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Verbrennungseinrichtnng für flüssigen Brennstoff Die sorliegende Erfindung
bezieht sich auf eine Verbrennungseinrichtung für flüssigen Brennstoff, d.h. für
eine Verbrennungseinrichtung zum Verdampfen von flüssigem Brennstoff, wie z. B.
Kerosin, bei welcher die gewünschte Wärmeeingabe zur Zeit der Einleitung der Verbrennung
durch Verwendung des flüssigen Brennstoffes durch die Verbrennungseinrichtung für
den verdampfen Brennstoff erzielbar ist.
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Eine Verbrennungseinrichtung für den verdampften Brennstoff ist aus
dem Stand der technik bekannt, bei welcher der Brennstoff durch eine elektrische
Heizeinrichtung oder durch Verbrennungswärme verdampft wird. Die herkömmliche Verbrennungseinrichtung
für den verdampften Brennstoff ist im Vergleich mit dem System vorteilhaft, bei
welchem der flüssige Brennstoff durch einen Verdichter unter hohen Druck gesetzt
und aus einer Düse gesprüht wird, bzw. mit dem System fürVer- -dampfen des flüssigen
Brennstoffes durch Schleuderkraft der
durch einen Motor angetriebenen
Drehplatte, und zwar aus dem Cesichtpunkt einer vollstandigen Verdampfung des Brennstoffes.
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Das herkömmliche System bzw. Verfahren hat jedoch Nachteile, da es
viel Zeit von der Einleitung der Zufuhr des Brennstoffes bis zur Erreichung der
normalen Verbrennung braucht, und zwar infolge der Verzögerung der Entstehung bzw.
Erhöhung der Wärme der Vorrichtung zum Verdampfen des Brennstoffes und der Verzögerung
der Entstehung bzw. des Beginns der Zufuhr des flüssigen Brennstoffes sowie der
Verzögerung der Erhöhung der Temperatur der Leitung für die Zufuhr des verdampften
Brennstoffes zur Verbrennungskammer.
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Bei der zwangslänfigen Verbrennungseinrichtung, bei welcher Luft zur
Verbrennung durch ein Gebläse zugeführt sind, war das Gemischverh!;ltnis von LuPt
und Brennstoff zum Zeitpunkt der Einleitung der Verbrennung und der normalen Verbrennung
verschieden, so das die Verbrennung sowie die Zündung unstabil war.
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Die Verbrennungseinrichtung für flüssigen Brennstoff ist im allvemeinen
so ausgebildet, dan der flüssige Brennstoff unter Druck qesetzt und aus einer Düse
zu einer Verbrennungskammer qesprht wird, um ihn qleichzeitig mit Luft zu vermischen,
die von einem Gehläse zugeführt vird, sowie das Gemisch zu zünden dun zur Verbrennung
zu bringen. Das Einspritzen oder Versprühen des Brennstoffes, das Mischen, das Zünden
und die Verbrennung werden gleichzeitig in der Verbrennungskammer durchgeführt,
so daß es schwierig war eine vollständige Verbrennung r erzielen, und zwar infolge
der Bedingungen unvollständiger Verbrennung bzw. einer ungleichmäßigen Mischung
einer langsamen Verbrennungsreaktion.
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Um in der Verbrennungseinrichtung zum Verbrennen des flüssigen Brennstoffes,
wie z.B. des Kerosins, durch Warmeverdampfung, das gemisch in einem Augenblick zu
zilnden, ist es notwendig ein Schaltventil am Ausgang des Verdampfers vorzusehen
um den verdampfenden Brennstoff zur Verbrennungseinrichtung oder zum Kondensator
umzuschalten, ohne den Brennstoff der Verbrennungseinnichtung zuzuführen, bis die
Brennstoff verdampfende Menge des Verdampfers stabilisiert und das Gemischverhältnis
von Luft und verdampfendem Brennstoff erreicht hat, um den Brennstoff durch Abkühlen,
um eine Flüssigkeit zu erhalten, wiedenzugewinnen.
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Bei demherkömmlichen elektromagnetischen Dreiwegventil und dergleichen
befindet sich jedach- der ventilkörper in der Nähe der elektromagnetischen Spule,
wodurch die elektromagnetische Spule in ihrer Isolierung verschlec-htert und überhitzt
wird, wenn das Hochtemperaturgas mit einer Temperature von 2500C - 3s0°5 behandelt
wird. Andererseits entstehen bei dem Trennen der elektromagnetischen Spule und des
Ventil bei dem herkömmlichen Ventil undichte Stellen, die für die Rinrichtung unter
Verwendung des Brennstoffdampfes gefährlich sind.
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Der Verdampfer fiir den flüssigen Brennstoff und die Heizkammer für
die Verbrennungsluft werden im allgemeinen auf eine spezifische Temperatur bei der
Verbrennung in der herkömmlichen Verbrennungseinrichtung erhitzt. Es ist jedoch
nochtwendig, soarohl den Verdampfer als auch die rammer auf eine spezifische Temperatur
durch eine andere Heizquerle, wie z.B. eirien elektrischen Heizkörper, zu erhitzen,
um eine vollständige Verbrennung von Beginn der Einleitung der Verbrennung an zu
erzielen.
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Wird nun Kerosin als flüssiger Brennstoff verwendet, so ist
es
notwendig, das Kerosin auf die Temperatllr zu erhitzen, bei welcher es vollstandig
verdampft (ie z.B. 2500C), sonne dieVerbrennuncr;sluFt auf die Temperatur (wie z.B.1000C)
zu erhitzen, bei welcher der verdampfte Brennstoff nicht kondensiert. Werden jedoch
der Verdampfer für den flüssigen Brennstoff und die Heizkammer für die Verbrennungsluft
durch einen einzigen elektrischen Heizkörper erhitzt, so wird der körper für den
Verdampfer und die Kammer auf dieselbe Temperatur erhitzt, wie z.B. eine Temperatur,
die höher als 250°C ist, obwohl die Erhitzungstemperatur für den flüssigen Brennstoff
und für die Verbrennungsluft unterschiedlich sind.
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Das Värmevermögen bzw. die Heizfähigkeit des körpers ist verhältnismäßig
hoch, so daß ein großes Wärnievermögen bzw. eine lange Vorwärmezeit notwendig ist.
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Das erste Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer
Verbrennungseinrichtung mit einem System zum Verdampfen und tondensieren eines flüssigen
Brennstoffes vor der Einleitung der Verbrennung und ein zufriedenstellendes Vorwärmen
des Verdampfers, das Erwärmen der Verbrennungsluft und das Vorwärmen der Verbrennungsumgebung
zu erzielen, so daß die Zufuhr des verdampften Brennstoffes zum Zeitpunkt der Einleitung
der Zufuhr des Brennstoffes den normalen Zustand erreicht, wobei die normale Verbrennung
zum Zeitpunkt der Einleitung der Verbrennung in der Verbrennungseinrichtung für
gasförmigen Brennstoff durchgeführt wird.
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Bin zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer
Verbrennungseinrichtung, bei welcher ein Ventil vorteilhafterweise auf eine verhältnismäßig
niedrige Temperatur geschalten wird, worin die Zufuhr und die Unterbrechung der
Zufuhr des Brennstoffes zur Verbrennungskammer durch das Vertil in einer Leitung
zum Zurückführen des kondensierten
Brennstoffes zu einem Behalter
geschaltet wird, wobei ein weiterer Vorteil daran besteht, daß die Einleitung und
die Beendigung der Verbrennung reibungslos erfolgt und jegliche Entweichen des verdampften
Brennstoffes verhindert wird, wodurch der charakteristische Ceruch der Verbrennungseinrichtung
für flIi.ssigen Brennstoff vermieden wird.
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ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer
Verbrennungseinrichtung zur vollstandigen Verbrennung, mit einer Steuereinrichtung
zum Steuern durch Teilen des Schrittes von der Zufuhr des flüssigen Brennstoffes
an bis ur Verbrennung und zur Schaffung von Bedingungen vollständiger Verbrennung
der Verbrennungsluft sowie des Brennstoffes und zur Erzielung eines Wärmeaustausches
der Verbrennungswarme. so daß das Mischen des verdampften Brennstoffes und der Verbrennungsluft
auf die Bedingung der vollständigen Verbrennung bei der Einleitung der Verbrennung
eingestellt werden kann, während die Bedingungen einer unvollständigen Verbrennung
bzw. einer ungleichmäßigen Mischung und der Verzögerung der Verbrennungsreaktion
beseitigt werden.
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bas vierte Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer
Sicherheitsverbrennungseinrichtung zur Regelund des Temperaturanstieges des Antriebsteiles
zum Antreiben des Ventils, wobei eine Betätigungseinrichtung zum VErbinden des Ventil
und des Antriebsteiles für das Ventil in die Leitung für verdampften Brennstoff
zum tondensator eine setzt und der Ausgang der Betätigungseinrichtung axial abgedichter
wind. so daß der verdampfte Brennstoff zum axialen Dichtungsglied der Betätigungseinrichtung
in einer verhältnismäßig kurzen spezipischen Zeit vor der Verbrennung geieitet und
der Druck des verdampften Brennstoffes zum axialen Dichtungsglied durch die Druckvenminderungswirkung
herabgesetzt wird, wenn der verdampfte Brennstoff durch eine Leitung
geführt
wird, welche die eingesetzte Betätigungseinrichtung enthält.
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Das fünfte Ziel der vorliegenden Erfindung ist dieschaffung einer
wirtschaftlichen Verbrennungseinrichtung mit einer Wärmeregeleinrichtung zum Begeln
der Wärmeäbertragung zwischen dem Verdampfer für flüssigen Brennstoff und der Heizkammer
für die Verbrennungsluft, die um die Verbrennungskammer herum nebeneinander liegen
un durch Verbrennungswärme erhitzt werden, durch die Wärmemenge aus der Heizquelle
zum Erhitzen des Verdampfers Fig den flüssigen Brennstoff sowie die Heizeinrichtung
für die Verbrennungsluft wirksam verwendet sowie die Temperatur des Verdampfers
für den flüssigen Brennstoff und des Heizkörpers für die Verbrennungsluft als spezifische
Normaltemperatur innerhalb tiirzer 7.eit erreicht werden kennen.
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In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine schematische Schnittansicht
einer Ausführungsform der Verbrennungseinrichtung zum flüssigen Brennstoff nach
der vorliegenden Frfindung; Fig. 2 eine Schnittansicht eines Ventils der Verbrennungseinrichtung
nach Fig. 1; Fig. 3 (A) und (B) entsprechende graphische Darstellungen zur Veranschaulichung
der Charakteristiken der Zufuhr des verdampften Brennstoffes bei dem herkömmlichen
bzw. dem erfindungsgemäßen System; Fig. A eine schematische Schnittansicht einer
anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbrennungseinrichtung für flüssigen
Brennstoff;
Fig. 5 eine Schnittansicht eines Vertils der Verbrennungseinrichtung
nachFig. 4; Fig. 6 einn schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Verbrennungseinrichtung für flüssigen Brennstoff; Fig. 7 eine
Schnittansicht der Schalteinrichtung für den verdampften Brennstoff bei der 5Ierbrennun-gseinrichtung
nach Fig. 6; Fig. 8 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer
Verbrennungseinrichtung für f-liissigen-Brennstoff nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 eine Diagramm des Verbrennungssystems der Verbrennungseinrichtung nach Fig.
8, bis die Verbrennung eingeleitet wird; Fig. 10 ein Diagramm des Verbrennungssystems
der Verbrennungseinrichtung nach Fig. B zum Zeitpunkt der Verbrennung; Fig. 11 eine
Schnittansicht des Schaltventils der Verbren nungseinrichtung nach Fig. 8; und Fige
12, 13, 14 und 15 Schnittansichten von Teilen der Verbrennungskammer der-Verbrennungseinrichtung
nach Fig. 8.
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Bezugnehmend min auf die Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszeichen
gleiche oder entsprechende Teile in sämtlichen Figuren bezeichnen, werden die erfindungsgemäßen
Ausführungsformen beschrieben.
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Fig. 1 zeigt die schematische Schnittansicht einer Ausführungsform
der
vorliegenden Erfindung, bei welcher die Verbrennungseinrichtung eine Verbrennungskammer
(1), einen Brennstoffbehalter 2, einen Einlaß für Verbrennungsluft 3 eine Brennstoffzufuhrpumpe
4, einen Verdampfer 5 für den flüssigen Brennstoff, einen elektrischen Heizkörper
6 des Verdampfers 5 für den Flüssigen Brennstoff. ein elektromagnetisches Ventil
7, ein Schaltglied 8 für den verdampften Brennstoff, das durch das elektromagnetische
Ventil 7 betätigt wird, eine Düse 9, einen Kondensator 10 Für den verdampften flüssigen
Brennstoff und eine Rohrleitung 11 zum Zurückführen des kondensierten flüssigen
Brennstoffes zum Brennstoffbehälter 2 aufweist.
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Fig. 2 stellt eine Schnittansicht des Schaltgliedes 8 für den verdampften
BrennstofF dar, wobei dieses glied ein Ventil 12 aufweist, sowie einen Einlaß 13
für den in dem Verdampfer 5 verdampften flüssigen Brennstoff, einen Verbindungsteil
14 zum Zuführen des verdampften flüssigen Brennstoffes zur Düse 9, ein Uberdruckventil
15 für die Zufuhr des verdanipften Brennstoffes zum Kondensator 10, wenn der Druck
des verdampften Brennstoffes einen vorbestimmten Wert überschritten hat, eine Feder
17 zum DrUcken des Ventils 16 des Überdruckventils 15 mit einem geeigneten Durck
PR, und einen Verbindungsteile 18 zum tondensator 10. Der Wert des Druckes Pp ist
so eingestellt, daE das Uberdruckventil 15 abgesperrt wird, wenn das Ventil 16 hinaufgezogen
wird, um die Leitung zum Verbindungsteil 14 der Diese 9 zu öFFnen.
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Wenn der elektrische Heizkörper 6 betätigt und der Verdampfer 15 vorgewärmt
und dann das (in der Zeichnung nicht gezeigte) Gebläse betätigt wird, um die Zufuhr
der Verbrennungsluft aus dem Einlaß für die Verbrennungsluft ein2uleiten und wenn
die Brennstoffzufuhrpumpe fl betestigt wird, um den Brennstoff im BrennstoFfbehlter
2 zum Verdampfer 5 zuzufähren, so wird
der Brennstoff verdampft
und der Druck des Verdampfers 5 erhöht. Sobald der Druck den spezifischen Wert Pp
überschreitet, wird das Überdruckventil 15 geöffnet, so daß der verdampfte Brennstoff
durch den Verbindungsteil 18 zum tondensator 10 geleitet wird. Der Kondensator 10
wird durch Luft gekühlt, die aus dem Einlaß der Verbrennungsluft zugeführt wird,
wobei demgemäß der verdampfte Brennstoff rasch abgekühlt und kondensiert wird. Der
kondensierte Brennstoff wird durch die Rohrleitung 11 zum Brennstoffbehalter 2 zurückgeführt.
Andererseits wird die Luft durch den tondensator 10 erhitzt, so daß die Verbrennungskammer
1 und die Leitung zum Zuführen des verdampften Brennstoffes zur Verbrennungskammer
durch die erhitzte Luft vorgewärmt werden, um die Bedingung zu schaffen, die für
die Verbrennung zweckmäßig ist.
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Wird das elektromagnetische Ventil unter dieser Bedingung betätigt,
um die Strömung des verdampften Brennstoffes in dem Schaltglied 8 für verdampften
Brennstoff zum Verbindungsteil 14 bzw. zur Düse 9 zu leiten, so wird der Brennstoff
der Brennstoffkammer 11 in einem Zeitpunkt zugeführt, in welchem eine stabile Verbrennung
beim Beginn erzielt wird.
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Die Fig. 3 (A) und (B) stellen graphische Darstellungen zur Veranschaulichung
der Charakteristiken der Einleitung der Zufuhr des verdampften BrennstoFfes bei
dem herkömmlichen System bzw. bei dem erfindungsgemäßen System dar.
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Fig. 3 (N) zeigt die Menge der Zufuhr des verdampften Brennstoffes
während der Zeit von der Einleitung des Vorwärmens des Brennstoff-vrrdarnpfers und
der Einleitung der Brennstoffzufuhr zum normalen Rinang bei dem herkömmlichen System.
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Fig. 3 (B) zeigt die Menge der Zufuhr desverdampftenBrenn
stoffes
bei dem erfindungsgemäßen System.
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Wie aus den graphischen Darstellungen ersichtlich, ist die Einleitung
bzw. der Anstieg der Zufuhr des verdampften flüssigen Brennstoffes bei den erfindungsgemäßen
System sehr kurz, wodurch die stabile Verbrennungseinrichtung psir flüssigen Brennstoff
erzielt wird, die der Verbrennungseinrichtung für gasförmigen Brennstoff, wie z.B.
für Stadtgas, ähnlich ist.
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Das Steuersystem der Verbrennungseinrichtung ist demgem!ß gegenüber
der herkömmlichen Einrichtung vereinfacht, wobei eine unvollständige Verbrennung
und die Bildung von Ruß verhindert wird. Bei der erfindungsgemäßen aterbrennungseinrichtung
ist das Cemischverhältnis von Luft und Brennstoff von Beginn der Verbrennung an
konstant, so daß es ohne weiteres möglich ist, eine vollständige Verbrennung zu
erzielen, die eine Blauflammenverbrennung mit einer hohen Primärluftgeschwindigkeit
darstellt und zwar genau wie bei der Verbrennungseinrichtung für gasförmigen Brennstoff,
obwohl es sich hier um eine Verbrennungseinrichtung für flüssigen Brennstoff handelt.
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Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen
Ausführungsform mit einer Verbrennungskammer 1, einem Brennstoffbehälter 2, einem
Einlaß Pur Verbrennungsluft 3, einer Brennstoffzufuhrpumpe 4, einem Verdampfer 5
für den flüssigen BrennstofF, einem elektrischen Heizkörper 6 für den Verdampfer
5 für den flüssigen Brennstoff, einem Elektromagneten 7, einem Schaltglied 8 für
den verdampften Brennstoff, wobei der Ventilkörper durch den Elektromagneten 7 angetrieben
wird, einer Düse 9, einem tondensator 10 für den verdampften flüssigen Brennstoff,
und einer Rohrleitung 11 zur ZurUckführung des kondensierten flüssigen Brennstoffes
zum Brennstoffbehälter.
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Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Schaltgliedes8 für den verdampften
Brennstoff, das ein Loch 501 aufweist, durch welches der verdampften Brennstoff
aus dem Verdampfer 15 zu einem Raum 502 des Schaltgliedes 8 für verdampfen Brennstoff
geleitet wird, sowie ein Loch 503, durch welches der Brennstoff zum Kondensator
10 geleitet wird, einen Spalt 504, der den Raum 502 mit dem Loch 503 verbindet,
ein Loch 505, das eine Verbindung zur Verbennungskammer 11 herstellt, ein Ventil
506, eine Ventilspindel 507, zum Antreiben des Ventils 506, ein Dichtungsglied 508
und eine Feder 509 zum Verbinden der Ventilspindel 507 und eines Eisenstückes 510,
das durch den Elektromagneten 7 angetrieben wird.
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Nun folgt die Erläuterung der Arbeitsweise der obigen Einrichtung.
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In dem Zusand, in welchem das Loch bzw. die Öffnung 505 durch «as
Ventil 506 aufgesperrt wird, wird der elektrische Heizkörper 6 betätigt und der
Verdampfer 5 ausreichend vorgewärmt und dann die Zufuhr von Luft aus dem Einlaß
der Verbrennungsluft durch ein (in der Zeichnung nicht gezeigtes) Gebläse eingeleitet.
Andererseits wird die 1Brennstoffpumpe 4 zusammen mit der Luftzufuhr betätigt, um
den Brennstoff in dem Verdampfer 5 zuzuführen. Der Brennstoff wird verdampft in
Form gasförmigen Stoffes und wird aus der ÖFfnung 501 zum Raum 502 des Schaltgliedes
8 für verdampften Brennstoff zugeführt und durch die Öffnung 503 zu einem Xdndensator
10 geleitet, worin der verdampfte Brennstoff zu einer Flüssig keit kondensiert und
zum Behälter 2 zurückgeführt wird.
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Machdem die Strömung des verdampften Brennstoffes stabillsiert wird,
wird das Ventil 506 durch den Elektromagneten 7 angetrieben und di-e Strömung des
Brennstoffes aus der Leitung
des Raumes 502 Pfeilöffnung 503 zur
Leitung des raumes 502 Pfeilöffnung 505 umgeleitet, wobei die Verbrennung durch
Zündung eingeleitet drd, um die normale stabile Verbrennung zum Zeitpunkt der Einleitung
der Verbrennung zu erzielen.
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Die charakteristische einleitung beziehungsvreise der charakteristische
Anstieg der Zufuhr den Brennstoffes nach Pi, 3 (B) ist ebenso bei dieser Ausführungsform
vorhanden.
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Fig. 6 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen
Ausführungsform, mit einem Brennstovfbehalter 601, einer Zufuhreinrichtung 602,einer
Pumpe, eine Brennstoffleitung 603, einem Verdampfer 604, einem elektrischen Heizkörper
605 des Verdampfers, einem Schaltglied 6 für den verdampften Brennstoff, einem 13rennstofFeinlaß
607, der das Schaltglied 606 für den verdampften Brennstoff mit der Verbrennungskammer
608 verbindet, einem rondensator 609, einer Leitung 610 aus dem Schaltglied 606
für den verdampfte ten Brennstoff zum Kondensator 609 und einem Schaltventil 611
zum Öffnen bzw. zum Schließen.
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Pig. 7 zeigt eine Schnittansicht des Schaltgliedes 608, das eine Düse
701 zum Einspritzen bzw. Sprühen des verdampften Brennstoffes aus dem Verdampfer
604 aufweist. Bei der Verbrennungseinrichtung nach dieser Ausführungsform wird die
Brennstoffzufuhreinrichtung 602 nach Erhitzen des Verdampfers durch den elektrischen
Heizkörper 605 zum Erreichen der zweckmäßigen Temperatur betätigt, um den Brennstoff
aus dem Brennstoffbehälter 601 durch die Brennstoffleitung 603 zum Verdampfer 604
zu leiten. Der verdampfte Brennstoff wird aus der Düse 701 zur Leitung 610 gesprüht
bzw. eingespritzt und in dem Kondensator 609 kondensiert und dann durch das Ventil,
das in dem offenen Zustand gehalten wird, zum Brennstoffbehälter 601 zurückgeführt.
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In dem stabilen Zustand, in welchem d das Brennstoffsystem von 601-Pfeil
603-Pfeil 602-Pfeil 604-Pfeil 606-Pfeil 610-Pfeil 609-Pfeil 61t-PPeil 601, Gleicheewicht
herrscht,
werden die Leitung 610 und der Kondensator 609 beim geschlossenen
Ventil 611 mit dem flüssigen oder verdampften Brennstoff gefüllt, wobei der aus
der Düse 701 eingespritzte verdampfte Brennstoff aus dem Brernstoffeinlaß 607 zur
Verbrennungskammer 608 zwecks einleitung der Verbrennung geleitet wird.
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Sobald die Verbrennung unterbrochen wird, wird der in der Leitung
610 und dem Kondensator 609 verbliebene Brennstoff durch das Ventil 511 zum Brennstoffbehälter
601 zurückgeführt, wobei die Strömung des aus der Düse 701 verdampften Brennstoffes
zur Leitung 610 geleitet und die Zufuhr des Brennstoffes zur Verbrennungskammer
608 unterbrochen nrd, um die Verbrennung zu unterbrechen.
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wie in Fig. 7 gezeigt, bildet die Düse 701, die Leitung 610 und der
Brennstoffeinlaß 607 die Ejektorkonstruktion unter Verwendung des Verdampfungsbrennstoffes
als Funktionsströmung, wobei demgemäß der verdampfte Brennstoff aus der Düse 711
geleitet und beim offenen Ventil 611 der verdampfte Brennstoff nicht aus dem Brennstoffeinlaß
607 zur Verbrennungskammer 608 entweicht.
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Fig. 8 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen
Ausführungsform mit einem Gebläse 801 zum Einführen der Verbrennungsluft, einen
Heizraum 8o2 für die Verbrennungsluft, der um die Verbrennungskammer herum vorgesehen
ist, die nachfolgend erwähnt wird, einen Sammelraum 803 fifr das Gasgemi:sch, der
das Gemisch der Verbrennungsluft und des verdampften Brennstoffes einführt, einer
Verbrennungskammer 804, in welcher das Gasgemisch verbrannt wird, das in dem Mischraiun
803 hergestelltwird, und einer Verbrennungsplatte 806, die eine Vielzahl von Plammenlöchern
aufweist, welche den Sammelraum 803 für das Gasgemisch von der Verbrennungskammer
804 trennt. Der Zünder 808 zum Zünden des Gasgemisches ist in der Verbrennungskammer
804 vorgesehen.
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Die Brennstoffquelle 808 für flüssigen Brennstoff wie z.B.
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Kerosin, die Brennstoffzufuhrpumpe 810 und die Einrichtung für konstanten
Druck 811 bilden die Zufuhreinrichtung für flüssigen Brennstoff, welche den Körper
812 der Einrichtung für konstanten Druck 811 aufweist, sowie ein Ventil 813 und
eine Feder 914, die das Ventil 813 normalerweise in der Pfeilrichtung in Fig. 8
drückt, durch der flüssige Brennstoff durch die Umleitung 815 zur Brennstoffquelle
809 zurückgeführt wird, indem das Andrücken in der entgegengesetzten Richtung erfolgt,
wenn der Druck des flüssigen Brennstoffes hoch ist.
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Der Verdampfer 816 für den flüssigen Brennstoff ist mit der Einlaßleitung
817 für den flüssigen Brennstoff verbtiriden, die mit der Zufuhreinrichtung für
flüssigen Brennstoff verbunden ist, um den verdampften Brennstoff zu b ilden, indem
der flilssige Brennstoff durch die Verbrennungswärme bei der Verbrennung erwärmt
wird. Das Schaltventil 818 wird durch die Betätigungseinrichtung 819 geschaltet,
wobei der aus dem Verdampfer 816 für den flüssigen Brennstoff zugeführte verdampfte
Brennstoff durch den Auslaß 820 für verdampften Brennstoff zum Kondensator in der
vorbestimmten Zeit vor der Verbrennung geleitet und der Düse zugeführt wird, indem
das.Ventil nach der vorbestimmten Zeit umgeschaltet wird.
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Der tondensator 821 kondensiert den verdampften Brennstoff durch Wärmeaustausch
mit der Verbrennungsluft, die durch das Geblase 801 eingeführt wird, wobei der Brennstoff
zur Brennstoffquelle 809 als flüssiger Brennstoff zurückgeführt wird.
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Die Diese 822 spritzt den verdampFten Brennstoff, der durch das Schaltventil
818 nach der vorbestimmten zeit zugeflihrt wird, ein. Der Mischerraum 823 bildet
das Gasgemisch durch Mischen des eingespritzen, verdampften Brennstoffes und der
aus dem Heizraum 80° zugeführten Verbrennungsluft. wobei die
Einrichtung
ferner eine Gasgemischleitung 82z aufweist, die um den Sammelraum für das Gasgemisch
herum gebildet ist, sowie eine Öffnung 825 für Linearströmung, welche den Sammelraum
830 mit der Gasgemischleitung 824 am Boden des Sammelraumes 803 für das Casgernisch
verbindet, und ferner einen Heizkörper 826, der in der Wand der verbrennungskammer
805 eingebettet ist.
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Nun wird die Arbeitsweise der Verbrennungseinrichtung nach dieser
Ausführungsform beschrieben.
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Der Heizkörper 826, die Pumpe 810 und das Gebläse 801 werden während
einer bestimmten Zeit vor der Verbrennung betätigt.
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wodurch die Wand der Verbrennungskammer 805 und der Verdampfer 816
für den flüssigen Brennstoff durch den Heizkörper 826 erwärmt verden. Der flüssige
Brennstoff wird durch die Einrichtung 811 für konstanten Druck durch den Einlaß
817 für flüssigen Brennstoff zum Verdampfer 816 für flüssigen Brennstoff, durch
die Pumpe 810 geleitet, wie durch die Ganzpfeillinie in -Pig. 9 gezeigt, um den
Brennstoff durch Erhitzen in dem Verdampfer zu verdampfen.
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Der so erhaltene verdampfte Brennstoff wird dem Schaltventilkörper
818 zugeführt, wobei jedoch der verdampften Brennstoff dem Kondensator 821 zugeführt
wird, da die Leitung zur Düse 822 des Schaltventilkörpers 818 geschlossen und die
Leitung zum Kondensator 821 offen ist. Tn dem Kondensator 821 erfolgt Wärmeaustausch
des verdampften Brennstoffes mit der Verbrennungluft, die durch das Gebläse 801
eingeführt; wurde, wie mit der gestrichelten Pfeillinie in Fig. 9 gezeigt, wobei
der verdampfte Brennstoff kondensiert wird, um den flüssigen Brennstoff zu bilden,
und dann zur Brennitoffquelle 809 zurückgeführt wird. Andererseits wird die Verbrennungsluft,
bei welcher ein Wärmeaustausch durch den verdampften Brennstoff stattgefunden hat,
auf hohe Temperatur erhitzt und durch den Heizraum 802, den Mischraum 823, die Gasmischleitung
824 und
den Sammelraum 803 für das Gasgemisch zur Verbrennungskammer
804 geleitet, wodurch die Leitungen mit der gesammelten Warme vorgewärmt werden.
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Während der vorbestimmten Zeit vor der Verbrennung wird demgemäß die
Verzögerung der Erhöhung der Temperatur der Leitung der Pumpe q10, des Heizkörpers
826 und des Verdampfers 816 für den flüssigen Brennstoff vermieden. Nach dieser
vorbestimmten Zeit wird zum Zeitpunkt der Einleitung der Verbrennung die Arbeit
des Heizkörpers 826 unterbrochen und gleichzeitig das Schaltventil 818 geschaltet,
um die Leitung zum Kondensator 821 zu schließen und die Leitung zur diese 822 zu
öffnen. Der in dem Verdampfer 816 fiAr den flüssigen Brennstoff erzeugte verdampfte
Brennstoff wird demgemäß aus der DUse 822 zum vorgewärmten Mischraum 823 eingespritzt,
wie in Fig. 10 durch die Ganzpfeillinie gezeigt.
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Im Mischraum 923 wird der verdampfte Brennstoff mit der Verbrennungsluft
vermischt, die durch den vorgewarmten Heizraum 802 zugeführt wird, um das Gasgemisch
zu erzeugen, Das Gasgemisch wird durch die Gasgemischleitung 824 zum Sammelraum
803 gesammelt und ferner durch die Flammen löcher 807 zur Verbrennungskammer 804
geleitet, uorin das Gasge misch durch den Zünder 808 gezündet wird, um die Verbrennung
einzuleiten. Sobald die Verbrennung einqeleitet wird, werden die Leitungen des Verdampfers
816, des Heizraumes 802 und des Mischraumes 823 durch die Verbrennungswärme erhitzt,
wie mit der Strichpunktlinie gezeigt.
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Die Einrichtung 827 zur Veränderung der Durchflußgeschwindig keit
oder der Durchflußmenge besteht aus einer Kapillarröhre zum Erwärmen des flüssigen
Brennstoffes, der in ihrem inneren Teil lwuFt und zwar durch die Verbrennungwärme
zum Verbrennungszeitpunkt, wobei sie zwischen dem Verdampfer 816 für den flässigen
Brennstoff und dem Einlaßrohr 817 für den
flüssigen Brennstoff
angeordnet ist. Wird die Einrichtung 827 zur Veränderung der Durchflußmenge bzw.-
geschwindigkeit verändert, so wird der durch die Einrichtung 827 strömende flüssige
Brennstoff je nach der Veränderung der Verbrennungswärme zum Verbrennungszeitpunkt
erwärmt, woboi die Menge des zum Verdampfer 816 geleiteten flüssigen Brennstoffes
durch den Verdampfungsvorgang selbsttätig geregelt wird.
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Somit wird in jeder Zone von der Zufuhr des flüssigen Brennstoffes
bis zur Verbrennung die Steuerung für eine vollständige Verbrennung so geleitet,
daß eine vollständige Verbrennung vom Zeitpunkt der Einleitung der Verbrennung an
-erzielt herd.
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Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht einer anderen erfindungsgemäßen
Ausfürungsform des Schaltventils, das ft'r die Verbrennungseinrichtung verwendet
wird, das einen Schaltventilkörper 818 auf"ieist, sowie eine Leitung 1101 ftir den
verdampften Brennstoff, der durch Erhitzung des flüssigen Brennstoff in dem Verdampfer
A für den flüssigen Brennstoff erzeugt wurde, ein Ventilgehäuse 1102, das in dem
Ventilkörper 818 gebildet ist, ein Ventil. 1103, das in dem Ventilgehäuse 1102 vorgesehen
ist, eine Leitung (Ventilsitz) 1105 für verdampften Brennstoff, die mit der Verbrennungskammer
B zum Vermischen des verdampFten Brennstoffes und der Verbrennungsluft und zum Verbrennen
derselben verbunden ist, eine Ventilführung 1106, einer Leitung 1107 für verdampften
Brennstoff, die mit des Kondensator e zum kondensieren des -verdampften Brennstoffes
verbunden ist, eine Leitung 1108 für herabgesetzten Druck, dessen Durchmesser kleiner
ist als jener der Leitungen 1101 und 1101, eine Betätigungseinrichtung (Ventilspindel)
1109, die sich durch die Leitung 1108 für herabgesetzten Druck zum äußeren Teil
zum Betätigen des Ventils 1103 hindurch erstreckt, das durch eine Antriebseinrichtung
D, beispielsweise eines elektromagnetischen Betätigungsorgans,
angetrieben
wird, das von dem Ventilkörner 811 getrennt angeordnet ist und ein axiales Dichtungsglied
1110 zum Abdichten der Betätigungseinrichtung (Ventilspindel) zum Abdichten der
Spindelöffnung von der, enteil, und eine Stellschraube 1111 zum Einstellen der Luftdichtheit
des axialen Dichtungsgliedes 1110.
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Der Arbeitsbrennstoff, der durch Erhitzen in dem Verdampfer A verdampt
ist, wird durch die Leitung 1101 zum Ventilgehäuse 1102 zum Zeitpunkt der Einleitung
der Verbrennung geleitet. Das Ventil 1103 schließt jedoch den Ventilsitz 1105 zur
Verbrennungskammer B durch die Antriebseinrichtung D zum vorbestimmten Zeitpunkt
vor der Verbrennung. Der verdampfte Brennstoff wird demgemäß aus dem Ventilgehäuse
1102 durch den Außenventilsitz (Ventilfährung) 1106 zur Leitung 1108 filr herabgesetzten
Druck geleitet. Da sich das Betätigungsglied (die Ventilspindel)'1109 durch die
Leitung 1108 erst@eckt, ist der Querschnittsbereich der leitung für den verdampften
Brennstoff klein und der Druck des verdampften Brennstoffes herabgesetzt, wobei
er durch die Leitung 1107 zum Kondensator C geleitet wird, so daß er abgekühlt und
flüssig gemacht und dann in diesem Zustand wiedergewonnen wird.
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Nach der vorbestimmten Zeit wird die Dampfkonzentration des verdampften
Brennstoffes zum spezifischen Wert erreicht und der Ventilsitz 1106 durch das Ventil
1103 durch die Ventilspindel 1109 mittels der Antriebseinrichtung D abgesperrt,
so dan der verdampfte Brennstoff aus dem Ventilsitz 1106 durch die Leitung 1105
det Verbrennungskammer B zugeführt wird, um ihn zu zünden bzw. zu verbrennen.
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Fig. 12 zeigt eine schematische Schnittansicht der Verbrennngskammer
der Verbrennungseinrichtung nach Fig. 8, die eine Verbrennungskammer 804 aufweist,
wobei eine Wand 805 der zylindrischen Verbrennungskammer aus einem wärmeleitenden
Material
mit einer verhältnismäßig hohen Warmekapazität hergestellt ist, welche die Verbrennungskammer
804 bildet und in einen ersten Körper 805a und einen zweiten Körper 805b geteilt
ist. Der Verdampfer 816 für flüssigen Brennstoff ist in dem ersten Körper 805a eingesetzt,
wobei die Heizquelle 826, wie z.B. ein elektrischer Heizkörper zum Erhitzen des-Verdampfers
816 und des Heizraumes für die Verbrennungsluft,. der nachfolgend erwähnt ist, in
den ersten körper 805a eingesetzt ist. Der Bolzen 1201 dient zum lösbaren Verbinden
des ersten Körpers 805a mit dem zweiten Körper 805b. Die den ersten Köper 805a und
den zweiten Körper 805b gerührende Stirnfläche 1202 als Wärmeübertragungseinrichtung
1202a ergibt Wärmeübertragungswiderstand durch den Kontakt, wobei die Berührungsflache
des zweiten Körpers 805b einen kleineren Querschnittsbereich hat, als jener des
ersten Körpers, Die Auflenhülle 1203 ist in einem vorbestimmten Abstand von der
Außenwand des zweiten Körpers 805b angeordnet, um ihn abzudecken, Der Heizraum 802
für die Verbrennungsluft ist zwischen der Außenwand des zweiten Körpers 805b und
der Anßenhülle 1203 gebildet. Die Einrichtung weist einen Einlaß 802a fiir Verbrennungsluft
auf, der an der Außenhülle 1203 gebildet ist, sowie einen Mischraum 823 zum Vermischen
des verdampften Brennstoffes, der in dem Verdampfer 816 für flüssigen Brennstoff
erzeugt ist, und der Verbrennungsluft, die in dem Heizraum 802 fitr Verbrennungsluft
erwErmt norden ist, sowie ferner Einlaßrohr 817 für flüssigen Brennstoff zum Zuführen
des flüssigen Brennstoffes zum Verdampfer 816 für flüssigen Brennstoff, ein Auslaßrohr
820 für verdampften BrennstofF zur Abnahme des verdampften Brennstoffes, der in
der Verdampfer 816 für flüssigen Brennstoff erzeugt worden ist, eine Einspritzdüse
822 zum Einspritzen des verdampften Brennstoffes aus der Auslaßleitung 820 für verdampften
Brennstoff in den Mischraum 823, eine scheibenförmige
Verbrennungsplatte
806 mit einer Vielzahl von Flammenlöchern 807, die so angeordnet ist, daß sie den
Boden der Verbrennungskammen 804 schließen kann, einen Sammelraum 803 fUr das Casgemisch,
der durch den Zylinder 1204 gebildet ist, der untgerhalb der Verbrennungsplatt 806
mit einem vorbestimmten Abstand von der Außenhülle 1203 vorgesehen ist, eine Gasgemischleitung
1205 mit U-förmigen Querschnitt, die zwischen dem Sammelraum 1205 für das Casgemisch
und der @ußenhülle 1203 gebildet ist, und ein Verbindungsloch 825, die im Boden
des Zylinders 1204 vorgeschen ist und den Sammelraum 803 Gür das Casgemisch mit
der Gasgemischleitung 1205 verbindet.
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Nachfolgend wir die Arbeitsweise der Einrichtung erläutert.
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Die Heizeinrichtung 826 wird betätigt um den Körper 805 zurr Zeitpunkt
der Vorerhitzung vor der Verbrennung zll erhitzen. Die Wärme des Heizkörpers 826
wird jedoch hauptschlich dem Verdampfer 816 für den flüssigen Brennstoff durch den
Warmeübertragungswiderstand bei der Berührung des ersten Körpers 805a und des zweiten
Körpers 805 b geliefert, während eine kleine Wärmemenge von dem ersten Körper 805a
durch die Kontaktfläche 1202 dem zweiten Körper 805b zugeführt wird, um den Lufterhitzungsraum
802 zu erhitzen. Die effektive Ausnutzung der Wärme des Heizkörpers 826 wird demgemäß
vorgesehen, um die speziPische Temperatur des Heizraumes 802 für die Verbrennungsluft
zu. erreichen, die höher als 250°C in dem verdampften flüssigen Brennstoff und etwa
1000C - 1500C in dem Heizraum 802 für die Verbrennunsluft betägt, brenn Kerosin
als flüssiger Brennstoff verwendet wird, innerhalb einer ziemlich kurzen Zeit.
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Wenn der spezifische Temperaturwert der Temperaturen des Verdampfers
016 für den flüssigen Brennstoff und der Heizraum 803 für die Verbrennungsluft erreicht
worden ist, wird der flüs@ige Brennstoff aus der Finlaßleitung 817 für flüssigen
Brennstoff
dem Verdampfer 816 für flüssigen Brennstoff zugführt, wobei die Verbrennungs luft
von dem Verbrennungslufteinlaß 802a dem Heizraum 802 für Verbrennungsluft zugeführt
und der flüssige Brennstoff durch erhitzen verdampft wird, um den verdampften Brennstoff
zu bilden, während die Verbrennungsluft auf den spezifischen Temperaturwert erhitzt
wird, so daß die Bedingung der Einleitung der Verbrennung gegeben ist.
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Der verdampfte Brennstoff wird durch die Auslaßleitung 80e für verdampften
Brennstoff und die Einspritzdüse 803 dem Mischraum 823 zum Zeitpunkt der Verbrennung
zugeführt und mit der Verbrennungsluft vermischt die durch den Heizraum 802 Für
Verbrennungsluft dem Mischraum 823 zugeführt wird.
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Das so erhaltene Gasgemisch wird durch die Gasgemischleitung 1205,
den Sammelraum 803 für Gasgemisch und die Verbrennungsplatte 806 der Verbrennungskammer
804 zugeführt, wie mit der Ganzpfeillinie in Fig. 12 gezeigt und dann durch den
(in der Zeichnung nicht gezeisten) rinder gezündet um die Verbrennung einzuleiten.
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Sobald die Verbrennung eingeleitet wird, wird die Betätigung des Heizkörpers
826 unterbrochen, wobei der Verdampfer 816 für flüssigen Brennstoff und der Heizraum
802 für Verbrennungsluft durch die Verbrennungswärme erhitzt werden.
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Die Ausbildung der Einrichtung 1202 für den Wärmeübertragungswiderstand
wird in dem Fall erläutert, in welchem die Berührungsfläche 1202a zu dem ersten
und zweiten Körper 805a bzw. 805b vorgesehen ist, wobei jedoch es möglich ist, ein
unterschiedliches Material, wie z.B. eine Packung aus rostfreiem Stahl zwischen
dem ersten Körper 805a und dem zweiten Körper 805b vorzusehen, wie in Fig. 13 gezeigt.
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Es ist auch möglich, den ersten und den zweiten Körper einstückig
auszubilden,
wobei eine !Nt 1202c zwischen dem Verdampfer 816 für flüssigen Brennstoff und dem
Heizraum 802 für Verbrennungsluft als Wärmeübertragungswiderstandseinrichtung 1202
vorgesehen ist, wie in Fig. 14 gezeigt.
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Es ist auch möglich, dieselbe Wirkung zu erzielen, indem zwei Heizkörper
826a und 926 b vorgesehen sind, welche unterschiedliche Wärmekapazität aufweisen
und zwar für den ersten Körper 805 a bzw. den zweiten Körper 805b (die nicht durch
einen einzelnen Heizkörper erwärmt werden), so daß der Verdampfer 816 für flüssigen
Brennstoff und der Heizraum 802 für Verbrennungsluft durch verschiedenen Heizkörper
erhitzt werden, wie in Fig. 15 gezeigt.
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Patentansprüche: