DE916446C

DE916446C - Schwingbrenner und Verfahren zum Starten eines solchen Brenners

Info

Publication number: DE916446C
Application number: DEH10444A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wunibald Kamm; Dipl-Ing Willy Krautter; Dr-Ing Kurt Staiger
Original assignee: Heizmotoren GmbH
Current assignee: Heizmotoren GmbH
Priority date: 1950-11-17
Filing date: 1951-11-17
Publication date: 1954-08-09
Also published as: US2746529A

Description

Schwingbrenner und Verfahren zum Starten eines solchen Brenners Die Einöffnung der bekannten Schwingbrenner ist meist mit einem Rückschlagventil für den Luft-bzw. Gemischeinlaß ausgerüstet, welches den im Schwingbrenner mit akustischer Frequenz auftretenden Druckschwankungen folgen muß. Da dieses Ventil nicht nur eine empfindliche Fehlerquelle darstellt, sondern. auch einer raschen Abnutzung unterliegt, hat man schon versucht, an seiner Stelle eine aerodynamische Verdämmung in Gestalt einer Rückstromdrossel zu verwenden.
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung dieses Prinzips, durch welche sich nicht nur eine besonders vorteilhafte aerodynamische Verdämmung ergibt, sondern auch ein sehr einfaches Starten des Schwingbrenners unter Verzicht auf elektrische Hilfsmittel möglich wird. Gemäß der Erfindung wird der Einlaßöffnung des akustischen Resonators, in dem die schwingende Verbrennung erfolgen soll, ein Hilfsresonator in lichtem Abstand gegenübergestellt, dessen akustische Impedanz bei der Arbeitsfrequenz des Brenners höher liegt als diejenige des Hauptresonators. Der Hilfsresonator wirkt dann für die steilen Druckstöße der schwingenden Verpuffung im Hauptresonator etwa, wie ein. Sperrkreis. Zweckmäßig macht man die Kopplung zwischen Haupt- und Hilfsresonator verstellbar, damit sich der Dämpfungswiderstand, welchen der angekoppelte Hilfsresonator für den Hauptresonator zugleich darstellt, jeweils optimal Beinregeln läßt. Auch für das Starten erweist sich eine solche regelbare Kopplung als Sie läßt sich am einfachsten dadurch bewirken, daß man dein. Abstand zwischen dem Hilfsresonator und der Einlaßöffnung des Hauptresonators verstellt.
Der Hilfsresonator kann in beliebiger Weise ausgebildet sein, doch soll seine Resonanzfrequenz wesentlich über derjenigen des Hauptresonators liegen. Am besten bedient man sich einfach eines beiderseits offenen, vorzugsweise mit Endplatten ausgerüsteten Rohres, dessen Volumen mindestens um eine Größenordnung kleiner ist als dasjenige des Hauptresonators. Durch dieses Rohr, das gerade oder auch gekrümmt sein kann, läßt sich der Brennstoff unmittelbar in die Einlaßöffnuing des Hauptresonators einblasen.
Während man bei Schwingbrennern mit Rückschlag ventil den Brennraum für den Start rinächst elektrisch aufheizen und dann den Resonator mit Brenngemisch anblasen muß, kann man durch eine aerodynamisch verdämmte Einlaßöffnung unmittelbar eine Heizflamme in den Resonator hineinschlagen lassen. Wird der Brennstoff durch den Hilfsresonator hindurch in diese Einlaßöffnu:ng eingeblasen, so brennt zunächst bei geringem Brennstoffdruck eine von der Brennstoffdüse ausgehende Stichflamme im Hilfsresonator. Bei steigendem Brennstoffdruck beginnt die Flamme jedoch in den Hauptresonator hinüberzuwandern, wobei dann der Hilfsresonator gewissermaßen als Bunsenbrenner wirkt. Steigert man den Brennstoffdruck noch weiter, so wird ein Teil. des Brennstoffes nicht mehr verbrannt, sondern dringt bis in den Brennraum des Hauptresonators vor und verknallt dort. Nach einigen solchen Verknallungen springt schließlich die normale schwingende Verbrennung im Hauptresonator an und schaukelt sich in wenigen Schwingungen so weit auf, daß die ursprüngliche Startflamme in den Brennraum hineingesaugt wird und dort in der schwingenden Verbrennung untergeht.
Um diese einzelnen Vorgänge zu automatischem Ablauf zu bringen, braucht man lediglich den Brennstoffdruck an der Einspritzdüse ,allmählich zu steigern. Man erreicht dies am leichtesten, wenn man den Schwingbrenner unmittelbar zur Beheizung des luftdicht abgeschlossenen Brennstofftankes benutzt. Dabei kann man den steigenden Druck im Brennstofftank zugleich noch dazu benutzen, um ein der Brennstoffdüse vorgeschaltetes automatisches Regelventil allmählich zu öffnen. Zum Abstellen des Gerätes sieht man dann entweder ein zweites, von Hand zu betätigendes Brennstoffventil oder eine Stellschraube vor, welche das Regelventil gegen, den ,Steuerdruck zu schließen gestattet.
Die Zeichnung zeigt in schematischer, teilweise angeschnittener Darstellung einen Schwingbrenner, der die beschriebenen Eigenschaften in sich vereint und der beispielsweise als tragbarer Heißg.asbläser verwendet werden soll.
Der Hauptresonator des Schwingbrenners besteht aus der Brennkammer i mit dem ventillos angeschlossenen Abgasrohr 2, über dem das teleskopartig ausziehbare Mantelrohr 3 liegt. Bei laufendem Sch,vidngbrenner saugt der vom Rohr 2 ausgehende Abgasstrahl über den Ringraum zwischen Abgasrohr 2 und Mantelrohr 3 Luft an, die am Abgasrohr 2 vorgewärmt wird und sich dann mit den Abgasen mischt.
Die Brennkammer i liegt innerhalb des luftdicht abgeschlossenen Brennstofftankes q, aus dem die Brennstoffleitung 5 zur Düse 6 führt. Letztere ist mit einem Nadelventil ausgerüstet, das von dem federbelasteten Wellrohr 7 unter dem Druck des Brennstoffes allmählich geöffnet wird, sobald der Druck im Tank ¢ einen bestimmfen Grenzwert überschreitet. Ein in die Leitung 5 eingeschalteter Dreiwegehahn 8 läßt für den Start etwas Brennstoff auf den um die Brennstoffdüse 6 gelegten Dochtring 9 tropfen, wenn man seinen Stellhebel nach links umlegt. Legt man den Stellhebel des Dreiwegehahnes 8 nach rechts um, so sperrt er die Brennstoffleitung ab.
Vor der Einlaßöffnung i o des Hauptresonators i, z steht nun nach der Erfindung ein Hilfsresonator in Gestalt des kurzen, beiderseits mit Endplatten ausgerüsteten Rohres i i, das mit Hilfe des Hebels i= in axialer Richtung verschoben werden kann, so daß sich der Abstanda zwischen der Einlaßöffnung io und der gegenüberstehenden Öffnung des Hilfsresonators ii mittels des Hebels 12 .einregeln läßt.
Zum Starten öffnet man die Klappe 13, läßt durch Umlegen des Dreiwegehahnes 8 etwas Brennstoff auf den Ringdocht 9 tropfen und zündet diesen mit einem Streichholz. Die entstehende breite Flamme erwärmt dann den Tank q., so daß dort Brennstoff verdampft und nach kurzer Zeit durch seinen Druck das Nadelventil der Düse 6 öffnet. Der aus der Düse 6 austretende Brennstoff dampfstrahl zündet dann an der ausbrennenden Dochtflamme und brennt zunächst als Stichflamme innerhalb des Hilfsresonators i i. Hierdurch steigert sich der Druck im Brennstofftank q. weiter, so daß sich auch das Nadelventil der Düse 6 allmählich weiter öffnet. Sobald die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoff dampfstrahles im Hilfsresonator i i größer .als die Flammengeschwindigkeit wird, hüpft die Verbrennung zum oberen Ende des Rohres i i hinauf, und es entsteht dann dort eine blaue Bunsenbren:nerflamme, weiche auf die Kammer i und den Brennstofftank q. noch größere Wärmemengen überträgt. Infolgedessen öffnet sich das Nadelventil der Düse 6 bei gleichzeitig steigendem Brennstoffdruck noch weiter, und es entsteht die an Bunsenbrennern beim Betrieb mit überhöhtem Gasdruck leicht zu beobachtende Erscheinung, daß die Flamme zu brausen und auf ihrer Basis zu hüpfen beginnt. Schiebt man jetzt das Rohr i i mit Hilfe des Hebels i z bis auf einige Millimeter Abstand an die Einlaßöffnung io heran, so sinkt die Luftzuführung im Spalt a, und es entsteht ein halbverbranntes Gemisch, das in die Kammer i vordringt und sich mit den dort vorhandenen Luftresten mischt. Dies explosible Gemisch zündet dann an der in die Öffnung io hinein brennenden Flamme und verpufft mit hartem Knall.
Die so entstehenden ersten, zunächst unregelmäßigen Verknallungen regen nunmehr den Hauptresonator i, 2 akustisch an, wobei sich dessen Schwingungsamplitude rasch aufschaukelt, so daß innerhalb weniger Sekunden die gewünschte schwingende Verbrennung entsteht. Diese saugt in der Unterdruckphase der Schwingung die Luft über die Öffnung io mit so hoher Strömungsgeschwindigkeit an, daß die dort brennende Zündflamme in den Brennraum i hineingerissen. wird, wo sie alsbald in der schwingenden Verbrennung untergeht. Damit ist der Schwingbrenner abschließend gestartet und schwingt nunmehr so lange, bis man mit dem Dreiwegehahn 8 die Brennstoffleitung 5 schließt.
In der Praxis bedarf der selbsttätig ablaufende Startvorgang, bei dem die Flamme zunächst in dem Hilfsresonator i i brennt und dann schrittweise in die Kammer i vordringt, nur :einer Zeit von i bis 2 Minuten. Die allmähliche Drucksteigerung im Brennstofftank 4 kann auch mittels einer kleinen Pumpe herbeigeführt werden, wenn man den Tank nicht erhitzen will.
An Stelle des Dreiwegehahnes 8 kann auch eine Stellschraube 15 vorgesehen werden, welche zum Abstellen des Gerätes das Nadelventil der Düse 6 von Hand zu schließen gestattet. Weiterhin kann man dieses Nadelventil auch so ausbilden, daß es sich für den Start von Hand vorübergehend öffnen läßt, wobei dann der herausquellende Brennstoff den Dochtring 9 benetzt.
Nachdem das Gerät gestartet ist, braucht es nicht mehr in senkrechter Lage gehalten zu werden. Vielmehr kann man es dann am Handgriff 14 in beliebig@er Stellung tragen.
Es hat säch gezeigt, daß der Resonator 1, 2 leichter anspringt, wenn das Mantelrohr 3 seine Auspufföffnung nicht verdämmt. Für den Start wird das teleskop.artige Mantelrohr 3 daher zweckmäßig zusammengeschoben und erst dann in die gezeichnete Stellung gebracht, wenn der Brenner 1, 2 mit voller Amplitude schwingt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Schwingbrenner mit dynamisch verdämmtem Einlaß, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßöffnung (i o) des Resonators (1, 2), in dem die schwingende Verbrennung erfolgt, ein Hilfsresonator (i i) in lichtem Abstand (a) gegenübersteht, dessen akustische Impedanz bei der Arbeitsfrequenz des Brenners höher liegt als diejenige des _Hauptresonators (1, 2).
2. Schwingbrenner nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischeü Hauptresolnator (1, 2) und Hilfsresonator (i i ) verstellbar ist (Stellhebel 12).
3. Schwingbrenner nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsresonator aus einem beiderseits offenen, vorzugsweise mit Endplatten ausgerüsteten Rohr (r i) besteht, dessen Volumen klein gegenüber dem Volumen des Hauptnesonators (1, 2) ist.
4. Schwingbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenn mstoffdüse den Brennstoff unter Druck durch den Hilfsresonator (i i) hindurch in die Eiarlaßöffnung (i o) des Hauptresonators (1,.2) einspritzt.
5. Schwingbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der luftdicht abgeschlossene Brennstofftank (4) unmittelbar vom Schwingbrenner (1, 2) beheizt und hierdurch unter Druck gesetzt wird.
6. Schwingbrenner lach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffdüse (6) mit einem druckgeregelten Nadelventil ausgerüstet ist. 7: Schwingbrenner nach Aryspnxch 6, ,gekennzeichnet durch eine Stellschraube (15), welche das Nadelventil der Brennstoffdüse (6) gegen den Regeldruck zu schließen ,gestattet. B.
Schwingbrenner nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen die Brennstoffdüse (6) umgebenden Dochtring (9), welcher zum.
Starten mit Brennstoff befeuchtet und gezündet wird.
9. Verfahren zum Starten von Schwingbrennern nach einem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine von der Brennstoffdüse (6) ausgehende, den Hilfsreson;ator (i i) durchschlagende -Stichflamme gezündet und die Verbrenumng dann .dwrch allmähliche Steigerung' des Brennstoffdruckes in die Mündung (i o) des Hauptresonators (1, 2) übergeführt wird sowie daß anschließend durch weitere Steigerung des Brennstoffdruckes teilverbranntes Gemisch in den Hauptresonator (1, 2) geblasen wird, wobei dann. die dort zunächst unregelmäßig entstehenden Verpuffungen den schwingenden Verbreimungsvorgang im Hauptresonator (1, 2) einleiten.