EP0066875B1 - 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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EP0066875B1
EP0066875B1 EP82104974A EP82104974A EP0066875B1 EP 0066875 B1 EP0066875 B1 EP 0066875B1 EP 82104974 A EP82104974 A EP 82104974A EP 82104974 A EP82104974 A EP 82104974A EP 0066875 B1 EP0066875 B1 EP 0066875B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
combustion air
flow chamber
flow
regulating element
Prior art date
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Expired
Application number
EP82104974A
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English (en)
French (fr)
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EP0066875A2 (de
EP0066875A3 (en
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
Application filed by Forschungszentrum Juelich GmbH, Kernforschungsanlage Juelich GmbH filed Critical Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority to AT82104974T priority Critical patent/ATE30463T1/de
Publication of EP0066875A2 publication Critical patent/EP0066875A2/de
Publication of EP0066875A3 publication Critical patent/EP0066875A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0066875B1 publication Critical patent/EP0066875B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23KFEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/02Liquid fuel
    • F23K5/14Details thereof
    • F23K5/22Vaporising devices

Definitions

  • the invention relates to a device for generating a fuel-air mixture by evaporating fuel in preheated combustion air within a flow space, which has a surface wettable by the fuel.
  • the features of the device from which the invention is based are mentioned in the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is to provide a device for producing an ignitable fuel-air mixture in which the required fuel-air mixture can be set in a simple manner for different operating conditions and in which care is also taken that both during the starting process than when the device is switched off, fuel cannot undesirably get into the fume cupboard for the fuel-air mixture.
  • the composition of the ignitable fuel-air mixture is regulated in a known manner via a bypass which connects the combustion air supply before the combustion occurs through the flow space with the mixture discharge for the fuel-air mixture, the combustion air quantity flowing through the bypass into the mixture discharge is adjustable with the help of an actuator which encloses the fume cupboard and limits the flow space with its outer surface.
  • 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 ignitable mixture supplied to the burner.
  • the actuator closes the flow chamber both for supplying combustion air and for extracting the mixture.
  • the fuel supply can thus be adjusted to the actual demand even when the burner starts and when it is switched off, and regulated independently of the position of the actuator. Neither fuel vapor gets into the combustion air flowing through the bypass, neither at start-up nor when it is switched off. So that excess fuel can flow off, the flow space at the foot of the surface wettable by the fuel also has an outlet for the fuel. Excess fuel can therefore be metered continuously even during the burner's operating phase, so that a sufficient amount of fuel is always available for evaporation.
  • a gap with a gap width that corresponds at least to the film thickness of the fuel film at the foot of the wettable surface serves as the drain. The excess fuel can flow freely through this gap.
  • the actuator is preferably in operative connection with a temperature sensor which is arranged in the combustion air supply, claim 3.
  • the proportion of the quantity of combustion air entering the flow space is controlled as a function of the temperature of the preheated combustion air.
  • the actuator In order to adjust the two branch flows of the combustion air, one of which is guided through the flow space, the other through the bypass, the actuator has actuator elements which can be displaced relative to one another and which are expediently tubular.
  • the actuator elements are arranged coaxially to one another, at least one of the actuator elements being adjustably mounted and at the same time changing 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 mixture discharge for the fuel-air mixture.
  • the actuator For the extreme positions of the actuator, namely on the one hand the "off" position, in which the bypass is fully open and the flow chamber is closed, and on the other hand the maximum operating position, in which the bypass is closed and the entire combustion air is used to hold fuel Locks provided for the actuator.
  • Such a lock is particularly important for the "off" position for safety reasons and for a cold start.
  • the actuator is preferably adjustable against a spring.
  • the actuator can be fixed in the position in which the bypass is fully open by means of a button.
  • the button also serves as a safety switch.
  • a fuel junction is arranged at the foot of the surface wetted by the fuel and leads to a fuel store.
  • a fuel supply leads from the fuel store to 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 supply for preheating the fuel is connected to a heat exchanger, which is advantageously arranged within the combustion air supply.
  • the fuel film in the flow chamber can thus always be set to a temperature which is 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.
  • a device for forming an ignitable mixture of liquid fuel and preheated combustion air is shown with a flow space 1, into which the combustion air is introduced via a combustion air supply 2.
  • the combustion air flows through the flow space 1 in the flow direction of fuel flowing under the influence of gravity on a wettable surface.
  • the flow direction of the combustion air entering the flow space 1 is marked in the combustion air supply 2 by a flow arrow A with a dashed flow line.
  • the flow space is annular.
  • a flow guide also designed as a hollow cylinder, can be inserted into a tubular outer wall 3 with a wettable inner surface 3 ', which in the exemplary embodiment also serves as an actuator 4, as will be described further below.
  • the actuator 4 limits the flow space 1 to the inside.
  • the fuel is distributed uniformly over an annular gap, which is referred to below as fuel distributor 5, on the head of the outer wall 3 and trickles down over the inner surface 3 'of the wall 3 as a fuel film.
  • fuel distributor 5 On the head of the outer wall 3 and trickles down over the inner surface 3 'of the wall 3 as a fuel film.
  • the fuel flows in the flow space 1 to the foot 6 of the wettable surface and is guided here to the fuel store 9 at the outlet 7 for the fuel-air mixture formed in the flow space via an outlet 8 which brings the fuel together.
  • Excess fuel that has not been absorbed by the combustion air in the flow space 1 flows into the fuel store.
  • the direction of flow of the fuel-air mixture in the free interior of the actuator 4, which serves as a trigger 10 for the fuel-air mixture formed in the flow space 1, is indicated by a flow arrow B with a dash-dotted flow line.
  • the fuel-air mixture is deflected by 180 ° at the outlet 7 and flows free of fuel drops via a trigger 10 into a mixture line 11.
  • the fuel-air mixture is fed to a combustion chamber, not shown in the drawing, and ignited there.
  • a bypass 12 is used to regulate and adjust the ignitable fuel-air mixture, the flow cross section of which can be adjusted in the exemplary embodiment by moving the actuator 4, which is movably mounted in the direction of its body axis 13.
  • the remaining part of the combustion air flows via the bypass 12 directly into the mixture line 11 and mixes here with the fuel-air mixture which is withdrawn from the flow space 1.
  • the actuator 4 For the passage of the combustion air at the bypass 12, the actuator 4 has recesses 14 in the area of the combustion air supply, which can be displaced via recesses 15 which are provided in the mixture line 11 when the actuator is axially adjusted.
  • the mixture line 11 is welded into the combustion air supply 2 and thus forms a stationary element of the actuator in relation to the actuator 4, which is indicated as above.
  • the recesses 15 in the mixture line 11 extend in a plane perpendicular to the body axis 13 and are slit-shaped.
  • the actuator 4 is shown in its two extreme positions: to the left of the body axis 13, the operating position is shown with the bypass 12 closed, in this position the entire preheated combustion air is used to hold fuel, the fuel-air mixture thus has the maximum fuel content, and to the right of the body axis 13, the actuator 4 is shown in its “off” position, that is to say with the bypass 12 fully open and the flow space 1 closed.
  • the flow of the combustion air is shown with flow arrows.
  • the penetration of the combustion air into the flow space 1 is marked with flow arrow A and a dashed flow line, on the right side is the outflow of the combustion air through the bypass 12 into the mixture vent 11 with flow arrow C and continuous flow line indicated.
  • the flow chamber 1 is from Actuator completely closed.
  • the actuator 4 has, on the one hand, sealing elements 17 in the input area 16 to the flow space 1, which are arranged in a ring on the outer jacket of the actuator 4 and can be inserted into the input area 16 when the bypass 12 is opened such that access to the flow space 1 is fully open Bypass is closed.
  • the outlet 7 at the foot 6 of the actuator 4 is also closed when the bypass is fully open.
  • the foot 6 of the actuator 4 sits on a base 18 when the bypass is fully open and thus closes the flow space 1 with respect to the fume cupboard 10.
  • the base 18 is formed in a sloping manner towards the outlet 8 of the fuel, so that any fuel that collects in the area of the base can flow into the fuel store 9.
  • the base 18 is of lightweight construction and has a conical cap 19 covering the base, the base cavity 20 thus created being relieved of pressure via a ventilation bore 21.
  • the actuator 4 is centered in the lower part of the flow space 1 with guides 22.
  • the actuator 4 is operatively connected to a temperature sensor which is arranged in the combustion air supply 2.
  • the actuator 4 is adjustable against a prestressed spring 23, which is articulated by means of a pull rod 24 to a pin 25 of the actuator 4, via a rocker arm 26.
  • the rocker arm 26 is rotatably mounted on a carrier 27 in a vertical plane.
  • the carrier 27 consists of a corrugated tube which is filled with oil and changes its length depending on the temperature of the combustion air supply 2 relative to a linkage 28 on which the rocker arm 26 is pivotally articulated.
  • the actuator 4 When the rocker arm 26 rotates about its fixed pivot point 29 caused by the carrier 27, the actuator 4 is brought into the required operating position via a stop 30 on the actuator, to which the rocker arm 26 is non-positively connected in the exemplary embodiment.
  • the position of the fixed pivot point 29 can also be changed relative to the position of the pivot point on the carrier 27 by means of an adjusting screw 31 acting on the linkage 28. This enables the movement of the actuator 4 to be adjusted to different types of fuel to be evaporated in the flow space 1.
  • the pull rod 24 articulated on the pin 25 of the actuator 4 is guided to the outside and, when displaced by means of a button 32, enables the actuator to be “turned off” since the displacement path of the pull rod 24 is limited on the actuator 4 by detents 33, 33 ′. If the button is released again after actuation of the button 32, the actuator 4 is brought back into the operating position predetermined by the position of the rocker arm 26 by means of the spring force 23. A safety switch can thus also be connected to the button 32.
  • an open gap is provided at the foot 6 of the outer wall 3, through which the fuel flows to the outlet 8 in the exemplary embodiment.
  • the gap has a gap width which is slightly larger than the film thickness of the fuel film which forms at the foot 6 of the surface. The excess fuel can flow off undisturbed. The entrainment of fuel drops when the fuel-air mixture flows out into the fume cupboard 10 is avoided.
  • a heating element 34 is arranged on the one hand for preheating the fuel present in the fuel reservoir, and on the other hand a cooling element 35 is also provided, which when a provided one is exceeded Fuel temperature in the fuel storage is effective. Heating element 34 and cooling element 35 are controlled by a thermostat 36, which is in contact with the fuel-liquid within the fuel store.
  • a fuel line 37 opens into the fuel store, which can be closed by means of a float valve 38 controlled by the liquid level in the fuel store.
  • the fuel accumulator 37 can be emptied via a spring-adjustable closure 39 which is arranged in the bottom of the fuel accumulator.
  • the fuel is sucked out of the fuel store 9 by means of a fuel pump 42 from a fuel chamber 41 surrounded by a filter 40.
  • the fuel pump 42 conveys the fuel into a fuel feed 43 leading to the fuel store 5.
  • the fuel Before the fuel exits the fuel distributor 5 onto the surface to be wetted, the fuel is preheated by the combustion air flowing in the combustion air supply 2 in a heat exchanger 44 to which the fuel supply 43 is connected.
  • preheated combustion air flows in the combustion air supply from exhaust gases from a combustion or heating device and the ignitable mixture flowing off in the mixture outlet serves the same combustion and heating device as fuel gas
  • the temperature of the preheated air supplied to the flow space changes depending on the air throughput and that this temperature change can be used for bypass control.
  • the temperature sensor in the combustion air Supply which can also be carried out electronically, for example, in a modification of the temperature sensor shown, then automatically generates an optimal fuel-air mixture depending on the air flow rate, since the temperature of the fuel circulated with a constant amount and preheated by the combustion air also depends on the temperature in the combustion air supply is influenced.
  • the ignitable mixture can be adapted over a wide range very precisely to the required operating conditions, such as those that occur with different performance requirements for combustion and heating devices.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung eines Brennstoff-Luft-Gemisches durch Verdunsten von Brennstoff in vorgewärmter Verbrennungsluft innerhalb eines Strömungsraumes, der eine vom Brennstoff benetzbare Oberfläche aufweist. Die Merkmale der Einrichtung, von denen die Erfindung ausgeht, sind im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannt.
  • Das Ausbilden zündfähiger Gemische durch Verdunsten von Brennstoff in vorgewärmter Verbrennungsluft, die über eine von Brennstoff benetzte Oberfläche entlang geführt wird, ist bekannt. Aus dem auf der Oberfläche gebildeten Flüssigkeitsfilm 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 - vgl. US-A-3 207 202. Brenner dieser Art sind sowohl für Industrieöfen als auch für Wärmeerzeuger kleinerer Einheit bestimmt.
  • Um eine einwandfreie Bildung des zündfähigen Gemisches und eine rückstandsfreie vollständige Verbrennung zu erreichen, ist eine sehr genaue Brennstoffdosierung erforderlich. Die Brennstoffzufuhr ist so zu regulieren, dass die insgesamt zugegebene Brennstoffmenge in der erwärmten Verbrennungsluft gerade verdampft. Dabei kann das entstehende Brennstoff-Luft-Gemisch zu mager, zu fett oder aber auch zufällig in der Nähe eines stöchiometrischen Verhältnisses liegen. Zur Einstellung des Brennstoff-Luft-Gemisches ist es aus US-A-3 336 734 bekannt, einen Bypass einzusetzen. Die in der vorgenannten Druckschrift beschriebene Einrichtung weist auch einen Ablauf für den Brennstoff auf. Von wesentlicher Bedeutung für die Einstellung des Brennstoff-Luft-Gemisches ist jedoch das Beherrschen der Start- und Abschaltphase. So soll auch beim Startvorgang bereits ein vollständiges Verbrennen erreicht werden und beim Abschalten die Gefahr einer Nachverbrennung verhindert sein.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Erzeugung eines zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemisches zu schaffen, bei der sich das erforderliche Brennstoff-Luft-Gemisch für verschiedene Betriebsverhältnisse in einfacher Weise einstellen lässt und bei der darüber hinaus dafür Sorge getragen ist, dass sowohl beim Startvorgang als beim Abschalten der Einrichtung Brennstoff nicht unerwünscht in den Abzug für das Brennstoff-Luft-Gemisch gelangen kann.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art gemäss der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebene Ausbildung gelöst. Die Zusammensetzung des zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemisches wird in bekannter Weise über einen Bypass reguliert, der die Verbrennungsluftzuführung vor Eintritt der Verbrennung durch den Strömungsraum mit dem Gemischabzug für das Brennstoff-Luft-Gemisch verbindet, wobei die durch den Bypass in den Gemischabzug strömende Verbrennungsluftmenge mit Hilfe eines Stellgliedes einstellbar ist, das den Abzug umschliesst und mit seiner äusseren Oberfläche den Strömungsraum begrenzt. Das aus dem Strömungsraum austretende Brennstoff-Luft-Gemisch und der über den Bypass dem Brennstoff-Luft-Gemisch zugeführte Anteil der Verbrennungsluft bestimmen die Zusammensetzung des dem Brenner zugeführten zündfähigen Gemisches. Vom Stellglied wird der Strömungsraum bei voll geöffneten Bypass sowohl zur Verbrennungsluftzuführung hin als auch zum Gemischabzug verschlossen. Die Brennstoffzufuhr lässt sich so auch bei Start des Brenners und beim Abschalten dem tatsächlichen Bedarf entsprechend einstellen und unabhängig von der Stellung des Stellgliedes regulieren. Weder beim Start noch beim Abschalten gelangt unerwünscht Brennstoffdampf in die den Bypass durchströmende Verbrennungsluft. Damit überschüssiger Brennstoff abfliessen kann, weist der Strömungsraum am Fusse der vom Brennstoff benetzbaren Oberfläche auch einen Ablauf für den Brennstoff auf. Es ist somit auch während der Betriebsphase des Brenners Brennstoff ständig im Überschuss dosierbar, so dass stets eine ausreichende Brennstoffmenge zur Verdunstung angeboten wird. Als Ablauf dient gemäss Patentanspruch 2 ein Spalt mit einer Spaltweite, die zumindest der Filmdicke des Brennstoffilms am Fusse der benetzbaren Oberfläche entspricht. Durch diesen Spalt kann der überschüssige Brennstoff frei abfliessen.
  • Bevorzugt steht das Stellglied mit einem Temperaturfühler in Wirkverbindung, der in der Verbrennungsluftzuführung angeordnet ist, Patentanspruch 3. In Abhängigkeit von der Temperatur der vorgewärmten Verbrennungsluft wird der Anteil der in den Strömungsraum eindringenden Verbrennungsluftmenge gesteuert.
  • Die Einrichtung vereinfachende Ausführungsformen sind in Patentansprüchen 4 bis 8 angegeben, die nachfolgend erläutert werden.
  • Zur Einstellung der beiden Zweigströme der Verbrennungsluft, von denen der eine durch den Strömungsraum, der andere durch den Bypass geführt wird, weist das Stellglied gegeneinander verschiebbare Stellgliedelemente auf, die zweckmässig rohrförmig ausgebildet sind. Die Stellgliedelemente sind koaxial zueinander angeordnet, wobei zumindest eines der Stellgliedelemente verstellbar gelagert ist und zugleich den Strömungsquerschnitt des Bypasses und den Strömungsquerschnitt der Verbrennungsluftzuführung und/oder einen Strömungsquerschnitt im Gemischabzug für das Brennstoff-Luft-Gemisch verändert. Für die Extremstellungen des Stellgliedes, nämlich einerseits die «Aus»-Stellung, bei der der Bypass voll geöffnet ist und der Strömungsraum geschlossen wird, und andererseits die maximale Betriebsstellung, bei der der Bypass geschlossen und die gesamte Verbrennungsluft zur Aufnahme von Brennstoff dient, sind Arretierungen für das Stellglied vorgesehen. Eine solche Arretierung ist insbesondere für die «Aus»-Stellung aus Sicherheitsgründen und für den Kaltstart von Bedeutung.
  • Bevorzugt ist das Stellglied gegen eine Feder verstellbar. Mittels eines Tasters ist das Stellglied in derjenigen Stellung fixierbar, in der der Bypass voll geöffnet ist. Der Taster dient zugleich als Sicherheitsschalter.
  • Zum Auffangen und Weiterleiten des überschüssigen Brennstoffs ist am Fusse der vom Brennstoff benetzten Oberfläche eine Brennstoffzusammenführung angeordnet, die in einem Brennstoffspeicher mündet. Vom Brennstoffspeicher führt eine Brennstoffzufuhr zum Kopfe der vom Brennstoff zu benetzenden Oberfläche. Der überschüssige Brennstoff wird so im Kreislauf geführt und steht erneut zur Ausbildung des Brennstoff-Luft-Gemisches zur Verfügung. Um auch für den Fall, dass nur eine geringe Luftmenge den Strömungsraum durchströmt, eine ausreichende Brennstoffverdunstung zu gewährleisten, ist die Brennstoffzufuhr zur Vorwärmung des Brennstoffs mit einem Wärmetauscher verbunden, der vorteilhaft innerhalb der Verbrennungsluftzufuhr angeordnet ist.
  • Der Brennstoffilm im Strömungsraum ist somit stets auf eine Temperatur einstellbar, die wenig unterhalb der Temperatur liegt, mit der die Verbrennungsluft in den Strömungsraum eintritt, und die so hoch ist, dass alle Ölfraktionen im Brennstoff in die zugeführte Verbrennungsluft verdunsten können.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung schematisch wiedergegeben ist, näher erläutert.
  • In der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Ausbildung eines zündfähigen Gemisches aus flüssigem Brennstoff und vorgewärmter Verbrennungsluft mit einem Strömungsraum 1 dargestellt, in den die Verbrennungsluft über eine Verbrennungsluftzuführung 2 eingeführt wird. Die Verbrennungsluft durchströmt den Strömungsraum 1 in Strömungsrichtung von unter Einwirkung der Schwerkraft auf einer benetzbaren Oberfläche abfliessenden Brennstoffs. Die Strömungsrichtung der in den Strömungsraum 1 eindringenden Verbrennungsluft ist in der Verbrennungsluftzuführung 2 durch einen Strömungspfeil A mit strichlinierter Strömungslinie markiert. Im Ausführungsbeispiel ist der Strömungsraum ringförmig gestaltet. In eine rohrförmige äussere Wand 3 mit benetzbarer innerer Oberfläche 3' ist eine ebenfalls als Hohlzylinder gestaltete Strömungsführung einschiebbar, die im Ausführungsbeispiel zugleich als Stellglied 4 dient, wie weiter unten noch beschrieben wird. Das Stellglied 4 begrenzt den Strömungsraum 1 nach innen. Der Brennstoff wird über einen Ringspalt, der im folgenden als Brennstoffverteiler 5 bezeichnet ist, am Kopfe der äusseren Wand 3 gleichmässig verteilt und rieselt über die innere Oberfläche 3' der Wand 3 als Brennstoffilm herab. Unter Einwirkung der Schwerkraft fliesst der Brennstoff im Strömungsraum 1 bis zum Fusse 6 der benetzbaren Oberfläche und wird hier am Auslass 7 für das im Strömungsraum gebildete Brennstoff-Luft-Gemisch über einen Ablauf 8, der den Brennstoff zusammenführt, zum Brennstoffspeicher 9 geleitet. In den Brennstoffspeicher fliesst überschüssiger Brennstoff ab, der von der Verbrennungsluft im Strömungsraum 1 nicht aufgenommen wurde. Die Strömungsrichtung des Brennstoff-Luft-Gemisches im freien Innenraum des Stellgliedes 4, der als Abzug 10 für das im Strömungsraum 1 gebildete Brennstoff-Luft-Gemisch dient, ist mit einem Strömungspfeil B mit strichpunktierter Strömungslinie angegeben. Das Brennstoff-Luft-Gemisch wird am Auslass 7 um 180° umgelenkt und strömt frei von Brennstofftropfen über Abzug 10 in eine Gemischleitung 11 ab. Das Brennstoff-Luft-Gemisch wird einer in der Zeichnung nicht dargestellten Brennkammer zugeführt und dort gezündet.
  • Zum Regeln und Einstellen des auszubildenden zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemisches dient ein Bypass 12, dessen Strömungsquerschnitt sich im Ausführungsbeispiel durch Verschieben des Stellgliedes 4 verstellen lässt, das in Richtung seiner Körperachse 13 beweglich gelagert ist. Durch Verstellen des Stellgliedes 4 ist es möglich, nur einen Teil der in der Verbrennungsluftzuführung 2 strömenden Verbrennungsluftmenge in den Strömungsraum 1 einzuleiten. Der übrige Teil der Verbrennungsluft strömt über den Bypass 12 unmittelbar in die Gemischleitung 11 ein und vermischt sich hier mit dem vom Strömungsraum 1 abziehenden Brennstoff-Luft-Gemisch.
  • Für den Durchtritt der Verbrennungsluft am Bypass 12 weist das Stellglied 4 im Bereich der Verbrennungsluftzuführung Ausnehmungen 14 auf, die sich bei axialer Verstellung des Stellgliedes über Ausnehmungen 15 verschieben lassen, die in der Gemischleitung 11 vorgesehen sind. Die Gemischleitung 11 ist in der Verbrennungsluftzuführung 2 eingeschweisst und bildet somit gegenüber dem Stellglied 4, das wie oben angegeben ist, ein ortsfestes Element des Stellgliedes. Die Ausnehmungen 15 in der Gemischleitung 11 erstrecken sich in einer Ebene senkrecht zur Körperachse 13 und sind schlitzförmig gestaltet.
  • In der Zeichnung ist das Stellglied 4 in seinen zwei extremen Positionen dargestellt: links von der Körperachse 13 ist die Betriebsstellung bei geschlossenem Bypass 12 wiedergegeben, in dieser Stellung dient die gesamte vorgewärmte Verbrennungsluft zur Aufnahme von Brennstoff, das Brennstoff-Luft-Gemisch weist somit den maximalen Brennstoffgehalt auf, und rechts von der Körperachse 13 ist das Stellglied 4 in seiner «Aus»-Stellung, also bei vollständig geöffnetem Bypass 12 und geschlossenem Strömungsraum 1 dargestellt.
  • Für beide Extrempositionen des Bypassreglers ist mit Strömungspfeilen die Strömung der Verbrennungsluft eingezeichnet. Auf der linken Seite der Körperachse 13 ist-wie bereits erwähnt - mit Strömungspfeil A und strichlinierter Strömungslinie das Eindringen der Verbrennungsluft in den Strömungsraum 1 markiert, auf der rechten Seite ist das Ausströmen der Verbrennungsluft durch den Bypass 12 in den Gemischabzug 11 mit Strömungspfeil C und durchgezogener Strömungslinie angegeben. In der zuletzt genannten Stellung des Stellgliedes 4 wird der Strömungsraum 1 vom Stellglied vollständig verschlossen. Hierzu weist das Stellglied 4 einerseits im Eingangsbereich 16 zum Strömungsraum 1 Dichtelemente 17 auf, die ringförmig auf dem äusseren Mantel des Stellgliedes 4 angeordnet sind und beim Öffnen des Bypasses 12 so in den Eingangsbereich 16 einführbar sind, dass der Zugang zum Strömungsraum 1 bei vollständig geöffnetem Bypass verschlossen ist. Andererseits wird bei voll geöffnetem Bypass auch der Auslass 7 am Fusse 6 des Stellgliedes 4 verschlossen. Wie rechts von der Körperachse 13 dargestellt ist, sitzt der Fuss 6 des Stellgliedes 4 bei voll geöffnetem Bypass auf einem Sockel 18 auf und verschliesst somit den Strömungsraum 1 gegenüber dem Abzug 10. Der Sockel 18 ist zum Ablauf 8 des Brennstoffes hin schräg abfallend geformt, damit gegebenenfalls im Bereich des Sockels sich ansammelnder Brennstoff in den Brennstoffspeicher 9 abfliessen kann. Im Ausführungsbeispiel ist der Sockel 18 in Leichtbauweise ausgeführt und weist eine den Sockel abdeckende konische Kappe 19 auf, wobei der so entstehende Sockelhohlraum 20 über eine Belüftungsbohrung 21 druckentlastbar ist. Das Stellglied 4 ist im unteren Teil des Strömungsraumes 1 mit Führungen 22 zentriert.
  • In der «Aus»-Stellung des Stellgliedes 4 wird bei voll geöffnetem Bypass die Emission von unverbranntem Brennstoff in den Abzug 10 und die Gemischleitung 11 vollständig vermieden. Die Gemischleitung 11 führt dann lediglich Verbrennungsluft. Dies ermöglicht vor allem das Aufwärmen des Brennstoffs vor dem Start der Einrichtung und auch das Abschalten der Einrichtung ohne Umweltbelastung und Brennstoffverlust.
  • Das Stellglied 4 steht mit einem Temperaturfühler, der in der Verbrennungsluftzuführung 2 angeordnet ist, in Wirkverbindung. Hierzu ist das Stellglied 4 gegen eine vorgespannte Feder 23, die mittels einer Zugstange 24 an einen Zapfen 25 des Stellgliedes 4 angelenkt ist, über einen Kipphebel 26 verstellbar. Der Kipphebel 26 ist an einen Träger 27 in einer vertikalen Ebene drehbar gelagert. Der Träger 27 besteht aus einem Wellrohr, das mit Öl gefüllt ist und seine Länge in Abhängigkeit von der Temperatur der Verbrennungsluftzuführung 2 relativ zu einem Gestänge 28 verändert, an dem der Kipphebel 26 schwenkbar angelenkt ist. Bei einer durch den Träger 27 verursachten Drehung des Kipphebels 26 um seinen ortsfesten Drehpunkt 29 wird das Stellglied 4 über einen Anschlag 30 an dem Stellglied, mit dem der Kipphebel 26 im Ausführungsbeispiel kraftschlüssig verbunden ist, in die erforderliche Betriebsstellung gebracht. Die Lage des ortsfesten Drehpunktes 29 lässt sich relativ zur Lage des Drehpunktes am Träger 27 auch mittels einer am Gestänge 28 angreifenden Stellschraube 31 verändern. Dies ermöglicht die Einstellung der Bewegung des Stellgliedes 4 auf unterschiedliche im Strömungsraum 1 zu verdunstende Brennstoffsorten.
  • Die am Zapfen 25 des Stellgliedes 4 angelenkte Zugstange 24 ist nach aussen geführt und ermöglicht bei Verschiebung mittels eines Tasters 32 ein «Aus»-Stellen des Stellgliedes, da der Verschiebeweg der Zugstange 24 durch Arretierungen 33, 33' am Stellglied 4 begrenzt ist. Wird nach Betätigung des Tasters 32 die Taste wieder freigegeben, wird das Stellglied 4 mittels der Federkraft 23 wieder in die durch die Stellung des Kipphebels 26 vorgegebene Betriebsstellung gebracht. Mit dem Taster 32 lässt sich somit auch ein Sicherheitsschalter verbinden.
  • Zum Abfluss des überschüssigen Brennstoffs von der mit Brennstoff benetzten Oberfläche 3' ist am Fusse 6 der äusseren Wand 3 ein offener Spalt vorgesehen, über den im Ausführungsbeispiel der Brennstoff zum Ablauf 8 abströmt.
  • Der Spalt weist eine Spaltweite auf, die wenig grösser ist als die sich am Fusse 6 der Oberfläche ausbildende Filmdicke des Brennstoffilms. Der überschüssige Brennstoff kann so ungestört abfliessen. Ein Mitreissen von Brennstofftropfen beim Ausströmen des Brennstoff-Luft-Gemisches in den Abzug 10 wird vermieden.
  • Im unterhalb des Strömungsraumes 1 angeordneten Brennstoffspeicher 9, in den der im Strömungsraum von der Verbrennungsluft nicht aufgenommene überschüssige Brennstoff abfliesst, ist einerseits ein Heizelement 34 zum Vorwärmen des im Brennstoffspeicher vorhandenen Brennstoffs angeordnet, andererseits ist auch ein Kühlelement 35 vorgesehen, das bei Überschreiten einer vorgesehenen Brennstofftemperatur im Brennstoffspeicher wirksam wird. Heizelement 34 und Kühlelement 35 werden von einem Thermostaten 36 gesteuert, der innerhalb des Brennstoffspeichers mit der Brennstoff-Flüssigkeit in Berührung steht. Zum Nachfüllen von Brennstoff mündet in den Brennstoffspeicher eine Brennstoffleitung 37, die mittels eines vom Flüssigkeitsspiegel im Brennstoffspeicher gesteuerten Schwimmerventils 38 verschliessbar ist. Entleeren lässt sich der Brennstoffspeicher 37 über einen gegen eine Feder verstellbaren Verschluss 39, der im Boden des Brennstoffspeichers angeordnet ist.
  • Aus einem von einem Filter 40 umgegebenen Brennstoffraum 41 wird der Brennstoff mittels einer Brennstoffpumpe 42 aus dem Brennstoffspeicher 9 abgesaugt. Die Brennstoffpumpe 42 fördert den Brennstoff in eine zum Brennstoffspeicher 5 führende Brennstoffzuführung 43.
  • Bevor der Brennstoff aus dem Brennstoffverteiler 5 auf die zu benetzende Oberfläche austritt, wird der Brennstoff noch in einem Wärmetauscher 44, an den die Brennstoffzuführung 43 angeschlossen ist, von der in der Verbrennungsluftzuführung 2 strömenden Verbrennungsluft vorgewärmt.
  • Strömt in der Verbrennungsluftzuführung von Abgasen einer Verbrennungs- oder Heizeinrichtung vorgewärmte Verbrennungsluft und dient das im Gemischabzug abströmende zündfähige Gemisch der gleichen Verbrennungs- und Heizeinrichtung als Brenngas, so hat sich gezeigt, dass sich die Temperatur der dem Strömungsraum zugeführten vorgewärmten Luft in Abhängigkeit vom Luftdurchsatz ändert und dass diese Temperaturänderung zur Bypassregelung nutzbar ist. Mittels des Temperaturfühlers in der Verbrennungsluftzuführung, der in Abänderung des dargestellten Temperaturfühlers beispielsweise auch elektronisch ausgeführt sein kann, wird dann selbsttätig ein optimales Brennstoff-Luft-Gemisch in Abhängigkeit von 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. Die gegenseitige Abhängigkeit von eingestelltem zündfähigem Gemisch, Temperatur in der Brennkammer und Temperatur der von den Abgasen vorgewärmten Verbrennungsluft in der Verbrennungsluftzuführung, sowie der Temperatur des Brennstoffs, 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. Das zündfähige Gemisch lässt sich über weite Bereiche sehr genau den erforderlichen Betriebszuständen anpassen, wie sie bei unterschiedlichen Leistungsanforderungen bei Verbrennungs- und Heizeinrichtungen auftreten.

Claims (8)

1. Einrichtung zur Erzeugung eines Brennstoff-Luft-Gemisches durch Verdunsten von Brennstoff in vorgewärmte Verbrennungsluft innerhalb eines Strömungsraumes (1), der eine vom Brennstoff benetzbare Oberfläche (3') aufweist, und an den eine Verbrennungsluftzuführung (2) und ein Abzug (10) für sich im Strömungsraum (1) bildendes Brennstoff-Luft-Gemisch derart angeschlossen sind, dass die Verbrennungsluft den Strömungsraum (1) in Strömungsrichtung des unter Einwirkung der Schwerkraft zum Fusse (6) der benetzbaren Oberfläche abfliessenden Brennstoffs durchströmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsluftzuführung (2) und der Abzug (10) für das Brennstoff-Luft-Gemisch über einen Bypass (12) verbunden sind, und dass durch Strömungsraum (1) und Bypass (12) geführte Verbrennungsluftmenge mittels eines den Abzug (10) umschliessenden und mit seiner äusseren Oberfläche den Strömungsraum (1) begrenzenden Stellgliedes (4) einstellbar ist, das bei voll geöffnetem Bypass den Strömungsraum (1) sowohl zur Verbrennungsluftzuführung (2) hin als auch zum Abzug (10) hin verschliesst, und dass im Strömungsraum (1) am Fusse (6) der vom Brennstoff benetzbaren Oberfläche (3') ein Ablauf (8) für den Brennstoff vorgesehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Ablauf am Fusse (6) der vom Brennstoff benetzbaren Oberfläche ein Spalt vorgesehen ist, dessen Spaltweite zumindest der Filmdicke des Brennstoffilms am Fusse der vom Brennstoff benetzbaren Oberfläche entspricht.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (4) in Wirkverbindung mit einem in der Verbrennungsluftzuführung (2) angeordneten Temperaturfühler (26, 27, 28) steht.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied rohrförmig ausgebildete Stellgliedelemente (4, 11) aufweist, die koaxial zueinander angeordnet sind, und dass zumindest eines der Stellgliedelemente (4) verstellbar ist.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (4) zwischen zwei Arretierungen (33, 33') verstellbar ist.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (4) gegen eine Feder (23) verstellbar angeordnet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (4) mittels eines Tasters (32) zur Versperrung der Zufuhr von Verbrennungsluft zum Strömungsraum (1) verschiebbar ist.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Fusse der vom Brennstoff benetzbaren Oberfläche (3) eine Brennstoffzusammenführung (8) für den Brennstoff angeordnet ist, die in einem Brennstoffspeicher (9) mündet, und dass der Brennstoff über einen Wärmetauscher (44) zur Brennstoffzuführung (43) zurückgeleitet ist.
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