EP0066875A2 - Vorrichtung zur Ausbildung eines zündfähigen Gemisches aus flüssigem Brennstoff und Verbrennungsluft - Google Patents

Vorrichtung zur Ausbildung eines zündfähigen Gemisches aus flüssigem Brennstoff und Verbrennungsluft Download PDF

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EP0066875A2
EP0066875A2 EP82104974A EP82104974A EP0066875A2 EP 0066875 A2 EP0066875 A2 EP 0066875A2 EP 82104974 A EP82104974 A EP 82104974A EP 82104974 A EP82104974 A EP 82104974A EP 0066875 A2 EP0066875 A2 EP 0066875A2
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EP
European Patent Office
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fuel
combustion air
flow
flow space
bypass
Prior art date
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EP82104974A
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English (en)
French (fr)
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EP0066875A3 (en
EP0066875B1 (de
Inventor
Siegfried Dr. Förster
Hubert Jaegers
Hans Kämmerling
Peter Dr. Quell
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Forschungszentrum Juelich GmbH
Original Assignee
Forschungszentrum Juelich GmbH
Kernforschungsanlage Juelich GmbH
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Publication date
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Publication of EP0066875A3 publication Critical patent/EP0066875A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0066875B1 publication Critical patent/EP0066875B1/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/02—Liquid fuel
    • F23K5/14—Details thereof
    • F23K5/22—Vaporising devices

Definitions

  • the invention relates to a method for forming an ignitable mixture of liquid fuel and combustion air, in which preheated combustion air for receiving fuel is guided along a surface wetted by fuel in a flow space, and to an apparatus for carrying out the method.
  • the preheated combustion air then heats the porous walls of the fuel chamber, so that there is a risk that the fuel will crack on the surface wetted by the fuel and form residues which prevent further supply of fuel through the porous walls. It is therefore necessary to control the burner very sensitively and react to changing states with little delay.
  • the object of the invention is to provide a method for forming an ignitable mixture in which the required fuel-air mixture can be set for different operating conditions without considerable control effort.
  • the amount of fuel evaporating from the fuel film into the preheated combustion air can be determined with good approximation according to the so-called “Levi's law", see for example F. Kneule, “The drying”, Fundamentals of chemical engineering, Volume 6, Verlag Sauerators and Co., Aarau, Switzerland, 1959.
  • the amount of evaporating fuel depends on the temperature of the preheated combustion air and on the temperature of the fuel on the surface of the fuel film formed.
  • the amount of combustion air contacted with the fuel film is regulated by controlling an air flow conducted via a bypass, which is branched off before the combustion air enters the flow space and is fed directly to the fuel-air mixture withdrawing from the flow space the ignitable mixture to be introduced into the combustion chamber is adjustable within a wide control range.
  • a uniform film formation on the surface to be wetted by the fuel is preferably achieved by releasing the fuel at the combustion air inlet to the flow space.
  • the formation of the fuel film and the adhesion of the fuel is supported by roughening the surface of the wall wetted by the fuel.
  • a device for performing the method according to the invention is specified in claim 4. Thereafter, the flow space is connected to a combustion air supply and to an extractor for fuel-air mixture forming in the flow space in such a way that the combustion air flows through the flow space in the flow direction of the fuel flowing off under the action of gravity on the wettable surface. A drain for excess fuel is provided at the foot of the surface wettable by the fuel.
  • the wettable surface is preferably cylindrical and is arranged coaxially with a vertical flow duct carrying the combustion air, claim 5.
  • a gap is provided at the foot of the wettable surface with a gap width that is at least the film thickness of the fuel film at the foot of the wettable surface, claim 6. Through this gap, the excess fuel can flow away freely.
  • the fuel-air mixture flowing to the combustion chamber does not contain any undesirable fuel droplets.
  • the surface wettable by the fuel coaxially surrounds the flow space.
  • the inner wall of the flow space forms a tube, the free interior of which from serves the fuel-air mixture.
  • the surface to be wetted by the fuel is roughened. This leads to an even film formation.
  • the surface that can be wetted by the fuel is displaceably arranged in the flow space. The size of the contact area between the combustion air and the fuel film can thus be changed.
  • a controller unit with which the ignitable mixture to be fed to the combustion chamber can be set very sensitively within wide limits is specified in patent claims 10 to 19.
  • the composition of the ignitable mixture is then regulated via a bypass, which connects the combustion air supply before the combustion air enters the flow space with the extractor for the fuel-air mixture, the amount of combustion air flowing through the bypass into the extractor being adjustable with the aid of a regulator .
  • the controller is preferably operatively connected to a temperature sensor which is arranged in the combustion air supply. The proportion of the amount of combustion air entering the flow space is controlled as a function of the temperature of the preheated combustion air.
  • the fuel-air mixture emerging from the flow space and the proportion of the combustion air supplied to the fuel-air mixture via the bypass determine the composition of the combustion ignitable mixture fed into the chamber.
  • the controller preferably has at least one control element that the flow cross-sections to be flowed through by the combustion air in the bypass and in the combustion air supply before the onset of the Combustion air sets in the flow space at the same time.
  • the flow cross-section in the entrance to the flow space can be changed so that when the bypass is fully open, the access of combustion air to the flow space is blocked.
  • both the inlet of the combustion air to the flow space and the withdrawal of the fuel-air mixture from the flow space are preferably closed, so that no undesired fuel vapor gets into the combustion air flowing through the bypass during cold start and when the device is switched off.
  • control elements are provided which are displaceable relative to one another.
  • the control elements are preferably tubular and arranged coaxially with one another, with at least one of the control elements is adjustably mounted and at the same time changes the flow cross section of the bypass and the flow cross section of the combustion air supply and / or a flow cross section in the fume cupboard for the fuel-air mixture.
  • the control element has recesses that are adjustable relative to recesses of a fixedly arranged control element to change the flow cross sections.
  • detents are attached to the controller.
  • Such a lock is particularly important for the "off" position for safety reasons and for a cold start.
  • the adjustable control element is preferably designed as an axially adjustable sleeve, which closes the flow space when the bypass is open.
  • a control element designed in the simplest way corresponds both to the requirements that have to be placed on sensitive control and to the robust design of the controller that is desired in accordance with the use of the device.
  • the sleeve is preheated against a spring by a temperature sensor depending on the temperature of the flowing in the combustion air supply th combustion air adjustable.
  • the sleeve can be fixed in the position in which the bypass is fully open by means of a switch.
  • the switch also serves as a safety switch.
  • a fuel line is connected to the fuel storage device, which leads to a fuel distributor at the head of the surface to be wetted by the fuel.
  • the excess fuel is thus circulated and is again available for the formation of the fuel-air mixture.
  • the fuel flows out of the fuel distributor onto the surface to be wetted.
  • the fuel line is connected to a heat exchanger which is arranged inside the combustion air supply.
  • the fuel film in the flow chamber thus has a temperature which is only slightly below the temperature at which the combustion air enters the flow chamber and which is so high that all oil fractions in the fuel can evaporate into the supplied combustion air.
  • the fuel store has a heater element for preheating the fuel.
  • a cooling element for the fuel is provided in the fuel store.
  • thermal insulation is attached to the exhaust for the fuel-air mixture and / or to a gas line leading the ignitable mixture to the combustion chamber.
  • a flow chamber 1 for forming an ignitable mixture of liquid fuel and combustion air is shown schematically.
  • the combustion air is guided into the flow space 1 via a surface 2 of a wall 3 which can be wetted by fuel.
  • the combustion air flows through the flow space in the direction of flow of the fuel flowing off under the influence of gravity on the surface.
  • the flow direction of the combustion air is marked in flow space 1 in FIG. 1 by arrows on a white background.
  • the fuel is distributed uniformly by means of a fuel distributor 4 at the head of the surface 2 and trickles as a fuel film, in FIG. 1 reference number 5, under the action of gravity to the foot 6 of the wettable surface 2.
  • a gap between the wettable surface and the lower end 10 of the flow space 1 serves as the outlet 9 for the fuel.
  • the gap has a gap width 11 which is only slightly larger than the film thickness of the fuel film 5 which forms at the foot 6 of the surface
  • the fuel gap is open at the bottom.
  • the fuel distributor 4 is connected to a fuel chamber 13 for supplying fuel and is arranged on the head of the surface 2 to be wetted in the exemplary embodiment according to FIG. 1 directly in the region of the mouth of a combustion air supply 14 in the flow space 1.
  • the fuel emerging from the fuel distributor 4 is distributed uniformly over the surface to be wetted, distribution and Adhesion of the fuel film is promoted by roughening the surface.
  • the wall 3, on the surface of which the fuel trickles down under the influence of gravity in the direction of flow of 4 combustion air is made of ceramic with a fine-grained surface structure.
  • walls of metal whose surface is roughened, for example sandblasted can also be used.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment with a cylindrical fuel chamber 13a, which is surrounded at a distance by a vertically arranged flow guide 15, with a flow chamber corresponding to the flow chamber 1 in FIG. 1 between the outer surface of the fuel chamber 13a and the inner wall side of the flow guide 15 16 is formed.
  • the combustion air is introduced at the head of the flow space 16 via a combustion air supply 17.
  • the direction of flow of the combustion air led to the flow space 16 is identified in FIG. 2 by A 'and by a dashed flow line.
  • the fuel-air mixture is deflected by 180 degrees at the foot of the wetted surface at the outlet 19 and flows through a flue 20 coaxially surrounding the flow space 16 and a gas space 20a into a gas line 21 guiding the ignitable mixture.
  • trigger 20 and gas space 20a and gas line 21 are designed insulated on their outer sides. The excess fuel flows via the outlet 18 into a fuel store 22, from which it can be drawn off via a delivery line 23.
  • the fuel chamber 13a has porous walls 24 through which the fuel introduced into the fuel chamber via fuel lines 25, 26, 27 exits into the flow space 16 over the entire height of the walls 24. This enables fuel to be replenished evenly over the entire wetted surface. Appropriate fuel pressure within the fuel chamber ensures that more and more fuel trickles down the surface to be wetted than evaporates into the warm combustion air conducted in the flow space.
  • the device shown in FIGS. 2 and 3 can be regulated in two ways.
  • the size of the surface to be wetted by the fuel which is swept by the combustion air in the flow space, can be changed by adjusting the fuel chamber 13a.
  • the flow guide 15 arranged in the vertical direction faces axially displaceably arranged fuel chamber 13 has a shaft 28 which penetrates the fuel store 22 and can be screwed into a base plate 29 of the fuel store.
  • the shaft 28 is guided to the outside and can be locked here by means of a clamping sleeve 30.
  • the fuel chamber 13 can be unscrewed from the flow space 16 or screwed into the flow space, the surface of the combustion air that is wetted with fuel being reduced or enlarged.
  • the contact area that is available for the absorption of evaporating fuel in the preheated Verr adoptedungs Kunststoff can be adapted to the conditions in the flow space depending on the quality of the fuel.
  • a bypass controller 31 is provided for the supply of combustion air to the flow space, which enables only a part of the quantity of combustion air flowing in the combustion air supply 17 to be introduced into the flow space 16.
  • the remaining part of the combustion air flows via a bypass 32 directly into the fuel-air mixture which is withdrawn from the flow space 16 via the discharge 20 and the gas space 20a into the gas line 21.
  • the direction of flow of the combustion air guided through the bypass is marked in FIG. 2 by a flow arrow A drawn with a solid line.
  • the combustion air flowing out via the bypass is introduced into the gas space 2Qa leads into which the trigger 20 for the fuel-air mixture opens with the distribution chamber 33.
  • the bypass controller 31 consists of an adjustable control element 34 which, in the exemplary embodiment, is rotatably guided by means of a lever 35 within an angle 37 predetermined by detents 36, 36 ', see FIG. 3, relative to a control element 38 fixedly attached to the flow guide 15.
  • a control element 38 fixedly attached to the flow guide 15.
  • flow channel 15 and control element 38 are made in one piece.
  • the control elements 34 and 38 have recesses 39 and 40 for forming the bypass.
  • the recesses 39 and 40 are formed uniformly and arranged such that the recesses 39 of the adjustable control element 34 and the recesses 40 of the fixedly arranged control element 38 are one above the other in the "off" position of the bypass control, the entire flowing in the combustion air supply Combustion air flows out through the bypass 32 into the gas line 21 without entering the flow space 16.
  • the bypass controller 31 is shown in Figures 2 and 3.
  • the bypass controller 31 closes the trigger 20 for the fuel-air mixture above the distributor chamber 33.
  • the control element 34 has recesses 41 with which recesses 42 of the fixedly arranged control element 34 are covered, which spatially connect the distribution chamber 33 with the gas space 20a.
  • the recesses 41 are displaced relative to the recesses 42.
  • the recesses 42 are shown in Figure 3 with dashed lines. If combustion air is to be introduced into the flow space 16, the control element 34 is brought out of the "off" position shown in FIGS. 2 and 3 by moving the lever 35 into an operating position.
  • the bypass 32 is closed and all of the combustion air is passed through the flow space 16.
  • the recesses 41 and 42 are one above the other, while the recesses 39 and 40 overlap one another and thus close the bypass 32.
  • the ignitable mixture flowing through the gas line 21 to the fuel chamber has the maximum possible fuel content in this regulator position.
  • FIG. 4 A further exemplary embodiment of a device designed according to the invention is shown schematically in FIG. 4.
  • a flow space 43 corresponding to the flow space 1 according to FIG. 1 is an annular gap between an inner surface 44 of a hollow cylinder 45 wettable by the fuel and the outer side of the wall perpendicular to the top Cylinder flow guide 46 used.
  • the preheated combustion air is supplied to the flow space 43 via a combustion air supply 47.
  • the combustion air flows through a control element 48, corresponding to the control element 34 in the exemplary embodiment according to FIGS. 2 and 3 for regulating the bypass flow and adjustable by turning, to the inlet 49 of the flow space 43.
  • the direction of flow of the combustion air entering the flow space is shown in FIG. 4 with an arrow A 'marked with a solid line.
  • a fuel line 50 opens at a fuel distributor 51 below the inlet 49, through which the combustion air flows.
  • the fuel distributor 51 consists of a ring made of ceramic permeable to the fuel or, for example, of a fine ceramic Bores provided metal ring, which has such a high flow resistance that the fuel exits evenly on the entire outer ring surface of the fuel distributor.
  • the fuel distributor 51 is inserted at the head of the flow space 43 into the wall of the cylinder 45 in such a way that the emerging fuel forms a trickle film on the surface 44 to be wetted by the fuel.
  • the fuel flows under the influence of gravity to the foot 52 of the surface 44, which is roughened as in the exemplary embodiment according to FIGS.
  • the adjustable control element 48 for regulating the combustion air flow in the bypass 56 between the combustion air supply 47 and the interior 55 of the flow guide 46 is shown schematically in FIG. 4 at the same time in two of its control positions. To the left of a center line 57 of the flow guide 46, the control element 48 is shown in its "off" position with the bypass 56 open and the inlet 49 of the flow space 43 closed. The direction of flow of the combustion air through the bypass 56 is marked with arrow A with a dashed line. To the right of the center line 57, the control element 48 is shown with the bypass 56 closed and the inlet 49 fully open.
  • the control element 48 has recesses 58 and 59, which regulate the combustion air flow in the bypass 56 compared to recesses 60 in the wall of the Flow channel 46 and with respect to recesses 61 in the wall of the combustion air supply 47 are adjustable.
  • the control element 48 corresponds in its normal function to the control element 34 according to FIGS. 2 and 3. However, in contrast to the control element 34, the control element 48 does not create a flow cross section in the exhaust of the fuel-air mixture, but rather a flow cross section in the combustion air supply in front of the inlet 49 Flow space 43 set.
  • the combustion air flows from the "off" position into an operating position through the recesses 59 and 61, and through the inlet 49 into the flow space 43 and takes up evaporating fuel here.
  • the fuel-air mixture flows to the combustion chamber in the interior 55 of the flow channel 46, which is open at the bottom and is spatially connected to the flow channel 43.
  • FIG. 5 Another embodiment of a bypass control is shown in Figure 5.
  • the adjustable control element is designed as an axially displaceable sleeve 62.
  • This control element is also shown in two of its positions in FIG. 5: to the left of a center line 110 is the "off" position of the bypass control, to the right of the center line 110 is the operating position at maximum fuel content in the ignitable mixture.
  • the sleeve 62 has recesses 64 which are relative to slot-shaped recesses 65 in a flow guide 66, which corresponds to the flow guide 46 of the exemplary embodiment according to FIG. 4, are displaced when adjusting the sleeve 62.
  • the sleeve 62 is provided at its end facing the flow space 67 with a closure 69, which in the "off" position of the bypass controller, that is to say when the bypass is fully open, closes the access to the flow space 67.
  • the sleeve 62 is operatively connected to a temperature sensor which is arranged in a combustion air supply 70.
  • the sleeve 62 is adjustable against a prestressed spring 71, which is articulated by means of a pull rod 72 on a pin 73 of the adjustable sleeve 62, via a rocker arm 74.
  • the rocker arm 74 is rotatably mounted on a carrier 75 in a vertical plane.
  • the carrier 75 consists of a corrugated tube which is filled with oil and changes its length depending on the temperature of the combustion air in the combustion air supply 70 relative to a linkage 76 on which the rocker arm 74 is pivotally articulated.
  • the pull rod 72 articulated on the pin 73 of the sleeve 62 is guided to the outside and, when displaced by means of a button 80, enables the bypass control to be set to “off”.
  • the displacement of the tie rod 72 is limited by a stop 81 on the sleeve 62. If the button is released again after actuation of the button 80, the sleeve 62 is brought back into the operating position predetermined by the position of the rocker arm 74 by means of the spring force of the spring 71.
  • a safety switch can thus also be connected to the button 80.
  • a fuel line 85 opens into the fuel store, which can be closed by means of a float valve 86 controlled by the liquid level in the fuel store.
  • the fuel accumulator 54 can be emptied via a lock 87 which is adjustable against a spring and which is arranged in the bottom of the fuel accumulator.
  • the fuel is sucked out of the fuel reservoir 54 by means of a fuel pump 90 from a fuel chamber 89 surrounded by a filter 88.
  • the fuel pump 90 feeds the fuel into the fuel line 50 leading to the fuel distributor 51.
  • the fuel is still in a heat exchanger 91, to which the fuel line 50 is connected, from which the combustion air supply 47 preheated combustion air flowing.
  • a heat exchanger 92 corresponding to the heat exchanger 91 is also arranged in the combustion air supply 70 in the exemplary embodiment according to FIG. 5.
  • FIG. 6 Another exemplary embodiment of a bypass controller with an axially displaceable control element is shown schematically in FIG. 6.
  • a flow space 93 which is designed in the same way as in the exemplary embodiments according to FIGS. 3, 4 and 5 as an annular space between the inner surface of a hollow cylinder 94 and the outer wall surface of a flow guide 95, serves to hold fuel in combustion air.
  • the combustion air is introduced into the flow space 93 via a combustion air supply 96 and an inlet 97 tapering towards the flow space 93.
  • the fuel is added to the inner surface of the hollow cylinder 94 from a fuel chamber 98 into which a fuel line 99 opens.
  • the fuel flows through an annular gap 100 onto the inner surface of the hollow cylinder 94.
  • the gap width is dimensioned such that the fuel covers the entire surface of the combustion air around which Hollow cylinder wetted and trickled under the influence of gravity to the outlet 101 of the fuel-air mixture at the lower end of the flow space 93.
  • the fuel-air mixture is deflected by 180 ° C. and discharged in the interior 102 of the flow guide 95, so that the flow guide 95 delimiting the flow space 93 on its inside also serves to draw off the fuel-air mixture.
  • the fuel is led from the outlet 101 via a fuel collector 103 and a drain line 104 connected thereto to the fuel store 105.
  • the fuel store has a fuel supply 106 and an outlet 107 to which the fuel line 99 can be connected analogously to the exemplary embodiment according to FIG. 4, so that excess fuel added can be used again to form the fuel-air mixture.
  • the fuel pump required for the fuel circulation is not shown in FIG. 6.
  • the flow guide 95 itself serves to regulate the bypass flow which is introduced from the combustion air supply 96 into the fuel-air mixture withdrawing from the flow chamber 93.
  • the flow guide 95 itself is shifted in the exemplary embodiment according to Figure 5 shown depending on the temperature of the combustion Air supply 96 flowing combustion air via a temperature sensor used in the combustion air supply.
  • these control elements for the displacement of the flow guide 95 are not shown again to simplify the illustration.
  • the flow guide 95 in the area of the combustion air supply has recesses 108 which can be pushed over recesses 109 when the flow guide is adjusted axially, which are provided in a gas outlet 111 for the fuel-air mixture.
  • the gas outlet 111 is welded into the combustion air supply and thus forms a stationary control element with respect to the flow guide 95, which, as stated above, is used as an adjustable control element.
  • the recesses 109 in the gas outlet 111 run in a plane perpendicular to the pipe axis 112 of the gas outlet and are designed in the shape of a slot.
  • the flow guide 95 is shown as a sliding control element at the same time in its two extreme positions.
  • the operating position is shown to the left of the pipe axis 112, in which the fuel-air mixture has the maximum fuel content, to the right of the pipe axis 112 the "off" position of the control element is shown with the bypass 113 fully open and the flow space 93 closed.
  • flow arrows drawn For the two extreme positions of the bypass controller, the flow of the combustion air is indicated by flow arrows drawn. On the left side of the pipe axis 112, flow arrow A 'and a dashed flow line mark the penetration of the combustion air into the flow space 93, on the right side the outflow of the combustion air through the bypass 113 into the gas outlet 111 is indicated with flow arrow A and a continuous flow line. In the last-mentioned regulator position, the flow space 93 is completely closed by the flow guide 95.
  • the flow guide 95 on the one hand has sealing elements 119a in the area of the inlet 97 to the flow chamber 93, which are arranged in a ring on the outer jacket of the flow guide 95 and can be inserted into the inlet 97 when the bypass 113 is opened such that access to the flow chamber 93 is provided fully opened bypass is closed.
  • the outlet 101 is also closed when the bypass at the foot 114 of the flow guide 95 is fully open. As shown in FIG. 6 to the right of the pipe axis 112, the foot 114 of the flow guide 95 is seated on a base 115 when the bypass is fully open, and closes the interior 102 of the flow guide 95 provided for the removal of the fuel-air mixture.
  • the base 115 is designed so that it slopes downward toward the fuel collector 103 so that any fuel remaining in the region of the base can be introduced into the fuel collector 103.
  • the base 115 is of lightweight construction.
  • the base points toward the interior 102 of the flow guide 95 at the foot of the base is placed on the conical cap 116, the base cavity 117 thus created being relieved of pressure via a ventilation bore 118.
  • the flow guide 95 is centered in the lower part of the flow space 93 with guides 120.
  • FIG. 1 Another embodiment of the device according to the invention is shown in FIG.
  • the device has a plurality of flow channels 119 for the combustion air which are arranged parallel to one another.
  • Each flow channel 119 is supplied with fuel via a fuel distributor 120, which trickles through the flow channel as a fuel film.
  • the fuel is conducted from the fuel distributor 120 into blind bores 121, which are embedded in walls 122 of the flow channels 119 in their entire longitudinal extent.
  • the blind bores 121 are spatially connected to the flow channels 119 via slot-shaped recesses 123 in the walls 122, the width of the recesses 123 thus It is dimensioned that there is sufficient flow resistance for the inflowing fuel for a uniform outflow of the fuel onto the entire surface of the flow channels 119 around which the combustion air flows.
  • the excess fuel flows from the flow channels 119 via a junction 124 into a fuel store 125 arranged below the flow channels 119.
  • the fuel becomes the fuel distributor in the same way as in the exemplary embodiment shown in FIG. 4 by means of a fuel pump 126 in a fuel line 127 to the fuel distributor 120 funded.
  • the fuel line 127 is guided via a heat exchanger 129 arranged in a combustion air supply 128.
  • a control element 130 which can be displaced in the indicated arrow direction and with which the flow cross sections at the entrance of the flow channels 119 can be changed is arranged.
  • a bypass 131 through which the combustion air flows parallel to the flow channels 119 is opened or closed to regulate the supply of combustion air to the flow channels 119.
  • the Bypass 131 is identified in FIG. 7 by a dashed flow line for the combustion air in the bypass.
  • FIG. 7 shows the control element 131 in an operating position in which the entire combustion air flowing in the combustion air supply 128 is guided through the flow channels 119 in the direction of the flow arrow A ′ (solid flow line). From the outlet of the flow channels, a gas outlet 132 leads the fuel-air mixture to a combustion chamber, not shown.
  • the "off" position of the control element 130 is given in the exemplary embodiment according to FIG. 6 when the entrances to the flow channels 119 are completely covered.
  • the ignitable mixture can be adapted very precisely over wide ranges to the required operating conditions, such as those which occur with different performance requirements for combustion and heating devices.
  • the mixture burns soot-free and leads to low levels of carbon monoxide in the exhaust gas. All devices are not only robust, but also easy to use.
  • the temperature of the combustion air is used as the control variable.
  • combustion air is preheated by exhaust gases from the combustion chamber.

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Abstract

Beim oben bezeichneten Verfahren wird vorgewärmte Verbrennungsluft zur Aufnahme von Brennstoff in einem Strömungsraum an einer von Brennstoff benetzten Oberfläche entlanggeführt. Um das erforderliche Brennstoff-Luft-Gemisch für verschiedene Betriebsverhältnisse einstellen zu können, durchströmt die Verbrennungsluft den Strömungsraum in Strömungsrichtung des unter Einwirkung der Schwerkraft auf der benetzten Oberfläche abfliessenden Brennstoffs, der im Überschuss dosiert wird, wobei von der Verbrennungsluft nicht aufgenommener Brennstoff aus dem Strömungsraum abgezogen wird.
Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist die mit Brennstoff benetzbare Oberfläche in einem von vorgewärmter Verbrennungsluft zur Verbrennungszone hin durchströmbaren Strömungsraum angeordnet, vergleiche Fig. 1. Den Strömungsraum (1) durchströmt die Verbrennungsluft in Strömungsrichtung des unter Einwirkung der Schwerkraft auf der benetzbaren Oberfläche abfliessenden Brennstoffs. Zum Auffangen des überschüssigen abfliessenden Brennstoffs ist am Fusse (6) der vom Brennstoff benetzbaren Oberfläche (2) ein Ablauf (9) vorgesehen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausbildung eines zündfähigen Gemisches aus flüssigem Brennstoff und Verbrennungsluft, bei dem vorgewärmte Verbrennungsluft zur Aufnahme von Brennstoff in einem Strömungsraum an einer von Brennstoff benetzten Oberfläche entlang geführt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Die Ausbildung zündfähiger Gemische durch Verdunsten von Brennstoff in vorgewärmte Verbrennungsluft, die über eine von Brennstoff benetzte Oberfläche entlanggeführt wird, ist bei Brennern bekannt, bei denen flüssiger Brennstoff poröse Wände einer Brennstoffkammer durchdringt, die in einem von vorgewärmter Verbrennungsluft durchströmten Strömungsraum angeordnet ist. Von den porösen Wänden der Brennstoffkammer verdunstet der Brennstoff in die vorgewärmte Verbrennungsluft, wobei sich ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch bildet, das in eine Verbrennungszone einführbar ist, in der es gezündet und verbrannt wird. Vergleiche DE-PS (Deutsche Patentanmeldungen P 29 12 519.7-13, P 30 13 428.2-13, P 30 47 702.2). Brenner dieser Art sind sowohl für Industrieöfen als auch für Wärmeerzeuger kleinerer Einheit bestimmt.
  • Um eine möglichst einwandfreie Bildung des zündfähigen Gemisches und eine rückstandsfreie vollständige Verbrennung zu erreichen, ist eine sehr genaue Brennstoffdosierung erforderlich. Bei den vorgenannten Brennern wird dies durch Einstellen des Öldrucks in der Brennstoffkammer angestrebt. Der Öldruck wird so reguliert, daß die die porösen Wände der Brennstoffkammer durchdringende Brennstoffmenge von der im Strömungsraum strömenden Verbrennungsluft vollständig aufgenommen wird. Bei zu hoher Brennstoffzufuhr können nämlich von der Verbrennungsluft Brennstofftröpfchen mitgerissen werden, die eine unvollständige Verbrennung verursachen, was zu Brennstoffverlusten aber auch zur Umweltbelastung führt. Nachteilig ist auch eine zu geringe Zufuhr von Brennstoff in den Strömungsraum. Die vorgewärmte Verbrennungsluft heizt nämlich dann die porösen Wände der Brennstoffkammer auf, so daß Gefahr besteht, daß der Brennstoff auf der vom Brennstoff benetzten Oberfläche vercrackt und Rückstände bildet, die die weitere Zufuhr von Brennstoff durch die porösen Wände hindurch verhindern. Es ist somit eine sehr feinfühlige und auf sich verändernde Zustände mit geringer Verzögerung reagierende Regelung der Brenner erforderlich.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ausbildung eines zündfähigen Gemisches zu schaffen, bei dem sich das erforderliche Brennstoff-Luft-Gemisch für verschiedene Betriebsverhältnisse ohne erheblichen Regelaufwand einstellen läßt.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Danach wird die Verbrennungsluft dem Strömungsraum in Strömungsrichtung des unter Einwirkung der Schwerkraft auf der vom Brennstoff benetzten Oberfläche abfließenden Brennstoffs zugeführt. Hierdurch wird eine intensive Berührung zwischen Verbrennungsluft und Brennstoff erreicht. Der Brennstoff wird im Überschuß dosiert, so daß stets eine ausreichende Brennstoffmenge zur Verdunstung angeboten wird. Beim Durchströmen der Verbrennungsluft bildet sich im Kontakt mit dem Brennstoff ein der Temperatur der vorgewärmten Verbrennungsluft und der Temperatur des Brennstoffs entsprechend gesättigtes Brennstoff-Luft-Gemisch. Zugleich ist dafür Sorge getragen, daß der durch Gravitation sowie durch Schleppwirkung von der den Strömungsraum durchdringenden Verbrennungsluft gebildete Rieselfilm des Brennstoffs am Fuße der vom Brennstoff benetzten Oberfläche frei aus dem Strömungsraum austreten kann, soweit der Brennstoff von der Verbrennungsluft im Strömungsraum nicht durch Verdunstung aufgenommen wird.
  • Die vom Brennstoffilm in die vorgewärmte Verbrennungsluft verdunstende Brennstoffmenge ist mit guter Näherung nach dem sogenannten "Levis'schen Gesetz" bestimmbar, vergleiche hierzu beispielsweise F. Kneule, "Das Trocknen", Grundlagen der chemischen Technik, Band 6, Verlag Sauerländer und Co., Aarau, Schweiz, 1959. Die verdunstende Brennstoffmenge ist abhängig von der Temperatur der Vorgewärmten Verbrennungsluft und von der Temperatur des Brennstoffs an der Oberfläche des gebildeten Brennstoffilms.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die mit dem Brennstoffilm kontaktierte Verbrennungslufmenge durch Steuerung eines über einen Bypaß geführten Luftstroms reguliert, der vor Eintritt der Verbrennungsluft in den Strömungsraum abgezweigt und unmittelbar dem aus dem Strömungsraum abziehenden Brennstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird, Patentanspruch 2. Damit wird das in die Brennkammer einzuleitende zündfähige Gemisch in einem weiten Regelbereich einstellbar.
  • Eine gleichmäßige Filmbildung auf der vom Brennstoff zu benetzenden Oberfläche wird bevorzugt durch Aufgabe des Brennstoffs am Verbrennungsluftzutritt zum Strömungsraum erreicht, Patentanspruch 3. Eine Brennstoffkammer mit porösen Wänden, wie sie bisher bei bekannten Brennern mit Brennstoffverdunstung verwendet wird, entfällt dann. Unterstützt wird die Bildung des Brennstoffilms und die Haftung des Brennstoffs durch Aufrauhen der Oberfläche der vom Brennstoff benetzten Wand.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist in Patentanspruch 4 angegeben. Danach ist der Strömungsraum derart an einer Verbrennungsluftzuführung und an einem Abzug für sich im Strömungsraum bildendes Brennstoff-Luft-Gemisch angeschlossen, daß-die Verbrennungsluft den Strömungsraum in Strömungsrichtung des unter Einwirkung der Schwerkraft auf der benetzbaren Oberfläche abfließenden Brennstoffs durchströmt. Am Fuße der vom Brennstoff benetzbaren Oberfläche ist ein Ablauf für überschüssigen Brennstoff vorgesehen.
  • Die benetzbare Oberfläche ist bevorzugt zylindrisch ausgebildet und koaxial zu einem senkrecht verlaufenden, die Verbrennungsluft führenden Strömungskanal angeordnet, Patentanspruch 5. Als Ablauf für überschüssigen Brennstoff ist am Fuße der benetzbaren Oberfläche ein Spalt mit einer Spaltweite vorgesehen, die zumindest der Filmdicke des Brennstoffilms am Fuße der benetzbaren Oberfläche entspricht, Patentanspruch 6. Durch diesen Spalt kann der überschüssige Brennstoff frei abfließen. Das zum Brennraum strömende Brennstoff-Luft-Gemisch enthält keine unerwünschten Brennstofftröpfchen.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die vom Brennstoff benetzbare Oberfläche den Strömungsraum koaxial umgibt. Die innere Wand des Strömungsraumes bildet ein Rohr, dessen freier Innenraum zum Abzug des Brennstoff-Luft-Gemisches dient. Die vom Brennstoff zu benetzende Oberfläche ist aufgerauht. Dies führt zu einer gleichmäßigen Filmbildung. Um das sich im Kontakt zwischen Verbrennungsluft und Brennstofffilm bildenden Brennstoff-Luft-Gemisches regulieren zu können, ist die vom Brennstoff benetzbare Oberfläche verschiebbar im Strömungsraum angeordnet. Die Größe der Kontaktfläche zwischen Verbrennungsluft und Brennstoffilm ist somit veränderbar.
  • Eine Reglereinheit, mit der sich das der Brennkammer zuzuführende zündfähige Gemisch in weiten Grenzen sehr Feinfühlig einstellen läßt, ist in Patentansprüchen 10 bis 19 angegeben. Danach wird die Zusammensetzung des zündfähigen Gemisches über einen Bypaß reguliert, der die Verbrennungsluftzuführung vor Eintritt der Verbrennungsluft in den Strömungsraum mit dem Abzug für das Brennstoff-Luft-Gemisch verbindet, wobei die durch den Bypaß in den Abzug strömende Verbrennungsluftmenge mit Hilfe eines Reglers einstellbar ist. Bevorzugt steht der Regler mit einem Temperaturfühler in Wirkverbindung, der in der Verbrennungsluftzuführung angeordnet ist. In Abhängigkeit von der Temperatur der vorgewärmten Verbrennungsluft wird der Anteil der in den Strömungsraum eindringenden Verbrennungsluftmenge gesteuert. Das aus dem Strömungsraum austretende Brennstoff-Luft-Gemisch und der über den Bypaß dem Brennstoff-Luft-Gemisch zugeführte Anteil der Verbrennungsluft bestimmt dann die Zusammensetzung des der Brennkammer zugeführten zündfähigen Gemisches. Zur Einstellung der beiden Zweigströme der Verbrennungsluft, von denen der eine durch den Strömungsraum, der andere durch den Bypaß geführt wird, weist der Regler bevorzugt zumindest ein Regelelement auf, das die von der Verbrennungsluft zu durchströmenden Strömungsquerschnitte im Bypaß und in der Verbrennungsluftzuführung vor Eintritt der Verbrennungsluft in den Strömungsraum zugleich einstellt. Dabei ist der Strömungsquerschnitt im Eingang zum Strömungsraum so veränderbar, daß bei voll geöffnetem Bypaß der Zutritt von Verbrennungsluft zum Strömungsraum gesperrt ist. Statt den Eingang der Verbrennungsluft zum Strömungsraum zu schließen, läßt sich mit gleicher Wirkung auch ein Strömungsquerschnitt im Abzug des Brennstoff-Luft-Gemisches aus dem Strömungsraum vor Mündung des Bypaßstromes versperren. Bevorzugt ist bei voll geöffnetem Bypaß sowohl der Eingang der Verbrennungsluft zum Strömungsraum als auch der Abzug des Brennstoff-Luft-Gemisches aus dem Strömungsraum verschlossen, damit beim Kaltstart und beim Abschalten der Vorrichtung kein unerwünschter Brennstoffdampf in die den Bypaß durchströmende Verbrennungsluft gelangt.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung sind gegeneinander verschiebbar angeordnete Regelelemente vorgesehen. Bevorzugt sind die Regelelemente rohrförmig ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet, wobei zumindest eines der Regelelemente verstellbar gelagert ist und zugleich den Strömungsquerschnitt des Bypasses und den Strömungsquerschnitt der Verbrennungsluftzuführung und/oder einen Strömungsquerschnitt im Abzug für das Brennstoff-Luft-Gemisch verändert. Das Regelelement weist Ausnehmungen auf, die gegenüber Ausnehmungen eines ortsfest angeordneten Regelelementes zur Veränderung der Strömungsquerschnitte verstellbar sind. Zum Einstellen der Extremstellungen des Reglers, nämlich einerseits der "Aus"-Stellung, bei der der Bypaß voll geöffnet ist und der Strömungsraum geschlossen wird, und andererseits der maximalen Betriebsstellung, bei der der Bypaß geschlossen und die gesamte Verbrennungsluft zur Aufnahme von Brennstoff dient, sind am Regler Arretierungen angebracht. Eine solche Arretierung ist insbesondere für die "Aus"-Stellung aus Sicherheitsgründen und für den Kaltstart von Bedeutung.
  • Bevorzugt ist das verstellbare Regelelement als axial verstellbare Hülse ausgeführt, die den Strömungsraum bei geöffnetem Bypaß verschließt. Ein solches in einfachster Weise gestaltetes Regelelement entspricht sowohl den Anforderungen, die an eine feinfühlige Regelung zu stellen sind, als auch der dem Einsatz der Vorrichtung entsprechend gewünschten robusten Gestaltung des Reglers. Die Hülse ist gegen eine Feder von einem Temperaturfühler in Abhängigkeit von der Temperatur der in der Verbrennungsluftzuführung strömenden vorgewärmten Verbrennungsluft verstellbar angeordnet. Mittels eines Schalters ist die Hülse in derjenigen Stellung fixierbar, in der der Bypaß voll geöffnet ist. Der Schalter dient zugleich als Sicherheitsschalter.
  • Zur zweckmäßigen Ausbildung eines Brennstoffspeichers, in den der überschüssige Brennstoff am Fuße der vom Brennstoff benetzbaren Oberfläche mittels einer Brennstofführung eingeleitet wird, werden in Patentansprüchen 20 bis 25 Merkmale angegeben. Am Brennstoffspeicher ist eine Brennstoffleitung angeschlossen, die am Kopfe der vom Brennstoff zu benetzenden Oberfläche an einem Brennstoffverteiler mündet. Der überschüssige Brennstoff wird so im Kreislauf geführt und steht erneut zur Ausbildung des Brennstoff-Luft-Gemisches zur Verfügung. Aus dem Brennstoffverteiler fließt der Brennstoff infolge Gravitation auf die zu benetzende Oberfläche. Zur Vorwärmung des Brennstoffs ist die Brennstoffleitung mit einem Wärmetauscher verbunden, der innerhalb der Verbrennungsluftzuführung angeordnet ist. Der Brennstoffilm im Strömungsraum weist somit eine Temperatur auf, die nur wenig unterhalb der Temperatur liegt, mit der die Verbrennungsluft in den Strömungsraum eintritt, und die so hoch ist, daß alle Ö1- fraktionen im Brennstoff in die zugeführte Verbrennungsluft verdunsten können. Für den Kaltstart der Vorrichtung, beiden, noch keine vorgewärmte Verbrennungsluft vorhanden ist, weist der Brennstoffspeicher ein Heizelement zur Vorwärmung des Brennstoffs auf. Um einer Überhitzung des Brennstoffs während des Betriebes entgegenwirken zu können, ist im Brennstoffspeicher ein Kühlelement für den Brennstoff vorgesehen.
  • Damit sich das erzeugte zündfähige Gemisch bis zum Eintritt in die Brennkammer nicht in unerwünschter Weise abkühlt, ist am Abzug für das Brennstoff-Luft-Gemisch und/oder an einer das zündfähige Gemisch zur Brennkammer führenden Gasleitung eine Wärmeisolation angebracht.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:
    • Figur 1 Prinzipskizze eines Strömungsraumes zur Ausbildung eines zündfähigen Gemisches.
    • Figur 2 Strömungsraum mit verstellbarer Brennstoffkammer und mit einem Bypaßregler im Längsschnitt gemäß Schnittlinie II/II nach Figur 3.
    • Figur 3 Querschnitt durch den Bypaßregler nach Figur 2 gemäß Schnittlinie III/III, sowie eine teilweise geschnittene Ansicht von oben.
    • Figur 4 Strömungsraum mit Brennstoffspeicher im Längsschnitt.
    • Figur 5 Ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Bypaßregler für den Strömungsraum nach Figur 4.
    • Figur 6 Strömungsraum mit einem Bypaßregler, der den Strömungsraum bei geöffnetem Bypaß vollständig schließt.
    • Figur 7 Mehrkammer-Strömungsraum.
  • In Figur 1 ist ein Strömungsraum 1 zur Ausbildung eines zündfähigen Gemisches aus flüssigem Brennstoff und Verbrennungsluft schematisch dargestellt. In den Strömungsraum 1 wird die Verbrennungsluft über eine von Brennstoff benetzbare Oberfläche 2 einer Wand 3 geführt. Die Verbrennungsluft durchströmt den Strömungsraum in Strömungsrichtung des unter Einwirkung der Schwerkraft auf der Oberfläche abfließenden Brennstoffs. Die Strömungsrichtung der Verbrennungsluft ist im Strömungsraum 1 in Figur 1 durch Pfeile auf weißem Grund markiert. Der Brennstoff wird mittels eines Brennstoffverteilers-4 am Kopfe der Oberfläche 2 gleichmäßig verteilt und rieselt als Brennstoffilm, in Figur 1 Bezugszeichen 5, unter Einwirkung der Schwerkraft zum Fuße 6 der benetzbaren Oberfläche 2. An dieser Stelle des Strömungsraumes befindet sich einerseits ein Auslaß 7 für das im Strömungsraum gebildete Brennstoff-Luft-Gemisch, dessen Strömungsrichtung in Figur 1 mit Pfeilen mit unterbrochenem Linienzug markiert ist. Das Brennstoff-Luft-Ge- misch wird um 180 Grad umgelenkt und strömt frei von Brenntropfen über einen Abzug 8 ab. Es wird einer in der Zeichnung nicht dargestellten Brennkammer zugeführt. Andererseits ist am Fuße 6 ein Ablauf 9 für überschüssigen Brennstoff vorgesehen.
  • Als Ablauf 9 für den Brennstoff dient ein Spalt zwischen benetzbarer Oberfläche und unterem Abschluß 10 des Strömungsraumes 1. Der Spalt weist eine Spaltweite 11 auf, die nur wenig größer ist als die sich am Fuße 6 der Oberfläche ausbildende Filmdicke des Brennstoffilrns 5. Zum Ablaufen des Brennstoffs ist der Spalt nach unten offen. Diese Ausbildung des Ablaufs 9 ermöglicht einerseits einen ungestörten Abfluß überschüssigen Brennstoffs, andererseits einen Brennstofftropfen freien Abzug des Brennstoff-Luft-Gemisches. Der durch den Ablauf 9 abgeführte überschüssige Brennstoff gelangt in einen unterhalb des Ablaufs 9 angeordneten Brennstoffspeicher 12.
  • Der Brennstoffverteiler 4 ist zur Zufuhr von Brennstoff mit einer Brennstoffkammer 13 verbunden und am Kopfe der zu benetzenden Oberfläche 2 im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 unmittelbar im Bereich der Mündung einer Verbrennungsluftzuführung 14 im Strömungsraum 1 angeordnet. Der aus dem Brennstoffverteiler 4 austretende Brennstoff verteilt sich gleichmäßig über der zu benetzenden Oberfläche, wobei Verteilung und Haftung des Brennstoffilms durch Aufrauhen der Oberfläche begünstigt wird. Im Ausführungsbeispiel besteht die Wand 3, auf deren Oberfläche der Brennstoff unter Einwirkung der Schwerkraft in Strömungsrichtung 4er Verbrennungslujt herunter rieselt, aus Keramik mit feinkörniger Oberflächenstruktur.Es lassen sich jedoch auch Wände aus Metall verwenden, deren Oberfläche aufgerauht, beispielsweise sandgestrahlt sind.
  • In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel mit einer zylinderförmig ausgebildeten Brennstoffkammer 13a wiedergegeben, die von einer senkrecht angeordneten Strömungsführung 15 mit Abstand umgeben wird, wobei zwischen der äußeren Oberfläche der Brennstoffkammer 13a und der inneren Wandseite der Strömungsführung 15 ein dem Strömungsraum 1 in Figur 1 entsprechender Strömungsraum 16 gebildet wird. Die Verbrennungsluft wird am Kopfe des Strömungsrauns 16 über eine Verbrennungsluftzuführung 17 eingeführt. Die Strömungsrichtung der zum Strömungsraum 16 geführten Verbrennungsluft ist in Figur 2 mit A' und mit strichlinierter Strömungslinie kenntlich gemacht. Beim Durchströmen des Strömungsraumes 16 in Richtung des unter Einwirkung der Schwerkraft zum Ablauf 18 abfließenden Brennstoffilms nimmt die Verbrennungsluft von der vom Brennstoff benetzten Oberfläche verdunstenden Brennstoff auf. Das Brennstoff-Luft-Gemisch wird am Fuße der benetzten Oberfläche am Auslaß 19 um 180 Grad umgelenkt und strömt über einen den Strömungsraum 16 koaxial umgebenden Abzug 20 und einen Gasraum 20a hindurch in eine das zündfähige Gemisch führende Gasleitung 21 ab. Um ein Ab- kühlen des gebildeten Brennstoff-Luft-Gemisches zu vermeiden, sind Abzug 20 sowie Gasraum 20a und Gasleitung 21 auf ihren äußeren Seiten isoliert ausgeführt. Der überschüssige Brennstoff fließt über den Ablauf 18 in einen Brennstoffspeicher 22 ein, aus dem er über eine Förderleitung 23 abziehbar ist.
  • Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 weist die Brennstoffkammer 13a poröse Wände 24 auf, durch die der über Brennstoffleitungen 25, 26, 27 in die Brennstoffkammer eingeführte Brennstoff über die ganze Höhe der Wände 24 verteilt in den Strömungsraum 16 austritt. Dies ermöglicht ein gleichmäßiges Nachspeisen von Brennstoff auf der gesamten benetzten Oberfläche. Durch entsprechenden Brennstoffdruck innerhalb der Brennstoffkammer wird erreicht, daß stets mehr Brennstoff die zu benetzende Oberfläche herabrieselt, als in die im Strömungsraum geführte warme Verbrennungsluft verdunstet.
  • Zum Regeln und Einstellen des in der Gasleitung 21 abzuführenden zündfähigen Gemisches aus flüssigem Brennstoff und Verbrennungsluft, läßt sich die in Figuren 2 und 3 dargestellte Vorrichtung auf zweierlei Weise regeln. Einerseits ist die Größe der vom Brennstoff zu benetzenden Oberfläche, die von der Verbrennungsluft im Strömungsraum überstrichen wird, durch Verstellen der Brennstoffkammer 13a veränderbar. Hierzu weist die in der senkrecht angeordneten Strömungsführung 15 axial verschiebbar angeordnete Brennstoffkammer 13 einen Schaft 28 auf, der den Brennstoffspeicher 22 durchdringt und in eine Grundplatte 29 des Brennstoffspeichers einschraubbar ist. Der Schaft 28 ist nach außen geführt und hier mittels einer Spannmuffe 30 feststellbar. Nach Lösen der Spannmuffe 30 kann die Brennstoffkammer 13 aus dem Strömungsraum 16 herausgeschraubt oder in den Strömungsraum eingeschraubt werden, wobei sich die der Verbrennungsluft angebotene, mit Brennstoff benetzte Oberfläche verkleinert oder vergrößert. Die Kontaktfläche, die für die Aufnahme von verdunstendem Brennstoff in die vorgewärmte Verbrehnungsluft zur Verfügung steht, läßt sich so den im Strömungsraum gegebenen Verhältnissen je nach Qualität des Brennstoffes anpassen.
  • Als weitere Regeleinheit zur Ausbildung des zündfähigen Gemisches ist für die Zuführung von Verbrennungsluft zum Strömungsraum ein Bypaßregler 31 vorgesehen, der es ermöglicht, nur einen Teil der in der Verbrennungsluftzuführung 17 strömenden Verbrennungsluftmenge in den Strömungsraum 16 einzuleiten. Der übrige Teil der Verbrennungsluft strömt über einen Bypaß 32 unmittelbar in das vom Strömungsraum 16 über Abzug 20 und Gasraum 20a in die Gasleitung 21 abziehende Brennstoff-Luft-Gemisch. Die Strömungsrichtung der durch den Bypaß geführten Verbrennungsluft ist in Figur 2 durch einen mit durchgezogener Linie gezeichneten Strömungspfeil A markiert. Die über den Bypaß abströmende Verbrennungsluft wird in den Gasraum 2Qa eingeführt, in die der Abzug 20 für das Brennstoff-Luft-Gemisch mit Verteilerkammer 33 mündet. Der Bypaßregler 31 besteht aus einem verstellbaren Regelelement 34, das im Ausführungsbeispiel mittels eines Hebels 35 innerhalb eines von Arretierungen 36, 36' vorgegebenen Winkels 37, vergleiche Figur 3, gegenüber einem ortsfest an der Strömungsführung 15 angebrachten Regelelement 38 drehbar geführt ist. Bei der in den Figuren 2 und 3 wiedergegebenen Vorrichtung sind Strömungskanal 15 und Regelelement 38 aus einem Stück gefertigt. Die Regelelemente 34 und 38 weisen zur Ausbildung des Bypasses Ausnehmungen 39 und 40 auf. Im Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen 39 und 40 gleichförmig ausgebildet und derart angeordnet, daß die Ausnehmungen 39 des verstellbaren Regelelementes 34 und die Ausnehmungen 40 des ortsfest angeordneten Regelelementes 38 in der "Aus"-Stellung der Bypaßregelung übereinander stehen, wobei die gesamte in der Verbrennungsluftzuführung strömende Verbrennungsluft, ohne in den Strömungsraum 16 einzutreten, durch den Bypaß 32 hindurch in die Gasleitung 21 abströmt. In dieser Stellung ist der Bypaßregler 31 in Figuren 2 und 3 dargestellt.
  • In der "Aus"-Stellung wird vom Bypaßregler 31 der Abzug 20 für das Brennstoff-Luft-Gemisch oberhalb der Verteilerkammer 33 verschlossen. Hierzu weist das Regelelement 34 Ausnehmungen 41 auf, mit denen Ausnehmungen 42 des ortsfest angeordneten Regelelements 34 überdeckt werden, die die Verteilerkammer 33 räumlich mit dem Gasraum 20a verbinden. Beim Verstellen des Reglerelementes 34 mit Hilfe des Hebels 35 werden die Ausnehmungen 41 relativ zu den Ausnehmungen 42 verschoben. Die Ausnehmungen 42 sind in Figur 3 mit gestricheltem Linienzug wiedergegeben. Soll Verbrennungsluft in den Strömungsraum 16 eingeführt werden, wird das Regelelement 34 aus der in Figur 2 und 3 dargestellten "Aus"-Stellung durch Umlegen des Hebels 35 in eine Betriebsstellung gebracht. Liegt der Hebel 35 an der Arretierung 36' an, so ist der Bypaß 32 geschlossen und die gesamte Verbrennungsluft wird durch den Strömungsraum 16 hindurchgeleitet. In dieser Stellung stehen die Ausnehmungen 41 und 42 übereinander, während sich die Ausnehmungen 39 und 40 gegenseitig überdecken und so den Bypaß 32 schließen. Das über die Gasleitung 21 zur Brennstoffkammer strömende zündfähige Gemisch weist bei dieser Reglerstellung den maximal möglichen Brennstoffgehalt auf.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäß gestaltete Vorrichtung zeigt schematisch Figur 4. Ein dem Strömungsraum 1 nach Figur 1 entsprechender Strömungsraum 43 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Ringspalt zwischen einer vom Brennstoff benetzbaren inneren Oberfläche 44 eines Hohlzylinders 45 und der äußeren Wandseite einer senkrecht von oben in den Zylinder eingesetzten Strömungsführung 46 ausgebildet. Die vorgewärmte Verbrennungsluft wird dem Strömungsraum 43 über eine Verbrennungsluftzuführung 47 zugeführt. Die Verbrennungsluft strömt über ein dem Regel" element 34 im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 und 3 zur Regelung des Bypaßstromes entsprechendes, durch Drehen verstellbares Regelelement 48 zum Eingang 49 des Strömungsraumes 43. Die Strömungsrichtung der in den Strömungsraum eindringenden Verbrennungsluft ist in Figur 4 mit einem Pfeil A' mit ausgezogenem Linienzug markiert.
  • Zum Einführen von Brennstoff in den Strömungsraum 43 mündet unterhalb des Eingangs 49, durch den die Verbrennungsluft strömt, eine Brennstoffleitung 50 an einem Brennstoffverteiler 51. Der Brennstoffverteiler 51 besteht aus einem Ring aus einer für den Brennstoff durchlässigen Keramik, oder beispielsweise auch aus einem mit feinen Bohrungen versehenen Metallring, der einen so hohen Strömungswiderstand aufweist, daß der Brennstoff auf der gesamten äußeren Ringfläche des Brennstoffverteilers gleichmäßig austritt. Der Brennstoffverteiler 51 ist am Kopf des Strömungsraumes 43 in die Wand des Zylinders 45 so eingesetzt, daß der austretende Brennstoff auf der vom Brennstoff zu benetzenden Oberfläche 44 einen Rieselfilm bildet. Der Brennstoff fließt unter Einwirkung der Schwerkraft zum Fuß 52 der Oberfläche 44, die wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 und 3 zur Verbesserung der Filmbildung und Haftung des Brennstoffs aufgerauht ist. Vom Fuße 52 fließt der von der Verbrennungaluft nicht aufgenommene überschüssige Brennstoff über eine Zusammenführung 53 in einen unterhalb des Strömungsraumes 43 angeordneten Brennstoffspeicher 54. Über der Zusammenführung 53 wird das aus dem Strömungaraum 43 abziehende Brennstoff-Luft-Gemisch um 180 Grad umgelenkt, und zieht frei von Brennstofftropfen im Innenraum 55 des Strömungskanals 46 zu einer in der Zeichnung nicht dargestellten Brennkammer ab. Die Strömungsrichtung des Brennstoff-Luft-Gemisches am Ausgang des Strömungsraumes 43 am Fuß 52 der Oberfläche 44 ist in Figur 4 mit Strömungspfeilen mit strichpunktiertem Linienzug markiert.
  • Das verstellbare Regelelement 48 zur Regulierung des Verbrennungsluftstromes im Bypaß 56 zwischen Verbrennungsluftzuführung 47 und Innenraum 55 der Strömungsführung 46 ist in Figur 4 schematisch zugleich in zwei seiner Regelstellungen dargestellt. Links von einer Mittellinie 57 der Strömungsführung 46 ist das Regelelement 48 in seiner "Aus"-Stellung bei geöffnetem Bypaß 56 und geschlossenem Eingang 49 des Strömungsraumes 43 wiedergegeben, die Strömungsrichtung der Verbrennungsluft durch den Bypaß 56 ist mit Pfeil A mit gestricheltem Linienzug markiert. Rechts von der Mittellinie 57 ist das Regelelement 48 bei geschlossenem Bypaß 56 und vollständig geöffnetem Eingang 49 dargestellt. Das Regelelement 48 weist Ausnehmungen 58 und 59 auf, die zur Regulierung des Verbrennungsluftetromes im Bypaß 56 gegenüber Ausnehmungen 60 in der Wand des Strömungskanals 46 und gegenüber Ausnehmungen 61 in der Wand der Verbrennungsluftzuführung 47 verstellbar sind. Das Regelelement 48 entspricht in ealner Funktion dem Regelelement 34 nach Figur 2 und 3. Es wird jedoch vom Regelelement 48 im Unterschied zum Regelelement 34 nicht ein Strömungsquerschnitt im Abzug des Brenhstoff-Luft-Gemisches, sondern ein Strömungsquerschnitt in der Verbrennungsluftzuführung vor dem Eingang 49 zum Strömungsraum 43 eingestellt. Die Verbrennungsluft strömt bei Verstellen des Regelelements 48 aus der "Aus"-Stellung in eine Betriebsstellung durch die Ausnehmungen 59 und 61 hindurch, und über den Eingang 49 in den Strömungsraum 43 ein und nimmt hier verdunstenden Brennstoff auf. Das Brennstoff-Luft-Gemisch fließt im Innenraum 55 des Strömungskanals 46, der nach unten offen ist und räumlich mit dem Strömungskanal 43 verbunden ist, zur Brennkammer ab.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Bypaßregelung ist in Figur 5 dargestellt. Bei diesem Regler ist das verstellbare Regelelement als eine axial verschiebbare Hülse 62 ausgebildet. Auch in Figur 5 ist dieses Regelelement zugleich in zwei seiner Stellungen gezeigt: links von einer Mittellinie 110 ist die "Aus"-Stellung der Bypaßregelung, rechts von der Mittellinie 110 die Betriebsstellung bei maximalem Brennstoffgehalt im zündfähigen Gemisch wiedergegeben. Die Hülse 62 weist zur Einstellung des Strömungsquerschnittes für einen Bypaßstrom 63 Ausnehmungen 64 auf, die relativ zu schlitzförmigen Ausnehmungen 65 in einer Strömungsführung 66, die der Strömungsführung 46 des Ausführungsbeispieles nach Figur 4 entspricht, beim Verstellen der Hülse 62 verschoben werden. Zur Regulierund des Verbrennungsluftstromes zum Strömungsraum 67, der in gleicher Weise wie der Strömungsraum 43 im Ausführungsbespiel nach Figur 5 ausgebildet ist, und einen trichterförmigen Zugang 68 aufweist, ist die Hülse 62 an ihrem dem Strömungsraum 67 zugewandten Ende mit einem Verschluß 69 versehen, der in der "Aus"-Stellung des Bypaßreglers, also bei voll geöffnetem Bypaß,den Zugang zum Strömungsraum 67 verschließt.
  • Die Hülse 62 steht mit einem Temperaturfühler, der in einer Verbrennungsluftzuführung 70 angeordnet ist, in Wirkverbindung. Hierzu ist die Hülse 62 gegen eine vorgespannte Feder 71, die mittels einer Zugstange 72 an einem Zapfen 73 der verstellbaren Hülse 62 angelenkt ist, über einen Kipphebel 74 verstellbar. Der Kipphebel 74 ist an einem Träger 75 in einer vertikalen Ebene drehbar gelagert. Der Träger 75 besteht aus einem Wellrohr, das mit öl gefüllt ist und seine Länge in Abhängigkeit von der Temperatur der Verbrennungsluft in der Verbrennungsluftzuführung 70 relativ zu einem Gestänge 76 verändert, an dem der Kipphebel 74 schwenkbar angelenkt ist. Bei einer durch den Träger 75 verursachten Drehung des Kipphebels 74 um seinen ortsfesten Drehpunkt 77 wird die Hülse 62 über einen Anschlag 78 an der Hülse, mit dem der Kipphebel 74 im Ausführungsbeispiel kraftschlüssig verbunden ist, in die erforderliche Betriebsstellung gebracht. Die Lage des ortsfesten Drehpunkts 77 läßt sich relativ zur Lage des Drehpunkts am Träger 75 auch mittels einer am Gestänge 76 angreifenden Stellschraube 79 verändern. Dies ermöglicht die Einstellung der Bypaßregelung auf unterschiedliche im Strömungsraum 67 zu verdunstende Brennstoffsorten.
  • Die am Zapfen 73 der Hülse 62 angelenkte Zugstange 72 ist nach außen geführt und ermöglicht bei Verschiebung mittels eines Tasters 80 ein "Aus"-Stellen der Bypaßregelung. Der Verschiebeweg der Zugstange 72 wird durch einen Anschlag 81 an der Hülse 62 begrenzt. Wird nach Betätigung des Tasters 80 die Taste wieder freigegeben, wird die Hülse 62 mittels der Federkraft der Feder 71 wieder in die durch die Stellung des Kipphebels 74 vorgegebene Betriebsstellung gebracht. Mit dem Taster 80 läßt sich somit auch ein Sicherheitsschalter verbinden.
  • Der in Figur 4 unterhalb des Strömungsraumes 43 dargestellte Brennstoffspeicher 54, in den der im Strömungsraum von der Verbrennungsluft nicht aufgenommene überschüssige Brennstoff abfließt, weist einerseits ein Heizelement 82 zum Vorwärmen des im Brennstoffspeicher vorhandenen Brennstoffs auf, andererseits ist auch ein Kühlelement 83 vorgesehen, das bei überschreiten einer vorgegebenen Brennstofftemperatur im Brennstoffspeicher wirksam wird. Heizelement 82 und Kühlelement 83 werden von einem Thermostaten 84 gesteuert, der innerhalb des Brennstoffspeichers mit der Brennstoffflüssigkeit in Berührung steht. Zum Nachfüllen von Brennstoff mündet in den Brennstoffspeicher eine Brennstoffleitung 85, die mittels eines vom Flüssigkeitaspiegel im Brenn- stoffspeicher gesteuerten Schwimmerventils 86 verschließbar ist. Entleeren läßt sich der Brennstoffspeicher 54 über einen gegen eine Feder verstellbaren Verschluß 87, der im Boden des Brennstoffspeichers angeordnet ist.
  • Aus einem von einem Filter 88 umgebenen Brennstoffraum 89 wird der Brennstoff mittels einer Brennstoffpumpe 90 aus dem Brennstoffspeicher 54 abgesaugt. Die Brennstoffpumpe 90 fordert den Brennstoff in die zum brennstoffverteiler 51 führende Brennstoffleitung 50. Bevor der Brennstoff aus dem Brennstoffverteiler 51 auf die zu benetzende Oberfläche 44 austritt, wird der Brennstoff noch in einem Wärmetauscher 91, an den die Brennstoffleitung 50 angeschlossen ist, von der in der Verbrennungsluftzuführung 47 strömenden Verbrennungsluft vorgewärmt. Ein dem Wärmetauscher 91 entsprechender Wärmetauscher 92 ist auch im Ausführungsbeispiel nach Figur 5 in der Verbrennungsluftzuführung 70 angeordnet.
  • Strömt in der Verbrennungsluftzuführung von Abgasen einer Verbrennungs- oder Heizeinrichtung vorgewärmte Verbrennungsluft und dient das in der Gasleitung abströmende zündfähige Gemisch der gleichen Verbrennungs-und Heizeinrichtung als Brenngas, so hat sich gezeigt, daß sich die Temperatur der dem Strömungsraum zuge- führten vorgewärmten Luft in Abhängigkeit vom Luftdurchsatz ändert und daß diese Temperaturänderung zur Bypaßregelung nutzbar ist. Mittels eines Temperaturfühlers in der Verbrennungsluftzuführung, der in Abänderung des in Figur 5 dargestellten Temperaturfühlers beispielsweise auch elektronisch ausgeführt sein kann, wird dann selbsttätig ein optimales Brennstoff-Luft-Gemisch in Abhängigkeit vom Luftdurchsatz erzeugt, da ja auch die Temperatur des mit konstanter Menge umgewälzten und von der Verbrennungsluft vorgewärmten Brennstoffs in Abhängigkeit von der Temperatur in der Verbrennungsluftzuführung beeinflußt wird.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Bypaßregler mit axial verschiebbarem Regelelement ist schematisch in Figur 6 wiedergegeben. Ein Strömungsraum 93, der in gleicher Weise wie bei den Ausführungsbeispielen nach Figuren 3, 4 und 5 als Ringraum zwischen innerer Oberfläche eines Hohlzylinders 94 und äußerer Wandfläche einer Strömungsführung 95 ausgebildet ist, dient zur Aufnahme von Brennstoff in Verbrennungsluft. Die Verbrennungsluft wird in den Strömungsraum 93 über eine Verbrennungsluftzuführung 96 und einen sich zum Strömungsraum 93 hin verjüngenden Eingang 97 eingeführt. Der Brennstoff wird der inneren Oberfläche des Hohlzylinders 94 aus einer Brennstoffkammer 98 zugegeben, in die eine Brennstoffleitung 99 mündet. Der Brennstoff fließt über einen ringförmigen Spalt 100 auf die innere Oberfläche des Hohlzylinders 94. Die Spaltweite ist so dimensioniert, daß der Brennstoff die gesamte von Verbrennungsluft umströmte Oberfläche des Hohlzylinders benetzt und unter Einwirkung der Schwerkraft zum Auslaß 101 des Brennstoff-Luft-Gemisches am unteren Ende des Strömungsraumes 93 rieselt. An dieser Stelle wird das Brennstoff-Luft-Gemisch um 180°C umgelenkt und im Innenraum 102 der Strömungsführung 95 abgeführt, so daß die den Strömungsraum 93 auf seiner Innenseite begrenzende Strömungsführung 95 zugleich zum Abzug des Brennstoff-Luft-Gemischea dient.
  • Vom Auslaß 101 wird der Brennstoff über einen Brennstoffsammler 103 und eine daran angeschlossene Ablaufleitung 104 zum Brennstoffspeicher 105 geführt. Der Brennstoffspeicher weist eine Brennstoffzufuhr 106 und einen Abfluß 107 auf, an den analog zum Ausführungsbeispiel nach Figur 4 die Brennstoffleitung 99 anschließbar ist, so daß im Überschuß zugegebener Brennstoff erneut zur Ausbildung des Brennstoff-Luft-Gemisches verwendbar ist. Die hierzu für den Brennstoffumlauf erforderliche Brennstoffpumpe ist in Figur 6 nicht dargestellt.
  • Für die Regelung des Bypaßstromes, der aus der Verbrennungsluftzuführung 96 in das vom Strömungsraum 93 abziehende Brennstoff-Luft-Gemisch eingeführt wird, dient im Ausführungsbeispiel nach Figur 6 als axial verschiebbares Regelelement die Strömungsführung 95 selbst. Die Verschiebung der Strömungsführung erfolgt in der im Ausführungsbeispiel nach Figur 5 gezeigten Weise in Abhängigkeit von der Temperatur der in der Verbrennugsluftzuführung 96 strömenden Verbrennungsluft über einen in der Verbrennungsluftzuführung eingesetzten Temperaturfühler. In Figur 6 sind diese Steuerorgane für die Verschiebung der Strömungsführung 95 zur Vereinfachung der Darstellung nicht nochmals gezeigt. Als Regelelement weist die Strömungsführung 95 im Bereich der Verbrennungsluftzuführung Ausnehmungen 108 auf die Sich bei axialer Verstellung der Strömungsführung über Ausnehmungen 109 schieben lassen, die in einem Gasauslaß 111 für das Brennstoff-Luft-Gemisch vorgesehen sind. Der Gasauslaß 111 ist in der Verbrennungsluftzuführung eingeschweißt und bildet somit gegenüber der Strömungsführung 95, die wie oben angegeben als verstellbares Regelelement eingesetzt ist, ein ortsfestes Regelelement. Die Ausnehmungen 109 im Gasauslaß 111 verlaufen in einer Ebene senkrecht zur Rohrachse 112 des Gasauslasses und sind schlitzförmig gestaltet.
  • In Figur 6 ist die Strömungsführung 95 als verschiebbares Regelelement zugleich in ihren zwei Extrempositionen dargestellt. Links von der Rohrachse 112 ist die Betriebsstellung wiedergegeben, bei der das Brennstoff-Luft-Gemisch den maximalen Brennstoffgehalt aufweist, rechts von der Rohrachse 112 ist die "Aus"-Stellung des Regelelements bei voll geöffnetem Bypaß 113 und geschlossenem Strömungsraum 93 dargestellt.
  • Für die beiden Extrempositionen des Bypaßreglers ist mit Strömungspfeilen die Strömung der Verbrennungsluft eingezeichnet. Auf der linken Seite der Rohrachse 112 ist mit Strömungspfeil A' und strichlinierter Strömungslinie das Eindringen der Verbrennungsluft in den Strömungsraum 93 markiert, auf der rechten Seite ist das Ausströmen der Verbrennungsluft durch den Bypaß 113 in den Gasauslaß 111 mit Strömungspfeil A und durchgezogener Strömungslinie angegeben. In der zuletzt genannten Reglerstellung wird der Strömungsraum 93 von der Strömungsführung 95 vollständig verschlossen. Hierzu weist die Strömungsführung 95 einerseits im Bereich des Eingangs 97 zum Strömungsraum 93 Dichtelemente 119a auf, die ringförmig auf dem äußeren Mantel der Strömungsführung 95 angeordnet sind und beim öffnen des Bypasses 113 so in den Eingang 97 einführbar sind, daß der Zugang zum Strömungsraum 93 bei voll geöffnetem Bypaß verschlossen ist. Andererseits wird bei voll geöffnetem Bypaß am Fuß 114 der Strömungsführung 95 auch der Auslaß 101 verschlossen. Wie in Figur 6 rechts von der Rohrachse 112 dargestellt ist, sitzt der Fuß 114 der Strömungsführung 95 bei vollgeöffnetem Bypaß auf einem Sockel 115 auf, der den für den Abzug des Brennstoff-Luft-Gemisches vorgesehenen Innenraum 102 der Strömungsführung 95 nach unten abschließt. Der Sockel 115 ist zum Brennstoffsammler 103 hin schräg abfallend gestaltet, damit gegebenenfalls im Bereich des Sockels verbleibender Brennstoff in den Brennstoffsammler 103 einführbar ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Sockel 115 in Leichtbauweise ausgeführt. Der Sockel weist zum Innenraum 102 der Strömungsführung 95 hin eine am Fuß des Sockels aufgesetzte konische Kappe 116 auf, wobei der so entstehende Sockelhohlraum 117 über eine Beluftungsbohrung 118 druckentlastbar ist. Die Strömungsführung 95 ist im unteren Teil des Strömungsraumea 93 mit Führungen 120 zentriert.
  • Mit der in Figur 6 schematisch dargestellten Einrichtung wird bei voll geöffnetem Bypaß die Emmission von unverbranntem Brennstoff in die dann lediglich Verbrennungsluft führenden Gasleitungen, nämlich in die Verbrennungsluftzuführung 96 und in den Innenraum 102 der Strömungsführung 95 vollständig vermieden. Dies ermöglicht vor allem das Aufwärmen des Öls vor dem Start der Einrichtung und auch das Abschalten der Einrichtung ohne Umweltbelastung und Brennstoffverlust.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Figur 7 dargestellt. Die Vorrichtung weist als Strömungsraum mehrere parallel zueinander angeordnete Strömungskanäle 119 für die Verbrennungsluft auf. Jedem Strömungskanal 119 wird über einen Brennstoffverteiler 120 Brennstoff zugeführt, der den Strömungskanal als Brennstoffilm durchrieselt. Der Brennstoff wird vom Brennstoffverteiler 120 in Sackbohrungen 121 geleitet, die in Wände 122 der Strömungskanäle 119 in deren gesamter Längserstreckung eingelassen sind. Die Sackbohrungen 121 sind über schlitzförmige Ausnehmungen 123 in den Wänden 122 mit den Strömungskanälen 119 räumlich verbunden, wobei die Weite der Ausnehmungen 123 so bemessen ist, daß sich für ein gleichmäßiges Ausströmen des Brennstoffs auf die gesamte von der Verbrennungsluft umströmte Oberfläche der Strömungskanäle 119 ein hinreichender Strömungswiderstand für den zufließenden Brennstoff ergibt.
  • Aus den Strömungskanälen 119 fließt der überschüssige Brennstoff über eine Zusammenführung 124 in einen unterhalb der Strömungskanäle 119 angeordneten Brennstoffspeicher 125. Aus dem Brennstoffspeicher wird der Brennstoff in gleicher Weise, wie bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel mittels einer Brennstoffpumpe 126 in einer Brennstoffleitung 127 zum Brennstoffverteiler 120 gefördert. Die Brennstoffleitung 127 ist über einen in einer Verbrennungsluftzuführung 128 angeordneten Wärmetauscher 129 geführt.
  • Zur Einstellung des zündfähigen Gemisches für die Brennkammer ist im Ausführungsbeispiel nach Figur 7 an der der Verbrennungsluftzuführung 128 zugewandten offenen Seite der Strömungskanäle 119 ein in angegebener Pfeilrichtung verschiebbares Regelelement 130 angeordnet, mit dem sich die Strömungsquerschnitte am Eingang der Strömungskanäle 119 verändern lassen. Mit Verschieben des Regelelements 130 wird zugleich ein von der Verbrennungsluft parallel zu den Strömungskanälen 119 durchströmbarer Bypaß 131 zur Regulierung der Verbrennungsluftzufuhr zu den Strömungskanälen 119 geöffnet oder geschlossen. Der Bypaß 131 ist in Figur 7 durch eine strichlinierte Strömungslinie für die Verbrennungsluft im Bypaß kenntlich gemacht. In Figur 7 ist das Regelelement 131 in einer Betriebsstellung dargestellt, bei der die gesamte in der Verbrennungsluftzuführung 128 strömende Verbrennungsluft in Richtung des Strömungspfeils A' (ausgezogene Strömungslinie)durch die Strömungskanäle 119 geführt wird. Vom Ausgang der Strömungskanäle führt ein Gasauslaß 132 das Brennstoff-Luft-Gemisch zu einer nicht dargestellten Brennkammer. Die "Aus"-Stellung des Regelelements 130 ist im Ausführungsbeispiel nach Figur 6 bei vollständiger Abdeckung der Eingänge zu den Strömungskanälen 119 gegeben.
  • Bei allen Ausführungsbeispielen läßt sich das zündfähige Gemisch über weite Breiche sehr genau den erforderlichen Betriebszuständen anpassen, wie sie bei unterschiedlichen Leistungsanforderungen bei Verbrennungs- und Heizeinrichtungen auftreten. Das Gemisch verbrennt rußfrei und führt zu geringen Kohlenmonoxidanteilen im Abgas. Dabei sind alle Geräte nicht nur robust gestaltet, sondern auch einfach in ihrer Handhabung. Die Verbrennungsluftzuführung in Strömungsrichtung des unter Einwirkung der Schwerkraft auf der benetzbaren Oberfläche gebildeten Brennstoff-Rieselfilms und die Bypaßregelung für die Zufuhr von Verbrennungsluft in den Strömungsraum, bei der ein Teil der Verbrennungsluft unter Umgehung des Strömungsraumes unmittelbar dem im Strömungsraum gebildeten Brennstoff-Luft-Gemisch zur Einstellung des einer Brennkammer zuzuführenden zündfähigen Gemisches zugegeben wird, führt zu einer sehr genauen Regelung. Als Regelgröße wird dabei die Temperatur der Verbrennungsluft benutzt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil,, wenn die Verbrennungsluft von Abgasen aus der Brennkammer vorgewärmt wird. Die gegenseitige Abhängigkeit von eingestelltem zündfähigen Gemisch, Temperatur in der Brennkammer und Temperatur der von den Abgasen vorgewärmten Verbrennungsluft in der Verbrennungsluftzuführung, sowie der Temperatur des Brennstoffes, der von der den verdunstenden Brennstoff aufnehmenden Verbrennungsluft vorgewärmt wird, führt zu einem Regelkreis, der selbsttätig das für die geforderte Heizleistung in der Brennkammer erforderliche zündfähige Gemisch mit dem notwendigen Brennstoffgehalt einstellt.

Claims (26)

1. Verfahren zur Ausbildung eines zündfähigen Gemisches aus flüssigem Brennstoff und Verbrennungsluft, bei dem vorgewärmte Verbrennungsluft zur Aufnahme von Brennstoff in einem Strömungsraum an einer von Brennstoff benetzten Oberfläche entlang geführt wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbrennungsluft den Strömungsraum in Strömungsrichtung des unter Einwirkung der Schwerkraft auf der Oberfläche abfließenden Brennstoffs durchströmt, daß der Brennstoff im Überschuß dosiert wird und von der Verbrennungsluft nicht aufgenommener Brennstoff aus dem Strömungsraum abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß von der dem Strömungsraum zugeführten Verbrennungsluft ein regulierbarer Bypaßstrom in das im Strömungsraum gebildete Brennstoff-Luft-Gemisch einleitbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Brennstoff auf der vom Brennstoff zu benetzenden Oberfläche am Verbrennungsluftzutritt zum Strömungsraum verteilt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 zur Ausbildung eines zündfähigen Gemisches aus flüssigem Brennstoff und Verbrennungsluft mit einer für die Zufuhr von Brennstoff mit Brennstoff benetzbaren Oberfläche, die in einem von vorgewärmter Verbrennungsluft zur Verbrennungszone hin durchströmbaren Strömungsraum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Strömungsraum (1, 16, 43, 67, 93, 119) derart an Verbrennungsluftzuführungen (14, 17, 47, 70, 96, 128) und Abzug (8, 20, 55, 102, 132) für sich im Strömungsraum (1, 16, 43, 67, 93, 119) bildendes Brennstoff-Luft-Gemisch angeschlossen ist, daß die Verbrennungsluft den Strömungsraum (1, 16, 43, 67, 93, 119) in Strömungsrichtung des unter Einwirkung der Schwerkraft auf der benetzbaren Oberfläche (2, 44) abfließenden Brennstoffs durchströmt, und daß in Strömungsrichtung des Brennstoffs gesehen am Fuße (6, 52) der vom Brennstoff benetzbaren Oberfläche (2, 44) ein Ablauf (9, 18) für überschüssigen Brennstoff vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die vom Brennstoff benetzbare Oberfläche (16, 43, 67, 93) zylindrisch ausgebildet und koaxial zu einer senkrecht verlaufenden Strömungsführung (15, 46, 66, 95) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß als Ablauf am Fuße (6, 52) der vom Brennstoff benetzbaren Oberfläche (2, 44) ein Spalt vorgesehen ist, dessen Spaltweite (11) zumindest der Filmdicke des Brennstoffilms am Fuße der vom Brennstoff benetzbaren Oberfläche (2, 44) entspricht.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die vom Brennstoff benetzbare Oberfläche (44) den Strömungsraum (43, 67, 93) umgibt und daß als innere Wand des Strömungsraumes (43, 67, 93) eine Strömungsführung (46, 66, 95) vorgesehen ist, deren freier Innenraum (55, 102) zum Abzug des Brennstoff-Luft-Gemisches dient.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die vom Brennstoff benetzbare Oberfläche (2, 44) aufgerauht ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die vom Brennstoff benetzbare Oberfläche (2) verschiebbar im Strömungsraum angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß an der Verbrennungsluftzuführung (17, 47, 70, 96, 128) vor deren Mündung in den Strömungsraum (16, 43, 67, 93, 119) ein mit dem Abzug (20, 55, 102, 132) für das Brennstoff-Luft-Gemisch verbundener Bypaß (32, 56, 113, 131) mit einem Regler (34, 38, 48, 62, 95, 130) für den Bypaß durchdringende Verbrennungsluft angeschlossen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Regler (62) in Wirkverbindung mit einem in der Verbrennungsluftzuführung (70) angeordneten Temperaturfühler (74, 75, 76) steht.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Regler zumindest ein Regelelement (34, 48, 62, 95, 130) aufweist, das bei voll geöffnetem Bypaß zugleich einen Strömungsquerschnitt am Eingang (49, 68, 97) der Verbrennungsluft zum Strömungsraum (16, 43, 67, 93, 119) und/oder einen Strömungsquerschnitt im Abzug (20, 101) für das Brennstoff-Luft-Gemisch vor dem Bypaß (32, 56, 113, 131) verschließt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Regler zwei gegeneinander verschiebbar angeordnete Regelelemente (34, 38, 48, 62, 95) aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Regelelemente (34, 38, 48, 62, 95) rohrförmig ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet sind und daß zumindest eines der Regelelemente (34, 48, 95) verstellbar gelagert ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Regelelemente (34, 38, 48, 62, 95) von der Verbrennungsluft durchströmbare Ausnehmungen (39, 40, 41, 42; 58, 59, 60, 61; 64, 65; 108, 109) aufweisen.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß der Regler zwischen zwei Arretierungen (36, 36') verstellbar ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß das verstellbare Regelelement als axial verstellbare Hülse (95) ausgeführt ist, die den Strömungsraum (93) bei geöffnetem Bypaß (113) vollständig verschließt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Hülse (62) gegen eine Feder (71) von einem Temperaturfühler (74, 75, 76) in Abhängigkeit von der Temperatur der Verbrennungsluft in der Verbrennungsluftzuführung (70) verstellbar angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Hülse (62) mittels eines Tasters (80) zur Versperrung der Zufuhr von Verbrennungsluft zum Strömungsraum (67) verschiebbar ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 19, dadurch gekennzeichnet , daß am Fuße der vom Brennstoff benetzbaren Oberfläche (44) eine Zusammenführung (53, 103) für den Brennstoff angeordnet ist, die in einem Brennstoffspeicher (54, 105) mündet.
21. Vorrichtung nach Patentanspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß am Brennstoffspeicher (54) eine Brennstoffleitung (50) angeschlossen ist, die zu einem am Kopfe der vom Brennstoff zu benetzenden Oberfläche (44) angeordneten Brennstoffverteiler (51) geführt ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Brennstoffleitung (50) zur Vorwärmung des Brennstoffs über einen Wärmetauscher (91, 92) zum Brennstoffverteiler (51) geführt ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmetauscher (91, 99) innerhalb der Verbrennungsluftzuführung (47, 70) angeordnet ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet , daß der Brennstoffspeicher (54) ein Heizelement (82) zur Vorwärmung von Brennstoff aufweist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet , daß im Brennstoffspeicher (54) ein Kühlelement (83) für den Brennstoff vorgesehen ist.
26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 25, dadurch gekennzeichnet , daß der Abzug (8, 20, 55, 102) für das Brennstoff-Luft-Gemisch und/oder eine das zündfähige Gemisch zur Brennkammer führende Gasleitung (21, 111, 132) wärmeisoliert ist.
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