DE4316315C2 - Brenner zur Verbrennung von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner zur Ver­ brennung von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein Brenner dieser Art ist aus der CH-Druckschrift der Firma Elco Energiesysteme AG, Zürich, "Elco Aktuali­ täten" aus dem Jahr 1982 bekannt. Damit bei diesem Bren­ ner beim Zünden der Brennerflamme diese durch die zuge­ führte Verbrennungsluft nicht ausgeblasen wird, wird die zur zweistufigen Leistungsregelung vorgesehene Dosier­ klappe mittels eines Stellantriebes geschlossen. Da jedoch Fertigungstoleranzen der zusammenwirkenden Bauteile unumgänglich und in den Randbereichen zwischen der Dosier­ klappe und der diese umgebenden Luftleitung mehr oder weniger große Spalte, durch die die Verbrennungsluft durchströmen kann, in Kauf zu nehmen sind, ist insbe­ sondere bei Hochleistungsbrennern die der Düse auch bei geschlossener Dosierklappe noch zuströmende Ver­ brennungsluftmenge derart groß, daß eine Inbetriebnahme des Brenners oftmals nicht möglich ist. Das Volumen der der Brennkammer zuzuführenden Verbrennungsluft ist daher, um zu gewährleisten, daß der Brenner stets zuverlässig gezündet werden kann, mitunter in einem erheblichen Maße zu reduzieren. Hierdurch kann die installierte Leistung bei Hochleistungsbrennern vielfach nicht genutzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Brenner zur Verbrennung von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff der eingangs genannten Gattung derart zu verbesseren, daß dieser bei geringem Bauaufwand stets gezündet werden kann, ohne daß dabei die Gefahr besteht, daß die Flamme durch eine zu große über die Dosierklappe zugeführte Ver­ brennungsluftmenge ausgeblasen wird.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Brenner der vor­ genannten Gattung dadurch erreicht, daß die Luftleitung in dem Bereich zwischen der Dosierklappe und der Düse über eine in die Luftleitung eingearbeitete Freisparung in der Zündstellung der Dosierklappe mit der Atmosphäre verbindbar ist.

Sehr zweckmäßig ist es hierbei, die in die Luftleitung in Form einer Bohrung eingearbeitete Freisparung mittels eines verdrehbar oder verschiebbar gelagerten Stellgliedes, z. B. nach Art einer kreissegmentförmig aus­ gebildeten Platte, ganz oder teilweise abzudecken und das Stellglied zwangläufig mit der Dosierklappe zu ver­ binden.

Das Stellglied kann mittels einer von der Dosierklappe abstehenden Strebe fest mit dieser verbunden sein.

Es ist aber auch möglich, das Stellglied mittels einer Servo­ einrichtung in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Brenners gesteuert zu verstellen, wobei das Stell­ glied einen in Abhängigkeit von dessen Betriebsstellung auf die Dosierklappe einwirkenden Anschlag aufweisen sollte, der durch eine auf einer verdrehbar gelagerten Welle angeordneten Platte gebildet sein kann, deren freies Ende mit der Dosierklappe derart zusammenwirkt, daß bei durch das Stellglied geöffneter Freisparung der Luftleitung die Dosierklappe in Schließstellung arretiert ist.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung ist gegeben, wenn das Stellglied und der Anschlag auf einer im Bereich der Luftleitung verdrehbar gelagerten und durch einen Elek­ tromotor antreibbaren Welle angeordnet sind und der Elektromotor mittels eines der Düse zugeordneten Flammen­ wächters steuerbar ist.

Nach einer Weiterbildung kann zusätzlich die Freisparung der Luftleitung durch einen an dieser auf der Außenseite angebrachten Schieber unabhängig von dem Stellglied ganz oder teilweise verschlossen werden.

Wird ein Brenner gemäß der Erfindung ausgebildet, in dem die Luftleitung in Strömungsrichtung hinter der Dosierklappe wahlweise über eine Freisparung mit der Atmosphäre verbindbar ist, so ist es ohne Schwierigkeiten möglich, die auch bei geschlossener Dosierklappe in die Luftleitung während eines Zündvorganges einströmende Verbrennungsluft zum Teil ins Freie austreten zu lassen. Durch die Freisparung wird nämlich ein größerer Teil der durch Spalte in die Luftleitung gelangenden Ver­ brennungsluft, bevor diese zur Düse strömt, nach außen abgeführt, die Flamme des Brenners wird demnach bei dessen Inbetriebnahme durch die Verbrennungsluft nicht ausgeblasen. Vielmehr ist somit stets gewährleistet, daß ein Zündvorgang zuverlässig vorzunehmen ist. Der Brenner kann sowohl nach einer längeren Betriebsunter­ brechung und somit im kalten Zustand als auch bei noch erhitztem Brennerrohr in Betrieb genommen werden.

Auch Hochleistungsbrenner können somit, da die diesen zuzuführende Verbrennungsluft nicht reduziert werden muß, mit voller Leistung gestartet und betrieben wer­ den, Zündprobleme treten nicht auf. Auch ist der not­ wendige Bauaufwand sehr gering, die Störanfälligkeit eines Brenners wird aber durch die Druckentlastung bzw. die Entlüftung der Luftleitung während der Startphase wesentlich verringert.

Aus der DE-PS 19 27 335 ist es an einem Brenner mit einer ein Brennstoffrohr umgebenden Luftleitung bekannt, in letzterer stromauf einer Stauscheibe einen axial verstellbaren Drosselkörper anzuordnen, mit dem ein Ausblasen der Zündflamme vermeidbar ist. Mit dem vor­ schlagsgemäß ausgebildeten Brenner ist dieser Brenner, bei dem somit eine Luftmengenregelung auf der Druck­ seite vorgenommen wird, jedoch nicht vergleichbar.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Brenners dargestellt, die nachfolgend im einzelnen erläutert sind. Hierbei zeigen:

Fig. 1 und 2 einen Brenner mit einer druckentlasteten Luftleitung in unterschiedlichen Betriebs­ stellungen, jeweils in schematischer Dar­ stellung,

Fig. 3 und 4 die konstruktive Ausgestaltung der Druckent­ lastung der Luftleitung bei einem abgewandel­ ten Brenner, ebenfalls in zwei unterschiedlichen Betriebsstellungen und

Fig. 5 die Anordnung des bei dem Brenner nach Fig. 3, 4 vorgesehenen Stellgliedes auf einer verdrehbar gelagerten Welle, in einem ver­ größerten Maßstab.

Der in den Fig. 1 bis 4 dargestellte und mit 1 bezeich­ nete Brenner dient zur Verbrennung eines flüssigen Brenn­ stoffes und besteht im wesentlichen aus einem eine Brenn­ kammer 3 bildenden Brennerrohr 2 und einer in diesem eingesetzten mit einer Zündelektrode 5 versehenen Düse 4. Der Brennstoff wird hierbei der Düse 4 aus einem Vorrats­ behälter 7 über eine Leitung 8 zugeführt, in die eine Förderpumpe 9 sowie ein steuerbares Absperrventil 10 ein­ gesetzt sind. Die Verbrennungsluft wird mittels eines Ventilators 11 gefördert, der durch einen Motor 12 ge­ steuert antreibbar und in einem Gehäuse 13 angeordnet ist, und strömt über eine Luftleitung 16, die an das Brennerrohr 2 angeschlossen und von der Brennkammer 3 durch eine Blende 6 getrennt ist, der Düse 4 zu.

Zur Leistungsregelung des Brenners 1 ist bei der Aus­ gestaltung nach den Fig. 1 und 2 in die Luftleitung 16 eine Dosierklappe 18 verdrehbar eingesetzt, die mittels eines Motors 19 verstellbar ist. Bei der Ausführungs­ variante nach den Fig. 3 und 4 ist die Dosierklappe 18 mittels einer Welle 18′ drehbar gelagert und wird durch die Verbrennungsluft, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, bis zur Anlage an einen Anschlag 30 verschwenkt. Der Anschlag 30 ist durch eine Schraube gebildet, die in einen von einer Gehäusewand 14 abstehenden Halter 29 eingesetzt ist. Über Öffnungen 15 wird die erforder­ liche Verbrennungsluft von dem Ventilator 11 in dessen Gehäuse 13 eingesogen und der Düse 4 zugeführt.

Der Brenner 1 ist des weiteren mit einem Steuergerät 21 ausgestattet, das über eine Signalleitung 22 mit einem nicht dargestellten Signalgeber, beispielsweise einem Thermostaten, verbunden ist. Über Steuerleitungen 23, 24, 25, 26, 27 und 28 steht das Steuergerät 21 mit dem Motor 12 des Ventilators 11, der Brennstoff-Förderpumpe 9, dem in die Brennstoffleitung 8 eingesetzten Absperrventil 10, der Zündelektrode 5, dem der Dosierklappe 18 zuge­ ordneten Motor 19 sowie einem im Innenraum 17 der Luft­ leitung 16 vorgesehenen Flammenwächter 20 in Verbindung.

Soll der Brenner 1 in Betrieb genommen werden - dem Steuergerät 21 ist in diesem Fall über die Signalleitung 22 ein entsprechendes Signal zugeleitet worden - , so wird zunächst der Ventilator 11 in Gang gesetzt. Nach einer einstellbaren Zeitspanne wird bei geöffnetem Ab­ sperrventil 10 mittels der Förderpumpe 9 der Düse 4 Brennstoff zugeführt und dieser wird mittels der Zünd­ elektrode 5 gezündet.

Die Dosierklappe 18 ist während des Zündvorganges, wie dies in Fig. 1 und 3 gezeigt ist, geschlossen, damit die in der Brennkammer 3 zu bildende Flamme nicht durch eine zu große Menge an Verbrennungsluft ausgeblasen wird.

Sobald durch den Flammenwächter 20 signalisiert wird, daß die Flamme sich ausgebildet hat, wird, wie dies der Fig. 2 und 4 zu entnehmen ist, mit Hilfe des Steuer­ gerätes 21 die Dosierklappe 18 ganz oder teilweise, je nach der geforderten Leistung des Brenners 1, geöffnet, die von dem Ventilator 1 geförderte Verbrennungsluft kann somit der Düse 4 zuströmen.

Um auszuschließen, daß bedingt durch Fertigungstoleranzen der Düse 4 auch bei geschlossener Dosierklappe 18 eine zu große Verbrennungsluftmenge während des Zündvorganges zugeführt und somit die Flamme ausgeblasen würde, ist die Luftleitung 16 im Bereich zwischen der Dosierklappe 18 und der Düse 4 mit einer Freisparung 31 in Form einer Bohrung 32 versehen, mittels der der Innenraum 17 der Luftleitung 16 mit der Atmosphäre verbindbar ist. Bei geschlossener Dosierklappe 18 ist die Freisparung 31 geöffnet, so daß die Luftleitung 16 entlüftet ist, bei geöffneter Dosierklappe 18 wird dagegen die Freisparung 31 durch ein Stellglied 33 verschlossen. Der Innenraum 17 der Luftleitung 16 ist somit in Abhängigkeit von der Stellung der Dosierklappe 18 mit der Atmosphäre verbindbar.

Das Stellglied 33 besteht bei der Ausgestaltung nach den Fig. 1 und 2 aus einer Platte 34, die an einer von der Dosierklappe 18 abstehenden Strebe 35 befestigt ist. Durch Verschwenken der Dosierklappe 18 mittels des zuge­ ordneten Motors 19 wird somit die Freisparung 31 durch das Stellglied 33 abgedeckt, Verbrennungsluft kann demnach, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, bei gezündetem Brenner 1 durch die Freisparung 31 nicht ins Freie gelangen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3, 4 und 5 ist die auf einer Welle 36 angeordnete Platte 34 des Stellgliedes 33 durch eine Paßfeder 40 drehfest mit der Welle 36 verbunden, die durch einen Elektromotor 37 verdrehbar und mittels Wälzlager 39 im Bereich der Luftleitung 16 drehbar gelagert ist. Der Motor 37 ist wiederum über eine Steuerleitung 38 an das Steuergerät 21 angeschlossen. In Abhängigkeit von der Stellung der während des Zündvorganges geschlossenen Dosierklappe 18 ist die Freisparung 31 durch Einschalten des Motors 37 und Verdrehen der Welle 36 durch das Stellglied 33 abdeckbar.

Um die Dosierklappe 18 beim Zünden der Brennerflamme zwangläufig geschlossen zu halten, obwohl die von dem Ventilator 11 geförderte Verbrennungsluft auf die Dosier­ klappe 18 einwirkt, ist an der Welle 36 des weiteren ein Anschlag 41 in Form einer Platte 42 angebracht, die mit ihrem freien Ende auf die Dosierklappe 18 einwirkt. Das Stellglied 33 und der Anschlag 41 sind hierbei derart auf der Welle 36 angeordnet, daß bei geöffneter Freisparung 31 die Dosierklappe 18, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, durch den Anschlag 41 in Schließstellung arretiert ist. Hat sich jedoch die Flamme ausgebildet und ist dem Steuergerät 21 von dem Flammenwächter 20 ein ent­ sprechendes Signal zugeleitet worden, wird der Motor 37 kurzfristig in Betrieb genommen und das Stellglied 33 derart, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, verdreht, daß die Freisparung 31 durch dieses abgedeckt wird und keine Verbrennungsluft ins Freie gelangen kann.

Die durchströmbare Querschnittsfläche der Freisparung 31 kann, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, ferner durch einen an der Außenfläche der Gehäusewand 14 in einer Führung 52 angeordneten Schieber 51 mehr oder weniger abgedeckt werden, so daß auf diese Weise die Menge der in die Atmosphäre abströmenden Verbrennungsluft einstell­ bar ist. In die Gehäusewand 14 wie auch in den Schieber 51 sind dazu Bohrungen 53 bzw. 54 eingearbeitet, in denen ein Stift 55 einsetzbar ist. Der Schieber 51 ist somit in unterschiedlichen Lagen arretierbar.

Claims (8)

1. Brenner zur Verbrennung von flüssigem oder gasförmi­ gem Brennstoff, mit einer in einem Brennerrohr (2) angeordneten Düse (4), der über eine Brennstoffleitung (8) der Brennstoff und über eine an das Brennerrohr (2) angeschlossene Luftleitung (16) die von einem Ventilator (11) geförderte Verbrennungsluft zuführbar sind, welche Luftleitung (16) mit einer verstellbaren Dosierklappe (18) versehen ist, die in der Zündstellung geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitung (16) in dem Bereich zwischen der Dosierklappe (18) und der Düse (4) über eine in die Luftleitung (16) eingearbeitete Freisparung (31) in der Zündstellung der Dosierklappe (18) mit der Atmosphäre verbindbar ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Luftleitung (16) in Form einer Boh­ rung (32) eingearbeitete Freisparung (31) mittels eines verdrehbar oder verschiebbar gelagerten Stell­ gliedes (33), z. B. nach Art einer kreissegmentförmig ausgebildeten Platte (34), ganz oder teilweise abdeckbar ist und daß das Stellglied (33) zwangläufig mit der Dosierklappe (18) verbunden ist.

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (33) mittels einer von der Dosier­ klappe (18) abstehenden Strebe (35) fest mit dieser verbunden ist.

4. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Luftleitung (16) in Form einer Boh­ rung (32) eingearbeitete Freisparung (31) mittels eines verdrehbar oder verschiebbar gelagerten Stell­ gliedes (33), z. B. nach Art einer kreissegmentförmig ausgebildeten Platte (34), ganz oder teilweise abdeckbar ist und daß das Stellglied (33) mittels einer Servo­ einrichtung in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Brenners gesteuert verstellbar ist.

5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, das Stellglied (33) mit einem in Abhängigkeit von dessen Betriebsstellung auf die Dosierklappe (18) einwirkenden Anschlag (41) versehen ist.

6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (41) durch eine auf einer verdrehbar gelagerten Welle (36) angeordnete Platte (42) gebildet ist, deren freies Ende mit der Dosierklappe (18) derart zusammenwirkt, daß bei durch das Stellglied (33) geöffneter Freisparung (31) der Luftleitung (16) die Dosierklappe (18) in Schließstellung arre­ tiert ist.

7. Brenner nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (33) und der Anschlag (41) auf einer im Bereich der Luftleitung (16) verdrehbar gelagerten und durch einen Elektromotor (37) antreib­ baren Welle (36) angeordnet sind und daß der Elektro­ motor (37) mittels eines der Düse (4) zugeordneten Flammenwächters (20) steuerbar ist.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Freisparung (31) der Luftleitung (16) durch einen an dieser auf der Außenseite angebrachten Schie­ ber (51) unabhängig von dem Stellglied (33) ganz oder teilweise verschließbar ist.