DE1529125A1

DE1529125A1 - Anordnung zum Zuenden brennfaehiger Gemische

Info

Publication number: DE1529125A1
Application number: DE19661529125
Authority: DE
Inventors: Cobarg Dipl-Phys Claus; H W Hofmann
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1966-11-23
Filing date: 1966-11-23
Publication date: 1970-02-26
Also published as: US3533719A; CH455685A; GB1179599A

Description

Braun Aktiengesellschaft

Frankfurtern) -

Rüsselsheimer Straße ■

Deutsches, Patentamt 8 M ü η ehe η 2 ZvreibrückenstraBe 12

- Hfa/Swd

Neue Patentanmeldung 84/66

Braun Aktiengesellschaft, Frankfurt (Main) 22.11.1966

Anordnung zum Zünden brennfähiger Gemische

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Zünden von aus einer Düse austretenden und unter Zumischung von Sauerstoff brennfähigen Dämpfen, Gasen, BrennstoffnebeIn und Stäuben. Die Zündung von Gemischen dieaer Art ist ein in der Technik häufig auftretendes Problem. Es ist hierfür eine große Zahl von Lösungen bekannt. So werden einmal elektrische Funken zur Zündung benutzt, die durch magnetische Induktionssysteme oder Piezoelektrische Kristalle in der ilähe des brennfähigen .Gemisches erzeugt werden. In anderen Anordnungen wird die Reibung zwischen einem metallischen Körper und einem Feuerstein zur Erzeugung von glühenden Partikeln angewendet, die, in das brennfähige Gemisch eingebracht, dieses zur Zündung bringen. Weiterhin sind elektrisch oder katalytisch geheizte Glühdr&hte als Zündmittel bekannt. Schließlich ist die Erwärmung von zunderartigen Substanzen durch adiabatische Kompression eines Gasgemisches seit langem zur Zündung brennfähiger Gemische angewendet worden.

009809/00 5 4

BAD ORIGINAL

Die Nachteile dieser vorbekannten Anordnungen bestehen darin« daß zusätzliche physikalische Effekte als Hilfsmittel zur Erzeugung örtlich hoher Temperaturen angewendet werden müssen. Im Falle des bekannten adiabatischen Systems ist eine periodische Benutzung nicht möglich. Außerdem verbraucht sich die Zundefsubstanz.

Geht man davon aus, daß ein brennfähiges Gemisch aus gasförmigem Sauerstoff und einem Brennstoff vorliegt, dann können diese Nachteile gemäß der Erfindung dadurch vermieden werden, daß ein Teilstrom des Gemisches durch adiabatische Kompression bis zur Selbstzündung erhitzt In den Hauptstrom eingepresst wird.

Der grundsätzliche Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß zur Zündung das ohnehin vorhandene Gas-Luft-Gemisch selbst benutzt wird, wobei seine chemische Energie zur weiteren Erwärmung ausgenutzt werden kann,, Dadurch brauchen keine zusätzlichen physikalischen Effekte in das Verfahren eingeführt ru werden» . '

Im einzelnen kann die Erfindung so ausgebildet sein, daß vor dem Austritt der Gase aus der Düse das Gemisch gebildet, ein Teilstrom abgezweigt, bis zur Selbstzündung: komprimiert und danach in den Hauptstrom eingepreßt wird.

Ein solches Verfahren ist bei gasgespeisten Brennern, insbesondere Feuerzeugen, mit besonderem Vorteil anzuwenden, weil durch die Gemischbildung innerhalb des Leitungssystems eine Entnahme des Gemisch-Teil stromes besonders einfach ujid ohne einen zusätzlichen Ansaugvorgang möglich ist. Die Gemischbildung innerhalb des ^Leitungssystems kann dabei mit- '. teIs des an sich bekannten Injektor-Prinzips vorgenommen werden. ■

009809/0054 BAD original^:

Die Anwendung des Prinzips der Erfindung ist aber auch ■ dann möglich, wenn sich das Gemisch erst nach Austritt der Brennstoffe aus der Düse durch Micchung mit der Außenluft bildetj hier kann ein Teilstrom des Gemisches angesaugt, bis zur Selbstzündung komprimiert und danach in Richtung auf den Hauptstrom ausgepreßt werden.

Der Vorzug dieses Verfahrens besteht in der weitgehenden Unabhängigkeit seiner Anwendung von der Art der verwendeten Brennstoffe und es können auf diese Weise nicht nur Gase, sondern auch Dämpfe, insbesondere Benzlndämpfe, Brennstoffnebel oder entzündbare 3taubgemlsche entzündet werden.

/Es wtre zwar möglich, die entzündete Teilmenge parallel zur FluÖriehtung des Hauptstromes aus der Düse austreten zu lassen, doch ist es insbesondere aus konstruktiven Gründen vorteilhaft, wenn die entzündete Teilmenge quer zur Flußrichiung des Hauptstromes in diesen eingepreßt wird, da hierdurch der kürzeste Abstand zwischen Hauptstrom und Zündung erreicht werden kann.

Es ist weiterhin möglich, die entzündete Teilmenge quer zur Kompressionsbewegung aus dem Zylinder austreten zu lassen, doch lät es eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die entJEÜndete Teilmenge des Gemisches in Richtung der Koopressionsbewegung auszupressen.

Zui* EfarchfUhrung der Erfindung sind unterschiedliche Vorrichtungen möglich s grundsätzlich ist es besonders vorteilhaft, wenn ein Korapresslonszylinder, welcher aus einem Tel Istrom des Gemisches speisbar ist, so angeordnet wird, daß deaben Austrlttsörfnung für das entzündete Gemisch im Bereich des Gemlsch«-Hauptstromes liegt.

,Dieser Kompressionszylinder kann zwar konzentrisch zur Düse angeordnet sein, doch ist es wesentlich einfacher und auch Wirkungsvoller, wenn seine Austrittsdüse quer zu dem aus

009809/0054 " ^k " ■

BAD ORIGINAL

der Düse austretenden Hauptstrom des Gemisches angeordnet ist. - ■ ■ ' :

Im einzelnen sind folgende Ausführungsformen möglich:

Der Kompressionszylinder kann mit einem Teilstrom des vor Austritt aus der Düse hergestellten Gemisches speisbar sein. Eine solche Vorrichtung ist auf strömende Gase beschränkt; um dabei zu verhindern, daß der Hauptstrom des Gemisches bei der Entnahme der Teilmenge unterbrochen wird, ist es vorteilhaft, die Entnahme der Teilmenge durch einen Kolben vorzunehmen, der schmal ist gegen die Durchtritts-Querschnitte für den Hauptstrom und der quer zu dessen Strömungsrichtung bewegt wird.

Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus den in der Zeichnung schematisch dargestellten AusfUhrungsbeispielen der Erfindung hervor, es zeigen

Fig. 1 und 3 einen Längsschnitt durch einen Kompressionszylinder und eine Brennerdrüse

Fig. 2 und 4 einen Längsschnitt durch einen Kompressionszylinder innerhalb der Gaszuleitung

Flg. 5 und 6 einen Längsschnitt einer speziellen Ausführung des Kompressionszylinders

Die Zahlen in den nachfolgenden Figuren stellen folgende Einzelheiten dar. Es ist

1 Düse .

2 Kompressionszylinder

3 Kolben

4 Austrittsöffnung

5 Mischdüse

6 Kompresslonsrauin

7 Brennstoffleitung

"5 -

Das Prinzip der Erfindung kann anhand von Fig. 1 erläutert werden. Zu Beginn des Vorgangs steht der Kolben dicht vor der Austrittsöffnung in Stellung a. Durch Verschieben des Kolbens nach Stellung b wird ein Teil des im Außenraum der Düse befindlichen Brennstoffgemischs in den Kompressionszylinder angesaugt.

Durch eine schnelle Bewegung des Kolbens nach Stellung a wird das Gas adiabatisch komprimiert. Dadurch steigt die Temperatur des Gemisches an und es beginnt .nach Überschreiten der Zündtemperatur zu verbrennen. Das heiße Gas entweicht aus der Austrittsöffnung und entzündet das aus der Düse austretende Gemisch. Die Austrittsöffnung muß so klein sein, daß bei der gewählten Stoßgeschwindigkeit der zur Selbstzündung notwendige Kompressionsdruck erreichbar ist. Dötbei ist es vorteilhaft, durch die Ausbildung der Ränder der Austrittsöffnung als Strömungskanten die Reibung des Gases beim Austritt zu erhöhen und dadurch die Erwärmung zu unterstützen. *

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Verwendung von Brenngasen. Das durch die Brennstoffleitung strömende Brenngas wird an der Mischdüse mit Luft vermischt. Dieses Gemisch füllt den gesamten R- um der Zuleitungen und somit auch den des Kompressionszylinders aus, solange der Kolben in Stellung c steht. Wird der Kolben jedoch vorgestoßen, dann schließt er in Stellung b den Kompressionsraum vom Leitungssystem ab, komprimiert den vom Hauptstrom abgezweigten Teil des Gemisches bis zur Stellung a. Die dadurch entzündete Teilmenge des Gemisches setzt den Hauptstrom nach Verlassen der Austrittsöffnung in Brand. Die Breite des Kolbens soll klein sein gegen die Durchtrittsquerschnitte der Brennstoffleitung am Ort der Entnahme der für den Kompressionszylinder vorgesehenen Teilmenge, damit der Gemischhauptstrom nicht unterbrochen wird»

,Flg. 5 und 4 sind Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen der Kompressionsraum

Q09809/0D54 - 6 -

BAD ORi(SiNAL

während der Betätigung des Kolbens vollkommen abgeschlossen wird. Dadurch kann auf einfache W»ise der '' ~ ■ Kompressionsdruck im Kompressionszylinder erhöht werden. Der Kolben in Fig.' > wird dazu von der Ausgangsstellung a zum Ansaugen des Gemisches in die stellung b bewegt und dann zur Kompression zur Stellung c vorgestoßen. Sobald der Kolben die Austrittsöffnung erreicht hat, wird der Kompressionsraum abgeschlossen und die Kompression beginnt. Das dabei entzündete Gemisch treibt den Kolben zurück und entströmt nach Freigabe der Austrittsöffnung in den aus der Düse austretenden Hauptstrom des Gemisches und entzündet diesen.

In Fig. 4 steht der Kolben in Ausgangsstellung a. Dadurch ist der Kompressionszylinder mit der gemischführenden Leitung in Verbindung und mit brennfähigem Gemisch gefüllt. Wird der Kolben in Richtung d vorgestoßen, dann trennt er in Stellung b den Zylinder von der Leitung und komprimiert das. Gemisch auf dem Wege von Stellung c bis zur Stellung d. Nach .Zündung des Gemisches bewegt sich der ' Kolben zurück und das heiße G<as entströmt in Stellung c der Austrittsöffnung.

Zur Vermeidung eines schädlichen Kompressionsverlustes in „ den Fällen der Fig. 1 und 2 kann - wie Fig. 5 zeigt durch ein federbelastetes Ventil 41 der Kompressionszylinder während der Kompressionsphase abgeschlossen werden. Der Federdruck ist dabei so eingestellt, daß sich das Ventil selbsttätig durch den starken Druckanstieg nach der Zündung öffnet und damit den Weg der gezündeten Teilmenge zum Hauptstrom freigibt. Für den Fall der Fig. 1 müssen dazu nach Fig. 6 für die Ansaugphase ein Flutterventil kj> und Bohrungen 44 zum Ansaugen des Gemisches ■. vorgesehen werden. Das Ventil 43 schließt den Kompressionszylinder während der Kompressionsphase selbsttätig ab.

Das in Fig. 5 und 6 erläuterte Verfahren ist deshalb möglich, weil nach der Zündung der Innendruck im Korn·* pressionsraum stark ansteigt, so daß eine sichere 'Abgrenzung der beiden Zustände im Kompressionsraum durch die

009809/0054

Ventilfeder mclglich ist. Es ist im übrigen vorteilhaft, die Energie des gekündeten Gemisches zur Spannung 2.B, einer Betätigungsfeder auszunützen.

00980970054

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Zünden von aus einer Düse austretenden

und unter Zumischung von Sauerstoff brennfähigen Dämpfen, Gasen, Brennstoffnebeln und -stäuben/ insbesondere für Feuerzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des Gemisches durch adiabatische Kompression bis zur Selbstzündung erhitzt und in den Hauptstrom eingepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch. 1, dadurch g e k e η η ζ eic h η et ,daß das Gemisch vor dem Austritt der Gase aus der Düse gebildet, ein Teilstrom abgezweigt, bis zur Selbstzündung erhitzt und danach in den Hauptstrom eingepreßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dad u r c h g e k e η η - ζ ei c h η e t, daß das Gemisch nach Austritt aus der Düse gebildet, ein Teilstrom in den Kompressionszylinder angesaugt, bis zur Selbstzündung komprimiert und danach in Richtung auf den Hauptstrom ausgepreßt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 3 ,da d ure h

g e k e η η ζ e i c h η et ,daß die entzündete Teilmenge quer zur Flußrichtung dos Hnu.ptstromes .in diesen eingepreßt wird.

5. Verfahren nach dch Ansprüchen 1 bis ^, da durch

g e k e η η ζ e i c h η et , daß die entzündete Teilmenge in Richtung der Kompressionsbewegung ausgepreßt wird. '

C. Vorrichtung zur Durchführung eines der Verfahren in ■ den Ansprücher: 1 bis 5»"'g ß k e η η ζ η i c h η e t durch einen dem Gemicchstrom unmittelbar benachbarten Kompressionrjzylinder, welcher aus diesem speisbar ist und dessen■-Aui-trittsöffnung für die entzündete Teil-. menge im Bereich des aus der Düse ausgetretenen Hauptstromes liegt.

009809 /00Bi- MBOBQ.NAL .₂.

7· Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 ,dad. u r eh g e k e η η ζ ei c h η e t , daß der Kompressionszylinder mit einem Teilstrom des vor .Austritt aus der Düse hergestellten Gemisches speisbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7> ü a d u r c h g e kenn-ζ e i c h η et , daß die Entnahme der Teilmenge unter Aufrechterhaltung der Hauptströmung'/erfolgt.

"9", Vorrichtung nach den Ansprüchen J und 8 , d a d u r c h ge k e n_: η ze lehnet, daß die Entnahme der Teilmenge durch einen prolben erfolgt, der schmal ist gegen die Durchtrittsquerschnitte für den Hauptstrom und quer zu dessen Strömungsrichtung bewegt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder ~3, d a d u r c h g e·.--..' k e η η ζ ei c h η e t ,daß der Kompressionszylinder unabhängig von der Gasführung angeordnet ist und mit dem nach Austritt des Brennstoffs aus der Düse gebildeten Gemisch speisbar ist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

6 bis 10, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung des Kompressionszylinders in dessen A-.'hse liegt.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 11, d a d u r c h g e.k.e η η ζ e i c h η e t , daß die Austrittsöffnung.aus dem Kompressionszylinder als Düse mit schärfen Strömungskanten ausgebildet ist.

\y. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 12, d a du r c h g e kennzeichnet ,daß die Austrittsöffnung aus dem Kompressionszylinder als abschließ-''-.bare'Düse" ausgebildet ist, deren Verithluß sieh nach Erreichen eines einstellbaren Druckes öffnet.

009 80 9/0 0 54 ' ^ V .■ ^; ... .■; '- ' . ^; .. ■. ■■- y -

Vorrichtung nach einem oder mehreren der. Ansprüche 6 bis 13, dadurch g e keη η ζ e i c h η e t , daß der Kolben durch den Verbrennungsdruck: in dem Komprescionczylinder bewegt wird und dabei die Energie eines mechanischen Ener|glespeichers erhöht.

BAD 009809/00 54