DE3228446C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftleiteinrichtung für einen Verdampfungsbrenner gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ihr Einsatz erfolgt vorrangig dort, wo wechselnde Betriebsbedingungen, wie schwankende Netzspannungen am Antriebsmotor des Gebläses, Umgebungstemperaturen und Kaminwiderstände auftreten, nämlich in Verbindung mit Wärmetauschern in mobilen Einheiten, wie Kraftfahrzeugen, Booten und Baumaschinen bei einem Brennstoffdurchsatz bis zu 1 kg/h.

Eine gattungsgemäße Luftleiteinrichtung ist bekannt aus der DE-OS 28 36 534. Darin wird ein Hochdruckzerstäuberbrenner mit zusätzlicher Verdampfungsfläche an einem thermisch entkoppelten Verdampfer als mit Auslässen für einen Teil der Luft versehener Körper beschrieben, mit der Brennstoffteilchen in Berührung kommen. Bei einem derartigen Brenner ist bei stabiler Verbrennung bei wechselnden äußeren Bedingungen nicht gleichzeitig eine kurze Baulänge zu erreichen.

Aus der DE-OS 23 30 120 ist ferner ein Verdampfungsbrenner bekannt, bei dem Verdampfungskörper und Luftleiteinrichtung eine Einheit bilden, um eine gute Durchmischung von Brennluft und verdampftem Brennstoff zu erreichen, der der eigentliche Brennraum nachgeordnet ist. Dieser Körper besitzt eine relativ große Masse und Speicherkapazität für Brennstoff, so daß bei plötzlicher Verringerung der Brennluftzufuhr ein Brennen unter Sauerstoffmangel und damit Ruß im Abgas und Ablagerungen in Form von Kokskrusten auf der Verdampfungsfläche unvermeidbar sind.

Weiterhin geht aus der DE-OS 28 55 015 ein Heizölbrenner hervor, bei dem die Brennluft vom Brennluftgebläse über Leitschaufeln, die große Strömungsquerschnitte bilden und dem Brennraum vorgeordnet sind, in den Breich der Verdampfung des auf eine erhitzte Wand geschleuderten Heizöls gelangt. Dieser Brenner neigt bei wechselnden und insbesondere bei hohen Brennraumdrücken zu Verbrennungsschwingungen und ist nur für Kessel mit Brennraumüberdrücken unter 0,1 KPa geeignet.

Schließlich sind Brenner bekannt, wie in "Technische Beschreibung und Einbauanweisung Eberspächer Fahrzeugheizungen," Ausgabe Juni 1978 beschrieben, die die Brennluft mittels Seitenkanalgebläse fördern und über eine topfförmige Luftleiteinrichtung dem Brennraum zuführen. Mit einem eine sehr steile Kennlinie aufweisenden Seitenkanalgebläse können Druckschwankungen brennluft- als auch abgasseitig kompensiert und eine stabile, unempfindliche Verbrennung erzielt werden. Ein Seitenkanalgebläse erzeugt im Betrieb ein lautes für das menschliche Gehör unangenehme Geräusche, zu dessen Verminderung Schalldämpfer und zusätzliche Verkleidungen erforderlich sind und weist gegenüber Radialgebläsen einen aufwendigen Aufbau auf.

Den genannten Verdampfungsbrennern ist die Aneinanderreihung von Luftleiteinrichtung und Brennkammer gemeinsam, wodurch zusätzliche Baulänge in Anspruch genommen werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer gattungsgemäßen Luftleiteinrichtung, mit der auch bei hohen und wechselnden Brennluftdrücken, infolge schwankender Netzspannungen, und brennraumseitigen Widerständen eine stabile Flamme erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die stabilisierende Wirkung der Luftleiteinrichtung resultiert aus der Aufteilung der sich im Raum zwischen der Luftleiteinrichtung und der Verdampfungsfläche ausbildenden Flamme in Teilflammen, die sich erst beim Verlassen dieses Bereiches zu einer geschlossenen Flamme überlagern. Die Teilflammen werden von der durch die Schlitze strömenden Brennluft untereinander abgegrenzt.

Hohe Brennraumdrücke, resultierend aus abgasseitigen Widerständen, sind die Hauptursache für Verbrennungsschwingungen, die in der Flammenwurzel entstehen. Diese Verbrennungsschwingungen werden durch die beschriebene Aufteilung der Flammenwurzel unterbunden, da es nicht zur Überlagerung der bei jeder Verbrennung auftretenden Dynamik der Teilflammen kommt.

Eine weitere vorteilhafte Wirkung der erfindungsgmäßen Luftleiteinrichtung ist ihr Arbeitsbereich über ein weites Brennstoff-Brennluft-Verhältnis, wodurch plötzliche Änderungen des Brennluftdurchsatzes keine unzulässigen Auswirkungen auf die Verbrennung, wie Rußen, Flammenabriß oder Schwingungen, hervorrufen.

Im nahstöchiometrischen Bereich, bei geringerer Strömungsgeschwindigkeit der Brennluft, trägt der durch den Ringspalt zwischen der Luftleiteinrichtung und der Scheibe gelangende Teil der Brennluft wesentlich zu einer guten Durchmischung und damit zur vollständigen Reaktion zwischen Brennluft und Brennstoff bei.

Die Anordnung der Luftleiteinrichtung innerhalb der Brennkammer bringt neben verbrennungstechnischen auch konstruktive Vorteile mit sich. Der Raum unmittelbar vor der Brennkammer steht für andere Bauteile, z. B. für den Antriebsmotor des Brennluftgebläses, zur Verfügung, und eine vorteilhafte geringe Baulänge des Brenners ist möglich.

Zweckmäßig weisen die Schlitze zur Achse des Körpers eine Neigung auf und haben annähernd die gleich axiale Ausdehnung wie die Verdampfungsfläche und ist der Körper an der brennlufteintrittseitigen Stirnwand der Brennkammer befestigt.

Infolge der Schrägstellung der Schlitze erhält die sich aus den Teilflammen bildende Gesamtflamme einen mäßigen Drall. Diese Bündelung der brennenden Gase und ihre Beschleunigung in der Ebene eines Flammeneinschnürringes führen zur Verbesserung des Ausbrandes.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Am Brennergehäuse 1, das den Antriebsmotor 2 mit Brennluftgebläse 3 in Form eines einstufigen Radialgebläses umschließt, sind als Luftleiteinrichtung ein Körper 4, ein Brennkammermantel 5 mit Verdampfungsfläche 6 und Flammeneinschnürring 7, eine Kappe 8, die einen Zündraum 9 bildet, und eine Zündkerzenaufnahme 10 befestigt. Der an der brennlufteintrittseitigen Stirnwand 11 der Brennkammer 14 befestigte rohrförmige Körper 4 besitzt auf seinem Umfang mehrere gleichmäßig verteilte Schlitze 12. Die Schlitze 12 sind zur Achse des Körpers 4 geneigt, ihre Länge ist mit der Breite der Verdampfungsfläche 6 annähernd identisch. Eine Scheibe 13 deckt die in die Brennkammer 14 ragende Stirnfläche des Körpers 4 so ab, daß ein Ringspalt 15 entsteht.

In die Zündkerzenaufnahme 10 ist eine Zündkerze 16 so eingeschraubt, daß deren Glühwendel 17 in den Zündraum 9 ragt, in dessen Bereich der Brennkammermantel 5 und die Verdampfungsfläche 6 unterbrochen sind. Der Brennstoff wird über eine Brennstoffleitung 18 auf die Glühwendel 17 geleitet.

Die vom Brennluftgebläse 3 geförderte Brennluft gelangt durch die Schlitze 12 des Körpers 4 und den Ringspalt 15 in die Brennkammer 14 und reagiert hier mit dem verdampften Brennstoff zu einer Flamme. Im Bereich zwischen dem Körper 4 und der Verdampfungsfläche 6 der Brennkammer 14 bilden sich zunächst Teilflammen entsprechend der Anzahl der Schlitze 12 aus, die sich anschließend zu einer Gesamtflamme vereinigen. Die zur Achse geneigten Schlitze 12 geben der Gesamtflamme einen mäßigen Drall, der in der Ebene des Flammeneinschnürringes 7 stark beschleunigt wird. Ein Teil des Brennstoffes wird in der Startphase auf der Glühwendel 17 gezündet, wärmt die Kappe 8 und die Verdampfungsfläche 6 an, so daß der restliche Brennstoff zunehmend stärker verdampft und die vollständige Verbrennung einsetzt. Nachdem sich die Flamme voll ausgebildet hat, wird die Zündkerze 16 außer Betrieb gesetzt.

Claims (4)

1. Luftleiteinrichtung für einen Verdampfungsbrenner, der aus einer zylinderförmigen Brennkammer (14), die am Innenumfang eine Verdampfungsfläche (6) aus porösem Material besitzt, einer Brennstoffzuführen, einer Zündeinrichtung und einem Brennluftgebläse (3) mit Antriebsmotor besteht, durch das Brennluft einem rohrförmigen, mit Luftauslässen versehenen Körper (4) zuführbar ist, der stromab stirnseitig eine Abdeckung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Schlitzen (12) als Luftauslässe versehene, die Luftleiteinrichtung bildende, Körper (4) sich zentrisch innerhalb der Brennkammer (14) befindet und von der gesamten Brennluft von innen her durchströmt ist und dessen in die Brennkammer (14) ragende Abdeckung durch eine Scheibe (13) gebildet ist, die mit der Stirnfläche des Körpers (4) einen Ringspalt (15) begrenzt.

2. Luftleiteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (12) zur Achse des Körpers (4) geneigt sind.

3. Luftleiteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Schlitze (12) und die Breite der Verdampfungsfläche (6) annähernd gleich sind.

4. Luftleiteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (4) an der brennlufteintrittseitigen Stirnwand (11) der Brennkammer (14) befestigt ist.