DE3243396C2 - Verdampfungsbrenner für flüssigen Brennstoff - Google Patents

Abstract

Bei einem Vergasungsbrenner für flüssigen Brennstoff gibt es eine Vergasungskammer (1), die durch eine elektrische Heizvorrichtung (26) und gegebenenfalls durch rezirkulierende heiße Gase auf Vergasungstemperatur beheizbar ist. Sie besitzt einen Eingang für flüssigen Brennstoff und einen Ausgang für den im wesentlichen vergasten Brennstoff zur Einspeisung in einen Brennraum (6). Ein Kanalsystem (10) sorgt für die Zufuhr zumindest des überwiegenden Teils der Verbrennungsluft in den Brennraum (6). Zumindest dem Ausgangsbereich der Vergasungskammer (1) ist als elektrische Zündvorrichtung eine Glühzone (30) zugeordnet, die von der Heizvorrichtung (26) auf Zündtemperatur erhitzbar ist. Dies ermöglicht einen sanften Anlaß mit blauer Flamme.

Description

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

Bei einem bekannten Verdampfungsbrenner dieser Art (CH-PS 3 65 353) besteht die Verdampfungskammer aus einem hohlen zylindrischen Metallteil, das stirnseitig einen Kanal kleinen Querschnitts als Ausgang für den verdampften Brennstoff aufweist. Die Heizeinrichtung besteht aus einem isolierten, schraubenlinienförmig um die Verdampfungskammer herumgewickelten Heizdraht, der mit einem verlängerten Ende vor dem Ausgang angeordnet ist und dort eine als externe Zündvorrichtung dienende Glühzone bildet Der Eingang in die Verdampfungskammer ist mit einem Ventil versehen, das öffnet, wenn die Wandung der Verdampfungskammer eine ausreichend hohe Temperatur erreicht hat.

Bei dieser Konstruktion tritt verdampfter Brennstoff als Strahl aus der Verdampfungskammer aus. Eine Zündung erfolgt durch die im Brennraum befindliche Glühzone. Zumindest beim Anlauf ergibt sich eine unvollständige Verbrennung, weil nicht der gesamte austre-

bo tende Brennstoff aufgrund der Glühzündung verbrannt wird, sei es, weil das Brennstöfidampf-Lufi-Gcmisi.h. das sich aufgrund des aus dem Kanal austretenden Strahls ergibt, nur teilweise mit der drahtförmigcn Glühzone in Berührung kommt, sei es weil die mit der Glühzone in Berührung kommenden Teile oes Gemischs kein zündfähiges Mischungsverhältnis haben. Infolgedessen schlägt sich ein Teil des dampfförmigen Brennstoffs an kalten Stellen des Brennraums nieder, es

entsteht eine eine unvollständige Verbrennung anzeigende gelbe Flamme und es bildet sich Ruß. Außerdem befindet sich die durch das Heizdrahtende gebildete Glühzone dauernd in direktem Kontakt mit der Ramme und wird thermisch hoch belastet. Bekannte Widerstandsmaterialien, die sich schraubenlinienförmig biegen lassen, halten eine solche Belastung nur für eine begrenzte Zeit aus.

Bei einem anderen bekannten Verdampfungsbrenner (VDI-Berichte Nr. 423,1981, Seiten 175 bis 180) besteht die Verdampfungskammer aus einer Vielzahl paralleler Kanäle kleinen Querschnitts, die in einem hohlzylindrischen Körper untergebracht und von einer Heizwicklung umgeben sind. Hiervon beheizter flüssiger Brennstoff tritt als Dampf am Umfang des Hohlzylinders in einen Ringspalt, aus, über welchen die Verbrennungsluft zugeführt wird. Beim Anlauf wird das so gebildete zündfähige Gemisch mittels eines Hochspannungsfunkens gezünde?, der durch eine ebenfalls im Ringspalt befindliche Zündvorrichtung erzeugt wird. Die hierdurch im Brennraum ausgebildete Flamme ergibt einen inneren Ringwirbel, so daß ein Teil der Flamniengase durch den Innenraum des Hohlzylinders strömt und sich auf der anderen Seite mit der zutretenden Verbrennungsluft vermischt. Weiten dieser Erwärmung des Hohlzylinders kann die elektrische Heizung nach dem Anlauf ganz oder teilweise Abgeschaltet werden.

Mit einem -olchen Verdampfungsbrenner kann im Normalbetriet¹ der Brennstoff mit blauer oder durchsichtiger Flamine, aber nicht stöchiometrisch verbrannt werden. Der rütwendige Luftüberschuß beträgt etwa 40% bei einer Leistung von 12 kW. Auch hier ist beim Anlauf eine unvollständige Verbrennung anzeigende gelbe Flamme und Rußbildung unvermeidbar. Denn der Hochspannungsfunke zündet das Brennstofdampf-Luft-Gemi'.jch zunächst nur in einem kleinen Bereich, während der über den gesamten übrigen Umfang austretende dampfförmige Brennstoff nicht verbrennt, sondern sich an kalten Stellen des Brennraumes niederschlagen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemiißen Verdampfungsbrenner anzugeben, bei dem das sich bildende Brennstoffdampf-Luft-Gemisch von Anfang an vollständig gezündet wird und daher der Anfahrvorgang mit blauer Flamme und ohne Rußbildungerfolgen kann.

Diese Aufgabe wird erfindung.gemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Wenn beim Einschalten des Brenners der erste Brennstofftropfen in die Verdampfungskammer gelangl, wird er verdampft und vermischt sich mit der in der Kammer bereits befindlichen Luft. Das so gebildete /ündliihigi Brcnnstoffdampf-Luft-Gemisch wird durch die Glühzone entzündet. Diese Zündflamme wird von dein nachfolgend erzeugten Brennstoffdampf aus der Verdampfungskammer herausgeschoben. Wenn dieser unverbrannte Dampf in den Brennraum eintritt, wird er mit der über das Kanalsystem zugeführten Verbrennungsluft gemischt. Dieses brennbare Gemisch wird von der Zündflamme gezündet. Dieser Anlaßvorgang kann stöchiometrisch oder mit einer mageren Mischung, das heißt mit Li'ftüberschuß, erfolgen und ermöglicht einen absolut reinen Anlaß ohne Rußbildung und ohne iinvcrbrannte Kohlenwasserstoffe. Der Anlaßvorgang selbst ist sehr sanft. Er verläuft ohne Pulsationen stufenlos gleitend von dem ersten Tropfen bis zur eingestellten Kapazität, die ihrerseits in einem großen Bereich geändert werden kann, besonders vorteilhaft ist es, daß die Glühzone mit Hilfe der ohnehin vorhandenen elektrischen Heizvorrichtung erzeugt werden kann, also die hierfür zuzuführende Energie zur Verdampfung ausgenutzt werden kann und nicht verlorengeht Durch diese ä Glühzündung wird auch eine erhebliche Kosteneinsparung erzielt, weil Zündtransformator. Zündkabel, Zündelektroden und zugehörige Relais entfallen können. Auch gibt es keine Probleme mit Zündstörungen bei Radio- und Fernsehempfängern.

to Bei Verwendung eines Rohres zur Begrenzung der Verdampfungskammer gemäß Anspruch 2 ist das für einen Normalbetrieb bemessene Rohrvolumen so groß, daß die in ihm befindliche Luftmenge ausreicht, um anfänglich eine stabile Flamme zu erzeugen. Da der gesamte Brennstoff ebenfalls über den Bereich der Rohrmündung austreten muß, wo sich die hinausgeschobene Zündflamme befindet, ist eine rasche Zündung des jeweils nachdrängenden Brennstoffdampfes gewährleistet. Auch die Glühzone kann bei einem solchen Rohr verhältnismäßig einfach ausgestaltet werden. Darüber hinaus ist es auf diese Weise möglich, auch im normalen Betrieb eine blaue Flamme nicht nu; bei Luftüberschuß sondern auch ohne Luftüberschuß zu erz.elen.

Die Lehre des Anspruchs 3 ermöglicht eine leistungsarme Erzeugung der Glühzone.

Die Materialwahl nach Anspruch 4 ergibt sowohl eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit als auch eine brauchbare thermische Beständigkeit. Siliziumkarbidkörper können einstückig als Rohr oder als zwei HaIbschalen ausgebildet sein.

Zur Erzeugung der Glühzone können in den Ansprüchen 5 bis 10 beschriebene Wege beschritten werden. Bei im übrigen gleichmäßiger Beheizung nimmt ein Wandbereich geringeren Querschnitts, also eine dünnere Wand oder eine mit Ausschnitten versehene Wand, eine höhere Temperatur an als der Rest der Wand. Der durch Hüllkörper hervorgerufene Wärmestau ergibt ebenfalls eine höhere Oberflächentemperatur. Ein separater Rohrabschnitt kann speziell für den Glühvorgang ausgewählt werden. Ein Abschnitt stärkerer Leistungsabgabe der Heizvorrichtung ergibt sich beispielsweise we^n die Heizwicklung aus einer Heizwendel besteht, bei der in dem erwähnten Abschnitt die einzelnen Windungen dichter nebeneinander liegen. Die Verwendung zweier Heizkörper erleichtert es, den Glühzonen-Heizkörper während des Betriebs abzuschalten. W^nn die Heizvorrichtung auf zwei Leistungsstufen umschaltbar ist, braucht die Leistung für die Glühtemperatur nur beim Anlauf zugeführt zu werden

Durch die Zuleitung für Zusatzluft nach Anspruch 11 wird die Zündsicherheit vergrößert, da die zugeführte Luft sowohl die Zündflamme als auch die Zeit ihrer Existenz vergrößert, bevor sie vom nachfolgenden Brennstoffdampf erstickt wird. Besonders bei kleiner Leistung wirkt die zugeführte Zusatzluft als eine Art Traggas, wodurch eine ausreichende Geschwindigkeit in der Rohrmündung aufrecht erhalter weiden kann Die Luftmenge kann so klein sein, daß sie keinen Einfluß auf die für die Verdampfung geforderte Leistung hat.

bo Bei Verwendung einer Stirnplatte nach Anspruch 12 wird der Anstrittsquerschnitt durch Durchbrüche in der Slirnplatte und/oder im angrenzenden Teil des Rohres gebildet. Günstig ist beispielsweise ein Mihelloch mit einem Querschnitt von 5 bis 40% des Rohrinnenquer-

b5 Schnitts. Diese Verkleinerung des Austrittsquerschnitts führt einerseits dazu, daß di» anfänglich gebildete Zündflamme gebremst wird, und andererseits, daß sich eine Schutzzone auf der Außenseite der Stirnplatte bildet, in

der die Flamme sich länger halten kann. Die Stirnplatte hat den weiteren Vorteil, daß Brennstofftröpfchen, die noch nicht vollständig verdampft sind, zu einer längeren Verweildauer im Verdampfungsrohr gezwungen werden.

Bei der Alternative nach Anspruch 13 bildet der äußere Ring eine Schutzzone, an der sich die anfänglich gebildete Flamme, die durch die Umfangsöffnungen austritt, gut halten kann. Diese Art der Austrittsöffnungen hat den weiteren Vorteil, daß sich auch im normalen Betrieb der austretende Brennstoffdampf leicht mit der aus dem konzentrischen Kanalsystem zugeführten Verbrennungsluft mischen kann.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 14 wird das beim Anlassen zunächst gebildett Brennstoffdampf-Luft-Gemisch unmittelbar beim Austreten über den gesamten Umfang gezündet und ergibt eine sehr stabile Zündflamme. Der Nasenring ergibt auch eine besonders gute Führung für die zuerst gebildete Flamme und für den später vorhandenen Strahl des verdampften Brennstoffes.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 15 läßt sich die Glühzone mit sehr geringem Aufwand erzeugen.

Bei der Ausführungsform nach Anspruch 16 ist es möglich, das Rohr bis an das vorderste Ende zu beheizen und insbesondere am vordersten Ende eine Glühzone vorzusehen. Die Anschlüsse liegen dagegen im Bereich niedrigster Temperatur.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellte bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Fig. 1 bis 6 zeigen Schnitt- oder Teilschnittdarstellungen von sechs verschiedenen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verdampfungsbrenners.

Eine Verdampfungskammer 1 wird im wesentlichen durch ein ovales oder zylindrisches Rohr 2 gebildet. Eingangsseitig ist ein. Halter 3 gasdicht eingeschoben und befestigt. Mit diesem ist eine Zuleitung 4 für den flüssigen Brennstoff gasdicht verbunden. Ausgangsseitig ist eine Mündung oder Austrittsöffnung 5 vorgesehen, die in einen Brennraum 6 weist, der von einem Brennerrohr 7 begrenzt wird. Auf das vordere Ende des Rohres 2 ist ein Ring 8 aufgesetzt. Im übrigen ist das Rohr von einer Wärmeisolation 9 umgeben.

Ein Kanalsystem 10 dient der Zufuhr von Verbrennungsluft in den Brennraum 6. Es wird innen durch ein Gehäuse 11 begrenzt, das die Wärmeisolation 9 umgibt, und außen durch einen Mantel 12 mit einem tangentialen Anschluß 13 und einem über ein Gewinde 14 damit verbundenen Einsatz 15. Dieser besitzt eine konische Leitfläche 16. Zwischen Ring 8 und Gehäuse 11 ist ein Leitring 17 mit einer Konusfläche 18 angeordnet, die zusammen mit der Konusfläche 16 einen konischen Ringspalt 19 für den Austritt der Verbrennungsluft bildet. Dieser Ringspalt läßt sich durch Verschrauben des Einsatzes 15 in der Größe einstellen. Eine Schraube 20, die durch ein Gewinde 21 im Gehäuse 11 greift, fixiert zusammen mit zwei anderen, nicht dargestellten Schrauben den Halter 3 und damit das Rohr 2.

In diesem Ausführungsbeispiel besteht das Rohr 2 und der Ring 8 aus einem elektrisch leitenden Material, nämlich Siliziumkarbid, das durch Tränkung mit Silizium oder mit einem Silizium-Oxynitrid-Belag gasdicht gemacht worden ist. Ein ringförmiger Anschluß 22 am hinteren Ende des Rohres 2 ist mit einer Leitung 23 und ein ringförmiger Anschluß 24 am äußeren Ende des Ringes 8 mit einer Zuleitung 25 verbunden. Die so gebildete Heizvorrichtung 26 wird über eine Regel- und Schaltvorrichtung 27 belangt, die von einer Spannungsquelle 28. zum Beispiel der Netzspannung, versorgt und durch einen Feuerungsautomaten 29 gesteuert wird, der in bekannter Weise Signale vom Kesselthermostaten, von einem Flammenwächter u. dgl. empfängt und den Brenner im Bedarfsfall automatisch abschaltet. Bei der Zuführung von Strom nimmt das Rohr 2 eine Temperatur an, die über der Verdampfungstemperatur des flüssigen Brennstoffes liegt. Wegen der schlechteren Warmeabfuhr im Bereich des Ringes 8 ergibt sich dort eine Gliihzone 30, in der das Rohrmatcrial GlühtempcraUir annimmt.

Die Wärmeisolation 9 kann beispielsweise aus keramischen Fasern, Aluminiumoxid. Siliziumdioxid, bestehen. Der Leitring 17 sollte aus einem elektrisch isolierenden und Wärme isolierenden Material bestehen, damit der Ring 8 nicht zu stark von der Verbrennungsluft gekühlt wird.

Um den Brenner anlaufen zu lassen, wird zunächst die Heizvorrichtung 26 eingeschaltet. Sobald die erforderliche Temperatur erreicht ist. wird die Brennstoffzufuhr eingeschaltet. Der erste Tropfen, der in die Verdampfungskammer I gelangt, verdampft und bildet mit der im Rohr 2 befindlichen Luft ein zündfähiges Gemisch, das in der Glühzone 30 gezündet wird und damit eine Zündflamme bildet. Diese Zündflamme wird durch den nachdrängenden Brennstoffdampf in den Brennraum 6 geschoben. Dieser nachfolgende Dampf bildet mit der für das Kanalsystcm 10 zugeführten Verbrennungsluft scinerseits ein brennbares Gemisch, das durch die bereits vorhandene Zündflamme gezündet wird. Diese Zündung des jeweils nachfolgenden brennfähigen Gemisches setzt sich fort, bis eine stabile Flammenfront gebildet ist. Dieser Anlaßvorgang kann sowohl mit einer mageren Mischung, daß heißt mit Luftüberschuß, als auch stöchiometrisch erfolgen und ergibt einen absolut reinen Anlaß, d. h. keine Ruubiidung und keine unverbrannten Kohlenwasserstoffe. Der Anlaß verläuft auch ohne Pulsationen stufenlos gleitend vom ersten Tropfen bis zur eingestellten Kapazität. Dieser sanfte Anlaß gill für alle Kapazitätswerte innerhalb eines großen Leistungsbereichs.

Da der Ring 8 von der Flammenstrr.hlung im Brennraum 9 beheizt wird und dadurch das Rohr 2 Wärme aufnimmt, kann die elektrische Leistung während des Betriebes reduziert werden.

Beim Ausschalten wird einfach die Brennstoffzufuhr unterbrochen. Wenn der Heizstrom mit einer kleinen Zeitverzögerung unterbrochen wird, kann der noch zufließende Brennstoff sicher verdampft werden, so r' >ß in Verbindung mit einem Nachlauf des Brennergebläses auch ein rußfreier Ausschaltverlauf möglich ist.

Außerdem kann in bestimmten Zeitabständen eine Reinigungsphase vorgesehen sein, bei der kein Brennstoff zugeführt, aber die Heizvorrichtung 26 auf eine solche Temperatur beheizt wird, daß an der Wand haftende Ablagerungen zu Asche verbrennen, die dann bei der nachfolgenden Einschaltphase vom Brennstoffdampf durch die Mündung 5 ausgeblasen wird.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 werden für entsprechende Teile um 100 gegenüber F i g. I erhöhte Bezugszeichen verwendet. Unterschiedlich isi. daß der Einsatz 15 durch eine Wand 115 ersetzt ist. Unterschiedlich ist ferner, daß an der Mündung 105 des Rohres 102 ein Nasenring J3i vorgesehen ist. der eine innere Konusfläche 132 besitzt Deren Scheitelwinkel β ist etwas größer als der Scheitelwinkel λ, den der austretende Brennstoffdampfstrahl hat. Außerdem wird diese Ko-

nusfüichc 132 teilweise durch eine verhältnismäßig dünne Wand 133 gebildet, die beim Stromdurchfluß leicht zu glühen beginnt und daher die Clühzone 130 bildet. Wegen des Unterschieds der beiden Scheitelwinkel ergibt sich eine Rezirkulation zur Glühzone, durch die das Zündverhaiten verbessert werden kann. Eine äußere Konusfläche 118 des Nasenringes 131 entspricht der Konusflächc 18 des Leitkörpers 17 in F i g. 1. Die !Teile 134 zi^en an, daß praktisch die gesamte Verbrennungsluft über den Ringspall 119 in den Brennraum eingeleitet wird. Allerdings steht mit dem eingangsseitigen Ende der Vergasungskammer 101 noch eine Zuleitung 135 in Verbindung, über den. wie durch den Pfeil 136 angedeutet, eine kleine Menge an Zusatzluft zugeführt wird. Diese Menge sollte höchstens 1.9% der maximalen Verbrcnnungslufimenge betragen. Sie fördert die Flammenbildung bei kleiner Brennerleistung und die Verbrennung von Ablagerungen in der Reinigungsphase. Der Nasenring 131 kann auch andere Formen erhalten,

WCIMI UIC-^ UIt JIIUIIIUIIKSVCI ([(IHMIdSV Cl IUI ULI II. 1113 L/C sondere kann er in Verbindung mit einer Lochplatte verwendet werden.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 werden um 200 gegenüber Fig. 1 erhöhte Bezugszeichen für entsprechende Teile benutzt. In diesem Fall ist das Rohr 202 am ausgangsseitigen Ende mit einer Stirnplatte 237 versehen, die ein Mittelloch 238 aufweist. Dessen Querschnittsfläche beträgt zwischen 5 und 40% des Innenquerschnitts der Verdampfungskammer 201. Die Heizvorrichtung 226 ist außen auf das Rohr 202 aufgeschoben. Sie besteht in diesem Fall aus einer geteilten und im übrig.η mehrfach von entgegengesetzten Seiten her nicht ganz durchgehend geschlitzten Hülse. An den Enden ist ein höherer Widerstand vorhanden, so daß dort eine höhere Leistung abgegeben wird, was zu einer Glühzone 230 im Bereich der Rohrmündung führt. Zwischen Gehäuse 211 und Wärmeisolation 209 befindet sich eine Isnlierhülse 239. an der sich zwei .Schrauben 240 und 241 abstützen, welche winkelförmige Anschlüsse — dargestellt ist lediglich der Anschluß 224 — gegen das Rohr der Heizvorrichtung 226 pressen. Zum Schutz des brennraumseitigen Endes der Heizvorrichtung 226 ist das Rohr 202 mit einem Flansch 242 und einer anschließenden Hülse 243 versehen. Diese Teile sorgen dafür, daß die Heizvorrichtung nicht durch Koksablagerungen kurzgeschlossen wird. Des weiteren ist eine Abstandshülse 244 vorgesehen, die im Bereich der Schrauben 240 und 241 Aussparungen besitzt und mittels einer Schraube 245 festgespannt werden kann, um das Rohr 202 sicher zu halten.

Die Ausführungsform der F i g. 4, bei der für entsprechende Teile um nochmals 100 erhöhte Bezugszeichen verwendet werden, weist einen Anschluß 324 unmittelbar am Rohr 302 auf. Das vordere Ende 346 des Rohres 302 ragt über den Ring 308 in den Brennraum 306 vor und weist zusätzlich am Umfang Austrittsöffnungen 347 auf. Die dort austretende erste Flamme ist durch den äußeren King 308 vor der als rotierender Konusstrahl zugeführten Verbrennungsluft 334 geschützt. Ein in diesem Bereich auftretender Ringwirbel 348 ergibt eine sichere Mischung des an dieser Stelle zugeführten verdampften Brennstoffes und der Verbrennungsluft.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 werden erneut um 100 erhöhte Bezugszeichen für entsprechende Teile benutzt. Die Verdampfungskammer 401 wird durch ein Rohr 402 gebildet, das aus zwei ineinander geschobenen Teilen 402a und 4026 besteht. Zwischen ihnen befindet sich ein Stützring 449, der einen oder mehrere Längszuleitungen 450 aufweist. Eiiigangssciiig ist dieser Kanal über einen freien Raum 451 und eine Bohrung 452 mi*, dem Kanalsystem 410 verbunden, so daß über diesen Weg Zusatzluft in das Rohr 402 eingeleitet werden

■5 kann. Der Ring 408 besitzt am inneren Umfang Nuten 453. die über einen frei gelassenen Raum 454 und eine Bohrung 455 ebenfalls mit dem Kanalsystcm 10 in Verbindung stehen. Über diese Nuten 453 kann daher weitere Zusatzluft in den Brennraum eingeführt werden.

in Die Stirnplatte 437 besitzt auf einem Kreis mehrere Löcher 438. Ein Teil der ersten Flammen tritt durch die öffnungen 438 der Stirnplatte 437 aus. Dort ist die Flamme gut gegen die zutretende Verbrennungsluft geschützt. Außerdem sind Umfangsöffnungen 447 im vorspringenden Rohrteil 446 vorgesehen. Stecklöcher 456 ermöglichen das Verdrehen des Einsatzes 415 zur manuellen oder automatischen Einstellung des Ringspalts 419. Eine wärmeisolierende Ringscheibe 457 schützt den Brennraum 406 vor einer unerwünschten Abkühlung u U TC 11 uiC τ 0ΓυΓΰΠΓΐΐΐΠίΓ3ιΐ-ΐΐί ϋΤΐ ινΰ Π SiSVSt CTTi τ ι ν/. /~*u ~ ßerdem ist am Einsatz 415 ein Ring 458 mit Radialbohrungen 459 vorgesehen, über welchen Rezierkulationsgase geleitet werden können.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 6, bei der um nochmals 100 erhöhte Bezugszeichen für entsprechende Teile verwendet werden, gibt es einen das Rohr 502 konzentrisch umgebenden Mantel 560. der ebenfalls aus elektrisch leitendem Material, z. B. Siliziumkarbid getränkt mit Silizium und erhöhtem Widerstand im vorde-

jn ren Bereich, besteht. Der Abstand zwischen Rohr und Mantel wird durch einen vorderen elektrisch isolierenden Stützring 561 und einen hinteren elektrisch isolierenden Stützring 562 gewährleistet. Der verbleibende Spalt 563 dient als Luftkanal. Zu diesem Zweck ist eine

vordere öffnung 564 im Mantel 560 vorgesehen, über welche Zusatzluft 536 vom Kanalsystem zugeführt wird, während eine hintere Zuleitung 565 die Verbindung mit der Verdampfungskammer 501 herstellt. Auf diese Weise wird die Zusatzluft erwärmt, bevor sie mit dem Brennstoffdampf in Berührung kommt. Im vorderen Teil besitzt der Mantel 560 Umfangsöffnungen 566, die gegenüber den Umfangsöffnungen 547 des Rohres 502 im Winkel versetzt sind. Der dazwischen befindliche Ringraum 567 kann über Kanäle 553 im Stützring 561 mit weiterer Zusatzluft versorgt werden.

Insgesamt ergeben sich mit einem solchen Verdampfungsbrenner zahlreiche Vorteile. An erster Stelle steht, daß ein sehr sanftes Anfahren bei blauer Flamme ohne Rußbildung und ohne unverbrannte Kohlenwasserstoffe fe möglich ist. Die untere Leistungsgrenze, bei der eine stöchiometrische Verbrennung möglich ist, geht fast bis auf 0; auf jeden Fall liegt die untere Kapazitätsgrenze weit unter dem Wert, der für sehr kleine Wärmetauscher notwendig ist. Durch entsprechende konstruktive Bemessung ist der Auslegung der Leistung nach oben kaum eine Grenze gesetzt. Viskosität und Dichte sowie Oberflächenspannung des Brennstoffs spielen keine Rolle. Der Brennstoffbereich geht von sehr dickflüssigem öl bis zu dünnflüssigem Öl. Der Verdampfungs-

bo brenner ist gegenüber Schmutz unempfindlich, da alle öffnungen so groß sind, daß sich keine Schmutzteilchen festsetzen können und da durch eine automatische Selbstreinigung Ablagerungen beseitigt werden können. Der Heizwiderstand kann für direkten Netzan-Schluß oder für Niederspannung ausgelegt werden. Ein Zündtransformator ist nicht erforderlich. Der Speisedruck für den Brennstoff ist sehr gering. Es genügt ein Druck von 1.1 bis 1,5 bar. Der Brennstoff kann soweit

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verdampft werden, daß im gesamten Leistungsbereich mit dem theoretisch niedrigsten Luftüberschuß gefahren werden kann. Bei einem Brenner vorgegebener Abmessungen kann die Leistung über einen Bereich von mehr als 1 : 10 geregelt werden. Infolgedessen kann die eingefeuerte Brennstoffmenge dem Verbrauch durch modulierenden Betrieb angepaßt werden. Auch kann man einen einzigen Typ für unterschiedliche Leistungen und unterschiedliche Brennstoffe anbieten, was die Fertigung und Vorratshaltung erleichtert.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

I !

30

35

40

55 60

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Verdampfungsbrenner für flüssigen Brennstoff, mit einer Verdampfungskammer, die eine elektrische Heizvorrichtung aufweist und mit mindestens einer in einen Brennraum führenden Austrittsöffnung versehen ist, mit einem Kanalsystem zur Zufuhr zumindest des überwiegenden Teils der Verbrennungsluft in den Brennraum und mit einer elektrischen Zündvorrichtung, die eine von der Heizvorrichtung auf Zündtemperatur erhitzbare Glühzone aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühzone (30; 130; 230;330; 430; 530) zumindest von einem im Ausgangsbereich befindlichen Wandabschnitt der Verdampfungskammer (1; 101; 201; 301; 401; 501) gebildet ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die GlUhzone (30; 130; 230; 330: 430; 530) der Mündung eines im wesentlichen zentrisch zum Kanilsystem (10) angeordneten, die Verdampfungskammer (I; 101;201;301;401;501) begrenzenden Rohres (2; 102; 202; 302; 402; 502) zugeordnet ist.

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2; 102; 302; 402; 502) aus elektrischem Widerstandsmaterial besteht und selbst zumindest als Teil der Heizvorrichtung (26; 126;326;426;526) dient.

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2; 102; 226; 302; 402; 502) aus Siliziuml.jrbid besteht.

5. Brenner nach einpm der ^Ajisprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die Glühzone (130; 530) bildende Wandabsctvfiitt ~2r Verdampfungskammer (101; 501) einen verminderten Querschnitt aufweist.

6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem die Glühzone (30; 230; 330; 430) bildenden War.dabschnitt außen ein die Wärmeabfuhr verstärkt vermindernder oder ein beheizter Hüllkörper (Ring 8; 208; 308; 408) zugeordnet ist.

7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Glühzone ein separater Rohrabschnitt (402b) vorgesehen ist, der den Ausgangsbereich der Verdampfungskammer (401) bildet.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Glühzone (230) die Heizvorrichtung (226) einen Abschnitt stärkerer Leistungsabgabe aufweist.

9. Brenner nach den Ansprüchen 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung zwei Heizkörper aufweist, von denen der eine der Glühzone und der andere dem übrigen Rohr zugeordnet ist.

!0. Brenner nach einem der Ansprüche I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (26; 126; 226; 326; 426; 526) auf zwei Leistungsstufen umschaltbar ist, von denen die eine der Erzeugung der Glühtemperatur in der Glühzone und die andere der Erzeugung einer demgegenüber geringeren Verdampfungstemperatur dient.

11. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 10. dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungskammer (101; 401; 501) nahe dem Eingang und/oder zwischen Verdampfungszone und Glühzone eine Zuleitung (135; 450; 565) für Zusatzluft umfaßt, die

so große Strömungswiderstände aufweist, daß die Menge der Zusatzluft weniger als 1,9%, vorzugsweise 0,2 bis 0,5%, der gesamten Verbrennungsluft beträgt

12. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 11. dadurch gekennzeichnet, daß das ausgangsseitige Ende des Rohres (202; 402; 502) zur Verkleinerung des Austrittsquerschniits mit einer Stiniplaue (237; 437; 537) versehen ist

13. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 12. dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (302; 402; 502) am ausgangsseitigen Ende mit einem äußeren Ring (308; 408; 508) versehen ist, das Rohr eine axiai über den Ring überstehende Verlängerung hat und im Umfang dieser Verlängerung Austrittsöffnungen (347,447,547) vorgesehen sind

14. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis II, dadurch gekennzeichnet, daß ausgangsscitig am Rohr ein Nasenring (131) mit einem sich erweiternden Innenkonus (132) angebracht ist. an welchem die Glühzone (130) ausgebildet ist

15. Brenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Nasenring (131) aus elektrischem Widerstandsmaterial besteht und selbst einen Teil der Heizvorrichtung (126) bildet.

16. Brenner nach Anspruch 3 allein oder in Verbindung mit eine¹?! der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (502) von einem konzentrisch im Abstand hiervon gehaltenen und stirnseitig mit ihm elektrisch verbundenen, elektrisch leitenden Mantel (360) umgeben ist und daß zwei elektrische Anschlüsse (522, 524) am eingangsseitige η Ende des Rohres und des Mantels angebracht sind.