DE2239317C3 - Verbrennungseinrichtung für flüssigen Brennstoff - Google Patents

Description

.„ ,, u „r, ^T'fTe 2 zeigt einen Schnitt durch die Steuereinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verb en- Mg- 8 Absperrventil 12 auf. sowie: einen

nungse.nnchtung für flüssigen Brennstoff mit emer 50 J ujese Brennstoffdampf, einen zur Düse 9

Verbrennungskammer und einem Brennstoffverdamp- "^u iu^ ^ ^ ^ _{überdruckventi}, ₁₅.

fer. . .. -.„„.,ι-γ letzteres umfaßt eine Feder 17, eine Ventilkugel 16 und

E.ne derartige Verbrennungseinrichtung ist aus der L ^ ^z^^{s u} _{Kondensator 10} führenden Auslaß 18. Der

US-PS 34 39 993 bekannt. Dabei wird der Verdampfer einen^zum ^o _{daß das} überdruckventil

ausschließlich mit der Verbrennungswarme betriebe^ ₅₅ ««™™^ck^

Bei Betriebsbeginn ist der Verdunpfer-rehüv^kalt ο «^gespem . _{f4 M}

daß der Brennstoff nur zu einem geringen Maue _foi_Benden soll die Arbeitsweise dieser Verbren-

verdampft Der Verdampfer wird erst allmählich^d reh _s J™ ^fgj™ ^S° _läutert werden. Zunächst wird das

" die Verbrennungswärme- erhitzt. So_-daß die Nennlei- W eingeschaltet und der

stung des Verdampfers erst nach einer relativ langen to "^ ^ _{v0 armt}. Dann wird ein in der

AnlaWiterreichtwirdDaherändertsichwahrendder jerdampler 5 g _{h und die}

Anlaufzeit das Gemischverhältn.s. so daß die Zündung ^.chnung η cht g g _{tet Der Brennstoff}

unzuverlässig und die Verbrennung.nstabil ist. _w rJ im Veidampfer 5 verdampft. Dies führt zu einer

AusderOE-PS2 86 480isteinDΓUckzerstauberbren- *'™ ™ _h;^e _h™^a™f_m Verdampfer 5. Sobald de,: Druck

KV 10. Der Kondensator to wird durch die Gebläseluft gekühlt Der verdampfte Brennstoff wird im Kondensa tor 10 rasch abgekühlt und kondensieu und der kondensierte Brennstoff wird durch den ölrücklauf 11 zum Brennstoffbehälter 2 zurückgeführt. Mit der am Kondensator tO erhitzten Luft wird die Verbrennungskammer 1 'ind die Leitung fur den verdampften Brennstoff vorgewärmt

Nun wird Jas Absperrventil 12 geöffnet und der Brennstoff strömt durch den Auslaß 14 zur Düse 9 und es setzt eine stabile Verbrennung ein. Innerhalb einer sehr kurzen Obergangsphase steigt die Brennstoffzufuhr zur Verbrennungskammer von Null bis auf den vollen Wert an, so daß praktisch sofort bei Öffnung des Absperrventils 12 eine stabile Verbrennung erhalten wird, welche der Verbrennung in einem Gasbrenner vergleichbar ist. Eine unvollständige Verbrennung und die Bildung von Ruß werden verhinden. Das Gemischverhältnis von luft zu Brennstoff ist von Beginn der Verbrennung an konstant, so daß man von Anfang an eine vollständige Verbrennung mit hoher Primärluftgeschwindigkeit erzielen kann, und zwar genau wie bei gasförmigen Brennstoff, obwohl es sich hier doch um eine Verbrennungseinrichtung für flüssigen Brennstoff handelt.

Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform, mit einem Brennstoffbett! ter 601. einer Brennstoffleitung 603, einem Verdampfer 604', einem elektrischen Heizelement 605. einer Steuereinrichtung 606, einem in eine Verbrennungskammer 608 führenden Brennstoffdampf-Auslaß 607, einem Kondensator 609, einer Leitung 610 zwischen der Steuereinrichtung 606 und dem Kondensator 609 und einem Absperrventil 611.

F1 g. 4 zeigt einen Schnitt durch die Steuereinrichtung

606. Diese umfaßt eine Düse 701. welche mit dem Auslaß des Verdampfers 604 verbunden ist Die Düse 701. die Leitung 610 und der Brennstoffauslaß 607 bilden einen Ejektor, so daß der verdampfte Brennstoff aus der Düse bei offenem Ventil 611 nicht durch den Brennstoffauslaß

607, sondern durch die Leitung 610 strömt. Der verdampfte Brennstoff wird zunächst durch die Düse 701 zur Leitung 610 getrieben, im Kondensator 609 kondensiert und dann durch das offene Absperrventil 611 zum Brennstoffbehälter 601 zurückgetührt Nach dieser Betriebsphase wird das Absperrventil 611 geschlossen, die Leitung 610 und der Kondensator 609 füllen sich mit Brennstoff und der aus der Düse 701 austretende Brennstoffdampf gelangt in die Verbren nungskammer 608. wobei praktisch sofort eine stabile Verbrennung erreicht wird. Wenn die Verbrennung unterbrochen werden soll, wird das Absperrventil 611 geöffnet und der in der Leitung 610 und in dem Kondensator 609 verbliebene Brennstoff wird dun h das Absperrventil 611 in den Brennstoffbehälter 601 zurückgeführt Die Strömung des aus der Düse 701 austretenden Brennstoffdampfes verläuft wieder durch die Leitung 610 und die Zufuhr des Brennstoffs /ur Verbrennungskammer 608 wird unterbrochen

Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform mit einem Geblase 801. einem Vorheizraum 802 für die Verbrennungsluft, der um eine Verbrennungskammer 804 herum vorgesehen ist. einem Sammelraum 803 für das Gasgemisch, einer Verbren nungsplatte 806, die eine Vielzahl von Flammt-nlöchern 807 aufweist, einem Zünder 808, einem Brennstoffbehälter 809 z. B. für Kerosin, einer Brennstoff/uhihrptimpe 810 und einer Regeleinrichtung 811 für konstanten Druck, welche einen Zylinder 812, ein Ventil 813 und eine Feder 814 und eine Rücklaufleitung 815 aufweist.

Ein Verdampfer 816 ist über eine Einlaßleitung 817 mit d»r Zufuhrpumpe 810 verbunden und wird zunächst durch ein Heizelement 826 beheizt Eine Steuereinrichtung 818 wird durch eine Betätigungseinrichtung 819 geschaltet Der verdampfte Brennstoff gelangt zunächst über einen Auslaß 820 und die Steuereinrichtung 818 zu einem Kondensator 821. Nach einer vorbestimmten Zeitdauer wird die Steuereinrichtung 818 umgeschaltet und der Brennstoffdampf strömt nun zu einer Düse 822.

Im Kondensator 821 wird der verdampfte Brennstoff durch Wärmeaustausch mit der Verbrennungsluft, die durch das Gebläse 801 eingeführt wird, kondensiert.

In einem Mischraum 823 wird das Gasgemisch aus dem verdampften Brennstoff und der Verbrennungsluft gebildet, welches dann dunh eine Gemischleitung 824 und durch öffnungen 825 zur Bewirkung einer Linearströmung in den Sammelraum 803 strömt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise dieser Ausfüh rungsform der Verbrennungseinnchtung erläutert Das Heizelement 826. die Pumpe 810 und das Gebläse 80t werden während einer bestimmten Zeitdauer vor Beginn de^r Verbrennung eingeschaltet, wobei die Wandung 805 der Verbrennungskammer 804 und der Verdampfer 816 erwärmt werden Der Brennstoff fließt durch die Pumpe 810. die Regeleinrichtung 811 für konstanten Druck und die Fmlaßleitung 817 zum Verdampfer 816 Der dort gebildete Brennstoffdampf strömt zunächst iiber die Steuereinrichtung 818 zum Kondensator 821 Im Kondensator 821 wird die Verbrennungsluft auf eine erhöhte Temperatur erhitzt Die heiße Luft gelangt durch den Vorheizraum 802, den Mischraum 823, die Gemischleitung 824 und den Sammelraum 803 zur Verbrennungskammer 804. wodurch die Verbrennungseinrichtung aufgeheizt wird

Nach einer vorbestimmten Zeitdauer wird das Heizelement 826 ausgeschaltet und gleichzeitig die Steuereinrichtung 818 umgeschaltet Der Brennstoff dampf gelangt nun zur Düse 822 und zum vorgewärm ten Mischraum 823 Das Gemisch wird in der Verbrennungskammer 804 gezündet und danacn wer den der Verdampfer 816. der Heizraum 802 und der Mischraum 823 durch die Verbrennungswärme erhitzt

Ferner ist eine Regeleinrichtung 827 für die Durchflußrate. bestehend aus einer Kapillarröhre, zwischen dem Verdampfer 816 und der F.inlaßleitung 817 angeordnet Der durch die Regeleinrichtung 827 strömende flüssige Brennstoff wird je nach der Höhe der Verbrennungswärme verschieden stark erwärmt, so daß die Menge des /um Verdampfer 816 strömenden flüssigen Brennstoffes durch emen Verdampfungsvorgang selbsttätig geregelt wird

Fig b zeipt einen Schnitt einer abgewandelten Ausfühningsform der Steuereinrichtung 818 mit einer Auslaßleitung 1101 des Veidampfers Λ. mit einem Ventilgehäuse 1102. einem Ventil 1103. einem Ventilsitz 1105, ei"pr zur Verbrennungskammer ß führenden Leitung 1104, einem Ventilsitz 1106, einer zum Kondenstor C führenden Leitung 1107, einer Druckminder . Hing 1108, deren Durihmesser kleiner ist als der Du' hmesser der Leitungen 1101 und 1104, einer Ventil' 'ge 1109. einer Betätigungseinrichtung D, einem ■ ι htungselement HlO und einer Stellschraube Uli /><» I instellender Dichtung

/unfi' hst strömt der verdampfte Brennstoff durch die Druck'·> nderleitung 1108 Da säh die Ventilstange 1109 durch !■>■ Druckminderleitung 1108 erstreckt, ist die

Querschnittsfläche der Leitung relativ klein.

Nach der vorbestimmten Zeitdauer wird die Betätigungseinrichtung D betätigt und der Ventilsitz 1106 wird verschlossen.

Die Wandung 805 der Verbrennungskammer 804 besteht vorzugsweise aus einem-wärmeleitenden Material mit einer verhältnismäßig großen Wärmekapazität. Zwischen dem den Verdampfer 816 enthaltenden Teil der Wandung 805 und dem daruntergelegenen Teil der Wandung 805 wird vorzugsweise ein erhöhter Wärmeübertragungswiderstand vorgesehen, so daß die durch das Heizelement 826 erzeugte Wärme überwiegend der Verdampfung dient. Vorzugsweise wird bei Verwendung von Kerosin der Vorheizraum 802-auf 100 bis 150^? C aufgeheizt, während der Brennstoffdampf auf über 250° C erhitzt wird. Der erhöhte Wärmeübergangswiderstand kann durch eine verminderte Querschnittsfläche, z. B. durch eine Nut, bewirkt werden. Man kann' die Wandung 805 aber auch zweistückig ausbilden und dazwischen eine Packung aus einem anderen Material, z. B. aus Edelstahl, vorsehen. Alternativ kann man auch die beiden Teile der Wandung 8Of durch zwei getrennte Heizelemente beheizen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. if

   ¹ ist. wird die Düse geöffnet und der Verbrennungsvorgang beginnt Da bei dieser bekannten Verbrennungs-Patentansprüche: „fnJUtifni» der Brennstoff nicht verdampft wird.

   κ tPhen die Probleme einer instabilen Verbrennung

   ¥ 1. Verbrennungseinrichtung für nüssigen Brenn- **?*"* _{iner sich änd}emden Verdampferleistung und stoff mit einer Verbrennungskammer und einem 5 auigro _{jld während der} Anlaufzeit nicht Brennstoffverdampfer. dadurch gekenn· p„_{her ist e}s Aufgabe der vorliegenden Erfindung,

   ζ e i c h η e t. daß stromab vom Verdampfer (d, «M, . _brennungseinrichtung der eingangs genannten

   ' 816) eine Steuereinrichtung (8.606,818) angeordnet eme Ve£«ⁿ ^_{8 ktisch} unmittelbar bei der "ist, mit deren Hilfe der gesamte Brennstof damp Art ^ ^.^ _{Brennstoffdampfstrom und}

   während einer bestimmten Zeitdauer vor Beginn der io ™_e^_{e stabile} verbrennung gewährtet Verbrennung in einen ölrücklauf (11, 6101 und ^dam^ⁿ" _{abe wird er}n_ndungsgemäß dadurch gelost, mindestens ein Teil des Brennstoffdampfes während uies; ζ ^ Verdampfer eine Steuereinrichtung

   der Verbrennung in die Verbrennungskammer (1 dab str ^ ^^ ^ _{der B}renn₅,toff-

   608, 804) geleitet wird, und daß im Ölrücklauf 11, *"__{Df während} einer bestimmten Zeitdauer vor Beginn 610 ein Kondensator (10,609,821) angeordnet ,st .5 ^^mP™_{nnung in} einen Ölrücklauf und mindestens
2. 2. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 1, ocr _{Brennstoffdarap}fes während der Verbrendadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung em I en _{Verbrennungskammer} geleitet wird, und daß (8) ein im Strömungsweg zur Verbrennungskammer mag m _Kondensator angeordnet ist Mit einer (!) liegendes Absperrventil (12) und ein Überdruck- im.Q™^la _brennungsej_nn_chtung liegt schon unmittelventii (15) für den Kondensator (10) aufwe.st » sole en Verbrennug^ ^.^ _{Brennstoffdampfdureh}. (Fig.2). _uA , , Γ" _vor vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
3. 3. Verbrennungseinrichtung nach Ansprucn i, ^ _ri: _{den Unter}ansprüchen beschrieben.

   dadurch gekennzeichnet, daß die Steueremnchtung sineIm de«iun -P ^ _mnd._{mg anhand der}

   (818) ein den Kondensator (821) bzw. die Verbren- ^ ^₆, _erläutert.

   nungskammer (804) beaufschlagendes Ventil (1103) 25 Zeicnnu g

   aufweist(F ig. 6). _· f_eineschematischeSchnittansicht einer Ausfüh-
4. 4. Verbrennungseinnchtung nach Ansprucn ->, J _der Verbrennungseinrichtung;

   dadurch gekennzeichnet, daß die zum Kondensator rungsfom, dler ^ ^_{n Vemn de}_. _WeAn^

   (821) führende Le.tung (1108) in der Steueremnch- F. J J «J« ^ _p. _g ,_;

   tung (818) druckmindemd ausgebildet ist ³ ρ i _s 3 eine schematische Schnittansicht einer zv^eiten
5. 5. Verbrennungseinnchtung nach Anspruch 1. _Ä11,_ff_hrunes{ormder Verbrennungseinnchtung; dadurch gekennzeichnet daß die Steuereinrichtung Aus^hrungformd^ ^^ ^ ^^ ^ ^.^

   (606) eine Strömungskammer, die eine Z"^f"ⁿ™"^se „^«einrichtung nach F i g. 3;

   (701) für Brennstoffdampf und einen zur Verbren- ^nu"g^seiJ^nc^^U _e ^g _schematische Ansicht einer dritten

   nungskammer (608) und einen zum ^Kondensato^ ³⁵ _Au(._fü ^B _hrunKsform der Verbrennungseinnchtung und

   (609) führenden Auslab aufweist und ejektorart.g ^Au-™ⁿ™ⁿ _e?J_e° _{Schnitt durch} ein Bauteil der Verbren-

   ausgebildet ist. sowie ein an einem Ende des Kon- _ef_einrichtung nach F i g. 5.

   densalors (609) angeordnetes Absperrventili (611) nungsem^^{cn ε} _{nchtung gemäB F}ig. 1 umfaßt

   umfaßt, so daß bei geöffnetem Absperrventil (611 »w ™"_ungsLmmer 1, einen Brennstoffbehälter

   der Brennstoffdampf lediglich in den Kondensator 40 eine Verorenn ^ g^ _{Verbrennungsluft}, _eine Brennstoff-

   (609) strömt (F i g. 3.4). zufuhrpumpe 4. einen Brennstoffverdampfer 5 für den
6. 6. Verbrennungseinnchtung nach einem der zutunrp^P . elektrisches Heizelement 6. ein Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der flu.,s ^ ^ör^ _{hes Ventil 7}, _eilie Steuereinrichtung 8 Kondensator '.10, 821) in der Verbrennungsluftzu- ^^^"^"dampften Brennstoff, eine Düse 9. einen führung angeordnet ist « Kondensator 10 für den verdampften Brennstoff und

   - einen Ölrücklauf 11 für den kondensierten flüssigen