DE2456526C2

DE2456526C2 - Vergasungsvorrichtung für Heizöl oder Kerosin

Info

Publication number: DE2456526C2
Application number: DE2456526A
Authority: DE
Inventors: Kazumi Fuji Shizuoka Takagi
Original assignee: Takagi Sangyo Kk Fuji Shizuoka Jp
Current assignee: Takagi Sangyo Kk Fuji Shizuoka Jp
Priority date: 1973-12-01
Filing date: 1974-11-29
Publication date: 1985-01-24
Also published as: GB1481210A; FR2253151B1; JPS5083628U; DE2456526A1; US4047511A; FR2253151A1; CA1038248A

Description

stoff mit der Verbrennungsluft vermischt wird, verdampft wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, daß dann, wenn die Luftleitung auf einem Teil ihrer Länge parallel zum Gehäuse verläuft, das Gehäuse hohlzylindrisch ausgebildet und horizontal angeordnet ist, und daß die Luftleitung stromab der Zerstäuberdüse in das Gehäuse einmündet Es besteht auch die Möglichkeit, das Gehäuse hohlzylindrisch auszubilden und horizontal anzuordnen und die Luftleitung in das Gehäuse etwa senkrecht dazu stromauf der Zerstäuberdüse einmünden zu lassen.

Zusätzlich kann in der Luftleitung als Luftvorwärmer ein Zusatzbrenner oder eine elektrische Widerstandsheizung angeordnet sein. Es besteht auch die Möglichkeit, an der die gesamte Verbrennungsluft führenden Luftleitung im Bereich der Verbrennungseinrichtung zur Bildung des Luftvorwärmers Rippen anzuordnen, so daß mit Luft verbrannter Brennstoff selbst die Verbrennungsluft aufheizt

in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann als Brennstoffvorwärmer im Druckzerstäuber eine elektrische Widerstandsheizung angeordnet sein, wie sie beispielsweise aus der oben schon erwähnten AT-PS 2 34 255 bekanntgeworden ist Es besteht darüber hinaus auch die Möglichkeit als Brennstoffvorwärmer einen an der Außenseite mit Rippen versehenen Druckzerstäuber zu verwenden.

Die erfindurrsgemäße Vergasungsvorrichfung wird im wesentlichen auf Verbrennungseinrichtungen wie Grilleinrichtungen, Backöfen, Kessel und Boiler angewandt; auch die Verwendung in Brennkraftmaschinen ist möglich, insbesondere bei einem stationären Betrieb und in einem Stirlingmotor. Es ist ein ruhiger, kontrollierter Betrieb möglich, der trotz Verwendung eines flüssigen Brennstoffes dem Betrieb bei Verwendung eines gasförmigen Brennstoffes sehr ähnlich ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch mehrere Geräte einer Verbrennungseinrichtung versorgen, wenn man diese Geräte über wärmeisolierende Leitungen anschließt.

Dadurch, daß die erhitzte Luft zur Vergasung des Brennstoffes gleichzeitig auch die gesamte Verbrennungsluft ist, ergibt sich der weitere Vorteil, daß zusätzlich äußere Luftzufuhrquellen ausgeschaltet werden können ur;d daß — da Luft und Brennstoff vermischt worden sind, ehe sie in den Verbrennungsraum eingeführt werden — eine kleine Menge an Überscbußluft genügt. Da somit eine äußere Luftquelle unnötig ist, läßt sich eine Verbrennung (Mt konzentrierter und intensiver Heizleistung erreichen und es ergeben sich darüber hinaus Bre.instoffersparnis, Verminderung des Kohlenmonoxydgehaltes und sonstiger Schadstoffe im Abgas.

Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, soll die Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Vergasungsvorrichtung, bei der flüssiger Brennstoff bei erhöhter Temperatur und unter Druck atomisiert und der atomisierte Brennstoff dann mit erhitzter Verbrennungsluft gemischt wird, so daß der Brennstoff durch die heiße Luft vollständig vergast wird und

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Yergasungsvorrichtung, bei der Verbrennungsluft durch Wärme erhitzt wird, weiche man durch die Verbrennung con Brennstoff in einer Vorverbrennungsvorrichtung erhält, und die erhitzte Luft mit vorerwärmtem flüssigem Brennstoff vermischt wird, um den Brennstoff vollständig zu vergasen.

In der folgenden Beschreibung beziehen sich die Begriffe oben und unten, rechts und links sowie horizontal und vertikal jeweils auf die Darstellung in der zugehörigen Zeichnung.

F i g. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vergasungsvorrichtung, weiche ein Hauptteil in Form eines horizontalen Gehäuses 110 und eine in diesen einmündende Luftleitung 111 aufweist, welch letztere sich im wesentlichen parallel zu einem großen Teil des Gehäuses HO erstreckt Letzteres weist auf: rechts eine Brennstofferwärmungszone 112; daran links anschließend eine Brennstoffzerstäubungszone 113; und daran wiederum links anschließend eine Mischzone 114. Das Auslaßende der Luftleitung 111 mündet zwischen der Zerstäubungszone 113 und der Mischzone 114 in das Gehäuse 110 ein, an ihrem Einlaßende befindet sich ein Gebläse 115. Von einem (nicht dargestellten) Brennstoff-Vorratsbehälter führt eine Leitung 116 ü\>?r eine Pumpe 117 zum rechten Ende der Zone 112 «s:d dort zu einem hohlzylindrischen Düsenhalter 119 und einer daran angeordneten Zerstäuberdüse 118. Der Düsenhalter 119 ist wie dargestellt am rechten Ende des Gehäuses 110 und etwa in dessen Mittelachse und in der Zone 112 befestigt Eine elektrische Widerstandsheizung 120 mit Widerstandsheizdrähten ist im Düsenhalter 119 mittels einer entsprechenden Isolation angeordnet und kann wie dargestellt mit einer Stromquelle 5 verbunden werden, um den Brennstoff im Düsenhalter 119 auf eine Temperatur zu erwärmen, die unterhalb seiner Siedetemperatur bei dem durch die Pumpe 117 erzeugten Oberdruck liegt

An der Außenseite der Luftleitung 111 ist wie dargestellt ein Luftvorwärmer 121 in Form von zahlreichen, an dieser Leitung befestigten Rippen vorgesehen, und dieser Luftvorwärmer 121 ist in der Nähe eines Verbrennungsraumes 122 einer dieser Vergas-mgsvorrichtung zugeordneten Verbrennungsvorrichtung angeordnet und wird durch letztere im Betrieb ständig erhitzt, so daf auch die Luft in der Luftleitung 111 ständig erhitzt wird.

Die Vorrichtung nach F i g. 1 arbeitet wie folgt:
Wenn die Pumpe 117 — zugleich mit der Wider-Standsheizung 120 — eingeschaltet wirö, wird Rassiger Brennstoff unter Druck der Zerstäuberdüse 118 zugeführt und dort in atomisierter Form in die Zerstäubungszone 113 gesprüht Wenn der flüssige Brennstoff an der Widerstandsheizung 120 vorbeiströmt, wird dieser wie beschrieben erwärmt. Aus der Zerstäuberdüse 118 wird also erwärmter Brennstoff gespritzt, so daß dieser bereits beim Zerstäuben teilweise vergast (da die in ihm enthaltene Wärmemenge die Verdampfungswärme hierfür liefert), wobei also nur noch ein Teil des zerstäubten Brennstoffs in der Zerstäuberzone 113 in Form eines Nebels auftritt

Gleichzeitig wird das Gebläse 115 eingeschaltet, um Verbrennungsluft durch die Luftleitung 111 in die Mischzone 114 zu fördern und diese dort mit dem zerstäubten Brennstoff zu vermischen. Wenn diese Luft durch die Leitung 111 strömt, wird sie dort wie beschrieben durch den Luftvorwärmer 121 indirekt erwärmt.

Wie sich ohne weiteres aus F i g. 1 ergibt, ist dort in der Anfangsphase des Betriebs die aus der Luftleitung Hl austretende LuIt noch nicht erwärmt, da dem Luftvorwärmer 121 noch keine Wärme zugeführt wird. Deshalb wird im Verbrennungsraum 122 zunächst nur die vollständig vergaste Komponente des zerstäubten

Brennstoffs verbrannt. Da sich aber das Innere des Verbrennungsraums 122 bei fortschreitender Verbrennung schnell erwärmt, wird dann dem Luftvorwärmer 121 rasch Wärme zugeführt, und die so erwärmte Luft aus der Luftleitung 111 vergast den zerstäubten Brennstoff vollständig, wenn sie sich mit ihm in der Mischzone 114 vermischt, und hierdurch wird der Verbrennungswirkungsgrad des Brennstoffgemisches erhöht.

Da es bei der Vorrichtung nach F i g. 1 einige Zeit dauert, ehe die Luft in der Luftleitung 111 genügend erwärmt wird, kann falls gewünscht diese Luft in der Zwischenzeit auf andere Art erwärmt werden, z. B. mittels elektrischer Heizspiralen.

F i g. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vergasungsvorrichtung, bei der mittels einer Vorverbren- nungseinrichtung Verbrennungsluft und Brennstoff auf die geeigneten Temperaturen im Sinne der ausführlichen Darlegungen am Eingang der Beschreibung gebracht werden. Die Vorrichtung nach F i g. 2 weist ein Hauptteil in Form eines horizontalen Gehäuses 220 auf. Dieses besitzt: eine Zone 221 für die Erwärmung des flüssigen Brennstoffs; daran links anschließend eine Zone 222 für das Zerstäuben des flüssigen Brennstoffs; wiederum links daran anschließend eine Mischzone 223. Eine Luftleitung 224 erstreckt sich von der Zone 221 vertikal nach oben. Von einem (nicht dargestellten) Vorratsbehälter führt eine Brennstoff-Zufuhrleitung 225 über eine Pumpe 226 zum rechten Ende der Zone 221 und dort zu einem als Wärmetauscher 227 ausgebildeten, mit zahlreiche; Wärmetauschrippen 227' versehe- nen Düsenhalter, an dessen linkem Ende eine Zerstäuberdüse 228 angebracht ist Am oberen Ende der Luftleitung 224 ist ein Radialgebläse 229 angeordnet, welches im Betrieb Luft durch die Luftleitung 224 zur Zone 221 fördert In der Luftleitung 224 und t:twa symmetrisch zu deren Längsachse ist ein Zusatzbrenner 230 als

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erstreckt sich von der Oberseite des Zusatzbrenners 230 zu einer äußeren, nicht dargestellten Brennstoffquelle, und am Austrittsende des Zusatzbrenners 230 befindet sich eine Zündvorrichtung 232, welche elektrisch über eine Leitung 233 mit einer (nicht dargestellten) Stromquelle verbunden ist Der Brennstoff für den Zusatzbrenner 230 kann Gas oder Kerosin sein, um in kurzer Ansprechzeit zufriedenstellende Resultate zu erzielen. Die Vorrichtung nach F i g. 2 arbeitet wie folgt: Das Gebläse 229 wird eingeschaltet, um Luft nach unten in die Zone 221 zu fördern. Ferner wird gleichzeitig der Zusatzbrenner 230 betätigt, um dort das Gas oder das !Cerosin zu verbrennen, wozu die Zündeinrichtung 232 betätigt wird. Das Verbrennungsprodukt wird am unteren Düsenende des Zusatzbrenners 230 zerstäubt. Das Gas oder Kerosin wird zu dem Zeitpunkt entzündet, in dem es im Zusatzbrenner 230 zerstäubt wird, so daß die vom Gebläse 229 geförderte Luft erhitzt wird, und diese heiße Luft trifft dann auf den Wärmetauscher 227 und dessen Rippen 227', um diesen zu erwärmen, wodurch der in diesem befindliche flüssige Brennstoff erwärmt wird. Wenn die Temperatur des Wärmetauschers 227 einen bestimmten Wert erreicht w hat, wird die Pumpe 226 eingeschaltet, um flüssigen Brennstoff unter Überdruck durch den Wärmetauscher 227 zur Zerstäuberdüse 228 zu pumpen, aus der dieser Brennstoff in vollständig atomisierter Form in die Mischzone 223 herausgespritzt und damit zerstäubt ss wird, wobei er sich mit der erwärmten Luft aus der Luftleitung 224 vermischt Da die Temperatur des Brennstoffs nicht über diejenige der erwärmten Luft ansteigen kann, ist keinerlei Risiko gegeben. Es ist lediglich erforderlich, die Erwärmungstemperatur der Verbrennungsluft auf einen bestimmten Wert einzustellen, um dadurch eine lange Betriebsdauer der gesamten Vergasungsvorrichtung zu gewährleisten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 striefeuerungen«, Springer-Verlag Berlin, Göttingen, Patentansprüche: Heidelberg 1959, Seite 84, 85 bekanntgeworden. Diese Vorrichtung besitzt eine Mischzone stromab der Zer-

1. Vergasungsvorrichtung für Heizöl oder Kerosin Stäuberdüse, in der der zerstäubte Brennstoff mit überzur Anwendung in einer Verbrennungseinrichtung, 5 hitztem Dampf bzw. mit Druckluft zusammengebracht bestehend aus einem Gehäuse mit einem Druckzer- wird, wodurch die Brennstoff-Flüssigkeitstropfen austäuber, der eine Zerstäuberdüse und einen dieser genblicklich und vollständig in die Gasphase überführt vorge£chalteten Brennstoffvorwärmer aufweist, mit werden. Stromab dieser Mischzone wird dem ''ergasten einer Luftleitung, in der in einem Luftvorwärmer Brennstoff die Verbrennungsluft zugeführt und dieses unter Druck stehende Luft erwärmbar ist die den io Gemisch verbrannt Um den Dampf bzw. die Druckluft zerstäubten Brennstoff vergast, und mit einer Misch- zu erwärmen, befindet sich im Verbrennungsbereich ein zone zur Bildung eines brennfähigen Gemisches, Wärmetauscher, durch den die Druckluft oder der dadurch gekennzeichnet, daß die den zer- Dampf, d. h. das Vergas ungsmedium erwärmt wird. Diestäubten Brennstoff vergasende Lurt allein die von se Erwärmung findet also durch die eigene Flamme des einem Gebläse (115,229) durch den Luftvorwärmer ;s Brenners statt Der überhitzte Dampf bzw. die Druck- (121, 230) in der. Luftleitung (111, 224) geförderte luft dient dann gleichzeitig der Vorwärmung des Brenngesamte Verbrennungsluft ist, und da3 diese Luftlei- stoffes.

tung außerhalb des Druckzerstäubers in das Gehäu- Bei dieser bekannten Vergasungsvorrichtung sind die

se (110,220) einmündet Verbrennungsluft und der Dampf oder die Druckluft,

2. Verggsungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei 20 die zur Vergasung bzw. zur Vorwärmung des Brennder die Luftleitung auf einem Teil ihrer Länge parai- stoffes dienen, voneinander unabhängig: man benötigt IeI zum Gehäuse ve'^uft, dadurch gekennzeichnet, neben der Zuführungsleitung für die Verbrennungsluft, daß das Gehäuse (110) hohlzylindrisch ausgebildet die außerhalb des Druckzerstäubers in das Gehäuse ein- und horizontal angeordnet ist, und daß die Luftlei- mündet, eine zusätzliche Leitung für den Dampf oder tung (111) stromab der Zerstäuberdüse (118) in das 25 die Druckluft, die zum Druckzerstäuber führt
Gehäuse (110) einmündet Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Verg?.;jngs-

3. Vergasungsvorrichtung nach Anspruch 1, da- vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (220) hohl- gegenüber der bekannten Vorrichtung im Aufbau verzylindrisch ausgebildet und horizontal angeordnet einfacht ist

ist, und daß die Luftleitung (224) in das Gehäuse 30 Diese Aufgabe *-ird erfindungsgemäß dadurch gelöst (220) etwa senkrecht dazu stromauf der Zerstäuber- daß die den zerstäubten Brennstoff vergasende Luft aldüse (228) einmündet lein die von einem Gebläse durch den Luftvorwärmer in

4. Vergasungsvorrichtung nach Anspruch 3, da- der Luftleitung geförderte gesamte Verbrennungsluft durch gekennzeichnet, d&ß in ler Luftleitung (224) ist und daß diese Luftleitung außerhalb des Druckzerals Luftvorwärmer ein Zusatzbrenner (230) ange- 35 stäubers in das Gehäuse einmündet

ordnet ist Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, als den zer-

5. Vergasungsvorrichtung nach Anspruch 3, da- stäubten Brennstoff vergasende Luft allein die Verbrendurch gekennzeichnet, daß in der Luftleitung als nungsluft zu verwenden, wird eine erhebliche Vereinfa-Luftvorwärmer eine elektrische Widerstandshei- chung der Vergasungsvorrichtung erreicht. Eine zusätzzung angeordnet ist 40 liehe Leitung, mit der Dampf oder Druckluft bereitge-

6. Vergasungsvorrichtung nach Anspruch 2, da- stellt wird, wird nicht mehr erforderlich und auch eine durch gekennzeichnet, daß an der die gesamte Ve₁-- spezielle Zerstäuberdüsenhalterung, in der zusätzliche, brennungsluft führenden Luftleitung (111) im Be- auch die Erwärmung des Brennstoffes bewirkende reich der Verbrennungseinrichtung zur Bildung des Druckluft oder Dampf eingeblasen wird, ist nicht mehr Luftvorwärmers (121) Rippen angeordnet sind. 45 erforderlich, so daß auch die Halterung für die Zerstäu-

7. Vergasungsvorrichtung nach Anspruch 2, da- berdüse vereinfacht werden kann.

durch gekennzeichnet, daß als Brennstoffvorwärmer Aus der AT-PS 2 34 255 ist ein ölbrenner bekanntge-

im Druckzerstäuber eine elektrische Widerstands- worden, bei dem innerhalb des Luftkanals eine Heizvorheizung (120) angeordnet ist richtung für das öl vorgesehen ist Diese Heizvorrich-

8. Vergasungsvorrichtung nach Anspruch 4, da- 50 tung dient aber nicht dazu, die Luft zu erwärmen, sondurch gekennzeichnet, daß als Brennstoffvorwärmer dem nur dazu, das zu verbrennende Heizöl genügend ein an der Außenseite mit Rippen (227') versehener aünnflüssig zu machen, so daß Verstopfungen an der Druckzerstäuber verwendet wird. Zerstäuberdüse verhindert sind. Am Ausgang der Zerstäuberdüse erhält man nur einen vernebelten Brenn-

55 stoff. Eine Vergasung findet jedoch nicht statt.

Aus der DE-PS 3 07 018 ist eine Brennkraftmaschine bekanntgeworden, deren Kühlmittel eine Temperatur

Die Erfindung betrifft eine Vergasungsvorrichtung im Bereich von über 100⁰C bis 350⁰C haben soll, mit für Heizöl oder Kerosin zur Anwendung in einer Ver- dem Brennstoff, Luft und das Brennstoff-Luft-Gemisch brennungseinrichtung, bestehend aus einem Gehäuse 60 erwärmbar sind. Dabei ist die Vergasungsvorrichtung mit einem Druckzerstäuber, der eine Zerstäuberdüse so aufgebaut, daß man in der Verbrennungskraftmaschi- und einen dieser vorgeschalteten Brennstoffvorwärmer ne flüssige Brennstoffe verschiedener Art nacheinander aufweist, mit einer Luftleitung, in der in einem Luftvor- verwenden kann, beispielsweise Benzol, Naphtalin oder wärmer unter Druck stehende Luft erwärmbar ist, die Schweröl.

den zerstäubten Brennstoff vergast, und mit einer ₆5 Aus der US-PS 31 99 568 ist ein Ölbrenner bekannt-Mischzone zur Bildung eines brennfähigen Gemisches. geworden, bei dem eine Brennstoffleitung stromab vom Eine derartige Vergasungsvorrichtung ist z. B. aus der Brenner entlanggeführt ist, so daß der Brennstoff in der

Literaturstelle W. Hansen »Heizöl-Handbuch für Indu- Brennstoffleitung vor der Düse, mittels der der Brenn-