EP1269074B1 - Binary burner with venturi tube fuel atomisation and venturi jets for the atomisation of liquid fuel - Google Patents
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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
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.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.
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.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. In particular, 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. by virtue of This complex construction of the binary nozzle is for her intended operation for the atomization of liquid fuel considerable air pressure required by a correspondingly strong Blower must be applied.
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. 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.
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.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.
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.This problem is solved by a burner with the characteristics of the Claim 1 and by a Venturi nozzle with the features of claim 9. Preferred embodiments of the invention are in the subclaims specified.
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.Accordingly, according to the invention for hitherto two-burner used next complicated built two-fluid nozzle replaced by a Arrangement with a Venturi tube or a Venturi nozzle, which for Preventing coking and heat losses at least partially Ceramic material exists. Due to the pressure recovery of the Venturi tube or the Venturi nozzle, it is not necessary to the air at high pressure promote so far required for this strong blower or additional Blower can be omitted. The inventively used Venturi tube (or The Venturi nozzle) also has the advantage that a cost-effective production is possible.
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.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.
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. 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.
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.Advantageously, 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.
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.Furthermore, it is advantageously provided, 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.
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.
- Fig. 1
- FIG. 2 schematically, a half-longitudinal view of the combustion chamber and Venturi tube according to an embodiment of the two-component burner, FIG.
- Fig. 2
- a diagram of the axial pressure curve in Venturi tube of FIG. 1,
- Fig. 3
- a variant of Figure 1 with a small Venturi tube instead of a nozzle for fuel atomization, and
- Figure 4
- a Venturi nozzle with an axial separation point in the area of the diffuser.
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.The dual-fuel burner according to the invention comprises a
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.The Venturi
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.Venturi
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. Instead of the two-
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.Combustion air is in the
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.The axial pressure curve in the Venturi
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.The
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.In the
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.The generally designated by the
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.The
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.In this arrangement of combustion
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.According to the
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. In the preferred embodiment shown in Figure 4 are
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.By the heat-insulated separation of the
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.The
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. Due to the low pollutant emissions, in one with the Inventive Venturi nozzle equipped burner is achieved, is a longer life of the burner and thus of the heater and a ensures a lower environmental impact. Finally, the startup behavior optimally by using the Venturi nozzles according to the invention.
- 1010
- Brennkammercombustion chamber
- 1111
- Venturirohrventuri
- 1212
- Diffusorteildiffuser part
- 1313
- Einlaufteilinlet part
- 1414
- LängsmittelachseLongitudinal central axis
- 1515
- Brennstoff-ZufuhrröhrchenFuel supply tube
- 1616
- Zweistoffdüsetwo-fluid nozzle
- 1717
- Pfeilarrow
- 1818
- Bohrungdrilling
- 1919
- Venturirohr (für Brennstoff)Venturi tube (for fuel)
- 2020
- Sekundärluft-ÖffnungSecondary air opening
- 110110
- Brennkammercombustion chamber
- 111111
- BrennluftzufuhrkammerCombustion air supply chamber
- 112112
- Venturidüseventuri
- 113113
- Diffusordiffuser
- 114114
- Einlaufteilinlet part
- 115115
- Zylinderteilcylinder part
- 116116
- Zylinderteilcylinder part
- 117117
- Brennstoff-ZufuhrröhrchenFuel supply tube
- 118118
- Austragteildischarge part
- 119119
- Zufuhrteilsupply part
- 120120
- Ringspaltannular gap
- 121121
- Ringdichtungring seal
- 122122
- Anschlußöffnungconnecting opening
- 123123
- Öffnungen (für Brennluft)Openings (for combustion air)
- 124124
- Zündeinrichtungignition device
Claims (20)
- Burner, in particular for a vehicle supplementary or parking heater, having a combustion chamber (10, 110) for burning liquid fuel in the presence of combustion air, and having a mixing device which comprises a nozzle for atomizing the liquid fuel, the nozzle comprising a venturi tube (11) or a venturi nozzle (112) having an inlet part (13, 114) that tapers in the flow direction of the combustion air, and having a diffuser part (12, 113) that widens in the flow direction of the combustion air, of which the larger-diameter end opens into the combustion chamber (10, 110), and the liquid fuel being added into a negative pressure region in the transition region from the inlet part (13, 114) to the diffuser part (12, 113), characterized in that the venturi tube (11) or the venturi nozzle (112) consists at least partly of a ceramic material.
- Burner according to Claim 1, characterized in that at least a front section of the diffuser part (12, 113) is formed in one piece with the combustion chamber (10, 110).
- Burner according to Claim 1 or 2, characterized in that the diffuser part (12, 113) tapering conically outwards in the direction of the combustion chamber (10, 110) has sections with different opening angles.
- Burner according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the fuel is supplied to the venturi tube (11) or the venturi nozzle (112) via a fuel feed tube (15, 117) arranged coaxially with its longitudinal central axis (14, L).
- Burner according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the combustion chamber (10, 110) has at least one inlet (20, 123) for secondary combustion air.
- Burner according to Claim 5, characterized in that the inlet (20, 123) for secondary combustion air, viewed axially, is provided in the region of the combustion chamber (10, 110) into which the venturi tube (11) or the venturi nozzle (112) opens.
- Burner according to Claim 1, characterized in that the fuel is pre-atomized via a dual-fuel nozzle (16) of any desired design or a second, smaller venturi tube (19), of which the inlet and outlet opening is arranged in the venturi tube (11) in such a way that it is operated over a pressure gradient generated by the venturi tube (11).
- Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion air is fed to the inlet part (13, 114) with a spin.
- Venturi nozzle (112) for atomizing liquid fuel for burning the fuel in the presence of combustion air in the combustion chamber (110) of a burner, in particular a burner for a vehicle supplementary or parking heater, characterized in that it is subdivided axially into a fuel/combustion air delivery part (118) and a fuel/combustion air feed part (119), and in that the two venturi nozzle parts (118, 119) are thermally insulated from each other.
- Venturi nozzle according to Claim 9, characterized in that the feed part (119) of the venturi nozzle (112) has a greater axial extent than the discharge part (118).
- Venturi nozzle according to Claim 10, characterized in that the feed part (119) of the venturi nozzle (112) is approximately twice as long as the discharge part (118).
- Venturi nozzle according to one of Claims 9 to 11, characterized in that the discharge part (118) of the venturi nozzle (112) consists of a material with a poorer thermal conductivity than the feed part (119).
- Venturi nozzle according to one of Claims 9 to 12, characterized in that the discharge part (118) and the feed part (119) are separated from each other by a ring seal (121), which substantially axially adjoins the mutually facing annular end faces of the two venturi nozzle parts (118, 119) over their entire area.
- Venturi nozzle according to one of Claims 9 to 15, characterized in that the discharge part (118) and the feed part (119) are separated from each other, at least partly, by an annular gap (120), which is bounded axially by the mutually facing annular end faces of the two venturi nozzle parts (118, 119).
- Venturi nozzle according to Claim 14, characterized in that the annular gap (120) is bounded radially by the ring seal (121).
- Venturi nozzle according to Claim 14 or 15,
characterized in that the annular gap (120) has a width of between 0.1 and 0.8 mm, preferably of about 0.3 mm. - Venturi nozzle according to one of Claims 13 to 16, characterized in that the ring seal (121) consists of thermally insulating material.
- Venturi nozzle according to one of Claims 15 to 17, characterized in that the ring seal (121) consists of ceramic material.
- Venturi nozzle according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the dividing point of the venturi nozzle (112) is placed in its diffuser part (113).
- Venturi nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that at least the discharge part (118) consists of ceramic material.
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