DE3710054A1 - Hochleistungsbrenner - Google Patents
HochleistungsbrennerInfo
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Description
Die Erfindung befaßt sich mit einem regelbaren Hochlei
stungsbrenner, d.h. mit einem solchen Brenner, der zur
Erzeugung von unterschiedlich großen Wärmeleistungen ge
eignet ist. Ein solcher Hochleistungsbrenner hat eine
Brennkammer, in den eine Düse ragt und eine Gemischaufbe
reitungseinrichtung, die neben anderen Einrichtungen eine
Brennstoffördereinrichtung enthält.
Da bei derartigen Hochleistungsbrennern selbst in dem Be
reich eine relativ hohe Temperatur auftritt, der vor der
Brennkammer liegt, d.h. im sogenannten Brennerkopfraum,
in dem beispielsweise die Düse und die Gemischaufbereitungs
einrichtung angeordnet sind, bereitet die Regelbarkeit und
insbesondere die stufenlose Regelbarkeit der Leistung eines
solchen Brenners Schwierigkeiten. Durch diese relativ hohen
Temperaturen neigen aber auch die dort liegenden Brennerbau
teile, die temperaturempfindlich sind, zu Störungen, so daß
sich bisher ein betriebssicheres Arbeiten eines solchen
regelbaren Hochleistungsbrenners nicht ohne weiteres zuver
lässig gewährleisten läßt.
Die Erfindung zielt daher darauf ab, unter Überwindung der
zuvor geschilderten Schwierigkeiten, einen Hochleistungs
brenner bereitzustellen, dessen Leistung zuverlässig stu
fenlos regelbar ist und der sich betriebssicher, insbe
sondere unabhängig von der Höhe der Temperatur, betreiben
läßt.
Nach der Erfindung zeichnet sich ein Hochleistungsbrenner
mit einer in eine Brennkammer ragenden Düse und einer eine
Brennstoffördereinrichtung enthaltenden Gemischaufberei
tungseinrichtung dadurch aus, daß der Düse des Brenners eine
Vormischkammer zur Vorvermischung von Brennstoff und Luft
vorgeschaltet ist. Bei einer solchen erfindungsgemäßen Aus
bildung eines Hochleistungsbrenners wird mit Hilfe der Vor
mischkammer die Aufbereitung von Brennstoff und Luft (in
Form einer Emulsion) ermöglicht, bei der sich die Brennstoff
menge verändern und auf einfache Weise regeln läßt, um die
Abgabeleistung des Brenners vorzugsweise stufenlos zu regeln.
Diese vorgeschaltete Vormischkammer läßt sich an einer sol
chen Stelle anordnen, die von der Temperatur in der Brenn
kammer und/oder von anderen heißen Gasströmen, wie z.B. bei
der Abgasnachverbrennung, unbeeinflußt ist. Auch die tem
peraturempfindlichen Brennerbauteile sind an kühlen Stellen
angeordnet, so daß diese betriebssicher arbeiten.
Zweckmäßigerweise erfolgt beim erfindungsgemäßen Hochlei
stungsbrenner die Vorvermischung in der Vormischkammer un
ter Verwendung von Hilfsluft, die der Vormischkammer von
außen zugeleitet wird.
Vorzugsweise wird die Brennstoffmenge geregelt, die in die
Vormischkammer eingeleitet wird. Hierzu kann beispielsweise
ein getaktetes (gesteuertes) Magnetventil zwischen einer
Brennstoffpumpe und dem Einlaß in die Vormischkammer ange
ordnet sein. Durch diese Taktung des Magnetventils läßt sich
dann eine zuverlässige Regelung der in die Vormischkammer
eintretenden Brennstoffmenge erzielen.
Mittels der in die Drennkammer ragenden Düse wird das von
der Vormischkammer kommende und voraufbereitete Brennstoff/
Luftgemisch an der Brennkammereintrittsseite des Brenners
zerstäubt und dann mit Hilfe einer an sich üblichen Zünd
einrichtung gezündet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung nach der Erfindung
ist die Vormischkammer mit den Hilfsluft- und Brennstoffzu
fuhrleitungen extern des Brenners angeordnet, um die in der
Vormischkammer vorzunehmende Vorvermischung unabhängig von
den Temperaturen in der Brennkammer und/oder eines eventuellen
heißen Abgasstromes vorzunehmen. Die Hilfsluftfördereinrich
tung und die Brennstoffversorgungseinrichtung mit Brenn
stoffpumpe und gegebenenfalls einer Brennstoffmengenregel
einrichtung, wie eines Magnetventiles, können zusammen mit
der Vormischkammer eine Baueinheit bilden, die gesondert zum
Brenner an einer geeigneten Stelle angeordnet ist und die
dann über geeignete Einrichtungen mit der in die Brennkammer
ragenden Düse verbunden ist.
Dank der erfindungsgemäßen Auslegung ist der Hochleistungs
brenner nicht nur zur Wärmeerzeugung mit Hilfe eines Heiz
gerätes geeignet, sondern er läßt sich auch in vorteilhafter
Weise im Zusammenhang mit der Abgasnachverbrennung verwen
den. Die Abgasnachverbrennung umfaßt hierbei nicht nur die
Regenerierung eines Rußfilters von Brennkraftmaschinen,
insbesondere Diesel-Brennkraftmaschinen, sondern auch die
Abgasnachverbrennung in Verbindung mit einem Abgaswärme
tauscher, der zu Heizzwecken dient, wobei bei dem letztge
nannten Anwendungsfall der Brenner zur Erzeugung von Wärme
während der Phasen dient, während denen die Motorabgase
keinen für die Wärmelieferung ausreichenden Wärmeinhalt ha
ben. Die in die Vormischkammer eingeleitete Hilfsluft dient
nicht nur zur Zerstäubung der unterschiedlichen und der Vor
mischkammer zugeleiteten Brennstoffmengen, sondern die Brenn
stoffleitung und die Düse werden in den Brennerpausen frei
geblasen. Hierdurch läßt sich eine Verkokung des Brennstoffs
vermeiden und zugleich wird die im heißen Abgasstrom der
Brennstoffmaschine liegende Düse gekühlt.
Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezug
nahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin
zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Hochleistungs
brenners in einer Abgasleitung einer Brenn
kraftmaschine, wobei dort als Anwendungsbei
spiel einer Abgasnachverbrennung eine Rußfil
terregenerierung gezeigt ist,
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Ausführungs
variante der Auslegung nach Fig. 1, wobei
der Hochleistungsbrenner zur Abgasleitung
der Brennkraftmaschine, die zum Rußfilter
führt, parallel geschaltet ist, und
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Ausführungs
variante, bei der in der Abgasleitung ein
Abgaswärmetauscher angeordnet ist, dem ein
Hochleistungsbrenner vorgeschaltet ist.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Bau
teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Hochleistungsbrenner insgesamt be
zeichnet. Nähere Einzelheiten desselben sind aus Übersicht
lichkeitsgründen weggelassen. Zum Verständnis der Erfindung
reicht es aus, daß der Hochleistungsbrenner 1 eine Brennkam
mer 2 umfaßt, in die eine Düse 3 ragt, deren Mündungsöffnung
in die Brennkammer 2 weist. Wie gezeigt ist der Brenner 1
in einer Abgasleitung 4 einer Brennkraftmaschine beispiels
weise angeordnet, die nicht näher dargestellt ist. Der Düse
3 ist eine Vormischkammer 5 vorgeschaltet, der einerseits
Hilfsluft 6 und andererseits Brennstoff über eine Brennstof
fördereinrichtung 7 zugeführt wird. Bei dem schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt die Brennstofförder
einrichtung 7 eine Brennstoffpumpe 8 und eine Brennstoff
regeleinrichtung 9, die zwischen dem Ausgang der Brennstoff
pumpe 8 und dem Eintritt in die Vormischkammer 5 angeordnet
ist. Diese Brennstoffregeleinrichtung kann beispielsweise
von einem Magnetventil gebildet werden, das zur Regelung der
der Vormischkammer 5 zugeführten Brennstoffmenge durch Taktung
gesteuert wird.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsvariante unterscheidet
sich im wesentlichen von jener, die in Fig. 1 gezeigt ist,
dadurch, daß ein Hochleistungsbrenner nicht direkt in die Ab
gasleitung 4, sondern in einer parallel dazu liegenden Zweig
leitung 10 angeordnet ist, die mittels einer schematisch
dargestellten Klappe 11 öffen- und schließbar ist.
In Fig. 3 ist als alternatives Anwendungsbeispiel einer
Abgasnachverbrennung eine solche gezeigt, bei der im An
schluß eines in der Abgasleitung 4 liegenden Hochleistungs
brenners 1′′ ein Abgaswärmetauscher 12 angeordnet ist. Die
ser Abgaswärmetauscher dient zur Nutzung der in den Abgasen
enthaltenen Wärme, beispielsweise zu Heizzwecken. Wenn aber
die von der nicht dargestellten Brennkraftmaschine gelie
ferten Abgase in der Abgasleitung 4 keine ausreichend hohen
Temperaturen mehr haben, so kann der Abgaswärmetauscher 12
keine Wärme mehr liefern und mit Hilfe des Hochleistungs
brenners 1′′ erfolgt dann eine Aufheizung der Abgase, bevor
diese in den Abgaswärmetauscher eintreten, so daß selbst dann,
wenn das von der Brennkraftmaschine gelieferte Abgas keinen
ausreichenden Wärmeinhalt mehr hat, der Abgaswärmetauscher
12 noch Wärme, beispielsweise zu Heizzwecken, liefern kann.
Alle weiteren Einzelheiten in Fig. 3 stimmen mit denen der
vorstehend bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterten
überein.
Selbstverständlich kann ähnlich wie bei Fig. 2 auch bei
dem Anwendungsbeispiel nach Fig. 3 der Hochleistungsbrenner
1′′ in einer zur Abgasleitung 4 parallel liegenden Zweiglei
tung 10 angeordnet sein.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten An
wendungsbeispiele beschränkt, sondern der erfindungsgemäße
Hochleistungsbrenner kann auch für ein Heizgerät, wie ein
Fahrzeugzusatzheizgerät, bestimmt sein, das dann natürlich
nicht im Abgassystem des Fahrzeugs, sondern an irgendeiner
anderen geeigneten Stelle des Fahrzeugs angeordnet ist.
Nachstehend wird die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen
Hochleistungsbrenners 1, 1′ oder 1′′ näher erläutert.
Wie gezeigt, ist die Vormischkammer 5 dem Brenner 1, 1′, 1′′
vorgeschaltet und sie kann beispielsweise außerhalb desselben
an einer entsprechend geeigneten Stelle angeordnet sein. Die
Brennstoffpumpe 8, die Brennstoffördereinrichtung 7 und die
Einrichtung zur Zuführung der Hilfsluft 6 können zusammen mit
der Vormischkammer 5 eine Baueinheit bilden. Diese sollte
zweckmäßigerweise an einer relativ kühlen Stelle, d.h. außer
halb von heißen Abgasen beispielsweise, angeordnet sein.
Die der Vormischkammer von der Brennstoffpumpe 8 über die
Brennstoffregeleinrichtung 9 zugeführte Brennstoffmenge ist
zweckmäßigerweise stufenlos regelbar. Das in der Vormisch
kammer in Form einer Emulsion aufbereitete Gemisch wird der
Düse 3 zugeleitet und in der Brennkammer 2 zerstäubt.
Die Hilfsluft bläst in den Brennerpausen die Leitungen und
die Düse 3 frei, um Verkokungen des Brennstoffs zu vermeiden,
durch die sich die Leitungen zersetzen könnten. Auch wird
die im heißen Abgasstrom der Brennkraftmaschine angeordnete
Düse 3 gekühlt, um einen zuverlässigen Wiederstart
des Brenners 1, 1′, 1′′ zu gewährleisten.
Obgleich nicht näher dargestellt ist, können an der die Vor
mischkammer 5 umfassenden Baugruppe auch weitere Bauteile
des Brenners angeordnet sein, die temperaturempfindlich sind
und die bei hohen Temperaturen zum Versagen neigen. Daher ist
der erfindungsgemäße Hochleistungsbrenner 1, 1′, 1′′ betriebs
zuverlässig betreibbar und insbesondere ist eine stufenlose
Regelung der vom Hochleistungsbrenner 1, 1′, 1′′ gelieferten
Leistung möglich.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die darge
stellten Beispiele beschränkt, sondern es sind zahlreiche
Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann
im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu
verlassen.
- Bezugszeichenliste
1 Hochleistungsbrenner insgesamt in Fig. 1
1′ Hochleistungsbrenner insgesamt in Fig. 2
1′′ Hochleistungsbrenner insgesamt in Fig. 3
2 Brennkammer
3 Düse
4 Abgasleitung
5 Vormischkammer
6 Hilfsluft
7 Brennstoffördereinrichtung
8 Brennstoffpumpe
9 Brennstoffregeleinrichtung
10 Zweigleitung (Fig. 2)
11 Klappe
12 Abgaswärmetauscher
Claims (10)
1. Hochleistungsbrenner mit einer in eine Brennkam
mer ragenden Düse und einer eine Brennstofförderein
richtung enthaltenden Gemischaufbereitungseinrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß der Düse (3)
des Brenners (1, 1′, 1′′) eine Vormischkammer (5) zur Ver
mischung von Brennstoff und Luft vorgeschaltet ist.
2. Hochleistungsbrenner nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Vormischkammer (5) eine Ge
mischaufbereitung des über die Brennstoffördereinrich
tung (7) zugeführten Brennstoffs mittels Hilfsluft (6)
erfolgt, die in die Vormischkammer (5) eintritt.
3. Hochleistungsbrenner nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die in die Vormischkammer
(5) eingeleitete Brennstoffmenge regelbar ist.
4. Hochleistungsbrenner nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Regelung der eingeleiteten Brenn
stoffmenge ein getaktet gesteuertes Magnetventil (9)
vorgesehen ist.
5. Hochleistungsbrenner nach einem der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubung
des in der Vormischkammer (5) aufbereiteten Gemisches
mittels der in die Brennkammer (2) ragenden Düse (3)
erfolgt.
6. Hochleistungsbrenner nach einem der vorange
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vormischkammer (5) extern angeordnet ist.
7. Hochleistungsbrenner nach einem der vorange
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Hochleistungsbrenner (1, 1′′, 1′, 14) zur Abgasnachver
brennung dient.
8. Hochleistungsbrenner nach Anspruch 7 in Verbin
dung mit einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zufuhr der Hilfsluft (6) zur Vormischkammer auch
während der Brennpausen dauernd aufrechterhalten wird.
9. Hochleistungsbrenner nach Anspruch 7 oder 8, da
durch gekennzeichnet, daß die Abgasnachverbrennung für
eine Rußfilterregenerierung bestimmt ist.
10. Hochleistungsbrenner nach Anspruch 7 oder 8, da
durch gekennzeichnet, daß die Abgasnachverbrennung für
einen Abgaswärmetauscher (12) bestimmt ist.
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