer an, in die das gut
aufbereitete Gemisch eintritt. Wird nun erfindungsgemäß im Bereich der Einmündung
der Mischkammer in die Verbrennungskammer die Zündvorrichtung angeordnet, so wird
das aufbereitete Brennstoff-Luft-Gemisch erst an dieser Stelle- gezündet. Unmittelbar
benachbart der Einmündung des Mischkanals in die Verbrennungskammer befinden sich
auch die Absaugöffnungen des die Mischkammer umgebenden Leitkanals, dessen Einblasöffnungen
in den Mischkanal vorzugsweise an dessen Eintrittsende, in der Nähe der Sprühdüse
liegen. Beim Ingangsetzen des Brenners wird in der Mischkammer ein Brennstoff-Luft-Gemisch
vorbereitet, das unmittelbar beim Eintritt in die nachgeschaltete Verbrennungskammer
gezündet wird. Wegen des mit hoher Geschwindigkeit strömenden Gemisches kann die
Zündung nicht gleichmäßig erfolgen. Da sich die Absaugöffnungen des Leitkanals in
unmittelbarer Nachbarschaft der Zündvorrichtung befinden, wird infolge Unterdruckwirkung
an den Einblasöffnungen des Leitkanals aufbereitetes Gemisch durch die Absaugöffnungen
in den Leitkanal eingesaugt. Dieses verbrennt während der Strömung durch den Leitkanal
und gibt dabei Wärme an die Mischkammer ab. Die durch die Einblasöffnungen aus dem
Leitkanal in die Mischkammer eingesaugten Gase weisen die höchstmögliche Temperatur
auf, während sie sich mit der Frischluft und den eingesprühten Brennstoffteilchen
in der Mischkammer vermischen und so zu einer sofortigen Verdampfung des Brennstoffs
beitragen.
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Die Rückströmung durch den Leitkanal wird verstärkt, wenn die Mischkammer
aus einem sich verengenden
und einem sich daran anschließenden
erweiternden Abschnitt besteht, wobei die Einblasöffnungen des Leitkanals, durch
die die rückströmenden Gase in die Mischkammer eingeführt werden, im engsten Querschnitt
des Mischkanals angeordnet sind.
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Nur wenn sowohl die Zündvorrichtung als auch die Absaugöffnungen für
die rückströmenden Gase unmittelbar am Beginn der Verbrennungskammer angeordnet
sind, werden die Vorteile gemäß der Erfindung erreicht, nämlich, daß beim anfänglichen
Zünden des Brenners in kürzester Zeit ein brennfähiges Gemisch entsteht, das ohne
Bildung von Rückständen vollständig verbrennt. Dieser erhebliche Fortschritt beruht
zum anderen auch darauf, daß die Einblasöffnupgen der rückströmenden Gase in diz
Mischkammer am Eintrittsende der Mischkammer vorgesehen sind, so daß sich die heißen
Gase auf einer möglichst langen Strecke mit der Frischluft und insbesondere den
Brennstoffteilchen vermischen können.
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Die Zeichnung stellt einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Brenner, F i g. 2 einen Längsschnitt
durch einen abgewandelten Brenner, Fig.3 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV
der F i Q. 1 und F i a. 4 einen Längsschnitt durch eine weiter abgewandelte Ausführungsform
der Erfindung.
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In F i g. 1 ist mit 10 ein vorzugsweise zylindrisches Rohr bezeichnet,
in welches durch einen Stutzen 11 Frischluft, beispielsweise durch ein nicht gezeigtes
Gebläse, eingeführt wird. Im Rohr 10 ist eine Mischkammer 1.4 angeordnet,
die aus einem zylindrischen oder sich vorzugsweise in Strömungsrichtung leicht erweiternden
Rohr besteht, dessen Achse mit der des Rohres 10 zusammenfällt. Die Mischkammer
14 befindet sich in einem Abstand von der Innenwandung des Rohres 10. An die Mischkammer
14 schließt sich stromab die Verbrennungskammer 15 an. Diese weist einen größeren
Durchmesser als die Mischkammer 14 auf, ist jedoch ebenfalls in dem Rohr
10 angeordnet. Der die Mischkammar außen umgebende, innerhalb des Rohres
10 liegende ringförmige Leitkanal 21 wird von der Verbrennungskammer 15 durch
eine Scheidewand 19 getrennt. In der Scheidewand 19 befinden sich Absaugöffnungen
22 für die in der Verbrennungskammer befindlichen Abgase. Am Eintrittsende der Mischkammer
sind Einblasöffnungen 23 vorgesehen, durch welche die in dem Leitkanal 21 rückströmenden
Gase der Mischkammer 14 wieder zugeführt werden können. Da sich die Einblasöffnungen
23 vorzugsweise an der engsten Stelle des Mischkanals befinden, entsteht hier ein
erheblicher Unterdruck gegenüber den Gasen im Bereich der Absaugöffnungen 22. Dieser
Unterdruck bewirkt ein Absaugen von Brenngasen aus der Verbrennungskammer 15 durch
die Absaugöffnungen 22, eine Rückströmung dieser Gase durch den Leitkanal 21 und
eine Einführung dieser Gase am Eintrittsende der Mischkammer 14 durch die Einblasöffnungen
23 hindurch. Am Eintrittsende der Mischkammer ist weiterhin eine Brennstoffzufuhrvorrichtung
18 angeordnet. die eine Sprühdüse 12 aufweist und die durch die Brennstoffzufuhrleitung
13 gespeist wird. Die Brennstoffzufuhrvorrichtung 18 ist mittels mehrerer radialer
Arme 17 am Eintrittsende der Mischkammer 14 gelagert. Die radialen Arme 17
können wie. Schaufeln einer Kreiselpumpe ausgebildet sein, um eine Strömung in der
Mischkammer zu erreichen, die die Brennstoffteilchen an die Umfangswand der Mischkammer
reißt, wo sie durch Aufprall verdampfen.
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Unmittelbar benachbart der Scheidewand 19 zwischen Mischkammer
bzw. Leitkanal und Verbrennungskammer ist eine Zündvorrichtung. beispielsweise eine
Zündkerze 20, angeordnet. Die durch die Scheidewand 19 zwischen dem Ende der Mischkammer
14 und dem Beginn der Verbrennungskammer IS gebildete Schulter dient dazu,
in der Verbrennungskammer 15 einen Ringraum von langsam strömendem Gas zu schaffen,
in dem nach anfänglicher Zündung durch die Zündkerze 20 eine Verbrennung aufrechterhalten
wird, der also als Flammenhalter dient. Die mit hoher Turbulenz durch die Mischkammer
strömenden Gase beeinflussen bei ihrem Eintritt in die Verbrennungskammer den außenliegenden
Ringraum nur unbedeutend, so daß eine steti;e Verbrennung in diesem Ringraum aufrechterhalten
wird. Nachdem die Zündvorrichtung abaestellt wird, zündet das Gasgemisch an dem
in der Verbrennungskammer 15 befindlichen Flammenring. Die Anordnung des außenliegenden
Flammenrings bringt den Vorteil, daß die Verbrennung radial nach innen fortschreitet,
was zur Folge hat, daß keine Brennstoffteilchen mit kalten Wänden in Berührung kommen,
wo sie sich als unverbrannte Rückstände niederschlagen könnten.
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Beim Ingangsetzen des Brenners strömt Frischluft durch die Mischkammer
14. Gleichzeitig wird durch die Sprühdüse 12 Brennstoff in die Mischkammer
eingesprüht. Durch die beschriebenen Anordnungen wird der Brennstoff in der Mischkammer
in feinster Form verteilt. Beim Austritt des zündfähigen Gemisches aus der Mischkammer
wird dieses durch die Zündkerze 20 gezündet. Gleichzeitig wird eine Rückströmung
durch den Leitkanal 21 bewirkt. Die am Eintritt in die Verbrennungskammer 15 entflammten
Gase werden mit noch nicht gezündeten Gasen durch die Absaugöffnungen 22 in die
Scheidewand 19 in den Leitkanal 21 hineingesaugt und durch die Einblasöffnungen
23 in die Mischkammer eingeführt. Im Leitkanal 21 wird der noch nicht verbrannte
Teil des Gemisches verbrannt. Die Brenngase weisen an dieser Stelle ihre höchstmögliche
Temperatur auf. Sie geben ihren Wärmeinhalt anschließend an das in der Mischkammer
14 strömende Brennstoff-Luft-Gemisch ab, und zwar entweder mittelbar durch die Umfangswand
der Mischkammer 14 oder unmittelbar durch Vermischung der Brenngase mit dem
Brennstoff-Luft-Gemisch in der Mischkammer 14 infolge Diffusion. Auf diese
Weise wird eine außerordentlich wirkungsvolle Vorwärmung des Brennstoff-Luft-Gemisches
erzielt, was zur Folge hat, daß der Brennstoff in feinstverteilter Form verdampft,
wodurch am Eintritt in die Verbrennungskammer ein außerordentlich zündungsfreudiges
Gemisch geschaffen wird. In der Verbrennungskammer 15 kann somit eine vollkommene
Verbrennung ohne Bildung von Rückständen stattfinden. Die Abgase werden durch den
Abgasstutzen 16 abgeleitet.
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Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach F
i g. I lediglich dadurch, daß die Zündkerze 20 nicht auf einem Durchmesser an der
Scheidewand 19 außerhalb der Absaugöffnungen 22
befestigt ist, sondern
sich unmittelbar an der Kante befindet, wo Mischkammer 14 und Scheidewand
19
zusammenstoßen. Auch bei dieser Ausführungsform hat sich
gezeigt, daß eine außerordentlich schnelle Bildung eines zündfähigen Gemisches möglich
ist.
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Die Ausführungsform nach F i g. 4 weicht in mehreren Punkten von der
nach F i g. 1 ab. An Stelle der Einblasöffnungen 23, wie sie in F i g. 1 am Eintrittsende
der Mischkammer 14 vorgesehen sind, ist in F i g. 4 ein Ringschlitz 23 a vorgesehen.
Da bei dieser Anordnung leichter ein Rückstaueffekt eintreten kann, sind im Leitkanal
21 a Entlastungsöffnungen 25 vorgesehen. Die Zündvorrichtung besteht im Gegensatz
zu der nach F i g. 1 aus einer Elektrode 26, die mittels ihrer Zuleitung 20 b durch
den Leitkanal 21 a geführt ist. Die Spitze der Elektrode 26 liegt in einer Aussparung
27 am Umfang der Verbrennungskammer 1.5. In geringem Abstand von der Spitze der
Elektrode 26 ist eine zweite Elektrode 28 vorgesehen. Um das Brennstoff-Luft-Gemisch
zu zünden, wird durch die Elektroden ein Zündstrom eingeleitet, der bewirkt, daß
zwischen den Spitzen der Elektroden 26 und 28 ein Zündfunken überspringt. In der
Verbrennungskammer 15 ist eine Vorrichtung angeordnet, die - wie sich gezeigt hat
- die Stabilität der Verbrennung weiterhin erhöht. Die Vorrichtung besteht aus einem
ersten Rohrstück 29, das gleichachsig innerhalb der Verbrennungskammer 15 angeordnet
ist. In das stromabseitige Ende des Rohrstückes 29 streckt sich teleskopartig ein
zweites Rohrstück 30 von geringerem Durchmeser hinein. Durgh die Anordnung der Rohrstücke
29 und 30 wird das Fortschreiten der Flammfront, die in F i g. 4 gestrichelt mit
F angedeutet ist, gesteuert.
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Wie im übrigen in F i g. 2 gezeigt ist, kann dem Leitkanal 21 durch
ein Rohr 31 gasförmiger Brennstoff zugeführt werden, um die Temperatur der in die
Mischkammer einströmenden Abgase noch weiter zu erhöhen.