DE4112252C2 - Brenner für ein Kochgerät zum Betrieb mit gasförmigem oder vergastem flüssigem Brennstoff - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner für ein Kochgerät gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein derartiger Brenner ist in der US-PS 23 72 611 beschrieben. Der kegelstumpfförmige Bereich des Brennertopfes dieses bekannten Brenners liegt im montierten Zustand des Brenners an der komplementär geformten Oberseite des Brennergrundelements auf, wobei zwischen den beiden Bauteilen ein ebenfalls kegelstumpfförmig ausgebildeter Ring mit einzelnen, sich nach außen hin öffnenden, von fingerartigen Stegen begrenzten Kanälen vorgesehen ist. Die Kanäle sollen eine Richtung des Gasstroms zwischen Brennertopf und Brennergrundelement bewirken. Die Flammenbildung erfolgt hierbei ungeschützt am Ausgang dieser Kanäle, was den Nachteil hat, daß der Brenner besonders anfällig gegen Windeinfluß ist, was wiederum eine Vergrößerung der Abmessungen erfordert, um zufriedenstellende Heizleistungen zu erhalten.

us der US-PS 1 267 448 ist ein Brenner bekannt, welcher mehrere radial angeordnete und ringabschnittförmig ausgebildete Brennerkammern aufweist, die über eine tangentiale Zuführung mit Brennstoff versorgt werden und über einzelne Durchlässe miteinander in Verbindung stehen. Die Flammenbildung erfolgt an oberseitigen Austrittsschlitzen der Brennerkammern in der Weise, daß aufgrund der im Bereich der Brennerkammern vorherrschenden Zentripedalkraft eine nach innen zeigende Richtung der an der Oberseite erzeugten Flammen erzielt werden kann.

Aus der A-PS 22 690 ist schließlich ein Hilfsbrenner für einen Vergasungsbrenner für flüssige Brennstoffe bekannt, der sich im Feuerungsraum des Hauptbrenners befindet. Dieser Schrift ist lediglich zu entnehmen, daß die über den Hilfsbrenner erzeugte Flamme, den im Vergaserrohr für den Hauptbrenner befindlichen Brennstoff vergast.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen gattungsgemäßen Brenner derart auszubilden, daß ein besonders hoher Leistungsgrad bei geringen Abmessungen des Brenners erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Brenner durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Brenners ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der erfindungsgemäße Brenner bewirkt, daß die Wärmeenergie optimal auf das zu erhitzende Gefäß übertragen wird, so daß seine Abmessungen im Vergleich zu üblichen Brennern bei gesteigerter Leistungsfähigkeit reduziert werden können. Die Leistungsfähigkeit des Brenners ist erstaunlich hoch, beispielsweise kann ein Liter Wasser von 20°C bei Verwendung von Spiritus in ca. 3-3,5 Minuten zum Kochen gebracht werden. Dadurch, daß der Flammenkegel zumindest über einen Teilbereich durch den Brennertopf, ohne Prallwirkung an diesem nach oben geführt wird, werden Beeinträchtigungen der Flammenbildung durch Wind, welche zu einer Reduzierung der Leistungsfähigkeit des Brenners führen, wirksam ausgeschlossen und Abstrahlungsverluste vermieden. Der Brenner eignet sich aufgrund seiner geringen Größe, jedoch hohen Leistungsfähigkeit, hervorragend für den Expeditionseinsatz bzw. Trekkingeinsatz.

Die Ausgestaltung des Brenners nach Anspruch 2 hat den Vorteil, daß diese Art der Zuführung im Gegensatz zu einer radialen Zuführung mangels turbulenter, unkontrollierter Strömungsverhältnisse eine höhere Leistung des Brenners begründet.

Ein einfaches Zerlegen bzw. ein einfacher Zusammenbau ist insbesondere dann gewährleistet, wenn der Brenner­ topf stromauf einen entsprechend Anspruch 4 zylinderförmigen Ab­ schnitt aufweist. Der Brennertopf wird infolgedessen ledig­ lich in das Brennergrundelement eingeschoben, wodurch die Möglichkeit einer schnellen Reinigung gewährleistet ist.

Eine exakte Richtungsgebung, d. h. ein kontrollierter Richtungsverlauf des Flammenkegels ist erzielbar, wenn die Stauein­ richtung gemäß Anspruch 5, 6 gebildet ist. Die Art und Weise der Anordnung der Lamellenbleche bewirkt die besondere Richtung des Flammenkegels.

Zur Vermeidung eines Austausches der Düse in Abhängig­ keit des zu verwendenden Brennstoffs sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 7 vor, daß die Düse eine verstellbare Düsennadel aufweist. Der hierdurch realisierte "Mehrstoffbrenner" ist damit bei Verwendung einer einzigen Düse für verschiedenste Flüssigkeiten wie beispielsweise Benzin, Dieselkraftstoff, Petroleum, Spiritus, Alkohol sowie für Flüssigkeiten mit einem Alkoholgehalt von mindestens 60° verwendbar. Es muß lediglich eine Einstellung der Düse entsprechend des zu verwendenden Brennstoffs erfolgen. Beispielsweise ist bei der Verwendung von Spiritus ein vergrößerter Durch­ laßquerschnitt im Vergleich zu Diesel­ kraftstoff oder Petroleum notwendig. Diese Maßnahme führt daher zu einer weiteren Reduzierung des Teilebe­ darfs. Im übrigen kann hierbei unabhängig vom zu ver­ wendenden Brennstoff die Brennstärke des Brenners sehr gut geregelt werden.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 8 für die Ausbildung als Mehrstoffbrenner bietet den Vorteil, daß der Brennstoff mit vergleichs­ weise vergrößertem Düsenquerschnitt eingespritzt werden kann, mit anderen Worten, vergleichsweise mehr Brenn­ stoff eingespitzt werden kann, was zur Folge hat, daß bei der angestrebten Kompaktbauweise die Erhitzung in besonders kurzer Zeit durchgeführt werden kann.

Eine besonders einfache Montage bzw. Demontage wird durch die Ausgestaltung nach Anspruch 9 erzielt. Abdeckblech, Lamellenbleche sowie Leitblech können in Form einer kompakten Einheit zusammengebaut und anschließend auf die Oberseite des Brennergrund­ elements aufgesetzt bzw. dort installiert werden.

Eine besonders effiziente Vergasung bei der Verwendung von flüssigem Brennstoff wird durch die Ausgestaltung entsprechend Anspruch 10 erzielt.

Eine besonders einfache Auswechslung sowie Reinigung der Düse ist mit der Ausgestaltung gemäß Anspruch 11 erzielbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungsfiguren nachstehend näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht des Brenners von der Seite,

Fig. 2 eine Gesamtansicht des Brenners gemäß Fig. 1 von oben,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Brenner ohne Vergaser­ rohr und Standfüße entlang der Linie A-B gemäß Fig. 1 sowie

Fig. 4 einen Schnitt durch den Brenner ohne Vergaser­ rohr und Standfüße entlang der Linie von C-D gemäß Fig. 2.

Bezugszeichen 1 in Fig. 1 bezeichnet den Brenner in seiner Gesamtheit. Es handelt sich hierbei um einen Ultraleicht-Brenner zum Einsatz z. B. bei Trekking­ touren, Expeditionen und beim Camping. Der Brenner 1 umfaßt ein Brennergrundelement 2, welches beispielsweise aus Aluminiumguß bestehen kann und die wesentlichen Elemente des Brenners 1 trägt. An der Unter­ seite des Grundelements 2 befinden sich insgesamt drei Vorsprünge 20 mit jeweils einer (nicht dargestellten) Bohrung, in der ein bügelartig geformter Fuß 3 geführt ist. Die Füße 3 können infolgedessen um die Bohrung, welche als Drehachse wirkt, verschwenkt werden. Durch einfaches Auseinanderdrücken der beiden Seitenbereiche des bügelartigen Fußes 3 kann der jeweilige Fuß 3 aus der Bohrung des zugehörigen Vorsprungs 20 herausgezogen werden. Eine Stützwirkung des Fußes 3 wird dadurch ge­ währleistet, daß ein bei völlig ausgeklapptem Fuß 3 waagrechter Bereich sich unmittelbar an der Unterseite des Grundelements 2 abstützt.

An der Oberseite des Grundelements 2 befindet sich ein Brennertopf 4, welcher eine sich nach oben hin er­ weiternde Kegelform besitzt. Der Kegel des Brennertopfs 4 gemäß Fig. 1 besitzt einen Öffnungswinkel im Bereich von 55-60°.

Der Brennertopf 4 dient als Windschutz sowie zur Führung des Flammenkegels, was später noch im einzelnen er­ läutert werden wird.

Der in Fig. 1 beschriebene Brenner 1 ist zur Verbrennung von Flüssigkeiten ausgelegt. Um die für einen problem­ freien Betrieb erforderliche Vergasung der Flüssigkeit zu erzielen, ist eine Vergaserrohr 17 mit einem nicht dargestellten Drucktank verbunden. Das Vergaserrohr 17 wird über die Oberseite des Brennertopfes 4 geführt und über einen Anschluß 19 mit einer Düse 6 verbunden.

An der Oberseite des Brennertopfs 4 befinden sich mehrere Bleche 18, die dazu dienen, einen (gestrichelt dargestellter) Behälter zu tragen.

In der Mitte der Anordnung aus Grundelement 2, Brennertopf 4 sowie Blechen 18 befindet sich eine Schraube 11, deren Funktion später noch näher be­ schrieben wird.

Zur Regulierung der Einspritzmenge an vergaster Flüssig­ keit an der Düse 6 umfaßt diese eine verstellbare Düsennadel 14, mittels welcher der Düsenquerschnitt je nach verwendetem Brennstoff reguliert werden kann.

Die Düse 6 ist mit einer (nicht dargestellten) Ver­ bindungseinrichtung, beispielsweise einem Gewinde, mit einem Injektionsbereich 7 lösbar verbunden.

Fig. 2 zeigt den Brenner 1 aus Fig. 1 in Draufsicht, wobei gleiche Bezugszeichen jeweils den gleichen Merkmalen entsprechen. Aus der Darstellung gemäß Fig. 2 wird deut­ lich, daß die Düse 6 über den Injektionsbereich 7 mit dem Grundelement 2 in Verbindung steht, wobei die Anordnung aus Düse 6 sowie Injektionsbereich 7 tangential zum Grundelement 2 verläuft, welches in seinem Innenraum einen kreisrunden Querschnitt besitzt (vgl. auch Fig. 3 sowie Fig. 4).

Wie aus Fig. 2 weiterhin zu ersehen ist, weist der Injektionsbereich 7 eine Öffnung 15 auf, durch die der eingespritzten, vergasten Flüssigkeit Luft zugeführt werden kann, wodurch ein wirksames Brennstoffgemisch erzeugt wird.

Durch eine entlang des Injektionsbereichs 7 verschieb­ bare Hülse 16 kann der Öffnungsquerschnitt der Öffnung 15 je nach Bedarf, d. h. je nach zu verwendendem Brenn­ stoff, verkleinert oder aber vergrößert werden.

Eine Verstellung der Düsennadel 14 ermöglicht eine Regelung der Brennstoffzufuhr und damit eine Regelung der Brennstärke während des Betriebs des Brenners 1.

Die strömungstechnisch günstige Tangentialein­ spritzung des zündfähigen Gasgemisches in dem Bereich des Grundelements 2 erfordert die Anordnung der Düse 6 außerhalb des Grundelements 2, wodurch eine äußerst kompakte Bauweise und darüber hinaus einfache Zugäng­ lichkeit (beispielsweise für einen Austausch) der Düse 6 erreicht wird.

Fig. 4 zeigt den inneren Aufbau des Brenners 1. Das an seiner Innenseite zylinderförmig ausgebildete Grund­ element 2 nimmt den Brennertopf 4 auf, welcher einen ebenfalls zylinderförmig ausgebildeten unteren Abschnitt 22 umfaßt, der in das Grundelement 2 eingesetzt wird.

Im inneren Mittelbereich des Grundelements 2 ist eine Erhebung 21 vorgesehen und mit einer Bohrung 12 ausge­ stattet.

Die Bohrung 12 dient zur Befestigung einer Anordnung bestehend aus einem Abdeckblech 8 und einem Leitblech 9 mit dazwischen angeordneten Lamellenblechen 5.

Abdeckblech 8, Lamellenbleche 5 sowie Leitblech 9 sind an der Schraube 11 mittels einer Mutter 13 gehaltert. Die Anordnung aus Abdeckblech 8, Lamellen­ blechen 5, Leitblech 9, Schraube 11 sowie Mutter 13 wird nach dem Zusammenbau am oberen, d. h. kegelförmig divergierenden Bereich des Brennertopfes 4 durch Ein­ schrauben der Schraube 11 in die Bohrung 12 montiert.

Die durch die Lamellenbleche 5 geschaffenen Austritts­ kanäle des zündfähigen Gasgemisches verlaufen in etwa parallel zum oberen Abschnitt des Brennertopfs 4. Hier­ durch wird eine Flammenrichtung vorgegeben, bei der die Flamme direkt auf die Unterseite des zu erhitzenden Gefäßes auftrifft. Der obere Bereich des Brennertopfes 4 schützt die Flamme vor Windeinflüssen. Das direkte Auf­ treffen des Flammen­ kegels 10 auf die Unterseite des zu erhitzenden Gefäßes bewirkt bei sehr kompakter Bauweise und niedrigem Ge­ wicht eine erhebliche Leistungssteigerung. Da der Brenner aufgrund seiner Konstruktion auch mit Alkohol oder Spiritus betrieben werden kann, besitzt Umwelt­ freundlichkeit, wobei jedoch eine Heizleistung ver­ gleichbar mit der eines Benzinbrenners erreicht wird.

Im folgenden wird die Funktionsweise des Brenners 1 erläutert. Zum Starten des Brenners 1 wird bespielsweise etwas Vorheizpaste oder Spiritus in die Vertiefung des Abdeckblechs 8 gegeben und entzündet. Hierdurch wird das Vergaserrohr 17 er­ hitzt und der unter Druck stehende flüssige Brennstoff im Vergaserrohr 17 vergast. Durch Öffnung der Düse 6 wird der vergaste Brennstoff über den Injektionsbereich 7 in den unteren, zylinderförmigen Teil des Brenner­ topfes 4 eingespritzt. Gleichzeitig wird durch den Ein­ spritzvorgang über die Öffnung 15 Luft in den Injektionsbereich 7 eingesaugt und mit dem vergasten Brennstoff zusammen in den unteren Teil des Brenner­ topfes 4 eingespritzt, wodurch sich ein zündfähiges Gemisch bildet. Die Einspritzung dieses zündfähigen Gemisches erfolgt tangential zum unteren Teil des Brennertopfes 4 und mit hoher Geschwindigkeit, so daß durch das Leitblech 9 bedingt ein aufsteigender Wirbel erzeugt wird. Das Abdeckblech 8 erzeugt demgegenüber einen Staudruck, mit der Folge, daß das zündfähige Gemisch durch die durch die Lamellenbleche 5 gebildeten Öffnungen austritt und unter Flammenbildung verbrennt. Die jeweils gebildete Flamme ist hierbei in ihrer Richtung parallel zum Längsverlauf der jeweiligen durch die Lamellenbleche 5 gebildeten, mit Düsen vergleich­ baren Öffnungen angeordnet.

Wird zwischen zwei verschiedenen Brenn­ stoffen gewechselt (z. B. von Diesel auf Spiritus), so ist es lediglich erforderlich, durch Verstellung der Düsennadel 14 den für Spiritus erforderlichen größeren Durchlaßquerschnitt einzustellen. Dies kann in wenigen Sekunden mit einem einzigen Handgriff erfolgen. Bei­ spielsweise ist bei Diesel ein Durchlaßquerschnitt von etwa 0,03 mm², bei Spiritus jedoch von etwa 0,18 mm² einzustellen. Durch Änderung der Luftzufuhr unter Ver­ schiebung der Hülse 16 kann der Brennerbetrieb noch feiner abgestimmt werden.

Claims (12)

1. Brenner für ein Kochgerät zum Betrieb mit gasförmigem oder vergastem flüssigen Brennstoff,

• - mit einem Brennergrundelement (2),
• - einer Mischeinrichtung für den über eine Düse (6) zugeführten Brennstoff und Luft,
• - einer Verwirbelungszone für das Brennstoff-Luft- Gemisch innerhalb des Brennergrundelements (2),
• - einem auslaßseitig kegelstumpfförmig sich erweiternden Brennertopf (4) sowie
• - einer Staueinrichtung für das Brennstoff-Luft-Gemisch, an deren Ausgang in Verbindung mit dem kegelstumpfförmigen Bereich des Brennertopfes (4) die Flammenbildung in Form eines durch einzelne Flammen gebildeten Flammenkegels erfolgt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Staueinrichtung an der Innenseite des Brennertopfes (4) angeordnet ist und der Flammenkegel (10) zumindest über einen Teilbereich an der Innenseite des kegelstumpfförmigen Bereiches des Brennertopfes (4), ohne Prallwirkung an diesem entlanggeführt ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Brennstoff-Luft-Gemisches in die Verwirbelungszone des Brennergrundelementes (2) tangential erfolgt.

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel des kegelstumpfförmigen Bereiches des Brennertopfes (4) in einem Bereich von 50-70° liegt.

4. Brenner nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennertopf (4) stromauf einen zylinderförmigen Abschnitt (22) aufweist, der von der Oberseite her in das Brennergrundelement (2) einsetzbar ist.

5. Brenner nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Staueinrichtung durch ein oberes Abdeckblech (8) und eine Anordnung von Lamellenblechen (5) mit kegeligen Leitflächen gebildet ist.

6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen der Lamellenbleche (5) parallel zur Innenseite des Brennertopfes (4) verlaufend angeordnet sind.

7. Brenner nach mindestens einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) eine verstellbare Düsennadel (14) aufweist.

8. Brenner nach den Ansprüchen 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ausbildung als Mehrstoffbrenner die Düse (6) und das Brennergrundelement (2) über einen die Mischeinrichtung bildenden Injektionsbereich (7) in Verbindung stehen, der entsprechend der tangentialen Zuführung angeordnet ist.

9. Brenner nach mindestens einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Lamellenbleche (5) zwischen dem Abdeckblech (8) und einem Leitblech (9) befinden, wobei die Gesamtanordnung durch eine in einer zentral vorgesehenen Bohrung verlaufende Schraube (11) mit Mutter (13) zusammengehalten und über die Schraube (11) mit dem Brennergrundelement (2) verbindbar ist.

10. Brenner nach mindestens einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergaserrohr (17) für flüssigen Brennstoff über die Oberseite des Brennertopfes (4) geführt und zumindest zum Teil direkt von dem Flammenkegel (10) beaufschlagt ist.

11. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Düse (6) und dem Injektionsbereich (7) eine von Hand lösbare Verbindungseinrichtung vorgesehen ist.