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Brenner mit Ultraschallzerstäubung eines flüssigen Brennstoffes Die
Erfindung betrifft einen Brenner mit Ultraschallzerstäubung eines flüssigen Brennstoffes,
enthaltend einen in einem Luftstrom angeordneten Ultraschallschwinger wld eine auf
dessen Schwingungsfläche mündende Brennstoffzufuhr.
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Eine gute Vernebelung und Vermischung des Brennstoffes mit Luft sind
sowohl bei Brennern mit Uberstöchiometrischer Verbrennung des Brennstoffes wie bei
Gasgeneratoren, in denen der Brennstoff durch partielle Oxidation mit unterstöchiometrischen
Luftmengen zu einem Brenngas umgesetzt wird, nötig, um die Bildung von Rückständenzu
vermeiden.
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Bei Brennern, z.B. Haushaltsbrennern für Öl, führt eine unvollständige
Vernebelung des Brennstoffes dazu, daß die im Nebel noch enthaltenen FlUssigkeitströpfchen
unvollständig verbrennen und eine erhöhte Bildung von fluß und teilverbranntem Abgas
auftritt.
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Zur Vernebelung wird der Brennstoff, der vorverdampft odei durch Düsen
vernebelt sein kann, mittels Leitflächen im Luftstrom verwirbelt. Durch unvollständige
Zerstäubung und Kondensieren im kalten Luftstrom bilden sich dabei jedoch immer
wieder größere Flüssigkeitströpfchen. Dabei ist ferner eine Drosselung auf kleine
Durchsätze bei geringem Heizwärmebedarf nicht möglich, da die Düsen, die auf maximale
Leistung ausgelegt sein müssen, bei geringeren Durchsätten keine einwandfreie Zerstäubung
mehr gestatten. Daher werden Haushaltsbrenner im Zweipunktverfahren geregelt, wobei
zwischen den Betriebszeiten, in denen der Zerstäuber und der Brenner mit maximaler
Leistung gefahren wird, längere Betriebspausen liegen. Um die während des Brennerbetriebes
anfallende Verbrennungswärme zu speichern, sind entsprechend große Heizkessel nötig.
Der ständige Wechsel zwischen Aufheizen und Abkühlen führt zu einer starken thermischen
Belastung der verwendeten Materialien und jeweils beim Anfahren des Brenners ist
die Verbrennung im kalten Brennraum unvollständig. Dies führt zu störenden Ablagerungen
im Heizraum, an den Kesselwänden und im Abzug und zu einer erhöhten Verunreinigung
im Abgas.
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Es ist bereits wiederholt vorgeschlagen worden, im Verbrennungsluftstrom
einen Ultraschallschwinger anzuordnen und den Brennstoff in die Kavitationszone
des Ultraschallschwingers zu leiten. Daß sich eine Ultraschall-Zerstäubung des Brennstoffes
bisher nicht durchgesetzt hat, ist einerseits darauf zurück-
zufiihreu,
daß die verwendeten Ultraschallschwinger keinen störungsfreien Betrieb während der
geforderten langen Betriebsdauern gewährleisten. Andererseits wird eine Tröpfchenbildung
nicht wirksam unterbunden, da der Brennstoffnebel bereits auskondensiert, bevor
er die Brennräume erreicht.
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Diese Probleme treten selbst dann auf, wenn die Vertrennung des Brennstoffes
an einem Katalysator durchgeführt wird Meist erfordern nämlich gerade die Katalysatoren,
die für die Oxidation von Brennstoff mit Luft besonders aktiv sind, eine sorgfältige
Vergasung des Brennstoffes, da sie bei Berührung mit Brennstofftröpfchen mit erhöhter
Rußbildung reagieren.
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Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Brennstoff in Spaltgasgeneratoren
mit stark unterstöchiometrischen Luftmengen umgesetzt werden soll, um durch partielle
Oxidation ein Kohlenoxide, Wasserstoff und/oder Me-than sowie niedere (gasförmige)
Kohlenwasserstoffe enthaltendes Brenngas zu erzeugen. fluß und andere Verbrennungsrückstände
verunreinigen jedoch den Katalysator und führen damit bereits innerhalb der geforderten
Standzeiten zu Betriebsstörungen.
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Während bei Dauerbetrieb durch Verbrennungsvorgänge, z.B. in einem
Brenner mit überstöchiometrischer Verbrennung oder in einer Brennkraftmaschine mit
vorgeschalteten Spaitgasgenerator, meist genügend Wärme anfällt, um notfalls den
Brennstoff vorzuverdampfen und die Luft vorzuwärmen, ist besonders das Starten einer
kalten Anlage schwierig. Es ist daher bei Spaltgasgeneratoren bereits vorgeschlagen
worden, zunächst in einem Startgerät Brennstoff zu verbrennen und die Flammgase
über den Katalysator des Spaltgasgenerators zu leiten. Wird der Brennstoff im Startgerät
schwach unterstöchiometrisch verbrannt, so
entst.sbt einerseits
die zur Erwärmung des Katalysators nötige Wärme, anderarseits enthalten die Flammgase
noh genügend brennbare Stoffe, die z.B. in der nnchgeschalteten Brennkraftmaschine
verbrannt werden können, so daß die t3rennkraftmaschine bereits im Leerlauf oder
mit geringer Leistung hetrteben werden kann.
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Bekannte Startgeräte dieser Art sind relativ aufwendig und benötigen
eine längere Startzeit zum Aufheizen des Startgerätes und es nachgeschalteten Spaltgasgenerators.
Diese StarLzei verkürzt sich zwar, je schwächer unterstöchiometrisch die Verbrennung
vorgenominell wird, jedoch treten dabei hohe Flammtemperaturen auf, die zu einer
Schädigung von -temperaturempfindlichten Katalysatoren führen können, und die Qualität
(Heizwert) der Flammgase wird so gering, daß eine nachgeschaltete Verbrennungseinrichtung,
z.B. eine Brennkraftmaschine, nicht mehr mit diesen Flammgasen zuverlässig betrieben
werden kann. Bei stärker unterstöchiometrischer Verbrennung erhöht sich .Jedoch
die Gefahr der Rußbildung im Startgerät selbst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vernebelung und Vermischung
des Brennstoffes mit einem Luftstrom derart zu verbessern, daß eine rußfreie und
tröpfchenfreie Verbrennung des vernebelten Brennstoffes mit der Luft in einer nachgeschalteten
Verbrennungseinrichtung auch bei einer Drosselung des Luftstromes gewährleistet
ist. Bei der Verwendung des vernebelten Brennstoffes zur überstöchiometrischen Verbrennung
in Brennern soll dabei der Luftstrom und der Brennstoffdurchsatz derart gedrosselt
werden können, daß auch bei geringem Heizwärmebedarf ein kontinuierlicher Brennerbetrieb
ohne Rußbildung möglich ist. Bei Verwendung des vernebelten Brennstoffes zur unterstöchiometrischen
Verbrennung in Spaltgas-
generatoren soll die Rußfreiheit auch dann
gewährleistet sein, wenn die Luftmenge gegenüber der Luftmenge bei stöchiometrischer
Verbrennung des eingesetzten Brennstoffes stark gedrosselt ist. Insbesondere soll
ein rußfreies Starten bei kalter Anlage möglich sein.
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Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch einen Brenner gelöst, der
eine Fördereinrichtung für den Luftstrom und ei.n sich am Ende verengendes Luftzuführungsrohr
enthält. In der Verengung des Luftzuführungsrohres ist ein Ultraschallschwinger
mit stromabwärts weisender, zur Rohrachse senkrecht stehender Schwingungsfläche
zentral angeordnet. Im Ringspalt zwischen der Schwingfläche und der Rohrverengung
ragt iri den Luftstrom eine Schwingungslippe hinein.
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Eine derartige Schwingungslippe ist eine in den Luftstrom hineinragende
Wand, die so ausgebildet ist, daß beim Anströmen dieser Wand mit der Luft die dahinter
(d.h. stromabwärts) liegende Luftsäule in Schwingungen versetzt wird. Die Schwingungslippe
kann entsprechend den Zungen von Zungenpfeifen aus einem elastischen Material, z.B.
Metall, gefertigt und mit einem Ende am Luftzuführungsrohr so befestigt sein, daß
sie selbst voM Luftstrom angeregt wird und ihrerseits die stromabwärts liegende
Luft zu Schwingungen, meist akustischen Schwingungen, anregt. In diesem Fall besteht
die Schwingungslippe vorzugsweise aus einem Kranz nebbneinander angeordneter derartiger
Zungen, d.h. aus einem in den Luftstrom ragenden, geschlitzten Blech. Die Schwingungslippe
kann aber auch entsprechend den Zungen von Lippenpfeifen derart gegen den Luftstrom
angestellt sein, daß an ihr nur die vorbeistreichende Luft in Schwingungen versetzt
wird (Hieb-
töne), ohne daß die Scnwir,gungslippe selbst in nennenswerte
Schwingungen gerät.
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Bei dieser Vorrichtung erstreckt sich die Zone, in der infolge der
Schwingungen der Schwingfläche Kavitationen im umgebenden Medium auftreten, strom
abwärts von der Schwingfläche in Richtung der Verbrennungszone des Brenner 5. Die
direkte Einleitung des Brennstoffes auf die Scbwingfläche bewirkt eine vollkommene
Zerstäubung des Brennstoffes von sehr niedrigen bis zu sehr hohen Durchsätzen. Da
die stromaufwärts zur Schwingfläche liegenden Teile des Schwingers vom Luftstrom
umströmt werden, ist ein Rückkriechen von kondensierten Brennstofftröpfchen oder
von auf die Schwingfläche geleitetem flüssigem Brennstoff auf andere Teile des Schwingers
unterbunden. Es hat sich gezeigt, daß dadurch die Standzeit eines Ultraschallschwingers
erheblich vergrößert werden kann5 da ein Rückkriechen von Flüssigkeit rasch zu Ermüdungen
und Uetriebsstörungen führt. Außerdem wird der Schwinger durch den Luftstrom gleichzeitig
gekühlt. Vorteilhaft sind die der Schwingfläche vorgelagerten Teile des Schwingers
von einer tropfenförmigen Kapsel umgeben, wodurch einerseits der Strömungswiderstand
des im Luftstrom liegenden Schwingers verringert, andererseits ein Rückkriechen
des Brennstoffs besonders wirksam unterbunden wird.
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Der Luftstrom im Luftzuführungsrohr stellt eine schwingende Luftsäule
dar, deren Schwingung der Strömungsgeschwindigkeit überlagert ist. Sofern der Abstand
zwischen der Schwingungslippe und der Brennzone des Brenners nicht zu groß gewählt
wird, verhindern die Schwingungen der strömenden Luftsäule eine Rekondensation des
vernebelten Brennstoffes.
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Die Länge des Lu.ftzuführugsrohres von der Schwingungslippe bis zur
Einmündung in den Brennraum eines Brenners kann z.B. 10 bis 50 cm betragen, wobei
an der Einmündung eine Zündeinrichtung, z.B. eine Zündkerze, vorgesehen ist. Das
Zuführungsrohi karin unter Umständen auch direkt in den Brennraum eines Heizkessels
einmünder. Durch entsprechende Ventile für die Luft und den Brennstoff zur stufenlosen
Regelung der Durchsätze kann ein derarti=r Brenner kontinuierlich von kleinen bis
zu großen Durchsätzen geregelt werden. Bei entsprechend großen Luftzahlen kann somit
Heizöl in Haushaltsbrennern rußfrei verbrannt werden. Dies ermöglicht es, den Brennstoff
kontinuierlich an den jeweiligen Heizwärmebedarf anzupassen, ohne daß, wie bei der
üblichen Zweipunktregelung von Haushaltsbrennern, ein großer Heizkessel benötigt
wird, um während der Betriebspausen des Brenners Wärme zu speichern. Das bei der
Zweipunktregelung nötige wiederholte Anspringen des Brenners, das zu einem erhöhten
Energieverbrauch und zu einer erheblichen Abgasbelastung ftihrt, kann also vermieden
worden.
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Ein derartiger Brenner zur Kontinuierlichen überstöchiometrischen
Verbrennung von Heizöl ermöglicht Durchsatzveränderungen im Verhältnis von mindestens
1:8. Sofern dieser Regelbereich nicht ausreicht, können am Brennraum des Brenners
weitere Luftzuführungsrohre mit Schwingungsl.ippen und ZUndeinrichtungen vorgesehen
sein, die stufenweise bei erhöhtem Wärmebedarf zugeschaltet werden können.
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Durch entsprechende Drosselung der Luftzufuhr kann auch eine Verbrennung
mit unterstöchiometrischen Luftzahlen erreicht werden, z.B. Luftzahlen zwischen
0,4 und 0,8. In diesem Fall beobachtet man eine ruhige,
blaue,
nicht ruBende Flamme, die unmittelbar nach Einschalten der Zufuhren von Luft und
Brennstoff sowie der Zündung entsteht. Mit abnehmender Luftzahl steigt der Heizwert
der entstehenden Flammgase, gleichzeitig sinkt deren Temperatur. Dies ermöglicht
es, einen derartigen Brenner als Startgerät für einen katalytischen Spaltgasgenerator
zu verwenden.
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In diesem Fall mundes das Luftzuführungsrohr in eine mit einer Zündeinrichtung
versehene, zum Eingang eines katalytischen Spaltgasgenerators führende Rohrleitung.
In dieser Rohrleitung wird der vernebelte Brennstoff mit der Luft (Primärluft) in
der erwähnten blauen Flamme auf nichtkatalytische Weise verbrannt.
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Die Flammgase werden im Spaltgasgenerator über Katalysatoren geleitet
und führen zu deren rascher Erwärmung. Durch entsprechende Regelung der Luftzahlen
kann erreicht werden, daß die Temperatur der Flammgase einerseits so hoch is-t,
daß die Katalysatoren innerhalb weniger als 60 sec., was in den meisten Fällen als
Startzeit -tolerierbar ist, auf die nötigen Betriebstemperaturen erwärmt werden,
daß andererseits aber die Flammgase nicht so heiß sind, daß es zu einer thermischen
Schadigung der Katalysatoren kommt.
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Die entstehenden Flammgase besitzen außerdem einen ausreichend hohen
Heizwert, so daß eine an den Spaltgasgenerator angeschlossene Verbrennungseinrichtung,
insbesondere eine Brennkraftmaschine, bereits bei kaltem Spaltgasgenerator unmittelbar
nach dem Entzünden des vernebelten Brennstoffes-durch Verbrennung der Flammgase
mit weiterer Luft (Sekundärluft) betrieben werden kann.
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Anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und Figuren wird die Erfindung
näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 und 2 die Anordnung von Luftzuführungsrohr und Ultraschallschwinger
mit Schwingfläche bei zwei Ausführungsformen der Erfindung, Fig. 3 das Schema eines
Brenners nach der Erfindung, der als Startgerät eines Spaltgasgenerators verwendet
wird, Fig. 4 das Schema eines Brenners nach der Erfindung, der als Haushaltsbrenner
verwendet wird.
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In den Fig. 1 und ? ist mit 1 das Luftzuführungsrohr bezeichnet, dessen
Ende eine Verengung 2 aufweist. Durch ein Gebläse 3 wird ein Luftstrom durch das
Luftzuführungsrohr und di.e Verengung gefördert. In der Verengung des Luftzuführungsrohres
ist zentral ein Ultraschallscwinger 4 mit stromabwärts weisender Schwingfläche 5
angeordnet, der in einer arodynamisch geformten Kapsel 13 angeordnet sein kann.
Zwischen der senkrecht zur Erstreckung des Luftzuführungsrohres stehenden Scnwingfläche
und der Rohrverengung entsteht ein Ringspalt 6r in den eine Scwingungsfläche 7 bzw.
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8 hineinragt. Dem über eine Halterung 9 befestigten Ultraschallschwinger
wird in Richtung des Pfeiles über eine Dosiervorrichtung 10 fiüssiger Brennstoff
zugeführt, der durch die Sonotrode des Ultraschallschwingers und durch eine zentrale
Öffnung 11 auf die Oberfläche der Schwingfläche 5 geleitet wird. Mit 12 ist die
Anregungselektronik (Frequenzgenerator) des piezoelektrischen Ultraschallschwingers
2 bezeichnet.
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Der Lufstrom tritt durch den Ringspalt 6 hindurch, umgibt den vernebelten
Brennstoff wie ein zylinderförmiger Mantel und nimmt den Brennstoffnebel mit.
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Durch die Schwingungslippe 7 wird dieser Strömungsmantel
in
Schwingungen verseitz, dia ein Auskondensieren des Brennstoffnabels verhindere.
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In Fig.1 besteht die Schwingegeslippe 7 aus einem ringförmigen ebenen
Blech, daß an seime äußeren RAnd fest (z.B. über Schreuben, einem Nietkranz oder
eine Schweißnaht) mit dem Luftzuführungerohr verbunden ist.
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Der freie innere Rand steht in der Strömung hinein und regt die Strömung
zu Schwingungen an. In Fig. 2 besieht die Schwingungalippe 8 aus einem gegen die
Strömung engestellten ringförmingen Blech, das ebenfalls t mit dem Luftzuführugsrohr
verbunden ist.
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Der innere Rand idt entgegen der Strömungsrichtung aufgebogen und
trägt eine Reihe in Fig. 2 nicht näher dargestellter-) vom inneren Hand aus radial
verlaufender Längsschlitze. Dadurch werden Zungen gebildet, die vom anströmenden
Luftstrom in Schwingungen versetzt werden und diese Schwingungen auf die strömende
Luftsäule übertragen.
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In Fig. 3 ist schematisch ein Aufbau gezeigt, bei dem ein Brenner
nach der Erfindung als Startgerät für.
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einen Spaltgasgenerator 20 verwendet wird. Ein derartiger Spaltgasgenerator
ist z.B. in den deutschen Offenlegungsschriften 25 58 922 und 26 14 670 beschrieben.
Er enthält einen Einlaß für den Dauerbetrieb, über den mittels einer Frischluftleitung
21 und einer Benzineinspritzleitung 22 Brennstoff und Luft zur katalytischen Erzeugung
eines Spaltgases (Brenngases) durch partielle Oxidation zugeführt wird. Außer einem
Reaktionsraum mit einer Katalysatorfüllung für die Umsetzung kann ein derartiger
Spaitgasgenerator Wärmetauscher oder Heizungen zur Erhitzung der Frischluft und
Verdampfung des Brennstoffes sowie zur Aufrechterhaltung der nötigen Reaktionstemperatur
enthalten, ferner sind häufig Mischer und Verteiler vorgesehen,
um
das Brennstoff/Luft-Gemisch gleihmäßig über den Strömungsgnerschnitt des Generators
zu verteilen.
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An den Auslaß 23 des Spaltgasgenerators kann eine Verbrenanngseinr-Lchtung,
z.B. ein Haushaltsbrenner oder eine Brennkraftmaschine, angeschossen selu, in der
das erreugte Brenugas mit einer überstöchimetrischen Luftmenge zu einem schadstoffarmen
Ab8 verbrannt wird. Die Förderung der Erschluft und des Dreunstoffes kann über gesolerte
Fördereinrichtunges er (olgen, kann aber auch z.B. durch den Sog der Brenrkraftnaschine
gelbest geschehen.
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Zum Starten ues Spaltgesgenerators und der aran angeschlossenen Verbrennungßelnrichtung
i.st der Brenner nach der Erfindung über ein Varbindungsrohr 24 an den Einlaß des
Spaltgasgenerators angeschlossen. Das Verbindungsrohr dient als Brennkammer zur
unterstöchiometrischen Voverbrennung des Brennstoffes und trägt eine Zündeiurichtung,
z.B. eine elektrische Zündkerze 25, mit der der Drennstoffnebel stromawärts der
Schwingfläche entzündet werden kann. Dazu werden die dem erfindungsgemäßen Brenner
zuzuführenden Ströme von flüssigem Branustoff (z.B.Rohbenzin) und Frischluft über
geeignete Dosierhähne 26 und 27 so zugeführt, daß die Luftzahl des vernebelten Gemisches
im Verbindungerohr 24 zwischen O,4 und 0,8 beträgt.
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Es entsteht eine ruhig crennende blaue, nicht rußende Flamme mit einer
Flammgastemperatur, , die durch Veränderung der Luftzahl, d.h. des Brennstoff/Luft-Gemischverhältnisses,
eingestellt werden kann. Die heißen Flammgase werden ffier den Einlaß in den Spaltgasgenerator
geleitet und erwärmen dessen Katalysatoren, bevor sie durch den Auslaß Z3 in die
Verbrennungseinrichtung strömen. Der Heizwert der Flammgase reicht aus, tun die
Verbrennungseinrichtung nach Zuführung
weiterer Verbrannungslaft
zumindest mit geringer Last beim Lauft zubelten. Nach weniger als 60 sec. sind die
Katalysatored des Spaltgasgenerators auf Reaktionstemperatur aufgehelyt und die
Zufuhr von Brennstoff und Luft zu dem erumfannungsgemäßen Brenner kann unterbrochen
werden. Nunmehr kann die Verbrannungseinrichtung mit erhöhter Last Detroben werden,
wozu das Brennstoff/Luft-Geminsch über die Leitungen 21 und 22 direkt in den Spaltgasgenerators
ge@@ltel werden.
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Zur Funktionsnüfung des erfindunfsgemäßen Brenners wurde in einem
Testversuch der flüssige Brennstoff über eine Meßbürette 29 zum Brenner fließen
gelassen.
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Der zur Verbetelung nötige Luftstrom wurde durch ein Geblase er zeugt
und mit einem Durchflußmesser 30 gemessen. Beim technischen Einsatz des Brenners
kann auf ein zusätzliches Gebläse verzichtet werden, wenn der Luftstrom auch wahrend
des Stratens bereits durch den Sog der Verbrennungseinrichtung selbst gefördert
wird. Dies ist z.B. möglich, ihmen gleichzeitig mit dem Zünden des efindungsgemäßen
Brenners auch die Verbrennungseinrichtung selbst angelassen wird, z.B.
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der Motor eines Kraftfahrzeuges. Da zum Zerstäuben und Zünden des
Gemisches im erfindungsgemäßen Brenner nur eine vernachlässigbare elekrische Leistung
benötigt wird, kann z.B. bei einem Kraftfahrzeigmotor das gleichzeitige Anlassen
des Brenners und der Brennkraftmaschine von der Starterbatterie ohne Uberlastung
der Batterie erfolgen. Es ist auch beim Dauerbetrieb der Verbrennungseinrichtung
möglich, den Brennstoff stets über den Ultraschallzerstäuber zuzuführen und auf
die Leitungen 21 und 22 zur Zuführung des Brennstoff/LufFt-Gemisches für den Dauerbetrieb
zu verzichten.
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Im Testversuch wurde ein piezoelektrischer Ultraschallschwinger benutzt,
wie er z.B. in der DE-OS 20 32 433 eschrieben ist. Die Resonansfrequenz des Schwingers
betrug 106 hHz, die Anregungselcktronik wird mit einer maximalen Gleichspannung
von 36 V und einem maximalen Strom von 220 mA (Eingengslaistung etwa -7 W) betrieben.
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Die Zerstäuberleristunh liegt bei etwa 0,6 l/h für Wasser und etwa
0,8 lih fUr renzin. Der häufigste Trörfchendurchmesser beträgt dabei 15 bis 20 µm.Das
Gebläse benötigt bei 12 V Spannung etwa 50 W, was auch im Winrerbetrieb neben der
benötigten Anlasserleistung eines Kraftfhrzeugmotors zur Verfügung steht.
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Als Kraftstoff dients ein Rohbenzin der Bruttozusammensetzung C7,11
H14, 85 und einem errechneten Molekulargewicht von 100, 435. Die Dichte des Flüssingbrennstoffs
beträgt bei 20°C etwa 0,74 g/cm3, der Siedebereich liegt zwischen 30 und 200°C.
Der Heizwert des Rohbenzins beträgt etwa 10480 kcal/kg.
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er zugeführte Brennstoffstrom wurde zwischen 0,1 0,81 l/h bei einem
Luftstrom, der Luftzahlen zwischen 0,4 und 0,8 entspricht variiert. Es wurde dabei
stets eine einwandfreie Verbrennung beobachtet. So betrug z.B. bei einem Durchsatz
von 0,4 1/h Benzin und 2,0 Nm3/h Luft (das entspricht einer Luftzahl von 0,6) eine
Flammgaszusammensetzung erhalten von etwa 9 Vol.-% Kohlenmonoxid, 5,5 Vol.-% Kohlendioxid
und etwa 2 Vol.-% Methan. Soweit andere Kohlenwasserstoffe erzeugt wurden, waren
sie gasförmig und konnten mit den Analysengeräten nicht erfaßt werden. Die Rußzahl
des erhaltenen Flammgases wurde zu etwa 1 bestimmt.
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Mit dem gleichen Ultraschallschwinger ist es auch möglich, leichtes
Heizöl mit einem Durchsatz bis
0,8 kg/h zu zerstäuben Die Zerstäuberleistung
kann dabei von diesem Maximalwert bis <uf sehl kleine Werte herunter stufenlos
geregelt werden. Der Luftstrom kann auf überstöchiometrische Luftzahlen eingestellt
werden. Es ist daher möglich, bis zu Helzleistungen von etwa 230 kWh/d einen kontinuierlichen
Haushaltsbrenner zu betreiben. Diese Heizleistung reicut aus, zum ein Einfamilienhsus
zu beheizen, während diskontinuierlich betriebene, kommerzielle Zerstäuberbrenner
einen Mindestdurchsatz von 1,5 kg/h haben. ei einem Haushaltsbrenner nach der Erfindung
kann das Luftzuführungsrohr direkt in den Heizraum des Heizkassels einmünden. bei
ist im Heizraum in Nälle der Brennermündung eine Zündeinri chtung vorgesehen Es
kann aber auch analog zu dem verbindungsrohr 24 der Fig. 3 ein Verbindungsrohr 34
(Fig. 4) zwischen der Verengung des Luftzuführungsrohres 1 und dem Heizkessel 35
vorgesehen sein. Dadurch kann eine besonders gleichmäßige und schadstoffarme Verbrennung
des Brennstoffs erreicht werden, wobei gleichzeitig auch der Ultraschallschwinger
2 thermisch geschützt ist (Fig.4).
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Dabei wird der von einem Gebläse 36 geförderte Luftstrom teilweise
über das Luftzuführungsrohr 1 zu dem Brenner nach der Erfindung, teilweise über
eine Leitung 37 in einen das Verbindungsrohr 34 ringförmig umgebenden Raum 38 und
von dort durch Austrittsschlitze 39 in den Heizraum des Heizkessels 35 geleitet.
Uber Dosiereinrichtungen 40 und 41 werden die Ströme des Brennstoffes und der dem
Brenner bzw. dem Heizraum zuzuführenden Luft so geregelt, daß im Verbindungsrohr
34 eine Vorverbrennung des Brennstoffnebels bei Luftzahlen von etwa 0,4 und im Heizraum
35 die restliche Verbrennung bei überstöchiometrischen Luftzahlen stattfindet. Zum
Zünden des Brenners ist am Verbindungsrohr 34 eine elektrische Zündeinrichtung 42
vorgesehen. Die
Anregungselektronid des Ultraschallschwingers ist
der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.
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Sofern größere Heizleistungen je fordert werden, ist es auch möglin,
mehrere derartige Brenner an den Heizraum des Heizkassels anzuordnen. Dabei kann
bei geringem Wärmebedarf nur ein Brenner mit entsprechend heruntergeregelter Zerstäuberletstung
betrieben werden, währed bei größerem Wärmebedarf die Leistung dieses Brenners entsprechend
herafgeregalt und die weiteren Brenner zugeschaltet werden können. Es ist also ein
kontinuierlicher Betrieb möglich, bei dem die Nachteile des diskontinuierlichen
Betriebes (Kondensationen und Korrosion des Heizkessels während der Betriebspausen,
erhöhte Rußb ildung und Schadstoffemission wahrenJ des Startens, Temperaturwechselbeanspruchung,
Überdimensionierlichen des Heizkessels als Wärinespeicher für die Betriebspausen,
erhöhter Energiebedarf für wiederholtes Starten) vermieden werden Die Standzeit
des erfindungsgemäßen Brenners wird im wesentlichen von der Lebensdauer des Zerstäubers
bestimmt und kann somit großer werden als die im technischen Einsatz geforderten
Mindestintervalle zwi schen zwei Wertungen. Bei Wartung des Brenners ist lediglich
der Schwinger auszutauschen.
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7 Patent ansprüche 4 Fiwen