DE3243395C2

DE3243395C2 - Verdampfungsbrenner für flüssigen Brennstoff

Info

Publication number: DE3243395C2
Application number: DE3243395A
Authority: DE
Inventors: Peter Johan Mads Clausen; Jorgen Hartvig Petersen; Hilmer Orum Nordborg Rasmussen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1982-11-24
Filing date: 1982-11-24
Publication date: 1985-07-25
Also published as: NL8304013A; IT8368231A0; SE8306418D0; GB8331202D0; DE3243395A1; IT1159643B; SE454368B; SE8306418L; DK526083D0; JPS59107109A; FR2536507A1; AT391543B; CA1221901A; JPH0228921U; FR2536507B1; ATA378083A; DK158243C; US4472133A; CH663265A5; GB2130707B

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betrieb eines Vergasungsbrenners wird flüssiger Brennstoff einer Vergasungskammer zugeführt, dort bis zur Vergasung beheizt und dann im wesentlichen als Gas in einen Brennraum abgegeben, wo es zumindest mit dem überwiegenden Teil der Verbrennungsluft vermischt wird. Die Vergasungskammer wird in einer Reinigungsphase, die während einer Unterbrechung der Brennstoffzufuhr stattfindet, auf eine Reinigungstemperatur beheizt, bei der Ablagerungen an der Kammerwand zu Asche verbrennen. Die Asche wird dann in den Brennraum ausgeblasen, z. B. von während der Reinigungsphase zugeführter Reinigungsluft. Die Vergasungskammer wird im wesentlichen durch ein zentrisch zum Kanalsystem (10) verlaufendes Vergasungsrohr (2) gebildet. Der Querschnitt der Austrittsöffnung (5) beträgt mindestens 5% des Innenquerschnitts des Vergasungsrohres (2). Ein Steuergerät (28) besitzt eine so ausgelegte Programmschaltung (60), daß beim Vorhandensein eines Sperrsignals (R) am ersten Ausgang (61) und beim Auftreten eines Reinigungssignals (S) der zweite Ausgang (62) ein Schaltsignal (T) abgibt, aufgrund dessen der Heizvorrichtung (2) eine zum Verbrennen von Ablagerungen in der Vergasungskammer (1) ausreichende elektrische Leistung zugeführt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdampfungsbrenner für flüssigen Brennstoff nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Verdampfungsbrenner dieser Art (DE-OS 31 09 512) ist die Verdampfungskammer mit einer Austrittrdüse versehen, ehr ein Auslaßventil zugeordnet ist. Die bei der Verdampfung an den Wänden der Verdampfungskammer entstehenden Ablagerungen sollen dadurch vermieden werden, daß die Verdampfungskammer '<eir-e Lufteinlaßöffnungen aufweist und mil mindestens einem antreibbaren Wischer versehen ist. welcher im Betrieb mindestens die beheizbare Wand der Verdampfungskammer bestreicht. Durch die Verwendung des Wischers und des zugehörigen Antriebsrnotors sowij durch die Tatsache, daß der Wischer der Verdampfungstemperatur ausgesetzt ist, entstehen erhebliche Schwierigkeiten für die Konstruktion und den Betrieb. Insbesondere haben die als Wischer eingesetzten Bürsten aus Stahl o. dgl. bei dei erforderlichen V:rdampfungst^mperatur und dem üblichen Schwefelgehall des Öls eifie Heringe Lebensdauer.

Es ist lerne^r ein Verdampfungsbrenner bekannt (VDI Berichte Hr. 423,1981, Seiten 175 bis 180), bei dem die Verdampfungskammer aus einer Vielzahl von Kanälen kleiner Que^rschnitts besteht, die in einem Hohlzylinder untergebracht sind, der am äußeren Umfang eine elektrische Hei^wickluni; trägt. Ein Steuergerät beeinflußt die Brennstoffzufuhr, die Luftzufuhr und die elektrische Heizvorrichtung. Das Steuergerät besitzt Eingänge für den Betrieb beeinflussende Kenngrößen und weist eine Programmsteuerung auf.

Es ist ferner bekannt, Backöfen einer pyrolytischen Selbstreinigung zu unterziehen (»etz-b« 1973, Heft 23, Seiten M171 bis M172). Zu diesem Zweck besitzen die Backöfen neben den normalen Grill-, Brat- und Eackheizkörpern meist zusätzliche Heizkörper, die ausschließlich der Selbstreinigung dienen und die erforderliche Selbstreinigungstemperatur von ca. 500° C hervorrufen. Darüber hinaus ist ein Nachverbrenner mit einem spezieilen Heizkörper und einem Katalysator vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verdampfungsbrenner der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß eine selbsttätige Reinigung der Verdampfungskammer auf einfache Weise möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Durch die Beheizung der Verdampfungskammer ohne Brennstoffzufuhr und ohne die -iamit verbundene Wärmeabfuhr lassen sich sehr leicht fte^:nigungstemperaturen erzielen, bei denen die Ablagerungen, die überwiegend aus Kohlenstoff bestehen, zu Asche verbrennen. Die Asche läßt sich dann verhältnismäßig leicht im wesen'-'.chen vollständig ausblasen. Durch diese Selbstreinigung sind die Wände der Verdampfungskammer so sauber, daß beim anschließenden Verdampfungsbetrieb ein sehr guter Wärmeübergang auf den zu verdampfenden Brennstoff erfolgt. Infolge dieser Reinigung können auch minderwertige, stark verschmutzte Brennstoffe mit hoher Viskosität und/oder hoher Dichte verfeuert werden. Da die Asche bei der nächsten Brennstoffzufuhr vom dann sich entwickelnden Dampf mitgerissen wird, brauchen keine besonderen Maßnahmen für den Ausblasevorgang getroffen zu werden. Da keine mechanischen Mittel zur Beseitigung der Ablagerung benötigt werden und die ohnehin vorhandene Heizvorrichtung auch für den Reinigungsvorgang ausgenutzt werden kann, ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau des Verdampfungsbrenners.

Jas Verdampfungsrohr gemäß Anspruch 2 hat einen im Vergleich zu mehreren parallel geschalteten Verdarnpfungskanälen großen Querschnitt. Auch der Austrittsquerschnitt ist dementsprechend <*roß. auf jeden Fall um Größenordnungen größer als die bei Zerstäubungsbrennern üblichen Düsen. Da die mindestens eine Austrittsöffnung darüber hinaus direkt in den Brennraum führt, kann die Asche ohne Schwierigkeiten ausgeblasen werden. Eine Verstopfung der öffnungen ist nicht zu befürchten.

Mit der Querschnittsbemessung der Austrittsöffnung nach Anspruch 3 läßt sich die Asche sehr rasch, bei der C-es'ialtjng nach Anspruch 4 sogar ohne jeglichen Widerstand aufblasen.

Bei der Ausbilaung nach Anspruch 5 be'iindert die Stirnplatte das Ausblasen nur wenig, bildet aber gegenüber noch nicht verdampften Brennstofftröpfchen eine Barriere, die eine prößere Verweilzeit zwecks vollständigerer Verdampfung sicherstellt.

Die Austrittsöffnungen in der Umfungswand nach Anspruch 6 erlauben es, die Asche unter Berücksichtigung ihres Eigengewichts vollständig auszublasen. Außerdem wird der austretende Brennstoffdampf gleichmäßig in die zugefügte Verbrennungsluft eingemischt. Die Reinigungstemperatur wird mit Hilfe der elektrischen Heizvorrichtung erzielt. Besonders vorteilhaft ist

dafür die Ausgestaltung nach Anspruch 7, weil hiermit die Reinigungstemperatur besonders rasch erreicht wird. Das liegt einerseits daran, daß die Wärme direkt von der Heizvorrichtung, nämlich dem Verdampfungsrohr, auf die Koksablagerungen übertragen wird, und zum anderen daran, daß auch die Koksablagerung leitend ist und durch Anlage an dem leitenden Verdampfungsrohr selbst von einem Heizstrom durchflossen wird.

Die Materialauswahl nach Anspruch 8 führt dazu, daß der überwiegende Teil des Heizstromes direkt durch die Ablagerung fließt und diese rasch bis zur Reinigungstemperatur aufheizt.

Die Ausführung nach den Ansprüchen 9 und 10 werden bevorzugt, weil Siliziumkarbid einerseits den hohen Temperaturen widersteht und andererseits die erforderliche elektrische Leitfähigkeit hat. Das Verdampfungsrohr wird durch Tränkung mit Silizium oder Verwendung eines Belages aus Silizium-Oxynitrid gasdicht gemacht. Der Beiag erhöht auch die Lebensdauer, weil er gegenüber oxidierenden und reduzierenden Atmosphären beständig ist. Darüber hinaus hat er elektrisch isolierende Eigenschaften. Die Anschlüsse können mittels eines Silizium-Lots angelötet werden.

Mit der nach Anspruch 11 ausgestalteten Wärmeisolaiionsschielu kann einerseits das Verdampfungsrohr die Reinigungstemperatur rasch erreichen. Andererseits unterliegen die Anschlüsse einer gewissen Kühlwirkung.

Bei der Anordnung des Anschlusses nach Anspruch 12 ist desse, Temperaturbelastung gering, weil er im Abstand vom Verdampfungsrohr und in der Nähe des Kanalsystems liegt.

Das Verbrennen zu Asche setzt das Vorhandensein von Sauerstoff voraus. In den meisten Fällen genügt hierfür der in der Verdampfungskammer beim Stillstand des Brenners vorhandene Luftsauerstoff, gegebenen-

phase. In manchen Fällen empfiehlt sich jedoch eine Luftzufuhr gemäß Anspruch 13. Die zugeführte Luftmenge soll allerdings so gering sein, daß sie beim normalen Betrieb der zu verdampfenden Flüssigkeit den Kanr/nerwänden praktische keine Wärme entzieht und keine unverdampfte Flüssigkeit aus der Verdampfungskammer hinausbläst.

Gemäß Anspruch 14 haben sich in der Praxis Luftmengen von weniger als 1,9%, vorzugsweise in der Größenordnung von 0.2 bis 0,5%. der maximalen Verbrennungsluftmenge als ausreichend gezeigt, um den Belag in fast völlig verstopften Verdampfungskammern in wenigen Minuten zu Asche zu verbrennen. Durch diese Luft wird auch dit- Zündsicherheit vergrößert, da die Luft im Rohr sowohl die Pilotflamme als auch die Zeit ihrer Existenz vergrößert, bevor sie vom nachfolgenden Brennstoffdampf erstickt ist. Besonders bei kleinen Leistungen wirkt die zugeführte Reinigungsluft auch als eine Art von Traggas, wodurch eine ausreichende Dampfgeschwindigkeit an der Mündung des Verdampfungsrohres aufrechterhalten werden kann.

Konstruktiv ist hierfür die Lösung nach Anspruch 15 vorteilhaft Über die mindestens eine Drosselöffnung strömt eine begrenzte Reinigungsluftmenge in der Nähe des Brennstoff-Zuleitungsrohres in die Verdampfungskammer und fördert die Reinigung.

Der Aufbau des Brenners nach Anspruch 16 ergibt eine einfache Möglichkeit, kleinste Mengen an Verbrennungsluft in das Verdampfungsrohr einzuleiten. Außerdem kann das Ölzuführungsrohr, das einen noch kleineren Durchmesser hat. besser in das hintere Ende de Verdampfungsrohres eingesetzt werden.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 17 liegen bcidi Anschlüsse in einer kühleren Zone.
Eine Vorwärmung der Luft, die der Verdampfungs kammer im Betrieb oder bei der Reinigungsphasc /u strömt, läßt sich mit den Merkmalen des Anspruchs Ii erzielen.

Der Temperaturbereich des Anspruchs 19 ergibt eint hohe Sicherheit dafür, daß alle Rückstände auf der Ver dampfungskammerwand verbrennen.

Das Einschalten einer Reinigungsphase erfolg zweckmäßigerweise automatisch, wie es die Ansprü ehe 20 bis 22 angeben. Als ein Betriebszeiten kennzeich nendes Signal gilt beispielsweise eine bestimmte Zah von Betriebsstunden, eine bestimmte Zahl von Ein schaltvorgängen oder das Erreichen einer bestimmter Menge des ziigcführten flüssigen Brennstoffes. Ais di< Größe der Ablagerung kennzeichnendes Signal gilt bei spieisweisc das Überschreiten einer bestimmten lern peratur an der Wand der Verdampfungskammer, eim ungewöhnliche Temperatursteigerung in der Verdamp fungskammer während des Anlaufs, eine durch die Ab lagerung bewirkte, zu hohe elektrische Leitfähigkeil längs der Wand der Verdampfungskammer oder eine bestimmte Änderung in der Flamme oder im Rauchgas. Besonders empfehlenswert ist die Ausgestaltung nacr Anspruch 23. In vielen Fällen ist nämlich ein Zündversagen beim Anlauf oder ein Flammabriß im Betrieb aul Ablagerungen zurückzuführen, so daß mit der an die Reinigungsphase anschließenden Einschaltphase wieder ein normaler Betrieb möglich ist. Aus diesem Grund kommt es häufig nicht mehr zu der sonst bei solchen Fehlern automatischen Ausschaltung mit manueller Wiedereinschaltung. Ein automatisches Ausschalten des Brenners sollte jedoch dann erfolgen, wenn eine vorgegebene Zahl von Reinigungs- und Einschaltphasen durchlaufen und der Fehler noch vorhanden ist. Die vorgegebene Zahl kann eins oder größer sein. Das Ausschalten ist daher auf diejenigen Fälle beschränkt, in denen die Reinigungsphase noch keine Abhilfe geschaffen hat.

Mit einem Steuergerät gemäß Anspruch 24 wird der Aufwand für den korrekten Ablauf der Reinigungsphase auf ein Minimum reduziert; denn die Reinigungsphase wird unter Ausnutzung bereits im Steuergerät vorhandener Informationen lediglich in Abhängigkeit vom Auftreten eines Reinigungssignals abgewickelt. Für die Erzeugung des Reinigungssignals gibt es die verschiedensten Möglichkeiten. Wenn die Programmschaltung für den zeitrichtigen Ablauf einer den Verdampfungsbrenner in Betrieb setzenden Einschaltphase ausgelegt ist, kann das Reinigungssignal vor Beginn der Einschaltphase von der Programmschaltung selbst erzeugt werden. Wenn die Programmschaltung für den zeitrichtigen Ablauf einer den Verdampfungsbrenner außer Betrieb setzenden Ausschaltphase ausgelegt ist, kann das Reinigungssignal nach Ablauf der Ausschaltphase von der Programmschaltung selbst erzeugt werden. Zur Abgabe des Reinigungssignals kann aber auch eine Betriebszeiten des Verdampfungsbrenners kennzeichnende Meßvorrichtung vorgesehen sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zur Abgabe des Reinigungssignals eine die Größe der Ablagerung in der Verdampfungskam-

b5 mer direkt oder indirekt feststellende Meßvorrichtung vorzusehen.

Bei der Auslegung der Programmschaltung nach Anspruch 25 wird auch Reinigungsluft zur Verbesserung

der Reinigungswirkung automatisch zugeführt.

Bei den Ausführungsfornien nach den Ansprüchen 26 und 27 genügt häufig der Reinigungsvorgang, um den zuvor vorhandenen Fehler zu beseitigen. Nur dann, wenn durch die f.einigungsphase der Fehler nicht besei- !igt werden konnte, ergibt sich die automatische Ausschaltung, bei der ein Wiedereinschalten durch eine manuell lösbare Sperre verhindert ist.

Di; Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine irste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdampfungsbrenners,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Verdampfungskammer mit zugehörigen Bauteilen,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Verdampfungskammer mit zugehörigen Bauteilen und

F i g. 4 einen Längsschnitt durch noch eine Ausfüh-

riincycirvrm

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wird eine Verdampfungskammer I im wesentlichen durch ein Verdampfungsrohr 2 gebildet, das am hinteren Ende über einen rohrförmigen Halter 3 mit einem Brennstoff-Zuleitungsrohr 4, beispielsweise einem Standard-Kapillarroir aus rostfreiem .Stahl, verbunden ist. Das gegenüberliegende Ende bildet eine große Austrittsöffnung 5 und weist in einen Brennraum 6, der von einem hohlzylindrischen Brennerrohr 7 umgeben ist.

Das Verdampfungsrohr 2 trägt am vorderen Ende jo außen einen Ring 8 und ist über fast seine gesamte Lan,,; von einer Wärmeisolation 9 umgeben. Ein Kanalsystem 10 zur Zuführung von Verbrennungsluft wird zwischen einem die Wärmeisolation 9 umgebenden Gehäuse 1! und einer mit einem tangentialen Zuflußstutzen 12 versehenen Mantel 13 gebildet. An diesem Mantel ist mittels Gewinde 14 ein Brennerkopf 15 befestigt, der vorn eine Konusfläche 16 trägt. Das Gehäuse 11 ist mit dem äußeren Ring 8 über einen Verbindungsring 17 mit einer äußeren Konusfläche 18 verbunden. Die beiden Konusflächen definieren einen konusförmigen Ringspalt 19 für den Luftaustritt, der durch Verschrauben des Brennerkopfes 15 in seiner Weite verändert werden kann. Durch eine Drosselöffnung 35 im Gehäuse 11 und eine Drosselöffnung 36 im Verdampfungsrohr 2, die über einen Freiraum in der Wärmeisolation 9 miteinander verbunden sind, wird Reinigungsluft vom Kanalsystem 10 zur Verdampfungskammer 1 geleitet.

Drei Schrauben 20. von denen nur eine veranschaulicht ist, sind in Gewindelöcher 21 des Gehäuses U eingeschraubt und sichern die Lage des Halters 3 und damit des Verdampfungsrohres 2.

Das Verdampfungsrohr 2 und der äußere Ring 8 bestehen im wesentlichen aus Siliziumkarbid, das durch Tränkung mit Silizium gasdicht gemacht worden ist. Dieses Material ist außerdem elektrisch leitend. Statt dessen oder außerdem kann das Siliziumkarbid mit einer Schicht aus Silizium-Oxynitrid belegt sein. Am hinteren Ende ist ein Anschlußring 22 vorgesehen, von dem eine Anschlußleitung 23 abgeht. Außen am Ring 8 ist ein ω Stromanschlußring 24 vorgesehen, von dem eine Anschlußleitung 25 ausgeht Die Anschlüsse sind mittels eines Silizium-Lots erzeugt worden.

Der Halter 3 und der Verbindungsring 17 bestehen aus einem elektrisch leitenden und wärmeisolierenden Material, z. B. keramischem Material, wie Magnesiumsilikat und Cordierit. Der Halter 3 ist gasdicht im Verdampfungsrohr 2 eingesetzt Auch die Zuleitung 4 ist

gasdicht in den Halter 3 eingesetzt. Beides kann mittels eines Glas-Lots erfolgen.

Die Wärmeisolation 9 kann beispielsweise aus keramischen Fasern, Aluminiumoxyd, Siliziumdioxyd, bestehen.

Die beiden AnschlulJlciiungcn 23 und 25 sind mit einer Schaltvorrichtung 26 verbunden, die ihrerseits von einer Spannungsqucllc 27, z. B. einem normalen Wechselspannungsnetz, gespeist wird. Die Sehaltvorrichtung 26 wird von Steuermitteln 28 in der Form eines Steuergeräts gesteuert, das nach Art eines bekannten Feuerungsautomaten aufgebaut ist und eine Programmschaltung 60 aufweist. Ein erster Ausgang 61 steuert mittels eines Sperrsignals R ein Ventil 62 für die Brennstoffzufuhr. Ein zweiter Ausgang 63 steuert mittels eines Schaltsignals Γ die Leistung der elektrischen Heizvorrichtung mittels der Schaltvorrichtung 26. Ein dritter Ausgang 64 steuert mittels eines Freigabesignals U ein Ventil 65 für die Luftzufuhr zum Kanalsystem 10. Über Finnänop fiA fi7 nnH fiÄ u/frHpn in hplinnntpr Wpicp σ σ- —' -■ — -- — _..-. -. .._

Signale vom K^sselthermostaten, von einem Flammenwächter u.dgl. zugeführt. An einen Eingang 69 kann eine Meßvorrichtung 70 angeschlossen sein, die ein Reinigungssignal S zur Einleitung einer Reinigungsphase abgibt, wenn der Belag in der Verdampfungskammer 1 eine vorgegebene Dicke überschritten hat. Das Reinigungssignal S kann aber auch aus im Steuergerät ohnehin vorhandenen Daten abgeleitet werden. Beispielsweise wird es vor Beginn jeder Einschaltphase, nach Ablauf jeder Ausschaltphase, nach einer bestimmten Zahl von Betriebsperioden der Anlage, beim Auftreten eines Fehlersignals, das beim Zünd- oder Flammenversagen erscheint, erzeugt.

Möglicherweise ist das Steuergerät so ausgelegt, daß die Einschaltphase ein- oder mehrfach wiederholt wird, wenn ein Zündversuch ohne Erfolg bleibt oder die Flamme im Betrieb abreißt. Danach erfolgt eine endgültige Ausschaltung, wonach nur noch eine manuelle Wiedereinschaltung möglich ist. Hier ist es besonders günstig, wenn einer oder mehreren Einschaltphasen eine Reinigungsphase vorgeschaltet ist, weil hierdurch möglicherweise die Ursachen des Fehlers behoben werden und die Ausschaltung überflüssig ist. Die Reinigungsphase wird wie folgt durchgeführt:

Die Leitungen 23 und 25 werden mit Spannung versorgt, ohne daß gleichzeitig Brennstoff über das Zuleitungsrohr 4 zugeführt wird. Das Verdampfungsrohr 2 erhitzt sich dabei auf eine Temperatur von 700 bis 1400"C. Eventuell an seiner Innenseite haftende Koksablagerungen verbrennen unter Sauerstoffaufnahme aus der zum Verdampfungsrohr geführten Reinigungsluft zu Asche. Diese Asche wird mit der Reinigungsluft durch die Austrittsöffnung 5 in den Brennraum 6 geblasen.

Wenn bei Aufrechterhaltung des Schaltsignals Tund damit der Beheizung das Verdampfungsrohr 2 durch zutretenden flüssigen Brennstoff abgekühlt wird oder wenn bei Änderung des Schaltsignals Tder Strom durch das Verdampfungsrohr 2 reduziert wird, sinkt dessen Temperatur. Im Bereich der Austrittsöffnung 5, nämlich innerhalb des äußeren Ringes 8, bleibt jedoch eine ringförmige Glühzone 29. Wenn die Brennstoffzufuhr eingeschaltet wird und der erste Brennstofftropfen im Vergasungsrohr 2 verdampft, ergibt sich in Verbindung mit der im Rohr befindlichen Luft ein brennfähiges Gemisch, das an der Glühzone 29 gtzündet und durch den nachfolgenden verdampften Brennstoff in den Brennraum 6 hinausgedrängt wird, wo dann dieser nachfol-

gende Dampf zusammen mit der über das Kanalsystem 10 zugeführten Verbrennungsluft ein brennfähiges Gemisch ergibt, das durch die anfänglich an der Glühzone entstandene Flammen gezündet wird. Anschließend kann die dem Verdampfungsrohr 2 zugeführte elektrische Leistung weiter vermindert werden, da es auf eine Glühzone 29 nicht mehr ankommt, um eine stöchiometrische Verbrennung zu erzielen.

Bei der Ausi ührungsform nach F i g. 2 werden für entsprechende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen verwendet. Die nicht veranschaulichten Teile des Gesamtaufbaus haben eine ähnliche Form wie in F i g. I.

Das Verdampfungsrohr 102 ist am vorderen Ende mit einer Stirnplatte 130 versehen, welche mehrere Austrittsöffnungen 105 aufweist. Sie liegen im Zentrum und auf einem konzentrischen Kreis. Ein aufgesetzter äußerer Ring 108 weist eine Nase 131 mit einer verdünnten Wandzone 132 auf. Wenn durch das Verdampfungsrohr 102 und diesen äußeren Ring 108 Strom fließt, erhitzt sich der Wandbcrcich 132 stärker, su daß dort eine Glühzone 129 entsteht.

Am hinteren Ende ist der Halter als Rohr 103 ausgebildet, das über zwei Stützringe 133 und 134 im Verdampfungsrohr 102 gehalten wird. Die Stützringe weisen Drosselöffnungen 135 bzw. 136 auf, die gegeneinander versetzt angeordnet sind. Zwischen den beiden Stützringen ist ein Zwischenraum 137 vorgesehen. Das hintere Ende des Verdampfungsrohres 102 ist mit dem hier nicht veranschaulichten Kanalsystem 10 verbunden. Infolgedessen tritt hier eine geringe Sekundärluftmenge aus dem Kanalsystem in die Verdampfungskammer 101 ein. Das Austreten von Brennstoffdampf ist jedoch verhindert, da die Stützringe 133 und 134 eine Labyrinthdichtung bilden. Durch die Austrittsöffnungen 105 ergeben sich bestimmte gewünschte Strahlformen für den Brennstoffdampf. Die Konusfläche 138 des Ringes 108 hat einen etwas größeren Konuswinkel als der Brennstoffstrahl, so daß infolge Rezirkuiatio.n Verbrennungsluft zusätzlich an die Glühzone 129 geleitet wird. Die äußere Konusfläche i 18 dient der Luftführung.

Bei der Ausführungsform nach Fig.3 sind um 200 gegenüber Fig. 1 bzw. 100 gegenüber Fig. 2 erhöhte Bezugszeichen verwende;. Der hintere Anschluß des Verdampfungsrohres 202 ist nicht im einzelnen veranschaulicht. Das Verdampfungsrohr 202 ist konzentrisch im Abstand von einem Mantelrohr 239 umgeben, das über einen hinteren Stütztring 240 und einen vorderen Stützring 241 auf dem Verdampfungsrohr abgestützt ist. Das Mantelrohr trägt den äußeren Ring 208, mit dem die Anordnung vorn befestigt werden kann. Der elektrische Anschluß 224 ist am hinteren Ende des Mantelrohres angebracht. Der Ringspalt 242 zwischen den beiden Rohren dient als Luftkanal, der vorn im Mantelrohr eine Öffnung 243 besitzt, welche zum Kanalsystem 10 führt, und hinten eine öffnung 244 im Verdampfungsrohr 202, welche in die Verdampfungskammer 201 führt. Infolgedessen kann Luft, die beim Durchströmen des Ringspalts 242 erwärmt wird, in die Verdampfungskammer eingeleitet werden. Am vorderen Ende ist eine Stirnplatte 230 mit Austrittsöffnungen 205 vorgesehen, übergreift aber die Stirnflächen von Verdampfungsrohr 202 und Mantelrohr 239. Das Verdampfungsrohr 202, die Stirnplatte 230 und das Mantelrohr 239 sind aus Siliziumkarbid hergestellt Infolgedessen ergibt sich ein geschlossener Stromkreis zwischen den Anschlüssen 222 und 224, wobei sich das Verdampfungsrohr, weil es mit einem größeren elektrischen Widerstand ausgingt ist, am stärksten erwärmt. Am vorderen Ende weist das

Verdampfungsrohr weitere Austrittsöffnungen 245 am Umfang auf, die 'iber einen Ringraum 246 mit entsprechenden Umfangsöffnungen 247 im Mantelrohr in Verbindung stehen. Über diese Umfangsöffnungen läßt sich Asche bei der üblichen horizontalen Anordnung des Verdampfungsrohres 202 besonders leicht ausblasen. Außerdem werden durch die Umfangsöffnungen 245 und 247 Qucischnittsverminderungen im Verdampfungsrohr 202 und im Mantelrohr 239 erzielt, an denen

to eine stärkere Beheizung auftritt, so daß sich hier eine Glühzone 229 bildet.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 werden um 300 gegenüber F i g. 1 bzw. um 200 gegenüber F i g. 2 erhöhte Bezugszeichen für entsprechende Teile verwendet.

Das Verdampfungsrohr 302. das aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen kann, besitzt am vorderen Ende eine Stirnwand 330 mit einer einzigen zentrischen Austrittsöffnung 305. Es ist von einem Heizwiderstand 348, z. B. aus Siliziumkarbid, umgeben, der beispieisweise die Form eines einmal über seine gesamte Länge und im übrigen mehrfach von beiden Enden her über den größten Teil der Länge geschlitzten Rohres haben kann. An den voneinander getrennten Enden liegen Anschlüsse an. von denen hier nur der winkelförmige Anschluß 324 gezeigt ist. Er wird durch Schrauben 349 und 350 gegen den Heizwiderstand 348 gedrückt. Die Schrauben stützen sich ihrerseits an einem Isolierrohr 351 ab. welches die Wärmeisolierung 309 umgibt. Eine Abstandshülse 352 aus Isoliermaterial, die im Bereich der Anschlüsse ausgespart ist. dient zur Zentrierung des Verdampfungsrohres und ist durch Schrauben 353 belastet.

Auch mit dieser indirekten Beheizung kann die Reinigungstemperatur bzw. die Glühtemperatur im Bereich des vorderen Endes des Verdampfungsrohres 302 erreicht werden. Statt des geschlitzten Rohres können auch Heizkörper aus Widerstandsdraht mit ein- oder mehrgängigen Schraubwenuein verwendet werden. Durch progressive Steigung der Schraubengänge lassen sich auch örtlich unterschiedlich starke Beheizungen erzielen.

In allen Fällen genügen sehr kleine Pumpendrücke, um den Brennstoff in das Verdampfungsrohr zu fördern beispielsweise in der Größenordnung von !,1 bar bis maximal 1,5 bar. Die Leistung des Brenners kann etwa im Verhältnis 1 : 10 geändert werden, wobei Brennstoff und Verbrennungsluft etwa im gleichen Verhältnis zueinander verstellt werden. Die Anschlüsse können nicht nur gelötet, sondern auch geschmolzen oder angesintert sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verdampfungsbrenner für flüssigen Brennstoff mit einer Verdampfungskammer, die eine elektrisehe Heizvorrichtung aufweist und mit mindestens einer in einen Brennraum führenden Austrittsöffnung versehen ist, mit Mitteln zur Beseitigung von im Betrieb sich bildenden Ablagerungen an der Wand der Verdampfungskammer und mit einem Kanalsystem zur Zufuhr zumindest des überwiegenden Teils der Verbrennungsluft in den Brennraum, d a durch gekennzeichnet, daß die Wand der Verdampfungskammer (1; 101; 201; 301) bei ausgeschalteter Brennstoffzufuhr durch die Heizvorrich- !5 tung auf eine Reinigungstemperatur beheizbar ist, die in Verbindung mit Luftsauerstoff zu einer Verbrennung der Ablagerungen zu in den Brennraum (6) ausblasbarer Asche führt, und daß Steuermittel (28) vorgesehen sind, durch die während der Reinigungsphase jie Heizvorrichtung bei unterbrochener Brennstoffzufuhr bctrcibbsr ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungskammer (1; 101; 201; 301) im wesentlichen durch ein zentrisch zum Kanalsystem (10) verlaufendes Verdampfungsrohr (2; 102; 202; 302) begrenzt ist und daß der Austrittsquerschnitt mindestens 5% des Innenquerschnitts des Verdampfungsrohrs beträgt.

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt jeder Austrittsöffnung (5; 105; 203; 305) größer als 1 mm², vorzugsweise mindestens 3 mm², ist.

4. Brenner nach Anspruch 'i. oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ve^damofungsrohr (2) am brennraumseitigen Ende über seinen gesamten Querschnitt offen ist.

5. Brenner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfungsrohr (102; 202; 302) am brennraumseitigen Ende mit einer Stirnplatte (130; 230; 330) versehen ist, die wenigstens eine Austrittsöffnung (1C5; 205; 305) aufweist, deren Querschnitt 5 bis 40% des Innenquerschnitts des Verfampfungsrohres beträgt.

6. Brenner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfungsrohr (202) eine das brennraumseitige Ende wenigstens teilweise verschließende Stirnplatte (230) und Austrittsöffnungen (245) in der Umfangswand aufweist.

7. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfungsrohr (2; 102; 202) aus elektrisch leitendem Material besteht und Anschlüsse (22, 24; 122, 124; 222, 224) für die Stromzufuhr vorgesehen sind.

8. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Verdampfungsrohres (2; 102; 202) einen höheren elektrischen Widerstand hat als Koks.

9. Brenner nach Anspruch 7 oder 8. dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfungsrohr (2; 102; 202) aus Siliziumkarbid besteht, das durch Tränkung mit Silizium gasdicht gemacht ist.

10. Brenner nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfungsrohr (2; 102; 202) aus Siliziumkarbid besteht und b*i einen Belag aus Siliziumoxynitrid trügt.

11. Brenner nach einem der Ansprüche 7 bis 10. dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfungsrohr mit einer Wärmeisolationsschicht .umgeben ist. die Anschlüsse sich aber in einem isolationsfreien Raum befinden.

12. Brenner nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfungsrohr (2; 102) am brennraumseitigen Ende außen einen Ring (8; 108) aus elektrisch leitendem Material trägt, nahe dessen äußerem Umfang ein Anschluß (24; 124) angebracht ist

13. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungskammer (1; 101; 201) mit einer Zuführung für einen kleinen Bruchteil der Verbrennungsluftmenge versehen ist

14. Brenner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Bruchteil weniger als 1,9%, vorzugsweise 0,2 bis 03%, beträgt

15. Brenner nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungskammer (1; 101) eingangsseitig über mindestens eine Drosselöffnung (35, 36; 135, 136) mit dem Kanalsystem (10)

VcFuünucu iäL

16. Brenner nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet daß in das dem Brennraum abgewandte Ende des Verdampfungsrohres (102) ein zweites Rohr (103) kleineren Durchmessers eingreift und zwischen beiden Rohren mindestens ein Stützring (133, 134) mit eingangsseitig mit dem Kanalsystem (10) verbundenen Drosselöffnungen (135,136) angeordnet ist.

17. Brenner nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfungsrohr (202) von einem konzentrisch im Abstand hiervon gehaltenen und stirnseitig mit ihm elektrisch verbundenen, elektrisch leitenden Mantelrohr (239) umgeben ist und daß beide Anschlüsse (222,224) am dem Brennraum abgewandten Ende von Verdampfungsrohr bzw. Mantelrohr angebracht sind.

18. Brenner nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspal: (242) zwischen den beiden Rohren (202,239) als Luftkanal dient, der durch eine öffnung (243) im Mantelrohr am brennraumseitigen Ende mit dem Kanalsystem und durch die Öffnung (244) im Verdampfungsrohr am entgegengesetzten Ende mit der Verdampfungskammer (201) verbunden ist.

19. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung auf eine Reinigungstemperatur zwischen 700 und 1400⁰C ausgelegt ist.

20. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsphase durch die Steuermittel (28) jeder Einschaltphase vor- oder jeder Ausschaltphase nachschaltbar ist.

21. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsphase durch die Steuermittel (28) in Abhängigkeit von einem Betriebszeiten kennzeichnenden Signal einleitbar ist.

22. Brenner nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsphase durch die Steuermittel (28) in Abhängigkeit von einem die Größe der Ablagerungen kennzeichnenden Signal einleitbar ist.

23. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsphase, gefolgt von einer Einschaltphase, durch die Steuermittel (28) in Abhängigkeit von einem Fehler, dargestellt durch ein ein- oder mehrmaliges Zünd- oder Flammcnvcrsagen, einleitbar ist.

24. Brenner nach einem der Ansprüche 1 oder 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuermittel (28) ein Steuergerät dient, das in an sich bekannter Weise einen ersten Ausgang (61) zur Steuerung der Brennstoffzufuhr, einen zweiten Ausgang (63) zur Steuerung der Leistung der elektrischen Heizvorrichtung und einen dritten Ausgang (64) zur Steuerung der Luftzufuhr, ferner Eingänge (66 bis 69) für den Betrieb beeinflussende Kenngrößen und eine Programmschaltung (60) zur zeitrichtigen Ansteuerung der Ausgänge aufweist, und daß die Programmschallung so ausgelegt ist daß beim Vorhandensein eines Sperrsignals (R) am ersten Ausgang und beim Auftreten eines Reinigungssignals (S) der zweite Ausgang (63) ein Schaltsignal (T) zum Einschalten der Reinigungsphase abgibt.

25. Brenner nach Anspruch 13 oder 14 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmschaltung (60) So ausgelegt ist. daß in zeitlicher Überlappung mit «lern Schaltsignal (T) der dritte Ausgang (64) ein Freigabesignal (U) abgibt, aufgrund dessen der Verdampfungskammer (1) Reinigungsluft zuführbar ist.

26. Brenner nach Anspruch 24 oder ίό, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmschaltung (60) einen Steuerkreis aufweist, der beim Auftreten eines Fehlersignals, das bei ein- oder mehrmaligem Zündoder Flammenversagen auftritt, die Erzeugung des Sperrsignals (R) und des Schaltsignals (T) und damit eine Reinigungsphase verursacht und anschließend unter Wegfall des Sperrsignals eine Einschaltphase einleitet.

27. Brenner nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis ein Ausschaltsignal abgibt, wenn eine vorgegebene Zahl von Reinigungsund Einschaltphasen durchlaufen und das Fehlersignal vorhanden ist.