Bei Brennern für flüssige Brennstoffe, die nach dem Düsenzerstäubungsverfahren
arbeiten, wird der durchgesetzte Brennstoffmassestrom
bestimmt durch den Brennstoffdruck bzw. durch
die Düsengröße. Dabei ist ein Mindestbrennstoffdruck zum einen
für eine gute Zerstäubung notwendig und zum anderen ist
eine Mindestdüsengröße notwendig, um Verstopfungen durch etwaige
Schwebstoffe im Brennstoff zu vermeiden.
Diese Vorgaben ergeben eine Leistungsschranke, die nicht unterschritten
werden kann und die in der Praxis bei etwa 14 kW
liegt.
Um nun diese Leistungsschranke zu unterschreiten, ist man dazu
übergegangen, die Brennstoffzufuhr mit einer modifizierten
Brennstoffpumpe bei vollem Brennstoffdruck periodisch zu unterbrechen,
so daß sich eine gepulste Zerstäubung ergibt. Dadurch
läßt sich die Brennerleistung um einen festen Faktor,
der bei etwa 50% liegt, gegenüber der vorstehend angegebenen
Leistungsschranke reduzieren. Die Frequenz der Unterbrechung
der Brennstoffzufuhr ist konstruktiv durch die Brennstoffpumpe
vorgegeben. Eine Anpassung an wechselnde Leistungsanforderungen
ist daher nicht oder nur beschränkt möglich.
Andere Zerstäubungsverfahren, wie beispielsweise eine Druckluftzerstäubung
oder eine Ultraschallzerstäubung erlauben
zwar eine Anpassung an unterschiedliche Leistungsanforderungen,
sind jedoch im Aufbau sehr aufwendig und erfordern besondere
Maßnahmen, um zu einer guten Gemischbildung zu kommen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Brenner
für flüssige Brennstoffe zu schaffen, der einen Betrieb auch
bei geringen Leistungsanforderungen und eine stufenlose Einstellung
des Brennstoffdurchsatzes ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Brenner
für flüssige Brennstoffe, insbesondere einen Ölbrenner, der
einen Düsenstock mit einer Zerstäuberdüse aufweist, die über
einen Zufuhrkanal und eine Verbindungsleitung mit einer
Brennstoffversorgung in Verbindung steht und ein dem Zufuhrkanal
zugeordnetes Unterbrecherventil mit einem Ventilkörper
aufweist, der mit einem durch elektrische Energie betätigbaren
Aktuator in Verbindung steht, der durch ein piezoelektrisches
Betätigungsmittel gebildet wird. Mit einer derartigen
Gestaltung ist es möglich, bei einem vorgegebenen, zweckmäßigerweise
konstant über die Brennstoffversorgung anstehenden
Brennstoffdruck durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktuators
während des Betriebes den Brennstoffdurchsatz stufenlos
einzustellen. Das Unterbrecherventil wird hierbei nur
"auf-zu" gesteuert, wobei ausgehend von einer Offenstellung
für "Vollast" über eine Pulsweitenmodulation durch Veränderung
des Verhältnisses von Öffnungszeit zur Schließzeit der
Brennstoffdurchsatz entsprechend verändert wird. Hierbei ist
zur Veränderung des Brennstoffdurchsatzes auch eine Veränderung
der Arbeitsfrequenz des Unterbrecherventils möglich, die
bis in den Bereich von etwa 30 Hz abgesenkt werden kann. Der
besondere Vorteil des piezoelektrischen Betätigungsmittels
liegt darin, daß das Unterbrecherventil schnell öffnet und
schnell schließt, so daß der volle Strömungsquerschnitt praktisch
verzögerungsfrei geöffnet und geschlossen wird. Die
Brennstoffzumessung wird somit genauer.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen,
daß die Bewegungsbahn des Ventilkörpers in axialer
Verlängerung der Düsenachse verläuft. Durch diese Ausgestaltung
ist nicht nur eine kompakte Bauweise des Systems "Aktuator-Unterbrecherventil"
möglich, sondern auch die Anordnung
des Betätigungsmittels und des Ventilkörpers im Düsenstock
selbst möglich. Der Ventilsitz des Ventilkörpers kann
dann vorteilhaft in unmittelbarer Nähe der Zerstäuberdüse angeordnet
werden, so daß neben einer genaueren Dosierung des
zuzuführenden Brennstoffs durch die Reduzierung von Toträumen
zwischen Düsenmündung und Schließsitz des Ventilkörpers ein
"Nachtropfen" praktisch vermieden ist.
Es ist grundsätzlich möglich, das piezoelektrische Betätigungsmittel
unmittelbar auf den Ventilkörper einwirken zu
lassen. In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist ferner
vorgesehen, daß das Betätigungsmittel auf eine Druckmembran
einwirkt, die einen mit der Druckölversorgung verbundenen
Hydraulikraum abschließt, der mit dem kolbenartig ausgebildeten
Ventilkörper in hydraulischer Wirkverbindung steht,
wobei der Ventilkörper durch eine in Schließrichtung wirkende
Rückstellfeder abgestützt ist. Diese Anordnung erlaubt die
Übertragung großer Stellkräfte, so daß auch bei hohen Brennstoffdrücken
eine zuverlässige und schnelle Schaltbewegung
des Ventilkörpers möglich ist. Die Anordnung ist insbesondere
vorteilhaft bei Verwendung des piezoelektrischen Betätigungsmittels,
da durch entsprechende Bemessung der Verhältnisse
der Fläche der Druckmembran einerseits und des Kolbenquerschnitts
des Ventilkörpers andererseits mit geringen Stellwegen
und geringen Stellkräften des Betätigungsmittels große
Stellwege des Ventilkörpers bewirkt werden können.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen,
daß der Hydraulikraum über eine Anschlußleitung mit
der Brennstoffversorgung in Verbindung steht, der ein beim
Öffnen des Ventilkörpers schließendes Sperrventil zugeordnet
ist. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß etwaige
Leckverluste aus dem Hydraulikraum jeweils in Schließstellung
des Ventilkörpers durch Zufuhr des mit Druck geförderten
Brennstoffs aus der Brennstoffversorgung ausgeglichen werden.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß zwischen dem Hydraulikraum und dem Ventilkörper ein gesonderter
Steuerkolben angeordnet ist, der mit dem Ventilkörper
in Wirkverbindung steht und der gegenüber dem Zufuhrkanal
als Ventil wirkt. Damit ist der Hydraulikraum von der Seite
des Zufuhrkanals her ebenfalls durch ein Ventil absperrbar,
so daß auch bei einem Betrieb mit langdauernden Öffnungszeiten
des Unterbrecherventils der Druck im Hydraulikraum infolge
von Leckagen nicht abfallen kann. Der Steuerkolben kann
hierbei hydraulisch auf das Unterbrecherventil einwirken oder
besonders zweckmäßig in unmittelbarer mechanischer Verbindung
mit dem Ventilkörper des Unterbrecherventils in Verbindung
stehen.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen,
daß die Verbindungsleitung zum Zufuhrkanal mit der
Druckseite einer Förderpumpe verbunden ist und über eine Abströmleitung
mit Druck-Halteventil mit dem Vorratstank verbunden
ist. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, unabhängig
von der Betätigung des Unterbrecherventils einen konstanten
Brennstoffdruck am Unterbrecherventil aufrechtzuerhalten und
so für optimale Zerstäubungsbedingungen zu sorgen.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- den Aufbau eines Ölbrenners in Form eines Blockschaltbildes,
- Fig. 2
- eine Ausführungsform für einen Düsenstock mit
integriertem Aktuator und Unterbrecherventil,
- Fig. 3
- in einer vergrößerten Darstellung die Ausbildung
des Unterbrecherventils gem. Fig. 2 in Schließstellung
mit Sperrventil für den Hydraulikraum,
- Fig. 4
- das Unterbrecherventil gem. Fig. 3 in Öffnungsstellung,
- Fig. 5
- eine abgewandelte Ausführungsform des Unterbrecherventils
gem. Fig. 3 in Schließstellung,
- Fig. 6
- die Ausführungsform gem. Fig. 5 in Öffnungsstellung,
- Fig. 7
- eine abgewandelte Ausführungsform für ein
Sperrventil in Öffnungsstellung,
- Fig. 8
- das Sperrventil gemäß Fig. 7 in Schließstellung,
- Fig. 9
- eine druckentlastete Ausführungsform des Unterbrecherventils
in Schließstellung,
- Fig. 10
- die Ausführungsform gemäß Fig. 9 in Öffnungsstellung,
- Fig. 11
- in Diagrammform verschiedene Leistungsansteuerungen.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Ölbrenner besteht im
wesentlichen aus einem Düsenstock 1, der hier nur schematisch
in Form eines Blockschaltbildes in der Verknüpfung seiner
einzelnen Funktionselemente dargestellt ist. Der Düsenstock 1
steht über eine Verbindungsleitung 2 mit der Druckseite einer
Förderpumpe 3 in Verbindung, über die aus einem Vorratstank 4
das Brennöl unter einem vorgegebenen Druck dem Düsenstock 1
zugeführt wird.
Mit der Verbindungsleitung 2 ist eine zum Vorratstank 4 zurückführende
Abströmleitung 5 verbunden, in der eine Drossel
6 und ein Druckhalteventil 7 angeordnet sind, so daß in der
Verbindungsleitung 2 unabhängig von der vom Brenner abgenommenen
Brennstoffmenge ein gegebener Vordruck aufrechterhalten
werden kann.
Der Düsenstock 1 weist eine Zerstäuberdüse 8 üblicher Bauart
auf, der in eine hier in ihrem Aufbau nicht näher dargestellte
Brenneranordnung 9 integriert ist.
Die Zerstäuberdüse 8 steht über einen Zufuhrkanal 10 und die
Verbindungsleitung 2 mit der durch Vorratstank 4 und Förderpumpe
3 gebildeten Druckölversorgung in Verbindung. Im Zufuhrkanal
10 ist ferner ein Unterbrecherventil 11 angeordnet,
das über einen Aktuator 12 zwischen einer Schließstellung und
einer Offenstellung hin und her bewegt werden kann. Der Aktuator
wird über eine Steuereinrichtung 13 angesteuert.
Während es grundsätzlich möglich ist, das Unterbrecherventil
über einen elektromagnetischen Aktuator zu betätigen, ist bei
dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein Aktuator mit
einem piezoelektrischen Betätigungsmittel 14 vorgesehen. Das
elektrisch ansteuerbare, in seinem Aufbau grundsätzlich bekannte
und in einem Gehäuse 12.1 mit einem Ende befestigte
piezoelektrische Betätigungsmittel 14 wirkt mit seinem freien
Ende auf eine Druckmembran 15, die einen Hydraulikraum 16 begrenzt.
Der Hydraulikraum 16 steht unmittelbar mit einem kolbenartig
ausgebildeten Ventilkörper 17 des Steuerventils 11
in hydraulischer Wirkverbindung. Bei einer Beaufschlagung des
piezoelektrischen Betätigungsmittels 14 mit einer elektrischen
Spannung verändert dieses seine Länge und drückt so die
Druckmembran 15 durch, so daß aus dem Hydraulikraum 16 Druckflüssigkeit,
hier Öl, auf den kolbenartig ausgebildeten Ventilkörper
17 einwirkt und so das Unterbrecherventil 11 in
seine Öffnungsstellung verschiebt. Über eine Rückstellfeder
18 wird beim Abschalten der Spannung und der damit verbundenen
Verkürzung des piezoelektrischen Betätigungsmittels die
Druckmembran 15 wieder zurückgezogen und gleichzeitig unter
der Kraftwirkung der Rückstellfeder 18 der Ventilkörper 17 in
seine Schließstellung zurückgezogen. Der Ventilteller 17.1
mit dem zugeordneten Ventilsitz sollte den Zufuhrkanal 10 so
nahe wie möglich am Dralleinsatz 8.1 der Zerstäuberdüse abschließen,
um Toträume zwischen Ventilsitz und Düsenmündung
so klein wie möglich zu halten, so daß nur geringe Brennstoffmengen
bei geschlossenem Unterbrecherventil 11 nachtropfen
bzw. nachverdampfen können.
Der Hydraulikraum 16 steht über eine Anschlußleitung 19, in
der ein Sperrventil 20 in Form eines Rückschlagventils angeordnet
ist, mit der Abströmleitung 5 der Druckölversorgung in
Verbindung, so daß jeweils bei der Rückbewegung der Druckmembran
15 aus der Abströmleitung 5 über die Anschlußleitung 19
Öl angesaugt werden kann, um etwaige Verluste an Druckflüssigkeit
im Hydraulikraum durch Leckage auszugleichen.
Wie Fig. 2 für ein konkretes Ausführungsbeispiel erkennen
läßt, können entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung
die vorstehend beschriebenen einzelnen Schaltelemente in den
Düsenstock 1 integriert werden. Für die anhand von Fig. 1 bereits
beschriebenen Elemente sind in Fig. 2 gleiche Bezugszeichen
verwendet.
An dem im wesentlichen stabförmig ausgebildete Düsenstock 1
ist an einem Ende die anschraubbare, mit einem Dralleinsatz
8.1 mit einer Düsenöffnung 8.3 versehene Zerstäuberdüse 8 angeordnet.
Gleichachsig zur Achse 8.2 der Zerstäuberdüse 8 ist
an seinem anderen Ende der hier nur teilweise dargestellte
Aktuator 12 mit seinem Gehäuse 12.1 und seinem piezoelektrischen
Betätigungsmittel 14 angeordnet.
Das Unterbrecherventil 11 wird bei dieser Ausführungsform im
wesentlichen gebildet durch einen kolbenartig ausgebildeten
Ventilkörper 17, der sich an seinem der Zerstäuberdüse 8 zugekehrten
Ende auf der Rückstellfeder 18 abstützt. Der Ventilkörper
17 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
als Tellerventil ausgebildet, dessen Ventilteller 17.1
durch die Rückstellfeder 18 in Schließrichtung abgestützt
ist. Das dem Ventilteller abgekehrte Ende 17.2 des Ventilkörpers
17 ist als Kolben ausgebildet, der den Hydraulikraum 16
auf der der Druckmembran 15 gegenüberliegenden Seite begrenzt.
Die gegenüber dem Hydraulikraum 16 wirksame Fläche
der Druckmembran 15 ist größer als die wirksame Fläche des
Kolbenteils 17.2, so daß für den Hub des Betätigungsmittels
14 ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis gegeben ist. Die
Zeichnung läßt ferner erkennen, daß das Unterbrecherventil 11
mit seinem Ventilteller 17.1 dicht am Dralleinsatz 8.1 der
Zerstäuberdüse 8 angeordnet werden kann, so daß nur ein geringer
Totraum vorhanden ist und dementsprechend nur geringe
Ölmengen bei längerer Schließzeit über die Düse in den Brenner
9 austreten bzw. ausdampfen können.
In den Düsenstock 1 mündet die Verbindungsleitung 2 zur
Druckölversorgung ein, die hier nur durch die zugehörige Verschraubung
dargestellt ist.
Der Ventilkörper 17 ist in einer axialen Bohrung im Düsenstock
1 geführt, wobei der obere, dem Kolben 17.2 zugeordnete
Bereich als Zylinder ausgebildet ist, während der untere Bereich
zwischen der Einmündung der Verbindungsleitung 2 und
dem Ventilteller 17.1 einen größeren Durchmesser aufweist als
der Schaft des Ventilkörpers 17, so daß hier ein ringförmiger
Zufuhrkanal 10 gegeben ist.
Wie die Zeichnung erkennen läßt, ist auch die Anschlußleitung
19 und das Rückschlagventil 20 in den Düsenstock 1 integriert.
Bei entsprechender Umkehrung der Wirkungsrichtung der über
das piezoelektrische Betätigungsmittel wirkenden Druckkräfte
kann statt des dargestellten Tellerventils auch ein Nadelventil
mit kolbenförmiger Ventilnadel eingesetzt werden. Diese
wird in Schließstellung durch eine Rückstellfeder mit ihrer
Spitze gegen einen entsprechenden Ventilsitz gepreßt. Bei Aktivierung
des Betätigungsmittels hebt die Ventilnadel durch
Druckbeaufschlagung ab und öffnet die Düse. Die Druckbeaufschlagung
erfolgt zweckmäßig über den Brennstoffdruck. Vorteilhaft
ist es, wenn in Schließstellung die Ventilnadel
druckentlastet ist, d. h. der Brennstoffdruck auf beiden Seiten
einwirkt, wobei die ausgeübte Druckkraft in Schließrichtung
größer sein kann. Bei Aktivierung des Betätigungsmittels
wird das der Spitze abgekehrte Ende drucklos gestellt, so daß
der Brennstoffdruck gegen die Kraft der Rückstellfeder öffnet.
In Fig. 3 und 4 ist entsprechend Fig. 2 der den Ventilkörper
17 umfassende Bereich des Düsenstocks in vergrößerter Darstellung
wiedergegeben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen
gleiche Bauelemente. In Fig. 3 ist der Ventilkörper 17 in
Schließstellung dargestellt, während Fig. 4 den Ventilkörper
17 in Offenstellung zeigt.
In der in Fig. 3 gezeigten Schließstellung wird durch den
über die Anschlußleitung 19 anstehenden Öldruck das Rückschlagventil
dann in Offenstellung gedrückt, wenn aufgrund
von Leckölverlusten im Hydraulikraum ein Druckunterschied bei
der Rückbewegung auftritt. Der Ventilkörper 17 wird durch die
Rückstellfeder 18 in Schließstellung gehalten.
Wird das piezoelektrische Betätigungsmittel 14 mit einer
Spannung beaufschlagt, so daß es seine Länge vergrößert, dann
wird, wie Fig. 4 zeigt, die Druckmembran 15 durchgedrückt, so
daß der Hydraulikraum in seinem Volumen reduziert wird und
entsprechend den Flächenverhältnissen der Kolbenteil 17.2 des
Ventilkörpers 17 gegen die Kraft der Rückstellfeder 18 in Offenstellung
vorgeschoben. Gleichzeitig wird das Rückschlagventil
20 in Schließstellung gehalten.
Der Ventilteller 17.1 hebt von seinem Ventilsitz ab, so daß
durch den ringförmigen Zufuhrkanal 10 das Öl der Zerstäuberdüse
strömen kann.
Bei einer Ausbildung des Unterbrecherventils als Nadelventil
ist mit geänderter Wirkrichtung der Rückstellfeder neben dem
Rückschlagventil 20, das durch den Brennstoffdruck in Offenstellung
gehalten wird, ein weiteres Rückschlagventil angeordnet,
das durch den Brennstoffdruck geschlossen gehalten
wird, wenn das Unterbrecherventil in Schließstellung steht.
Bei Aktivierung des Betätigungsmittels wird durch den Druckaufbau
über die Druckmembran 15 das Rückschlagventil 20 geschlossen
und das andere Rückschlagventil geöffnet, so daß
das andere Rückschlagventil zur Abströmleitung 5 öffnet. Der
Druck im Hydraulikraum 16 fällt ab und der Brennstoffdruck
hebt die Ventilnadel an und gibt die Düsenöffnung frei. Zum
Schließen läuft der Vorgang in umgekehrter Reihenfolge ab.
Wird das Unterbrecherventil 11 über längere Zeit nun in der
in Fig. 4 dargestellten Offenstellung gehalten, kann aufgrund
von Undichtigkeiten im Bereich der Führung des als Kolben
17.2 ausgebildeten Endes des Ventilkörpers 17 aus dem Hydraulikraum
16 Öl als Leckverlust austreten, so daß auch bei weiter
anstehender Spannung am piezoelektrischen Betätigungsmittel
14 durch die Kraft der Rückstellfeder der Ventilkörper
langsam in die Schließstellung zurückgeschoben wird. Damit
ist es nicht möglich, diese Ventilform für einen Brennerbetrieb
zu verwenden, der auch eine Öffnung auf Dauer erfordert.
Um dies zu vermeiden, ist bei der in Fig. 5 dargestellten
Ausführungsform dem Ventilkörper 17 an seinem dem Hydraulikraum
16 zugekehrten Ende ein als Ventilkörper ausgebildeter
Steuerkolben 22 zugeordnet. Der Steuerkolben 22 stützt
sich unmittelbar über eine stößelartige Verlängerung 25 auf
dem Ende des Ventilkörpers 17 ab. Der Kolben ist mit einer
Dichtfläche 24 versehen, der ein Dichtsitz 25 im Düsenstock 1
zugeordnet ist. Befindet sich der Ventilkörper 17 in Schließstellung,
wie in Fig. 5 dargestellt, dann ist der Steuerkolben
22 vom Dichtsitz 25 abgehoben.
Wird nun, wie vorstehend beschrieben, über das piezoelektrische
Betätigungsmittel 14 die Druckmembran 15 durchgedrückt,
dann wird, wie Fig. 6 zeigt, über die Flüssigkeit im Hydraulikraum
16 der Steuerkolben 22 gegen seinen Dichtsitz 25 gepreßt
und bei der Bewegung gleichzeitig über den stößelartigen
Ansatz 23 der Ventilkörper 17 in seine Offenstellung vorgeschoben.
Damit ist der Hydraulikraum 16 gegenüber dem Zufuhrkanal
10 verschlossen und eine Leckage aus dem Hydraulikraum
16 unterbunden. Das Unterbrecherventil 11 kann somit
auf Dauer in Öffnungsstellung gehalten werden.
Mit einem derart ausgebildeten Unterbrecherventil 11 ist ein
schnelles Öffnen und Schließen, auch mit hoher Schaltfrequenz
möglich.
In Fig. 7 und 8 ist in Offen- und in Schließstellung eine abgewandelte
Form für ein Sperrventil 20 für den Hydraulikraum
16 dargestellt. Dieses wird im wesentlichen gebildet durch
einen Ringraum 20.1, dem eine Dichtkante 20.2 zugeordnet ist.
Der Ringraum 20 steht hierbei mit der Anschlußleitung 19 zur
Verbindungsleitung 2 in Verbindung, so daß in der hier dargestellten
Schließstellung in den Hydraulikraum 16 zum Ausgleich
von Leckagen jeweils Flüssigkeit nachgeführt werden
kann.
Wird, wie in Fig. 8 dargestellt, das Betätigungsmittel 14 aktiviert,
dann wird die Druckmembran 15 in den Hydraulikraum
hinein durchgebogen. Hierbei legt sich die Druckmembran 15 an
der Dichtkante 20.2 an und schließt somit den Hydraulikraum
16 gegenüber dem Ringraum 20.1 ab, so daß die Verbindung zur
Anschlußleitung 19 unterbrochen ist. Hierdurch wird die Konstruktion
des System erheblich vereinfacht.
In den Fig. 9 und 10 ist jeweils in geschlossener und in geöffneter
Stellung eine druckentlastete Ausführungsform für
ein Unterbrecherventil 11 dargestellt. Der Grundaufbau entspricht
der anhand von Fig. 3 dargestellten und beschriebenen
Ausführungsform, so daß hier gleiche Bauelemente mit gleichen
Bezugszeichen versehen sind.
Auch bei dieser Ausführungsform ist ein Hydraulikraum 16 vorgesehen,
der gegenüber dem Betätigungsmittel 14 durch eine
Druckmembran 15 abgeschlossen ist. Der Hydraulikraum 16 steht
auch hier über die Anschlußleitung 19 mit zwischengeschaltetem
Sperrventil 20, das sowohl als Rückschlagventil wie dargestellt
als auch als Membranventil entsprechend Fig. 7 und 8
ausgebildet sein kann.
Das Unterbrecherventil 11 selbst weist zwei Ventilkammern 24
und 25 auf, die über eine Durchtrittsöffnung 26 miteinander
verbunden sind. In die Ventilkammern 24 und 25 mündet jeweils
ein von der Verbindungsleitung 2 abzweigender Zufuhrkanal
10.1 bzw. 10.2 ein. In der ersten, der Düse 8 zugeordneten
Ventilkammer 24 ist ein kolbenartiger Ventilkörper 24.1 angeordnet,
der über eine Rückstellfeder 27 in Schließrichtung
und über den Flüssigkeitsdruck im Zufuhrkanal 10.1 in Öffnungsrichtung
beaufschlagbar ist. Der Ventilkörper 24.1 ist
hierbei mit einer Ventilspitze 24.2 versehen, die über die
Rückstellfeder 27 auf einen entsprechenden Ventilsitz auf gedrückt
werden kann.
In der zweiten dem Hydraulikraum 16 zugeordneten Ventilkammer
25 ist ebenfalls ein kolbenartiger Ventilkörper 25.1 angeordnet,
der über eine Rückstellfeder 28 und den Flüssigkeitsdruck
im Zufuhrkanal 10.2 in Öffnungsrichtung und durch den
Druck im Hydraulikraum 16 in Schließrichtung beaufschlagbar
ist. Der ventilkörper 25.1 weist eine Ventilspitze 25.2 auf,
die in Schließstellung an einem entsprechenden Dichtsitz der
Verbindungsöffnung 26 anliegt.
Der ersten Ventilkammer 24 ist auf der Rückseite des Ventilkörpers
24.1 ein Abströmraum 29 zugeordnet, der über eine Abströmleitung
30 mit Drossel 31 mit dem Tank 4 der Ölversorgung
in Verbindung steht.
Ist das Betätigungsmittel 14 nicht aktiviert, dann wird über
die Rückstellfeder 27 der Schließkörper 24.1 in der ersten
Ventilkammer 24 in Schließstellung gehalten. Zugleich befindet
sich der Ventilkörper 25.1 der Ventilkammer 25 in Öffnungsstellung,
so daß der der ersten Ventilkammer 24 zugeordnete
Abströmraum 29 über den Zufuhrkanal 10.2 mit dem hohen
Druck der Druckölversorgung beaufschlagt wird. Da gleichzeitig
die Ventilkammer 24 und auch der Hydraulikraum 16 über
die Anschlußleitung 19 mit dem hohen Druck der Ölversorgung
in Verbindung steht, ist das gesamte System druckentlastet,
so daß die Schließkraft für den Ventilkörper 24.1 nur über
die Rückstellfeder 27 aufgebracht wird.
Wird jedoch das Betätigungsmittel 14 aktiviert, wie dies in
Fig. 10 dargestellt ist, dann wird über den Hydraulikraum 16
der Ventilkörper 25.1 in der zweiten Ventilkammer 25 in
Schließstellung vorgedrückt und die Verbindungsöffnung 26 geschlossen.
Über die Abströmleitung 30 mit der Drossel 31 kann
nun der Druck im Abströmraum 29 abgebaut werden, so daß durch
den hohen Druck im Zufuhrkanal 10.1 der Ventilkörper 24.1 angehoben
und die Düsenöffnung freigegeben wird.
In Fig. 11 sind in Diagrammform die durch getaktetes Öffnung
des Unterbrecherventils 11 möglichen unterschiedlichen Brennerleistungen
dargestellt. Das Diagramm 11a zeigt hierbei den
Vollastbetrieb, bei dem das Unterbrecherventil 11 zum Zeitpunkt
1 geöffnet und auf Dauer offengehalten wird. Dies entspricht
einer Leistung von 100%.
Durch eine getaktete Spannungsbeaufschlagung des Betätigungsmittels
ist es nun möglich, die Leistung zu reduzieren, wobei
die Beaufschlagung des piezoelektrischen Betätigungsmittels
14 mit konstanter Frequenz erfolgt, d. h. jeweils zu den
Zeitpunkten 1, 3, 5, 7 und 9 wird Spannung angelegt und so
das Ventil geöffnet. Um nun zu einer Leistungsreduzierung zu
kommen, wird die Spannung vorzeitig abgeschaltet, so daß das
Unterbrecherventil 11 schließt. Über die Variation der Öffnungszeit
kann nun die Leistung entsprechend variiert werden.
Im Diagramm 11.b wird die Spannung nach ¾ der durch die Öffnerfrequenz
vorgegebenen Zeit abgeschaltet, was einer Reduzierung
der Leistung auf 75% entspricht.
Verkürzt man die Öffnungszeit, wie im Diagramm 11c dargestellt,
um die Hälfte, so entspricht dies einer Leistungsreduzierung
auf 50%.
Im Diagramm 11d ist eine weitere Verkürzung der Öffnungszeit
auf ein Viertel der Taktzeit dargestellt, was einer Reduzierung
der Leistung auf 25% entspricht.
Das Maß der möglichen Reduzierung der Öffnungszeit wird im
wesentlichen durch die Gesamtgeometrie des Brenners, wie die
Brenncharakteristik und Strömungsgeschwindigkeit im Brenner,
bestimmt. Die Öffnungszeiten können nur soweit reduziert werden,
wie sichergestellt ist, daß beim nächsten Öffnen die
durch Zerstäubung erzeugte "Brennstoffwolke" noch sicher
durch den Rest der Flammenfront des vorauf gegangenen Öffnungshubes
gezündet wird.