DE3010078A1

DE3010078A1 - Mit fluessigem brennstoff betriebener brenner fuer heizvorrichtungen

Info

Publication number: DE3010078A1
Application number: DE19803010078
Authority: DE
Inventors: Bernd 8000 München Mittmann
Original assignee: Webasto Werk W Baier GmbH and Co
Current assignee: Webasto Werk W Baier GmbH and Co
Priority date: 1980-03-15
Filing date: 1980-03-15
Publication date: 1981-10-01
Also published as: DE3010078C2; SE8100545L; DE3100744A1; US4395225A

Description

Die Erfindung betrifft einen mit flüssigem Brennstoff betriebenen Brenner für llciz-
vorrichtungen, insl)esondere Fahrzeugheizvorrichtungen, mit einem am einen Ende einer Bremlkammer silzenden Niederdruckzerstäuber, der von einem Bremiereinsatz und einer Düse gebildet ist, die in das von der Bremzkammer abgewendete Ende des Brennereinsatzes hineinragt und die mit Brennstoff und einem Primärluftstrom beaufschlagt ist.
Bei Brennern dieser Art besteht die Neigung zur Ablagerung von Verl)rcnnungsrüclcständen im Bereich des Brennereinsatzes. Solche Ablagerungen machen eine relativ häufige Wartung des Brenners notwendig. Der Ablagerung von Verbrennungsrückständen kann zwar grundsätzlich durch Erhöhung der Primärluftmenge des Brenners entgegengewirkt werrloal. Eine solche Maßnahme ist bei bekannten Brennern jedoch mit verschle chterten Kaltstarte igenschaften verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner zu schaffen, der es erlaubt die Warttmgsinterva lle durch verminderte Rückstandsablagerungen zu verlängern, ohne daß darunter die Isaltstarteigenschaften leiden.
Ausgehend von einem Brenner der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die den Brenner durchsetzende Primärluftmenge in Abhängigkeit von der Brennertemperatur selbsttätig stcuerbar ist Bei einem erfindungsgemäß aufgebauten Brenner kann die Primärluftmenge so eingestellt sein, daß durch ein fettes Gemisch ein einwandfreier Kaltstart sichergestellt ist. Sobald aber der Brenner seine Betriebstemperatur annimmt, erfolgt eine automatische Gemischabmagerung durch Erhöhen der dem Brenner zugehenden Primärluftmenge. Dadurch werden Ablagerungen von VerlJrennungsrUckständen wirkungsvoll verhindert.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Brennereinsatz mit einer Zuleitung für einen Primärzusatzluftstrom versehen. In dieser Zuleitung sitzt ein in Abhängigkeit von der Brennertemperatur gesteuertes Luftventil, mittels dessen bei kaltem Brenner die Zufuhr der Primärzusatzluft mindestens teilweise absperrbar ist. In der Startphase wird daher ohne oder allfsnfalls mit wenig Primärzusatzluft gearbeitet. Nachdem der Brenner aber auf Betriebstemperatur gebracht und die Zerstäubung oder Verdampfung des flüssigen Bremlstoffs sichergestellt ist, wird die Zuleitung für den Zusatzluftstrom freigegeben. Die Primärgesamtluftmenge wird entspre chend erhöht.
Die Zuleitung für PrimärzusatzluEl; kann zweckmäßig eine im Bereich des brennkammerseitigen Endes der Düse liegende Ringkammer bilden. Vorzugsweise sitzt in dieser Ringkammer ein den Durchtritt von Primärzusatzluft temperaturabhängig freigebender oder mindestens teilweise absperrender Bimetaliring. Eine solche Lösung zeichnet sich durch besondere konstruktive Einfachheit und hohe Betriebssicherheit aus.
Die Ringkammer ist vorteilhaft mit einer oder mehreren Primärzusatzluft-Einlaßöffnungen versehen, die mit der Radialrichtung einen spitzen Winkel bilden. Dies sorgt für einen Drall der zugeleiteten Primärzusatzluft. Die Primärzusatzluft legt sich gegen die Wand des Brennereinsatzes an und bläst Brennstofftröpfchen bzw.
sich bildende Verbrennungsrückstände wirkungsvoll weg.
Der Brennereinsatz ist zweckmäßig mit einem Düsenstock und einem koaxial dazuliegenden Brennrohr ausgestattet, die gemeinsam die Ringkammer begrenzen und die vorzugsweise über eine Wärmerückstromdrossel miteinander verbiniden sind.
Die Wärmerückstromdrossel begrenzt die zum Düsenstock zurückgeleitete Wärme auf einen Betrag, der einerseits für eine Brennstoffverdampfung ausreicht, andcrerseits aber ein Aufwärmen des Düsenstocks auf eine Temperatur vermeidet, bei der ein Auskracken erfolgt.
Das Brcnnrohr kann zur Bildung der Wärmerückstromdrossel an dem von der Brennkammer abliegenden Ende einfach einen dünnwandigen rohrförmigen Ansatz aufweisen, in den das brennkammerseitige Ende des Düsenstocks so weit hineinreicht, daß seine vorderc Stirnseite in Abstand von der benachbarten Stirnscite des Brennrohrs liegt.
Der Bimetallring ist vorteilhaft mit seinem Außenumfang am brennkammerseitigen Ende des Düsenstocks befestigt und unter dem Einfluß der I3rcnnerlzetricbsteml)e-ratur in den Ileum zwischen der vorderen Stirnseite des Düsenstocks jind der benachbarten Stirnseite des Brennrohrs hinein auslenkbar.
Um eine Stauwirkung vor dem Brennrohr auszuschließen, ist vorzugsweise der Querschnitt der Brennrohreinlaßöffnung größer als der Querschnitt der Primiirluft/Brennstoff-Auslaßöffnung des Düsenstocks.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ferner der Brennereinsatz axial in Abstand von dem brennkammerseitigen Ende der Düse mit einem Einschnürring versehen, wodurch elne Wärmestauwirkung in dem vor dem Einshnürring liegenden Bereich des Brennrohrs und eine darauf zurückgehende besonders ruhige Verbrennung gewährleistet werden.
Der Brennereinsatz kann in einem axial in Abstand von der Düse liegenden Bereich mit Sekundärltift-E inlaßöffnungen versehen sein, die zweckmäßig als Drallbolirungen ausgebildet sind. Vorteilhaft sitzt der Brennereinsatz in einem Brenncrkopf, der vusammen mit der Außenfläche des Brennereinsatzes eine Luftkammer begrenzt. Aus dieser Luftkammer kann der Brenner sowohl mit Primärzusatzluft als auch mit Sekund ärluft beaufschlagl werden.
Die Erfindung ist Im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen: Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine mit einem erfindungsgemäßen Brenner ausgestattete Heizvorrichtung, Fig. 2 einen Längs schnitt des Brennereinsatzes, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fib. 2, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linic IV-W der Fig. 2, und Fig. 5 einen Längsschnitt der Düse des Brenners nach Fig. 1.
Die in Fig. 1 veranschaulichte Heizvorrichtung weist einen Brennerkopf 1 mit enzym Brennereinsatz 2 auf, der von einem Düsenstock 3 und einem koaxial dazu sitzenden Brennrohr 4 gebildet ist. Das Brennrohr 4 trägt an seinem von der Brennkammer 5 abliegenden Ende einen dünnwandigen rohrförmigen Ansatz 6, der das brennrohrseitige Ende des Düsenstocks 3 umschließt und sich gegen eine Schulter 7 des Düsenstocks 3 anlegt. Die Länge des Ansatzes 6 und die Lage der Schulter 7 sind so gewählt, daß der Düsenstock 3 und das Brennrohr 4 gemeinsam eine Ringkammer 8 begrenzen. Die im Bereich des brennkammerseitigen Endes des Düsenstocks 3 und einer in den Düsenstock eingesetzten Düse 10 liegende Ringkammer 8 steht über in Umfangsrichtung verteilte Bohrungen 11 von Düsenstock 3 und Ansatz 4 mit einer Luftkammer 12 in Verbindung, die von der Außenwand des Brennereinsatzes 2 und der innenwand des Brennerkopfes 1 begrenzt ist. Wie aus Fig. 9 hervorgeht, bilden die Bohrungen 11 mit der Radialrichtung einen spitzen Winkel.
Die Düse 10 ist an eine Zuleitung 13 angeschlossen, in die bei 14 Luft und bei 15 flüssiger Brennstoff, insbesondere Öl, eingespeist wird. Das Luft/Brennstoffgemisch gelangt in eine mittels eines Stopfens 16 abgeschlossene Mittelbohrung 17 der Düse 10 und tritt von dort über Querbohrungen 18 in eine Verdampfungskammer 19, die zwischen der Außenwand des vorderen Düsenteils 20 und der Innenwand des Düsenstocks 3 gebildet ist. Am vorderen Ende der Düse 10 vorgesehene Drallkanäle 21 sorgen für eine Verbindung zwischen der Verdampfungskammer 19 und der Auslaßöffnung 22 des Düsenstocks 3.
In die Luftkammer 12 wird Luft über einen Stutzen 24 eingespeist. Sie kann von dort ül)er die Bohrungen 11 in die Ringkammer 8 gelangen. Ein weiterer Teil dieser Luft kann über schrägverlaufende Drallöffnungr,en 25 als Sekundärluft in das Brennrohr 4 eintreten. Ein Bimetallring 27 ist im Bereich seines Außenumfangs am bremlkammerseitigen Ende des Düsenstocks 3 befestigt. Bei kaltem Brenner sperrt der Bimetallring 27 die Verbindung zwischen den Bohrungen 11 und einer Brennrohreinlaßöffnung 28 ab, die in der dem Düsenstock 3 zugekehrten Stirnwand 29 des Brennrohrs 4 koaxial zur Auslaßöffnung 22 angeordnet ist. Der Bimetallring 27 geht, wenn der Brenner seine Betriebstemperatur amlimmt, in die in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnete Lage über, um Luft aus der Luftkammer 12 über die Bohrungen 11 und die R ingkammer 8 als Primärzusatz luft in das Brennrohr 4 gelangen zu lassen. Eine Glühkerze 30 ragt durch eine seitliche Öffnung 31 des Brennrohrs 4 in das Brelmrohr hinein. Im Bereich zwischen der Glünkerze 30 und den Drallöffnungen 25 bei in det sich ein Einschnürring 32.
Aus der Brennkammer 5 austretende Abgase werden an dem vom Brennereinsatz 2 abliegenden Ende der Brennkammer 5 umgelenkt und durchstreimen einen Ileißgask; .al 34 zwischen der Brennkammerwand und einem Wassermantel 35. Sie verlassen das Geriil Ubcr einen Abgasstutzen 36. Zu erhitzendes Wasser tritt über einen Einlaßstutzen 37 in den Wassermantel ein. Es wird mittels einer Leitwendel 38 zwischen Innenwand 39 und Außenwand 40 des Wassermantels 35 in wendelförmiger Bahn zum Auslaßstutzen 41 geleitet.
Die erläuterte Vorrichtung arbeitet wie folgt: Bei zunächst kaltem Brenner werden Primärluft und flüssiger Brennstoff in die Düse 10 eingespeist. Das Luft/Brennstoffgemisch gelangt über die Auslaßöffnung 22 und die Einlaßöffnung 28 in das Brennrohr 4. Dort wird das Gemisch mittels der Glühkerze 30 gezündet. Der Bimetaliring 27 befindet sich in der Schließstellung. Die %ufllhr von Primärzusatzluft ist al),resperrt. Es wird ein fettes Gemisch erhalten, tlas frei von Kaltstartschwierigkeiten brennt. Das Brennrohr 4 wird durch die Flamme erhitzt. Ein Teil der Wärmc wird über den als Wärmerückstromdrossel wirkenden Ansatz 6 zum Düsenstock 3 und von diesem zur Düse 10 übertragen. Durch entsprechende Querschnittsdimensionierung des Ansatzes 6 ist dafür gesorgt, daß sich der Düsenstock 3 auf eine für eine einwandfreie Verdampfung des Gemischs in der Kammer 19 ausreichende Temperatur crwärmt, die jedoch nicht so hoch ist, daß im Bereich des Düsenstocks ein Auskracken erfolgt. Die Stirnwand 29 des Brennrohrs 4 wirkt dabei als Strahlungsschutz, um ein übermäßiges Aufheizen des Düsenstocks 3 auszuschließen.
Damit andererseits eine unerwünschte Stauwirkung vor der Stirnwand 29 vermieden wird, ist die Brennrohreinlaßöffnung 28 größer dimensioniert als die Auslaßöffnung 22 des Düsenstocks 3. Unter dem Einfluß der Brennerwärme geht der Bimetallring 27 in die in Fig. 2 gestrichelte Stellung über. Er gibt dadurch die Zufuhr von Primärzusatzhift frei. Das Gemisch wird abgemagert. In Verbindung mit der durch die Bohrungen 11 hewirkten Wirbelbewegung der Primärzusatzluft wird erreicht, daß die Verbrennung unmittelbar hinter der ijffnung 28 einsetzt Dadurch heizt sich das Brennrohr 4 so stark auf, daß die Ablagerung von Verbrennungsrückständen im Brennrohr 4 und an der Kerze 30 wirkungsvoll verhindert wird. Der Einschnürring 32 sorgt für einen gewissen Rückstau. Die Verbrennung erfolgt weitgehend gleichmäßig und ruhig.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Sie läßt sich in gleicher Weise wie für Wasserheizgeräte auch bei Luftheizgcräten anwenden, wie sie beispielsweise grundsätzlich aus der VE-AS 24 53 202 bekannt sind. Anstelle eines Verdami,fungszoretiiubers kommen auch rotierell(lc Zerstäube in Frage. Im übrigen kann die temperaturabhängige Steuerung der l:'rimärluftmenge auch auf andere Weise erfolgen.

Claims

Mit flüssigem Brennstoff betriebener Brenner für Heizvorrichtungen.

PATENTANSPiRÜCHE Mit flüssigem Brennstoff betriebener Brenner für Heizvorrichtungen, insbesondere Fallrzeugheizvorrichtungen, mit einem am einen Ende einer Brennkammer sitzenden Niederdruekzerstäuber, der von einem Brennereinsatz und einer Düse gebildet ist, die in das von der Brennkammer abgewendete Ende des Brennereinsatzes hineinragt und die mit Brennstoff und einem Primärluftstrom beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die den Brenner durchsetzende Primärluftmenge in Abhängigkeit von der Brennertemperatur selbsttätig steuerbar ist.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennereinsatz (2) mit einer Zuleitung (8, 11) für einen Primärzusatzluftstrom versehen ist und in dieser Zuleitung ein in Abhängigkeit von der Brennertemperatur gesteuertes Luft ventil (27) sitzt, mittels dessen bei kaltem Brenner die Zufuhr der Primärzusatzluft mindestens teilweise absperrbar ist.
3. Brenner nachAnspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (8,11) für Primärzusatzluft eine im Bereich des brennkammerseltigen Endes der Düse (10) liegende Ringkammer (8) bildet.
4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringkammer (8) ein den Durchtritt von Primärzusatzluft temperaturabhängig freigebender oder mindestens teilweise abspe rrender Bimetallring (27) sitzt.
5. BrennernachAnspruch 3 oder 4, d a dur c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die R ingkammer (8) mit einer nach mehreren Primärzusatzluft-Einlaßöffnungen (11) versehen ist, die mit der Radialrichtung einen spitzen Winkel bilden.
6. Brenner nach einem der Ansprüche 3 blas 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennereinsatz (2) einen Düsenstock (3) und ein dazu koaxial liegendes Brennrohr (4) aufweist, die gemeinsam die Ringkammer (8) begrenzen.
7. Breniier nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, daßderDüsenstocl; (3) und das Brennrohr (4) über eine Wiirmerückstromdrossel (6) miteinander verbunden sind.
8. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennrohr (4) zur Bildung der Wärmerückstromdrossel an dem von der Brennkammer (5) abliegenden Ende einen dünnwandigen rohrförmigen Ansatz (6) aufweist, in den das brennkammerseitige Ende des Düsenstocks (3) so weit hineinreicht, daß seine vordere Stirnseite in Abstand von der benachbarten Stirnseite des Brennrohrs (4) liegt.
9. Brenner nach denAnsprüchen4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallring (27) mit seinem Außenumfang am brenukammerseitigen Ende des Düsenstocks (3) befestigt und unter dem Einfluß der Brennerbetriebstemperatur in den Raum zwischen der vorderen Stirnseite des Düsenstocks (3) und der benachbarten Stirnwand (29) des Brennrohrs (4) hinein auslenkbar ist.
10. Brenner nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Brennrohreinlaßöffnung (28) größer als der Querschnitt der Primärluft/Brennstoff-Auslaßöffnung (22) des Düsenstocks (3) ist.
11. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge ke n n z e i chne t, daß der Brennereinsatz (2) axial in Abstand von dem brelmkammerseitigen Ende der Düse (10) mit einem Einschnürring (32) versehen ist.
12. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dLdurch bre ke nn z e ichne L;, daß der Brennereinsatz(2) in einem axial in Abstand von der Düse (10) liegenden Bereich mit Sekundiirluft-E inlaßöffnungen (25) versehen ist.
13. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die kindärluft-Einlaßöffnungen (25) des Brennereinsatzes (2) auf der dem Diisenstock abgewawken Seite des Einschnürringes (32) angeordnet sind.
14. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärluft-E inlaßöffnungen (25) als Drallbohrungen ausgebildet sind.
15. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß derBremlereinsatz (2) in einem Brennerkopf (1) sitzt, der zusammen mit der Aussenfläche des Brennereinsatzes eine Luftkammer (12) begrenzt.