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Verdampfungseinrichtung an einem Verdampferbrenner für flüssigen Brennstoff
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdampfungseinrichtung an einem Verdampferbrenner
für flüssigen Brennstoff, wobei der Brennstoff durch eine ohne direkte Flammberührung
im Verbrennungsraum angeordnete Verdampfungskammer, welche vorerhitzt werden kann
und mit einem Sicherheitsüberlauf versehen ist, zu einem Injektor geführt wird,
der in einem an einen Mischraum angeschlossenen Luftansaugrohr angeordnet ist, wobei
der Mischraum mit einem Brenner verbunden ist.
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Bei derartigen Verbrennungsapparaten hält man die Verdampfungskammer
außerhalb der direkten Flammberührung, um eine Steigung der Temperatur bis in den
Krackbereich oder eine Selbstzündung der verdampften Flüssigkeit bei Beimischung
von Luft möglichst zu verhüten.
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Bei den meisten Ausführungen wie z. B. in der deutschen Patentschrift
627 116 liegt die Verdampfungskammer neben oder unter dem Brenner und ist mit ihm
zusammengebaut, und es wird die Leitungswärme oder eine Kombination von Strahlungs-
und Leitungswärme benutzt.
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Dies hat den Nachteil, daß die Temperatur zu hoch steigen kann, so
daß besondere Vorkehrungen notwendig sind, um letzteres zu verhüten, z. B. mittels
Anordnung einer Füllung in der Verdampfungskammer oder einer Anzahl von Scheidewänden,
oder mittels Anwendung von Abschirmplatten oder Kühlrippen.
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Es sind also zahlreiche Sicherheitsvorkehrungen notwendig, welche
den Apparat nicht nur viel zu teuer, sondern außerdem sehr störanfällig machen.
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Es ist weiterhin bekannt, eine röhrenförmige Verdampfungskammer dadurch
außerhalb der direkten Flammberührung zu halten, daß sie z. B. als Ring oder als
Spiralwindung ausgeführt wird. Jedoch sind diese röhrenförmigen Verdampfungskammern
neben oder über dem Brenner angeordnet, so daß auch hier eine überhitzungsgefahr
besteht.
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Aus der britischen Patentschrift 133 688 ist eine Verdampfungskammer
bekannt, die neben der Flammenbasis angeordnet ist und aus mehreren Spiralwindungen
besteht, so daß zwar die unterste Windung in dem am wenigsten intensiven Strahlungsgebiet
liegt, nach oben hin werden aber die Bedingungen für eine möglichst kühle Verdampfung
immer ungünstiger, und somit besteht auch hier die Möglichkeit einer Übererhitzung.
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Es werden verschiedene Methoden der Vorerhitzung der Verdampfungskammer
angewandt, um einen Verbrennungsapparat in Gang zu setzen, z. B. :nit Hilfe einer
Spiritustablette, einem Zünder, einem Hilfsbrenner, einem elektrischen Element u.
dgl. Das Starten mit Hilfe eines elektrischen Elements empfiehlt sich, weil es einfach
und leicht regelbar ist. Die Vorerhitzung soll aber allmählich vor sich gehen, weil
sonst die Gefahr des Auskrackens oder der Selbstzündung bei Vermischung mit der
Luft entsteht. Bei den bekannten Apparaten, bei denen ein elektrisches Heizelement
verwendet wird, erstreckt letzteres sich über die ganze Länge der Verdampfungskammer,
so daß der verhältnismäßig kalt zufließende Brennstoff plötzlich in die aufgeheizte
Zone eintritt.
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Zwar wird im schweizerischen Patent 275 954 eine Verdampfungskammer
beschrieben, welche innerhalb des direkten Flammbereiches liegt, aber darin wird
ein elektrisches Heizelement verwendet, das sich nicht über die ganze Länge der
Verdampfungskammer erstreckt; jedoch befindet sich der nicht von diesem Element
erwärmte Teil beim Dampfauslaß, so daß am anderen Ende der verhältnismäßig kalte
Brennstoff plötzlich in die erhitzte Zone gelangt, um danach vor dem Ausgang wieder
zu kondensieren.
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Schließlich haben alle Verdampferbrenner für flüssigen Brennstoff
noch den Nachteil, daß, abgesehen von der Art der Vorerhitzung, die Brennstoffzufuhr
gedrosselt werden muß, bis der Brenner imstande ist, die Verdampfung im Gang zu
halten,
und erst dann kann die Brennstoffzuleitung voll geöffnet
werden.
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Die Aufgabe der erfindungsgemäßen Verdampfungseinrichtung an einem
Verdampferbrenner für flüssigen Brennstoff besteht darin, die oben beschriebenen
Nachteile zu beseitigen und eine zuverlässige und sichere, überdies einfache Konstruktion
zu erhalten. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine in an sich
bekannter Weise rohrförmig ausgebildete Verdampfungskammer unmittelbar neben und
nahezu parallel zu der Oberseite des Brenners mit einer mit dem Brennstofffluß aufwärts
gehenden leichten Steigung angeordnet ist, wobei in der Verdampfungskarrmer ein
elektrisches Heizelement angeordnet ist, das sich, vom Dampfauslaß ausgehend über
maximal drei Viertel der Gesamtlänge der Verdampfungskammer erstreckt.
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Bei dieser Ausbildung wird also lediglich die seitwärts gerichtete
Strahlung der Flammen benutzt, und zwar unter vollständiger Vermeidung der Flammenkonvektion.
Außer daß bei dieser Anordnung der Verdampfungskammer hinsichtlich der Brennerebene
die ideale Verdampfungstemperatur aufrechtzuerhalten ist, so geht diese Arbeitstemperatur
auch bei niedrigen Ständen der Brennerkapazität nur um wenig zurück, da die Strahlung
nahe dem unteren Rand relativ hoch bleibt. Dazu ermöglicht die besondere Anordnung
des elektrischen Heizelements eine sehr allmähliche Erwärmung des flüssigen Brennstoffes,
wobei außerdem direkt beim Einschalten des Heizelements die Brennstoffzufuhrleitung
völlig geöffnet werden kann.
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Die Verdampfungskammer ist mit einer mit dem Brennstofffluß aufwärts
gehenden leichten Steigung angeordnet, um das ebenmäßige freie Wegfließen des Dampfes
der flüchtigsten Komponenten, an der vor der Mitte der Länge endigenden Flüssigkeitssektion
vorbei, zu ermöglichen.
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Mit der erfindungsgemäßen Verdampfungseinrichtung wird so kalt wie
möglich verdampft, d. h. in der Nähe des, aber unter dem Endsiedepunkt der geheizten
Brennstofffraktionen, so daß Vorvermischung mit Luft ohne Gefahr einer Selbstzündung
der bei Vermischung entstandenen Nebel möglich ist.
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Man kann die Verdampfungseinrichtung noch mit einem gegenüber dem
nicht direkt angestrahlten Teil der Verdampfungskammer angeordneten Reflektor versehen,
so daß dieser Teil des Verdampfers wohl von den niedrigeren Regionen, aber nicht
von den höheren Regionen der großen Flamme her angestrahlt wird. Eine niedrige Flamme
gibt dann relativ mehr Strahlung, was sich günstig auf die Aufrechterhaltung des
richtigen Temperaturgleichgewichtes auswirkt. Eine kleine Verstellung dieses Reflektors
bietet zugleich die Möglichkeit, die Arbeitstemperatur nachzuregeln, wenn ein etwas
schwererer Brennstoff dies erforderlich macht. Zu diesem Zweck ist parallel zu der
dem Brenner abgekehrten Seite der Verdampfungskammer ein hohler zylindrischer Reflektor
verstellbar angeordnet.
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Obwohl die Verdampfungskammer an der vorderen Seite direkt mittels
der Flammenstrahlung und an der hinteren Seite über einen Reflektor erhitzt wird,
besteht doch noch die Möglichkeit. daß die an der unteren Seite vorüberstreichende
sekundäre Verbrennungsluft die Verdampfungskammer örtlich abkühlen und so das Temperaturgleichgewicht
stören könnte. Um dies zu verhüten, wird die für die direkte Flammenstrahlung und
für die reflektierte Flammenstrahlung unerreichbare untere Seite mit einer örtlichen
Wärmeisolation versehen.
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Weiterhin kann mit Vorteil eine allgemein bekannte Überlaufsicherung
angewandt werden, so daß beim Erlöschen der Flamme kein Brennstoff in den Brenner
hineinfließen kann.
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Es muß vorgesorgt werden, daß einerseits die Temperatur in dieser
Sicherung aufrechterhalten bleibt, aber andererseits nicht von der Außenseite aus
beeinflußt werden kann, da naturgemäß der höchste Punkt dieser Sicherung auf gleichem
Niveau oder ein wenig über der Flüssigkeit im Schwimmgehäuse des Reglers liegen
muß und also in den Flammbereich geraten kann. Zu diesem Zweck ist dieser erfindungsgemäße
Sicherheitsüberlauf dadurch gekennzeichnet, daß er an seiner äußeren Seite mit einem
feuerbeständigen, wärmeisolierenden Überzug versehen ist.
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Obwohl durch die Anwendung der oben beschriebenen Vorkehrungen beim
Starten eine möglichst allmähliche Erwärmung und eine möglichst kalte Verdampfung
erzielt wird, so ist es doch beim Starten unvermeidlich, daß einige Tropfen flüssigen
Brennstoffes auskondensieren, mit dem Dampffluß mitgeführt werden und beim Verlassen
des Injektors hinabtropfen. Um zu verhüten, daß diese Tropfen nach außen hin abfließen,
wird bei der erfindungsgemäßen Verdampfungseinrichtung dafür gesorgt, daß diese
Tropfen auf den Boden des Mischraumes fließen, wo sie später unter dem Einfluß der
Brennerhitze wieder verdampfen. Dies wird dadurch erreicht, daß der Boden des den
Injektor enthaltenden Luftansaugrohres zum Boden des Mischraumes geneigt angeordnet
ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Verdampfungseinrichtung wird vom Impuls
des erzeugten Dampfstrahles ein Minimum an Mischluft gewährleistet, das vom im heißen
Ofenkörper selbst entstandenen Zug angefüllt wird. Beide sind dem Brennstoffabsatz
nahezu gleich, so daß sich die Nebelzusammensetzung über einett ziemlichen großen
Regelbereich nur wenig ändert.
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Der bei anderen Verdampferbrennern so nötige dichte Anschluß an einen
zugliefernden Schornstein ist bei dieser Konstruktion überflüssig und sogar unerwünscht.
Der bei Gasöfen erforderliche starre Zugunterbrecher wird oft schon genügen.
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Das zweite Argument gegen Zughilfe gründet sich auf die Erwägung,
daß im Mischraum keinesfalls ein Unterdruck hinsichtlich der unmittelbaren lufthaltenden
Umgebung entstehen darf. Diese vagabundierende Luft führt einen sofortigen Einschlag
herbei, wobei sich Ruß im Mischraum bildet.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich äußerst leicht bedienen,
ist vollkommen gefahrlos und macht praktisch keinen Lärm.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand von
Zeichnungen, näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Vorderansicht
eines Verbrennungsapparates nach Beseitigung der Frontplatte, F i g. 2 einen Querschnitt
gemäß der Linie 11-H in Fig. 1.
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Der Verbrennungsapparat 1 ist mit einem Flüssigkeitsstandregler 2
versehen, der mittels einer von einem Flüssigkeitsbehälter herkommenden Leitung
3 gespeist wird.
Der Flüssigkeitsstandregler 2 ist über eine
Leitung 4
an eine Vorverdampfungskammer 5 angeschlossen, die mit einer
überlaufsicherheit 6 versehen ist, deren Höchstpunkt gerade ein wenig über das Flüssigkeitsniveau
im Regler 2 emporragt. In der Verdampfungskammer 5 ist ein elektrisches Heizelement
7 angeordnet, das sich, vom Dampfauslaß aus gesehen, über maximal dreiviertel der
Gesamtlänge der Verdampfungskammer erstreckt. über eine Leitung 8
wird der
Dampf zu einem Injektor 9 geführt, welcher im Luftansaugmundstück 10, dessen
Boden 11 zum Boden des Mischraumes 12 geneigt ist, angeordnet ist.
Der Brenner 13 kann aus porösen Glühkörpern aufgebaut sein. Das Luftansaugmundstück
10 ist an einen Doppelboden 22 für die primäre Luftzufuhr angeschlossen.
Der Vorverdampfungskammer 5
gegenüber ist ein Reflektor 14 angeordnet.
Die überlaufsicherung 6 ist an ihrer äußeren Seite mit einem feuersicheren
und wärmeisolierenden überzug 15 versehen. Auch die untere Seite der Vorverdampfungskammer
ist mit einer örtlichen Wärmeisolation 16
versehen, um eine eventuelle Abkühlung
durch vorüberstreichende Sekundärluft zu verhüten. Der Verbrennungsraum wird an
der hinteren Seite auf bekannte Weise von einer zum Befördern von möglichst kalter
Luft zum Abkühlsystem 18 dienenden Zugröhre 17 begrenzt. Schließlich ist
der Apparat auf bekannte Weise mit einem Schornsteinanschluß 19
versehen,
der unter anderem einen automatischen Zugregler 20 und einen Zugunterbrecher
23 umfaßt. 21 ist eine doppelwändige Abschirmung gegen Strahlung auf den
Flüssigkeitsstandregler 2.
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Der Brenner 13 ist in einer schrägen Stellung angeordnet, so, daß
die ganze glühende Oberfläche durch ein nicht in der Zeichnung dargestelltes Fenster
in der vorderen Wand sichtbar ist.