EP1110033B1 - Brenner für flüssige brennstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Solche Brenner werden vorteilhaft in Heizungsanlagen von Wohn- und Nichtwohnbauten verwendet. Die vom Brenner beim Verbrennen des Brennstoffs erzeugte Wärme heizt beispielsweise Wasser in einem Heizkessel auf Neben Brennern für flüssige Brennstoffe wie Schweröl, Heizöl extra leicht oder Kerosin existieren Brenner für gasförmige Brennstoffe wie Erdgas. Letztere zeichnen sich insbesondere dadurch aus, daß ihre Wärmeerzeugung über einen großen Leistungsbereich regelbar ist, was in der Fachwelt mit Modulierbarkeit bezeichnet wird. Außerdem haben Gasbrenner günstige Werte hinsichtlich Schadstoffemission.

Brenner für flüssige Brennstoffe sind weit verbreitet. Während bei Feuerungen von Industrieanlagen Brenner für Schweröl eingesetzt werden, dominieren bei Heizungsanlagen in Wohn- und Nichtwohnbauten Brenner für leichtes Heizöl, insbesondere solches der Sorte "Heizöl extra leicht". Weit verbreitet sind dabei Zerstäubungsbrenner, bei denen das durch eine Ölpumpe geförderte Heizöl mittels einer Düse zerstäubt und direkt verbrannt wird. Solche Brenner sind erst ab höheren Leistungen, z.B. größer als 100 kW, modulierbar. Wegen baulicher Maßnahmen wie bessere Isolation von Gebäuden ist in den letzten beiden Jahrzehnten der spezifische Heizbedarf zurückgegangen. Zerstäubungsbrenner eignen sich nur für Heizungsanlagen mit einer Nennleistung von 15 kW und mehr. Ist der Wärmebedarf kleiner, was beispielsweise bei neueren Einfamilienhäusern der Fall ist, muß der Brenner fortwährend ein- und ausgeschaltet werden, also im sogenannten Taktbetrieb laufen. Bekanntlich ist aber jeder Einschaltvorgang mit einem erhöhten Schadstoffausstoß verbunden, so daß sich insgesamt ungünstigere Emissionswerte ergeben.

Aus den vorgenannten Gründen hat die einschlägige Industrie sogenannte Verdampferbrenner geschaffen. Bei ihnen wird der Brennstoff durch Hitzeeinwirkung verdampft, dann mit Luft gemischt und verbrannt. Solche Brenner wurden zunächst vorwiegend zum Verbrennen von Kerosin oder Petroleum eingesetzt, weil diese Brennstoffe eine relativ niedrige Verdampfungstemperatur haben. Bei Kerosin bzw.

Petroleum als Brennstoff ist es möglich, das Kerosin bzw. Petroleum beim. Brennerstart in der Verdampfungskammer mittels einer elektrischen Heizeinrichtung auf die Verdampfungstemperatur zu erwärmen, später aber, wenn die Heizeinrichtung samt Brenner so weit aufgeheizt worden ist, daß die Verdampfung des Kerosins bzw Petroleums durch die Eigenwärme der Heizeinrichtung aufrechterhalten bleibt, die elektrische Heizeinrichtung abzuschalten. Bei Heizöl extra leicht ist hingegen wegen der bei diesem Brennstoff viel höheren Verdampfungstemperatur der dauernde Betrieb der elektrischen Heizeinrichtung nötig.

Ein Brenner der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist aus der FR-A 1-2 733 579 bekannt. Dieser Brenner ist für die Verbrennung von Kerosin vorgesehen, wobei es fraglich erscheint, ob er auch für Heizöl extra leicht geeignet sein könnte. Er enthält die schon erwähnte elektrische Heizeinrichtung, die dann eingeschaltet wird, wenn ein Temperatursensor die Notwendigkeit der Vorheizung anzeigt. Es ist nicht klar erkennbar, ob er nach dem Brennerstart die Vorheizung auch wieder ausschaltet. Da der Temperatursensor auch nicht dargestellt ist, ist auch nicht erkennbar, wo und wie er angeordnet sein sollte.

Ein Brenner für die Verbrennung von Heïzöl extra leicht geeigneter ist aus der DE-A1-25 34 066 bekannt. Er enthält die schon erwähnte elektrische Heizvorrichtung. Sie dient nicht nur der Erwarmung des Brennstoffs, sondern auch der Erwärmung der zur Verbrennung benötigten Luft, damit verbinden wird, daß der schon verdampfte Brennstoff wieder kondensiert. Eine ungenügende Aufheizung würde dazu führen, daß der Brennstoff nicht sauber verbrennt, sondern teilweise verkokt, was nach kurzer Zeit zu einer Betriebsstörung des Brenners führt.

Es ist auch bekannt (DE-A1-41 26 745), den Brennstoff zuerst mittels einer Düse zu zerstäuben, um ihn anschließend mittels einer elektrischen Heizeinrichtung zu verdampfen

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zur Verbrennung von Heizol extra leicht geeigneten Brenner zu schaffen, bei dem die Verdampferkammer mittels der erwähnten elektrischen Heizeinrichtung nur während der Startphase bei kaltem Brenner geheizt werden muß, während im anschließenden Betrieb des Brenners die Zufuhr von Fremdenergie zur Aufheizung des Brennstoffs unnötig ist.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhangigen Ansprüchen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1

eine Ansicht eines Brenners,

Fig. 2

einen Vertikalschnitt einer ersten Ausführungsform des Brenners,

Fig. 3

einen eben solchen Schnitt einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 4

einen Vertikalschnitt mit alternativen Ausführungsvarianten und

Fig. 5

eine Ansicht eines Details.

In der Fig. 1 bedeutet 1 einen Brenner, der ein durch einen Flansch 2 gehaltenes Gebläse 3 aufweist, dem durch einen Anschlußschlauch 10 Frischluft zuführbar ist. Unterhalb des Gebläses 3 ist ein Motor 4 angeordnet, der das Gebläse 3 antreibt. Auf das Gebläse 3 ist ein Brennertopf 5 aufgesetzt, der auf seiner Oberseite mit einem Anschlußflansch 6 versehen ist, mit dem der Brenner 1 von unten an einem nicht dargestellten Heizkessel montierbar ist. Oben am Gebläse 3 ist ein Brennstoffanschluß 7 vorgesehen. Hier wird dem Brenner 1 das Heizöl zugeführt. Vom Brennstoffanschluß 7 gelangt das Heizöl über eine in dieser Ansicht nicht sichtbare Brennstoffleitung in eine in dieser Ansicht ebenfalls nicht sichtbare Verdampferkammer. In der Wand des Brennertopfes 5 ist ein Temperaturfühler 8 montiert, der in Verbindung mit einem nicht dargestellten Regler der Regelung der eingangs schon erwähnten elektrischen Heizeinrichtung dient. Zusätzlich wird die Wand des Brennertopfes 5 von einer ersten Halterung 26 durchstoßen, die der Aufnahme einer Zündvorrichtung, beispielsweise einer Zündelektrode 9 oder eines Glühzünders, dient. Diese der Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches dienende Zündelektrode 9 ist so ausgerührt, daß ihr eines Ende in jenen Bereich des Brenners 1 ragt, in dem die Flamme entstehen soll. Dieser Bereich ist gegeben durch einen zylindrischen Flammenhalter 11, der aus einem Umlenkkragen 12 herausragt und der an seiner Oberseite mit einem Deckel 35 verschlossen ist. Der Umlenkkragen 12 besteht aus einem zylindrischen Teil 12a und einem daran anschließenden schrägen Ansatz 12b. Der Flammenhalter 11 ist auf die in dieser Darstellung nicht sichtbare Verdampferkammer aufgesetzt. Er besteht vorteilhaft aus hitzebeständigem Stahl oder Keramik. Der Umlenkkragen 12 besteht vorteilhaft aus hitzebeständigem Stahlblech, allenfalls auch aus Stahlguß.

Die Fig, 1 zeigt weiter eine Elektrode 23, die in der Wand des Brennertopfes 6 mittels einer weiteren Halterung 22 befestigt ist. Das freie Ende dieser Elektrode 23 liegt in einem gewissen Abstand parallel zur Oberfläche des Flammenhalters 11. Die Elektrode 23 gehört zu einer nicht dargestellten Ionisationsmeßeinrichtung, mit der das Vorhandensein einer Flamme überwachbar ist. Diese Überwachung erfolgt durch ein dem Brenner 1 zugeordnetes, hier aber nicht dargestelltes Brenner-Steuergerät, das wie beim Stand der Technik Start und Betrieb des Brenners 1 steuert und überwacht.

Fig. 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch den in der Fig. 1 gezeigten Brenner 1, aus dem mehr Einzelheiten erkennbar sind. Dargestellt ist dabei eine erste Ausführungsform des Brenners 1. Im unteren Teil der Fig. 2 ist der Motor 4 erkennbar, der das Gebläse 3 (Fig. 1) antreibt. In dieser Darstellung ist vom Gebläse 3 nur eine Motor 4 und Gebläse 3 gemeinsame Antriebswelle 14 erkennbar, auf der ein erster Rotor 15 und ein zweiter Rotor 16 befestigt sind. Durch die Rotoren 15, 16 wird Frischluft gefördert, wobei die Förderrichtung mit Pfeilen gekennzeichnet ist.

Im oberen Teil der Fig. 2 ist der Flammenhalter 11 mit seinem Deckel 35 erkennbar, wobei auch ersichtlich ist, daß der Flammenhalter 11 auf einer im Zusammenhang mit der Fig. 1 schon erwähnten Verdampferkammer 17 aufsitzt. Nach unten ist die Verdampferkammer 17 von einem Boden 19 verschlossen. Der von der Verdampferkammer 17 und seinem Boden 19 umschlossene Raum bildet eine Misch- und Verdampferzone 18. In die Wandung der Verdampferkammer 17 ist eine elektrische Heizeinrichtung 20 integriert.

Der Flammenhalter 11 ist umgeben von einem Feuerraum 21. In diesem Raum brennt die Flamme. Der zylindrische Mantel des Flammenhalters 11 besteht aus mindestens einem, vorteilhaft aber aus zwei ineinander gefügten Lochblechen, nämlich einem äußeren Lochblech 24 und einem inneren Lochblech 25. Die in diesen Lochblechen 24, 25 vorhandenen Öffnungen können kreisrund oder länglich sein, also beispielsweise auch als Schlitze ausgebildet sein. Daneben sind andere Formen möglich. Die Öffnungen der beiden Lochbleche 24, 25 können unterschiedlich groß sein. Beispielsweise können die Löcher im äußeren Lochblech 24 kleiner sein als jene im inneren Lochblech 25. Auch das Lochraster kann unterschiedliche Maße haben. Vorteilhaft kann es außerdem sein, daß die Größe der Öffnungen variiert, indem beispielsweise die Öffnungen im unteren, der Verdampferkammer 17 zugewandten Bereich größer sind und die Größe der Öffnungen nach oben hin, also in Richtung des Deckels 35 hin, abnimmt. Die aus den beiden Lochblechen 24, 25 gebildeten Zylinder können unmittelbar ineinander geschoben sein, doch kann zwischen ihnen vorteilhaft auch ein mehr oder weniger großer Spalt vorhanden sein. An den Öffnungen des äußeren Lochblechs 24 brennen kleine Teilflammen, die zusammen einen sehr stabilen Flammenteppich bilden. Durch das innere Lochblech 25 wird erreicht, daß die Vermischung von Brennstoff und Luft nochmals verbessert wird. Zusätzlich wird erreicht, daß das innere Lochblech 25 eine deutlich niedrigere Temperatur aufweist als das äußere Lochblech 24. Durch diese Maßnahme ist ein Zurückschlagen der Flamme in das Innere des Flammenhalters 11 weitestgehend ausgeschlossen. Die angegebenen Bauformen des Flammenhalters 11 haben auch den Vorteil, daß die Flamme sehr gleichmäßig brennt, was sich auch in einem niedrigen Geräuschpegel äußert.

Der einen Teil des Flammenhalters 11 umgebende Umlenkkragen 12 reicht mit seinem zylindrischen Teil 12a nicht bis züm Boden des Brennertopfes 5 (Fig. 1), sondern ist unten mittels beispielsweise dreier nicht dargestellter Beine im Brennertopf 5 gehalten. Der schräge Ansatz 12b des Umlenkkragens 12 reicht nicht bis an den zylindrischen Mantel des Flammenhalters 11 heran. Vielmehr bleibt dazwischen ein Ringspalt 34 offen.

Unterhalb des Flammenhalters 11 ist in der Verdampferkammer 17 eine Lochscheibe 27 angeordnet, die parallel zum Boden 19 der Verdampferkammer 17 liegt. Zwischen dieser Lochscheibe 27 und dem Boden 19 befindet sich ein Mischrad 28, das auf der Antriebswelle 14 befestigt ist. Dieses Mischrad 28 rotiert also zusammen mit den Rotoren 15, 16. Unterhalb des Mischrads 28 ist ein Leitblech 29 angeordnet. Weiter unterhalb ist mit der Antriebswelle 14 ein konischer Zerstäuberbecher 30 verbunden, in dessen Innenraum ein Ende 31 einer Brennstoffleitung 32 hineinragt. Da auch das Leitblech 29 und der Zerstäuberbecher 30 auf der Antriebswelle 14 befestigt sind, drehen sich diese Teile gemeinsam mit den Rotoren 15, 16 und dem Mischrad 28. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß zwischen den Boden 19 und dem Gehäuse des darunter liegenden Gebläses 3 (Fig. 1) eine kreisringförmige Dichtung 33 liegt.

Nachstehend wird nun die Funktionsweise des Brenners 1 beschrieben. Dabei wird zunächst von einem Zustand ausgegangen, bei dem der Brenner 1 abgeschaltet und weitestgehend abgekühlt ist. Von einem übergeordneten Heizungsregler oder Kesselregler wird nun dem Brenner-Steuergerät ein Befehl übermittelt, daß der Brenner 1 eingeschaltet werden soll. Das Prozedere der Inbetriebsetzung entspricht dem bekannten Stand der Technik. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß das Brenner-Steuergerät zunächst die elektrische Heizeinrichtung 20 einschaltet. Damit wird die Verdampferkammer 17 mittels Fremdenergie geheizt. Durch das Einschalten des Gebläses 3 rotieren die mit der Antriebswelle 14 verbunden Teile wie Rotoren 15, 16, Mischrad 28, Leitblech 29 und Zerstäuberbecher 30. Nach Ablauf einer Vorzündzeit wird eine Förderpumpe, die das zur Verbrennung kommende Heizöl aus einem Tank in den Brenner 1 fördert, in Betrieb gesetzt.

Durch die Inbetriebsetzung der Förderpumpe wird nun Heizöl durch den Brennstoffanschluß 7 (Fig. 1) in die Brennstoffleitung 32 gefördert, an dessen Ende 31 es austritt. Das geforderte Heizöl fließt oder tropft auf die innere Wandung des Zerstäuberbechers 30. Wegen der Drehung des Zerstäuberbechers 30 fließt das Heizöl unter Wirkung der Zentrifugalkraft gegen den oberen Rand des Zerstäuberbechers 30, wird dort vom Rand weggeschleudert und trifft auf die Innenwand der Verdampferkammer 17. Gleichzeitig wird durch die Rotoren 15, 16 des Gebläses 3 Frischluft gefördert, die von unten auf den Zerstäuberbecher 30 trifft. Die Frischluft strömt dabei einerseits außen am Zerstäuberbecher 30 entlang, andererseits aber auch durch Öffnungen im Boden des Zerstäuberbechers 30 durch das Innere des Zerstäuberbechers 30 gegen das Leitblech 29. Beide Teilströme fließen dann um das Mischrad 28 und das Leitblech 29 herum. In der Fig. 2 ist dies mit Pfeilen angedeutet. Je nach Wärmeanforderung ist die Drehzahl der Förderpumpe kleiner oder größer, wobei die Drehzahlen von Förderpumpe und Gebläse 3 aufeinander abgestimmt sind, damit die Mengen von Brennstoff und Luft so aufeinander abgestimmt sind, daß eine möglichst vollständige Verbrennung stattfindet. Ist die Förderpumpe beispielsweise keine Zahnradpumpe, sondern eine Kolbenpumpe, tritt an die Stelle der Drehzahl eine andere das Fördervolumen kennzeichnende Größe. Wesentlich ist, daß die geforderten Volumina von Luft und Brennstoff in einem richtigen Verhältnis stehen.

Durch die Wirkung der elektrischen Heizeinrichtung 20 ist die Verdampferkammer 17 vorgewärmt, so daß hier nun das durch die Zerstäubung schon fein verteilte Heizöl verdampft und gleichzeitig mit der durchströmenden Frischluft intensiv vermischt wird. Das brennbare Gemisch aus Heizöldampf und Luft, das infolge abgestimmter Drehzahlen von Förderpumpe und Gebläse 3 annähernd stöchiometrisch zusammengesetzt ist, tritt nun in den Innenraum des Flammenhalters 11 ein, was in der Fig. 2 ebenfalls durch Pfeile gekennzeichnet ist. Anschließend tritt dieses Gemisch durch die Löcher in den Lochblechen 24, 25 hindurch. Vom Brenner-Steuergerät wird zum geeigneten Zeitpunkt die Zündung eingeschaltet. Die Zündelektrode 9 steht unter Spannung und zündet das brennbare Gemisch. Nun brennt an der Mantelfache des Flammenhalters 11 eine zusammenhängende Flamme und die heißen Abgase strömen in den Feuerraum 21. Der Feuerraum 21 ist vom Wärmetauscher des Heizkessels umgeben, was in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellt ist.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, einen Teil des Stroms der heißen Abgase durch geeignete Mittel derart umzulenken, daß sie die Verdampferkammer 17 von außen beheizen. In den Fig. 1 und 2 sind diese Mittel in der Form des Umlenkkragens 12 dargestellt. Andere, gleich wirkende Ausführungen sind im Rahmen der Erfindung möglich. Jene heißen Abgase, die im vom Umlenkkragen 12 umgebenen Raum am Flammenhalter 11 entstehen, werden durch den Umlenkkragen 12 nach unten gelenkt, was in der Fig. 2 wiederum mit Pfeilen gekennzeichnet ist. Die heißen Abgase wirken somit von außen auf die Verdampferkammer 17 und heizen diese auf. Damit wird erfindungsgemäß der weitere Betrieb der elektrischen Heizeinrichtung 20 entbehrlich. Vorteilhaft ist am Brennertopf 5 (Fig. 1) der Temperaturfühler 8 montiert. Mit Hilfe dieses Temperaturfühlers 8 wird ermittelt, ob im Brennertopf 5 und damit an der Verdampferkammer 17 die zur Verdampfung des Heizöls erforderliche Temperatur, bei Heizöl extra leicht mindestens 350 Grad Celsius, erreicht ist. Der Temperaturfühler 8 ermittelt also den Istwert der Temperatur und gibt diesen Meßwert an das Brenner-Steuergerät ab, das den Istwert der Temperatur mit einem Sollwert vergleicht und das dann, wenn der Istwert höher ist als der Sollwert, die elektrische Heizeinrichtung 20 abschaltet.

Der Temperaturfühler 8 kann zusammen mit dem Brenner-Steuergerät und der elektrischen Heizeinrichtung 20 auch so wirken, daß die Temperatur in der Verdampferkammer 17 nicht nur beim Erreichen einer bestimmten Temperatur abgeschaltet wird, sondern daß die Temperatur in der Verdampferkammer 17 echt geregelt wird, z.B. nach einem PID-Algorithmus. Dies kann von Vorteil sein, wenn der Brenner in einer extrem kalten Klimazone eingesetzt wird.

An sich wäre es auch möglich, die elektrische Heizeinrichtung 20 eine bestimmte, zum Beispiel einstellbare Zeit nach dem Erscheinen der Flamme abzuschalten. Die Lösung mit dem durch den Temperaturfühler 8 gesteuerten Abschalten ist jedoch hinsichtlich Betriebssicherheit und Effizienz vorteilhaft. Damit paßt sich die Abschaltung der elektrischen Heizeinrichtung 20 auch automatisch an die effektive Heizleistung des Brenners 1 an, wenn dieser modulierend, also mit kleinerer oder größerer Leistung, betrieben wird.

Durch die Dimensionierung von Flammenhalter 11 und Umlenkkragen 12 läßt sich bestimmen, welcher Teil der heißen Abgase zur Aufheizung der Verdampferkammer 17 herangezogen wird. Der Ringspalt 34 bewirkt, daß an der Mantelfläche des Flammenhalters 11 eine durchgehende Flamme besteht. Durch die Öffnungen in den Lochblechen 24, 25, die funktionell der in DE-A1-25 34 066 beschriebenen Flammenlochplatte entspricht, wird auch erreicht, daß die Flamme stabil brennt und nicht zurückschlagen kann.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird sichergestellt, daß in der Verdampferkammer 17 die zur vollständigen Verdampfung des Heizöls notwendige Temperatur herrscht, so daß ausgeschlossen werden kann, daß das Heizöl verkokt und den Brenner 1 verschmutzt und störungsanfällig macht.

Die große Mantelfläche des Flammenhalters 11 hat zudem den Vorteil, daß eine großflächige Flamme entsteht, deren Temperatur kleiner ist als bei Brennern nach dem Stand der Technik. Dies wirkt sich vorteilhaft aus, weil beim erfindungsgemäßen Brenner 1 weniger Stickoxide NO_x entstehen. Vorteilhaft ist weiter, daß bei einem solchen Brenner 1 nur kleine Druckdifferenzen, sowohl auf der Brennstoff-, wie auch auf der Luftseite, nötig sind, was sich positiv in einem geringen Geräuschpegel äußert. Der erfindungsgemäße Brenner 1 läßt sich deshalb problemlos auch bei Etagenheizungen einsetzen, wo sonst üblicherweise Gasbrenner wegen des diesem Brennertyp eigenen niedrigen Geräuschpegels bevorzugt werden.

Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brenner 1 sind zur Förderung des Heizöls unterschiedliche Bauarten von Pumpen einsetzbar, beispielsweise Kolben- oder Zahnradpumpen, weil keine Druckzerstäubung des Heizöls erforderlich ist, was hohe Öldrücke erfordern würde.

In der Fig. 3 ist ein Vertikalschnitt einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Gleiche Teile sind dabei mit gleichen Bezugszahlen versehen. Vorteilhaft ist bei diesem Ausführungsbeispiel zentral im Innenraum des Flammenhalters 11 ein Einsatz 36 angeordnet, der aus wärmebeständigem Stahlblech besteht. Der Einsatz 36 ist rotationssymmetrisch und besteht aus einem kegelstumpfförmigen Oberteil 37 und einem daran anschließenden kegelförmigen Unterteil 38. Wie beim vorangehenden Ausführungsbeispiel strömt auch bei dieser Variante das Brennstoff-Luft-Gemisch von unten in den Innenraum des Flammenhalters 11 ein. Durch den Einsatz 36 wird das vom Brennstoff-Luft-Gemisch im Inneren des Flammenhalters 11 ausgefüllte Volumen verkleinert und durch die Formgestaltung des Einsatzes 36 wird erreicht, daß der effektiv wirksame Querschnitt im Flammenhalter 11 von unten nach oben abnimmt. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß das Totvolumen im Flammenhalter 11 kleiner ist, und daß sich die mittlere Strömungsgeschwindigkeit erhöht, wodurch die Verweilzeit des Brennstoff-Luft-Gemisches im Inneren des Flammenhalters 11 reduziert wird. Diese Maßnahmen führen auch dazu, daß trotz der im Brennerbetrieb stattfindenden Aufheizung die Neigung zur Selbstzündung innerhalb des Flammenhalters 11 nochmals vermindert wird. Auch bei längerem Vollast-Betrieb wird so ein Flammenrückschlag verhindert. Die beschriebene Formgestaltung des Einsatzes 36 ist nur als Beispiel zu verstehen. Andere Ausführungsformen, beispielsweise mit einem parabelförmigen Verlauf, sind im Rahmen der Erfindung vorteilhaft möglich.

Fig. 3 zeigt darüber hinaus eine andere Ausführung im Inneren der Verdampferkammer, die hier im Unterschied zur Fig. 2 mit der Bezugszahl 39 versehen ist. Diese Ausführungsform unterscheidet sich vor jener nach Fig. 2 auch dadurch, daß Leitblech 29, Mischrad 28 und Lochscheibe 27 fehlen. Dadurch ergibt sich eine modifizierte Bereitung des Brennstoff-Luft-Gemisches. Vom sich drehenden Zerstäuberbecher 30 wird das Heizöl unter der Wirkung der Zentrifugalkraft gegen die Innenwand der Verdampferkammer 39 geschleudert, worauf es dort verdampft. Das verdampfte Heizöl wird durch einen ersten Teilstrom der vom Gebläse 3 (Fig. 1) geförderten Luft, die durch einen Spalt 40 außen am Zerstäuberbecher 30 vorbeigeführt wird, mitgenommen, wobei sich der Teilstrom der Luft und der Dampf des Heizöls vermischen. Gleichzeitig wird dieser Teilstrom der Luft in der Verdampferkammer 39 erwärmt. Ein zweiter Teilstrom strömt vom Gebläse 3 (Fig. 1) durch das Innere des unten auch hier offenen Zerstäuberbechers 30 und bleibt unerwärmt und kühlt damit die Verdampferkammer 39 nicht ab. Oberhalb des Zerstäuberbechers 30 vereinigen sich die beiden Teilströme, so daß erst hier eine vollständige Vermischung von Brennstoff und Luft erfolgt. Im Brenner 1 lassen sich also eine Luftzufuhrzone 42, eine Verdampferzone 43 und eine Mischzone 41 deutlich gegeneinander abgrenzen. Während die Luftzufuhrzone 42 durch das Gebläse 3 gebildet wird, umfaßt die Verdampferzone 43 den Zerstäuberbecher 30 und den Innenraum der Verdampferkammer 39. Die eigentliche Mischzone 41 wird hier vom Innenraum des Flammenhalters 11 gebildet, wobei die Durchmischung von Brennstoff und Luft auch dadurch verbessert wird, daß bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen dem äußeren Lochblech 24 und dem inneren Lochblech 25 ein deutlicher Abstand besteht.

Im Gegensatz zum Beispiel der Fig. 1 wird dem Gebläse 3 die Luft nicht über einen Anschlußschlauch 10 zugeführt, sondern die Luft kann über eine Öffnung 44 im Gehäuse des Gebläses 3 aus der unmittelbaren Umgebung des Brenners 1 einströmen. Es kann aber auch ein Anschlußschlauch 10 (Fig. 1) vorgesehen sein.

In der Fig. 3 ist zudem näher gezeigt, wie der Brenner 1 an einem Heizkessel 50 befestigbar ist. Der Brennertopf, in der Fig. 1 mit der Bezugszahl 5 versehen, ist hier mit der Bezugszahl 45 bezeichnet. An seinem oberen Ende weist der Brennertopf 45 einen Flansch 46 auf, dessen äußeres Ende 47 nach unten umgebogen ist. Ein Spannring 48 umschließt das äußere Ende 47 des Brennertopfes 45 und gleichzeitig einen Ansatz 49 am Heizkessel 50. Auf der linken Seite der Fig. 3 ist zudem im Sinne eines Beispiels gezeigt, wie die Befestigung des Brenners 1 am Heizkessel 50 eindeutig positionierbar ausgeführt ist. Vom äußeren Ende 47 des Flansches 46 ist ein Lappen 51 nach oben gebogen, der in eine Aussparung 52 im Ansatz 49 des Heizkessels 50 eingreift.

In der Fig. 4 sind alternative Ausführungsvarianten gezeigt, mit denen erfindungsgemäß eine Beeinflussung jenes Teilstroms der heißen Abgase möglich ist, mit denen, wie bei der Erläuterung der Fig. 2 erwähnt, die Verdampferkammer 17 von außen heizbar ist. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn Mittel vorhanden sind, um diesen Teilstrom zu beeinflussen, um die Temperatur der Verdampferkammer 17 unter allen Lastbedingungen etwa konstant zu halten. Die erste Ausführungsvariante betrifft die Ausführung des schrägen Ansatzes 12b des Umlenkkragens 12. Dieser besteht vorteilhaft aus Thermobimetall, so daß er mit einer Temperaturänderung seine Form verändert, indem er sich wölbt. Eine durch eine solche Temperaturänderung erzielbare zweite Stellung ist in der Fig. 4 mit der Bezugszahl 12b' dargestellt. Durch diese Formänderung ändert sich bei Temperaturänderung die Breite des Ringspaltes 34, was auf die Größe des Teilstroms der heißen Abgase Einfluß hat.

Damit der schräge Ansatz 12b des Umlenkkragens 12 diese Wölbung möglichst ungehindert bilden kann, ist es vorteilhaft, wenn er geschlitzt ist. In der Fig. 5 ist der schräge Ansatz 12b dargestellt, der Schlitze 55 aufweist.

Eine zweite Variante für die Beeinflussung des Teilstroms der heißen Abgase besteht darin, daß ein Abschnitt 56 des zylindrischen Teils 12a des Umlenkkragens 12 aus Thermobimetall besteht. Wenn sich dieser Abschnitt 56 durch Hitzeeinwirkung verwölbt, entsteht im zylindrischen Teil 12a eine Ableitöffnung 57, durch die ein Teil des Teilstroms der heißen Abgase wieder austreten kann, so daß er keinen thermischen Einfluß auf die Verdampferkammer 17 ausüben kann. Damit wird bei sehr heißen Abgasen die Verdampferkammer 17 weniger stark erwärmt. Um die möglichst ungehinderte Verwölbung des Abschnitts 56 zu ermöglichen, ist dieser Abschnitt 56 ebenfalls geschlitzt.

Eine dritte Variante besteht darin, daß um die äußere Mantelfläche der Verdampferkammer 17 ein Kragen 58 gelegt ist, der ebenfalls aus Thermobimetall besteht. Auch dieser Kragen 58 verwölbt sich unter Hitzeeinwirkung. Damit wird die Größe des freien Querschnitts zwischen Verdampferkammer 17 und dem zylindrischen Teil 12a des Umlenkkragens 12 verändert, was sich unmittelbar auf den Teilstrom der heißen Abgase auswirkt, der die Verdampferkammer 17 thermisch beeinflußt.

Die verschiedenen zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten können auch kombiniert werden. So kann beispielsweise der Einsatz 36 auch bei der ersten Ausführungsform nach Fig. 2 angewendet werden.

Im den Flammenhalter 11 umgebenden Feuerraum 21 kann vorteilhaft eine den Flammenhalter 11 konzentrisch umschließende, in den Figuren nicht dargestellte Spirale angeordnet sein, die die Aufgabe hat, Wärme aus der Flamme abzuleiten. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß die Flammentemperatur niedriger wird, was sich vorteilhaft in einem geringeren Gehalt an Stickoxiden NO_x äußert.

Die vorstehend beschriebenen Varianten des Brenners 1 sind im Verhältnis von 1:3 modulierbar, so daß die Leistung des Brenners 1 beispielsweise zwischen 5 und 15 kW steuerbar ist.

Claims (11)

1. Brenner (1) für flüssigen Brennstoff, insbesondere Heizöl extra leicht, mit einem Brenner-Steuergerät, wobei dem Brenner (1) ein durch einen Motor (4) angetriebenes Gebläse (3) zugeordnet ist, der einen Brennertopf (5, 45) mit einer Verdampferkammer (17, 39) und ein in der Verdampferkammer (17, 39) plaziertes Zerstäuberorgan (30, 28) und eine elektrische Heizeinrichtung (20) aufweist, wobei auf die Verdampferkammer (17, 39) ein zylindrischer Flammenhalter (11) aufgesetzt ist, an dessen mit Löchern versehener Mantelfläche sich im Brennerbetrieb die Flamme bildet, und bei dem ein Temperaturfühler (8) vorhanden ist, dessen Signal dem Brenner-Steuergerät zugeführt wird, das daraufhin über die Notwendigkeit der Einschaltung der elektrischen Heizeinrichtung (20) entscheidet,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß Mittel (12) vorhanden sind, mit denen ein Teil des Stroms der heißen Abgase derart umgelenkt wird, daß er die Verdampferkammer (17, 39) von außen so beheizt, daß in der Verdampferkammer (17, 39) eine Temperatur von mindestens 350 Grad Celsius erreicht wird,

   daß der Temperaturfühler (8) in der Wand des Brennertopfes (5, 45) angebracht ist, und

   daß das Brenner-Steuergerät die beim Starten des Brenners (1) eingeschaltete elektrische Heizeinrichtung (20) dann ausschaltet, sobald der Istwert der vom Temperaturfühler (8) am Brennertopf (5, 45) gemessenen Temperatur einen im Brenner-Steuergerät einstellbaren Sollwert überschreitet.
2. Brenner nach Anspruch 1, daß die Mittel zur Umlenkung eines Teils des Strom der heißen Abgase gebildet sind durch einen Umlenkkragen (12), der einen Teil des Flammenhalters (11) konzentrisch umgreift.
3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Gebläse (3) geförderte Luftstrom vor der Verdampferkammer (17, 39) in einen ersten und einen zweiten Teilstrom aufgeteilt wird, wobei der erste Teilstrom mit dem in der Verdampferkammer (17, 39) verdampfen Brennstoff vermischt wird, während der zweite Teilstrom durch das Innere eines zum Zerstäuberorgan (30, 28) gehörenden Zerstäuberbechers (30) gerührt ist, so daß dieser die Verdampferkammer (17, 39) nicht abkühlt.
4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Flammenhalters (11) durch ein Lochblech (24, 25) gebildet ist, während der Flammenhalter (11) auf seiner Oberseite durch einen Deckel (35) geschlossen ist.
5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines die Mantelfläche des Flammenhalters (11) bildenden ersten Lochblechs (24) ein zweites Lochblech (25) angeordnet ist.
6. Brenner nach Anspruch 5, daß die Löcher im äußeren Lochblech 24 kleiner sind als jene im inneren Lochblech 25.
7. Brenner nach einem der Ansprüche 4 bis 6, daß der Flammenhalter (11) aus hitzebeständigem Stahlblech oder Keramik besteht.
8. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Mantelfläche des Flammenhalters (11) und dem Umlenkkragen (12) ein Ringspalt (34) vorhanden ist.
9. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (12b, 55) vorhanden sind, um die Größe des Ringspaltes (34) zu verändern und/oder Mittel (56, 57; 58), um den umgelenkten Teil des Stroms der heißen Abgase in Abhängigkeit von der Temperatur der Abgase zu beeinflussen.
10. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zentral im Innenraum des Flammenhalters (11) ein rotationssymmetrischer Einsatz (36) angeordnet ist, durch den der effektiv wirksame Querschnitt im Innenraum des Flammenhalters (11) von unten nach oben abnimmt.
11. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (36) aus einem kegelstumpfförmigen Oberteil (37) und einem daran anschließenden kegelförmigen Unterteil (38) besteht.

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