EP1269074B1 - Zweistoff-brenner mit venturirohr-brennstoffzerstäubung und venturidüse zum zerstäuben von flüssigem brennstoff - Google Patents

Zweistoff-brenner mit venturirohr-brennstoffzerstäubung und venturidüse zum zerstäuben von flüssigem brennstoff Download PDF

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EP1269074B1
EP1269074B1 EP01917113A EP01917113A EP1269074B1 EP 1269074 B1 EP1269074 B1 EP 1269074B1 EP 01917113 A EP01917113 A EP 01917113A EP 01917113 A EP01917113 A EP 01917113A EP 1269074 B1 EP1269074 B1 EP 1269074B1
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EP
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venturi
venturi nozzle
fuel
burner
combustion air
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Bernd Mittmann
Thomas Kerscher
Christine Sallinger
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Webasto Thermosysteme GmbH
Webasto Thermosysteme International GmbH
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    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00018—Means for protecting parts of the burner, e.g. ceramic lining outside of the flame tube

Definitions

  • the invention relates to a two-component burner, in particular a burner for a vehicle auxiliary heating system, for the combustion of liquid Fuel in the presence of combustion air, with a combustion chamber, the one Nozzle for atomizing the liquid fuel is connected upstream and a Venturi nozzle for atomising liquid fuel.
  • Such a burner is known from DE 41 18 538 C2.
  • This burner is based on a two-fluid nozzle for atomizing fuel, which is a relative has complicated structure.
  • this nozzle consists of an im essential cylindrical mixing chamber, one with respect to the longitudinal axis thereof coaxial feed tube for the liquid fuel and a Combustion air feed.
  • the mixing chamber of the nozzle is through a nozzle insert completed to discharge atomized fuel / combustion air mixture and has a central nozzle bore and one in the flow direction converging conical inner bevel.
  • the combustion air supply exists from a feed tube tangential to the mixing chamber wall interspersed, immersed in this and at a higher altitude above the Nozzle insert opens, as the feed pipe for the liquid fuel.
  • Venturi tubes In the context of gas burners, it is known Venturi tubes as To use mixing device. Further, from US 4,396,372 a Burner system known in the liquid fuel in the form of kerosene by means a nozzle in a provided with an electric heater Evaporator is promoted with a venturi-shaped inlet region. Further Burner with venturiohr are from WO 98 / 28493A and from US 5220786 A known.
  • An object of the present invention is to provide a burner or to create a venturi for atomizing liquid fuel, the no high air overpressure to atomize the liquid fuel require and work reliably.
  • Both the assembly costs and the production costs are advantageously reduced if at least the front portion of the Venturi tube diffuser part or the Venturi nozzle integral with the combustion chamber is formed.
  • the diffuser part of the Venturi tube or Venturi nozzle is in the simplest case with formed a uniform opening angle. According to an advantageous However, this venturi tube or Venturi nozzle diffuser part can be further development Have sections of different opening angle, wherein the section adjacent to the combustion chamber with the largest opening angle.
  • the fuel is the venturi or Venturi supplied via a fuel supply tube whose downstream end in the Venturi tube is in it.
  • This downstream end of the fuel delivery tube optionally in a downstream two-fluid nozzle or in the negative pressure area of a second, smaller Venturi tube, in turn through the pressure gradient of the Venturi tube or Venturi nozzle is operated and ends in its negative pressure area, to already one To achieve pre-atomization.
  • the fuel supply tube is further advantageously within the Venturi tube or Venturi coaxial with the longitudinal center arranged to extend.
  • the downstream end may be on be arranged at different locations of the Venturi tube or Venturi, For example, in the inlet part or in the diffuser part of the Venturi tube or the Venturi or at its narrowest point between inlet part and diffuser part.
  • the combustion chamber with at least to provide an additional inlet for secondary combustion air.
  • This Secondary combustion air inlet is preferably in the plane of the combustion chamber, in which opens the Venturi tube or Venturi nozzle.
  • the dual-fuel burner according to the invention comprises a combustion chamber 10 in a preferably cylindrical or cuboid shape.
  • a venturi 11 To the Fuel / combustion air inlet side of the combustion chamber 10 is a venturi 11 connected. Venturi tube 11 forming a venturi is preferred formed integrally with the combustion chamber 10 at least in the connection area.
  • the Venturi tube 11 consists in a conventional manner of a diffuser part 12 and an inlet part 13.
  • the diffuser part 12 has a longer axial Extension than the inlet part 13 and preferably has a conical shape, wherein the End with the largest diameter of the conical diffuser part 12 to the Fuel / combustion air inlet of the combustion chamber 10 is connected.
  • the Inlet part 13, which also has conical shape or one or more Inlet radii with an optionally connected cylindrical part, however, its largest diameter portion away from the combustion chamber 10 points, adjacent to the smallest diameter in the end of the diffuser part 12.
  • Venturi tube 11 and combustion chamber 10 are preferably located on a common Longitudinal central axis 14. With this longitudinal central axis 14 is aligned a fuel supply tube 15, at the downstream end of a two-fluid nozzle 16 connects. The outlet opening of the two-fluid nozzle 16 is located at the narrowest Position between the diffuser part 12 and inlet part 13 of the Venturi tube 11, that is in a negative pressure region opposite to the combustion chamber 10, as shown in FIG. 2 clarified.
  • a small Venturi tube 19 may be provided at the same location, which by the pressure drop of the Venturi tube 11 is operated and in the Negative pressure area ends in order to achieve pre-atomization.
  • the fuel supply tube 15 opens in the smaller Venturi tube 19, through which air is also conveyed.
  • Combustion air is in the inlet part 13 of the Venturi tube 11 by means of a not fed fan, the combustion air with only a small Provides overpressure.
  • the combustion air is along the arrow 17 in the Venturi tube 11 promoted.
  • the axial pressure curve in the Venturi tube 11 is shown in Fig. 2 in a diagram represented on the X-axis, the length l of the Venturi tube 11 applied is, and on the Y-axis of the differential pressure Ap in the venturi 11th is applied. Accordingly, the combustion air has at the entry point in the Inlet part 13 of the Venturi tube 11 a slight overpressure, by the the Combustion-promoting blower is achieved.
  • the speed wherein at the same time the pressure of the combustion air drops and in the transition to the subsequent Diffuser part 12 reaches a minimum value.
  • This minimum absolute pressure corresponds to a maximum negative pressure compared to the Combustion chamber pressure level. This negative pressure decreases in the further course of the Diffuser portion 12 downstream, so that the entering into the combustion chamber 10 Combustion air is approximately at combustion chamber pressure.
  • the nozzle 16 has at least one radial bore 18 in the axial Fuel delivery hole of the nozzle 16 opens. About this radial bore 18th Air is introduced into the conveying path of the liquid fuel, so that in the Nozzle 16 is a turbulence of combustion air and liquid fuel takes place. This mixture then emerges atomized from the outlet opening of the nozzle 16 and mixes in the diffuser part 12 with the sucked along the arrow 17 Combustion air, the inlet part 13 by the fan with low pressure provided.
  • Fig. 4 shows schematically in longitudinal section one with an embodiment of a Venturi nozzle according to the invention equipped rear part of a combustion chamber a burner for a vehicle auxiliary heater.
  • the generally designated by the reference numeral 110 cylindrical Combustion chamber is preceded by a combustion air supply chamber 111, in which Combustion air with means not shown, typically by means of a blower is supplied.
  • the combustion chamber 110 is coaxial with its longitudinal central axis L running, which is shown in phantom, a connection opening 122 for Connection of the downstream end of a venturi 112, the complete is within the combustion air supply chamber 111.
  • To this connection opening 122nd around are annularly arranged smaller openings 123 for the Passage of secondary combustion air into the combustion chamber 110.
  • the venturi 112 includes in the upstream region in the Combustion chamber 110 conical conical diffuser 113, the in tapered upstream. Included in the upstream area the Venturi 112 a conical inlet part 114, the one to the diffuser 113 opposite diameter course, that is in the direction of the conical 113 tapers conically. At the outer end of the inlet part 114th joins a cylinder part 115 which in the combustion air supply chamber 111 opens. Diffuser 113 and inlet portion 114 are one in diameter small cylinder part 116, in which a fuel supply tube 117, which extends coaxially to the longitudinal center axis of the venturi 112 and outside this nozzle angled from the combustion air supply chamber 111 led out.
  • combustion air supply chamber 111 and venturi 112 liquid fuel is moved through in the area of the narrowest point (in the area the cylinder part 116) prevailing negative pressure sucked into the combustion air and atomized.
  • the inlet part 114 supplied combustion air from the Combustion air supply chamber 111 is together with the atomized fuel entered from the venturi 112 in the combustion chamber 110.
  • the fog out Fuel and combustion air is ignited in the combustion chamber 110 and under Admixture of additional secondary combustion air from the openings 123 burned.
  • a Ignition device projects into the combustion chamber 110 a Ignition device, which in the figure 4 by the reference numeral 124 schematically is shown and whose end in the area of the mouth of the conical Diffuser 113 of the venturi 112 extends.
  • Venturi 112 is divided axially into two parts, namely in a discharge part 118 which adjoins the combustion chamber 10 and a upstream of this discharge part 118 arranged supply part 119th Die axial subdivision of the venturi 112 is in the region of its diffuser 113 taken so that the supply member 119 is about twice as long as the discharge part 18th
  • the Width is typically between 0.1 and 0.8 mm.
  • the Slit width of about 0.3 mm selected.
  • the annular gap 120 is in the axial direction through the mutually facing annular end faces of discharge 118 and feed member 119 and bounded radially by a ring seal 121, which the annular gap 120 and thus the conical diffuser 113 to the outside seals.
  • the material of the ring seal 121 is preferably made of a heat-insulating material such as ceramic.
  • the venturi 112 consists of metal, but preferably also at least partially of ceramic.
  • the material for the two Venturi nozzle parts 118, 119 may be the same. Preferably, however, it is provided that the material of the discharge part 118 a has lower thermal conductivity than the material of the supply member 119, so little heat as possible to the annular gap 120 between the two Venturi nozzle parts 118 and 119, respectively.
  • the upstream cold Feed part 119 is due to the division of the Venturi nozzle in operation typically loaded with temperatures below 180 ° C, so that in this Düsenteil 119 no cracking of the fuel can take place.
  • the flame-side hot discharge part 118 of the venturi 112 typically loaded with temperatures above 500 ° C, so that on the inner wall of the fuel supply tube 117 incident liquid fuel evaporates without leaving cracking residue. Consequently is ensured that the venturi 112 is added with residues and so that their performance is at least impaired.
  • the ring seal 121 can fill the entire annular gap 120. alternative this is also conceivable, the ring seal 121 completely omitted omitted. at a very narrow annular gap 120 occurs virtually no leakage from Fuel air mixture to the outside. Low leakage quantities would be there fed to the secondary combustion air of the combustion chamber and burned there.

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Abstract

Brenner, insbesondere für eine Fahrzeugzusatz- bzw. -standheizung, zur Verbrennung von flüssigem Brennstoff in Anwesenheit von Brennluft, mit einer Brennkammer (10), der eine Düse zum Zerstäuben des flüssigen Brennstoffs vorgeschaltet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Düse ein mit dem im Durchmesser größeren Ende seines Diffusorteils (12) in die Brennkammer (10) mündendes Venturirohr (11) umfaßt, in dessen Unterdruckgebiet bezüglich des Druckniveaus am stromabwärts liegenden Ende des Diffusorteils (12) der flüssige Brennstoff zugegeben wird und durch dessen Einlaufteil (13) die Brennluft gefördert wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zweistoff-Brenner, insbesondere einen Brenner für eine Fahrzeugzusatz- bzw. -Standheizung, zur Verbrennung von flüssigem Brennstoff in Anwesenheit von Brennluft, mit einer Brennkammer, der eine Düse zum Zerstäuben des flüssigen Brennstoffs vorgeschaltet ist sowie eine Venturidüse zum Zerstäuben von flüssigem Brennstoff.
Ein derartiger Brenner ist aus DE 41 18 538 C2 bekannt. Dieser Brenner basiert auf einer Zweistoff-Düse zur Zerstäubung von Brennstoff, die einen relativ komplizierten Aufbau besitzt. Insbesondere besteht diese Düse aus einer im wesentlichen zylindrischen Mischkammer, einem bezüglich deren Längsachse koaxialen Zuführrohr für den flüssigen Brennstoff und einer Brennluftmittelzufuhr. Die Mischkammer der Düse ist durch einen Düseneinsatz zum Austragen von zerstäubtem Brennstoff/Brennluft-Gemisch abgeschlossen und besitzt eine zentrale Düsenbohrung sowie eine in Strömungsrichtung konvergierende kegelförmige Innenanschrägung. Die Brennluftzufuhr besteht aus einem Zufuhrrohr, welches die Mischkammerwandung tangential durchsetzt, in diese eintaucht und in einer größeren Höhe über dem Düseneinsatz mündet, als das Zuführrohr für den flüssigen Brennstoff. Aufgrund dieses komplexen Aufbaus der Zweistoff-Düse ist für ihren bestimmungsgemäßen Betrieb zur Zerstäubung von flüssigem Brennstoff ein erheblicher Luftüberdruck erforderlich, der durch ein entsprechend kräftiges Gebläse aufgebracht werden muß.
Im Zusammenhang mit Gasbrennern ist es bekannt, Venturirohre als Mischeinrichtung zu verwenden. Ferner ist aus der US 4 396 372 A ein Brennersystem bekannt, in dem flüssiger Brennstoff in Form von Kerosin mittels einer Düse in einen mit einer elektrischen Heizeinrichtung versehenen Verdampfer mit einem venturiförmigen Einlaßbereich gefördert wird. Weitere Brenner mit venturiohr sind aus WO 98/28493A und aus US 5220786 A bekannt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Brenner bzw. eine Venturidüse zum Zerstäuben von flüssigem Brennstoff zu schaffen, die keinen hohen Luft-Überdruck zum Zerstäuben des flüssigen Brennstoffs erfordern und zuverlässig arbeiten.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Brenner mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Venturidüse mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Demnach ist erfindungsgemäß die bisher für Zweistoff-Brenner zum Einsatz kommende kompliziert aufgebaute Zweistoff-Düse ersetzt durch eine Anordnung mit einem Venturirohr bzw. einer Venturidüse, welche zur Vermeidung von Verkokung und von Wärmeverlusten zumindest teilweise aus Keramik-Werkstoff besteht. Aufgrund des Druckrückgewinns des Venturirohrs bzw. der Venturidüse ist es nicht erforderlich, die Luft mit hohem Überdruck zu fördern, so daß bislang hierfür erforderliche starke Gebläse oder zusätzliche Gebläse entfallen können. Das erfindungsgemäß eingesetzte Venturirohr (bzw. die Venturidüse) hat außerdem den Vorteil, daß eine kostengünstige Fertigung möglich ist.
Sowohl der Montageaufwand als auch die Herstellungskosten werden vorteilhafterweise reduziert, wenn zumindest der vordere Abschnitt des Venturirohr-Diffusorteils bzw. der Venturidüse einstückig mit der Brennkammer gebildet ist.
Der Diffusorteil des Venturirohrs bzw. der Venturidüse ist im einfachsten Fall mit einem einheitlichen Öffnungswinkel gebildet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann dieser Venturirohr- bzw. Venturidüsen- Diffusorteil jedoch Abschnitte unterschiedlichen Öffnungswinkels aufweisen, wobei der Abschnitt mit größtem Öffnungswinkel an die Brennkammer angrenzt.
Vorteilhafterweise wird der Brennstoff dem Venturirohr bzw. der Venturidüse über ein Brennstoff-Zufuhrröhrchen zugeführt, dessen stromabwärtiges Ende in das Venturirohr hineinsteht. Dieses stromabwärtige Ende des Brennstoff-Zufuhrröhrchens kann gegebenenfalls in eine stromabwärtige Zweistoffdüse oder in das Unterdruckgebiet eines zweiten, kleineren Venturirohres münden, das wiederum durch das Druckgefälle des Venturirohres bzw. der Venturidüse betrieben wird und in deren Unterdruckgebiet endet, um bereits eine Vorzerstäubung zu erreichen. Das Brennstoff-Zufuhrröhrchen ist ferner vorteilhafterweise innerhalb des Venturirohrs bzw. der Venturidüse koaxial zu deren Längsmitte verlaufend angeordnet. Das stromabwärtige Ende kann an verschiedenen Stellen des Venturirohrs bzw. der Venturidüse angeordnet sein, beispielsweise im Einlaufteil oder im Diffusorteil des Venturirohres bzw. der Venturidüse oder an deren engster Stelle zwischen Einlaufteil und Diffusorteil.
Ferner ist vorteilhafterweise vorgesehen, die Brennkammer mit zumindest einem zusätzlichen Einlaß für Sekundärbrennluft zu versehen. Dieser Sekundärbrennlufteinlaß liegt bevorzugt in der Ebene der Brennkammer, in welcher das Venturirohr bzw. der Venturidüse mündet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1
schematisch eine Halb-Längsschnittdarstellung von Brennkammer und Venturirohr gemäß einer Ausführungsform des Zweistoff-Brenners,
Fig. 2
ein Diagramm des axialen Druckverlaufs im Venturirohr gemäß Fig. 1,
Fig. 3
eine Variante zur Fig. 1 mit einem kleinen Venturirohr statt einer Düse zur Brennstoffzerstäubung, und
Fig.4
eine Venturidüse mit einer axialen Trennstelle im Bereich des Diffusors.
Der erfindungsgemäße Zweistoff-Brenner umfaßt eine Brennkammer 10 in einer bevorzugt zylindrischen oder quaderförmigen Form. An die Brennstoff/Brennluft-Einlaßseite der Brennkammer 10 ist ein Venturirohr 11 angeschlossen. Das eine Venturidüse bildende Venturirohr 11 ist bevorzugt zumindest im Anschlußbereich einstückig mit der Brennkammer 10 gebildet.
Das Venturirohr 11 besteht in an sich bekannter Weise aus einem Diffusorteil 12 und einem Einlaufteil 13. Das Diffusorteil 12 besitzt eine längere axiale Erstreckung als das Einlaufteil 13 und hat vorzugsweise Kegelform, wobei das Ende mit dem größten Durchmesser des kegelförmigen Diffusorteils 12 an den Brennstoff/Brennluft-Einlaß der Brennkammer 10 angeschlossen ist. Das Einlaufteil 13, das ebenfalls Kegelform besitzt oder aus einem oder mehreren Einlaufradien mit einem optional angeschlossenen zylindrischen Teil besteht, dessen Abschnitt größten Durchmessers jedoch von der Brennkammer 10 weg weist, grenzt an das im Durchmesser kleinste Ende des Diffusorteils 12 an.
Venturirohr 11 und Brennkammer 10 liegen bevorzugt auf einer gemeinsamen Längsmittelachse 14. Mit dieser Längsmittelachse 14 fluchtet ein Brennstoff-Zufuhrröhrchen 15, an dessen stromabwärtiges Ende sich eine Zweistoffdüse 16 anschließt. Die Austrittsöffnung der Zweistoffdüse 16 liegt an der engsten Stelle zwischen Diffusorteil 12 und Einlaufteil 13 des Venturirohrs 11, das heißt in einem Unterdruckbereich gegenüber der Brennkammer 10, wie Fig. 2 verdeutlicht.
Statt der Zweistoffdüse 16 kann auch gemäß der in Fig. 3 gezeigten Variante ein kleines Venturirohr 19 an der gleichen Stelle vorgesehen sein, welche durch das Druckgefälle des Venturirohres 11 betrieben wird und in dessen Unterdruckgebiet endet, um bereits eine Vorzerstäubung zu erreichen. In diesem Falle mündet das Brennstoff-Zufuhrröhrchen 15 im kleineren Venturirohr 19, durch welches ebenfalls Luft gefördert wird.
Brennluft wird in den Einlaufteil 13 des Venturirohrs 11 mittels eines nicht gezeigten Gebläses eingespeist, das Brennluft mit lediglich geringem Überdruck bereitstellt. Die Brennluft wird entlang des Pfeils 17 in das Venturirohr 11 gefördert.
Der axiale Druckverlauf im Venturirohr 11 ist in Fig. 2 in einem Diagramm dargestellt, auf dessen X-Achse die Länge ℓ des Venturirohrs 11 aufgetragen ist, und auf dessen Y-Achse der Differenzdruck Δp im Venturirohr 11 aufgetragen ist. Demnach besitzt die Brennluft an der Eintrittstelle in den Einlaufteil 13 des Venturirohrs 11 einen geringen Überdruck, der durch das die Brennluft fördernde Gebläse erzielt wird. Beim Durchströmen des Einlaufteils 13 erhöht sich durch die Verengung des Querschnitts die Geschwindigkeit, wobei gleichzeitig der Druck der Brennluft fällt und im Übergang zum anschließenden Diffusorteil 12 einen minimalen Wert erreicht. Dieser minimale Absolutdruck entspricht einem maximalen Unterdruck gegenüber dem Brennkammerdruckniveau. Dieser Unterdruck nimmt im weiteren Verlauf des Diffusorteils 12 stromabwärts ab, so daß die in die Brennkammer 10 eintretende Brennluft sich in etwa auf Brennkammerdruck befindet.
Die Düse 16 besitzt zumindest eine radiale Bohrung 18, die in die axiale Brennstoff-Förderbohrung der Düse 16 mündet. Über diese radiale Bohrung 18 wird Luft in den Förderweg des flüssigen Brennstoffs eingetragen, so daß in der Düse 16 eine Verwirbelung von Brennluft und flüssigem Brennstoff stattfindet. Dieses Gemisch tritt dann zerstäubt aus der Austrittsöffnung der Düse 16 aus und vermischt sich im Diffusorteil 12 mit der entlang des Pfeils 17 angesaugten Brennluft, die dem Einlaufteil 13 durch das Gebläse mit niedrigem Druck bereitgestellt wird.
In die Brennkammer 10 wird außerdem bevorzugt Sekundär-Brennluft eingetragen. Zu diesem Zweck sind an der Stelle, an welcher das Diffusorteil 12 des Venturirohrs in die Brennkammer 10 übergeht, über den Umfang verteilt Sekundärluft-Öffnungen 20 gebildet, über welche Sekundärluft in die Brennkammer 10 eingetragen wird. Sekundärluft-Öffnungen können alternativ oder zusätzlich auch am Mantel der Brennkammer 10 vorgesehen sein. Fig. 4 zeigt schematisch im Längsschnitt einen mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Venturidüse bestückten hinteren Teil einer Brennkammer eines Brenners für ein Fahrzeug-Zusatzheizgerät.
Der allgemein mit der Bezugsziffer 110 bezeichneten zylindrischen Brennkammer ist eine Brennluftzufuhrkammer 111 vorgeschaltet, in welche Brennluft mit nicht dargestellten Mitteln, typischerweise mittels eines Gebläses zugeführt wird. Die Brennkammer 110 besitzt koaxial zu ihrer Längsmittelachse L verlaufend, die strichpunktiert dargestellt ist, eine Anschlußöffnung 122 zum Anschluß des stromabwärtigen Endes einer Venturidüse 112, die vollständig innerhalb der Brennluftzufuhrkammer 111 liegt. Um diese Anschlußöffnung 122 herum befinden sich ringförmig angeordnet kleinere Öffnungen 123 für den Hindurchtritt von Sekundär-Brennluft in die Brennkammer 110.
Die Venturidüse 112 umfaßt im stromaufwärtigen Bereich einen in die Brennkammer 110 einmündenden kegelförmigen Diffusor 113, der in stromaufwärtiger Richtung spitz zuläuft. Im stromaufwärtigen Bereich umfaßt die Venturidüse 112 ein kegelförmiges Einlaufteil 114, das einen zum Diffusor 113 entgegengesetzten Durchmesserverlauf aufweist, das heißt in Richtung auf den Diffusor 113 konisch spitz zuläuft. An das Außenende des Einlaufteils 114 schließt sich ein Zylinderteil 115 an, das in die Brennluftzufuhrkammer 111 ausmündet. Diffusor 113 und Einlaufteil 114 sind über einen im Durchmesser kleinen Zylinderteil 116 verbunden, in welchen ein Brennstoff-Zufuhrröhrchen 117 mündet, das koaxial zur Längsmittelachse der Venturidüse 112 verläuft und außerhalb dieser Düse gewinkelt aus der Brennluftzufuhrkammer 111 herausgeführt ist.
Bei dieser Anordnung von Brennluftzufuhrkammer 111 und Venturidüse 112 wird flüssiger Brennstoff durch den im Bereich der engsten Stelle (im Bereich des Zylinderteils 116) herrschenden Unterdruck in die Brennluft eingesaugt und zerstäubt. Die dem Einlaufteil 114 zugeführte Brennluft aus der Brennluftzufuhrkammer 111 wird zusammen mit dem zerstäubten Brennstoff aus der Venturidüse 112 in die Brennkammer 110 eingetragen. Der Nebel aus Brennstoff und Brennluft wird in der Brennkammer 110 gezündet und unter Beimischung zusätzlicher Sekundär-Brennluft aus den Öffnungen 123 verbrannt. Zu diesem Zweck ragt in die Brennkammer 110 eine Zündeinrichtung, die in der Figur 4 mit der Bezugsziffer 124 schematisch dargestellt ist und deren Ende in den Bereich der Ausmündung des konischen Diffusor 113 der Venturidüse 112 hineinreicht.
Erfindungsgemäß ist die Venturidüse 112 axial in zwei Teile unterteilt, nämlich in einen Austragteil 118, der an die Brennkammer 10 angrenzt und einen stromaufwärts von diesem Austragteil 118 angeordneten Zufuhrteil 119. Die axiale Unterteilung der Venturidüse 112 ist im Bereich ihres Diffusors 113 getroffen, so daß der Zufuhrteil 119 etwa doppelt so lang ist wie der Austragteil 18.
Bei der in der Figur 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform sind Austragteil 118 und Zufuhrteil 119 voneinander durch einen Ringspalt 120 getrennt, dessen Breite typischerweise zwischen 0,1 und 0,8 mm beträgt. Bevorzugt ist die Spaltbreite mit etwa 0,3 mm gewählt. Der Ringspalt 120 ist in axialer Richtung durch die aufeinander zu weisenden ringförmigen Stirnflächen von Austragteil 118 und Zufuhrteil 119 und radial durch eine Ringdichtung 121 begrenzt, welche den Ringspalt 120 und damit den konischen Diffusor 113 nach außen abdichtet. Der Werkstoff der Ringdichtung 121 besteht bevorzugt aus einem wärmeisolierenden Material wie beispielsweise Keramik. Die Venturidüse 112 besteht aus Metall, bevorzugt jedoch auch zumindest teilweise aus Keramik. Das Material für die beiden Venturidüsenteile 118, 119 kann dasselbe sein. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, daß das Material des Austragteils 118 eine geringere Wärmeleitfähigkeit besitzt als das Material des Zufuhrteils 119, um so wenig Wärme wie möglich zum Ringspalt 120 zwischen den beiden Venturidüsenteilen 118 bzw. 119 zu übertragen.
Durch die erfindungsgemäße wärmeisolierte Trennung der Venturidüse 112 besitzt diese einen kalten und einen heißen Teil. Der stromaufliegende kalte Zufuhrteil 119 wird aufgrund der Zweiteilung der Venturidüse im Betrieb typischerweise mit Temperaturen unterhalb 180 °C belastet, so daß in diesem Düsenteil 119 keine Verkrackung des Brennstoffs stattfinden kann. Andererseits ist der flammenseitige heiße Austragteil 118 der Venturidüse 112 typischerweise mit Temperaturen oberhalb von 500 °C belastet, so daß auf dessen Innenwandung aus dem Brennstoff-Zufuhrröhrchen 117 auftreffender flüssiger Brennstoff verdampft, ohne Krack-Rückstände zu hinterlassen. Somit ist gewährleistet, daß sich die Venturidüse 112 mit Rückständen zusetzt und damit ihre Leistungsfähigkeit zumindest beeinträchtigt wird.
Die Ringdichtung 121 kann den gesamten Ringspalt 120 ausfüllen. Alternativ dazu ist auch denkbar, die Ringdichtung 121 vollständig entfallen zulassen. Bei einem sehr engen Ringspalt 120 tritt praktisch keine Leckage von Brennstoffluftgemisch nach außen auf. Geringe Leckagemengen würden dabei mit der Sekundär-Brennluft der Brennkammer zugeführt und dort verbrannt.
Aufgrund des geringen Schadstoffausstoßes, der in einem mit der erfindungsgemäßen Venturidüse bestückten Brenner erzielbar ist, wird eine größere Lebensdauer des Brenners und damit des Heizgeräts und eine geringere Umweltbelastung gewährleistet. Schließlich ist das Startverhalten durch Einsatz der erfindungsgemäßen Venturidüsen optimal.
Bezugszeichenliste
10
Brennkammer
11
Venturirohr
12
Diffusorteil
13
Einlaufteil
14
Längsmittelachse
15
Brennstoff-Zufuhrröhrchen
16
Zweistoffdüse
17
Pfeil
18
Bohrung
19
Venturirohr (für Brennstoff)
20
Sekundärluft-Öffnung
110
Brennkammer
111
Brennluftzufuhrkammer
112
Venturidüse
113
Diffusor
114
Einlaufteil
115
Zylinderteil
116
Zylinderteil
117
Brennstoff-Zufuhrröhrchen
118
Austragteil
119
Zufuhrteil
120
Ringspalt
121
Ringdichtung
122
Anschlußöffnung
123
Öffnungen (für Brennluft)
124
Zündeinrichtung

Claims (20)

  1. Brenner, insbesondere für eine Fahrzeugzusatz- bzw. -standheizung, mit einer Brennkammer (10, 110) zur Verbrennung von flüssigem Brennstoff in Anwesenheit von Brennluft und mit einer Mischeinrichtung, die eine Düse zum Zerstäuben des flüssigen Brennstoffs umfaßt, wobei die Düse ein Venturirohr (11) bzw. eine Venturidüse (112) mit einem sich in Strömungsrichtung der Brennluft verjüngenden Einlaufteil (13, 114) und mit einem sich in Strömungsrichtung der Brennluft erweiternden Diffusorteil (12, 113) umfaßt, dessen im Durchmesser größeres Ende in die Brennkammer (10, 110) mündet, und wobei in einem Unterdruckgebiet im Übergangsbereich vom Einlaufteil (13, 114) zum Diffusorteil (12, 113) der flüssige Brennstoff zugegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Venturirohr (11) bzw. die Venturidüse (112) zumindest teilweise aus einem Keramik-Werkstoff besteht.
  2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein vorderer Abschnitt des Diffusorteils (12, 113) einstückig mit der Brennkammer (10, 110) gebildet ist.
  3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in Richtung auf die Brennkammer (10, 110) kegelförmig auseinanderlaufende Diffusorteil (12, 113) Abschnitte unterschiedlichen Öffnungswinkels aufweist.
  4. Brenner nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff dem Venturirohr (11) bzw. der Venturidüse (112) über ein koaxial zu deren Längsmittelachse (14, L) angeordnetes Brennstoff-Zufuhrröhrchen (15, 117) zugeführt wird.
  5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (10, 110) wenigstens einen Einlaß (20, 123) für Sekundärbrennluft aufweist.
  6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (20, 123) für Sekundärbrennluft axial gesehen in dem Bereich der Brennkammer (10, 110) vorgesehen ist, in welchen das Venturirohr (11) bzw. die Venturidüse (112) einmündet.
  7. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff über eine Zweistoffdüse (16) beliebiger Bauart oder ein zweites kleineres Venturirohr (19) vorzerstäubt wird, dessen Ein- und Austrittsöffnung im Venturirohr (11) derart angeordnet ist, daß sie über ein durch das Venturirohr (11) erzeugtes Druckgefälle betrieben wird.
  8. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennluft dem Einlaufteil (13, 114) verdrallt zugeführt wird.
  9. Venturidüse (112) zum Zerstäuben von flüssigem Brennstoff zur Verbrennung des Brennstoffs in Anwesenheit von Brennluft in der Brennkammer (110) eines Brenners, insbesondere eines Brenners für eine Fahrzeugzusatz- bzw. -standheizung, dadurch gekennzeichnet, daß sie axial in ein Brennstoff/Brennluft-Austragteil (118) und ein Brennstoff/Brennluft-Zufuhrteil (119) unterteilt ist, und daß die beiden Venturidüsenteile (118, 119) gegeneinander wärmeisoliert sind .
  10. Venturidüse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zufuhrteil (119) der Venturidüse (112) eine größere axiale Erstreckung besitzt als das Austragteil (118).
  11. Venturidüse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrteil (119) der Venturidüse (112) in etwa doppelt so lang ist wie das Austragteil (118).
  12. Venturidüse nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Austragteil (118) der Venturidüse (112) aus einem Material mit schlechterem Wärmeleitungsvermögen besteht als das Zufuhrteil (119).
  13. Venturidüse nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Austragteil (118) und das Zufuhrteil (119) durch eine Ringdichtung (121) voneinander getrennt sind, die im wesentlichen vollflächig an die aufeinander zu weisenden ringförmigen Stirnflächen der beiden Venturidüsenteile (118, 119) axial angrenzt.
  14. Venturidüse nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Austragteil (118) und das Zufuhrteil (119) zumindest teilweise über einen Ringspalt (120) voneinander getrennt sind, der axial von den aufeinander zu weisenden ringförmigen Stirnflächen der beiden Venturidüsenteile (118, 119) begrenzt ist.
  15. Venturidüse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (120) radial von der Ringdichtung (121) begrenzt ist.
  16. Venturidüse nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (120) eine Spaltbreite zwischen 0,1 und 0,8 mm, bevorzugt von etwa 0,3 mm aufweist.
  17. Venturidüse nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (121) aus wärmeisolierendem Material besteht.
  18. Venturidüse nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (121) aus Keramikwerkstoff besteht.
  19. Venturidüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstelle der Venturidüse (112) in deren Diffusorteil (113) gelegt ist.
  20. Venturidüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das Austragteil (118) aus Keramikmaterial besteht.
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