EP0683882A1 - Vorrichtung für die verdampfung von brennstoffen und die speisung von verbrennungsluft - Google Patents

Vorrichtung für die verdampfung von brennstoffen und die speisung von verbrennungsluft

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EP0683882A1
EP0683882A1 EP94905823A EP94905823A EP0683882A1 EP 0683882 A1 EP0683882 A1 EP 0683882A1 EP 94905823 A EP94905823 A EP 94905823A EP 94905823 A EP94905823 A EP 94905823A EP 0683882 A1 EP0683882 A1 EP 0683882A1
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EP
European Patent Office
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fuel
nozzle
pressure
air
nozzle unit
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EP94905823A
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Winfried Jean Werding
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Werding Winfried Jean
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Publication date
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Publication of EP0683882B1 publication Critical patent/EP0683882B1/de
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    • F23D11/001—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space spraying nozzle combined with forced draft fan in one unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
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    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
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    • F23D11/101—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting before the burner outlet
    • F23D11/102—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting before the burner outlet in an internal mixing chamber
    • F23D11/103—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting before the burner outlet in an internal mixing chamber with means creating a swirl inside the mixing chamber
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    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/02—Liquid fuel
    • F23K5/04—Feeding or distributing systems using pumps
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    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/02—Liquid fuel
    • F23K5/14—Details thereof
    • F23K5/18—Cleaning or purging devices, e.g. filters

Definitions

  • the present invention relates to a device for the evaporation of fuels, in which the air used for the evaporation simultaneously represents part of the combustion air, an ultra-fine particle size causing faster evaporation and thus better combustion and thus the undesired residues, especially the NOx, are limited, in order to support the reduction of the residues, add secondary combustion air, perpendicular to the flame axis, to this.
  • the heating oils include Chlorine and sulfur, the higher the proportion of sulfur, the heavier the heating oil and can reach 3.5% by weight.
  • the main problem with the current heating systems is the particle size of the atomized heating oil, which is 80% between 40 and 80 microns using an atomizing pressure of approx. 15 bar.
  • a good combustion is particularly problematic in industrial oil burners because the droplet size of the heavy heating oils used in the known mechanical atomizing nozzles, even at high pressure, more than 20 bar, reach a particle size of at least 60 microns. In addition, very small nozzle openings are required, diameter approx. 0.15 mm, which easily clog and lead to breakdowns.
  • the heavy heating oils In order to reduce the viscosity of the heavy heating oils, it is heated from 50 ° C. to 100 ° C., which affects the particle size, but not enough to bring about maximum combustion, quite apart from the fact that heating the heating oil consumes large amounts of energy.
  • the present invention has for its object to evaporate and instead of atomize the fuel to use air necessary for evaporation as part of the combustion air.
  • this object is achieved by a device for the evaporation of fuels and the supply of combustion air, as defined in claim 1.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a two-substance nozzle according to the invention
  • FIG. 2 shows a sectional view along the sectional plane A - A of FIG. 1 of a nozzle core
  • FIG. 3 shows a sectional view along the sectional plane A - A of FIG. 1 4 shows a sectional view of a nozzle sleeve according to FIG. 1
  • FIG. 5 shows a sectional view of another embodiment of a two-component nozzle according to the invention
  • FIG. 6 shows a sectional view along the sectional plane BB of FIG. 5 of the nozzle sleeve
  • FIG. 7 shows a sectional view along 5 of the nozzle core
  • FIG. 8 a schematic illustration of the functional principle of the device according to the invention
  • FIG. 9 a plan view, partly in section of an extremely advantageous embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 10 a schematic Front view of the device according to FIG. 9, the distribution of the Secondary combustion air and any
  • the device according to the invention is based on a device for atomizing liquids with the addition of compressed gas, which has a SAUTER-mean particle size of 21.08 microns with a pressure of only 1 bar.
  • the particle size can be significantly reduced, so that one can speak of evaporation.
  • This evaporation is the basis of the device according to the invention and ensures optimal combustion.
  • nozzle sleeve 1 shows a nozzle sleeve 1, in which a nozzle core 2 is mounted, which has a mixing chamber 3, into which bores 4 lying parallel to the core axis and compressed air and via feed channels 5 and tangential channels 6 (see also Fig. 2) pressurized heating oil flows in, so that the heating oil and the compressed air can mix there.
  • the nozzle sleeve 1 has an expansion chamber 7, a compression chamber 8 and a nozzle channel 9.
  • the depth of the expansion chamber 7 and the compression chamber 8 determine the length of the nozzle channel 9, a short nozzle channel 9 giving off a wider cone than a long one .
  • 4 also shows a conical nozzle channel 10 which emits an even wider cone than an equally long but cylindrical nozzle channel 9.
  • the diameters of the nozzle channels 9 and 10 determine the amount of heating oil output per unit of time: at constant pressure, this is small with a small pressure Diameter, where but the diameters of the nozzle channels 9 and 10 are not less than 0.30 mm and, since they can be cleaned with the evaporation air, they remain constant throughout.
  • the feed channels 5 of the nozzle core 2 open into the tangential channels 6, which open into the mixing chamber 3, so that a heating oil coming from the feed channels 5 and the tangential channels 6 is pushed into the mixing chamber 3 in such a way that it rotates along the wall thereof Movement is set into which the compressed air is pressed in vertically through the bore 4, after which it can relax after a first compression phase in the mixing chamber 3 in the expansion chamber 7, and then is compressed in the heating oil in the compression chamber 8 to become.
  • FIG. 5 shows another embodiment of a nozzle unit, consisting of a nozzle sleeve 11 and a nozzle core 12, which is used especially for fuels, in which the nozzle unit has to be precisely adapted to the viscosity of the heating oil, such as, for example, with heavy heating oils.
  • the nozzle unit of FIG. 1 had to be adapted to a viscosity of more than 10 centipoises, the changes would have to be made both to the feed channels 5, the tangential channels 6 and the mixing chamber 3 of the nozzle core 2, and to the expansion chamber 7 of the nozzle sleeve 1 done.
  • the modifications are simpler in the embodiment according to FIG. 5.
  • the feed channels 13 and the tangential channels 14 lie in the nozzle sleeve 11, the tangential channels 14 opening into the compression chamber 15, which has the nozzle channel 16.
  • the air is guided through bores 18 into the mixing chamber 17, which is connected to the compression chamber 15. If you want to adapt this nozzle unit to a higher viscosity, it is sufficient to keep the mixing chamber 17 of the nozzle core 12 deeper and to enlarge the diameter of the bores.
  • a cover 20 In the pressure vessel 19 there is a float 23 with a needle 24.
  • the cover 20 is provided with a pressure relief valve 25 and an air outlet 26.
  • a heating oil, not shown, is conveyed into the pressure container 19 by means of a pump 30, while the compressor 21 the pressure vessel 19 sets under air pressure, the level of the pressure being adjustable with the pressure relief valve 25.
  • the nozzle sleeve 1 (11) with the nozzle core 2 (12) is located in a distributor block 31. This is supplied with compressed air via the air outlet 26 and a solenoid valve 32, the volume of which can be regulated with a needle valve.
  • the heating oil under identical pressure as the air, is pressed into the distributor block 31 via the heating oil outlet 829 and a solenoid valve 34, the heating oil volume being adjustable by means of a needle valve 35.
  • the distributor block 31 carries a combustion hollow cylinder 36 which is provided with a sieve 37 in the direction of escape of the nozzle axis and has side holes 38 which can be more or less closed with a slide 39. Secondary combustion air coming from a blower 40 can be blown through these side holes 38 into the hollow cylinder 36 and thus into the evaporated heating oil which has already been enriched with primary combustion air.
  • the pressure relief valve 25 can consist of a membrane, which is raised by means of a magnetic core in an electrical coil under a preset current and allows excess pressure to escape, such an embodiment being provided with a potentiometer which controls the current of the coil , makes the setting of the pressure level much easier, since it only requires a change in the current in the coil in order to increase or decrease the resistance of the membrane to the pressure.
  • a major advantage of this solution is that the amount of heating oil per unit time can be adjusted continuously by means of the pressure in the pressure vessel 19 without significantly changing the particle size.
  • the particle size becomes smaller by approx. 0.5 micron at pressures between 1 and 4 bar, whereas the output quantity increases at these pressure values from 0.5 kg to approx. 1.1 kg / hour. Thanks to this possibility, the hourly consumption can be infinitely modulated to suit the weather conditions, for example by means of an external thermostat, so that the duration of combustion can be adjusted as required Increase in the amount of combustion per unit time can shorten, which is done automatically thanks to an electronic circuit.
  • FIG. 9 shows, without taking any scale into account, an extremely advantageous embodiment of the device according to the invention.
  • the main difference compared to the device in FIG. 8 is that the hollow cylinder 36 is replaced with, in this embodiment, nine tubes 41, the free ends 42 of which are closed.
  • the tubes 41 have bores 43 and a blower 44 fills the tubes 41 with compressed air, which is blown through the bores 43 into a flame, not shown.
  • a thread 45 with which the tubes 41 are screwed into a distributor plate 46 and blocked by means of nuts 47, it is possible to set the blowing direction of the bores 43 as desired, ie the air coming from the blower 44 can both be blown into the axis of the flame, as well as more or less tangential to it, in order to specifically control a swirl. You can also achieve a mixture of axis blowing direction and tangential blowing direction. Furthermore, the bores 43 of one tube 41 can be made offset to those of another tube 41.
  • FIG. 9 shows two different possibilities.
  • the housing 49 of the fan 44 has openings 50 which are shielded from the outside air by means of a sleeve 51.
  • the fan sucks in exhaust gases via a double-walled hollow cylinder 52 and openings 50, which the fan 44, together with the outside air sucked in by it, who blows over the tubes 41 into the flame, not shown.
  • the advantage is that the cold outside air coming from the blower 44 is heated in the tubes 41 and therefore the flame cannot cool down, so that insufficient combustion due to cooling of the flame and thus reducing the heat evaporation of the heating oil is avoided.
  • the flame can be shortened so that the volume of the boiler can be kept small, which increases the efficiency of the heating, all the more so as the ultra-fine heating oil particles produced by the nozzle 1 according to the invention burn very quickly and do not have to be kept floating by means of an oversized volume of the secondary combustion air, as described.
  • the diameter of the nozzle channels 9 and 16 is at least 0.4 mm, that is to say can practically never clog, if only because the nozzle 1 (11) is blown through before and after the combustion process.
  • their cross sections are approximately 7 times larger than those of the mechanical atomizing nozzles, the hourly consumption quantity can be kept at 0.5 kg and, as described, can be increased continuously with only an increase in the air pressure in the pressure container 19 can be increased to 1.1kg.

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Description

VORRICHTUNG FÜR DIE VERDAMPFUNG VON BRENNSTOFFEN UND DIE SPEISUNG VON VERBRENNUNGSLUFT
Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Vorrichtung für die Verdampfung von Brennstoffen, bei der die zur Verdamp¬ fung herangezogene Luft gleichzeitig einen Teil der Ver¬ brennungsluft darstellt, wobei eine ultra-feine Partikel- grösse eine schnellere Verdampfung und somit eine bessere Verbrennung herbeiführt und somit die unerwünschten Rück¬ stände, speziell das NOx, limitiert, dabei, um die Min¬ derung der Rückstände zu unterstützen, sekundäre Verbren¬ nungsluft, senkrecht zur Flammenachse stehend, dieser bei¬ zumischen.
Die Verbrennung von organischen Stoffen, wie Heizöl, führt zur Bildung von Rückständen wie Kohlenmonoxid (CO), das zu Kohlendioxid (C02) verbrennt, Wasserstoff, der zu Wasserdampf oxydiert, sowie Stickstoffmonoxid (NO), das mit Luftsauerstoff zu N02 oxydiert, global als NOx be¬ zeichnet.
Die Heizöle enthalten neben den Kohlenwasserstoffen u.a. Chlor und Schwefel, wobei der Anteil an Schwefel umso höher liegt, je schwerer das Heizöl ist und kann 3.5 Gew. % erreichen.
Das Hauptproblem der derzeitigen Heizanlagen ist die Partikelgrösse des zerstäubten Heizöls, die, mittels einem Zerstäubungsdruck von ca. 15 Bar zu 80% zwischen 40 und 80 Mikron liegt.
Um eine optimale Verbrennung zu erreichen, werden die relativ grossen Tröpfchen mit einem Gebläse solange schwe¬ bend gehalten, bis sie verbrannt sind, was aber einerseits zu übergrossen Brennkesseln und zu einem zu grossen Luft¬ volumen pro Kilo Heizöl führt.
Speziell bei den Industrie-Oelbrennern ist eine gute 8Verbrennung problematisch, weil die Tropfchengrösse der dabei eingesetzten schweren Heizölen bei den bekannten me¬ chanischen Zerstäuberdüsen auch mit hohem Druck, mehr als 20 Bar, eine Partikelgrösse erreichen, die bei tiefstens 60 Mikron liegt. Hinzu kommt, dass es dabei sehr kleiner Düsenöffnungen bedarf, Durchmesser ca. 0.15 mm, die sich leicht verstopfen und zu Pannen führen.
Um die Viskosität der schweren Heizöle herabzusetzen, wird es 50°C bis 100°C erhitzt, was zwar die Partikel¬ grösse beeinflusst, aber nicht genügend, um eine maximale Verbrennung herbeizuführen, ganz abgesehen davon, dass die Erhitzung des Heizöls hohe Energiemengen verschlingt.
Die zugeführte Verbrennungsluftmenge, aber auch ihre Führung im Kessel und ihre Temperatur spielen ebenfalls eine entscheidende Rolle im Verbrennungsvorgang und mei¬ stens ist die Verbrennungsluftmenge überdimensioniert, so dass man praktisch nie diejenige einsetzt, die stöchi- metrisch notwendig wäre, weil man mit dieser allein zu grosse, unverbrannte Rückstände hätte.
Die übermässige Entstehung von NOx stellt ein wirk¬ liches Problem dar, weil es bei unvollständiger Verbren¬ nung mittels Wasserstoff und Wasserdampf zu Schwefel- Salz- und Salpetersäure führt, die zum bekannten sauren Regen führen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Brennstoffe, statt zu zerstäuben, zu verdampfen und die zur Verdampfung notwendige Luft als einen Teil der Ver¬ brennungsluft heranzuziehen.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch eine Vor¬ richtung für die Verdampfung von Brennstoffen und die Speisung von Verbrennungsluft, wie sie im Anspruch 1 defi¬ niert ist, gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend ausführlich beschrieben und mit vorteilhaften, nicht einschränkenden Ausführungs¬ beispielen bildlich dargestellt.
Dabei zeigt die Zeichnung in: Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemässen Zwei- stoffdüse, Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Schnittebene A - A der Fig. 1 eines Düsenkerns, Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Schnittebene A - A der Fig. 1 einer Düsenhülse, Fig. 4 eine Schnittansicht einer Düsenhülse gemäss Fig. 1 Fig. 5 eine Schnittansicht einer anderen Ausfuhrungsform einer erfindungsgemässen Zweistoffdüse, Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Schnittebene B - B der Fig. 5 der Düsenhülse, Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Schnittebene B - B der Fig. 5 des Düsenkerns, Fig. 8 eine schematische Darstellung des Funktions- prinzipes der erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 9 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt einer äusserst vorteilhaften Ausfuhrungsform der er- findungsgemässen Vorrichtung, Fig. 10 eine schematische Frontansicht der Vorrichtung gemäss der Fig. 9, die Verteilung der Sekundärverbrennungs-luft und eines eventuellen
Recyklings der Abgase zeigend. Grundsätzlich basiert die erfindungsgemässe Vor¬ richtung auf einer Vorrichtung zur Zerstäubung von Flüs¬ sigkeiten unter Beimischung von komprimiertem Gas, welche mit einem Druck von nur 1 Bar eine SAUTER-mean Partikel- grösse von 21.08 Mikron hat. Je nach Menge der beige¬ mischten Luft und dem Querschnitt der Düsenöffnung 9 kann die Partikelgrösse wesentlich herabgesetzt werden, so dass man von einer Verdampfung sprechen kann.
Diese Verdampfung ist die Grundlage der erfindungs- gemässen Vorrichtung und gewährleistet eine optimale Ver¬ brennung.
Die Fig. 1 zeigt eine Düsenhülse 1, in der ein Düsen¬ kern 2 gelagert ist, der eine Mischkammer 3 aufweist, in welche, parallel zur Kernachse liegenden Bohrungen 4 kom¬ primierte Luft und über Speisekanäle 5 und Tangential- kanäle 6 (siehe auch Fig. 2) unter Druck stehendes Heizöl einfliesst, so dass sich das Heizöl und die komprimierte Luft dort vermischen können. Die Düsenhülse 1 hat eine Ex¬ pansionskammer 7, eine Kompressionskammer 8 und einen Dü¬ senkanal 9. Die Tiefe der Expansionskammer 7 und der Kom¬ pressionskammer 8 bestimmen die Länge des Düsenkanals 9, wobei ein kurzer Düsenkanal 9 einen breiteren Konus abgibt als ein langer. Ferner zeigt die Fig. 4 einen konischen Düsenkanal 10, der einen noch breiteren Konus abgibt als ein gleichlanger, aber zylindrischer Düsenkanal 9. Die Durchmesser der Düsenkanäle 9 und 10 bestimmen die Heiz- ölausstossmenge pro Zeiteinheit: bei gleichbleibendem Druck ist diese klein mit einem kleinen Durchmesser, wobei aber die Durchmesser der Düsenkanäle 9 und 10 nicht klei¬ ner als 0.30 mm sind und, da man sie mit der Verdampfungs¬ luft reinigen kann, bleiben sie ständig durchgängig.
Die Speisekanäle 5 des Düsenkerns 2 münden in die Tan- gentialkanäle 6, die in die Mischkammer 3 münden, so dass ein aus den Speisekanälen 5 und den Tangentialkanälen 6 kommendes Heizöl in die Mischkammer 3 so eingestossen wird, dass es entlang deren Wandung in eine rotierende Be¬ wegung versetzt wird, in welche die komprimierte Luft über die Bohrung 4 senkrecht eingespresst wird, wobei sie sich dann nach einer ersten Kompressionsphase in der Mischkam¬ mer 3 in der Expansionskammer 7 entspannen kann, um danach in der Kompressionskammer 8 in das Heizöl hochkomprimiert zu werden. Dies führt dazu dass das Heizöl-Luftgemisch über den Düsenkanal 9 die Düsenhülse verlässt, wobei sich dann die hochkomprimierte Luft im Kontakt mit dem atmos¬ phärischen Druck explosionsartig entspannt und dadurch das Heizöl in feinste Tröpfchen zersprengt, die umso kleiner sind, als der Druck, unter dem Heizöl und Luft stehen, hoch ist und bei einem Arbeitsdruck von 3 - 5 Bar einen Durchmesser von weniger als 5 Mikron haben. Dadurch wird die Gesamtoberfläche des verdampften Brennstoffes enorm gross und es kann zur Verbrennung mehr Luftsauerstoff auf¬ genommen werden, was zu einer besseren Verbrennung, also zu einem besseren Heizwert führt, wodurch einerseits Heiz¬ öl eingespart wird und andererseits weniger Rückstände entstehen.
Die Fig. 5 zeigt eine andere Ausfuhrungsform einer Dü¬ seneinheit, aus einer Düsenhülse 11 und einem Düsenkern 12 bestehend, die speziell bei Brennstoffen eingesetzt wird, bei denen die Düseneinheit der Viskosität des Heizöls genau angepasst werden muss, wie z.B. bei schweren Heiz¬ ölen. Hätte man die Düseneinheit der Fig. 1 einer Viskosi¬ tät von mehr als 10 centipoises anzupassen, so müssten die Abänderungen sowohl an den Speisekanälen 5, den Tangen- tialkanälen 6 und der Mischkammer 3 des Düsenkern 2, wie auch an der Expansionskammer 7 der Düsenhülse 1 erfolgen. Bei der Ausführung gemäss der Fig. 5 sind die Abänderungen einfacher. In dieser Ausführung liegen die Speisekanäle 13 und die Tangentialkanäle 14 in der Düsenhülse 11, wobei die Tangentialkanäle 14 in die Kompressionskammer 15 mün¬ den, die den Düsenkanal 16 aufweist. Die Luft wird über Bohrungen 18 in die Mischkammer 17 geführt, welche mit der Kompressionskammer 15 in Verbindung steht. Will man diese Düseneinheit einer höheren Viskosität anpassen, so genügt es, die Mischkammer 17 des Düsenkerns 12 tiefer zu halten und die Durchmesser der Bohrungen zu vergrössern.
Die Fig. 8 zeigt ein Funktionsprinzip der erfindungs¬ gemässen Vorrichtung. Ein Druckbehälter 19, vorzugsweise aus DUROPLAST, ist mit einem Deckel 20 hermetisch ver¬ schlossen, der einen Drehkolbenkompressor 21 trägt, der mittels einem Motor 22 angetrieben wird. Im Druckbehälter 19 befindet sich ein Schwimmer 23 mit einer Nadel 24. Der Deckel 20 ist mit einem Ueberdruckventil 25 und einem Luftaustritt 26 versehen. Am Boden des Druckbehälters 19 befindet sich ein Heizöleinlauf 27, ein Heizölrücklauf 28, der zeitweilig mit der Nadel 24 verschlossen ist und der Heizölauslauf 29. Ein nicht dargestelltes Heizöl wird mit¬ tels einer Pumpe 30 in den Druckbehälter 19 gefördert, während gleichzeitig der Kompressor 21 den Druckbehälter 19 unter Luftdruck setzt, wobei die Höhe des Druckes mit dem Ueberdruckventil 25 einstellbar ist. Eine Üeberfullung des Druckbehälters 19 wird dadurch vermieden, das der Schwimmer 23 die Nadel 24 aus dem Rücklauf 28 zieht, so¬ bald eine vorbestimmte Menge Heizöl im Druckbehälter 19 liegt, sodass das überschüssige Heizöl wieder zur Ansaug¬ leitung der Pumpe 30 zurückfliess . Die Düsenhülse 1(11) mit dem Düsenkern 2(12) steckt in einem Verteilerblock 31. Dieser wird über den Luftaustritt 26 und einem Magnet¬ ventil 32 mit Druckluft versorgt, deren Volumen mit einem Nadelventil regulierbar ist. Das Heizöl wird, unter iden¬ tischem Druck wie die Luft stehend, über den Heizölauslauf 829 und ein Magnetventil 34 in den Verteilerblock 31 ge¬ drückt, wobei das Heizölvolumen mittels einem Nadelventil 35 einstellbar ist. Der Verteilerblock 31 trägt einen Ver- brennungshohlzylinder 36, der in Fluchtrichtung der Düsen¬ achse mit einem Sieb 37 versehen ist und Seitenlöcher 38 aufweist, die mit einem Schieber 39 mehr oder weniger verschliessbar sind. Ueber diese Seitenlöcher 38 kann Se- kundärverbrennungsluft, aus einem Gebläse 40 kommend, in den Hohlzylinder 36 und somit in das verdampfte, bereits mit Primärverbrennungsluft angereichtertem Heizöl, gebla¬ sen werden.
Nach Oeffnen des Magnetventils 32 strömt Druckluft wie beschrieben in die Mischkammer 3(17) des Düsenkerns 2(12) und bläst den Düsenkanal 9(16) durch, so dass nach Oeffnen des Magnetventils 34, das Heizöl einen "sauberen" Düsen¬ kanal 9(16) verdampft verlassen kann, um, gemischt mit der vom Druckbehälter 19 kommenden Druckluft als Heizöl- Luftgemisch gezündet zu werden. Will man eventuelles CO total verbrennen, so kann man ein Sieb 37 auf ca. 750°C erhitzen, so dass das CO, das bei 700°C zu C02 verbrennt, aus den Rückständen entfernt werden.
Da NOx bei 620°C in Stickstoff und Sauerstoff zer¬ fällt, kann dies mit dem Sieb 37 erreicht werden.
Zum Abstellen des Verbrennungsvorganges schliesst man zuerst das Magnetventil 34, so dass nur noch Druckluft den Düsenkanal 9(16) durchbläst und ihn von Heizölrückständen säubert.
Das Ueberdruckventil 25 kann aus einer Membran be¬ stehen, die sich mittels einem Magnetkern in einer elek¬ trischen Spule unter einem voreingestellten Strom hebt und überschüssigen Druck entweichen lässt, eine solche Ausfüh¬ rung, mit einem Potentiometer versehen, das den Strom der Spule steuert, erleichtert das Einstellen der Druckhöhe wesentlich, da es lediglich einer Veränderung des Stromes in der Spule bedarf, um den Widerstand der Membran gegen den Druck zu steigern oder zu mindern. Ein wesentlicher Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass sich die Heizöl¬ menge pro Zeiteinheit mittels dem Druck im Druckbehälter 19 stufenlos einstellen lässt, ohne dabei die Partikel- grösse wesentlich zu verändern.
Praktisch wird bei Drücken zwischen 1 und 4 Bar die Partikelgrösse um ca. 0.5 Mikron kleiner, hingegen steigt die Ausstossmenge bei diesen Druckwerten von 0,5kg auf ca. 1.1kg/Stunde. Dank dieser Möglichkeit kann man den Stun¬ denverbrauch stufenlos moduliert den Witterungsbeding¬ ungen, z.B. mittels einem Aussenthermostat, anpassen, so dass man die Verbrennungsdauer, je nach Bedarf, mittels Erhöhung der Verbrennungsmenge pro Zeiteinheit verkürzen kann, was dank einer elektronischen Schaltung automatisch erfolgt.
Die Fig. 9 zeigt, ohne jeglichem Masstab Rechnung zu tragen, eine äusserst vorteilhafte Ausfuhrungsform der er- findungsgemässen Vorrichtung. Der Hauptunterschied, ver¬ glichen zur Vorrichtung der Fig. 8 besteht darin, dass der Hohlzylinder 36 mit, in dieser Ausführung, neun Röhren 41 ersetzt wird, deren freie Enden 42 verschlossen sind. Die Röhren 41 weisen Bohrungen 43 auf und ein Gebläse 44 füllt die Röhren 41 mit Druckluft, welche über die Bohrungen 43 in eine nicht dargestellte Flamme geblasen wird. Dank einem Gewinde 45, mit dem die Röhren 41 in eine Verteiler¬ platte 46 geschraubt und mittels Muttern 47 blockiert wer¬ den, ist es möglich, die Blasrichtung der Bohrungen 43 be¬ liebig einzustellen, d.h., die vom Gebläse 44 kommende Luft kann sowohl in die Achse der Flamme, wie auch mehr oder weniger tangential zu ihr stehend, geblasen werden, um gezielt eine Verwirbelung zu steuern. Auch kann man damit eine Mischung von Achsenblasrichtung und Tangential- blasrichtung erreichen. Ferner können die Bohrungen 43 einer Röhre 41 versetzt zu denen einer anderen Röhre 41 angebracht werden.
Will man die Abgase rezirkulieren so zeigt die Fig. 9 zwei verschiedene Möglichkeiten. Das Gehäuse 49 des Ge¬ bläses 44 hat Oeffnungen 50, die mittels einer Hülse 51 gegen die Aussenluft abgeschirmt sind. Bei der einen Lö¬ sung saugt das Gebläse über einen doppelwandigen Hohl¬ zylinder 52 und Oeffnungen 50 Abgase an, die das Gebläse 44, zusammen mit der von ihm angesaugten Aussenluft, wie- der über die Röhren 41 in die nicht dargestellte Flamme bläst.
Bei der anderen Lösung, auch schematisch mit der Fig. 10 gezeigt, werden die Abgase über Aussenröhren 53, die mit Bohrungen 54 versehen sind, und Oeffnungen 50 des Ge¬ häuses 49 angesaugt und in beschriebener Weise in die Flamme geblasen.
Versuche haben gezeigt, dass Sekundarverbrennungsluft parallel zur Flammenachse, stromaufwärts von ihr kommend, die Flamme abkühlt, wodurch die Wärmeverdampfung des Heiz¬ öls herabgesetzt wird, was eine maximale Verbrennung ver¬ hindert.
Bei der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Lösung der Zuführung von Sekundärverbrennungsluft über die Röhren 41 hat den Vorteil, dass die vom Gebläse 44 kommende kalte Aussenluft in den Röhren 41 erhitzt wird und also die Flamme nicht abkühlen kann, so dass eine ungenügende Ver¬ brennung wegen Abkühlung der Flamme und somit Herabsetzen der Wärmeverdampfung des Heizöls vermieden wird.
Ferner kann man mit der senkrecht zur Flamme eingebla¬ senen Sekundärverbrennungsluft die Flamme verkürzen, so dass man das Volumen des Kessels klein halten kann, was den Wirkungsgrad der Heizung erhöht, dies umso mehr, als die von der erfindungsgemässen Düse 1 erzeugten ultra¬ feinen Heizölpartikel sehr schnell verbrennen und nicht, wie beschrieben, mittels einem überdimensionierten Volumen der Sekundärverbrennungsluft schwebend gehalten werden müssen.
Es ist hier zu unterstreichen, dass der Durchmesser der Düsenkanäle 9 und 16 kleinstens 0.4 mm ist, sich also praktisch nie verstopfen können, allein schon, weil die Düse 1(11) vor und nach dem Verbrennungsvorgang durchge¬ blasen wird. Trotz diesen grossen Düsenkanälen 9 und 16, ihre Querschnitte sind ca. 7 mal grösser als die der me¬ chanischen Zerstäuberdüsen, kann die Stundenverbrauchs¬ menge bei 0.5kg gehalten werden und, wie beschrieben, mit lediglich einer Erhöhung des Luftdrucks im Druckbehälter 19 stufenlos bis auf 1.1kg erhöht werden.
Diese kleinen Verbrennungsmengen pro Zeiteinheit ge¬ statten nun eine sehr grosse Marktlücke zu füllen.

Claims

PATENTANSPRUECHE
1. Vorrichtung für die Verdampfung von Brennstoffen und die Speisung von Verbrennungsluft, bestehend aus einer Dü¬ seneinheit (C), einer Brennstoff-Förderpumpe (30), einem Gebläse (40,44), Magnetventilen (32,34) und einem Verbren¬ nungszylinder (36,52,54), dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigkeit und ein Gas unter Druck, getrennt von einander, in die Düseneinheit (C) gestossen werden, der¬ art, dass sie sich erst in einer Kompressionskammer (8,15) der Düseneinheit (C) mischen und mittels dem Druck, unter dem Gas und Flüssigkeit stehen, über einen Düsenkanal (9,16) aus der Düseneinheit (C) ausgestossen werden.
2. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kompressor (21) in einem Druckbehälter (19), in welchem mittels Förderpumpe (30) Brennstoff gelagert wird, einen Luftdruck erzeugt, dessen Druckhöhe mittels einem Regler (25) einstellbar ist, dass im Druckbehälter (19) Mittel (23,24) vorgesehen sind, die ein Ueberfüllen des Druckbehälters (19) mit Brennstoff vermeiden, dass die Dü¬ seneinheit (C) aus einer Düsenhülse (1,11) und einem Dü¬ senkern (2,12) besteht, die mit einer Mischkammer (3,17), einer Expansionskammer ( 7 ) und einer Kompressionskammer (8,15) versehen sind, dass über Magnetventile (32,34), unter indentischem Druck stehend, Brennstoff und Druckluft aus dem Druckbehälter (19) in die Düseneinheit (C) ge- presst werden, derart, dass sich Brennstoff und Druckluft in den Kammern (3,17,7) so vermischen, dass in der Kom¬ pressionskammer (8,15) die Druckluft im Brennstoff hoch- komprimiert wird, welche dann beim Verlassen der Düsenein¬ heit (C) über den Düsenkanal (9,16) sich im Kontakt mit dem Aussendruck entspannt und den Brennstoff in feinste Tröpfchen zersprengt und dass diese Druckluft einen Teil der Verbrennungsluft darstellt, dass die Düseneinheit (C) in einem Verteilerblock (31) gelagert ist, in welchem Druckluft und Brennstoff, voneinander getrennt, der Düsen¬ einheit (C) zugeführt werden und dass Mittel vorgesehen sind, zusätzliche Verbrennungsluft, aus einem Gebläse (40,44) in eine Flamme zu blasen.
3. Vorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Mischkammer (3,17) im Verhältnis zur Viskosität des Brennstoffes veränderbar ist.
4. Vorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkern (2,12) Bohrungen (4,18) aufweist, deren Durchmesser im Verhältnis zur Viskosität des Brennstoffes veränderbar sind.
5. Vorrichtung gemäss Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Bohrungen (4,18) des Düsenkerns (2,12) parallel zur dessen Achse verlaufend, angebracht sind.
6. Vorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Düseneinheit verbundener Hohlzylinder (36) mit Seitenlöchern (38) versehen ist, deren Quer¬ schnitte mittels einem Schieber (39) veränderbar sind.
7. Vorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Sekundärverbrennungsluft mittels Röhren (41), die Bohrungen (43) aufweisen und deren freie Enden (42) ver¬ schlossen sind, senkrecht zur Flamme in diese geblasen wird.
8. Vorrichtung gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (52,54) vorgesehen sind, über welche das Ge¬ bläse (44) Abgase angesaugt und diese, gemischt mit ange¬ saugter Aussenluft über die Röhren (41 ) in die Flamme bläst.
9. Vorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff und die Verdampfungsdruckluft unter einem identischen Druck stehend in die Düseneinheit (C) gepresst werden.
10. Vorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (44) ein Axialgebläse ist.
11. Vorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (25) des Druckbehälters (19) elektrisch gesteuert wird.
12. Vorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sieb (37) vorgesehen ist, das elektrisch bis auf 750°C erhitzbar ist.
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