DE4014185A1 - Verfahren zum betreiben eines mit fluessigbrennstoff gespeisten brenners - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines mit Flüssigbrennstoff gespeisten Brenners, insbeson­ dere eines Verdampfungsbrenners, eines eine Betriebssteuer­ einrichtung aufweisenden Heizgeräts, wie eines Fahrzeugheiz­ geräts, bei dem dem Brenner Brennluft und Brennstoff gege­ benenfalls pulsierend über eine Förder- und Dosierpumpe zur Aufbereitung eines zündbaren Brenngemisches zugeleitet werden.

Bei Luftheizgeräten, bei denen als gasförmiger Wärmeträger Luft eingesetzt wird, oder bei Wasserheizgeräten, bei denen als flüssiger Wärmeträger Wasser, wie Kühlflüssigkeit, ein­ gesetzt wird, werden in einem Brenner Brennluft und Brenn­ stoff gemischt und aufbereitet, um ein zündwilliges Brenn­ gemisch zu erzeugen, das in einer Brennkammer des Heizgeräts unter Flammenbildung verbrannt wird, um heiße Verbrennungs­ gase zu erzeugen, die ihre Wärme über einen Wärmetauscher an den flüssigen oder gasförmigen Wärmeträger abgeben. Zur Brennstoffversorgung des Brenners kann eine Dosier- und För­ derpumpe eingesetzt werden, bei der es sich um eine elektro­ magnetisch gesteuerte Kolbenpumpe handeln kann. Eine solche Pumpe liefert dem Brenner einen impulsförmigen Brennstoff­ strom. Dieser pulsierende Brennstoffstrom kann im Bereich des Brenners, wie eines Verdampfungsbrenners, so geglättet wer­ den, daß man eine quasi gleichmäßige Brennstoffzufuhrmenge er­ hält.

Aus DE-OS 38 22 899 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Heiz­ geräts bekannt, wobei das Heizgerät in wenigstens zwei Last­ stufen, einer Teillaststufe und einer Vollaststufe, betreibbar ist. Bei diesem Verfahren wird derart vorgegangen, daß der Brennbetrieb des Heizgeräts immer in der niedrigeren oder nie­ drigsten Laststufe begonnen wird und dann eine Umschaltung auf die jeweils nächst höhere oder höchste Laststufe erfolgt. In den jeweiligen stationären Betriebsbereichen, wie Teillast und/ oder Vollast, wird dem Brenner ständig Brennstoff über die ent­ sprechende Brennstofförder- und Dosierpumpe zugeführt.

Versuche haben gezeigt, daß insbesondere bei Verdampfungsbren­ nern in den stationären Betriebszuständen, wie Vollast oder Teillast, eine verstärkte Neigung zur Bildung von Koks-Ablage­ rungen und hierdurch bedingter Verkokungen des Verdampfungs­ körpers des Brenners gegeben ist, welche dazu führt, daß der Brenner ausfällt. Nach einem solchen Brennerausfall muß das Heizgerät gewartet werden, wobei meist der gesamte Verdampfungs­ brenner ausgewechselt werden muß. Insbesondere während lang­ dauernder stationärer Betriebsphasen des Brenners ist ein Zu­ setzen des Verdampfungskörpers durch die Verkokungen zu er­ warten und diese hierbei gebildeten Ablagerungen im Brenner können meist während den instationären Betriebsphasen, wie Starten, Stoppen, Umschalten, in nicht-ausreichendem Maße ab­ gebaut werden.

Aus DE-PS 31 36 792 ist ein Verfahren zum Starten und Betrei­ ben eines Heizbrenners, insbesondere für eine Fahrzeugheizung bekannt, bei dem der Brennluftstrom in der Startphase nach ei­ ner Zeit kontinuierlichen Einleitens intermittierend eingelei­ tet wird, wobei in bevorzugter Weise das Einleiten des Brenn­ stoffs während des intermittierenden Einleitens des Brennluft­ stromes bis zum Zünden des Brenners unterbrochen wird. Durch diese Verfahrensweise wird wirkungsvoll ein Kaltwerden der Glüh­ kerze in der Startphase verhindert, was insbesondere wichtig ist, wenn Stabglühkerzen eingesetzt werden, die nicht die ho­ hen Oberflächentemperaturen von Wendelglühkerzen erreichen.

Aus DE-OS 14 51 359 ist eine Brennstoffversorgungsanordnung bekannt, bei der der durch eine Membranpumpe geförderte Brennstoff hinsichtlich der zum Verdampfungsbrenner zuzuführenden Menge zu reduzieren ist, da der Brennstoffbedarf von Verdampfungsbren­ nern nur einen Bruchteil der Fördermenge darstellt, die von der Membranpumpe als Dosier- und Förderpumpe geliefert wird. Zur Reduzierung des von der Membranpumpe geförderten Brenn­ stoffs wird eine den Flüssigkeitsstrom periodisch unterbre­ chende Vorrichtung vorgesehen. Mit Hilfe dieser Vorrichtung wird somit die dem Verdampfungsbrenner zugeführte Brennstoff­ menge gedrosselt, die aber bei den jeweiligen Betriebszustän­ den des Brenners und des Heizgeräts kontinuierlich dem Bren­ ner zugeführt wird. Daher treten auch bei diesem Verdampfungs­ brenner die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten auf.

Die Erfindung zielt darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten ein Verfahren zum Betreiben eines mit Flüssigbrennstoff gespeisten Brenners, insbesondere Verdampfungsbrenners, eines Heizgeräts, wie eines Fahrzeug­ heizgeräts, der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem sich die Betriebszeiten ohne Störung des Brenners in beträchtlicher Weise verlängern lassen.

Nach der Erfindung zeichnet sich ein Verfahren zum Betreiben eines mit Flüssigbrennstoff gespeisten Brenners, insbesondere Verdampfungsbrenners, eines eine Betriebssteuereinrichtung auf­ weisenden Heizgeräts, wie eines Fahrzeugheizgeräts, bei dem dem Brenner Brennluft und Brennstoff gegebenenfalls pulsie­ rend über eine Förder- und Dosierpumpe zur Aufbereitung eines zündbaren Brenngemisches zugeleitet werden, dadurch aus, daß zum Abbau von im Brenner gebildeten Ablagerungen nach einem während einer vorbestimmten Zeitdauer stationären Betrieb des Brenners die Brennstoffzufuhr kurzzeitig unterbrochen wird.

Beim erfindungsgemäßen Betriebsverfahren wird nach einer sta­ tionären Betriebsphase des Brenners, wie Teillast oder Voll­ last, die Brennstoffzufuhr kurzzeitig unterbrochen, so daß die am Brenner gebildeten Ablagerungen, wie Koksablagerungen, abgebaut werden können und der Brenner regeneriert wird, so daß sich ein frühzeitiger Brennerausfall durch Verkokung ver­ hindern läßt. Diese zu einem Brennerausfall führende Verko­ kungserscheinung tritt verstärkt insbesondere im Vollastbe­ triebszustand des Brenners und hauptsächlich bei Überspannung auf. Durch diese durch die kurzzeitige Brennstoffzufuhrunter­ brechung geschaffene Möglichkeit der Regenerierung des Bren­ ners, bei der im Brenner gebildete Ablagerungen abgebaut wer­ den, kann die Standzeit des Brenners, insbesondere eines Ver­ dampfungsbrenners, beträchtlich gesteigert werden.

Vorzugsweise erfolgt diese Brennstoffzufuhrunterbrechung dann, wenn der Brenner im stationären Betrieb beispielsweise eine vorbestimmte Zeitdauer von etwa 5 bis 20 Minuten betrieben worden ist. Diese vorbestimmte Zeitdauer, während der der stationäre Betrieb des Brenners auf übliche Art und Weise eingehalten wird, hängt von der Bauart des Brenners und/oder des Heizgeräts ab, so daß es sich bei diesen Zeitangaben le­ diglich um Richtwerte handeln kann. Ferner hängt sie auch von der Art des Flüssigbrennstoffs, wie Diesel oder Benzin, ab.

Vorzugsweise wird die Brennstoffzufuhr für etwa 5 bis 25 Se­ kunden unterbrochen, so daß bei dieser relativ kurzen Zeit der Brennstoffzufuhrunterbrechung der an sich sonst übliche Betriebs­ steuerablauf eines solchen Heizgeräts ungestört weitergeführt werden kann, d. h. es sind keine Abregelung und Wiederstarten des Heizgeräts erforderlich.

Zur Verwirklichung dieser Brennstoffzufuhrunterbrechung kann der Arbeitstakt der Brennstofförder- und -dosierpumpe unter­ brochen werden, was sich in zweckmäßiger Ausgestaltungsform durch eine entsprechende Auslegung der Steuereinrichtung des Heizgeräts verwirklichen läßt. Gemäß einer alternativen Aus­ gestaltungsform kann die Brennstoffzufuhrunterbrechung auch dadurch erreicht werden, daß ein Magnetventil geschlossen wird, das zwischen der Brennstofförder- und -dosierpumpe und dem Brenner angeordnet ist.

Vorzugsweise handelt es sich beim stationären Betrieb des Brenners beim erfindungsgemäßen Betriebsverfahren um den Voll­ lastbetriebszustand. Es kann sich aber auch um den Teillastbe­ triebszustand handeln. Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren, bei dem beim stationären Betrieb der Vollastbetriebszustand zugrundegelegt wird, findet in bevorzugter Weise Anwendung bei mit Diesel als Flüssigbrennstoff gespeisten Verdampfungs­ brennern, um hierbei einer Verkokung weitgehendst entgegenzu­ wirken.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Aus­ führungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Heizgerätes mit einem Verdampfungsbrenner zur Verdeutlichung des Betriebsverfahrens nach der Erfindung, und

Fig. 2 ein Diagramm für den zeitlichen Ablauf der Brennstoff­ versorgung nach der Erfindung.

Als Beispiel ist in der Fig. 1 ein sogenanntes Luftheizgerät gezeigt, bei dem als gasförmige Wärmeträger Luft eingesetzt wird. Natürlich läßt sich das erfindungsgemäße Betriebsver­ fahren auch bei einem solchen Heizgerät verwirklichen, das mit einem flüssigen Wärmeträger, wie Kühlflüssigkeit, betrieben wird.

Das Heizgerät ist in Fig. 1 insgesamt mit 1 bezeichnet. Es weist einen Brenner 2 auf, der beispielsweise von einem Ver­ dampfungsbrenner gebildet wird, welcher einen saugfähigen Kör­ per 2a umfaßt. Dem Brenner 2 wird Brennluft 3 über ein Brenn­ luftgebläse 3a und Brennstoff über eine Brennstoffzufuhrlei­ tung 4 zugeführt, in der eine Brennstofförder- und -dosier­ pumpe 8 vorgesehen ist, welcher ein Magnetventil 6 nachgeschal­ tet ist. Am Brenner 2 wird ein brennbares Gemisch aufbereitet, das in einer Brennkammer 14 des Heizgerätes 1 verbrannt wird. Die hierbei erzeugten heißen Verbrennungsgase treten an einem Wärmeübertrager 5 in Wärmeaustausch zu der als Heizmedium dienenden Heizluft, die über einen Heizlufteinlaß 12 am Heiz­ gerät 1 eintritt und über einen Heizluftauslaß 13 nach dem Überstreichen des Wärmeübertragers 5 aus dem Heizgerät 1 aus­ tritt, wie dies mit Pfeilen dargestellt ist. Das Brennluft­ gebläse 3a saugt aus der Umgebung Luft über einen Einlaß 15 an. Nach Durchgang durch den Wärmeübertrager 5 treten die Abgase über einen Abgasauslaß 11 aus dem Heizgerät 1 aus. Zur Steuerung des Betriebsablaufs des Heizgerätes 1 ist eine Steuereinrichtung 7 vorgesehen, die in Wirkverbindung u. a. mit einem Antriebsmotor 9 des Brennluftgebläses 3a, der Brennstoff­ förder- und -dosierpumpe 8 und dem Magnetventil 6 steht. Bei dem vorstehend beschriebenen Heizgerät 1 handelt es sich um eine an sich übliche Bauform.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Betriebsverfahren unter Bezugnahme auf diese einzige Fig. 1 der Zeichnung erläutert.

Wenn beispielsweise mit Hilfe eines Zeitgebers, der in die Steuereinrichtung 7 des Heizgeräts 1 integriert sein kann, festgestellt wird, daß der Brenner 2 eine vorbestimmte Zeit­ dauer lang, etwa 5 bis 20 Minuten, im stationären Betrieb, beispielsweise im Teillastbetrieb (TL in Fig. 2) oder Vollast­ betrieb (VL in Fig. 2) arbeitet, dann wird beispielsweise der Arbeitstakt der Brennstofförder- und -dosierpumpe 8 mit Hilfe von entsprechenden 8teuersignalen unterbrochen, die vorzugs­ weise von der Steuereinrichtung 7 des Heizgeräts 1 geliefert werden. Wie in gebrochenen Linien eingetragen ist, kann die Steuereinrichtung 7 alternativ das Magnetventil 6 schließen, welches in der Brennstoffzufuhrleitung 4 zwischen der Brenn­ stofförder- und -dosierpumpe 8 und dem saugfähigen Körper 2a des Brenners 2 angeordnet ist.

Mit Hilfe der vorstehend erläuterten Maßnahmen wird in beiden Fällen erreicht, daß die Brennstoffzufuhr zu dem Brenner 2 unterbrochen wird, und zwar beispielsweise für etwa 5 bis 25 Sekunden. Durch diese Brennstoffunterbrechung können in der Zeichnung nicht näher dargestellte Ablagerungen am Brenner 2, insbesondere auf der der Brennkammer 14 zugewandten Oberfläche des saugfähigen Körpers 2a abgebaut werden, so daß der Bren­ ner 2 während des stationären Betriebszustands wenigstens teilweise regeneriert werden kann. Durch diese Maßnahmen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens läßt sich die Standzeit des Brenners 2 beträchtlich erhöhen. Aus den Zeitdiagramm nach Fig. 2 sind die Arbeitsphasen der Dosierpumpe 8 und die Fördermengen derselben in Teillastbereich TL und Vollastbereich VL verdeutlicht.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die voranstehend anhand der Zeichnung erläuterten Einzelheiten beschränkt, son­ dern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen mög­ lich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Insbesondere kann das erfin­ dungsgemäße Betriebsverfahren auch bei anderen Brennertypen, wie Zerstäubungsbrennern o. dgl., eingesetzt werden. Auch läßt sich das erfindungsgemäße Betriebsverfahren bei anderen Heiz­ geräten als Fahrzeugzusatzheizgeräten verwirklichen, um die Standzeit des Brenners derartiger Heizeinrichtungen zu ver­ längern. Insbesondere ist es beim erfindungsgemäßen Betriebs­ verfahren wesentlich, daß Ablagerungen, wie Koksablagerungen, am Brenner 2 dadurch abgebaut werden, daß eine Brennstoffzu­ fuhrunterbrechung in einer der stationären Betriebszustände des Brenners 2 vorgenommen wird, während der derartige Ablage­ rungen soweit als möglich beispielsweise durch Abbrennen besei­ tigt werden können.

Bezugszeichen

 1 Heizgerät insgesamt
 2 Brenner
 2a Saugfähiger Körper
 3 Brennluft
 3a Brennluftgebläse
 4 Brennstoffzufuhrleitung
 5 Wärmeübertrager
 6 Magnetventil
 7 Steuereinrichtung
 8 Brennstofförder- und -dosierpumpe
 9 Antriebsmotor des Brennluftgebläses 3a
11 Abgasauslaß
12 Heizlufteinlaß
13 Heizluftauslaß
14 Brennkammer
15 Brennlufteinlaß

Claims (9)

1. Verfahren zum Betreiben eines mit Flüssigbrennstoff gespeisten Brenners (2), insbesondere eines Verdampfungsbren­ ners, eines eine Betriebssteuereinrichtung (7) aufweisenden Heizgeräts (1), wie eines Fahrzeugzusatzheizgeräts, bei dem dem Brenner (2) Brennluft und Brennstoff gegebenenfalls pul­ sierend über eine Förder- und Dosierpumpe (8) zur Aufberei­ tung eines zündbaren Brenngemisches zugeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abbau von am Brenner (2) gebildeten Ablagerungen nach einem während einer vorbestimmten Zeitdauer stationären Betrieb des Brenners (2) die Brennstoff­ zufuhr kurzzeitig unterbrochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als vorbestimmte Zeitdauer des stationären Betriebs des Bren­ ners (2) ein Zeitraum von etwa 5 bis 20 Minuten angenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Brennstoffzufuhr für etwa 5 bis 25 Sekunden un­ terbrochen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Brennstoffzufuhrunterbrechung der Takt der Brennstofförder- und -dosierpumpe (8) unterbrochen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktunterbrechung der Brennstofförder- und -dosier­ pumpe (8) über die Betriebssteuereinrichtung (7) vorgenommen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Brennstoffzufuhrunterbrechung ein zwischen der Brennstofförder- und -dosierpumpe (8) und dem Brenner (2) angeordnetes Magnetventil (6) geschlossen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim stationären Betrieb während der vorbestimmten Zeitdauer um den Vollastbetriebszustand handelt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim stationären Betrieb während der vorbestimmten Zeitdauer um den Teillastbetriebszustand handelt.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (2) mit Diesel-Brenn­ stoff als Flüssigbrennstoff versorgt wird.