DD206515A3 - Luftleiteinrichtung fuer einen verdampfungsbrenner - Google Patents

Abstract

DIE ERFINDUNG BEZIEHT SICH AUF EINEN VERDAMPFUNGSBRENNER, VORZUGSWEISE FUER EINEN BRENNSTOFFDURCHSATZ BIS 1 KG/H, DER VORRANGIG IN MOBILEN EINHEITEN ANWENDUNG FINDET. ZIEL DER ERFINDUNG IST, DEN VERDAMPFUNGSBRENNER FUER WECHSELNDE BETRIEBSBEDINGUNGEN, WIE SCHWANKENDE NETZSPANNUNGEN, UMGEBUNGSTEMPERATUREN UND KAMINWIDERSTAENDE, AUSZULEGEN. DIESES ZIEL WIRD DURCH EINE LUFTEINRICHTUNG ZUR ZUFUEHRUNG UND VERTEILUNG DER BRENNLUFT IN DIE BRENNKAMMER ERREICHT. DIESE LUFTLEITEINRICHTUNG IST EIN ROHRFOERMIGER, MIT ZUR ACHSE GENEIGTEN SCHLITZEN VERSEHENER KOERPER, DER EINSEITIG DURCH EINE SCHEIBE MIT EINEM DEFIMIERTEN ABSTAND ABGEDECKT IST. SIE IST ZENTRISCH INNERHALB EINER ZYLINDERFOERMIGEN BRENNKAMMER ANGEORDNET UND IHRE LAENGE ENTSPRICHT ANNAEHERND DER BREITE DER VERDAMPFUNGSFLAECHE.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Verdampfungsbrenner mit Luftleiteinrichtung dienen zur Erzeugung von Wärme aus flüssigen Brennstoffen, vorzugsweise bis zu einem Brennstoffdurchsatz von 1 kg/h· Derartige Verdampfungsbrenner finden in Verbindung mit Wärmetauschern in mobilen Einheiten wie Kraftfahrzeuge, Boote, Baumaschinen usw«Anwendung«

Ihr Einsatz erfolgt somit vorrangig dort, νιο wechselnde Betriebsbedingungen, wie schwankende Netzspannungen, Umgebungstemperaturen und Kaminwiderstände auftreten·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Charakteristisch für bekannte Verdampfungsbrenner mit Brennluftgebläse ist die Verwendung von Luftleiteinrichtungen, die der Brennkammer vorgeordnet sind und der Brennluft, zur Erzielung einer guten Durchmischung mit dem verdampften Brennstoff, ein gewünschtes Strömungsprofil verleihen. Es stellte sich jedoch bisher als deutliches Problem bei derartigen Verdampfungsbrennern heraus, eine stabile Verbrennung bei wechselnden äußeren Bedingungen, wie stark brennluft- und abgasseitig schwankende Drücke, zu erreichen und gleichzeitig eine kurze Baulänge in Anspruch zu nehmen· In der DE-OS 2330 120 wird ein Verdampfungsbrenner beschrieben, bei dem der Verdampfungskörper und die Luftleiteinrichtung eine Einheit bilden und der eigentliche Brennraum dieser Einrichtung nachgeordnet ist· Diese Einrichtung ist

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ein großvolumiger Korper mit entsprechender Speicherkapazität für Brennstoff und Wärmeenergie· line typische Luftführung für Verdampfungs» und Bofcationsverdampfungsbrenner ist in der DT-OS 2855 015 dargestellt. Die Brennluft gelangt vom Brennluftgebläs© über Leitschaufel^ die große Strömungsquerschnitte bilden und dem Brennraum νorgeordnet sind, in den Bereich der Verbrennung· Es sind weiter hin Brenner auf dem Markt, die die Brennluft mittels Seiten kanalgebläse fördern und über eine topfförmige Luftleiteinrichtung dem Brennraum zuführen· Die Brennluft gelangt tangential in die Luftleiteinrichtung, durchströmt diese teilweise zwangsgeführt auf einer schraubenförmigen Linie und trifft nach einer Einschnürung und Umlenkung auf die Verdampfungsflache·

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verdampfungsbrenners mit Luftleiteinrichtung für hohe und wechselnde brennluft- und brennraumseitige Widerstände und schwankende Netzspannungen unter Verwendung eines einstufigen Radialgebläses, mit auf die Glühwendel einer Glühkerze gerichteter Brennstoffzufuhr· Dieser Verdampfungsbrenner soll weiterhin durch eine geringe Baulänge charakterisiert sein·

Wesen der Erfindung

Zur Erreichung dieses Ziels hat sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, eine Luftleiteinrichtung zur Zuführung der Brennluft in die Brennkammer zu schaffen und diese in geeigneter Weise anzuordnen·

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine rohrförmige, mit Schlitzen versehene, einseitig durch eine Scheibe abgedeckte Luftleiteinrichtung gelöst· Die Schlitze sind gleichmäßig auf ihrem Umfang verteilt, weisen zur Achse der Luftleiteinrichtung eine Neigung auf und haben annähernd die gleiche axiale Ausdehnung wie die Verdampfungsflache·

Ώ±@ Luftleite Ina? iohtungg die mit der Scheibe einen Bingspalt bildefcj befindet sieb aenfcrisoh innerhalb einer zy~ linderförmigen Brennkammer«

Bei einer bakanaten Lösung nach DT-GS 2330 120 wurden die Luftleiteinrichtungen'und der Verdampfungskörper zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt₉ um dadurch eine gute Durohmisohung von Brennluft und verdampftem Brennstoff zu erreichen* Dieser Körper besitzt eine relativ große Masse und Speicherkapazität für Brennstoff, so daß bei plötzlicher Verringerung der Brennluft2ufuhr ein Brennen unter Sauerstoffmangel und damit Büß im Abgas und Ablagerungen in Form von Kokskrusten auf der Verdampfungsfläche unvermeidbar sind. Brenner mit der in der DT-OS 2 855 015 dargestellten Luftführung, bei denen die Brennluft über großflächig ausgebildete Leitschaufeln in die Brennkammer gelangt, neigen bei wechselnden und insbesondere bei hohen Brennraumdrücken zu Verbrennungssohwingungen bzw. sind nur für Kessel mit Brennraumdrücken unter 0,1 kPa geeignet· Zur Erzielung einer stabilen unempfindlichen Verbrennung werden auch Seitenkanalgebläse, die eine sehr steile Kennlinie aufweisen, in Verbindung mit topfförmigen Luftleiteinrichtungen eingesetzt« Die steile Kennlinie kompensiert Druckschwankungen brennluft- als auch abgasseitig· Die bekannten Seitenkanalgebläse erzeugen im Betrieb ein lautes, fü das menschliche Gehör unangenehmes Geräusch, zu dessen Verminderung Schalldämpfer und zusätzliche Verkleidungen erforderlich sind ο Ein weiterer Nachteil von Seitenkanalgebläsen gegenüber !Radialgebläsen ist ihr aufwendigerer Aufbau· Ein weiteres Merkmal aller bekannten Verdampfungsbrenner ist die Aneinanderreihung von Luftleiteinrichtung und Brennkammer wodurch zusätzliche Baulänge in Anspruch genommen werden muß·

Die vorliegende Erfindung beseitigt die genannten Mängel, indem eine rohrförmige, mit Schlitzen versehene Luftleiteinrichtung innerhalb einer zylindrischen Brennkammer, deren

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Umfang mit porösem Material beschichtet ist, zentrisch an die brennlufteintrittseitige Stirnwand der Brennkammer angeordnet wird β Die in die Brennkammer ragende Stirnfläche der Luftleiteinrichtung wird durch eine Scheibe in einem definiertes Abstand so abgedeokt_t daß ein Biegspalt entsteht» Die Schiitse sind gleichmäßig auf dem Umfang der Luftleiteinrichtung verteiltj weisen zur Achse eine Neigung auf und haben annähernd die gleiche axiale Ausdehnung wie die Verdampf ungsf lache. Die Verdampfungsfläche ist auf ihrem Umfang unterbrochen. Im Bereich dieser Unterbrechung ist ein Baum zur Aufnahme der Zündeinrichtung und der Brennstoffzuführung ausgebildet« Sin Abschirmblech trennt diesen Zündraum teilweise "vom Brennraum«

Die stabilisierende Wirkung der Luftleiteinrichtung resultiert aus der Aufteilung der sich im Baum zwischen der Luftleiteinrichtung und der Verdampfungsfläche ausbildenden Flamme in Teilflammen, die sich erst beim Verlassen dieses Bereiches zu einer geschlossenen Flamme überlagern· Die Teilflammen werden von der durch die Schlitze strömenden Brennluft untereinander abgegrenzt·

Hohe Brennraumdrücke, resultierend aus abgasseitigen Widerständen, sind die Hauptursache für Verbrennungsschwingungen, die in der Flammenwurzel entstehen· Diese Verbrennungsschwingungen werden durch die beschriebene Aufteilung der Flammenwurzel unterbunden, da es nicht zur Überlagerung der bei jeder Verbrennung auftretenden Dynamik der Teilflammen kommt·

Eine weitere vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen Luftleiteinrichtung ist ihr Arbeitsbereich über ein weites Brennstoff-Brennluftverhältnis, wodurch plötzliche Änderungen des Brennluftdurchsatzes keine unzulässigen Auswirkungen auf die Verbrennung, wie Bußen, Flammenabriß oder Schwingungen, hervorrufen· Im nahstöchiometrischen Bereich, bei geringerer Strömungsgeschwindigkeit der Brennluft, trägt

der dusch den Eingspalt zwischen der Luftleiteinrichtung uad äe£ Scheibe gelangende Teil des Brennluft wesentlich zu eines guten Durchmischung und damit aus vollständigen Reaktion Epischen Brennluffe und Brennstoff beio Infolge der Schrägstellung der Schlitze erhält die sich aus den Teilflammen bildende Gesamtflamme einen mäßigen Drall, dei? in de* Ebene des Plammeneinschnürringes stark beschleunigt wird© Diese Bündelung und Beschleunigung der brennenden Gase ist eine an sich bekannte Methode zur Verbesserung des Ausbrandes» Die Anordnung der Luftleiteinrichtung innerhalb der Brennkammer bringt neben verbrennungstechnischen auch konstruktive Vorteile mit sich· Der Baum unmittelbar vor der Brennkammer steht für andere Bauteile₉ z, B, für den Antriebs« motor des Brennluftgebläses, zur Verfügung, und eine vorteilhafte geringe Baulänge des Brenners ist möglich. Ss folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.

Am Brennergehäuse 1, das den Antriebsmotor 2, mit Brennluftgebläs.e 3 umschließt, sind die Luftleiteinrichtung 4, der Brennkammermantel 5 mit Verdampfungsfläche 6 und Plammeneinschnürring 7, eine Kappe 8₉ die den Zündraum 9 bildet und ein Zündkerzenaufnahme 10 befestigt'. Die an der brennlufteintrittseitigen Stirnwand 11 der Brennkammer 14 befestigte rohrföEmige Luftleiteinrichtung 4 besitzt auf ihrem Umfang mehrere, gleichmäßig verteilte Schlitze 12'. Die Schlitze 12 sind zur Achse der Luftleiteinrichtung 4 geneigt, ihre Länge ist mit der Breite der Verdampfungsfläche annähernd identisch.

Eine Scheibe 13 deckt die in die Brennkammer 14 ragende Stirnfläche der Luftleiteinrichtung 4 so ab, daß ein Ringspalt 15 entsteht.

In die Zündkerzenaufnahme 10 ist eine Zündkerze 16 so eingeschraubt, daß deren Glühwendel 17 in den Zündraum 9 ragt. Der Brennstoff wird über eine Brennstoffleitung 18 auf die

Glühwendel 17 geleitet« Im Bereich des Zündraumes 9 sind der Brennkammermantel 3 «öd die Verdampfungsfläche 6 unterbrochen« · _; Die vom Brennluftgebläse 3 geforderte Brennluft gelangt durch die Schlitze 12 der Luftleiteinrichtung 4 und den Bingspalt 1j? in die Brennkammer 14 und reagiert hier mit dem verdampften Brennstoff zu einer Flamme« Im Bereich zwischen der Luftleiteinrichtung 4 und der Verdampfungsfläche 6 der Brennkammer 14 bilden sich zunächst Teilflammen entsprechend der Anzahl der Schlitze 12 aus, die sich anschließend zu einer Gesamtflamme vereinigen. Die zur Achse geneigten Schlitze 12 geben der Gesamtflamme einen mäßigen Drall, der in der Ebene des Flammeneinschnürringes 7 stark beschleunigt wird·

Ein Teil des Brennstoffes wird in der Startphase auf der Glühwendel 17 gezündet, wärmt die Kappe 8 und die Verdampf ungsfIache 6 an, so daß der restliche Brennstoff zunehmend stärker verdampft und die vollständige Verbrennung einsetzte Nachdem sich die Flammen voll ausgebildet haben, wird die Zündkerze 16 außer Betrieb gesetzt.

Claims (1)

1® Luftleiteinrichtung für einen Verdampfungsbrennerg der eine zylinderföümige mit porösem Material beschichtete Brenn= kämmen^ Organe %u% Zuführung und Zündung des Brennstoffes und ein BrennXuftgebläse mit Antriebsmotor besitzt_s dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleiteinrichtung (4) ein rohrförmigen, mit Schlitzen (12) versehener Körper ist, der sich innerhalb der Brennkammer (14) befindet und dessen in die Brennkammer (14) ragende Stirnfläche durch eine Scheibe (13) abgedeckt

2« Luftleiteinrichtung für einen Verdampfungsbrenner nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (12) zur Achse der Luftleiteinrichtung (4) geneigt sind.

3o Luftleiteinrichtung für einen Verdampfungsbrenner nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (13) einen Abstand zur Stirnfläche der Luftleiteinrichtung (4) aufweist, so daß ein Ringspalt (15) entsteht,

4o Luftleiteinrichtung für einen Verdampfungsbrenner nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleiteinrichtung (4] an der brennlufteintrittseitigen Stirnwand (11) der Brennkammer (14) befestigt ist^f.

5« Luftleiteinrichtung für einen Verdampfungsbrenner nach Punkt 1 daduroh gekennzeichnet, daß die Länge der Luftleiteinrichtung (4) und die Breite der Verdampfungsfläche (6) annähernd gleich sind·

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