DE8718031U1

DE8718031U1 - Hochleistungsbrenner

Info

Publication number: DE8718031U1
Application number: DE8718031U
Authority: DE
Original assignee: Zeuna Starker GmbH and Co KG
Current assignee: Arvin Industries Deutschland GmbH
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1987-03-27
Publication date: 1993-01-14
Anticipated expiration: 1997-03-28
Also published as: SE8800064L; DE3710054A1; DE3710054C2; JPS63238318A; US4991396A; SE8800064D0

Description

Beschreibung

Die Erfindung befaßt sich mit einem regelbaren Hochleistungsbrenner, d.h. mit einem solchen Brenner, der zur Erzeugung von unterschiedlich großen Wärmeleistungen geeignet ist. Ein solcher Hochleistungsbrenner hat eine Brennkammer, in den eine Düse ragt und eine Gemischaufbereitungseinrichtung, die neben anderen Einrichtungen eine Brennstoffördereinrichtung enthält.

Da bei derartigen Hochleistungsbrennern selbst in dem Bereich eine relativ hohe Temperatur auftritt, der vor der Brennkammer liegt, d.h. im sogenannten Brennerkopfraum, in dem beispielsweise die Düse und die Gemischaufbereitungseinrichtung 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 Brennerbauteile, die temperaturempfindlich sind, zu Störungen, so daß sich bisher ein betriebssicheres Arbeiten eines solchen regelbaren Hochleistungsbrenners nicht ohne weiteres zuverlässig gewährleisten läßt.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten, einen Hochleistungsbrenner bereitzustellen, dessen Leistung zuverlässig stufenlos regelbar ist und der sich betriebssicher, insbesondere 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 Gemischaufbereitungseinrichtung dadurch aus, daß der Düse des Brenners eine Vormischkammer zur Vorvermischung von Brennstoff und Luft vorgeschaltet ist. Bei einer solchen erfindungsgemäßen Ausbildung eines Hochleistungsbrenners wird mit Hilfe der Vormischkammer die Aufbereitung von Brennstoff und Luft (in Form einer Emulsion) ermöglicht, bei der sich die Brennstoffmenge verändern und auf einfache Weise regeln läßt, um die Abgabeleistung des Brenners vorzugsweise stufenlos zu regeln. Diese vorgeschaltete Vormischkammer läßt sich an einer solchen Stelle anordnen, die von der Temperatur in der Brennkammer und/oder von anderen heißen Gasströmen, wie z.B. bei der Abgasnachverbrennung, unbeeinflußt ist. Auch die temperaturempfindlichen Brennerbauteile sind an kühlen Stellen angeordnet, so daß diese betriebssicher arbeiten.

Zweckmäßigerweise erfolgt beim erfindungsgemäßen Hochleistungsbrenner die Vorvermischung in der Vormischkammer unter Verwendung von Hilfslust, 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 angeordnet sein. Durch diese Taktung des Magnetventils läßt sich dann eine zuverlässige Regelung der in die Vormischkammer eintretenden Brennstoffmenge erzielen.

Mittels der in die Brennkammer 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 Brennstoffzufuhrleitungen 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 Hilfsluftfördereinrichtung und die Brennstoffversorgungseinrichtung mit Brennstoffpumpe und gegebenenfalls einer Brennstoffmengenregeleinrichtung, 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 Hochleistungsbrenner nicht nur zur Wärmeerzeugung mit Hilfe eines Heizgerätes geeignet, sondern er läßt sich auch in vorteilhafter Weise im Zusammenhang mit der Abgasnachverbrennung verwenden. Die Abgasnachverbrennung umfaßt hierbei nicht nur die Regenerierung eines Rußfilters von Brennkraftmaschinen, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschinen, sondern auch die Abgasnachverbrennung in Verbindung mit einem Abgaswärmetauscher, der zu Heizzwecken dient, wobei bei dem letztgenannten Anwendungsfall der Brenner zur Erzeugung von Wärme während den Phasen dient, während denen die Motorabgase keinen für die Wärmelieferung ausreichenden Wärmeinhalt haben. Die in die Vormischkammer eingeleitete Hilfsluft dient nicht nur zur Zerstäubung der unterschiedlichen und der Vormischkammer zugeleiteten Brennstoffmengen, sondern die Brennstoffleitung und die Düse werden in den Brennerpausen freigeblasen. 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 Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Hochleistungsbrenners in einer Abgasleitung einer Brennkraftmaschine, wobei dort als Anwendungsbeispiel einer Abgasnachverbrennung eine Rußfilterregenerierung gezeigt ist,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante 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 Ausführungsvariante, bei der in der Abgasleitung ein Abgaswärmetauscher angeordnet ist, dem ein Hochleistungsbrenner vorgeschaltet ist.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Hochleistungsbrenner insgesamt bezeichnet . Nähere Einzelheiten desselben sind aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen. Zum Verständnis der Erfindung reicht es aus, daß der Hochleistungsbrenner 1 eine Brennkammer 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 beispielsweise angeordnet, die nicht näher dargestellt ist. Der Düse 3 ist eine Vormischkammer 5 vorgeschaltet, der einerseits Hilfsluft 6 und andererseits Brennstoff über eine Brennstoff-

fördereinrichtung 7 zugeführt wird. Bei dem schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt die Brennstoffördereinrichtung 7 eine Brennstoffpumpe 8 und eine Brennstoffregeleinrichtung 9, die zwischen dem Ausgang der Brennstoffpumpe 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 Abgasleitung 4, sondern in einer parallel dazu liegenden Zweigleitung 10 angeordnet ist, die mittels einer schematisch dargestellten Klappe 11 offen- und schließbar ist.

In Fig. 3 ist als alternatives Anwendungsbeispiel einer Abgasnachverbrennung eine solche gezeigt, bei der im Anschluß eines in der Abgasleitung 4 liegenden Hochleistungsbrenners 1" ein Abgaswärmetauscher 12 angeordnet ist. Dieser Abgaswärmetauscher dient zur Nutzung der in den Abgasen enthaltenen Wärme, beispielsweise zu Heizzwecken. Wenn aber die von der nicht dargestellten Brennkraftmaschine gelieferten Abgase in der Abgasleitung 4 keine ausreichend hohen Temperaturen mehr haben, so kann der Abgaswärmetauscher 12 keine Wärme mehr liefern und mit Hilfe des Hochleistungsbrenners 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 Zweigleitung 10 angeordnet sein.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Anwendungsbeispiele 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, 1¹ oder 1" näher erläutert.

Wie gezeigt, ist die Vormischkammer 5 dem Brenner 1, 1¹, 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. außerhalb 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 Vormischkammer 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 Vormischkammer 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" betriebszuverlässig 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 1¹ ■ 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

Zweigleitung (Fig. 2)

Klappe

Abgaswärmetauscher

Claims

Schutzansprüche

1. Hochleistungsbrenner mit einer in eine Brennkammer ragenden Düse und einer der Düse vorgeschalteten, eine Brennstoffördereinrichtung enthaltenden Gemischaufbereitungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vormischkammer (5) zur Aufbereitung eines Gemisches aus Brennstoff und Luft mit zur Brennerabgabeleistungsregelung regelbarer Brennstoffzufuhrmenge der Düse (3) vorgeschaltet ist und daß die Düse (3) das in der Vormischkammer (5) voraufbereitete Gemisch an der Brennkammereintrittsseite zerstäubt.

2. Hochleistungsbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vormischkammer (5) eine Gemischaufbereitung des über die Brennstoffordereinrichtung (7) zugeführten Brennstoffs mittels Hilfsluft (6) erfolgt, die in die Vormischkammer (5) eintritt.

3. Hochleistungsbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der eingeleiteten Brennstoffmenge ein getaktet gesteuertes Magnetventil (9) vorgesehen ist.

4. Hochleistungsbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormischkammer (5) extern angeordnet ist.

5. Hochleistungsbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochleistungsbrenner (1, 1", &Ggr;, 14) zur Abgasnachverbrennung dient.

6. Hochleistungsbrenner nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Hilfsluft (6) zur Vormischkammer auch während der Brennpausen dauernd aufrechterhalten wird.

7. Hochleistungsbrenner nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasnachverbrennung für eine Rußfilterregenerierung bestimmt ist.

8. Hochleistungsbrenner nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasnachverbrennung für einen Abgaswärmetauscher (12) bestimmt ist.