DE3237227A1

DE3237227A1 - Brenner fuer fluessigbrennstoff

Info

Publication number: DE3237227A1
Application number: DE19823237227
Authority: DE
Inventors: Jun-Ichiro Akiyama; Yoshihisa Hamamatsu Shizuoka Moriuchi; Mitsuhiro Tanaka
Original assignee: Nippon Gakki Seizo Hamamatsu Shizuoka KK; Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1981-10-09
Filing date: 1982-10-07
Publication date: 1983-06-30
Also published as: US4504215A; DE3237227C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner für Flüssigbrennstoff, und zwar insbesondere auf einen Brenner, der eine vollständige Verbrennung des Brennstoffs, wie etwa Kerosin, im Falle einer zweistufigen Verbrennung ermöglicht,

Die bekannten Brenner für Flüssigbrennstoff umfassen eine Luftzuführleitung, eine Brennstoff-Zuführleitung, einen Brennstoff-Vergaser, einen mit dem Vergaser gekoppelten Zerstäuberring zur Zerstäubung des Flüssigbrennstoffs sowie einen perforierten Verbrennunszylinder, der innen eine Verbrennungskammer und außen eine Gaskammer begrenzt.

Bei Betrieb des Brenners strömt der zugeführte Flüssigbrennstoff in Form einer dünnen Schicht längs der Innenwand des Vergasers zum Zerstäuberring, welcher auf Grund

seines hochtourigen Umlaufs den Flüssigbrennstoff zur Erzeugung von zerstäubtem Brennstoff zerstäubt. Das Gemisch aus zerstäubtem Brennstoff und Frischluft, welche über die Frischluftzufuhrleitung zugeführt wird, wird zum Zwecke der Primärverbrennung in der Verbrennungskammer gezündet.. Diese Primärverbrennung bedingt eine Erhitzung des Brennstoff-Vergasers , wodurch der darin enthaltene Flüssigbrennstoff verdampft und das Brennstoff-Luft-Gemisch einer Sekundärverbrennung innerhalb der Verbrennungskammer nach Durchtritt durch die den perforierten Verbrennungszylinder umgebende Gaskammer unterzogen wird.

Die Verbrennungsbedingungen für den Flüssigbrennstoff hängen von verschiedenen Faktoren ab, wobei eine genaue Einstellung dieser Faktoren für die Bewerkstelligung einer vollständigen •Verbrennung des Brennstoffs im Brenner erforderlich ist. Zunächst ist hinsichtlich des Flüssigbrennstoffs die Ausbildung einer dünnen und gleichmäßigen Schicht auf der Innenwand des Vergasers erforderlich, um eine für die Primärverbrennung ausreichende Zerstäubung sowie eine reichere und schnelle · Verdampfung für die Sekundär Verbrennungen zu ermöglichen. Ferner muß der Zerstäuberring einerseits hochzerstäubten Brennstoff erzeugen und andererseits den zerstäubten Brennstoff über eine breitere Fläche auf der Innenwand des VerbrennungsZylinders verteilen.

Um diesen Forderungen gerecht zu werden, ist es vorgeschlagen worden, den Zerstäuberring mit einem eingeschnittenen Umfangsrand zu versehen, indem beispielsweise radiale Ausschnitte im Rand bzw. der Randkante ausgebildet worden sind. Diese Konstruktion kann allerdings nicht ausreichend eine örtliche Verknappung an Luft in der Verbrennungskammer auf Grund des relativ geringen Luftzuges vermeiden, wodurch eine große Menge an Ruß an der Außenwand des Brennstoff-Vergasers erzeugt wird.

Des weiteren bildet die Tropfenbildung (fuel drop) im Brenner ein ernsthaftes Hindernis für eine vollständige Verbrennung des Brennstoffs. Zur ersten Tropfenbildung kommt es infolge einer Konzentration des Flüssigbrennstoffs an der Außenwand der Luftzuführleitung, welche konstant infolge der Frischluftzufuhr gekühlt wird. Die zweite Tropfenbildung findet am vorderen offenen Ende des Verbrennungszylinders statt. Diese Tropfenbildung ist in der Praxis im wesentlichen unvermeidbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brenner zu schaffen, welcher eine vollständige Verbrennung des Brennstoffs ermöglicht. Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, eine ideale Zerstäubung von Flüssigbrennstoff und eine weite gleichmäßige Verteilung des zerstäubten Brennstoffs zu gewährleisten. Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, ein reicheres Gemisch an zerstäubtem Brennstoff und Frischluft zu erhalten. Ein weiterer Aspekt der Erindung besteht darin, durch unvermeidliche Brennstoffkonzentrationen bedingte Störungen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil der selbständigen Ansprüche enthaltenen Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung in den Unteransprüchen angegeben sind.

Erreicht werden die oben angegebenen Aspekte durch den Einsatz von aktiven und passiven Teilen. Der aktive Teil umfaßt eine spezielle Randkantenkonstruktion des Brennstoff-Zerstäuberrings und/oder die Ausbildung einer glatten Innenwand des Brennstoff-Vergasers. Der passive Teil umfaßt eine spezielle Konstruktion der Außenwand der Luft-Zuführleitung und/oder eine Schranke, welche am vorderen offenen Ende des VerbrennungsZylinders angeordnet ist. Die beiden Teile können •separat oder in Kombination verwendet werden.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines konventionellen Brenners für Flüssigbrennstoff,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausfuhrungsform eines Brenners für Flüssigbrennstoff nach Maßgabe der Erfindung,

Fig. 3A und 3B perspektivische Stirnansichten einer Ausführungsform eines Zerstäuberrings, welche insbesondere für den Brenner gemäß Fig. 2 geeignet ist,

Fig. 4-6 perspektivische Ansichten weiterer Ausführungsformen eines Zerstäuberrings, welche insbesondere für den Einsatz in einem Brenner gemäß Fig. 2 geeignet ist,

Fig. 7A und 7B Schnittansichten einer Ausführungsform einer Brennstoff-Führungseinheit, insbesondere für die Verwendung in einem Brenner gemäß Fig. 2,

Fig. 8A und 8B Schnittansichten einer weiteren Ausführungsform der Brennstoff-Führungseinheit, insbesondere für die Verwendung im Brenner nach Maßgabe von Fig. 2,

Fig. 9A und 9B Schnittansichten einer weiteren Ausführungsform der Brennsto'ff-Führungseinheit, insbesondere für den Brenner gemäß Fig. 2,

Fig. 10 eine Stirnansicht eines Teils des Verbrennungszy·¹ linders, der mit einer Ausführungsform einer Schranke versehen ist, sowie

Fig. 11 und 12 Seitenansichten eines Teils des Verbrennungszylinders, welcher mit weiteren Ausgestaltungen der Schranke versehen ist.

Ein typisches Beispiel eines konventionellen Brenners für flüssigen Brennstoff ist in Fig. 1 dargestellt. Dieser Brenner umfaßt ein hohles zylinderförmiges Hauptgehäuse aus einem vorderen Gehäuseteil 1a und einem hohlen, speziell ausgebildeten hinteren Gehäuseteil 1b, welches am rückseitigen Ende des vorderen Gehäuseteils 1a befestigt ist. Ein Antriebsmotor 2 sitzt im wesentlichen konzentrisch innerhalb des hinteren Gehäuseteils 1b. Eine Welle 3, welche eine Ausgangswelle des Antriebsmotors 2 ist, erstreckt sich zentral und axial in den vorderen Gehäuseteil 1a. An der anderen Äusgangswelle des Antriebsmotors 2 ist ein Gebläse 4 angeschlossen, mittels dem Frischluft dem Verbrennungssystem zugeführt wird. Eine hohle, konisch ausgebildete Luftzuführleitung 5 ist am Vorderende des hinteren Gehäuseteils 1b angeordnet und erstreckt sich axial nach vorne in den vorderen Gehäuseteil 1a und zwar mit Abstand um die Welle 3. Diese Luftzufuhrleitung 5 ist an beiden Enden offen.

Ein konischer Brennstoff-Diffusor 6 ist an das Vorderende der Welle 3 angeschlossen und erstreckt sich nach vorne hin divergierend aus der Luftzuführleitung hinaus, wobei zwischen der gekrümmten Fläche des Diffusors und dem Vorderende der Luftzuführleitung 5 ein Ringspalt belassen wird. Auf dem Brennstof f-Dif fusor 6 ist ein hohler, konisch ausgebildeter Vergaser 7 befestigt, der sich mit Umfangsabstand zur Luftzuführleitung 5 im vorderen Gehäuseteil 1a nach hinten erstreckt. Das hintere Ende des Vergasers 7 besitzt einen Zerstäuberring 8 in Form einer flachen Platte, die außerhalb des Vergasers 7 leicht nach vorne divergiert. Der Ring 8 ist am hinteren Ende des Vergasers 7 beispielsweise durch Punktschweißung befestigt. Aufgrund dieser örtlichen Verbindung verbleiben zwischen dem hinteren Ende des Vergasers 7 und der Stirnfläche des Rings 8 schmale Spalte G, welche im allgemeinen als "Streuspalte" bezeichnet werden.

Ein hohler, perforierter Verbrennungszylinder 9 ist fest und konzentrisch innerhalb des vorderen Gehäuseteils 1a angeord-

net und zwar mit Umfangsabstand zum Vergaser 7 und dem Zerstäuberring 8. Dieser Verbrennungszylinder 9 begrenzt innen eine Verbrennungskammer CC und außen eine Gaskammer GC.

Eine Brennstoff-Zuführleitung S ist am hinteren Gehäuseteil 1b angeschlossen und erstreckt sich innerhalb der Luftzuführleitung 5 nach vorne. Diese Brennstoff-Zufuhrleitung ist mit einer nicht dargestellten Brennstoffquelle verbunden und endet in der Nähe der gekrümmten Oberfläche des Brennstoff-Diffusors 6. Ferner ist am vorderen Gehäuseteil 1a eine Zündkerze I befestigt. Diese Zündkerze ragt in die durch den Verbrennungszylinder 9 gebildete Verbrennungskammer CC.

Im Betrieb des oben beschriebenen Brenners für flüssigen Brennstoff erfolgt die Frischluftzufuhr zum Verbrennungssystem über das Gebläse 4 und erfolgt die Zufuhr von flüssigem Brennstoff über die Brennstoff-Zufuhrleitung S. Insbesondere wird durch die Luftzuführleitung 5 in das Innere des Vergasers 7 ein unter Druck stehender Frischluftstrom" zugeführt. Gleichzeitig strömt ein Teil dieser Luft in die Gaskammer GC zwischen dem Verbrennungszylinder 9 und dem vorderen Gehäuseteil 1a. Der Flüssigbrennstoff von der Zuführleitung S trifft auf die gekrümmte Fläche des Brennstoff-Diffusors 6 und infolge einer Drehung des Brennstoff-Diffusors 6 mit hoher Drehzahl wird der Flüssigbrennstoff auf die Innenwand des Vergasers 7 in Form einer dünnen Schicht gefördert. Der Flüssigbrennstoff wird dann über die Streu- bzw. Zerstäuberspalte G des Ringes 8 aufgrund der durch die hochtourige Drehung des Vergasers 7 erzeugten Zentrifugalkraft ausgeblasen. Auf diese Weise wird der Flüssigbrennstoff pulverisiert, und zerstäubte Brennstoffteilchen werden auf die Innenwand des Verbrennungszylinders zerstreut.

Mittels der Zündkerze I wird der Brennstoff zur Verbrennung des zerstäubten Flüssigbrennstoffs gezündet. Diese Primärverbrennung erhitzt den Vergaser 7, so daß der in Form einer dünnen Schicht auf der Innenwand des Vergasers liegende Flüssigbrennstoff verdampft wird. Das Gemisch aus verdampftem Brenn-

stoff und Luft wird in die Gaskammer GC geführt und in die Verbrennungskammer GC zur Sekundärverbrennung geblasen.

Wie bereits kurz hingewiesen worden ist, gewährleistet diese konventionelle zweistufige Verbrennung keine vollständige Verbrennung des Flüssigbrennstoffs, so daß oftmals unerwünschte öltropfen längs des Verbrennungszylinders 9 entstehen.

Eine Ausgangsform des Brenners für flüssigen Brennstoff gemäß der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt, wobei mit dem Brenner in Fig. 1 übereinstimmende Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

In gleicher Weise wie der konventionelle Brenner umfaßt der erfindungsgemäße Brenner ein vorderes Gehäuseteil 1a, ein hinteres Gehäuseteil 1b, einen Antriebsmotor 2, eine Welle 3, ein Gebläse 4 und eine Luftzuführleitung 50 sowie einen Brennstoff-Diffusor 6, einen Vergaser 70, einen Zerstäuberring 80, einen Brennstoffzylinder 90, eine Brennstoff-Zuführleitung S' sowie eine Zündkerze I. Der Verbrennungszylinder 90 begrenzt innen eine Verbrennungskammer CC und außen eine Gaskammer GC.

Wenn der Antriebsmotor 2 angeschaltet wird, werden der Brennstoff-Piffusor 6 und der Brennstoff-Vergaser 70 mit hoher Drehzahl angetrieben und wird der Flüssigbrennstoff von der Zuführleitung S zur Innenwand 71 des Vergasers 70 gefördert, so daß dort eine dünne Schicht gebildet wird, welche in Richtung auf das rückseitige Ende des Vergasers 70 strömt. Eine · Anzahl von Streuspalten G sind am rückseitigen Ende des Vergasers 70 ausgebildet, wobei bei Erreichen des rückseitigen Endes der Flüssigbrennstoff auf die Innenwand des Zerstäuberrings 80 über die Streuspalte G strömt. Die Zerstäuberkante des Rings 80 zerreißt die Schicht aus Flüssigbrennstoff in eine Anzahl von feinen Partikeln und die zerstäubten Brennstoffpartikel werden auf die Innenwand des perforierten Verbrennungszylinders 90 zerstäubt. Die Primärverbrennung des Brennstoffs mittels der Zündkerze I erhitzt den Vergaser 70,

so daß der Brennstoff innerhalb des Vergasers 70 verdampft wird. Der verdampfte Brennstoff wird dann mit der über die Luftzuführleitung 50 zugeführten Frischluft vermischt und das Gemisch aus verdampftem Brennstoff und Luft wird einer Sekundärverbrennung innerhalb der Verbrennungskammer CC ausgesetzt. Vorzugsweise befindet sich die Wanddicke des Vergasers in einem Bereich von 0,6 bis 1,0 mm.

Für eine ideale Pulverisierung bzw. Zerstäubung des Brennstoffs an der Zerstäuberkante des Zerstäuberrings 80 ist die Bildung einer sehr dünnen und gleichmäßigen Schicht aus Flüssigbrennstoff auf der Innenwand des Vergasers 70 erforderlich. Hierzu ist der erfindungsgemäße Vergaser 70 vorzugsweise mit einer glatten Innenwand 71 versehen. Das Fehlen von ringförmigen Stufen auf der Innenwand des Vergasers 70 ermöglicht eine ideale Ausführung einer sehr dünnen, aber gleichmäßigen Brennstoffschicht und einen kontinuierlichen glatten Strom der Brennstoffschicht in Richtung auf das hintere Ende des Vergasers 70. Der dünne, gleichmäßige und kontinuierliche Aufbau dieser Brennstoffschicht bedingt eine ideale Zerstäubung des Brennstoffs durch den Zerstäuberring 80.

Dem Zerstäuberring 80 kommen zwei Hauptfunktionen zu, nämlich einmal eine Zerstäubung des Flüssigbrennstoffs und andererseits die Zufuhr von Frischluft in die Verbrennungskammer CC. Ferner ist es für eine bessere Primärverbrennung innerhalb der Verbrennungskammer CC erforderlich, daß der zerstäubte Brennstoff gleichmäßig über eine breite Fläche der Innenwand des Verbrennungszylinders 90 verteilt wird.

Die in den Figuren 3A und 3B dargestellte Ausgangsform der Erfindung, bei welcher der Zerstäuberring 80 an seiner Kante mit einer Anzahl von Zerstäuberführungen 81 versehen ist, erfüllt diese Forderungen. Jede Zerstäuberführung 81 besitzt die Form eines Nagels, der von der Kante jedes Zerstäuberrings 80 nach außen vorsteht und in Drehrichtung des Zerstäu-

herrings 80 gerichtet ist. Benachbarte Führungen 81 sind durch einen Ausschnitt 82 getrennt. Beispielsweise sind 36 Führungen 81 an der Kante des Rings mit entsprechend 36 Ausschnitten 82 vorgesehen. Die Anzahl der Zerstäuberführungen 81 kann allerdings je nach Bedarf in Anbetracht der tatsächlichen Verbrennungsbedingungen gewählt werden. Obgleich die Führungen 81 auf der Kante des Rings 80 in vorzugsweise gleichen Intervallen angeordnet sein sollten, können diese jedoch auch örtlich in verschiedenen Abschnitten auf dem Rand des Rings zusammengefaßt sein.

Wenn der Ring 80 in Richtung des Pfeils R umläuft, strömt der in Schichtform vorliegende flüssige Brennstoff durch die Ausschnitte 82 und wird durch die Zerstäuberführungen 81 geführt, so daß er zerstäubt und über einen breiten Flächenbereich auf der Innenwand des Verbrennungszylinders 90 verteilt wird.· Gleichzeitig saugen die Zerstäuberführungen 81 in die Verbrennungskammer CC eine erhöhte Luftmenge an, um das Vermischen des zerstäubten Brennstoffs mit der Frischluft im Sinne einer besseren Verbrennung während der Primärverbrennung zu fördern. Augenscheinlich reduziert eine abrupte und vollständige Verbrennung während der Primärverbrennung wesentlich die Möglichkeit einer unerwünschten Tropfenbildung des Brennstoffs im Verbrennungszylinder 90.

In den Figuren 4 bis 6 sind weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele des Zerstäuberrings dargestellt.

In der in Fig. 4 dargestellten Konstruktion ist der Zerstäuberring 80 mit einer Anzahl von rechteckförmigen Führungen 83 versehen, die durch Ausschnitte 84 getrennt sind. Jede Zerstäuberführung 83 liegt in Form eines rechteckigen Teils vor, welches durch einen radialen Einschnitt in den Rand des Zerstäuberrings 80, Anheben des zwischen den Einschnitten liegenden Abschnitts und Drehen des angehobenen Abschnitts nach außen vorzugsweise in Richtung der Tangente an den Punkt des Rands des Rings 80 gebildet wird. Die Zerstäuberführungen 83

können separat vom Zerstäuberring 80 hergestellt und am Rand bzw. der Kante des Zerstäuberrings 80 beispielsweise durch Punktschweißung befestigt werden, so daß jede Führung sich in örtlich tangentialer Richtung radial nach außen erstreckt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist der Zerstäuberring 80 an seiner Randkante mit einer Anzahl von rechteckförmigen Zerstäuberführungen 85 versehen, die jeweils sich nach innen erstrecken und zwar vorzugsweise in Richtung der Tangente an den Punkt der Randkante. Die Zerstäuberführungen 85 sind durch rechteckförmige Ausschnitte 86 unterteilt.

Beim Aufbau nach Fig.6 ist der Zerstäuberring 80 an seinem Rand mit einer Anzahl von Zerstäuberführungen 81 gemäß den Figuren 3A und 3B und einer Anzahl von Zerstäuberführungen 83 gemäß Fig. 4 in abwechselnder Anordnung versehen. Die abwechselnde Anordnung kann auch in Form einer Kombination der Zerstäuberführungen 81 gemäß den Figuren 3A und 3B mit den Zerstäuberführungen 85 gemäß Fig. 5 oder einer Kombination der Zerstäuberführungen 83 gemäß Fig. 4 mit den Zerstäuber-, führungen 85 gemäß Fig. 5 bewerkstelligt werden. In jedem Fall bedingt die abwechselnde Anordnung unterschiedlicher Zerstäuberführungen eine bessere Pulverisierung des Flüssigbrennstoffs und eine reichere Luftzufuhr in die Verbrennungskammer CC.

Während der kontinuierlichen Verbrennung basierend auf der zweistufigen Verbrennung werden im Brenner blaue Flammen beobachtet, welche die vollständige Verbrennung des zugeführten Flüssigbrennstoffs anzeigen. Allerdings werden gelegentlich gelbe Flammen während der kontinuierlichen Verbrennung im Brenner erzeugt, was auf der Konzentration an Brennstoff im Vergaser 70 auf der Außenwand der Luftzuführleitung 50 beruht, welche konstant durch den hindurch geführten Frischluftstrom gekühlt wird. Der auf diese Weise auf der Außenwand der Luftzuführleitung 50 angesammelte Brennstoff tropft schließlich auf die Innenwand des Vergasers 70 und stört da-

bei bereits auf der Innenwand die Gleichförmigkeit der dünnen Brennstoffschicht. Die bedingt naturgemäß eine erschwerte Pulverisierung bzw. Zerstäubung des Flüssigbrennstoffs durch den Zerstäuberring 80 und eine Erzeugung der gelben Flammen innerhalb der Verbrennungskammer CC, welche eine unvollständige Verbrennung des Flüssigbrennstoffs anzeigt. Sogar dann, wenn der Vergaser 70 mit einer glatten Innenwand 71 und/oder der Zerstäuberring 80 mit den Zerstäuberführungen 81, 83 und 85 nach Maßgabe der vorhergehenden Ausführungsbeispiele der Erfindung versehen sind, ist die Erzeugung von gelben Flammen unvermeidlich, solange die Luftzufuhrleitung 50 durch den konstanten Frischluftzustrom gekühlt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der auf der Außenwand der Luftzuführleitung 50 konzentrierte Brennstoff zur Verdampfung in die Gaskammer GC eingeführt, um die Erzeugung von gelben Flammen zu verhindern. Insbesondere ist, wie in Fig. 7A dargestellt, die Luftzuführleitung 50 an ihrer unteren Seite mit einer Brennstoff-Führungseinheit 51 versehen, welche sich in Axialrichtung längs der Außenwand der Luftzufuhrleitung 50 erstreckt.

Im Falle der Ausführungsform nach den Figuren 7A und 7B besitzt die Brennstoff-Führungseinheit 51 die Form eines feuerbeständigen Metalldrahts 511, welcher an beiden Enden an die Außenwand der Luftzufuhrleitung 50 geschweißt ist, wobei zur Außenwand hin ein leichter. Spalt belassen worden ist. Die Brennstoff-Führungseinheit 51 gemäß den Figuren 8A und 8B besitzt die Form eines feuerbeständigen Metallstreifens*512, der mit erhabenen Haken 512a versehen ist, die in entsprechenden Schlitzen 50a in der Wand der Luftzuführleitung 50 aufgenommen sind. Ferner besitzt die Brennstoff-Führungseinheit 51 im Falle der Ausführungsform nach Figuren 9A und 9B die Form eines Absorberstreifens 513, welcher durch Haltehaken 50b, die von der Wand der Luftzuführleitung 50 abstehen, gehalten ist.

Mit dem oben beschriebenen Aufbau einer Brennstoff-Führungseinheit 51, welche an der Luftzufuhrleitung 50 befestigt ist, strömt der auf der Außenwand der Luftzuführleitung 50 konzentrierte Flüssigbrennstoff längs der Brennstoff-Führungseinheit 51 nach hinten* Sobald der Brennstoff das hintere Ende der Luftzufuhrleitung 50 erreicht, wird der Flüssigbrennstoff in die Gaskammer GC außerhalb des Verbrennungszylinders 90 zum Zwecke der Verdampfung eingeführt.

Da der auf der Außenwand der Luftzuführleitung 50 konzentrierte Flüssigbrennstoff aufgrund der Brennstoff-Führungseinheit 51 aus dem Vergaser 70 weggeführt worden ist, kommt es nicht zur Bildung von gelben Flammen in der Verbrennungskammer CC, so daß von einer vollständigen Verbrennung des zugeführten Brennstoffs ausgegangen werden muß.

Trotz der vorhergehenden Maßnahmen nach Maßgabe der Erfindung, besteht noch eine Möglichkeit zu einer Tropfenbildung am vorderen offen Ende des Verbrennungszylinders 90, da die Brennstoffverbrennung im Brenner mehr oder weniger starken Schwankungen durch leichte Änderung der Faktoren, wie etwa Luftzufuhr, Brennstoffzufuhr, Drehzahl und Zerstäubung, unterworfen ist.

Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine derartige Tropfenbildung durch eine Schranke 91 am vorderen offen Ende des Verbrennungszylinders 90 gemäß Fig. 2 blockiert.

Im Falle der Ausführungsform nach Fig. 10 besitzt die Schranke 91 die Form einer gewölbten Schwelle 911, welche am unteren vorderen Rand des Verbrennungszylinders 90 befestigt ist. Der zum vorderen Rand längs der Innenwand des Verbrennungszylinders 90 strömende Flüssigbrennstoff wird durch die Schwelle 911 blockiert, die am Rand angeordnet ist, und der Primärverbrennung unterzogen. Die Höhe der Schwelle 911 kann entweder über die gesamte Länge gleichmäßig sein, wie in

Fig. 10 durch fest ausgezogene Linien dargestellt ist, oder an den entfernten Enden abnehmen, wie durch strichpunktierte Linien- in Fig. 10 dargestellt ist.

Als Ersatz für die separate Schwelle 911, die am Vorderrand des Verbrennungszylinders 10 gemäß Fig. 10 angeordnet ist, kann die Schranke 91 gemäß Fig. 11 durch eine bogenförmige Umbiegung des Vorderrands 912 des vorderen Gehäuseteils 1a gebildet sein, welche radial nach innen vorsteht und den vorderen Rand des Verbrennungszylinders 90 umfaßt.

Eine weitere Ausgestaltung ist in Fig. 12 dargestellt, wonach die Schranke 91 die Form einer bogenförmigen Ausbauchung 913 am Vorderrand des Verbrennungszylinders 90 besitzt, welche radial nach innen vorsteht.

Anstelle der bogenförmigen Ausbildungen gemäß den Figurendarstellungen kann sich die Schranke 91 auch über den gesamten Umfang des Vorderrands des VErbrennungszylinders 90 erstrecken. Ferner können zwei oder mehrere Sätze von Schranken 91 an Stellen längs des Umfangs des Vorderrands des Verbrennungszylinders 90 angeordnet werden.

Leerseite

Claims

• °f=A°TEN*tÄfJWÄ*LTE" KLAUS D. KIRSCHNER WOLFGANG GROSSE

DIPL.-PHYSIKER

Nippon Gakki Seizo Kabushiki Kaisha

Hamamatsu, Japan

DIPL.-INGENIEÜR .

ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPAISCHEN PATENTAMT

HERZOG-WILHELM-STR. 17 D-8 MÜNCHEN 2

IHR ZEICHEN YOUR REFERENCE-

UNSER ZEICHEN. OUR REFERENCE

K 4160 Gs/bo

datum: 7. Oktober 1982

Brenner für Flüssigbrennstoff

Patentansprüche

f)

Brenner für Flüssigbrennstoff mit einem hohlen zy- ^Linderförmigen Gehäuse, einer konzentrisch im Gehäuse angeordneten Antriebswelle, einer mit dem Gehäuse gekoppelten und die Antriebswelle mit Umfangsabstand umgebenden Luftzuführleitung, einem am vorderen Ende der Antriebswelle angeordneten, konisch ausgebildeten Brennstoff Vergaser, einem hohlen, perforierten- Verbrennungszylinder, der im Gehäuse angeordnet ist und innen eine Verbrennungskammer um den Vergaser und außen eine durch das Gehäuse umgebene Gaskammer bildet, einer Einrichtung zur Zuführung von Flüssigbrennstoff zum Verbrennungssystem, einer Einrichtung für die Zufuhr von Frischluft zum Verbrennungssystem sowie mit einem am hinteren Ende des Vergasers angeordneten, plattenförmigen Zerstäuberring, der mit Zerstäuberspalten für den Durchtritt von Flüssigbrennstoff versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Zerstäuberring (80) an seinem Urafangsrand mit abwechselnd angeordneten Zerstäuberführungen (81, 83, 86) und Auschnitten (82, 84) zur besseren Zerstäubung des Flüssigbrennstoffs versehen ist.
2. Brenner für Flüssigbrennstoff mit einem hohlen zylinderförmigen Gehäuse., einer konzentrisch im Gehäuse angeordneten Antriebswelle, einer mit dem Gehäuse gekoppelten und

die Antriebswelle mit Umfangsabstand umgebenden Luftzuführleitung, einem am vorderen Ende der Antriebswelle angeordneten, konisch ausgebildeten Brennstoff-Vergaser, einem hohlen, perforierten Verbrennungszylinder, der. im Gehäuse angeordnet ist und innen eine Verbrennungskammer um den Vergaser und außen eine durch das Gehäuse umgebene Gaskammer bildet, einer Einrichtung zur Zuführung von Flüssigbrennstoff zum Verbrennungssystem, einer Einrichtung für die Zufuhr von Frischluft zum Verbrennungssystem sowie mit einem am hinteren Ende des Verga'sers angeordneten, plattenförmigen Zerstäuberring, der mit Zerstäuberspalten für den Durchtritt von Flüssigbrennstoff versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhrleitung (50) mit einer Brennstoff-Führungseinheit (51) versehen ist, welche den auf der Außenwand der Leitung konzentrierten Flüssigbrennstoff zu einer Gaskammer (GC) führt.
3. Brenner für Flüssigbrennstoff mit einem hohlen zylinderförmigen Gehäuse, einer konzentrisch im Gehäuse angeordneten Antriebswelle, einem am vorderen Ende der Antriebswelle angeordneten, konisch ausgebildeten Brennstoff-Vergaser, einem hohlen, perforierten Verbrennungszylinder, der im Gehäuse angeordnet ist und innen eine Verbrennungskammer um den Vergaser und außen eine durch das Gehäuse umgebene Gaskammer bildet, einer Einrichtung zur Zuführung von Flüssigbrennstoff zum Verbrennungssystem, einer Einrichtung für die Zufuhr von Frischluft zum Verbrennungssytem sowie mit einem

am hinteren Ende des Vergasers angeordneten, plattenförmigen Zerstäuberring, der mit Zerstäuberspalten für den Durchtritt von Flüssigbrennstoff versehen ist, dadurch ge kennzeichnet, daß der Verbrennungszylinder (90) mit zumindest einer Schranke (91) versehen ist, die am Vorderrand des Verbrennungszylinders angeordnet ist und ein Ausströmen des Flüs-' sigbrennstoffs aus dem vorderen offenen Ende blockiert.
4. Brenner für Flüssigbrennstoff mit einem hohlen zylinderförmigen Gehäuse, einer konzentrisch im Gehäuse angeordneten Antriebswelle, einer mit dem Gehäuse gekoppelten und die Antriebswelle mit Umfangsabstand umgebenden Luftzufuhrleitung, einem am vorderen Ende der Antriebswelle angeordneten, konisch ausgebildeten Brennstoff-Vergaser, einem hohlen, perforierten Verbrennungszylinder, der im" Gehäuse angeordnet ist und innen eine Verbrennungskammer um den Vergaser und außen eine durch das Gehäuse umgebene Gaskammer bildet, einer Einrichtung zur Zuführung von Flüssigbrennstoff zum Verbrennungssystem, einer Einrichtung für die Zufuhr von Frischluft zum Verbrennungssystem sowie mit einem am hinteren Ende des Vergasers angeordneten, plattenförmigen Zerstäuberring, der mit Zerstäuberspalten für den Durchtritt von Flüssigbrennstoff versehen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Vergaser (70) mit einer glatten und stufenlosen Innenwand versehen ist, so daß sich auf der Innenwand eine ideal gleichmäßige dünne Schicht von Flüssigbrennstoff bildet.
5. Brenner für Flüssigbrennstoff mit einem hohlen zylinderförmigen Gehäuse, einer konzentrisch im Gehäuse angeordneten Antriebswelle, einer mit dem Gehäuse gekoppelten und die Antriebswelle mit Umfangsabstand umgebenden Luftzuführleitung, einem am vorderen Ende der Antriebswelle

angeordneten, konisch ausgebildeten Brennstoff-Vergaser, einem hohlen, perforierten Verbrennungszylinder, der im Gehäuse angeordnet ist und innen eine Verbrennungskammer um den Vergaser und außen eine durch das Gehäuse umgebene Gaskammer bildet, einer Einrichtung zur Zuführung von Flüssigbrennstoff zum Verbrennungssystem, einer Einrichtung für die Zufuhr von Frischluft zum Verbrennungssystem sowie mit einem am hinteren Ende des Vergasers angeordneten, plattenförmigen Zerstäuberring, der mit Zerstäuberspalten für den Durchtritt von Flüssigbrennstoff versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff-Vergaser (70) mit einer glatten und stufenlosen Innenwand versehen ist, so daß sich auf der Innenwand eine ideal gleichmäßige dünne Schicht von Flüssigbrennstoff ausbildet, und daß der Zerstäuberring (80) an seinem Umfangsrand mit abwechselnd angeordneten Zerstäuberführungen (81, 83, 86) und Ausschnitten (82, 84) zur besseren Pulverisierung des Flüssigbrennstoffes versehen ist.
6. Brenner für Flüssigbrennstoff mit einem hohlen zylinderförmigen Gehäuse,'einer konzentrisch im Gehäuse angeordneten Antriebswelle, einer mit dem Gehäuse gekoppelten und

die Antriebswelle mit Umfangsabstand umgebenden Luftzuführleitung, einem am vorderen Ende der Antriebswelle angeordneten, konisch ausgebildeten Brennstoff-Vergaser, einem hohlen, perforierten Verbrennungszylinder, der im Gehäuse angeordnet ist und innen ein Verbrennungskammer um den Vergaser und außen eine durch das Gehäuse umgebene Gaskammer bildet, einer Einrichtung zur Zuführung von Flüssigbrennstoff zum Verbrennungssystem, einer Einrichtung für die Zufuhr von Frischluft zum Verbrennungssystem sowie mit einem am hinteren Ende des Vergasers angeordneten, plattenförmigen Zerstäuberring, der mit Zerstäuberplatten für den Durchtritt von Flüssigbrennstoff versehen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführleitung (50) mit einer Brennstoff-Führungs-

φ β « ρ · β ·

O 9 ft β »

> O β · α q · «αϊ

einheit (55) versehen ist, welche auf der Außenwand konzentrierten Flüssigbrennstoff zu einer Gaskammer (GC) führt, daß der Brennstoff-Vergaser (70) mit einer glatten und stufenlosen Innenwand versehen ist, so daß sich auf der Innenwand eine ideal gleichmäßige dünne Schicht von Flüssigbrennstoff ausbildet, daß der Zerstäuberring (80) an seinem Umfangsrand mit abwechselnd angeordneten Zerstäuberführungen (81, 83, 86) und Ausschnitten (82, 84) zur besseren Zerstäubung des Flüssigbrennstoffs versehen ist, und daß der Verbrennungszylinder (90) mit zumindest einer Schranke (91) versehen ist, die am vorderen Rand des Zylinders angeordnet ist und das Ausströmen von Flüssigbrennstoff aus dem vorderen offenen Ende verhindert.
7. Brenner nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Zerstäuberführungen (81) die Form eines radial nach außen aus dem Umfangsrand vorstehenden und in Drehrichtung des Rings (80) gerichteten Nagel besitzt.
8. Brenner nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Zerstäuberführungen (83) die Form eines im wesentlichen rechteckförmigen Teils besitzt, das sich in tangentialer Richtung radial nach außen erstreckt.
9. Brenner nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Zerstäuberführungen (86) die Form eines im wesentlichen rechteckförmigen Teils besitzt, das sich in tangentialer Richtung nach innen erstreckt.
10. Brenner nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberführungen (81) eine Anzahl von Nägeln besitzt, die vom Umfangsrand radial nach außen vorstehen und in Drehrichtung des Zerstäuberrings (80) ausgerichtet sind, sowie eine Anzahl von im wesentlichen rechteckförmigen Teilen besitzt, die sich in tangentialen Richtungen erstrecken, und daß die Nägel (81) und die Teile (83,

86) über den Umfangsrand abwechselnd angeordnet sind.
11. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Teile (83) nach außen erstrecken.
12. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Teile (86) nach innen erstrecken.
13. Brenner nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberführungen eine Anzahl von im wesentlichen rechteckförmigen Teilen (83, 86), die sich in tangentialen Richtungen erstrecken sowie nach innen und außen vorstehende Teile (83, 86) besitzen.
14. Brenner nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Führungseinheit (51) die Form eines feuerbeständigen geradlinigen Metalldrahts (511) besitzt, der sich in Längsrichtung über die Außenwand der Luftzuführleitung (50) erstreckt und an beiden Enden der Außenwand unter Belaß eines geringen Spalts zur Außenwand befestigt ist.
15. Brenner nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Führungseinheit (51) die Form eines feuerbeständigen Metallstreifens (512) besitzt, welcher an die Außenwand angekoppelt ist und sich in Längsrichtung längs der Außenwand der Luftzuführleitung (50) erstreckt.
16. Brenner nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeich- · net, daß die Brennstoff-Führungseinheit (51) die Form eines Absorber-Streifens (513) besitzt, welcher an die Außenwand angekoppelt ist und sich in Längsrichtung über die Außenwand der Luftzuführleitung (50) erstreckt.
17. Brenner nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schranke (91) die Form einer bogenförmigen

Schwelle (911) besitzt, die am Vorderrand des Verbrennungszylinders (90) angeordnet ist.
18. Brenner nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Schranke (91) über ihre gesamte Länge gleichmäßig ist.
19. Brenner nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Schranke (91) an den gegenüberliegenden Enden · abnimmt.
20. Brenner nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schranke (91) einen bogenförmig umgebogenen Vorderrand (912) des Gehäuses (1a) besitzt, welcher den vorderen Rand des VerbrennungsZylinders (90) umfaßt und sich radial nach innen erstreckt.
21. Brenner nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schranke (91) die Form einer bogenförmigen Ausbauchung (913) besitzt, die am Vorderrand des Verbrennungszylinders (90) gebildet ist und radial nach innen vorsteht.