DE2721818A1

DE2721818A1 - Brenner fuer fluessige brennstoffe

Info

Publication number: DE2721818A1
Application number: DE19772721818
Authority: DE
Inventors: Jacques Bouvin
Original assignee: Esso SA
Current assignee: Esso SA
Priority date: 1976-05-11
Filing date: 1977-05-11
Publication date: 1977-11-24
Also published as: NL7705217A; IT1126730B; CH632827A5; BE854482R; GB1580383A; US4164390A

Description

U CX KÜ LL & CTOL3LXG PATENTANWÄLTE

BESELERSTRASSE 4
20OO HAMBURG 52

DR. J.-D. FRHR. von UEXKÜLL

O H O Λ Ο 1 Q DR. ULRICH GRAF STOLBERG

_ DIPL-ING. JÜRGEN SUCHANTKE

Esso Societe Anonyme (Prio: 11. Mai 1976

Francaise FR 76.14155 - 14ΟΟ1)

6 Avenue A. Prothin

92 Courbevoie/Frankreich Hamburg, 10. Mai 1977

Brenner für flüssige Brennstoffe

(Zusatz zu Patent

(Patentanmeldung P 24 38 391.3))

Die Erfindung betrifft einen Brenner für flüssige Brennstoffe und insbesondere einen Brenner, in dem flüssiger Brennstoff verdampft und mit die Verbrennung unterstützender Luft vermischt und das erhaltene Gemisch zur Wärmeerzeugung verbrannt wird.

Derartige Brenner sind beispielsweise aus der FR-PS 2 257 063 bekannt, bei denen der Brennstoff in einem sich nach oben erstreckenden Rohr erhitzt und verdampft wird und die Dämpfe von der nicht verdampften Flüssigkeit in einer Kammer oberhalb des Rohres getrennt werden, wobei die Flüssigkeit von der Kammer in einem sich nach unten erstreckenden Rohr wiedergewonnen wird, welches zusätzlich einen Strom von kaltem, flüssigen Brennstoff aufnimmt, wobei ferner dieses Rohr am Boden mit dem sich nach oben erstreckenden Rohr in Verbindung steht. Die Brennstoffdämpfe werden aus der Kammer abgesaugt

709847/1119

- sr-

i 2721Π13

und zwar durch Einfangen oder Mitreißen durch die Verbrennungsluft, die durch einen Ejektor strömt, der den verringerten Druck in seiner Strahlpumpe auf den Treibstoffverdampfer weitergibt und dabei die Verbrennungstemperatur des Treibstoffes verringert. Ein Nachteil dieser Brenner besteht darin, daß die dem Ejektor zugeführte Luft unter einem verhältnismäßig hohen Druck stehen muß, um die Brennstoffdämpfe wirksam aus dem Brennstoffverdampfer abzusaugen und den Rückdruck des Ejektors zu überwinden. Demzufolge muß ein verhältnismäßig lauter Ventilator für die Luftzufuhr verwendet werden. Ein weiterer Nachteil derartiger Brenner besteht darin, daß die Verdampfung des Brennstoffes nicht gleichmäßig erfolgt, wodurch die Größe und die Art der Flamme schwankt.

Bei einem anderen derartigen Brenner gemäß US-PS 2 223 884 wird Luft von verhältnismäßig hohem Druck verwendet, um einen niedrigeren Druck in einem Ejektor zu erzeugen, so daß verdampfter Treibstoff von einer Verdampfungskammer mitgerissen wird, wobei Luft und Brennstoffdämpfe beim Durchtreten durch den divergierenden Diffusor des Ejektors vermischt werden, wo die kinetische Energie mindestens teilweise in eine Druckenergie umgewandelt wird; ein Teil der Mischung wird zu der Verdampfungskammer von dem stromabwärts gelegenen Ende des Diffusors nach der Verbrennung zurückgeführt, um flüssigen Brennstoff in Brennstoffdämpfe umzuwandeln. Ein derartiger

70004 7/1118

Brenner ist ebenfalls sehr laut, da ein Gebläse verwendet werden muß, welches einen verhältnismäßig hohen Druck ausübt, damit hinreichend Energie zum Mitreißen der Brennstoffdämpfe zur Verfügung steht, und um den Rückdruck des Ejektors zu überwinden und um eine hinreichende Druckenergie zur Verfügung zu stellen, um einen Teil des Luft/Brennstoffdampf-Gemisches in die Verdampfungskammer zurückzuführen und dieses Gemisch durch den flüssigen Brennstoff in dieser Kammer durchtreten zu lassen. Darüber hinaus muß die Regelung des durchströmenden Brennstoffdampfes mit einem Drosselventil durchgeführt werden und es bestehen keine Möglichkeiten, ein bestimmtes Verhältnis von Luft zu Brennstoff automatisch sicherzustellen.

Mit der Erfindung wird ein Brenner für flüssigen Brennstoff vorgesehen, der einen Brennerkopf aufweist, in dem der Brennstoff mit Luft mit einer im wesentlichen stabilen Flamme verbrannt wird, und der gekennzeichnet ist durch das Vorhandensein von: Luftzuführvorrichtungen, um Luft bei im wesentlichen atmosphärischem Druck zuzuführen; einer Luftzufuhrleitung, die einen divergierenden Diffusor aufweist, um Luft von der Zuführungsvorrichtung zum Brennerkopf zu führen; einem Verdampfer, um flüssigen Brennstoff in Brennstoffdämpfe ohne Kontakt mit Luft oder heißen Gasen und bei einem Druck umzuwandeln, der mindestens gleich dem Arbeitsdruck in einem ausgewählten Bereich der Leitung ist, wobei der Verdampfer

709847/1119

eine Heizvorrichtung für den flüssigen Brennstoff aufweist, der den flüssigen Brennstoff unabhängig von der Anwesenheit irgendeiner Flamme am Brennerkopf verdampft und einem Rohr, um Brennstoffdämpfe von dem Verdampfer in den ausgewählten Bereich der Leitung zu leiten.

Vorzugsweise hat der Verdampfer nicht mehr als zwei Öffnungen, wobei die eine Öffnung die Einlaßöffnung für den Vorrat an flüssigem Brennstoff und die andere ein Auslaß für im wesentlichen unverdünnte Brennstoffdämpfe ist.

Der Brenner kann Reguliervorrichtungen besitzen, um die Durchflußrate von Luft aus der Luftzufuhrvorrichtung zu dem ausgewählten Bereich der Leitung zu regulieren und Regelvorrichtungen aufweisen, die auf die Rate der Zufuhr von Brennstoffdämpfen zum Brennerkopf ansprechen, um die Reguliervorrichtungen einzustellen, wobei die Rate des Luftstromes im Bereich von 80 bis 120 % der zur vollständigen Verbrennung der zum Brennerkopf strömenden Brennstoffdämpfe beibehalten wird.

Der Brenner kann eine Vorrichtung zur Zufuhr von flüssigem Brennstoff aufweisen, die einen Behälter, Mittel zur Beibehaltung eines konstanten Flüssigkeitsspiegels, des flüssigen Brennstoffs im Behälter und eine Zufuhrleitung für den flüssigen Brennstoff aufweist, die den Behälter mit dem Verdampfer verbindet.

70 9 847/1119

-JiT-

Die Leitung für die Zufuhr von flüssigem Brennstoff weist einen ersten Leitungsteil der Länge 1 mit einem senkrechten Innendurchmesser h auf, der an einem Ende mit dem Verdampfer und an dem anderen Ende mit einem Ende eines zweiten Leitungsteiles verbunden ist, der an seiner anderen Seite mit dem Behälter in Verbindung steht; der erste Leitungsteil hat eine nach oben gerichtete Steigung in Richtung auf den Verdampfer unter einem Winkel &έ zur Horizontalen, wobei ⁰Vl einen Wert hat, der nicht größer ist als arc sin d/21 und nicht kleiner als arc sin d/1. Der zweite Leitungsteil erstreckt sich vorzugsweise unter einem Winkel zur Horizontalen von mindestens 45 nach oben und ist vorzugsweise im wesentlichen senkrecht.

Die Mittel zur Einhaltung eines konstanten Flüssigkeitsspiegels können so ausgebildet und angeordnet sein, daß sie den Flüssigkeitsspiegel des flüssigen Brennstoffs mindestens halbwegs zwischen Kopf und Boden des Volumens zur Aufnahme der Flüssigkeit in dem Verdampfer aufrechterhalten.

Der Verdampfer besitzt vorzugsweise eine im wesentlichen senkrechte Steigleitung, und zwar Seite an Seite mit einer im wesentlichen senkrechten Abstiegsleitung, wobei die Steigleitung und die Abstiegsleitung miteinander am Boden oder in der Nähe desselben in Verbindung stehen; ferner ist eine

709847/1119

Trennkammer vorgesehen, die die Kopfbereiche der Steigleitung und der Abstiegsleitung zur Trennung der Brennstoffdämpfe vom flüssigen Brennstoff verbindet, wobei dieses Rohr eine Verbindung zwischen der Kammer und dem ausgewählten Bereich der Luftleitung bildet und wobei die Heizvorrichtung mit der Innenwand der Steigleitung einen verhältnismäßig engen, im wesentlichen senkrechten Raum für die nach oben gerichtete Zirkulation einer Mischung aus flüssigem und verdampftem Brennstoff bildet, wobei letzterer durch die Heizvorrichtung aus dem sich im Verdampfer befindenden flüssigen Brennstoff erzeugt wird.

Bei einer Ausführungsform ist das von dem Behälter aufnehmbare Brennstoffvolumen ausreichend, um die Temperatur des flüssigen Brennstoffes in dem Verdampfer bei Vermischung mit dem erhitzten Brennstoff in dem Verdampfer auf eine Temperatur zu verringern, bei welcher im wesentlichen kein Dampf in dem Verdampfer erzeugt wird. Das Brennstoffvolumen in dem Behälter soll mindestens ausreichen, um den Verdampfer im wesentlichen bis zu dem Pegel des Kopfes der Trennkammer aufzufüllen, und es können Vorrichtungen vorgesehen sein, mit denen man das Volumen des flüssigen Brennstoffs vom Behälter zum Verdampfer bringt.

70 9 847/1119

- r-

Alternativ oder zusätzlich können Ventilvorrichtungen vorgesehen sein, mit denen die den Brennstoffdampf führende Leitung geschlossen wird, um zu verhindern, daß Dampf von dem Verdampfer in den ausgewählten Bereich der Luftleitung gelangt.

Die Leitung für die Brennstoffdampfe kann im wesentlichen koaxial mit der Achse des ausgewählten Bereiches der Luftzufuhrleitung abschließen, wobei bei Betrieb des Brenners Brennstoffdämpfe im wesentlichen koaxial in den ausgewählten Bereich strömen.

Die Luftzufuhrvorrichtung kann ein Niederdruckgebläse oder alternativ eine Luftzufuhrpumpe sein, die Luft bei Überdruck zu einem Ejektor an einem Ende der Luftzufuhrleitung führt, um so Luft von außerhalb des offenen Endes in die Luftzufuhrleitung zu reißen.

Der erfindungsgemäße Brenner ist im wesentlichen als Haushaltsbrenner geeignet, um Zentralheizung und Wasserheizung in kleinen Wohneinheiten wie Apartmentwohnungen und kleinen Häusern zu betreiben, da der Brenner äußerst ruhig und wirksam arbeitet und ohne Schwierigkeit auf eine Wärmeleistung im Bereich bis zu 50 kW, vorzugsweise 8 bis 25 kW, beispielsweise 10 bis 20 kW, ausgelegt werden kann. Da die Treibstoffdämpfe unter Eigendruck in den Diffusor gelangen, strömt die Luft

709847/1119

- tr -

zum Brennerkopf ohne Energieverluste in Ejektoren, die bei hoher Energie laute Gebläse benötigen.

Es ist ein Vorteil, wenn die Luftzufuhrvorrichtung so ausgelegt ist, daß sie eine hohe spezifische Geschwindigkeit hat,und anschließend ein Diffusor und eine Verteilungsvorrichtung in direkter Verbindung mit dem Verdampfer vorgesehen ist, nämlich ein Verdampfer, der ein Volumen aufweist, in dem die zu verdampfende Flüssigkeit bei einem nahezu konstanten Niveau gehalten wird; ferner daß entsprechende Heizvorrichtungen innerhalb einer Aufstiegsanordnung angeordnet sind und den größeren Teil der inneren Höhe und des Volumens ausfüllen, wobei der Raum zwischen der Außenfläche der Heizvorrichtung und der Steigrohrwand hinreichend klein ist, so daß während der Verdampfung durch die aufsteigende Bewegung der Dampfblasen die Flüssigkeit schnell mitgenommen wird und am Kopf des Steigrohres überfließen kann. Bei dem erfindungsgemäßen Brenner wird der im Diffusor vorherrschende sehr geringe negative Druck auf den Verdampfer übertragen, mit dem er in Verbindung steht. Wenn dieser negative Druck variabel ist und der Verdampfer über eine Pegelvorrichtung mit einem konstanten oberen Pegel versehen wird, ergeben sich bezüglich des Pegels in dem Verdampfer kleine Schwankungen. Sie sind in diesem Falle hinreichend klein genug und benötigen keine Druckausgleichsleitung mit der Vorrichtung zur Erzielung eines konstanten Pegels, wodurch eine Vereinfachung der Vor-

709847/1119

- sr-

richtung und eine Stabilität in der Arbeitsweise ermöglicht wird. Wesentlich ist nur, daß die Verbindung zwischen Verdampfer und Brenner dicht ist.

Gleicherweise können Rückleitungssysteme zum Verdampfer für die unvermeidlich beim Kaltstart gebildeten Kondensate vereinfacht und sogar weggelassen werden, wenn man den Hauptteilen des Brenners entsprechende Profile und Neigungen gibt: Beispielsweise fallen die Kondensate naturgemäß zurück in den Verdampfer, wenn der Einlaß für den Dampf von dem Verdampfer bei einem niedrigen Punkt des Brenners abgeleitet wird.

Versuche haben bestätigt, daß die Metallflächen in Berührung mit den Brennstoffdämpfen tatsächlich Kondensatoren bilden und diese Oberflächen bewirken bei für kleine Kapazitäten ausgelegten Brennern beachtliche Rekondensationsraten im Verhältnis zur Strömungsrate des zurückgeführten Dampfes. Die Verbindung zwischen dem Verdampfer und dem Brenner muß möglichst kurz sein. In dieser Hinsicht ist es demzufolge erwünscht, den Abschnitt des Brenners, wo der Dampf eintritt, direkt in der Verdampferabdeckung vorzusehen. Dieser Teil soll wie der Rest des Brenners verkleidet sein. Eine Verkleidung des Diffusors ist andererseits nicht unbedingt erforderlich, da die Mischung aus Luft und Brennstoffdämpfen

708847/1119

sich bei viel niedrigerer Temperatur in einer Größenordnung von 120 C befindet und der Partialdruck des Brennstoffdampfes niedrig, z.B. in einer Größenordnung von 10 mb, ist, so daß eine Rückkondensation weniger befürchtet werden muß. Andererseits stellt das Verkleidungsmaterial zusätzliches Gewicht dar, das bei Beginn des Heizens wieder erhitzt werden muß und dadurch die Startperiode unnötig verlängert. Das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Verkleidung um den Diffusor hängt demzufolge von der entsprechenden Brennerart ab.

Es wurde darüber hinaus durch Versuchsreihen festgestellt, daß ein Verdampfer der oben erwähnten Art eine gewisse Instabilität zeigt, die bei Erhitzung bei konstanter Leistung sich dadurch zeigt, daß die Dampfproduktion durch Maxima und Minima nach einem periodischen Gesetz verläuft. Es wurde nun festgestellt, daß dieses Phänomen vollständig verschwindet, wenn die Zufuhr des flüssigen Brennstoffes nicht in der abwärts führenden Leitung des Verdampfers sondern in der Steigleitung vor sich geht, wo das Sieden erfolgt, und an ihrer Basis. Trotzdem ergeben sich Schwierigkeiten bezüglich des Konvektionsaustausches in der Zufuhrleitung der beiden Produkte durch die Zufuhr im unteren Teil des Verdampfers von einer Flüssigkeit, deren Dichte kleiner als die der Bestandteile der Vorrichtung sind (welche bereits der beginnenden Destillation ausgesetzt waren). Dieser Austausch führt ebenfalls zu

709847/11 19

einer Instabilität. Diese Schwierigkeit wird jedoch bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Erfindung dadurch gelöst, daß man den flüssigen Brennstoff über ein abführendes Rohr senkrecht oder unter einem großen Neigungswinkel mit einer Reservezufuhr versieht, einem Rohr oder auch nur einem Behälter mit konstantem Pegel aus einer Höhe, die mindestens gleich der Hälfte des Pegels der Flüssigkeit im Verdampfer ist. Um ein direktes Perkolieren der Dampfblasen zu vermeiden, die in den Verdampfer durch die Vorratsleitung austreten (was nicht scheitern würde, eine Blockierung durch ein Dampfkissen des Zufuhrrohrs herbeizuführen), ist das absteigende Zufuhrrohr vorzugsweise mit dem Verdampfer über ein Rohr mit sehr geringer Kapazität und äußerst geringer Steigung verbunden; eine äußerst geringe Steigung in Fließrichtung ist tatsächlich erforderlich, um den Fluß etwaiger Luftblasen zu fördern.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird in der Zufuhrleitung eine Flüssigkeitsreserve vorgesehen, die eine Fluidkapazität liefert, mit der der Verdampfer vollständig während der Stehzeit gefüllt werden kann, um:

- den freien Abschnitt der Flüssigkeit auf den des Abführungsrohres zu begrenzen,

- um den Verdampfer durch eine starke Zufuhr von frischem Brennstoff zu kühlen,

709847/1119

- um einen Luftzutritt in die Verdampfereinheit zu vermeiden, wo die Temperatur über 3OO°C liegt.

Diese Ausführungsform verhindert Harzbildung und verringert die Emission von Kohlenwasserstoffen während der Stehzeiten praktisch vollkommen.

Dieser Behälter wird durch Blasen mittels eines kleinen Hilfskompressors entleert. Die Flüssigkeit kehrt beim Starten nur durch das Nachlassen des Druckes in diesen Behälter zurück. Es ist auch möglich, dort ein Element anzuordnen, welches auf die Temperatur anspricht. Der Brenner wird aus einem beliebigen Werkstoff hergestellt, der inert ist und die Bildung von Ablagerungen nicht begünstigt. Der Brenner kann ferner völlig abgeschirmt sein, so daß keine unangenehmen Gerüche nach außen treten.

Die Heizbeständigkeit des Brennstoffes ist so kalibriert, daß eine gut definierte Abgabe an Brennstoffdämpfen erfolgt. Wenn eine elektronische Intensitätsregelung vorgesehen ist, kann eine modulierte Arbeitsweise erzielt werden.

Eine Kohlenwasserstoffemission bei Stillstand kann ebenfalls im wesentlichen mittels eines elektromagnetischen oder pneumatischen Ventils verhindert werden, welches die Verbindung

709847/1119

- Yf-

zwischen dem Verdampfer und dem Diffusor schließt.

Der erfindungsgemäße Brenner kann bei entsprechender Abmessung vorzugsweise noch mit den erforderlichen Sicherheitsvorrichtungen und zahlreichen Regelvorrichtungen versehen werden, um eine automatische Arbeitsweise zu ermöglichen.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von einigen Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Brenners; Fig. 1a eine Draufsicht des Brenners gemäß Fig. 1;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Brennstoffzufuhrsystems des Brenners gemäß Fig. 1 in der Ebene A-A;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Verdampfers des Brenners gemäß Fig. 1 in der Ebene B-B;

Fig. 4 eine schematische Ansicht der Steuervorrichtung des Brenners gemäß Fig. 1;

Fig. 5 einen Teil des Brenners gemäß Fig. 1 mit einem Regelventil für den Brennstoffdampf, das wahlweise oder zusätzlich eingebaut werden kann;

709847/1119

-W-

Fig. 6 die Darstellung eines anderen Regelventils für den Brennstoffdampf;

Fig. 7 eine Teilansicht des Brenners gemäß Fig. 1 mit einer modifizierten Anordnung zur Einleitung der Brennstoffdämpfe in einen zum Brenner führenden Luftstrom;

Fig. 8 eine abgewandelte Anordnung gemäß Fig. 7;

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Alternativvorrichtung um Luftstrom dem Brenner gemäß Fig. 1 zuzuführen;

Fig. 10 eine Einzelheit des Brennstoffzufuhrsystems eines Brenners gemäß Fig. 1.

Der in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Brenner besteht aus einem Axialgebläse, das über Klemmen A an eine Stromquelle angeschlossen ist und Luft bei Normaldruck oder äußerst geringem Überdruck in eine Gebläsespirale 2 und von dort in eine Leitung 5 mit Regulierventil 4 fördert. Die Stellung des Ventils 4 wird von einem Motor reguliert, der mindestens teilweise von Signalen von den Klemmen B gesteuert wird. Der Luftstrom wird in eine Mischzone 8 über ein gering konvergierendes Leitungsteil 6 geführt, das mittels einer Mutter an der Mischzone angeschlossen ist. Brennstoffdämpfe unter

709847/1119

einem Druck, der über dem Druck der Luft in der Mischzone 8 liegt, strömen in den äußeren ringförmigen Bereich der Mischzone 8, werden durch den Luftstrom aus der Mischzone 8 herausgespült, vermischen sich mit der Luft in einem stromabwärts gelegenen weiteren Leitungsabschnitt 9 und gelangen dann in einen divergierenden Diffusor 1O, in dem ein Teil der kinetischen Energie des Luft/Brennstoffdampf-Gemisches in Druckenergie umgewandelt wird. Das Austrittsende des Diffusors 10 endet in einem Flammenstabilisator 13, an dessen Peripherie das Luft/Brennstoffdampf-Gemisch mit stabiler Flamme verbrennt.

Wie sich insbesondere aus Fig. 3 ergibt, wird der Brennstoffdampf in einem Verdampfer V von allgemein U-förmiger Ausbildung erzeugt. Der Verdampfer besteht aus einem sich nach oben erstreckenden Steigrohr 27 mit kreisförmigem Querschnitt, das oben an der einen Seite einer Trennkammer 28 endet, und einem Fallrohr 26, das sich von der diametral gegenüberliegenden anderen Seite der Kammer 28 nach unten erstreckt, wobei der Boden des Fallrohres 26 in einer Biegung allmählich nach unten mit dem Bodenbereich des Steigrohres 27 verbunden ist. Im Steigrohr ist ein Heizelement 25 mit kreisförmigem Querschnitt senkrecht angeordnet, das von dem geschlossenen Boden bis nahe an den Kopfteil reicht und hierbei einen schmalen Ringraum von beispielsweise 2 bis 5 mm Breite bildet. Das

70 9 847/1119

Heizelement 25 wird durch einen inneren elektrischen Heizwiderstand 24 aufgeheizt, der an den Klemmen E mit einer Stromquelle verbunden ist. Der flüssige Brennstoff wird in den Verdampfer V von einem Brennstoffzufuhrsystem über eine Leitung 17 zugeführt, die einen im wesentlichen senkrechten Teil besitzt, der an dem unteren Ende eines kurzen Leitungsabschnittes endet, der unter einem kleinen Winkel gegenüber der Horizontalen nach oben geneigt ist, wobei das obere Ende in dem Steigrohr 27 kurz oberhalb der Verbindungsstelle von Fallrohr 26 mit Steigrohr 27 mündet.

Bei Betrieb wird flüssiger Brennstoff, vorzugsweise mit einem Siedebereich zwischen 150 und 4OO°C in den Verdampfer V bis zu einem Pegel kurz unterhalb des Bodens der Kammer 28 und vorzugsweise kurz unterhalb des Kopfes des Heizelementes 25 eingeleitet, wobei der Pegel durch Pegelsteuervorrichtungen reguliert wird. Wenn die Klemmen E mit Strom versorgt werden, steigt die Oberflächentemperatur des Heizelementes an und flüssiger Brennstoff wird in dem engen Ringraum zwischen dem Element 25 und der umlaufenden Wand des Steigrohres erhitzt. Die leichteren Fraktionen des flüssigen Brennstoffes beginnen zu verdampfen und die sich in der Flüssigkeit in dem Steigrohr 27 bildenden Dampfblasen verringern die Gesamtdichte der dort vorhandenen Flüssigkeit. Die in dem Steigrohr 27 nach oben

709847/1119

steigenden Blasen bewirken eine nach oben gerichtete Strömung in dem Steigrohr 27; innerhalb kurzer Zeit bildet sich in dem engen. Brennstoff enthaltenden Ringraum des Steigrohres insbesondere im oberen Bereich desselben, ein Schaum von Brennstoffgasblasen in flüssigem Brennstoff; der Brennstoff zirkuliert in der Kammer 28 nach oben, wo der Brennstoffdampf sich von dem flüssigen Brennstoff trennt. Nicht verbrannter Brennstoff zirkuliert zum Kopf des Fallrohres 26 und kühler Brennstoff vom Boden des Fallrohres gelangt wieder in den Boden des Steigrohres 27. Die Brennstoffdämpfe steigen in die Kammer 28 und geben anfänglich Verdampfungswärme und Eigenwärme an die Kammer 28 ab und zirkulieren zum Fallrohr 26, strömen aber auch aus dem Verdampfer V über das verhältnismäßig kurze Rohr 30, das an der Abdeckplatte 29 des Verdampfers befestigt ist, in die Mischzone 8 und werden von dort durch den Luftstrom in Richtung auf den Brennerkopf 13 gefördert.

Es ist wesentlich, daß die Brennstoffdämpfe von dem Verdampfer V in die Mischzone 8 aufgrund der ständigen Erzeugung von Brennstoffdämpfen in dem Verdampfer V strömen, vermutlich begünstigt durch einen geringen Drucküberschuß gegenüber dem Druck in der Mischzone. Der Verdampfer V ist zwar so integriert, daß er im wesentlichen optimal mit anderen Teilen

703847/1 1 19

des Brenners zusammenarbeitet, jedoch kann der Verdampfer V auch Brennstoffdämpfe unabhängig von dem Vorhandensein einer Flamme am Brennerkopf und unabhängig von der Luftzufuhr aus dem Gebläse 1 erzeugen. Die Luft von dem Gebläse 1 liefert während des Betriebes keine Energie für die Entfernung der Brennstoffdämpfe aus dem Verdampfer V, sondern spült nur die Brennstoffdämpfe, die von alleine in die Mischzone 8 gelangt sind, in Richtung auf den Brennerkopf. Die Luft befindet sich vorzugsweise bei Normaldruck oder in dem Bereich des Normaldrucks, so daß das Gebläse 1 deshalb verhältnismäßig geräuscharm arbeitet, da der Druckabfall am Gebläse im wesentlichen bei Null liegt. Demzufolge ist die Wirksamkeit des Gebläses verhältnismäßig hoch und der Kraftverbrauch verhältnismäßig niedrig. Beim Verdampfen von Brennstoff wird die Brennstoffmenge in dem Verdampfer im wesentlichen dadurch beibehalten, daß frischer flüssiger Brennstoff über die Leitung 17 zugeführt wird. Anfänglich wird ein Teil des Dampfes kondensiert, wenn ihm Wärme von den kühlen Flächen des Leitungsabschnittes 9 und dem Diffusor 10 entzogen wird, jedoch erreicht der Brennstoffdampf letztlich den Brennkopf 13. Die Temperatur unmittelbar stromoberhalb des Kopfes 13 wird durch ein Thermoelement erfühlt und ein von diesem Element 11 kommendes Temperatursignal wird zur Einstellung beim Öffnen oder Schließen des Luftdurchflußventils 4 benutzt. Die Einstellung

709847/1119

des Ventiles 4 wird so gesteuert, daß die Luftmenge 80 bis 120 % der erforderlichen Menge beträgt, die für die vollständige Verbrennung der Brennstoffdämpfe erforderlich ist. Bei den meisten üblichen Haushaltsbrennölen wird das Gebläse 1 so ausgelegt, daß es bei Temperaturen im Bereich von 65 bis 100°C beginnt und daß sich das Ventil 4 bei durch das Element 11 erfühlten Temperaturen im Bereich von 120 bis 200°C öffnet. Das Ventil 4 ist vollständig offen bei Temperaturen im Bereich von beispielsweise 240 bis 360 C, wenn der Brenner bei seiner Maximalieistung betrieben wird, was unter anderem von dem Ausmaß des Wärmeverlustes von den Leitungen 9 und dem Diffusor 10 abhängt. Vorzugsweise sind die Leitungen 9 und der Diffusor 10 verkleidet, um Wärmeverluste möglichst zu vermeiden.

Das Luft/Brennstoffdampf-Gemisch wird nach Erreichen des Brennerkopfes durch Funken einer Elektrode 12 gezündet, die gegenüber dem geerdeten Brennerkopf 13 während der Anlaufperiode unter hoher Spannung steht, wobei diese hohe Spannung über die Klemmen C zur Verfügung gestellt wird. Die Anwesenheit einer Flamme wird auf bekannte Weise durch Ionisation bestimmt, wobei die Messung der Flammenionisation zwischen der Elektrode 12 und dem Brennerkopf 13 erfolgt.

709847/1119

- JKT-

Als Brennerkopf kann ein beliebiger Kopf verwendet werden, wie er zur Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen bekannt ist und der so ausgebildet ist, daß die Flammengeschwindigkeit nicht kleiner als die Geschwindigkeit des Luft/Brennstoff· dampf-Gemisches ist, das der Flammenwurzel zugeführt wird. Bei Betrieb brennt die Flamme hauptsächlich rund um den zylindrischen Umfang des Kopfes 13. Die Signale des Temperaturfühlers 11 werden so gesteuert, daß sich das Ventil 4 allmählich öffnet, um progressiv einen größeren Luftstrom zuzulassen, wenn die Temperatur beim Fühler 11 während des Startes von kalt ansteigt, und um ein im wesentlichen konstantes Verhältnis von Luft zu Brennstoffdampf während praktisch der gesamten Zeit beizubehalten, wenn das Ventil 4 offen ist, unabhängig von der Menge des durch den Verdampfer V erzeugten Brennstoffdampfes, um eine gewünschte Heizleistung von der Flamme am Brennerkopft 13 aufrechtzuerhalten. Das Element 11 kann ein Bimetallstreifen oder eine ähnliche Vorrichtung sein, die Form und/oder Größe in Abhängigkeit von der Temperatur ändert; das Element 11 kann das Ventil 4 mindestens teilweise mechanisch bedienen. Das Element 11 kann entweder ein Thermoelement oder ein elektrischer Widerstand sein, von dem verstärkt elektrische Signale ausgehen, um die Stellung des Ventils 4 zu bestimmen und den Gebläseschalter zu betätigen.

709847/1119

Die Mischzone 8, die Leitung 9, der Diffusor 10 und der Leitungsabschnitt 6 sind gering nach unten in Richtung auf den Verdampfer V gerichtet, so daß etwa kondensierter Brennstoff zurück in den Verdampfer strömt.

Die Zufuhr von Brennstoff zum Verdampfer V erfolgt von einem integrierten Brennstoffzufuhrsystem wie es insbesondere in Fig. 2 im einzelnen gezeigt ist. Das Zufuhrsystem wird durch eine Platte 32 (Fig. 1a) gehalten, die an dem Gehäuse um den Verdampfer befestigt ist; es besitzt einen Behälter 14 mit einem konstanten Flüssigkeitsspiegel, wobei der Flüssigkeitsspiegel eines Schwimmkörpers das öffnen und Schließen eines Nadelventils bestimmt.

Der Behälter 14 führt Brennstoff über das Rohr 17 zum Verdampfer, vorzugsweise mit Vorrichtungen zum Fluten des Verdampfers mit kaltem flüssigen Brennstoff zwischen dem Behälter 14 und dem Rohr 17, wie es in den Fig. 1, 1a und 2 gezeigt ist. Das Rohr 17 besteht aus einem kurzen Teil, das nach oben in Richtung auf den Verdampfer unter einem geringen Winkel zur Horizontalen geneigt ist, wie es später in Zusammenhang mit Fig. 10 beschrieben ist, und mündet in das Steigrohr 27, vorzugsweise bei dem gleichen Niveau, bei welchem dieses mit dem Fallrohr 26 in Verbindung steht. Der aufwärts geneigte Teil des Rohres 17 verhindert oder verringert zumindest das

70 9 847/1119

- aar -

Risiko, daß erhitzter Brennstoff von dem Verdampfer in das Rohr zirkuliert und verhindert ferner die Ansammlung von hochsiedenden Rückständen der Brennstoffkomponenten im Rohr 17. Derartige Bestandteile haben das Bestreben, sich am Boden des Verdampfers anzureichern, weil die leichter siedenden Bestandteile durch Verdampfung entfernt werden. Wenn das Rohr 17 periodisch durch schwerere Brennstoffkomponenten verstopft wird, wird die Zufuhr flüssigen Brennstoffs zum Verdampfer ungleichmäßig, da der in den Verdampfer eintretende Brennstoff von Zeit zu Zeit nur aus einer Ansammlung oder einem Schlamm schwerer oder hochsiedender Komponenten besteht und die Menge an Brennstoffdampf, die von dem Verdampfer erzeugt wird, zeitweilig geringer wird, bis die Temperatur in dem Steigrohr 27 auf eine ausreichend hohe Temperatur gestiegen ist, um den Brennstoff in dem Steigrohr 27 hinsichtlich der höheren Anteile an hochsiedenden Komponenten zu verdampfen. Danach ist die Temperatur im Steigrohr 27 zu hoch für den flüssigen Brennstoff normaler Zusammensetzung, der in den Verdampfer strömt, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die zum Zeitpunkt des Eintretens des hochsiedenden Schlammes vorherrschte, wodurch die Verdampfungsrate verhältnismäßig hoch wird, und zwar so lange, bis wieder ein Gleichgewicht sich eingestellt hat. Die nach oben gerichtete Steigung des Teiles des Rohres 17 ist demzufolge wichtig, um eine stabile Arbeitsweise des Brenners zu gewähr-

70 9 847/1119

leisten, ohne daß sich die Flammeneigenschaften am Brennerkopf 13 ändern.

Die Vorrichtung, um den Verdampfer mit kaltem flüssigen Brennstoff zu fluten, besteht aus einem Behälter 16 mit einer hinreichend großen Kapazität an flüssigem Brennstoff, um den Verdampfer V auf einen Flüssigkeitsspiegel anzufüllen, der gerade oberhalb des Bodens des Rohres 30 liegt. In dem Behälter ist ein sich nach oben erstreckendes Rohr 18 angeordnet, das an den Kopf des Behälters 16 dichtend angeschlossen ist. Das untere Ende des Rohres 18 mündet oberhalb des Bodens des Behälters 16 und ist offen; der obere Teil des Rohres 18 ist gegenüber dem Bodenteil versetzt und steht in Verbindung mit einem Bereich der Verbrennungsluftleitung, nämlich mit einem Bereich des Diffusors 10, in dem der statische Druck im wesentlichen gleich dem atmosphärischen Druck ist, so daß der Druck oberhalb des flüssigen Brennstoffes in dem Behälter 16 und im Rohr 18 im wesentlichen ein atmosphärischer Druck ist, ohne daß eine direkte Verbindung mit der Atmosphäre besteht, so daß der Brennstoff von dem Behälter 16 und dem Rohr 18 nicht direkt mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

Der Brennstoff wird über die Leitung 15 in den Behälter 16 geleitet und tritt in das Rohr und strömt über in den oberen

709847/1119

Bereich des Rohres 17 bei einem Pegel, der mindestens gleich und vorzugsweise größer als ein Pegel halbwegs zwischen dem Bodenpegel und dem oberen Pegel der Flüssigkeit in dem Verdampfer V ist. Der obere Teil des Rohres 17 verläuft unter einem steilen Winkel zu seiner Verbindung mit dem nach oben gerichteten geneigten Bodenteil des Rohres, um das Austreten von Luftblasen in das Rohr 18 zu erleichtern. Der steile Winkel liegt vorzugsweise mindestens bei 45° gegenüber der Horizontalen und vorzugsweise im wesentlichen bei 90°, sofern es die Gesamtanordnung des Brenners erlaubt.

Wenn der Brenner abgeschaltet werden soll, wird der Verdampfer V mit kaltem, flüssigem Brennstoff vom Behälter 16 geflutet, bis flüssiger Brennstoff im Rohr 30 ist, wobei die Stromzufuhr an den Klemmen E zuvor unterbrochen worden ist. Der kalte flüssige Brennstoff verringert beim Vermischen mit dem erhitzten Brennstoff im Verdampfer die Temperatur des erhaltenen Gemisches aus kaltem und erhitztem Brennstoff unter den Siedepunkt fast aller Brennstoffkomponenten; die kleine Oberfläche an Flüssigkeit im Rohr 3O verringert darüber hinaus die Dampfmenge, die über das Rohr 30 in den Mischbereich 8 entweichen kann. Demzufolge wird die Zufuhr von gasförmigem Brennstoff zum Brennerkopf 13 im wesentlichen unterbrochen, und die Flamme wird am Kopf 13 ausgelöscht, wenn der Luftstrom die letzten Anteile an gasförmigem Brennstoff von der

709847/1119

Mischzone zum Brennerkopf treibt. Das Fluten des Verdampfers V wird durchgeführt, indem man flüssigen Brennstoff aus dem Behälter 16 durch Preßluft verdrängt. Die Preßluft wird von einem Kompressor 19 geliefert, der über die Klemmen G elektrisch betrieben wird. Die komprimierte Luft wird über eine Leitung 20 in eine Ventilkammer mit einem Ventil 21 zum Regulieren der austretenden Druckluft geführt. Das Ventil 21 wird von einer Feder in eine normalerweise geschlossene Stellung gedrückt und wird geöffnet, wenn man den Elektromagneten 23 an den Klemmen D mit Strom versorgt. Wenn das Ventil 21 offen ist, wird Druckluft in das Rohr 34 und dann in den oberen Teil des anschließenden Rohres 22 geleitet. Das Rohr 22 hat eine obere Öffnung 34a, die in den Raum zwischen Behälter 16 und Rohr 18 mündet, und eine untere Öffnung 22a kurz oberhalb des Bodens des Behälters 16, die im unteren Ende des Rohrs 18 mündet. Wenn der Flüssigkeitsspiegel im Behälter 16 sich oberhalb des Pegels der unteren Öffnung 22a befindet, strömt Druckluft in den Raum zwischen Behälter 16 und Rohr 18, um den Flüssigkeitsspiegel des Brennstoffes im Rohr 18 auf ein Niveau oberhalb des Bodens des Rohres 30 anzuheben; flüssiger Brennstoff strömt dann durch das Rohr 17 zum Verdampfer, bis der Flüssigkeitsspiegel des Brennstoffs im Behälter 16 sich im wesentlichen auf dem

70 9 847/1119

Niveau der unteren Öffnung 22a befindet, worauf keine weitere Flüssigkeit verdrängt werden kann, da die Druckluft dann aus der Öffnung 22a in den Diffusor 10 strömt, indem sie nach oben durch das Rohr 18 tritt. Das Volumen des verdrängten flüssigen Brennstoffes vom Behälter 16 zwischen dem Niveau, das durch den Flüssigkeitsspiegel regulierenden Behälter 14 und das Niveau der Öffnung 22a bestimmt wird, reicht aus, um den Flüssigkeitsspiegel im Verdampfer über den Boden des Rohres 30 anzuheben. Vorzugsweise soll die Flüssigkeit zuerst eher langsam durch Verdrängen in den Verdampfer gelangen und dann so schnell wie die Anlage es gestattet, da bei anfänglich zu schneller Zuführung von flüssigem Brennstoff in den heißen Verdampfer die Dampferzeugungsgeschwindigkeit sehr schnell ansteigt und dadurch die Flammengröße zeitweilig erheblich steigert. Um die Druckluftzufuhr zu regulieren, kann das Ventil 21 ein Profil besitzen, das an der Spitze eng und verhältnismäßig weit von der Spitze entfernt ist; das Ventil 21 wird nach oben bewegt, um anfänglich einen kleinen Luftdurchtritt um das breite Profil zu ermöglichen und dann um einen größeren Luftdurchtritt um den engeren Teil des Profils zu ermöglichen. Alternativ können beliebige Programmiervorrichtungen verwendet werden, um die Luftzufuhr zu regulieren, beispielsweise indem man die Bewegung des Ventils 21 steuert. Wenn die Preßluftzufuhr aufhört und Luft beispielsweise von der Ventilkammer austritt, strömt flüssiger Brennstoff über

709847/1119

die Leitung 17 am Behälter 16 zurück, bis der Spiegel in dem Verdampfer V und im Rohr 18 sich im wesentlichen auf dem Flüssigkeitsspiegel befinden, der durch den Behälter 14 mit seiner Reguliervorrichtung bestimmt wird.

Der Brenner gemäß Fig. 1 bis 3 ist aus lösbaren Einzeleinheiten aufgebaut, um die Reinigung und Wartung zu erleichtern. Die Luftleitung besteht aus zwei Teilen, die durch eine Mutter 7 lösbar befestigt sind; der Verdampfer besteht aus einer abnehmbaren Abdeckung 29 und einer entfernbaren Heizstange 25; der Behälter 16 ist an dem unteren Bereich des Rohres 18 lösbar befestigt, und die Abdeckung des den konstanten Flüssigkeitsspiegel bewirkenden Behälters kann entfernt werden. Geeignete Abdichtungen werden verwendet, um Austritt von Flüssigkeit nach innen oder außen zu verhindern. Die während des Betriebes heißen Brennerteile sind ummantalt oder beispielsweise von rostfreiem Stahl umhüllt.

Der Betrieb des Brenners, das heißt das Ein- und Abschalten, wird durch einen Schaltkasten F (Fig. 4) gesteuert, der übliche Vorrichtungen zur Durchführung dieser Schritte enthält. Der Brenner kann automatisch durch Signale von einem Thermostat Th gesteuert werden. Wenn die Signale anzeigen, daß eine Wärmeleistung gefordert wird, werden die Klemmen A

709847/1119

zur Betätigung des Gebläses mit Strom versorgt; ebenso die Klemmen B, damit das Ventil auf die Signale vom Thermoelement 11 ansprechen kann und ebenso die Klemmen E, um die Heizstange 24 aufzuheizen. Die anfänglich über die Klemmen E zugeführte Strommenge kann größer sein als die bei Betrieb erforderliche Strommenge. Nach einer vorbestimmten Zeit werden die Klemmen C mit Strom versorgt, um die Luft/Brennstoffdampf-Mischung zu zünden, wobei der Strom wieder unterbrochen wird, wenn eine Flamme erkannt wird. Die Stromversorgung für die Klemmen C zur Zündung der Mischung bei zufälligem Erlöschen der Flamme kann auf übliche Weise erfolgen, ebenso Vorrichtungen zum Treffen von Sicherheitsmaßnahmen.

Wenn das Thermoelement Th anzeigt, daß der Heizbedarf erfüllt ist, wird der Strom an den Klemmen E verringert oder unterbrochen, und wenn der Brenner abgeschaltet werden soll, werden die Klemmen D mit Strom versorgt, um den Kompressor 19 anzulassen und anschließend die Klemmen B, damit das Druckluftventil 21 sich nach dem vorgewählten Programm öffnet. Wenn das auf die Temperatur ansprechende Ventil 4 geschlossen ist, wird die Stromzufuhr zu den Klemmen B abgeschaltet, so daß das Ventil geschlossen bleibt; der Strom zu den Klemmen A wird unterbrochen, so daß dann das Gebläse 1 nicht mehr läuft. Selbstverständlich kann die Brennerleistung modifiziert werden, indem man den Strom an den Klemmen E verändert.

709847/1119

Beispiel

Es wurde ein Brenner gemäß Fig. 1 bis 3 verwendet, der maximal 1,5 kg/Std. handelsübliches Brennöl mit einem unteren Kalorienwert von 10.250 kcal/kg und mit den folgenden Eigenschaften verbrauchte:

spezifische Dichte 0,827 bei 15°C Viskosität 3,60 cst bei 20°C Destillationsverhalten nach ASTM:

10 Vol.% destilliert bei 175°C 50 Vol.% destilliert bei 26O°C 90 Vol.% destilliert bei 353°C

Zum Verdampfen des Brennstoffes mit einer Geschwindigkeit von 1 kg/Std. wurde eine elektrische Leistung von etwa

3 25 Watt benötigt, und zwar für das Verdampfen des Brennstoffes im Verdampfer V bei einer Temperatur von 350 C; es wurden ferner zusätzlich 25 W für das Gebläse und dessen Zusatzteile benötigt, wobei ein maximaler Ausgangsdruck von etwa 40 mm H„0 bei einem Durchtritt von 0 und bis zu 5 mm H„0 während Normalbetrieb benötigt wird. Die Wärmeleistung des Brenners lag etwa bei 10 kW. Der Brenner sprang aus der Kaltsituation in weniger als

4 Minuten mit einem Vorheizverbrauch von 600 W für den Verdampfer an und begann bei zyklischer Arbeitsweise mit Unterbrechungen von weniger als 10 Minuten nach etwa

703847/1119

4 5 Sekunden zu arbeiten. Der Gesamtdurchflußbereich durch den Brennerkopf lag bei 30 cm ; die Flamme war blau und stabil und zeigte keine gelben Spitzen. Die Verbrennungsgase hatten die folgende Zusammensetzung:

CO₂	15,2 %
°2	0,5 %
CO	Spuren
NO	200 ppm

Der Geräuschpegel der Vorrichtung lag etwa bei 40 dB auf der internationalen "A"-Skala.

Wesentlich ist, daß der Verdampfer nur Öffnungen für kalten, flüssigen Brennstoff und für den Austritt von Brennstoffdämpfen unter autogenem Druck hat. Es ist keine zusätzliche Kraft hinsichtlich des Gebläses erforderlich, um den Brennstoffdampf von dem Verdampfer abzuziehen oder wegzupumpen, wodurch keine Geräuschbelastung entsteht; es entwickeln sich auch keine heißen bzw. oxydierenden Gase, die den flüssigen Brennstoff zersetzen und somit die Ablagerung von Material begünstigen können.

Fig. 5 zeigt ein Ventilteil, das nur durch ein Betätigungsteil oberhalb der Mischzone 8 in zwei Stellungen gebracht

7 0 9 8 4 7/1119

werden kann. Bei Betrieb des Brenners wird das Ventilteil von der Oberseite des Brennstoffdampfrohres 30 angehoben und beim Abschalten des Brenners legt sich das Ventilteil abdichtend auf den Kopf des Rohres 30, um Austritt von Treibstoffdämpfen zu verhindern. Die Ausbildung eines Druckes in dem Verdampfer nach Schließen des Ventilsteiles ist verhältnismäßig gering, insbesondere wenn die Bewegung des Ventilteiles zwischen seinen zwei Stellungen mit der Zufuhr und Unterbrechung von Strom zum Verdampfer koordiniert wird. Fig. 6 zeigt eine ähnliche Anordnung, jedoch ist hier das Ventilteil ein Klappenventil, welches nur zwei Stellungen einnehmen kann.

Gemäß Fig. 7 strömt der dampfförmige Brennstoff von der Verdampfungskammer 28 über ein Rohr 130 in die Mischzone, wobei das Rohr 130 an der Mischzone angeschlossen ist und so angeordnet ist, daß es den dampfförmigen Brennstoff in den Mittelbereich der Mischkammer führt und stromabwärts gerichtet ist. Der dampfförmige Brennstoff neigt dazu, sich weniger an den Wänden der Mischzone und des Diffusors 9 zu kondensieren oder abzulagern als bei der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Vorrichtung. Fig. 8 zeigt eine Anordnung, um die Zufuhr von dampfförmigem Brennstoff von dem Rohr 130 zu unterbrechen. Das Rohr 130 endet an einem Dampfzufuhrrohr, das senkrecht zum Rohr 130 verläuft und im wesentlichen koaxial mit der Leitung 9 liegt. Das stromunterhalb gelegene Ende des Zufuhrrohrs ist offen

70 9 847/1119

- 3-2- -

für die Zufuhr von Dampf. Jedoch ist das stromoberhalb gelegene Ende durch ein hohles Gleitventil blockiert, das unter der Wirkung einer Feder in eine Richtung gepreßt wird, in welcher der obere Teil des Rohres 130 geschlossen wird. Das Gleitventil wird in zurückgehaltener Stellung gegen die Kraft einer Feder mittels einer erregten Magnetspule gehalten. Die Magnetspule und die Feder sind vorzugsweise außerhalb der Luft und Brennstoffdämpfe führenden Leitungen und können somit besser gewartet werden.

Wenn die Brennerleistung so angelegt ist, daß nur eine sehr geringe Heizleistung zur Verfügung gestellt werden soll, kann es schwierig sein, die Luftzufuhrgeschwindigkeit der niedrigen Rate für dampfförmigen Brennstoff anzupassen, und zwar bei Verwendung eines Zentrifugalgebläses, welches nach dem Flügelradprinzip arbeitet oder eine Käfigwicklung hat. Diese Schwierigkeit kann dadurch beseitigt werden, daß man eine verhältnismäßig hohen Druck liefernde Luftpumpe mit geringer Leistung verwendet, die ihre Luft an das offene Ende einer Strahlpumpe fördert, so daß atmosphärische Luft eingeführt wird, wobei der endgültige Luftstrom, der in die Leitung 5 strömt, im wesentlichen bei Normaldruck liegt. Bei dieser Anordnung ist der Geräuschpegel der Luftpumpe verhältnismäßig niedrig aufgrund der kleinen Größe dieser Luftpumpe.

709847/1119

Wie bereits erwähnt, ist der Winkel O^ der nach oben gerichteten Steigung des Rohres 17, das flüssigen Brennstoff dem Steigrohr 27 des Verdampfers zuführt, so bemessen, daß die Bildung von Schlamm oder Bestandteilen mit höher siedenden Komponenten verhindert wird, um nicht die Stabilität des Brenners zu beeinträchtigen.

Wie in Fig. 10 gezeigt, hat das Rohr 17 einen inneren senkrechten Durchmesser h und an der Oberseite einer Innenlänge 1, Um die Bildung von Ansammlungen von schwereren Brennstoffkomponenten zu vermeiden, die vollständig das Ellbogenstück im Rohr 17 verstopfen, soll vorzugsweise das folgende Verhältnis eingehalten werden:

Are. sin

Um ein Austreten von Luftblasen zu erleichtern, soll der nach unten gerichtete Teil des Rohres 17 vorzugsweise unter einem Winkel ß zur Horizontalen geneigt sein, der nicht weniger als 4 5° und vorzugsweise 90° ist.

709847/1119

Claims

Patentansprüche

1.} Brenner zum Verbrennen von flüssigem Brennstoff mit einem Brennerkopf bei dem der Brennstoff mit Luft mit im wesentlichen stabiler Flamme verbrannt wird, bestehend aus Luftzufuhrvorrichtungen, mit denen Zufuhrluft bei im wesentlichen atmosphärischem Druck zugeführt wird; einer Luftzufuhrleitung, enthaltend einen divergierenden Diffusor, um Luft von den Luftzufuhrvorrichtungen zum Brennerkopf zu führen; einem Verdampfer, um flüssigen Brennstoff in dampfförmigen Brennstoff außerhalb des Kontaktes mit Luft oder heißen Gasen und bei einem Druck, der mindestens gleich dem Arbeitsdruck bei einem bestimmten Bereich der Leitung liegt, umzuwandeln, wobei der Verdampfer eine Heizvorrichtung für flüssigen Brennstoff aufweist, mit der der flüssige Brennstoff unabhängig von der Anwesenheit einer Flamme am Brennerkopf verdampft wird; und einem Rohr, um Brennstoffdämpfe von dem Verdampfer in den ausgewählten Bereich der Leitung zu führen.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer nicht mehr als zwei Öffnungen besitzt, von denen die eine als Einlaß für den zugeführten flüssigen Brennstoff und die andere als Austrittsöffnung für im

709047/1119

ORIGINAL INSPECTED

wesentlichen unverdünnten Brennstoffdampf dient.

3. Brenner nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß Reguliermittel vorgesehen sind, um die Durchflußrate der Luft von der Luftzufuhrvorrichtung zu dem ausgewählten Bereich der Leitung zu regulieren und Steuervorrichtungen, die auf die Zufuhrrate an dampfförmigem Brennstoff zum Brennerkopf ansprechen,um die Reguliervorrichtungen einzustellen und die Durchflußrate der Luft in einem Bereich von 80 bis 120 % der Luft zu halten, die für die vollständige Verbrennung der Brennstoff dämpfe erforderlich ist, die in den Brennerkopf strömen.

4. Brenner nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Zufuhrvorrichtung für flüssigen Brennstoff besitzt, die einen Behälter aufweist, ferner Mittel, um einen konstanten Flüssigkeitsspiegel des Brennstoffes im Behälter aufrecht zu erhalten,und eine Zufuhrleitung für flüssigen Brennstoff, der den Behälter mit dem Verdampfer verbindet.

5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung für flüssigen Brennstoff einen ersten Leitungsteil der Länge 1 und mit einer senkrechten

709847/1 1 19

inneren Höhe h aufweist, der an einem Ende mit dem Verdampfer und am anderen Ende mit einem Ende eines zweiten Leitungsteiles verbunden ist, das an seiner anderen Seite mit dem Behälter in Verbindung steht, wobei der erste Leitungsteil eine nach oben gerichtete Steigung in Richtung auf den Verdampfer unter einem Winkel Alpha zur Horizontalen hat, wobei Alpha einen Wert von nicht weniger als arc tan h/2xl besitzt.

6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leitungsteil sich nach oben unter einem Winkel zur Horizontalen von mindestens 4 5 erstreckt.

7. Brenner nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Einhaltung eines konstanten Pegels so ausgebildet und angeordnet sind, daß der Flüssigkeitsspiegel des Brennstoffs mindestens halbwegs zwischen dem oberen Teil und dem Boden des Raumes zur Aufnahme von Flüssigkeit im Verdampfer liegt.

8. Brenner nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer eine im wesentlichen senkrechte Steigleitung Seite an Seite mit einer im wesentlichen senkrechten Falleitung aufweist, wobei Falleitung und Steigleitung miteinander am Boden oder nahe ihrer Böden in

709847/1119

Verbindung stehen, und daß ferner eine Trennkammer vorgesehen ist, die die oberen Enden der Steigleitung und der Falleitung zur Trennung von dampfförmigem Brennstoff von flüssigem Brennstoff ausgleichen, wobei ein Rohr die Verbindung zwischen der Kammer und dem ausgewählten Bereich der Luftleitung herstellt, und wobei Heizungsvorrichtungen vorgesehen sind, die mit der Innenwand der Steigleitung einen relativ schmalen, im wesentlichen senkrechten Raum für die nach oben gerichtete Zirkulation einer Mischung von flüssigem und verdampftem Brennstoff bilden, der durch die Einwirkung der Heizvorrichtung auf den im Verdampfer vorhandenen flüssigen Brennstoff erzeugt wird.

9. Brenner nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Behälter aufnehmbare Volumen des Brennstoffs mindestens ausreicht, um die Temperatur des flüssigen Brennstoffs bei Mischung mit erhitztem Brennstoff im Verdampfer auf eine Temperatur zu verringern, bei der im wesentlichen kein Dampf im Verdampfer erzeugt wird.

10. Brenner nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das im Behälter aufnehmbare Volumen von Brennstoff mindestens ausreicht, um den Verdampfer im wesentlichen bis auf das Niveau der Trennkammer anzufüllen.

709847/1119

11. Brenner nach Anspruch 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um das Volumen des flüssigen Brennstoffs vom Behälter zum Verdampfer zu verdrängen.

12. Brenner nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Ventilvorrichtungen vorgesehen sind, um das den dampfförmigen Brennstoff leitende Rohr zu schließen, um einen Dampfdurchtritt von dem Verdampfer in den ausgewählten Bereich der Luftleitung zu verhindern.

13. Brenner nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die den dampfförmigen Brennstoff leitende Leitung im wesentlichen koaxial mit der Achse des ausgewählten Bereiches der Luftzufuhrleitung endet, wobei während Betrieb des Brenners dampfförmiger Brennstoff in die ausgewählte Region im wesentlichen koaxial zu dieser strömt.

14. Brenner nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Luftzufuhr aus einer Luftzufuhrpumpe besteht, die Luft von Überdruck einem Ejektor an einem Ende der Luftzufuhrleitung zuführt, wobei Luft von außerhalb des offenen Endes der Luftzufuhrleitung zugeführt bzw. mitgerissen wird.

700847/1119

15. Brenner nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Leistung von nicht mehr als 50 kW hat.

16. Brenner nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung für den Brennstoff eine Betriebskraft hat, die nicht 3,5 % der Brennerleistung übersteigt.

17. Brenner nach Anspruch 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr für den Verdampfer in einer Bodenzone der Steigleitung erfolgt.

ue:kö

708847/1 119