EP0927321A1 - Pre-vaporizing and pre-mixing burner for liquid fuels - Google Patents

Pre-vaporizing and pre-mixing burner for liquid fuels

Info

Publication number
EP0927321A1
EP0927321A1 EP97937567A EP97937567A EP0927321A1 EP 0927321 A1 EP0927321 A1 EP 0927321A1 EP 97937567 A EP97937567 A EP 97937567A EP 97937567 A EP97937567 A EP 97937567A EP 0927321 A1 EP0927321 A1 EP 0927321A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
pressure
burner
valve
burner according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP97937567A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0927321B1 (en
Inventor
Stephan Herrmann
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0927321A1 publication Critical patent/EP0927321A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0927321B1 publication Critical patent/EP0927321B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/44—Preheating devices; Vaporising devices
    • F23D11/441—Vaporising devices incorporated with burners
    • F23D11/448—Vaporising devices incorporated with burners heated by electrical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/24—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space

Definitions

  • the invention relates to a method for generating a combustible mixture of a liquid fuel and combustion air and a pre-evaporating and premixing burner for liquid fuels, with one or more fuel heaters for heating the liquid fuel before combustion.
  • heating oil EL in a pressure atomization burner for heating purposes or for the purposes of thermal process technology in the household and small consumption (HuK) sector.
  • the liquid heating oil EL is converted into a droplet mist under high pressure (500 to 2000 kPA) by means of an atomizing nozzle and at the same time mixed with the supplied combustion air.
  • high pressure 500 to 2000 kPA
  • the heating oil EL is atomized by means of compressed air.
  • the liquid heating oil EL is converted into a droplet mist under high pressure by means of an atomizing nozzle and at the same time mixed with the supplied combustion air.
  • the processes such as atomization, mixing, evaporation and gasification of the fuel as well as the combustion of the gasified fuel take place in a disorderly manner and interact with one another.
  • the individual drops of oil are surrounded by a flame.
  • a high exit speed leads to high flow noise, high blower output and larger burner dimensions.
  • An increase in the outlet cross-section, combined with a reduction in speed, means that ignition conditions already exist in the evaporation area and the intended fuel vaporization, which is decoupled from the combustion reaction, does not occur.
  • the momentum exchange between fuel and combustion air decreases, which also has a negative impact on the mixture.
  • a high exit speed at the swirl generator also prevents the flame from forming in the vicinity of the mixing device and thus leads to a reduced thermal load on these components. It must be concluded from this that in previous mixture preparation processes for oil burners, a reduction in pollutant emissions is always associated with an increase in the combustion air velocity and thus leads to an increase in noise emissions and the required blower output.
  • a reduction in the heating oil throughput is not possible with a burner system with a combustion output of 15 kW with conventional old-pressure atomizing nozzles.
  • the nozzle cross section cannot be further reduced for a throughput reduction.
  • the Pump pressure cannot be reduced arbitrarily, since the atomization quality deteriorates significantly.
  • Conventional oil burners are a heterogeneous system, i.e. the disperse phase heating oil EL and the dispersant air exist side by side as discrete phases and are separated by a phase boundary.
  • the coarsely dispersed fuel distribution resulting from the atomization does not allow the fuel to be mixed in front of the flame without prior evaporation, since the individual droplets of fuel sediment under the influence of gravity and are deposited on the mixing chamber walls. For this reason, a premixed surface burner construction, as can be used in the field of gas combustion, is not possible.
  • DE-C2-24 56 526 is a gasification device for heating oil and kerosene and DE-OS 14 01 756 an oil heating device is known in which the fuel is heated before atomization. Although the heating of the fuel leads to better and finer atomization, problems such as clogging of the lines, etc. occur due to deposits from cracked products.
  • the mixture of reactants is therefore completely spatially decoupled from the combustion reaction and not, as in conventional emission-reduced oil burners (so-called blue burners), only within a very small gasification zone upstream of the flame, which is in direct convective heat exchange with the flame via flue gas recirculation. Because the mixture of fuel and combustion air is no longer restricted to the gasification zone upstream of the flame, those known from gas burner technology are known
  • a combustion air blower can be completely dispensed with (atmospheric mixture formation);
  • the core of the pre-evaporative, premixing combustion technology is the heating of the liquid heating oil under high pressure. Evaporation of the heating oil takes place only at the nozzle outlet, in contrast to conventional evaporation burner constructions, in which the 01 hits a hot surface almost without pressure, whereby deposits of low-volatility heating oil components Episode are. Compliance with the aforementioned pressure condition in the operating phases in which heated heating oil in the hydraulic system of the burner avoids these deposits. Both during the heating phase and during the cooling phase, the oil lines from the pump to the heated fuel valve are closed in a pressure-tight manner or the pressure in the system is maintained by means of the oil pump or an expansion tank (e.g. metal bellows).
  • an expansion tank e.g. metal bellows
  • a fuel valve with "atomization characteristics" which releases the nozzle opening from a certain pressure.
  • the oil evaporation triggered by the drop in pressure at the valve outlet causes an extreme increase in volume and thus a significant reduction in throughput compared to the operation of the fuel valve with non-preheated heating oil.
  • a reduction in throughput is brought about by the decrease in viscosity associated with the preheating of the fuel.
  • the extreme preheating of the fuel makes it possible to make the nozzle opening considerably larger, especially with small throughputs, than is possible with conventional pressure atomizing systems.
  • the heating device is formed by at least one electric heating element, heating element or heating cartridge.
  • the heating device is designed in such a way that it heats the fuel to the desired temperature at maximum throughput.
  • the fuel valve can also be equipped with a temperature sensor, e.g. B. a thermocouple or the like. So that its temperature can be detected for controlling the heating power of the heating device.
  • a particularly simple exemplary embodiment provides that the heating device is provided in the fuel valve. You can the individual heating cartridges or the like. B. be used in bores. However, it is also conceivable that the heating device can be attached to the fuel valve, e.g. B. can be flanged so that there is direct contact between the heating device and the fuel valve.
  • the fuel valve is designed as a simplex nozzle with a closing piston.
  • the closing piston can be outside or inside the fuel valve.
  • a further development provides that the fuel valve has a return opening and can be combined with a return line. In this way a return system is created and the fuel valve serves as a return nozzle.
  • the return nozzle can have an integrated needle valve, for example, which closes the nozzle opening in a pressure-tight manner during the heating and cooling phase.
  • the movement of the valve lifter is made possible by the pressure difference between the supply and return pressure. Pumping around the heating oil with a small pressure difference between the supply and return pressure prevents insufficiently preheated heating oil from escaping.
  • an oil cooler that heats the combustion air can also be added before the pump enters be provided.
  • the proportion of gaseous fuel in the fuel / air mixture increases.
  • the momentum exchange between combustion air and fuel which affects the quality of the mixture, also increases with increasing air temperature.
  • a further development provides that an adjustable flow resistance for pressure regulation and an adjustable shut-off valve are provided in the return line.
  • a burner with a fuel valve that pours out into the open immediately after the valve lifter has the advantage that, depending on the degree of air preheating, a colloidally disperse or molecularly disperse fuel distribution occurs after the fuel atomization. Due to the stability of the colloidally dispersed or molecularly dispersed fuel, it is possible to mix the reactants in a large volume area before the flame without the fuel droplets being deposited on the walls of the mixing chamber. The mixture of the reactants is therefore completely spatially decoupled from the combustion reaction and not, as with conventional emission-reduced oil burners (so-called blue burners), only within a very small gasification zone upstream of the flame, which is in direct convective heat exchange with the flame via flue gas circulation.
  • the low temperature of the quasi-homogeneous mixture of the burner according to the invention permits intensive mixing in a large-volume mixing zone without the risk of self-ignition.
  • the mixture of fuel and combustion air is now not more limited to the gasification zone in front of the flame.
  • the use of a return nozzle in connection with extreme fuel preheating when the fuel is under pressure means that small firing capacities can be implemented reliably.
  • the great advantage is achieved that deposits from cracked products are avoided, since the fuel vaporization takes place in a free atmosphere and not on a hot surface in the presence of oxygen, as in the case of film evaporation burners.
  • the heating zone is in the immediate vicinity of the reaction body, but is spaced from it.
  • the heating zone is connected directly to the reaction body.
  • the fuel is heated by the reaction body, which usually glows during operation, when it passes through the heating zone. Separate heating devices are therefore not required during operation.
  • the heating can take place by means of radiation energy, by convection or, in the case of direct contact, by heat conduction.
  • the heating zone is designed as an annular channel.
  • a relatively large surface area is created for the inflowing fuel, so that it is relatively quickly z. B. can be heated by radiation.
  • a very large area is available for the heating.
  • the heating zone is designed as a coiled tubing.
  • the fuel to be heated is fed into this coiled tube, the coiled tube being directly illuminated by the reaction body.
  • the fuel is warmed up by providing an electrical heating cartridge that is connected to the heating zone.
  • the heating zone lies directly on the heating cartridge, so that the heat from the heating cartridge is transferred to the heating zone and from there to the fuel by heat conduction.
  • the heating cartridge can be designed as a heating element or as a heating coil.
  • the heating cartridge is connected in sections to an area guiding the fuel-air mixture, with a flame arrester being provided in the direction of the mixture preparation.
  • the heating cartridge also serves as an ignition device, the fuel-air mixture igniting on the generally glowing surface of the heating element. Separate ignition devices are therefore unnecessary.
  • Fig. 4 a Simplex nozzle designed
  • FIG. 6a a cross section according to FIG. 6. 1, the fuel lines 113, the air-carrying components 114, the fuel / air mixture-carrying components 115, the flue gas-carrying components 116 and the water lines 117 of the heating circuit 144 are shown schematically.
  • 1 consists of the functional units air preparation 118, fuel preparation 119, air control 121, fuel control 122, mixing zone 123 and reaction zone 124.
  • the air treatment 118 consists of a heat exchanger for air preheating 125, which extracts heat from the returned fuel 126 and releases it to the supplied combustion air 127.
  • the fuel preparation 119 consists of an electrically heated fuel heater 128, the heat exchanger 125 in the return line 126, which is coupled to the air preparation 118, and a heat exchanger 129, which transfers part of the heat released during the combustion reaction to the fuel preparation 119, and a return nozzle 130 with integrated needle valve.
  • the air control 121 consists of a fan 131 and an air throttle 132, which can be actuated electromechanically or mechanically, whereby an automatic adaptation of the conveyed air mass flow to the current air requirement of the furnace is possible.
  • the burner control system switches on the burner motor, which is coupled to the oil pump 62 (FIG. 2) and the fan 131.
  • the shut-off valves 53, 54 and 55 are initially closed. Thereafter, the electromechanically actuated shut-off valve 53 in the flow line 56 and the electromechanically actuated shut-off valve 55 in the secondary branch 58 of the return line 57 open.
  • the burner control unit switches on the electrically operated heating element 133 in the fuel heater 128.
  • the oil pump 62 delivers m this Operating phase, the fuel through the fuel preparation 119 and the heat exchanger 125 coupled to the air treatment 118.
  • the needle valve in the return nozzle 130 remains closed due to the low pressure difference between the measuring points for supply pressure 33 and return pressure 134.
  • This pressure difference is variably adjustable by means of the mechanically actuated pressure control valves 60 and 59.
  • the minimum pressure in this system corresponds to the pressure value that can be determined at the measuring point for the return pressure 134. In all components through which heated fuel flows, there is therefore an overpressure compared to atmospheric pressure. This ensures that no low-boiling fuel components evaporate during fuel heating and the remaining high-boiling fuel components do not form deposits in the hydraulic system. In addition, pumping around the fuel prevents premature heating of insufficiently preheated fuel from the return flow use 130.
  • the return pressure drops when the required oil temperature is reached in the swirl chamber of the return nozzle 130 and the needle valve releases the nozzle bore.
  • the fuel is atomized in the mixing chamber 123 and forms a combustible mixture with the supplied combustion air 127, which burns in the reaction zone 124.
  • Either a conventional high-voltage ignition system or an electrically heated ignition element is provided to ignite the mixture.
  • Another possibility is to use the high surface temperature of the electrically heated fuel heater 128 to ignite the mixture.
  • the return nozzle 130 is designed as a swirl nozzle as in a conventional pressure atomizing burner.
  • the throughput decreases with increasing fuel temperature.
  • the use of a return nozzle 130 also has the advantage that the ratio between the reclaimed fuel and the atomized amount of fuel is constant at a constant supply pressure a large control range 1:10 can be changed by throttling the jerk pressure.
  • the heated, pressurized fuel is atomized within the dispersant air.
  • the proportion of colloidally dispersed oil droplets and homogeneously mixed molecules depends on the fuel composition influenced by temperature and pressure-dependent chemical reactions (e.g. cracking reactions with fuel heating oil EL) and the degree of air preheating.
  • the colloidally dispersed fuel in this system is aggregated into droplets that are so extensive that they are separated from the dispersant air by a phase boundary.
  • the particles are so small that their behavior largely corresponds to that of dissolved molecules.
  • the electrical heating element 133 is switched off.
  • the energy required for fuel heating is coupled out of the reaction zone 124.
  • the heat exchanger in the reaction zone 129 and the fuel heater 128 can be designed as a structural unit.
  • the burner control first closes the shut-off valve 54 in the return line 57 and the shut-off valve 55 in the branch 58 of the return line 57. This reduces the pressure difference between the forward and return flow at measuring points 133 and 134 and closes the needle valve in the return nozzle 130.
  • the combustion reaction is interrupted.
  • Fuel preparation 119 prevents the still hot fuel from evaporating after the burner has been switched off. Finally, the burner control closes the electromechanically operated shut-off valve 53 in the feed line 56 and switches off the burner motor.
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of a burner valve, designated overall by 201.
  • This burner valve 201 has a housing 202 with a valve nozzle bore 203, which mounts a supply line (not shown) via an opening 204.
  • the fuel valve 201 can be provided with an additional opening 205, which also flows into the valve nozzle bore 203.
  • a Rucklau line (not shown) can be connected to this additional opening 205, so that the fuel valve 201 can be used both in a pure flow system and in a return system.
  • the opening 205 is closed with a stopper.
  • a valve nozzle 206 into which a valve tappet 207 is inserted, is screwed into the valve nozzle bore 203.
  • This valve lifter 207 is held in a closed position by means of a closing spring 208. If the pressure in the valve nozzle bore 203 rises above a certain value, then the valve nozzle 206 opens automatically by the valve tappet 207 being pushed out.
  • heating cartridges 209 are inserted into corresponding bores or other recesses in the housing 202. If the housing 202 is heated via these heating cartridges 209, which are operated electrically, then the fuel located in the valve nozzle bore 203 is also heated.
  • the valve nozzle bore 203 thus serves as a preheating chamber 210. The fuel emerging from the valve nozzle 206 is preheated, which results in the advantages mentioned above.
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of a fuel valve, designated overall by 211, which has a slightly modified structure.
  • the preheating chamber 210 opens into a simplex nozzle 212, which is closed by a valve tappet 213.
  • the valve plate 214 is lifted from the opening of the simplex nozzle 212 when a certain pressure of the fuel in the preheating chamber 210 is reached. Since the features of a simplex nozzle are known, ie the inversely proportional relationship between the throughput and the temperature of the fuel, this will not be dealt with in more detail.
  • the bearing 215 of the valve lifter 213 is only shown as an example in FIG. Other constructions are conceivable and should also be covered by the invention.
  • the fuel valves 201 and 211 are provided with a heating device 216 formed by heating cartridges 209, the heating cartridges 209 being inserted into corresponding openings in the exemplary embodiments.
  • the heating device 216 is fitted to the fuel valves 201 and 211 in a form-fitting manner.
  • the housing 202 of the fuel valve 201 or 211 is heated via the heating cartridges 209 and via this housing 202 the fuel located in the preheating chamber 210.
  • the valve tappet 207 or 213 is raised and fuel can escape from the fuel valve 201 or 211.
  • the heated fuel escaping under pressure nebulizes during expansion and can be optimally mixed with the preheated combustion air.
  • FIG. 5 shows a burner, designated as a whole by 301, which has the structure described below.
  • a heat exchanger element 303 in which the fuel is preheated, is located within a rotationally symmetrical reaction body 302. This is via a supply line
  • Line 309 flows into a return nozzle 310, which opens from a certain pressure prevailing in line 309 and atomizes the fuel into an inner mixing chamber 311.
  • the return nozzle 310 When the return nozzle 310 is closed or open, the fuel supplied via line 309 is fed via a return line 315 returned to the tank.
  • This return line 315 is located in the vicinity of the line 313, so that the fuel in the return line 315 is cooled via the air flowing through the line 313 or the air is heated via this fuel.
  • a special oil cooler is provided, which is either flowed through by the combustion air supplied or by the oil mass flow or both.
  • the heat exchanger element 303 has a circumferential groove 316, in which a heating element 317 in the form of a heating coil 318 is inserted.
  • the inner sleeve 306 is preheated via this heating coil 318, and the fuel located in the annular channel 305 is preheated via this.
  • the fuel in the ring channel 305 is under pressure.
  • the inner sleeve 306 is pressed onto the heating coil 318 and welded on its end faces, as a result of which the heating coil 318 is fixed and protected.
  • the heating coil 318 can additionally be equipped with a thermocouple (not shown).
  • the return nozzle 310 is located in a union nut 319, so that when necessary, for. B. to repair or
  • valve tappet 320 On the rear side of the nozzle 310, the valve tappet 320 can be seen, which is prestressed by a compression spring 321.
  • the fuel valve can also contain the spring as a structural unit.
  • the mixture is fed to the reaction body 302 from this outer mixing chamber 324 and flows radially outward through it. After ignition, the mixture burns outside of the reaction body 302, the reaction body 302 glowing during operation.
  • the radiant heat of the Reaction body 302 is transmitted radially inward both to the fuel-air mixture located between reaction body 302 and heat exchanger element 303 and to outer sleeve 307, as a result of which the mixture and the fuel located in ring channel 305 are heated.
  • the heating element 317 to which energy is supplied via the electrical lines 325, is switched off or, for the purpose of maintaining a certain temperature, for. B. clocked operated by a controller.
  • the flame is monitored on the outside of the reaction body 302 via a flicker detector 326 which looks into the combustion chamber or into the premixing area and which looks through the reaction body 302 from below. Flame monitoring by means of an ionization electrode which is arranged above or protrudes into the reaction body is also possible.
  • the embodiment of a burner shown in FIG. 5 has the significant advantage that, due to the small distance of the oil filament in the annular channel 305 from the radiation source formed by the reaction body 302, the fuel is heated up in a very short time, in particular in the starting phase.
  • the heat flows radially from the inside to the oil film.
  • the radiation heat emitted by the reaction body heats up the outer sleeve of the ring channel. This transfers the heat to the oil film.
  • the heating takes place through the emission of heat (radiation, conduction) from the reaction body.
  • the ring channel 305 offers a large one
  • the rotationally symmetrical reaction body 302 can also be designed as a flat body, a heat exchanger for heating up the fuel also having to be provided directly below this flat body instead of the annular channel 305.
  • the heat exchanger element 303 makes direct contact with the reaction body 302, as a result of which the fuel located in the connecting line 308 is warmed up via a hot line.
  • the heating element 317 for heating the fuel in the starting phase is designed as a heating rod 327, which is inserted into a corresponding bore 328 (see FIG. 6a) of the heat exchanger element 303.
  • This bore 328 is broken open over a part of its length in a segment-like manner, so that the heating rod 327 is openly accessible in this area 329.
  • This area 329 is connected via an opening 330 and a connecting line 331 to a chamber 332, which in turn is connected to the outer mixing chamber 324 via the annular channel 333.
  • the fuel-air mixture which can enter the cutout 330 via the connecting line 331 can ignite on the glowing heating element 327, so that the flame can penetrate the reaction body 302, causing the burner 301 to start is set.
  • the flame is pushed back out of the breakout 330 into the chamber 332 by the relatively small cross-section of the connecting line 331 and the length thereof, which creates a secure flame arrester.
  • the high speed of the fuel-gas mixture and the small spacing of the faces and the relatively large length of the faces (separation distance) of the connecting line 331 prevent the mixture in the chamber 332 from igniting.
  • Heat exchanger element 303 wrapped around a tube coil 333, in which the fuel is carried.
  • This coiled tubing 333 is connected both to the connecting line 308 and to the line 309, the coiled tubing 333 also being flowed through in countercurrent.
  • This coiled tube 333 is illuminated by the glowing reaction body 322, whereby the fuel flowing therein is heated.

Abstract

The invention concerns a pre-vaporizing and pre-mixing burner for liquid fuels which has a fuel feed line (56), a pump which pressurizes the fuel in the feed line, a mixing region (123) and a fuel valve (119) which opens out into the mixing region and by means of which the fuel is atomized and fed to the air for combustion (127). According to the invention, the fuel is vaporized in an optimum manner in that the fuel valve opens automatically as from a given fuel pressure, and a heating device (128) is associated with the fuel valve.

Description

Vorverdarapfender und vorvermischender Brenner für flüssige BrennstoffePre-dispensing and premixing burner for liquid fuels
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines brennbaren Gemisches aus einem flussigen Brennstoff und Verbrennungsluft sowie einen vorverdampfenden und vorvermischenden Brenner für flussige Brennstoffe, mit einem oder mehreren Brennstofferhitzern zur Erwärmung des flüssigen Brennstoffes vor der Verbrennung.The invention relates to a method for generating a combustible mixture of a liquid fuel and combustion air and a pre-evaporating and premixing burner for liquid fuels, with one or more fuel heaters for heating the liquid fuel before combustion.
Es ist bekannt, im Bereich Haushalt und Kleinverbrauch (HuK) Heizöl EL in einem Druckzerstaubungsbrenner für Heizzwecke oder für Zwecke der thermischen Prozeßtechnik zu verbrennen. Das flussige Heizöl EL wird unter hohem Druck (500 bis 2000 kPA) mittels einer Zerstäuberdüse in einen Tropfchennebel verwandelt und dabei gleichzeitig mit der zugefuhrten Verbrennungsluft vermischt. Außerdem existiert ein Verfahren bei dem das Heizöl EL mittels Druckluft zerstaubt wird. Daruberhmaus existieren Verdampfungsbrennerkonstruktionen bei denen der flüssige Brennstoff an der Oberflache eines beheizten Korpers, der von Verbrennungsluft umgeben ist, verdampft.It is known to burn heating oil EL in a pressure atomization burner for heating purposes or for the purposes of thermal process technology in the household and small consumption (HuK) sector. The liquid heating oil EL is converted into a droplet mist under high pressure (500 to 2000 kPA) by means of an atomizing nozzle and at the same time mixed with the supplied combustion air. There is also a process in which the heating oil EL is atomized by means of compressed air. In addition, there are evaporative burner designs in which the liquid fuel evaporates on the surface of a heated body, which is surrounded by combustion air.
Den bisherigen Brennern liegen folgende Probleme zugrunde: Das flüssige Heizöl EL wird in herkömmlichen Olbrennern unter hohem Druck mittels einer Zerstäuberdüse in einen Tropfennebel verwandelt und dabei gleichzeitig mit der zugefuhrten Verbrennungsluft vermischt. Die Vorgange wie Zerstäubung, Mischung, Verdampfung und Vergasung des Brennstoffes sowie die Verbrennung des vergasten Brennstoffes laufen ungeordnet nebeneinander ab und stehen in Wechselwirkung miteinander. Die einzelnen Oltropfen sind von einer Flammenhulle umgeben. Die hohen Temperaturen in Tropfennahe losen bei gleichzeitig herschendem Luftmangel Crackvorgange aus, bei denen Ruß gebildet wird.The previous burners are based on the following problems: In conventional oil burners, the liquid heating oil EL is converted into a droplet mist under high pressure by means of an atomizing nozzle and at the same time mixed with the supplied combustion air. The processes such as atomization, mixing, evaporation and gasification of the fuel as well as the combustion of the gasified fuel take place in a disorderly manner and interact with one another. The individual drops of oil are surrounded by a flame. The high temperatures in the vicinity of the droplets, combined with a lack of air, trigger cracking processes in which soot is formed.
Heutige Blaubrenner vermeiden die Rußentstehung, indem sie den Brennstoff vor der Verbrennung in der Flammenwurzel verdampfen. Aus der Flammenzone ruckgefuhrte heiße Rauchgase verdampfen hierbei das aus einer Drallduse austretende Olspray. Der Wassergehalt der ruckgefuhrten Rauchgase verhindert die Bildung langkettiger Kohlenwasserstoffe, die sich nur unter Rußbildung verbrennen lassen. Die Methode der Abgasrezirkulation senkt neben den Rußemissionen auch die Stickoxidemissionen . Um eine genügend große Menge heißen Rauchgases in die Flammenwurzel zu fordern ist eine entsprechend große Induktionswirkung des Brennstoff-/Luftstrahls innerhalb der Gemischaufbereitung erforderlich. Der induzierte Massenstrom wird zum Einen durch die Geschwindigkeit des austretenen Gemischstroms als auch durch den Querschnitt des Freistrahls beemflusst. Beide Parameter können nur in bestimmten Grenzen variiert werden. Eine hohe Austrittsgeschwindigkeit fuhrt zu hohen Stro ungsgerauschen, einer hohen Geblaseleistung und größeren Brennerabmessungen . Eine Vergrößerung des Austrittsquerschnittes , verbunden mit einer Geschwindigkeitsreduzierung fuhrt dazu, daß bereits Zundbedmgungen im Verdampfungsbereich vorliegen und so die beabsichtigte, von der Verbrennungsreaktion entkoppelte BrennstoffVerdampfung nicht eintritt. Daruberhinaus nimmt der Impulsaustausch zwischen Brennstoff und Verbrennungsluft ab, wodurch auch die Mischung negativ beemflusst wird. Eine hohe Austrittsgeschwindigkeit am Drallerzeuger verhindert daruberhinaus die Flammenbildung im Nahbereich der Mischeinrichtung und fuhrt damit zu einer verringerten thermischen Belastung dieser Bauteile. Daraus ist zu folgen, daß bei bisherigen Gemischaufbereitungsverfahren für Olbrenner eine Reduzierung der Schadstoffemissionen immer im Zusammenhang mit einer Erhöhung der Verbrennungsluftgeschwindigkeit steht und damit zu einer Steigerung der Gerauschemissionen und erforderlichen Geblaseleistung fuhrt.Today's blue burners prevent soot formation by evaporating the fuel in the flame root before it is burned. Evacuated hot flue gases evaporate from the flame zone here the oil spray emerging from a swirl nozzle. The water content of the recirculated flue gases prevents the formation of long-chain hydrocarbons, which can only be burned with soot formation. In addition to soot emissions, the exhaust gas recirculation method also reduces nitrogen oxide emissions. A correspondingly large induction effect of the fuel / air jet within the mixture preparation is required in order to demand a sufficiently large amount of hot flue gas into the flame root. The induced mass flow is influenced on the one hand by the speed of the mixture flow emerging and by the cross section of the free jet. Both parameters can only be varied within certain limits. A high exit speed leads to high flow noise, high blower output and larger burner dimensions. An increase in the outlet cross-section, combined with a reduction in speed, means that ignition conditions already exist in the evaporation area and the intended fuel vaporization, which is decoupled from the combustion reaction, does not occur. In addition, the momentum exchange between fuel and combustion air decreases, which also has a negative impact on the mixture. A high exit speed at the swirl generator also prevents the flame from forming in the vicinity of the mixing device and thus leads to a reduced thermal load on these components. It must be concluded from this that in previous mixture preparation processes for oil burners, a reduction in pollutant emissions is always associated with an increase in the combustion air velocity and thus leads to an increase in noise emissions and the required blower output.
Eine Reduzierung des Heizoldurchsatzes ist bei einem Brennersystem mit einer Feuerungsleistung von 15 kW bei herkömmlichen Oldruckzerstauberdusen nicht möglich. Aus Gründen der Zuverlässigkeit ist der Dusenquerschnitt für eine Durchsatzreduzierung nicht weiter herabsetzbar. Auch der Pumpendruck ist nicht beliebig reduzierbar, da sich die Zerstaubungsqualitat deutlich verschlechtert.A reduction in the heating oil throughput is not possible with a burner system with a combustion output of 15 kW with conventional old-pressure atomizing nozzles. For reasons of reliability, the nozzle cross section cannot be further reduced for a throughput reduction. Also the Pump pressure cannot be reduced arbitrarily, since the atomization quality deteriorates significantly.
Bei herkömmlichen Olbrennern handelt es sich um ein heterogenes System, d.h. die disperse Phase Heizöl EL und das Dispersionsmittel Luft existieren als diskrete Phasen nebeneinander, und sind durch eine Phasengrenze getrennt. Die durch die Zerstäubung entstandene grobdisperse Brennstoffverteilung ermöglicht es nicht den Brennstoff ohne vorherige Verdampfung vor der Flamme zu mischen, da die einzelnen Brennstofftropfchen unter Einfluß der Schwerkraft sedimentieren und sich an den Mischkammerwänden niederschlagen. Aus diesem Grund ist eine vormischende Oberflächenbrennerkonstruktion, wie sie im Bereich der Gasverbrennung einsetzbar ist, nicht möglich.Conventional oil burners are a heterogeneous system, i.e. the disperse phase heating oil EL and the dispersant air exist side by side as discrete phases and are separated by a phase boundary. The coarsely dispersed fuel distribution resulting from the atomization does not allow the fuel to be mixed in front of the flame without prior evaporation, since the individual droplets of fuel sediment under the influence of gravity and are deposited on the mixing chamber walls. For this reason, a premixed surface burner construction, as can be used in the field of gas combustion, is not possible.
Moderne Gasbrennerkonstruktionen zeigen, daß eine Reduzierung der Stickoxidemissionen am effektivsten durch ein Vor ischbrennersystem zu lösen ist.Modern gas burner designs show that a reduction in nitrogen oxide emissions can be solved most effectively by a pre-burner system.
Mit der DE-C2-24 56 526 ist eine Vergasungseinrichtung für Heizöl und Kerosm und mit der DE-OS 14 01 756 ist eine Ölheizvorrichtung bekannt geworden, bei der der Brennstoff vor der Zerstäubung erwärmt wird. Zwar führt die Erwärmung des Brennstoffes zu einer besseren und feineren Zerstäubung, jedoch treten durch Ablagerungen aus Crackprodukten Probleme, wie Zusetzen der Leitungen usw., auf.DE-C2-24 56 526 is a gasification device for heating oil and kerosene and DE-OS 14 01 756 an oil heating device is known in which the fuel is heated before atomization. Although the heating of the fuel leads to better and finer atomization, problems such as clogging of the lines, etc. occur due to deposits from cracked products.
Die obengenannten Probleme werden durch die in Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.The above problems are solved by the features listed in claim 1.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich bei dem der Erfindung zugrundeliegenden Verfahren, je nach Grad der Luftvorwarmung, nach der BrennstoffZerstäubung eine kolloiddisperse oder molekulardisperse BrennstoffVerteilung einstellt. Eine Mischform aus beiden Verteilungsarten ist ebenfalls denkbar. Aufgrund der Stabilität des kolloiddispers verteilten Brennstoffes ist es möglich die Reaktanten bereits vor der Flamme zu mischen, ohne daß sich die Brennstofftropfchen an den Mischkammerwanden niederschlagen. Die Mischung der Reaktanten ist daher vollständig räumlich entkoppelt von der Verbrennungsreaktion möglich und nicht wie bei herkömmlichen emissionsreduzierten Olbrennern (sog. Blaubrennern) nur innerhalb einer sehr kleinen, der Flamme vorgelagerten Vergasungszone, die über Rauchgasrezirkulation in direktem konvektiven Wärmeaustausch mit der Flamme steht. Dadurch, daß die Mischung von Brennstoff und Verbrennungsluft nun nicht mehr auf die, der Flamme vorgelagerten Vergasungεzone beschränkt ist, sind die aus der Gasbrennertechnik bekanntenThe advantages achieved by the invention consist, in particular, in the fact that, in the method on which the invention is based, depending on the degree of air preheating, a colloidally disperse or molecularly disperse fuel distribution occurs after the fuel atomization. A mixed form of both types of distribution is also conceivable. Because of the stability of the colloidally dispersed fuel, it is possible to mix the reactants before the flame without the fuel droplets being deposited on the walls of the mixing chamber. The mixture of reactants is therefore completely spatially decoupled from the combustion reaction and not, as in conventional emission-reduced oil burners (so-called blue burners), only within a very small gasification zone upstream of the flame, which is in direct convective heat exchange with the flame via flue gas recirculation. Because the mixture of fuel and combustion air is no longer restricted to the gasification zone upstream of the flame, those known from gas burner technology are known
Vormischbrennerkonstruktionen, die eine sehr intensive Mischung der Reaktanten ermöglichen, nun auch für flüssige Brennstoffe anwendbar. Damit sind die bekannten Vorteile dieser Brennertechnolgie nun auch für flüssige Brennstoffe nutzbar. Hierzu gehören:Premix burner designs that enable a very intensive mixing of the reactants can now also be used for liquid fuels. The known advantages of this burner technology can now also be used for liquid fuels. These include:
(a) Niedrige Emissionen (Ruß, Stickoxid, Kohlemonoxid ) bei Anwendung eines Oberflächenverbrennungssystems;(a) Low emissions (soot, nitrogen oxide, carbon monoxide) when using a surface combustion system;
(b) niedrige Geräuschemissionen;(b) low noise emissions;
(c) kleine Gebläseleistung;(c) small blower output;
(d) vollständiger Verzicht auf ein Verbrennungsluftgebläse möglich (atmosphärische Gemischbildung);(d) a combustion air blower can be completely dispensed with (atmospheric mixture formation);
(e) kompakte Wärmeerzeugerkonstruktion durch direkte Ankopplung der Heizkreisseitigen Wärmetauscher an die raumlich exakt festlegbare Reaktionszone .(e) compact heat generator design through direct coupling of the heat exchanger on the heating circuit side to the reaction zone that can be precisely defined in terms of space.
Kern der vorverdampfenden, vormischenden Verbrennungstechnik stellt die Erwärmung des flüssigen Heizöls unter hohem Druck dar. Eine Verdampfung des Heizöls findet erst am Dusenaustritt statt, im Gegensatz zu konventionellen Verdampfungsbrennerkonstruktionen, bei denen das 01 nahezu drucklos auf eine heiße Oberflache trifft, wobei Ablagerungen niederfluchtiger Heizolbestandteile die Folge sind. Die Einhaltung der vorgenannten Druckbedingung in den Betriebsphasen, in denen sich erwärmtes Heizöl im Hydrauliksystem des Brenners befindet, vermeidet diese Ablagerungen. Sowohl während der Aufheizphase als auch während der Abkühlphase sind die Ölleitungen von der Pumpe zum beheizten Brennstoffventil druckdicht verschlossen oder der Druck im System wird mittels der Ölpumpe oder eines Ausgleichsgefäßes (z.B. Metallfaltenbalg) aufrechterhalten.The core of the pre-evaporative, premixing combustion technology is the heating of the liquid heating oil under high pressure. Evaporation of the heating oil takes place only at the nozzle outlet, in contrast to conventional evaporation burner constructions, in which the 01 hits a hot surface almost without pressure, whereby deposits of low-volatility heating oil components Episode are. Compliance with the aforementioned pressure condition in the operating phases in which heated heating oil in the hydraulic system of the burner avoids these deposits. Both during the heating phase and during the cooling phase, the oil lines from the pump to the heated fuel valve are closed in a pressure-tight manner or the pressure in the system is maintained by means of the oil pump or an expansion tank (e.g. metal bellows).
Beim erfindungsgemäßen System, wird ein Brennstoffventii mit "Zerstäubungscharakteristik" verwendet, das ab einem bestimmten Druck die Düsenöffnung freigibt. Die durch die Druckabsenkung am Ventilaustritt ausgelöste Ölverdampfung bewirkt eine extreme Volumenzunahme und damit eine erhebliche Durchsatzreduzierung gegenüber dem Betrieb des Brennstoffventils mit nicht vorgewärmtem Heizöl. Bei Einsatz einer Dralldüse wird eine Durchsatzreduzierung durch die mit der Vorwärmung des Brennstoffes verbundene Viskositätsabnahme hervorgerufen. Mit zunehmender Brennstofftemperatur nimmt der Luftkern innerhalb der Düsenöffnung zu und der Brennstoffdurchsatz ab. Die extreme Vorwärmung des Brennstoffs ermöglicht es, die Düsenöffnung insbesondere bei kleinen Durchsätzen erheblich größer zu gestalten, als dies bei konventionellen Druckzerstäubersystemen möglich ist. Durch den Einsatz des Drallprinzips in einer Rücklaufdüse mit integriertem Nadelventil ist die Feuerungsleistung des Brenners weiter absenkbar.In the system according to the invention, a fuel valve with "atomization characteristics" is used which releases the nozzle opening from a certain pressure. The oil evaporation triggered by the drop in pressure at the valve outlet causes an extreme increase in volume and thus a significant reduction in throughput compared to the operation of the fuel valve with non-preheated heating oil. When using a swirl nozzle, a reduction in throughput is brought about by the decrease in viscosity associated with the preheating of the fuel. With increasing fuel temperature, the air core inside the nozzle opening increases and the fuel throughput decreases. The extreme preheating of the fuel makes it possible to make the nozzle opening considerably larger, especially with small throughputs, than is possible with conventional pressure atomizing systems. By using the swirl principle in a return nozzle with an integrated needle valve, the burner's firing capacity can be further reduced.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung von wenigstens einem elektrischen Heizstab, Heizelement oder Heizpatrone gebildet wird. Die Heizeinrichtung ist so ausgelegt, dass sie bei maximalem Durchsatz an Brennstoff diesen auf die gewünschte Temperatur erwärmt. Vorteilhaft kann das Brennstoffventii zusätzlich mit einem Temperatursensor, z. B. einem Thermoelement oder dergl. versehen sein, so dass dessen Temperatur zur Regelung der Heizleistung der Heizeinrichtung erfaßbar ist.In a development of the invention it is provided that the heating device is formed by at least one electric heating element, heating element or heating cartridge. The heating device is designed in such a way that it heats the fuel to the desired temperature at maximum throughput. Advantageously, the fuel valve can also be equipped with a temperature sensor, e.g. B. a thermocouple or the like. So that its temperature can be detected for controlling the heating power of the heating device.
Ein besonders einfaches Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Heizeinrichtung im Brennstoffventii vorgesehen ist. Dabei können die einzelnen Heizpatronen oder dergl. z. B. in Bohrungen eingesetzt sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Heizeinrichtung an das Brennstoffventii anbaubar, z. B. anflanschbar ist, so dass ein direkter Kontakt zwischen Heizeinrichtung und Brennstoffventil besteht.A particularly simple exemplary embodiment provides that the heating device is provided in the fuel valve. You can the individual heating cartridges or the like. B. be used in bores. However, it is also conceivable that the heating device can be attached to the fuel valve, e.g. B. can be flanged so that there is direct contact between the heating device and the fuel valve.
Bei einem Ausfuhrungsbeispiel ist das Brennstoffventii als Simplexduse mit Schließkolben ausgebildet. Dabei kann der Schließkolben außerhalb oder auch innerhalb des Brennstoffventils liegen.In one exemplary embodiment, the fuel valve is designed as a simplex nozzle with a closing piston. The closing piston can be outside or inside the fuel valve.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Brennstoffventii eine Rucklauföffnung aufweist und mit einer Rucklaufleitung kombinierbar ist. Auf diese Weise wird ein RucklaufSystem geschaffen, und das Brennstoffventii dient als Rucklaufduse .A further development provides that the fuel valve has a return opening and can be combined with a return line. In this way a return system is created and the fuel valve serves as a return nozzle.
Bei Auslegung des Hydrauliksyεtems als Rucklaufsyste ist eine direkte elektrische Beheizung des Ventils bzw. des Ventilkorpers nicht notwendig. Es genügt, den Brennstoff in einem vom Brennstoffventii entfernten, in Stromungsrichtung vor dem Ventil angeordneten elektrisch beheizten Brennstofferhitzer zu erwarmen. Ein Umpumpen des Brennstoffs bei geringer Druckdifferenz zwischen Vor- und Rucklaufdruck vor dem Offnen des Ventils bewirkt eine Erwärmung des Brennstoffvolumens innerhalb des Ventils. Ein Austreten ungenügend vorgewärmten Brennstoffs unmittelbar nach dem Offnen des Brennstoffventils wird dadurch vermieden.When the hydraulic system is designed as a return system, direct electrical heating of the valve or the valve body is not necessary. It is sufficient to heat the fuel in an electrically heated fuel heater which is distant from the fuel valve and is arranged upstream of the valve in the direction of flow. Pumping around the fuel at a low pressure difference between the supply and return pressure before opening the valve causes the fuel volume inside the valve to heat up. Leakage of insufficiently preheated fuel immediately after opening the fuel valve is avoided.
Die Rucklaufduse kann z.B. ein integriertes Nadelventil aufweisen, das die Dusenoffnung wahrend der Aufheiz- und Abkuhlphase druckdicht abschließt. Die Bewegung des Ventilstossel wird über die Druckdifferenz zwischen Vor- und Rucklaufdruck ermöglicht. Ein Umpumpen des Heizöls bei geringer Druckdifferenz zwischen Vor- und Rucklaufdruck verhindert das Austreten ungenügend vorgewärmten Heizöls. Zur Kühlung des heißen, ruckgeforderten Olmassenstroms kann zusätzlich ein d e Verbrennungsluft erwärmender Ölkühler vor dem Pumpeneintritt vorgesehen werden. Je nach Grad der Luftvorwarmung erhöht sich der Anteil des gasformigen Brennstoffs in der Brennstoff- /Luf mischung. Der Impulsaustausch zwischen Verbrennungsluft und Brennstoff, der die Qualität der Mischung beeinflußt, nimmt ebenfalls mit zunehmender Lufttemperatur zu.The return nozzle can have an integrated needle valve, for example, which closes the nozzle opening in a pressure-tight manner during the heating and cooling phase. The movement of the valve lifter is made possible by the pressure difference between the supply and return pressure. Pumping around the heating oil with a small pressure difference between the supply and return pressure prevents insufficiently preheated heating oil from escaping. To cool the hot, reclaimed oil mass flow, an oil cooler that heats the combustion air can also be added before the pump enters be provided. Depending on the degree of air preheating, the proportion of gaseous fuel in the fuel / air mixture increases. The momentum exchange between combustion air and fuel, which affects the quality of the mixture, also increases with increasing air temperature.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass in der Rucklaufleitung ein verstellbarer Stromungswiderstand zur Druckregelung sowie ein einstellbares Absperrventil vorgesehen sind.A further development provides that an adjustable flow resistance for pressure regulation and an adjustable shut-off valve are provided in the return line.
Bei einer Rucklaufleitung, die lediglich als Leckageleitung dient, sind keine besondere Maßnahme zur Abkühlung des sehr geringen Ol assenstroms notwendig. Beispielsweise reicht bei koaxialer Kombination der Olzufuhrleitung und Olruckfuhrleitung die Kühlwirkung des zugefuhrten Olmassenstroms aus. Schließlich sind auch Ausfuhrungsformen bekannt, bei denen eine Rucklaufleitung nicht benotigt wird.With a return line that only serves as a leakage line, no special measures for cooling the very low oil flow are necessary. For example, with a coaxial combination of the oil supply line and oil return line, the cooling effect of the supplied oil mass flow is sufficient. Finally, embodiments are also known in which a return line is not required.
Ein Brenner mit einem unmittelbar nach dem Ventilstoßel ins Freie ausmundenden Brennstoffventii weist den Vorteil auf, dass sich, je nach Grad der Luftvorwarmung , nach der BrennstoffZerstäubung eine kolloiddisperse oder molekulardisperse Brennstoffverteilung einstellt. Aufgrund der Stabilität des kolloiddispers bzw. molekulardispers verteilten Brennstoffes ist es möglich, die Reaktanten bereits vor der Flamme in einem großvolumigen Bereich zu mischen, ohne dass sich die Brennstofftropfchen an den Mischkammerwanden niederschlagen. Die Mischung der Reaktanten ist daher vollständig räumlich entkoppelt von der Verbrennungsreaktion möglich und nicht wie bei herkömmlichen emissionsreduzierten Olbrennern (sogenannten Blaubrennern) nur innerhalb einer sehr kleinen, der Flamme vorgelagerten Vergasungszone, die über Rauchgaszirkulation in direktem konvektiven Wärmeaustausch mit der Flamme steht. Die niedrige Temperatur des quasi-homogenen Gemisches des erf indungsgemäßen Brenners erlaubt eine intensive Mischung in einer großvolumigen Mischzone ohne die Gefahr der Selbstzundung. Die Mischung von Brennstoff und Verbrennungsluft ist nun nicht mehr auf die, in der Flamme vorgelagerte Vergasungszone beschrankt. Insbesondere durch den Einsatz einer Rucklaufduse in Verbindung mit einer extremen Brennstoffvorheizung bei unter Druck stehendem Brennstoff sind kleine Feuerungsleistungen betriebssicher realisierbar. Außerdem wird der große Vorteil erzielt, dass Ablagerungen aus Crackprodukten vermieden werden, da die BrennstoffVerdampfung in freier Atmosphäre stattfindet und nicht wie bei Filmverdampfungsbrennern an einer heißen Oberflache in Anwesenheit von Sauerstoff.A burner with a fuel valve that pours out into the open immediately after the valve lifter has the advantage that, depending on the degree of air preheating, a colloidally disperse or molecularly disperse fuel distribution occurs after the fuel atomization. Due to the stability of the colloidally dispersed or molecularly dispersed fuel, it is possible to mix the reactants in a large volume area before the flame without the fuel droplets being deposited on the walls of the mixing chamber. The mixture of the reactants is therefore completely spatially decoupled from the combustion reaction and not, as with conventional emission-reduced oil burners (so-called blue burners), only within a very small gasification zone upstream of the flame, which is in direct convective heat exchange with the flame via flue gas circulation. The low temperature of the quasi-homogeneous mixture of the burner according to the invention permits intensive mixing in a large-volume mixing zone without the risk of self-ignition. The mixture of fuel and combustion air is now not more limited to the gasification zone in front of the flame. In particular, the use of a return nozzle in connection with extreme fuel preheating when the fuel is under pressure means that small firing capacities can be implemented reliably. In addition, the great advantage is achieved that deposits from cracked products are avoided, since the fuel vaporization takes place in a free atmosphere and not on a hot surface in the presence of oxygen, as in the case of film evaporation burners.
Die Heizzone befindet sich in unmittelbarer Nachbarschaft zum Reaktionskorper, ist jedoch von ihm beabstandet. Bei einem anderen Ausfuhrungsbeispiel ist die Heizzone direkt mit dem Reaktionskorper verbunden. Durch diese Ausgestaltung wird der Brennstoff, wenn er die Heizzone passiert, vom Reaktionskorper, der in der Regel wahrend des Betriebes glüht, erwärmt. Wahrend des Betriebes sind daher gesonderte Heizeinrichtungen nicht erforderlich. Dabei kann die Erwärmung durch Strahlungsenergie, durch Konvektion oder bei direkter Berührung durch Warmeleitung erfolgen.The heating zone is in the immediate vicinity of the reaction body, but is spaced from it. In another exemplary embodiment, the heating zone is connected directly to the reaction body. As a result of this configuration, the fuel is heated by the reaction body, which usually glows during operation, when it passes through the heating zone. Separate heating devices are therefore not required during operation. The heating can take place by means of radiation energy, by convection or, in the case of direct contact, by heat conduction.
Bei einem besonders bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel ist die Heizzone als Ringkanal ausgebildet. Auf diese Weise wird eine relativ große Oberflache für den zustromenden Brennstoff geschaffen, so dass dieser relativ rasch z. B. durch Strahlung erwärmt werden kann. Insbesondere bei einem den Ringkanal umgebenden hulsenformigen Reaktionskorper steht eine sehr große Flache für die Erwärmung zur Verfugung.In a particularly preferred exemplary embodiment, the heating zone is designed as an annular channel. In this way, a relatively large surface area is created for the inflowing fuel, so that it is relatively quickly z. B. can be heated by radiation. In particular in the case of a tubular reaction body surrounding the ring channel, a very large area is available for the heating.
Bei einer anderen Ausfuhrungsform ist vorgesehen, dass die Heizzone als Rohrwendel ausbildet ist. In diese Rohrwendel wird der zu erwärmende Brennstoff gefuhrt, wobei die Rohrwendel direkt vom Reaktionskorper angestrahlt wird.In another embodiment, it is provided that the heating zone is designed as a coiled tubing. The fuel to be heated is fed into this coiled tube, the coiled tube being directly illuminated by the reaction body.
In der Vorwarmphase vor dem Start des Brenners wird der Brennstoff dadurch aufgewärmt, dass eine elektrische Heizpatrone vorgesehen ist, die mit der Heizzone in Verbindung steht. Insbesondere liegt die Heizzone direkt an der Heizpatrone an, so dass die Warme der Heizpatrone durch Warmeleitung auf die Heizzone und von dort auf den Brennstoff übertragen wird. Dabei kann die Heizpatrone als Heizstab oder als Heizwendel ausgebildet sein.In the preheating phase before the burner starts, the fuel is warmed up by providing an electrical heating cartridge that is connected to the heating zone. In particular, the heating zone lies directly on the heating cartridge, so that the heat from the heating cartridge is transferred to the heating zone and from there to the fuel by heat conduction. The heating cartridge can be designed as a heating element or as a heating coil.
Bei einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel ist die Heizpatrone abschnittsweise mit einem das Brennstoff-Luft-Gemisch fuhrenden Bereich in Verbindung, wobei in Richtung der Gemischaufbereitung eine Flammenruckschlagsicherung vorgesehen ist. Die Heizpatrone dient bei diesem Ausfuhrungsbeispiel zusatzlich als Zündeinrichtung, wobei das Brennstoff-Luft-Gemisch sich an der in der Regel glühenden Mantelflache des Heizelements entzündet. Separate Zündeinrichtungen sind daher überflüssig.In a preferred exemplary embodiment, the heating cartridge is connected in sections to an area guiding the fuel-air mixture, with a flame arrester being provided in the direction of the mixture preparation. In this exemplary embodiment, the heating cartridge also serves as an ignition device, the fuel-air mixture igniting on the generally glowing surface of the heating element. Separate ignition devices are therefore unnecessary.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus den Unteranspruchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung mehrere besonders bevorzugte Ausf hrungsbeispiele und Varianten im einzelnen beschrieben sind. Dabei zeigen:Further advantages, features and details emerge from the subclaims and from the following description, in which several particularly preferred exemplary embodiments and variants are described in detail with reference to the drawing. Show:
Fig. 1: eine schematische Darstellung eines vorverdampfenden, vormischenden Brenners für flussigen Brennstoff;1: a schematic representation of a pre-evaporating, premixing burner for liquid fuel;
Fig. 2: ein Regelkonzept f r die BrennstoffZuführung ;2: a control concept for the fuel supply;
Fig. 3: ein erstes Ausfuhrungsbeispiel eines3: a first exemplary embodiment of a
Brennstoffventils mit Schließkolben;Fuel valve with closing piston;
Fig. 4: ein nach Art einer Simplexduse ausgebildetesFig. 4: a Simplex nozzle designed
Brennstoffventii mit Schließkolben;Fuel valve with closing piston;
Fig. 5 bis 7: Längsschnitte durch Ausfuhrungsformen des erf indungsgemäßen Brenners; und5 to 7: longitudinal sections through embodiments of the burner according to the invention; and
Fig. 6a: ein Querschnitt gemäß Figur 6. In Fig. 1 sind die Brennstoffleitungen 113, die luftführenden Bauteile 114, die Brennstoff-/ Luftgemisch führenden Bauteile 115, die rauchgasführenden Bauteile 116 und die Wasserleitungen 117 des Heizkreises 144 schematisch dargestellt.6a: a cross section according to FIG. 6. 1, the fuel lines 113, the air-carrying components 114, the fuel / air mixture-carrying components 115, the flue gas-carrying components 116 and the water lines 117 of the heating circuit 144 are shown schematically.
Der Brenner nach Fig. 1 besteht aus den Funktionseinheiten Luftaufbereitung 118, Brennstoffaufbereitung 119, Luftregelung 121, Brennstoffregelung 122, Mischzone 123 und Reaktionszone 124.1 consists of the functional units air preparation 118, fuel preparation 119, air control 121, fuel control 122, mixing zone 123 and reaction zone 124.
Die Luftaufbereitung 118 besteht aus einem Wärmetauscher zur Luftvorwarmung 125, der dem rückgeförderten Brennstoff 126 Wärme entzieht und an die zugeführte Verbrennungsluft 127 abgibt.The air treatment 118 consists of a heat exchanger for air preheating 125, which extracts heat from the returned fuel 126 and releases it to the supplied combustion air 127.
Die Brennstoffaufbereitung 119 besteht aus einem elektrisch beheizten Brennstofferhitzer 128, dem Wärmetauscher 125 in der Rücklaufleitung 126, der an die Luftaufbereitung 118 angekoppelt ist und einem Wärmetauscher 129, der einen Teil der bei der Verbrennungsreaktion freiwerdenden Wärme an die Brennstoffaufbereitung 119 überträgt, sowie einer Rücklaufdüse 130 mit integriertem Nadelventil.The fuel preparation 119 consists of an electrically heated fuel heater 128, the heat exchanger 125 in the return line 126, which is coupled to the air preparation 118, and a heat exchanger 129, which transfers part of the heat released during the combustion reaction to the fuel preparation 119, and a return nozzle 130 with integrated needle valve.
Die Luftregelung 121 besteht aus einem Ventilator 131 und einer Luftdrossel 132, die elektromechanisch oder mechanisch betätigbar ist, wodurch eine automatisch Anpassung des geförderten Luftmassenstroms an den aktuellen Luftbedarf der Feuerung möglich ist.The air control 121 consists of a fan 131 and an air throttle 132, which can be actuated electromechanically or mechanically, whereby an automatic adaptation of the conveyed air mass flow to the current air requirement of the furnace is possible.
Beim Brennerstart schaltet die Brennersteuerung den Brennermotor ein, der mit der Ölpumpe 62 (Fig. 2) und dem Ventilator 131 gekoppelt ist. Zunächst sind die Absperrventile 53, 54 und 55 geschlossen. Danach öffnet das elektromechanisch betätigbare Absperrventil 53 in der Vorlaufleitung 56 und das elektromechanisch betätigbare Absperrventil 55 im Nebenast 58 der Rücklaufleitung 57. Gleichzeitig schaltet die Brennersteuerung das elektrisch betriebene Heizelement 133 im Brennstofferhitzer 128 ein. Die Ölpumpe 62 fördert m dieser Betriebsphase den Brennstoff durch die Brennstof faufbereitung 119 und den an die Luftaufbereitung 118 angekoppeleten Wärmetauscher 125. Das Nadelventil in der Rucklaufduse 130 bleibt aufgrund der niedrigen Druckdifferenz zwischen den Messpunkten für Vorlaufdruck 33 und Rucklaufdruck 134 verschlossen. Diese Druckdifferenz ist durch die mechanisch betätigbaren Druckregelventile 60 und 59 variabel einstellbar. Der Mindestdruck in diesem System entspricht dabei dem am Messpunkt für den Rucklaufdruck 134 feststellbaren Druckwert. In allen von erwärmtem Brennstoff durchflossenen Bauteilen herrscht damit ein Überdruck, gegenüber atmosphärischem Druck. Dadurch ist sichergestellt, daß bei der Brennstoffaufheizung keine niedersiedenden Brennstoffbestandteile verdampfen und die zurückbleibenden hochsiedenden Brennsto fbestandteile keine Ablagerungen im Hydrauliksystem bilden. Daruberhinaus verhindert das Umpumpen des Brennstoffs ein frühzeitigen Austreten ungenügend vorgewärmtem Brennstoffes aus der Rucklauf use 130.When the burner starts, the burner control system switches on the burner motor, which is coupled to the oil pump 62 (FIG. 2) and the fan 131. The shut-off valves 53, 54 and 55 are initially closed. Thereafter, the electromechanically actuated shut-off valve 53 in the flow line 56 and the electromechanically actuated shut-off valve 55 in the secondary branch 58 of the return line 57 open. At the same time, the burner control unit switches on the electrically operated heating element 133 in the fuel heater 128. The oil pump 62 delivers m this Operating phase, the fuel through the fuel preparation 119 and the heat exchanger 125 coupled to the air treatment 118. The needle valve in the return nozzle 130 remains closed due to the low pressure difference between the measuring points for supply pressure 33 and return pressure 134. This pressure difference is variably adjustable by means of the mechanically actuated pressure control valves 60 and 59. The minimum pressure in this system corresponds to the pressure value that can be determined at the measuring point for the return pressure 134. In all components through which heated fuel flows, there is therefore an overpressure compared to atmospheric pressure. This ensures that no low-boiling fuel components evaporate during fuel heating and the remaining high-boiling fuel components do not form deposits in the hydraulic system. In addition, pumping around the fuel prevents premature heating of insufficiently preheated fuel from the return flow use 130.
Durch Offnen des elektromechanisch betatigbaren Absperrventils 54 sinkt der Rucklaufdruck bei Erreichen der erforderlichen Oltemperatur in der Wirbelkammer der Rucklaufduse 130 ab und das Nadelventil gibt die Dusenbohrung frei. Dadurch wird der Brennstoff in der Mischka er 123 zerstaubt und bildet ein brennbares Gemisch mit der zugeführten Verbrennungsluft 127, das in der Reaktionszone 124 verbrennt. Zur Zündung des Gemisches ist entweder ein herkömmliches Hochspannungszundssystem oder ein elektrisch beheiztes Zundelement vorgesehen. Eine andere Möglichkeit besteht darin die hohe Oberflächentemperatur des elektrisch beheizten Brennstofferhitzers 128 zur Zündung des Gemisches zu verwenden.By opening the electromechanically actuated shut-off valve 54, the return pressure drops when the required oil temperature is reached in the swirl chamber of the return nozzle 130 and the needle valve releases the nozzle bore. As a result, the fuel is atomized in the mixing chamber 123 and forms a combustible mixture with the supplied combustion air 127, which burns in the reaction zone 124. Either a conventional high-voltage ignition system or an electrically heated ignition element is provided to ignite the mixture. Another possibility is to use the high surface temperature of the electrically heated fuel heater 128 to ignite the mixture.
Die Rucklaufduse 130 ist wie bei einem herkömmlichen Druckzerstauberbrenner als Drallduse ausgeführt. Mit wachsender Brennstofftemperatur nimmt der Durchsatz ab. Der Einsatz einer Rucklaufduse 130 hat daruberhinaus den Vorteil, daß das Verhältnis zwischen ruckgeforderter Brennstof enge und zerstäubter Brennstoffmenge bei konstantem Vorlaufdruck über einen großen Regelbereich 1:10 durch Drosseln des Rucklaufruckes veränderbar ist.The return nozzle 130 is designed as a swirl nozzle as in a conventional pressure atomizing burner. The throughput decreases with increasing fuel temperature. The use of a return nozzle 130 also has the advantage that the ratio between the reclaimed fuel and the atomized amount of fuel is constant at a constant supply pressure a large control range 1:10 can be changed by throttling the jerk pressure.
Die Vorwarmung des Brennstoffes und die Verwendung einer Rucklaufduse ermöglichen es, den Dusenquerschnitt bei gleichem Oldurchsatz erheblich großer zu wählen als dies in herkömmlichen Druckzerstauberbrennern möglich ist. Daraus resultiert eine geringe Verstopfungsneigung der Dusenoffnung und eine erhöhte Betriebssicherheit des Systems.The preheating of the fuel and the use of a return nozzle make it possible to choose the nozzle cross-section with the same oil throughput considerably larger than is possible in conventional pressure atomizing burners. This results in a low tendency to clog the nozzle opening and increased operational reliability of the system.
Der erwärmte, unter Druck stehende Brennstoff wird bei diesem Verfahren innerhalb des Dispersionsmittels Luft zerstaubt. Ein Teil der verdampften Molek le kondensiert zu einem kolloiddispersen System aus, der übrige Teil bleibt als stabiles Gas erhalten und bildet wie bei einem Gasbrenner ein homogenes Mischsystem. Der Anteil an kolloiddispergierten Oltropfchen und homogen gemischten Molekülen, hangt von der durch te peratur- und druckabhangige chemische Reaktionen (z.B. Crackreaktionen beim Brennstoff Heizöl EL) beeinflussten BrennstoffZusammensetzung und dem Grad der Luftvorwarmung ab.In this process, the heated, pressurized fuel is atomized within the dispersant air. Some of the vaporized molecules condense to form a colloidally disperse system, the rest remain as a stable gas and, like a gas burner, form a homogeneous mixing system. The proportion of colloidally dispersed oil droplets and homogeneously mixed molecules depends on the fuel composition influenced by temperature and pressure-dependent chemical reactions (e.g. cracking reactions with fuel heating oil EL) and the degree of air preheating.
Der kolloiddispers verteilte Brennstoff in diesem System ist zwar zu so ausgedehnten Tropfchen aggregiert, daß diese durch eine Phasengrenze gegen das Dispersionmittel Luft abgegrenzt sind. Anderseits sind die Partikel aber so klein, daß sie in ihrem Verhalten weitgehend gelosten Molekülen entsprechen.The colloidally dispersed fuel in this system is aggregated into droplets that are so extensive that they are separated from the dispersant air by a phase boundary. On the other hand, the particles are so small that their behavior largely corresponds to that of dissolved molecules.
Daraus ergeben sich folgende Vorteile gegen ber einer grobdispergierten Heizolverteilung herkömmlicher Druckzerstaubersysteme: (a) Durch Brownsche Bewegung verteilen sich kolloiddispergierte Oltropfchen in der Verbrennungsluft, bis ihre Konzentration an allen Orten des Systems den gleichen Wert erreicht hat; (b) ausgezeichnete Beständigkeit des kolloiddispergierten Brennstoffes; (c) der gasförmige Anteil des Brennstoffes bildet direkt nach der Mischung durch molekularen Transport ein brennbares Gemisch mit der Verbrennungsluft . Für den kolloiddispers verteilten Anteil des Brennstoffes gelten wie bei herkömmlichen Oldruckzersstauberbrennern die Gesetze der Spray-Verbrennung. Die beschleunigte Tropfenaufheizung und - Verdampfung durch die kleinen Tropfendurchmesser und die zeitlich vorgezogene Verbrennung und damit verbundene Temperaturerhöhung des bereits m der Gasphase befindlichen Anteil des Brennstoffes ermöglichen es trotz des in der flussigen Phase befindlichen Brennstoffanteils von einem "quasihomogen Verbrennungssystem" zu sprechen.This has the following advantages over a coarsely dispersed heating oil distribution of conventional pressure atomizing systems: (a) Brownian motion causes colloidally dispersed oil droplets to be distributed in the combustion air until their concentration has reached the same value at all locations in the system; (b) excellent durability of the colloidally dispersed fuel; (c) the gaseous fraction of the fuel forms a flammable mixture with the combustion air immediately after the mixture by molecular transport. The following applies to the colloidally disperse portion of the fuel the laws of spray combustion in conventional old pressure atomizer burners. The accelerated droplet heating and evaporation due to the small droplet diameter and the early combustion and the associated increase in temperature of the portion of the fuel that is already in the gas phase make it possible to speak of a "quasi-homogeneous combustion system" despite the fuel portion being in the liquid phase.
In der Betriebsphase des Brenners ist das elektrische Heizelement 133 abgeschaltet. Die zur Brennstofferwarmung notwendige Energie wird aus der Reaktionszone 124 ausgekoppelt. Der Wärmetauscher in der Reaktionszone 129 und der Brennstofferhitzer 128 sind als konstruktive Einheit ausfuhrbar.In the operating phase of the burner, the electrical heating element 133 is switched off. The energy required for fuel heating is coupled out of the reaction zone 124. The heat exchanger in the reaction zone 129 and the fuel heater 128 can be designed as a structural unit.
Zur Brennerabschaltung schließt die Brennersteuerung zunächst das Absperrventil 54 in der Rucklaufleitung 57 und das Absperrventil 55 im Nebenast 58 der Rucklaufleitung 57. Hierdruch verringert sich die Druckdifferenz zwischen Vor- und Rucklauf an den Meßpunkten 133 und 134 und das Nadelventil in der Rucklaufduse 130 schließt. Die Verbrennungsreaktion ist dadurch unterbrochen. Der hohe Druck m derTo switch off the burner, the burner control first closes the shut-off valve 54 in the return line 57 and the shut-off valve 55 in the branch 58 of the return line 57. This reduces the pressure difference between the forward and return flow at measuring points 133 and 134 and closes the needle valve in the return nozzle 130. The combustion reaction is interrupted. The high pressure m the
Brennstoffaufbereitung 119 verhindert ein Verdampfen des noch heißen Brennstoffes nach der Brennerabschaltung. Zum Schluß schließt die Brennersteuerung das elektromechanisch betatigbare Absperrventil 53 in der Vorlaufleitung 56 und schaltet den Brennermotor ab.Fuel preparation 119 prevents the still hot fuel from evaporating after the burner has been switched off. Finally, the burner control closes the electromechanically operated shut-off valve 53 in the feed line 56 and switches off the burner motor.
In der Figur 3 ist ein erstes Ausfuhrungsbeispiel eines insgesamt mit 201 bezeichneten Brennerventils dargestellt. Dieses Brennerventil 201 besitzt ein Gehäuse 202 mit einer Ventildusenbohrung 203, m welche über eine Öffnung 204 eine Zufuhrleitung (nicht dargestellt) einmundet. Optional kann das Brennstoffventii 201 mit einer zusatzlichen Öffnung 205 versehen sein, die ebenfalls in die Ventildusenbohrung 203 einmundet. An diese zusätzliche Öffnung 205 kann eine Rucklau leitung (nicht dargestellt) angeschlossen werden, so dass das Brennstoffventii 201 sowohl in einem reinen VorlaufSystem als auch in einem RucklaufSystem verwendbar ist. Bei der Verwendung in einem VorlaufSystem ist d e Öffnung 205 mit einem Stopfen verschlossen.FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of a burner valve, designated overall by 201. This burner valve 201 has a housing 202 with a valve nozzle bore 203, which mounts a supply line (not shown) via an opening 204. Optionally, the fuel valve 201 can be provided with an additional opening 205, which also flows into the valve nozzle bore 203. A Rucklau line (not shown) can be connected to this additional opening 205, so that the fuel valve 201 can be used both in a pure flow system and in a return system. When used in a flow system, the opening 205 is closed with a stopper.
In die Ventildusenbohrung 203 ist eine Ventilduse 206 eingeschraubt, in welche ein Ventilstößel 207 eingesetzt ist. Dieser Ventilstößel 207 wird mittels einer Schließfeder 208 in einer Schließstellung gehalten. Erhöht sich der Druck in der Ventildusenbohrung 203 über einen bestimmten Wert, dann öffnet die Ventilduse 206 selbsttätig, indem der Ventilstößel 207 ausgeschoben wird.A valve nozzle 206, into which a valve tappet 207 is inserted, is screwed into the valve nozzle bore 203. This valve lifter 207 is held in a closed position by means of a closing spring 208. If the pressure in the valve nozzle bore 203 rises above a certain value, then the valve nozzle 206 opens automatically by the valve tappet 207 being pushed out.
In Figur 3 ist außerdem erkennbar, dass in entsprechende Bohrungen oder sonstige Ausnehmungen des Gehäuses 202 Heizpatronen 209 eingesetzt sind. Wird über diese Heizpatronen 209, die elektrisch betrieben werden, das Gehäuse 202 erhitzt, dann wird der m der Ventildusenbohrung 203 sich befindende Brennstoff ebenfalls erhitzt. Die Ventildusenbohrung 203 dient somit als Vorwarmkammer 210. Der aus der Ventilduse 206 austretende Brennstoff ist vorgewärmt, wodurch sich die oben erwähnten Vorteile ergeben.It can also be seen in FIG. 3 that heating cartridges 209 are inserted into corresponding bores or other recesses in the housing 202. If the housing 202 is heated via these heating cartridges 209, which are operated electrically, then the fuel located in the valve nozzle bore 203 is also heated. The valve nozzle bore 203 thus serves as a preheating chamber 210. The fuel emerging from the valve nozzle 206 is preheated, which results in the advantages mentioned above.
Die Figur 4 zeigt ein zweites Ausfuhrungsbeispiel eines insgesamt mit 211 bezeichneten Brennstoffventils, welches einen geringf gig geänderten Aufbau aufweist. Die Vorwarmkammer 210 mundet in eine Simplexduse 212, welche von einem Ventilstößel 213 verschlossen wird. Auch hier wird der Ventilteller 214 bei Erreichen eines bestimmten Drucks des Brennstoffs in der Vorwarmkammer 210 von der Öffnung der Simplexduse 212 abgehoben. Da die Merkmale einer Simplexduse bekannt sind, d. h. der umgekehrt proportionale Zusammenhang zwischen Durchsatz und Temperatur des Brennstoffs, wird hierauf nicht naher eingegangen. Es sei noch angemerkt, dass die Lagerung 215 des Ventilstoßels 213 in der Figur 4 lediglich beispielhaft wiedergegeben ist. Andere Konstruktionen sind denkbar und sollen von der Erfindung ebenfalls u fasst sein. ichtig ist jedoch, dass die Brennstof ventile 201 und 211 mit einer von Heizpatronen 209 gebildeten Heizeinrichtung 216 versehen sind, wobei bei den Ausfuhrungsbeispielen die Heizpatronen 209 in entsprechende Öffnungen eingesetzt sind. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Heizeinrichtung 216 formschlussig an den Brennstoffventilen 201 und 211 anmontiert sind. Über die Heizpatronen 209 wird das Gehäuse 202 des Brennstoffventils 201 bzw. 211 erwärmt und über dieses Gehäuses 202 der in der Vorwarmkammer 210 sich befindende Brennstoff. Bei Erreichen einer bestimmten Temperatur oder bei Erhohen des Drucks des Brennstoffs in der Vorwarmkammer 210 auf einen bestimmten Wert wird der Ventilstößel 207 bzw. 213 abgehoben und es kann Brennstoff aus dem Brennstoffventil 201 bzw. 211 austreten. Der unter Druck austretende erwärmte Brennstoff vernebelt bei der Entspannung und kann optimal mit der ggf. vorgewärmten Verbrennungsluft gemischt werden.FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of a fuel valve, designated overall by 211, which has a slightly modified structure. The preheating chamber 210 opens into a simplex nozzle 212, which is closed by a valve tappet 213. Here, too, the valve plate 214 is lifted from the opening of the simplex nozzle 212 when a certain pressure of the fuel in the preheating chamber 210 is reached. Since the features of a simplex nozzle are known, ie the inversely proportional relationship between the throughput and the temperature of the fuel, this will not be dealt with in more detail. It should also be noted that the bearing 215 of the valve lifter 213 is only shown as an example in FIG. Other constructions are conceivable and should also be covered by the invention. However, it is important that the fuel valves 201 and 211 are provided with a heating device 216 formed by heating cartridges 209, the heating cartridges 209 being inserted into corresponding openings in the exemplary embodiments. However, it is also conceivable that the heating device 216 is fitted to the fuel valves 201 and 211 in a form-fitting manner. The housing 202 of the fuel valve 201 or 211 is heated via the heating cartridges 209 and via this housing 202 the fuel located in the preheating chamber 210. When a certain temperature is reached or when the pressure of the fuel in the preheating chamber 210 is raised to a certain value, the valve tappet 207 or 213 is raised and fuel can escape from the fuel valve 201 or 211. The heated fuel escaping under pressure nebulizes during expansion and can be optimally mixed with the preheated combustion air.
In der Figur 5 ist ein insgesamt mit 301 bezeichneter Brenner dargestellt, der den nachfolgend beschriebenen Aufbau aufweist. Innerhalb eines rotationssymmetrischen Reaktionskorpers 302 befindet sich ein Warmetauscherelement 303, in welchem der Brennstoff vorgewärmt wird. Dieser wird über eine ZufuhrleitungFIG. 5 shows a burner, designated as a whole by 301, which has the structure described below. A heat exchanger element 303, in which the fuel is preheated, is located within a rotationally symmetrical reaction body 302. This is via a supply line
304 dem Warmetauscherelement 303 zugeführt und gelangt in einen Ringkanal 305, der von zwei konzentrischen Hülsen 306 und 307 gebildet wird. In den Ringkanal 305 wird der Brennstof r über eine Verbmdungsleitung 308 eingeführt bzw. aus dem Ringkanal304 supplied to the heat exchanger element 303 and enters an annular channel 305 which is formed by two concentric sleeves 306 and 307. The fuel is introduced into the ring channel 305 via a connecting line 308 or from the ring channel
305 über eine Leitung 309 herausgeführt. Leitung 309 mundet in eine Rucklaufduse 310, die ab einem bestimmten, in der Leitung 309 herrschenden Druck öffnet und den Brennstoff in eine innere Mischkammer 311 zerstäubt. In diese Mischkammer 311 munden außerdem Luftkanäle 312, über welche die Verbrennungsluft zugeführt wird. Diese Verbrennungsluft durchströmt das W rmetauscherelement 303 über eine Leitung 313 sowie einen Ringkanal 314.305 led out via a line 309. Line 309 flows into a return nozzle 310, which opens from a certain pressure prevailing in line 309 and atomizes the fuel into an inner mixing chamber 311. Air channels 312, through which the combustion air is supplied, also open into this mixing chamber 311. This combustion air flows through the heat exchanger element 303 via a line 313 and an annular channel 314.
Bei geschlossener oder geöffneter Rucklaufduse 310 wird der über die Leitung 309 zugefuhrte Brennstoff über eine Rucklaufleitung 315 in den Tank zur ckgeführt. Diese Rucklaufleitung 315 befindet sich in der Nähe der Leitung 313, so dass über die die Leitung 313 durchströmende Luft der in der Rucklaufleitung 315 sich befindende Brennstoff gekühlt bzw. über diesen Brennstoff die Luft erwärmt wird. Bei hohen ruckgeförderten Brennstoffmengen ist ein besonderer Ölkühler vorgesehen, der entweder von der zugeführten Verbrennsluft oder vom Ölmassenstrom oder beidem durchgeströmt wird.When the return nozzle 310 is closed or open, the fuel supplied via line 309 is fed via a return line 315 returned to the tank. This return line 315 is located in the vicinity of the line 313, so that the fuel in the return line 315 is cooled via the air flowing through the line 313 or the air is heated via this fuel. In the case of high quantities of fuel being pumped back, a special oil cooler is provided, which is either flowed through by the combustion air supplied or by the oil mass flow or both.
Das Wärmetauscherelement 303 weist eine Umfangsnut 316 auf, in welche ein Heizelement 317 in Form einer Heizwendel 318 eingelegt ist. Über diese Heizwendel 318 wird in der Startphase die innere Hülse 306 und über diese der im Ringkanal 305 sich befindende Brennstoff vorgewärmt. Dabei steht der Brennstoff im Ringkanal 305 unter Druck. Die innere Hülse 306 ist auf die Heizwendel 318 aufgepreßt und an ihren Stirnseiten verschweißt, wodurch die Heizwendel 318 fixiert und geschützt wird. Die Heizwendel 318 kann zusätzlich mit einem (nicht dargestellten) Thermoelement ausgestattet sein.The heat exchanger element 303 has a circumferential groove 316, in which a heating element 317 in the form of a heating coil 318 is inserted. In the starting phase, the inner sleeve 306 is preheated via this heating coil 318, and the fuel located in the annular channel 305 is preheated via this. The fuel in the ring channel 305 is under pressure. The inner sleeve 306 is pressed onto the heating coil 318 and welded on its end faces, as a result of which the heating coil 318 is fixed and protected. The heating coil 318 can additionally be equipped with a thermocouple (not shown).
Die Rucklaufduse 310 befindet sich in einer Überwurfmutter 319, so dass sie bei Bedarf, z. B. zu Reparatur- oderThe return nozzle 310 is located in a union nut 319, so that when necessary, for. B. to repair or
Wartungszwecken , schnell ausgebaut werden kann. An der Ruckseite der Duse 310 ist der Ventilstößel 320 erkennbar, der über eine Druckfeder 321 vorgespannt ist. Das Brennstoffventii kann auch als konstruktive Einheit die Feder enthalten.Maintenance purposes, can be removed quickly. On the rear side of the nozzle 310, the valve tappet 320 can be seen, which is prestressed by a compression spring 321. The fuel valve can also contain the spring as a structural unit.
Auf die Überwurfmutter 319 ist das innere Mischkammergehause 322 aufgesetzt, welches vom äußeren Mischkammergehause 323 übergriffen ist. Zwischen dem inneren und dem äußeren Mischkammergeh use befindet sich also eine weitere Mischkammer 324, die zur weiteren Homogenisierung des Brennstoff-Luft- Gemisches dient. Aus dieser äußeren Mischkammer 324 wird das Gemisch dem Reaktionskorper 302 zugeführt und durchströmt diesen radial nach außen. Nach dem Entzünden brennt das Gemisch außerhalb des Reaktionskorpers 302 ab, wobei der Reaktionskorper 302 wahrend des Betriebes glüht. Die Strahlungswarme des Reaktionskorpers 302 wird radial nach innen sowohl auf das zwischen dem Reaktionskorper 302 und dem Warmetauscherelement 303 sich befindenden Brennstoff-Luft-Gemisch als auch auf die äußere Hülse 307 übertragen, wodurch das Gemisch und der im Ringkanal 305 sich befindende Brennstoff erwärmt werden. Wahrend des Betriebes ist das Heizelement 317, welchem über die elektrischen Leitungen 325 Energie zugeführt wird, abgeschaltet oder zwecks Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperatur z. B. über einen Regler taktend betrieben.The inner mixing chamber housing 322, which is overlapped by the outer mixing chamber housing 323, is placed on the union nut 319. Between the inner and outer Mischkammergeh use is therefore another mixing chamber 324, which is used for further homogenization of the fuel-air mixture. The mixture is fed to the reaction body 302 from this outer mixing chamber 324 and flows radially outward through it. After ignition, the mixture burns outside of the reaction body 302, the reaction body 302 glowing during operation. The radiant heat of the Reaction body 302 is transmitted radially inward both to the fuel-air mixture located between reaction body 302 and heat exchanger element 303 and to outer sleeve 307, as a result of which the mixture and the fuel located in ring channel 305 are heated. During operation, the heating element 317, to which energy is supplied via the electrical lines 325, is switched off or, for the purpose of maintaining a certain temperature, for. B. clocked operated by a controller.
Die Flammenuberwachung an der Außenseite des Reaktionskorpers 302 erfolgt über einen in den Feuerraum oder in den Vormischbereich blickenden Flackerdetektor 326, der von unten durch den Reaktionskorper 302 hindurchsieht. Eine Flammenuberwachung mittels Ionisationselektrode, die oberhalb des Reaktionskorpers angeordnet ist oder in diesen hineinragt, ist ebenfalls möglich.The flame is monitored on the outside of the reaction body 302 via a flicker detector 326 which looks into the combustion chamber or into the premixing area and which looks through the reaction body 302 from below. Flame monitoring by means of an ionization electrode which is arranged above or protrudes into the reaction body is also possible.
Die in der Figur 5 dargestellte Ausfuhrungsform eines Brenners hat den wesentlichen Vorteil, dass aufgrund des geringen Abstandes des Olfil es im Ringkanal 305 zu der vom Reaktionskorper 302 gebildeten Strahlungsquelle der Brennstoff innerhalb kürzester Zeit, insbesondere in der Startphase aufgeheizt wird. Die Warme fließt dem Ölfilm dabei radial von innen zu. Im Brennerbetrieb heizt die Strahlungswarmeabgabe des Reaktionskorpers die äußere Hülse des Ringkanals auf. Diese gibt die Warme an den Ölfilm weiter. Beim Brennerstart wird der Ölfilm dementsprechend radial von innen aufgeheizt, im Brennerbetrieb erfolgt die Beheizung durch die Wärmeabgabe (Strahlung, Leitung) des Reaktionskorpers.The embodiment of a burner shown in FIG. 5 has the significant advantage that, due to the small distance of the oil filament in the annular channel 305 from the radiation source formed by the reaction body 302, the fuel is heated up in a very short time, in particular in the starting phase. The heat flows radially from the inside to the oil film. In burner operation, the radiation heat emitted by the reaction body heats up the outer sleeve of the ring channel. This transfers the heat to the oil film. Accordingly, when the burner is started, the oil film is heated radially from the inside; in burner operation, the heating takes place through the emission of heat (radiation, conduction) from the reaction body.
Außerdem bietet der Ringkanal 305 eine großeIn addition, the ring channel 305 offers a large one
War etauscherflache. Alternativ kann der rotationssymmetrische Reaktionskorper 302 auch als flächiger Korper ausgebildet sein, wobei unmittelbar unterhalb dieses flächigen Körpers anstelle des Ringkanals 305 ebenfalls ein Wärmetauscher für die Aufwarmung des Brennstoffs vorzusehen ist. Beim Ausfuhrungsbeispiel der Figur 6 kontaktiert das Warmetauscherelement 303 direkt den Reaktionskorper 302, wodurch der in der Verbindungsleitung 308 sich befindende Brennstoff über Warmeleitung aufgewärmt wird. Das Heizelement 317 zur Erwärmung des Brennstoffes in der Startphase ist als Heizstab 327 ausgebildet, der in eine entsprechende Bohrung 328 (siehe Figur 6a) des Warmetauscherelements 303 eingesetzt ist. Diese Bohrung 328 ist über einen Teil ihrer Lange segmentartig aufgebrochen, so dass der Heizstab 327 in diesem Bereich 329 offen zuganglich ist. Dieser Bereich 329 steht über einen Ausbruch 330 sowie eine Verbindungsleitung 331 mit einer Kammer 332 in Verbindung, die ihrerseits über den Ringkanal 333 mit der äußeren Mischkammer 324 verbunden ist. Auf diese Weise kann sich am Ende der Startphase das Brennstoff-Luft-Gemisch, welches über die Verbindungsleitung 331 in den Ausbruch 330 eintreten kann, am glühenden Heizstab 327 entzünden, so dass die Flamme den Reaktionskorper 302 durchdringen kann, wodurch der Brenner 301 in Gang gesetzt wird. Ein Zurückschlagen der Flamme aus dem Ausbruch 330 in die Kammer 332 wird durch den verhältnismäßig kleinen Querschnitt der Verbindungsleitung 331 sowie deren Lange erreicht, wodurch eine sichere Flammenruckschlagsicherung geschaffen wird. Die hohe Geschwindigkeit des Brennstoff-Gas- Gemisches und der geringe Abstand der Flachen und die relativ große Lange der Flachen (Loschabstand) der Verbindungsleitung 331 verhindern ein Entzünden des Gemisches in der Kammer 332.Was exchange area. Alternatively, the rotationally symmetrical reaction body 302 can also be designed as a flat body, a heat exchanger for heating up the fuel also having to be provided directly below this flat body instead of the annular channel 305. In the exemplary embodiment in FIG. 6, the heat exchanger element 303 makes direct contact with the reaction body 302, as a result of which the fuel located in the connecting line 308 is warmed up via a hot line. The heating element 317 for heating the fuel in the starting phase is designed as a heating rod 327, which is inserted into a corresponding bore 328 (see FIG. 6a) of the heat exchanger element 303. This bore 328 is broken open over a part of its length in a segment-like manner, so that the heating rod 327 is openly accessible in this area 329. This area 329 is connected via an opening 330 and a connecting line 331 to a chamber 332, which in turn is connected to the outer mixing chamber 324 via the annular channel 333. In this way, at the end of the starting phase, the fuel-air mixture, which can enter the cutout 330 via the connecting line 331, can ignite on the glowing heating element 327, so that the flame can penetrate the reaction body 302, causing the burner 301 to start is set. The flame is pushed back out of the breakout 330 into the chamber 332 by the relatively small cross-section of the connecting line 331 and the length thereof, which creates a secure flame arrester. The high speed of the fuel-gas mixture and the small spacing of the faces and the relatively large length of the faces (separation distance) of the connecting line 331 prevent the mixture in the chamber 332 from igniting.
Beim Ausfuhrungsbeispiel der Figur 7 ist dasIn the exemplary embodiment in FIG. 7, this is
Warmetauscherelement 303 von einer Rohrwendel 333 umschlungen, in welcher der Brennstoff gefuhrt wird. Diese Rohrwendel 333 ist sowohl an die Verbindungsleitung 308 als auch an die Leitung 309 angeschlossen, wobei auch die Rohrwendel 333 im Gegenstrom durchströmt wird. Diese Rohrwendel 333 wird vom glühenden Reaktionskorper 322 angestrahlt, wodurch der darin fließende Brennstoff erwärmt wird. Heat exchanger element 303 wrapped around a tube coil 333, in which the fuel is carried. This coiled tubing 333 is connected both to the connecting line 308 and to the line 309, the coiled tubing 333 also being flowed through in countercurrent. This coiled tube 333 is illuminated by the glowing reaction body 322, whereby the fuel flowing therein is heated.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1. Verfahren zum Erzeugen eines brennbaren Gemisches aus einem flüssigen Brennstoff und Verbrennungsluft, bei dem: der flüssige Brennstoff unter Druck gesetzt wird, der unter Druck stehende flussige Brennstoff erwärmt wird, der unter Druck stehende und erwärmte fl ssige1. A method of producing a combustible mixture of a liquid fuel and combustion air, in which: the liquid fuel is pressurized, the pressurized liquid fuel is heated, the pressurized and heated liquid
Brennstoff über eine Düse vollständig verdampft wird, und der verdampfte Brennstoff mit der Verbrennungsluft vermischt wird, wobei zumindest ein Teil des verdampften Brennstoffs kondensiert, so daß ein kolloiddisperses und/oder molekulardispersesFuel is completely evaporated through a nozzle, and the evaporated fuel is mixed with the combustion air, at least a portion of the evaporated fuel condensing, so that a colloidally disperse and / or molecularly disperse
Brennstoff-Luft-Gemisch entsteht .Fuel-air mixture is created.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft vor dem Mischvorgang erwärmt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the combustion air is heated before the mixing process.
3. Vorverdampfender und vorvermischender Brenner für flussige Brennstoffe, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem oder mehreren Brennstofferhitzern zur Erwärmung des flussigen Brennstoffes vor der Verbrennung, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner ein den flüssigen Brennstoff unter gegenüber Umgebungsdruck erhöhtem Druck und Luftabschluß haltendes Hydrauliksystem aufweist, welches den flüssigen Brennstoff sowohl in der Aufheizphase , während der Verbrennung als auch in der Abkühlphase unter Druck hält.3. Pre-evaporating and premixing burner for liquid fuels, in particular for carrying out a method according to one of the preceding claims, with one or more fuel heaters for heating the liquid fuel before combustion, characterized in that the burner is a liquid fuel under increased pressure compared to ambient pressure and has an air-sealing hydraulic system which keeps the liquid fuel under pressure both in the heating phase, during the combustion and in the cooling phase.
4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zerstäubung des erwärmten Brennstoffes eine Drallduse vorgesehen ist, die als Rucklaufduse mit integriertem Nadelventil ausgeführt ist.4. Burner according to claim 3, characterized in that a swirl nozzle is provided for atomizing the heated fuel, which is designed as a return nozzle with an integrated needle valve.
5. Brenner nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallduse ein Nadelventil aufweist, welches in der Rucklaufduse bei einer bestimmten, einstellbaren Druckdifferenz zwischen Vor- und Rucklaufdruck die Dusenoffnung freigibt.5. Burner according to claim 3 or 4, characterized in that the swirl nozzle has a needle valve which in the Return nozzle releases the nozzle opening at a certain, adjustable pressure difference between supply and return pressure.
6. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffvorwarmtemperatur je nach verwendetem Brennstoff so hoch einstellbar ist, daß der Brennstoff unter atmosphärischen Bedingungen verdampfbar ist.6. Burner according to one of claims 3 to 5, characterized in that the fuel preheating temperature, depending on the fuel used, can be set so high that the fuel can be evaporated under atmospheric conditions.
7. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erwärmte Brennstoff durch Druckabsenkung am Düsenaustritt und Mischung mit vorgewärmter Verbrennungsluft gleicher Temperatur nahezu vollständig verdampfbar ist.7. Burner according to one of claims 3 to 6, characterized in that the heated fuel is almost completely evaporable by lowering the pressure at the nozzle outlet and mixing with preheated combustion air of the same temperature.
8. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch Druckabsenkung am Dusenaustritt und Mischung mit nur wenig vorgewärmter Verbrennungsluft oder nicht vorgewärmter Verbrennungsluft ein Te l des Brennstoffes nach der Druckabsenkung am Dusenaustritt ein kolloiddisperses System und der andere Teil des Brennstoffes ein molekulardisperses System mit der zugefuhrten Verbrennungsluft bildet.8. Burner according to one of claims 3 to 7, characterized in that by lowering the pressure at the nozzle outlet and mixing with only a little preheated combustion air or not preheated combustion air, a Te l of the fuel after the pressure reduction at the nozzle outlet is a colloidally disperse system and the other part of the fuel forms a molecularly disperse system with the supplied combustion air.
9. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbrennung des in der Verbrennungsluft dispergierten Brennstoffes ein durchlassiger Reaktionsbrenner vorgesehen ist.9. Burner according to one of claims 3 to 8, characterized in that a permeable reaction burner is provided for the combustion of the fuel dispersed in the combustion air.
10. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ankoppelung eines insbesondere elektrisch betriebenen Brennstofferhitzers an die Reaktionszone durch die Oberflachentemperatur des Brennstofferhitzers das Brennstoff-/Luftgemiεch entzündbar ist. 10. Burner according to one of claims 3 to 9, characterized in that when a particularly electrically operated fuel heater is coupled to the reaction zone by the surface temperature of the fuel heater, the fuel / air mixture is flammable.
11. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für die Brennstoffauf ereitung ein oder zwei Brennstofferhitzer , ein Lufterhitzer und eine Rucklaufduse mit integriertem Nadelventil vorgesehen sind.11. Burner according to one of claims 3 to 10, characterized in that one or two fuel heaters, an air heater and a reflux nozzle with integrated needle valve are provided for the fuel preparation.
12. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz zwischen Vor- und Rücklaufdruck während eines Brennerbetriebszykluses (Brennerstart, Brennerbetrieb, Brennerabschaltung) durch die Brennersteuerung je nach verwendeter Brennstoffregelung entweder stufenlos, in Stufen oder pulsierend veränderbar ist.12. Burner according to one of claims 3 to 11, characterized in that the pressure difference between supply and return pressure during a burner operating cycle (burner start, burner operation, burner shutdown) by the burner control is either infinitely variable, in steps or pulsating depending on the fuel control used.
13. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff fuhrenden Leitungen durch ein in der Rücklaufdüse integriertes Nadelventil sowie durch Absperrventile druckdicht abschließbar sind.13. Burner according to one of claims 3 to 12, characterized in that the fuel-carrying lines can be closed in a pressure-tight manner by a needle valve integrated in the return nozzle and by shut-off valves.
14. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein kolloiddisperses und/oder molekulardisperses Brennstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird.14. Burner according to one of claims 3 to 13, characterized in that a colloidally disperse and / or molecularly disperse fuel-air mixture is burned.
15. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkraft des Ventilstossels wahrend der Brennerstart- und Abschaltphase großer ist als die durch die Differenz zwischen dem Vor- und Rucklaufdruck hervorgerufene entgegengesetzt wirkende Kraft am Ventilstossel .15. Burner according to claim 3, characterized in that the closing force of the valve lifter during the burner start and shutdown phase is greater than the counteracting force on the valve lifter caused by the difference between the supply and return pressure.
16. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umwälzpumpe vorgesehen ist, die den Brennstoff wahrend der Brennerstartphase bei geringer Druckdifferenz zwischen Vor- und Rucklaufdruck und geschlossenen Brennerventil m der Brennstoffaufbereitung umpumpt .16. Burner according to one of claims 3 to 15, characterized in that a circulation pump is provided which pumps the fuel during the burner start-up phase with a small pressure difference between the supply and return pressure and the closed burner valve m of the fuel processing system.
17. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brennstoffregelemπchtung vorgesehen ist, die durch Absenken des Rucklaufdruckes und/oder durch Anheben des Vorlaufdruckes bei Erreichen der erforderlichen Brennstofftemperatur über ein Nadelventil in der Rucklaufduse die Dusenbohrung freigibt und dadurch die Gemischbildung ermöglicht.17. Burner according to one of claims 3 to 16, characterized in that a fuel control is provided which releases the nozzle bore by lowering the return pressure and / or by increasing the supply pressure when the required fuel temperature is reached via a needle valve in the return nozzle, thereby enabling the mixture to form.
18. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Brennstoffpumpe ruckgeforderte Brennstoff zur Vorheizung der Verbrennungsluft in einem Wärmetauscher einsetzbar ist.18. Burner according to one of claims 3 to 17, characterized in that the fuel reclaimed for the fuel pump can be used for preheating the combustion air in a heat exchanger.
19. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffventii (301, 311) bei einer bestimmten Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Zufuhrleitung und einer Rucklaufleitung öffnet und/oder ab einer bestimmten Temperatur des im Ventilinnenraum sich befindenden Brennstoffs öffnet.19. Burner according to one of claims 3 to 18, characterized in that the fuel valve (301, 311) opens at a certain pressure difference between the pressure in the supply line and a return line and / or opens from a certain temperature of the fuel in the valve interior .
20. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführleitung ein Druckausgleichsgefäß, z. B. ein Faltenbalg, insbesondere ein Metallfaltenbalg, vorgesehen ist.20. Burner according to one of claims 3 to 19, characterized in that in the supply line, a pressure compensation vessel, for. B. a bellows, in particular a metal bellows, is provided.
21. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffventii (311) als Simplexduse mit Schließkolben (313) ausgebildet ist.21. Burner according to one of claims 3 to 20, characterized in that the fuel valve (311) is designed as a simplex nozzle with a closing piston (313).
22. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffnetem Brennstoffventii (301, 311) eine Induktionswirkung für die Verbrennungsluft zur Ermoglichung eines Brennerbetriebes ohne Geblaseunterstutzung entsteht.22. Burner according to one of claims 3 to 21, characterized in that, when the fuel valve (301, 311) is open, an induction effect for the combustion air is created to enable burner operation without blower support.
23. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß je nach verwendeter Brennstoffregeleinrichtung durch Anheben des Rucklaufdruckes und/oder durch Absenken des Vorlauf ruckes auf das Niveau des Rucklaufdruckes die Brennstoffzufuhr in die Reaktionszone abschaltbar ist.23. Burner according to one of claims 3 to 22, characterized in that depending on the fuel control device used by raising the return pressure and / or by lowering the flow jerk the fuel supply to the reaction zone can be switched off at the level of the return pressure.
24. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffventii (301, 311) ab einer bestimmten Druckdifferenz zwischen Ventilinnendruck und At ospharendruck öffnet und/oder eine RucklaufÖffnung (305) aufweist und mit einer Rucklaufleitung kombinierbar ist und insbesondere in der Rücklaufleitung ein verstellbarer Stromungswiderstand, insbesondere ein Absperrventil, vorgesehen ist.24. Burner according to one of claims 3 to 23, characterized in that the fuel valve (301, 311) opens from a certain pressure difference between the internal valve pressure and atmospheric pressure and / or has a return opening (305) and can be combined with a return line and in particular in an adjustable flow resistance, in particular a shut-off valve, is provided for the return line.
25. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrauliksystem jeweils ein in der Vorlaufleitung (3, 9) und Rücklaufleitung (4, 10) angeordnetes elektromagnetisch betätigbares Absperrventil und insbesondere ein elektromechanisch betatigbares Druckregelventil (5, 11) in der Vorlaufleitung (3, 9) oder in der Rucklaufleitung (18) aufweist.25. Burner according to one of claims 3 to 24, characterized in that the hydraulic system in each case one in the feed line (3, 9) and return line (4, 10) arranged electromagnetically actuated shut-off valve and in particular an electromechanically actuated pressure control valve (5, 11) in the flow line (3, 9) or in the return line (18).
26. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen des Rucklaufdrucks ein oder mehrere mechanisch oder elektromechanisch betatigbare Druckregelventile vorgesehen sind.26. Burner according to one of claims 3 to 25, characterized in that one or more mechanically or electromechanically actuatable pressure control valves are provided for adjusting the return pressure.
27. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 26 dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffventii (301, 311) unmittelbar nach dem Ventilstößel (307, 313) ins Freie ausmundet.27. Burner according to one of claims 3 to 26, characterized in that the fuel valve (301, 311) opens out immediately after the valve tappet (307, 313).
28. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstofferhitzer oder die Heizeinrichtung (316) von wenigstens einem elektrischen Heizstab, Heizpatrone (309) oder dergl. gebildet wird, insbesondere kurz nach dem Start der Verbrennung abschaltbar ist. 28. Burner according to one of claims 3 to 27, characterized in that the fuel heater or the heating device (316) is formed by at least one electric heating element, heating cartridge (309) or the like, in particular can be switched off shortly after the start of the combustion.
29. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (316) im und/oder am Brennstoffventii (301, 311) vorgesehen ist.29. Burner according to one of claims 3 to 28, characterized in that the heating device (316) is provided in and / or on the fuel valve (301, 311).
30. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisches Heizelement (217) vorgesehen ist, das mit der Heizzone in Verbindung steht, welches insbesondere als Heizstab (227) oder als Heizwendel (218) ausgebildet ist und/oder abschnittsweise mit einem das Brennstoff-Luft-Gemisch führenden Bereich (230) in Verbindung steht und in Richtung der Gemischaufbereitung eine Flammenrückschlagsicherung (231) vorgesehen ist.30. Burner according to one of claims 3 to 29, characterized in that an electric heating element (217) is provided which is connected to the heating zone, which is in particular designed as a heating element (227) or as a heating coil (218) and / or is connected in sections to a region (230) guiding the fuel-air mixture and a flame arrester (231) is provided in the direction of the mixture preparation.
31. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Rucklaufleitung (215) im Bereich der Zuführleitung (213) für die Verbrennungsluft vorgesehen ist.31. Burner according to one of claims 3 to 30, characterized in that the return line (215) is provided in the region of the feed line (213) for the combustion air.
32. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Zufuhrleitung (204) für den Brennstoff, eine Mischzone (211), in welcher der Brennstoff mit der Verbrennungsluft gemischt wird und ein mit der Zuführleitung (204) verbundenes und in die Mischzone (211) ausmündendes Brennstoffventii (210) aufweist, wobei die Zuführleitung (204) mit einer Heizzone (205) versehen ist, in welcher der zugefuhrte Brennstoff von einem Reaktionskorper (202) erwärmt wird.32. Burner according to one of claims 3 to 31, characterized in that it has a feed line (204) for the fuel, a mixing zone (211) in which the fuel is mixed with the combustion air and a connected to the feed line (204) and Has fuel valve (210) opening into the mixing zone (211), the feed line (204) being provided with a heating zone (205) in which the supplied fuel is heated by a reaction body (202).
33. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizzone (205) in unmittelbarer Nachbarschaft zum Reaktionskorper (202) angeordnet ist, jedoch von ihm beabstandet ist und/oder direkt mit dem Reaktionskorper (202) verbunden ist und/oder als Ringkanal (205) oder als Rohrwendel (233) ausgebildet ist. 33. Burner according to one of claims 3 to 32, characterized in that the heating zone (205) is arranged in the immediate vicinity of the reaction body (202), but is spaced from it and / or is connected directly to the reaction body (202) and / or is designed as an annular channel (205) or as a spiral tube (233).
EP97937567A 1996-09-12 1997-08-12 Pre-vaporizing and pre-mixing burner for liquid fuels Expired - Lifetime EP0927321B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19637025 1996-09-12
DE19637025A DE19637025A1 (en) 1996-09-12 1996-09-12 Pre-evaporating and premixing burner for liquid fuels
PCT/EP1997/004374 WO1998011386A1 (en) 1996-09-12 1997-08-12 Pre-vaporizing and pre-mixing burner for liquid fuels

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0927321A1 true EP0927321A1 (en) 1999-07-07
EP0927321B1 EP0927321B1 (en) 2000-05-17

Family

ID=7805332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP97937567A Expired - Lifetime EP0927321B1 (en) 1996-09-12 1997-08-12 Pre-vaporizing and pre-mixing burner for liquid fuels

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6350116B1 (en)
EP (1) EP0927321B1 (en)
AT (1) ATE193119T1 (en)
CZ (1) CZ79899A3 (en)
DE (1) DE19637025A1 (en)
ES (1) ES2151292T3 (en)
GR (1) GR3033431T3 (en)
HU (1) HUP9904179A3 (en)
NO (1) NO991002L (en)
PL (1) PL187189B1 (en)
WO (1) WO1998011386A1 (en)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HUE059355T2 (en) * 2002-10-10 2022-11-28 Lpp Comb Llc Method for vaporization of liquid fuels for combustion
CN101187477B (en) * 2002-10-10 2011-03-30 Lpp燃烧有限责任公司 System for vaporization of liquid fuels for combustion and method of use
WO2006063126A2 (en) 2004-12-08 2006-06-15 Lpp Combustion, Llc Method and apparatus for conditioning liquid hydrocarbon fuels
CA2623358C (en) 2005-09-26 2014-09-09 University Of Leeds Fuel injector
US7799035B2 (en) 2005-11-18 2010-09-21 Carefusion 2200, Inc. Device, system and method for delivering a curable material into bone
US8075305B2 (en) * 2006-01-24 2011-12-13 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Dual fuel gas-liquid burner
US7909601B2 (en) * 2006-01-24 2011-03-22 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Dual fuel gas-liquid burner
US7901204B2 (en) * 2006-01-24 2011-03-08 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Dual fuel gas-liquid burner
US8529646B2 (en) * 2006-05-01 2013-09-10 Lpp Combustion Llc Integrated system and method for production and vaporization of liquid hydrocarbon fuels for combustion
CN101573561B (en) * 2006-10-18 2012-03-28 贫焰公司 Premixer for gas and fuel for use in combination with energy release/conversion device
WO2011031281A1 (en) 2009-09-13 2011-03-17 Lean Flame, Inc. Combustion cavity layouts for fuel staging in trapped vortex combustors
US8858223B1 (en) * 2009-09-22 2014-10-14 Proe Power Systems, Llc Glycerin fueled afterburning engine
GB2486234A (en) * 2010-12-08 2012-06-13 Paul Maple A firestaff with a supply valve which allows fuel to pass when sufficient force is applied
US9157634B2 (en) * 2011-08-30 2015-10-13 Wacker Neuson Production Americas, LLC Indirect fired heater with inline fuel heater
DE102012008941A1 (en) * 2012-05-08 2013-11-14 Robert Bosch Gmbh Method for regulating combustion of bio-oil in oil-fired boiler, involves detecting pressure and viscosity of fuel, and influencing pressure and viscosity of fuel under consideration of detected pressure and detected viscosity
US9366432B2 (en) 2012-05-17 2016-06-14 Capstone Turbine Corporation Multistaged lean prevaporizing premixing fuel injector
US9638413B2 (en) 2014-03-05 2017-05-02 Progreen Labs, Llc Treatment device of a heating system
US9488373B2 (en) 2014-03-06 2016-11-08 Progreen Labs, Llc Treatment device of a heating system
US9593857B2 (en) * 2014-03-07 2017-03-14 ProGreen Labs, LLC. Heating system
US10184664B2 (en) 2014-08-01 2019-01-22 Capstone Turbine Corporation Fuel injector for high flame speed fuel combustion
CN109052484B (en) * 2018-10-25 2024-02-23 唐山学院 Iron oxide powder dechlorination device and control method thereof

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH324334A (en) * 1954-09-17 1957-09-15 Bbc Brown Boveri & Cie Method for supplying liquid fuels to a combustion chamber and device for carrying out the method
CH342334A (en) 1955-07-04 1959-11-15 Kalden Ernst Suitable solution for the production of wound dressing films for tooth, gum, oral mucosa and jawbone wounds
DE1401756A1 (en) 1961-07-05 1969-02-13 Baumanns Geb Schmitz Oil heater
AT230519B (en) * 1962-01-25 1963-12-10 Garvenswerke Maschinen Pumpen & Waagenfabrik W Garvens Device to prevent oil from splashing out of the nozzle in pressure oil burners
JPS5083628U (en) 1973-12-01 1975-07-17
US4013396A (en) 1975-08-25 1977-03-22 Tenney William L Fuel aerosolization apparatus and method
CH628133A5 (en) * 1976-11-12 1982-02-15 Anton Schwarz OIL BURNER WITH PRESSURE SPRAY NOZZLE FOR HEATING OIL.
AT353931B (en) * 1978-04-13 1979-12-10 Hilmar Becker Ges M B H & Co K OIL BURNER
US4533316A (en) 1980-12-08 1985-08-06 Sharp Kabushiki Kaisha Vaporizing type fuel combustion apparatus with tar removal device
US4392820A (en) * 1980-12-29 1983-07-12 Niederholtmeyer Werner G Process and apparatus for utilizing waste oil
DE3230674A1 (en) * 1981-12-30 1983-07-07 VEB Ölfeuerungsbau Karl-Marx-Stadt, DDR 9030 Karl-Marx-Stadt Arrangement for the combustion of high-viscosity heating oils in pressure atomisation burner plants
DE3226023A1 (en) * 1982-07-12 1984-01-12 Thermostar Heisler + Leins oHG Heizungs- und Klimatechnik, 7250 Leonberg Nozzle pipe with pressure reduction device
DE3316229A1 (en) * 1983-05-04 1984-11-08 Klein, Lothar, Swakopmund Device for preheating fluid fuel such as oil
DE3403471A1 (en) * 1984-02-01 1985-08-08 BERU Ruprecht GmbH & Co KG, 7140 Ludwigsburg Burner element for liquid fuels
DE3900805A1 (en) * 1989-01-13 1990-07-19 Rausch & Pausch Arrangement for preventing pre- and post-dripping of fuel oil from the nozzle stock of fuel oil burners
US5149260A (en) * 1989-05-01 1992-09-22 Foust Harry D Device and method for combustion of waste oil
DE19518787A1 (en) 1995-05-22 1996-11-28 Stephan Herrmann Vapour burner for liquid fuel in domestic and small heaters
DE29602969U1 (en) 1996-02-20 1996-06-27 Hromada Erhard Burner device
CA2224347C (en) * 1996-04-17 2008-08-12 William H. Velke Combustion method and device for fluid hydrocarbon fuels

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9811386A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE19637025A1 (en) 1998-03-19
HUP9904179A3 (en) 2000-12-28
EP0927321B1 (en) 2000-05-17
NO991002D0 (en) 1999-03-02
US6350116B1 (en) 2002-02-26
GR3033431T3 (en) 2000-09-29
CZ79899A3 (en) 1999-10-13
WO1998011386A1 (en) 1998-03-19
PL332318A1 (en) 1999-08-30
PL187189B1 (en) 2004-05-31
HUP9904179A2 (en) 2000-04-28
ATE193119T1 (en) 2000-06-15
ES2151292T3 (en) 2000-12-16
NO991002L (en) 1999-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0927321B1 (en) Pre-vaporizing and pre-mixing burner for liquid fuels
EP1060346B1 (en) Method and device for the combustion of liquid fuel
DE2459040A1 (en) ATOMIZATION PROCESS
DE2456526C2 (en) Gasification device for heating oil or kerosene
WO1994028359A1 (en) Water heater
DE4216523C2 (en) Burner for a heater operated with liquid fuel, in particular vehicle auxiliary heater
EP0283435B1 (en) Burner
DE10347509B4 (en) Heater with a spray nozzle
WO1999060306A1 (en) Premix burner for liquid fuels
EP0321858A2 (en) Combustion apparatus
WO2007017316A1 (en) Burner device
DE19606560C2 (en) Process for producing a combustible mixture from a liquid fuel and combustion air in a burner and burner for carrying out the process
EP0097315B1 (en) Oil burner arrangement for field ranges
DE19733226A1 (en) Fuel vaporiser for pre-mixed burner
WO1997049952A9 (en) Surface-combustion liquid-fuel burner and method of operating it
DE10160837B4 (en) Method of mixing hot combustion gases with secondary air to limit the temperature
DE102010025107B4 (en) Ölvormischbrenner
DE19807239C2 (en) Injector
EP0906545A1 (en) Surface-combustion liquid-fuel burner and method of operating it
DE19518787A1 (en) Vapour burner for liquid fuel in domestic and small heaters
DE19807240A1 (en) Oil burner fuel injection system
EP0007424A1 (en) Burner device for combustion of liquid fuel
DE3148172A1 (en) Pressure evaporating burner
DE8106319U1 (en) BLUE-BURNING OIL BURNER
DE3152948A1 (en) Pressure vaporising burner

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 19990209

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH ES FR GB GR IT LI

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

17Q First examination report despatched

Effective date: 19990810

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT BE CH ES FR GB GR IT LI

REF Corresponds to:

Ref document number: 193119

Country of ref document: AT

Date of ref document: 20000615

Kind code of ref document: T

ITF It: translation for a ep patent filed

Owner name: JACOBACCI & PERANI S.P.A.

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: NV

Representative=s name: ARDIN & CIE S.A.

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20000518

ET Fr: translation filed
REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FG2A

Ref document number: 2151292

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: T3

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: IF02

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20040715

Year of fee payment: 8

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Payment date: 20040826

Year of fee payment: 8

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GR

Payment date: 20040827

Year of fee payment: 8

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.

Effective date: 20050812

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050812

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050813

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20050819

Year of fee payment: 9

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20060302

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20050812

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Payment date: 20060828

Year of fee payment: 10

Ref country code: AT

Payment date: 20060828

Year of fee payment: 10

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Payment date: 20060829

Year of fee payment: 10

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FD2A

Effective date: 20050813

BERE Be: lapsed

Owner name: *HERRMANN STEPHAN

Effective date: 20070831

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070831

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070831

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070812

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20080430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070831

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070831

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20060831