DE2953648T1

DE2953648T1 - Improvements in liquid fuel burners

Info

Publication number: DE2953648T1
Application number: DE792953648T
Authority: DE
Inventors: R Babington
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-05-08
Filing date: 1979-05-21
Publication date: 1982-01-28
Also published as: DK149396B; US4298338A; DK149396C; DE2953648C2; SE8009064L; WO1980002451A1; SE429062B; DK6481A; CH654392A5

Description

Dipl.-Ing.

j Rolf Churner

Patentanwalt

Rchüngenslraße 8 · Postfach 260

D-8900 Augsburg 31

Telefon 0821/36015+36016

Telex 533 275

l'i>siM'iic>.kk.i<niu München Nr IM' J9-H01

8197/04/Ch/Ha Augsburg, den 26. November 1980

Verbesserungen bei Flüssigkraftstoffbrennern

Beschreibung Technisches Gebiet

Es wurde in der Industrie wohl erkannt, daß es notwendig ist_}ein KraftstoffVerbrennungssystem zu entwickeln und zur Verfugung zu stellen, welches in der Lage ist, einen flüssigen Kraftstoff in sehr wirksamer Weise mit wenig oder keinem Rauch und mit minimaler Verschmutzung der Atmosphäre zu verbrennen.

Im Falle der bestehenden Haushaitsölbrenner muß der Brenner arbeiten mit geringen Rauchemissionen, um ein Verrußen des Wärmeaustausches und eine mögliche Verschmutzung der Hausnachbarschaft zu vermeiden. Das Eryebnis besteht darin, daß ein großer Anteil von überschüssiger Luft im Verbrennungsprozeß eingeführt werden muß, um sicher zu stellen, daß der Brenner bei annehmbaren Rauchpegeln arbeitet.

Es ist bekannt, daß der Betrieb des Hochdruckölbrenners welcher meist ausschließlich in Hausheizungen verwendet wird, heute von einem Ofenaufbau zum nächsten dra-

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matisch sich verändert. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Hochdruckdüsen ihre Aufgabe des V/ernebelns des Kraftstoffes schlecht erfüllen. Diese Düsen erzeugen eine beträchtliche Anzahl von großen Tröpfchen, welche auf die Wandungen der Verbrennungskammern auftreffen und langsam abbrennen. Die Geschwindigkeit, mit der diese Partikelchen letztlich verdampfen und brennen hängt ab von der Größe, Form und der Hitze innerhalb der Verbrennungskammer des Ofens oder Boilers. Es kann gesagt werden, daß dann die Verbrennungskammer innerhalb des Ofens oder Boilers dls Aufnahmegefäß zum Auffangen großer Kraftstofftröpfchen dient und als eine Nachbrennervorrichtung zum Abbrennen dieser großen Kraftstofftropfchen. Falls in der Tat vorhandene Hochdruckölbrenner in der Lage sind,das öl in einem hohen Maße zu vernebeln, dann kann der Wärmeaustauscher direkt mit dem Brenner gekoppelt werden und es besteht keine Notwendigkeit für eine heiße Verbrennungskammer oder Feuerraum zur Vervollständigung des Verbrennungsprozesses.

in vielen Fällen kann der konventionelle ölbrenner zwei bis dreimal größer sein als es notwendig ist, um eine adequate Raumerwärmung zu erzeugen. Dies ist der Fall, wenn der gleiche Brenner zusätzlich zur Kaumerwärmung zur Erzeugung von heißem Wasser herangezogen wird. Wenn die Außentemperatur gering ist und der Heißwasserbedarf groß ist, dann muß der Hochdruckbrenner in der Lage sein beiden Erfordernissen zu genügen. Dieser maximale Wärmebedarf ist derjenige, der normalerweise die Brennleistung des Brenners bestimmt. Wenn dagegen der Wärmebedarf gering ist, wie dies der hall ist bei den Frühlings-

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und Herbstmonaten, und der Heißwasserbedarf beträgt ein Minimum, wie dies nachts der Fall ist. dann arbeitet der Brenner nach wie vor mit der gleichen i-euerleistung wie dies der Fall ist, wenn der Heizungsund Warmwasserbedarf groß ist. Der einzige Unterschied besteht lediglich darin, daß wenn die Heizerfordernisse niedrig sind, der Brenner lediglich für eine kurze Betriebsdauer in Betrieb gesetzt wird. Es ist bekannt, daß diese Arbeitsweise sehr ineffizient ist. Während des kurzen Einschaltzyklusses kann der Brenner nicht seine rauchfreie Arbeitsweise und einen vernünftigen Wirkungsgrad erreichen, bevor der Thermostat ihn ausschaltet. Während des Ausschaltzyklusses wird die im Ofen vorhandene Wärme verteilt an die Atmosphäre und dies führt zu einem Anwachsen des Wärmeverlustes. Während des Ausschaltezyklusses tritt ein weiterer Wärmeverlust innerhalb des Hauses auf, da Warmluft über den Kamin austritt. Von dieser Beschreibung kann abgeleitet werden, daß das ökonomischste Hausölbrennersystem ein solches ist, bei welchem der Brenner kontinuierlich arbeitet mit der Fähigkeit, seinen Ausgang zu variierenyum den Änderungen des Wärmebedarfs innerhalb des Haushaltes zu genügen. Auf diese Weise werden Nachteile vermieden, die mit einem _wip,jernolten Starten und Abschalten verbunden sind. Eine rasche Kalkulation wird zeigen, daß die zusätzlichen elektrischen Kosten für einen kontinuierlichen Brennerbetrieb minimal sind verglichen zu der Kraftstoffeinsparung, welche realisiert werden kann.

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Stand der Technik

Eine erfinderische Annäherung bei Kraftstoffbrennern ist dargestellt im US Patent Nr. 3 425 058, aus- gegeben am 28. Januar 1969, an Robert S. Babington . · Der darin beanspruchte Brenner stellt eine Anpassung an die Flüssigkeitsvernebelungsprinzipien dar, welche beansprucht sind in den US Patenten 3 421 699 und 3 421 692,' ausgegeben am 14. Januar 1969 an den gleichnamigen Errinder und seine Miterfinder zur Entwicklung des Geräts und der Methode, wie in diesen Patenten gezeigt. Im kurzen besteht das Prinzip in diesen vorerwähnten Patenten darin, eine Flüssigkeit zum Versprühen vorzusehen, in dem diese veranlaßt wird, als dünner Film über die äußere Oberfläche einer hohlen Kolbenkammer sich zu verteilen, welche mindestens eine Bohrung aufweist. Wenn Gas in das Innere des Kolbens eingeführt wird_;dann strömt es durch die Öffnung aus und erzeugt hierbei einen sehr gleichmäßigen Nebel von kleinen Vlüssigkeitsteilchen.

Durch Verändern der Zahl der Öffnungen, der Form der Öffnungen, der Form und Eigenschaft der Oberfläche, der Geschwindigkeit und des Betrags der der Oberfläche zugeführten Flüssigkeit und durch Steuern des Gasdrucks innerhalb des Kolbens kann die Menge und Qualität des resultierenden Nebels optimiert werden zur Anpassung Tür die bestimmte Brenneranwendung.

Es ist dieses zuvor beschriebene Prinzip, welches bei der Entwicklung des Brenners angewendet wurde, der im Patent 3 425 058 beansprucht ist.

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in dem oben erwähnten Patent ist der Brenner so einfach_ydaß er selbst als Kraftstoffvernebeiungsuntersystem für einen Brenner, γΙρππ als kompletter Brenner bezeichnet werden kann. In der Tat ist von diesem einfachen Brenner oder Unterbaugruppe der mehr hochentwickelte und komplette Brenner abgeleitet, welcher in der vorliegenden Erfindung beschrieben ist. In dem früheren Patent 3 425 058 besteht der Brenner aus einer einfachen Vernebelungskammer mit einer darüber angeordneten Abdeckung, wobei die Abdeckung versehen ist mit einer Nebel austrittsöffnung, um atomisierten Kraftstoff in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung zu verteilen. Innerhalb der Vernebelungskammer ist ein hohler kolbenförmiger Vernebeier angeordnet, welcher in Verbindung steht mit einer äußeren Quelle von unter Druck stehender Luft. Flüssigkeit wird in die Vernebelungskammer eingeführt derart, daß sie über die äußere Oberfläche des Vernebelungskolbens fließt. Oberflüssiger Brennstoff, welcher nicht versprüht wurde, fließt abwärts in einen Abfluß, wo er mittels einer Pumpe zu der Flüssigkeitszuführleitung zurückgeführt wird. Der Vernebelungskolben ist versehen mit einer kleinen Öffnung, welche zentral im Bereich der Öffnung der Abdeckung angeordnet ist und die von dort austretende Luft erzeugt einen feinen Nebel, der nach oben und aus der Vernebelungskammer austritt zur äußeren Verbrennung im System. Mittel, welche eine Reihe von regulierbaren Öffnungen umfasst, sind in der Vernebelungskammer angeordnet, so daß Luft in die Kammer oder den Brenner eingezogen werden kann, welche sich vermischt mit dem Nebel, wenn dieser von der Öffnung in der oberseitigen Abdeckung austritt.

Von dieser sehr einfachen Version eines Brennstoffbrenners

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wurde abgeleitet eine mehr hochentwickelte Vorrichtung, wie sie gezeigt und diskutiert ist in einem. Artikel in der Januar 19 7 6 Ausgabe von Popular Science mit dem Titel "Clock-Proof Superspray üilburner". Wie in diesem Artikel vermerkt, war eine der entwickelten Entwicklungen die Verwendung von zwei Vernebelungskolben, die dazu dienten, die atomisierten Flüssigkeiten gegeneinander strömen zu lassen, um eine mehr stabile Flamme und eine gute Stelle zur Einleitung der Zündung zu erzeugen.

Andere Anordnungen mit gegeneinander gerichteten Sprühköpfen wurden auch vorgeschlagen in den US Patenten von Babington , nämlich Patent 3 751 210, datiert August 1973, und Patent 3 864 326, datiert Februar 1975."

Die ganze vorerwähnte Entwicklungsarbeit basiert auf der Verwendung des "Babington" Prinzips mit dem Schluß, daß dieses System perfekt geeignet ist zur Verwendung als Brennstoffbrennsystem und daß,falls geeignet ausgelegt, solch ein System sehr geeignet ist, einen wirtschaftlichen, praktischen und hoch wirksamen Kraftstoffbrenner zu ergeben, welcher verwendbar ist für Hausheizöfen.

Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung behandelt einen neuen Kraftstoff brenner , insbesondere angepasst für die Verwendung in praktisch jedem Typ von Hausheizofen und insbesondere als austauschbarer Brenner für existierende Heizsysteme.

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Brennstofföl kann verbrannt werden nahe dem maximalen theoretischen Wirkungsgrad mit einer Rauchentwicklung, welche nahe Null ist vom Augenblick wo der Brenner gezündet wird und welche Null bleibt, über den gesamten Brenner betrieb hinweg.

Bei der vorliegenden Erfindung werden die Ineffektivitäten eliminiert, welche verbunden sind mit den häufigen Ein- und Ausschaltzyklen des Brenners. Durch einfache Steuerung der Flüssigkeitsfilmdicken über den Vernebelungsoberflächen, wie nachfolgend noch beschrieben werden wird, kann die Brenn leistung des Brenners über einen typischen Bereich von 5-1 verändert werden. Dies bedeutet, daß der gleiche Brenner ohne Veränderungen der Vernebler, entweder manuell oder automatisch den Heiz- und/oder Heißwasserbelastungen eines Hauses angepasst werden kann. Beispielsweise kann während der mäßig kühlen Frühlings- und Sommerabende der Brenner eingestellt werden zum Betrieb mit einer Verbrauchs 1 ei stung von 0,2 Gallonen/Stunde und während der kalten Wintertage, wenn heißes Wasser gefordert wird, kann der gleiche Brenner eingestellt werden auf einen Ölverbrauch von 1,0 Gallonen/Stunde. Diese Einstellung kann vorgenommen werden manuell durch simples Einstellen der Kraftstoffdurchf1ußmenge über den Vernebelungskammern mittels eines einfachen Ventils in der Flüssigverbrennungsluft, welche zum Flammrohr geliefert wird. In der am weitest entwickelten Version des neuen hier beanpruchten Brenners kann die Einstellung automatisch mit geeigneten Steuerungstechniken vorgenommen werden. Demgemäß besteht eine Aufgabe der

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vorliegenden Erfindung darin, einen ölbrenner zu schaffen, dessen Brennleistung auf einfache Weise entweder manuell oder automatisch veränderbar ist um ihn an die Heizbeanspruchungen anpassen zu können.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Brenners, welcher mit hohem Wirkungsgrad betreibbar ist ohne Rucksicht auf die Verbrennungskammer, in welcher er angeordnet ist und ist deshalb ideal geeignet als austauschbarer Brenner für vorhandene Öfen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines ölbrenners, welcher eine beträchtlich Reduzierung der Energiekosten ermöglicht, wenn er bei vorhandenen öfen eingesetzt wird.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung eines ölbrenners mit einer ausgezeichnet stabilen F 1 amiiienf ron t.

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Brenners, welcher bei niederen Brennerleistungen betrieben werden kann, beispielsweise bei weniger als 0,5 Gallonen/Stunde, ohne daß Verrußungsproble nie auftreten .

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung eines Ölbrenners, bei welchem die Verbrennung im wesentlichen vollendet wird innerhalb des Flammrohres des Brenners.

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Noch eine wetere Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung eines ölbrenners, bei welchem die Verbrennungs· luft in Stufen zugeführt wird zur Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit und der Temperatur und somit zur Vermeidung großer Stickstoffoxydemissionen.

Der Brenner dieser Erfindung umfasst ein Flammrohr mit einem Einlaßende und einem Auslaßende, Hittel zur Zufuhr von Luft in das Flammrohr wodurch bewirkt wird, daß zugeführte Luft in einer Richtung längs und parallel zur Zentralachse dieses Rohres fließt, und eine Mehrzahl von zweiten Mitteln zur Erzeugung einer korrespondierenden Mehrzahl von Strömen von vernebeltem Kraftstoff, welche winkelinäßig gerichtet sind in Richtung dieses Auslaßendes und ebenso in Richtung der Zentralachse des Flammrohres wobei sie sich im wesentlichen bei dieser Zentralachse schneiden.

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Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen und die Figurenbeschreibung, wobei ersteren zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele zur Ausführung der Erfindung zeigen:

Fig. IA und IB sind schematische Ansichten eines typischen Heizofens, durch welche die Nützlichkeit der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu den üblichen bekannten Geräten gezeigt wird;

Fig. 2 ist eine stirnseitige Endansicht einer Kraftstoffbrennervorrichtung, wie sie bei einem Heizofen gem. Fig.l verwendet wird;

Fig. 3 ist ein Vertikal schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 2, wobei Einzelheiten eines der Kraftstoffzerstäubersysteme gezeigt ist;

Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie4 - 4 der Fig. 2, bei welcher Einzelheiten einer Flammrohrvorrichtung gezeigtsind.;

Fig. 5 ist ein Schnitt, welcher Einzelheiten einer anderen Flammrohrvorrichtung gem. der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 6 ist noch ein weiterer Schnitt durch ein Kraftstoffzerstäubersystem, bei welchem ein verbessertes Sprühverteil ungshorn verwendet wird.

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Die beste Weise zur Ausführung der Erfindung

Unter Zurückstellung der Beschreibung der Fig. IA und IB werden zuerst beachtet die Fig. 2 und 4, welche eine Ausführungsart der verbesserten Kraftstoffbrennvorrichtung : gem. der vorliegenden Erfindung zeigen. Wie in Fig. 4 gezeigt, trägt ein Blasrohr 1, welches typischerweise einen Außendurchmesser von etwa 4" aufweist, und welches im wesentlichen aus einem länglichen Rohr mit offenen Enden besteht, konzentrisch darin ein Flammrohr 3, welches typischerweise. 3 bis 3 3/4 " im Durchmesser ist, mittels mehrerer kreisförmiger Ringe 5 und 7. Der konzentrische Bezug zwischen dem Blasrohr und dem Flammrohr definiert einen ringförmigen Luftdurchgang 4 dazwischen. Der kreisförmige Ring 7 ist massiv, so daß er am Auslaßende der Brennereinheit diesen ringförmigen Luftdurchgang abschließt, damit sekundäre Verbrennungsluft gerichtet wird, wie später noch diskutiert wird. Der kreisförmige Ring 5 hilft dazu, daß Flammrohr 3 konzentrisch zu tragen und enthält eine Reihe von in Umfangsrichtung verlaufende Bohrungen 6. Diese Bohrungen erzeugen einen geringen Druckabfall im Luftstrom, welcher durch diesen Luftdurchgang 4 hindurch geht, der seinerseits die Luftströmung durch diesen Durchgang vergleichmäßigt. Das heiße oder stromabwärts liegende Ende 9 des Flammrohres ist normalerweise im Feuerraum des Ofens angeordnet. Das andere Ende 11 des Flammrohres 3 ist relativ kühl und ist verbunden mit einer gelochten Feuerwand 14, welche im wesentlichen konisch geformt dargestellt ist. Diese Wand ist versehen mit einer relativ großen zentrischen Öffnung 16, welche durch diese Feuerwand 14 hindurch geht. An dieser Feuerwand sind auch befestigt zwei Kraftstoffatomisiersysteme 30 und 30', welche definiert sind durch topfförmige Atomisierkammern 15,15'. Typischer-

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«eise sind die Löcher in dieser gelochten Feuerwand etwa 1/8 " in Durchmesser oder weniger und die große zentrale öffnung 16 kann in der Größenordnung von etwa 1/2 ■" bis etwa 1 1/2 " Durchmesser betragen.

Weiter stromaufwärts von den Kraftstoffatomisiersystemen und nicht dargestellt sind vorgesehen Maßnahmen für den Brennermotor, Luftkompressor, Luftbläser, Kraftstoffrückströmsystem und elektronische Brennerverbrennungssteuerungen.

Das heiße Ende 9 des Flammrohres 3 ist mit zwei Ausschitten 13, 13' versehen, deren Funktion nachfolgend deutlich wird. In entsprechender Weise ist das Flammrohr mit zwei weiteren öffnungen 12,12' versehen, welche etwa in der Mitte seiner Länge angeordnet sind. Diese öffnungen (12,12') sind angeordnet 90° relativ zu den Ausschnitten 13, 13*. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die Ausschnitte 13' und 13 angeordnet an der 12 Uhr - und 6 Uhrstellung während die öffnungen 12 und 12' angeordnet sind an der 3 Uhr- und 9 Uhr stelle. Das Rohr 3 kann jedoch um 90° gedreht sein, so daß die relative -Stellung derAusschnitte 13' und 13 in Bezug auf diejenige der öffnungen 12' und 12 umgekehrt sein kann. Eine solche Umkehrung dient lediglich dazu, zu veranlassen, daß die den Brenner verlassende Flamme büschelförmig austritt in der 12Uhr- und 6 Uhrstellung anstelle in der 3 Uhr- und 9 Uhrstellung, wie dies bei der Anordnung nach den Fig.2 und 4 der Fall ist. Die Funktion dieser öffnungen und Ausschnitte wird anschließend noch im Einzelnen diskutiert.

Durch die zentrale öffnung 16 der Wand 14 erstreckt sich in das Flammrohr ein konventioneller Funkenzünder 18 der

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zwei Entladeelektroden 19 und 21 umfasst und der angeordnet 1st in der Mitte zwischen den Strahlen, welche von den Atomisiersystemen 30, 30' austreten. Der Zünder kann getragen werden durch einen geeigneten Stützarm (nicht gezeigt) und wird natürlich bestromt durch eine Quelle von Hochspannungselektrizität. Zusätzlich, falls '. gewünscht, braucht der Spalt zwischen den Elektroden 19 ^: und 21 nicht angeordnet zu sein in der Mitte zwischen den Kraftstoffatomisiersystemen 30,30' sondern kann angeordnet sein nahe dem Strahlbüschel von einem der Atomisiersysteme 30 und 30'.

Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, können die Atomisierkammern 15 und 15' jeweils mit Strahl austrittshörnern 17 und 17' versehen sein, deren Zweck später diskutiert wird.

Fig. 3 zeigt, daß jede Atomisierkammer 15 mit zwei Leitungen 23' und 25* versehen ist, welche im wesentlichen eil bogenförmig verlaufen und mit einem Ende in die Kammer sich erstrecken längs einer im wesentlichen vertikalen Ebene und welche unmittelbar durch die Wandungen hindurchgehen. Die obere Leitung 23' definiert eine Kraftstoffzuführleitung, deren unteres Ende 36' sich in die Atomisierkammer 15' erstreckt wo sie im wesentlichen oberhalb des oberen Punkts des Atomisierkolbens 26' angeordnet ist. Das obere Ende 37' der Leitung 25' fluchtet mit der unteren inneren Oberfläche der Atomisierkammer 15.

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Direkt unterhalb jeder Kraftstoffzufuhr leitung 23' und getragen von der Rückwand 31' der Atomisierkammer 15' ist ein Atomisierkammer 26' angeordnet, welcher in Fig. 3 in rorm einer hohlen Kugel erzeigt-ist, welche jedoch in der Form irgendeines hohlen Kolbens mit einer sanftkonvexen äußeren Oberfläche sein kann. Der Atomisierkammer 26' wird über die Leitung 27' Gas unter Druck zugeführt, wo-Dei die Leitung sich durch die rückwärtige Wand 31' der Atomisierkammer 15' erstreckt. Der Atomisierkolben 26' ist zumindest mit einer kleinen öffnung 29' versehen, von der in Fig. 3 lediglich eine gezeigt ist und welche so angeordnet ist, daß Partikel eines Kraftstoffnebels direkt in Richtung und durch das Verteilerhorn 17' ausströmen.

Wie in Fig. 3 klar gezeigt, ist die Rückwand 31' der Atomisierkämmer 15' mit zwei öffnungen 33' versehen, deren Funktion im einzelnen später beschrieben wird.

Obwohl nicht gezeigt, ist es selbstverständlich, daß jede Einlaß leitung 23' verbunden ist mit einer Quelle eines flüssigen Kraftstoffs über eine Pumpe, wobei der Kraftstoff durch diese Leitungen gepumpt werden kann und sich niederschlägt auf der konvexen Oberfläche der Kolbenkammer. 26'. Dementsprechend ist die Abflußleitung 25' verbunden mit den Kraftstoffzuführsystem, so daß ein Überschuß oder abfließende Flüssigkeit, welche durch die . öffnung 29' im Atomisator 26' nicht atomisiert wurde zum nicht dargestellten Kraftstoff system zurückkehren kann und darin von neuem zirkuliert. Die oben gegebene Beschreibung mit speziellem Bezug auf das Kraftstoffatomisiersystem όΟ' der Fig. 3 ist in identischer Weise anwendbar auf das

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Kraftstoffatomisiersystem 30, welches in Fig. 4 gezeigt ist.

Die Fig. 3 zeigt eine Möglichkeit, wie das Sprühverteilerhorn 17' an der Atomisierkammer 15' befestigt sein kann. Dieses Horn 17' ist in seiner bevorzugten Form gezeigt als abgeschnittener Konus, dessen schmale Öffnung in Richtung des Flammrohres gerichtet ist. Bei bestimmten Brennerbauarten kann jedoch das Verteilerhorn 17' aus einem einfachen zylindrischen Abschnitt oder selbst aus einem abgeschnittenen Konus bestehen, welcher nach außen in Richtung des Flammrohres divergiert. Die Größe und horm des Sprüchverteilerhornes 17' hängt ab von den aerodynamischen Bedingungen der umgebenden Atomisierkammer 15', wie bestimmt durch den stromaufwärtigen BTäserdurck und dem stromabwärtigen statischen und dynamischen Druck innerhalb des Flammrohres. In jedem Fall ist das Sprühverteilerhorn so ausgelegt, daß die Größe der flüssigen Kraftstoffsprühpartikel gesteuert wird und/oder verhindert wird, daß die Flamme innerhalb des Flammrohres stromaufwärts in die Atomisierkammer eindringt. Diese Vorteile werden weiterhin erklärt in der folgenden Diskussion der Fig. 6, welche eine verbesserte Verteilerhornausbildung zeigt. In bestimmten Anwendungsfällen der vorliegenden Erfindung, wo ein ausreichender Luftstrom und Druck von dem Zusatzkompressor und dem Verbrennungsluftbläser erhältlich ist, kann das stromaufwärtige Fortschreiten der Flamme verhindert werden und die Größe der Flüssigkeitspartikel optimiert werden, ohne die Notwendigkeit, ein Sprühverteilerhorn 17' vorzusehen. Dies erfolgt durch Steuern der Bedingungen innerhalb der Atomisierkammer 15' und umfasst den Bezug von Variablen zueinander, wie beispielsweise Größe und Form des Atomisierers 26', Größe und Form der Austrittsöffnung 29', der Druck,

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der dem Inneren des Atomisierers 26' Über das Rohr 27' zugeführt wird, der innere Durchmesser des Zulaufrohres 23',der Abstand und die relative Längsstellung des Atomisierers 26' in Bezug auf das untere Ende 36 des ZuI aufrohres. 23',der Abstand zwischen der Verteileröffnung 29' und der ; vorderen Fläche 38' der Atomisierkammer 15·, der Kraftstoff--" menge, welche über das Zuflußrohr 23' zugeführt wird, die Größe der Bläsereinlaßöffnungen 33', und die Geschwindigkeit ~- und Menge der über die Bläsereinlaßöffnungen 33' in die ^:. Atomisierkammer 15' eintretenden Luft. In den Fallen, wo die Sprühvertei1erhörner 17 und 17' nicht erforderlich sind, werden sie einfach weggelassen mit dem Ergebnis, daß die von den Atomisierern 26 und 26' abgehenden Sprühpartikel über die öffnungen 34 und 34' in den jeweiligen Atomi sierkammern 15 und 15' direkt in das Flammrohr 3 austreten.

Die folgenden Parameter stellen einige typische Werte für. einen Brenner mit einer variablen Feuerleistung von etwa 0,2 bis etwa 0,"6 Gallonen/Stunde dar. Ein typischer Atomisierer ist von einer sphärischen oder kugeligen Form zwischen etwa 1/4 " bis etwa 1" Außendurchmesser. Die Querschnittsfläche der Verteileröffnung 29' beträgt typischer Weise etwa 0,0001 Quadrat " bis etwa 0,0003 Quadrat". Der dem Inneren des Atomisierers 26' über das Rohr 27' zugeführte Druck beträgt typischer Weise etwa 2 ps» bis etwa 20 psi . Der Abstand 35' zwischen der Verteileröffnung 29' und der Vorderfläche 38' der Atomisierkammer 15' kann von 0 bis etwa 1 " betragen. Der Abstand zwischen dem unteren Ende 36' der Flüssigkeitszuführieitung 23' und der Oberfläche des Atomisierers 26* beträgt typischerweise etwa 1/8" bis etwa 3/8". Die typischen Abmessungen der Bläsereinlaßöffnungen 33' betragen etwa 1/8" bis 3/8" Durchmesser. Die typischen inneren Durchmesser des Zufluß-

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rohres 23* sind etwa 1/16" bis etwa 1/4". Die Länge des Sprühverteilerhorns 17'falls vorhanden, kann bis etwa 1 /12" betragen und weist einen Austrittsdurchmesser zwischen etwa 3/8 " und 1 " auf.

Wie die Fig. 5 zeigt, besteht die verbesserte Kraftstoffverbrennungsvorrichtung aus einem Blasrohr 1, welches im Wesentlichen aus einer länglichen an den Enden offenen Leitung besteht. Innerhalb des Blasrohres 1 ist angeordnet ein Flammrohr 3, welches in Bezug auf das Blasrohr konzentrisch gehalten ist, so daß dazwischen ein ringförmiger Luftdurchgang definiert wird. Das Flammrohr 3 wird konzentrisch zu dem Blasrohr 1 gehalten durch Anordnung gegen eine Umfangsschulter b7, welche einen Satz von Stiften oder Schrauben (nicht gezeigt) einschließen kann. Andere Mittel können verwendet werden, um das Flammrohr konzentrisch innerhalb des Blasrohres 1 zu halten. Das Flammrohr 3 ist an beiden Enden offen; ein Ende davon, welches als heißes Ende bezeichnet werden kann, ist gerichtet in das Innere des Feuerraumes ...eines Ofens. Das andere.Ende, welches als kühle Ende bezeichnet werden kann, ist befestigt mittels eines Schiebesitzes über die vorerwähnte Schulter 67 an der Atomisierkammer 52. Weiter stromaufwärts von der Atomisierkammer 52 und nicht gezeigt, können Vorkehrungen zur Aufnahme der Zusatzbrennerausrüstung vorgesehen sein, wie beispielsweise der Antriebsmotor, der Luftatomisierkompressor, Verbrennungsluftbläser, Kraftstoffrückzirkulationssystem und die elektronische Brennersteuerungen, falls gewünscht.

Das offene Ende 9 des Flammrohres 3 ist mit zwei Ausschnitten 13, 13' versehen, deren Funktion nachfolgend deutlich wird. In ähnlicher Weise ist das Flammrohr versehen mit zwei

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weiteren Öffnungen 12, 12', welche etwa in der Mitte seiner Länge angeordnet sind. Diese Öffnungen (I2,l2')s1nd angeordnet 90° relativ zu den Ausschnitten 13, 13', jedoch kann, wie schon zuvor erwähnt, daß Flammrohr 3 um 90° gedreht sein um das den Brenner verlassende Flammenmuster zu verändern.

Zusätzlich ist das Flammrohr der Fig. 5 versehen mit mehreren:"* zentrifugalen Wirbelklappen oder Schlitzen 50. Ein konven- .' tioneller Aufbau verwendet vier Schlitze, wobei jeder im Abstand von etwa 1/4 des Umfangs des Flammrohres von den ^: benachbarten Schlitzen angeordnet ist. Andere Ausbildungen und eine andere Anzahl von Schlitzen kann verwendet werden, falls gewünscht. Die Schlitze sind stromaufwärts von den Öffnungen 12, 12' angeordnet und vorzugsweise axial etwa mittig zwischen den Öffnungen 12,12' und der Feuerwand 57. Die Schlitze sind vorgesehen für einen Vorhang von verwirbelter Luft längs der Flammrohrwandung. Die Verwirbelung ist begrenzt, wie nachfolgend diskutiert wird in Bezug auf die gegenseitige Beziehung der Schlitze mit den Öffnungen 12, 12' und den Ausschnitten 13, 13'. Typischerweise weisen die Öffnungen 50, 12, 12',13 und 13' eine ljuerschnittsf 1 äche von 0,2 bis 0,4 Quadrat" für einen typischen Brenner mit einer veränderbaren Feuerleistung von etwa 0,2 bis etwa 0,6 Gallonen/ Stunde auf.

Das zylindrische Flammrohr 3 ist an seinem gegenüberliegenden Ende 11 mit zwei Sprühverteiierhörnern 17 und 17' versehen, welche in eine gemeinsame Atomisierkammer 52 münden. Wie schon zuvor diskutiert, sind bei bestimmten Brennerbetriebsbedingungen diese Sprühverteilerhörner 17 und 17' nicht erforderlich und in einem solchen Fall sind anstelle dieser einfache Öffnungen in dieser Atomisierkammer 52 vorgesehen.

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Die Sprühverteilerhörner 17 und 17' werden von einer festen Wand 51 getragen, welche im wesentlichen eben und querverlaufend zum Flammrohr dargestellt ist. Ebenfalls von der festen Wand 51 getragen ist ein Luftblasrohr 53, welches angeordnet ist innerhalb und konzentrisch um die Zentralachse der Atomisierkammer 52. Das Luftblasrohr 53 geht durch die Rückwand 54 der Atomisierkammer 52 hindurch und wird von dieser auch getragen. Das Luftblasrohr 53 kann zwei Öffnungen 56, 56' umfassen (beispielsweise typischerweise mit einem Durchmesser zwischen 1/8" bis 1/2") welche zu der Atomisierkammer 52 führen. Diese Öffnungen sind vorgesehen für einen Teil der Blasluft, welche in das zentrale Blasrohr eintritt und eingeführt wird in die Atomisierkammer 52, und sich dort vermengt mit dem Kraftstoff nebel und austritt in das Flammrohr über die Sprlihverteilerhörner 17 und 17'. Sollten die Öffnungen 56 und 56' nicht ausreichend sein, um die Kammer 52 mit der benötigten Luft zu versorgen, oder falls es gewünscht ist, den statischen Druck innerhalb der gemeinsamen Kammer 52 weiter anzuheben, dann werden Blaslufteinlaßöffnungen 66 und 66' von gleicher oder kleinerer Querschnittsfläche wie 66,66' vorgesehen in der Wandung 54. Folglich kann durch Bemessung der Bläser-1 ufteinlaßöffnungen 66 und 66' in Verbindung mit den öffnungen 56 und 56' die Kammer 52 bei irgendeinem gewünschten Druck betrieben werden. Die Vorderwand 51 der Atomisierkammer 52 ist versehen mit einer relativ großen Zentral Öffnung 55, welche durch die Wand 51 hindurch geht. Diese öffnung 55 weist die gleiche Größe wie der Innendurchmesser des Luftblasrohres 53 auf, welcher etwa 1/4" bis etwa 1 1/2" beträgt, so daß die Blasluft direkt durch aas Luftblasrohr 53 passieren kann und in das Flammrohr über die Öffnung 55 in der Wand 51 eintritt. Geringfügig

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stromabwärts etwa 1/8" bis etwa 1/2" von der Vorderwand 51 der Atomisierkammer und parallel dazu ist eine gelochte oder perforierte Feuerwand 57 angeordnet, welche im wesentlichen eben gezeigt ist und Öffnungen enthält. Die perforierte heuerwand b7 ist versehen mit einer relativ großen Zentralöffnung 59, welche durch die Wand 57 hindurchgeht. Die große Zentralöffnung 59 der perforierten Feuerwand 57 ist vorzugsweise kleiner als der Innendurchmesser des zentralen Blasrohres und damit auch wie die öffnung 55 in der Wand 51. Als Ergebnis wird ein kleiner Anteil der Luft radial nach außen zwischen die Vorderwand 51 der Atomisierkammer 52 und der perforierten Feuerwand gezwungen. Diese durch die perforierte Feuerwand in das Flammrohr strömende Luft verhindert, daß die Flammen innerhalb des Flammrohres gegen die Feuerwand kommt.

Durch die Rückwand t>4 und die Vorderwand 51 der Atomisierkammer und weiter sich erstreckend in das FlammrohV verlaufen durch zwei öffnungen in der Feuerwand 57 zwei Elektroden 19 und 21. Diese Elektroden sind umschlossen durch Porzellanumhül1ungen 68 und 69, um die Elektroden gegenüber dem Kraftstoffnebel abzuschützen bei ihrem Durchgang durch die Atomisierkammer 52. Der Funkenspalt 70 zwischen den Elektroden 19 und 21 ist angeordnet innerhalb des Flammrohres und an der äußeren Perepherie des Nebel Strahls, wie er aus dem Atomisierer 26 austritt.

Wie in Fig. 5 gezeigt, kann die Kammer 52 mit Austrittskonen 17 und 17' versehen sein, über welche der ätomisierte Kraftstoff in das Flammrohr 3 eintritt.

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Beide Atomisierkolbenkammern 26, 26* sind innerhalb der gleichen Atomisierkammer 52 angeordnet. Der Kolben 26' wird getragen von der Rückwand 54 der Kammer 52 und der Kolben 26 ist verbunden über eine Leitung 27' mit dem Kolben 26, Die Verwendung einer gemeinsamen Kammer stellt sicher, daß der statische Druck um den Atomisierkolben 26 herum im wesentlichen der gleiche ist wie derjenige, der den Kolben 26' umgibt. Die Kolben 26 und 26' werden jeweils über Leitungen 27 und 27' mit Druckluft gespeist. Wie die Fig. 5 zeigt, wird die Luft nach 27 und 27' von der gleichen Quelle über die jeweilige Leitung 60 und 61 zugeführt. Natürlich können falls gewünscht getrennte Luftquellen verwendet werden.

Das Flüssigkraftstoff speisesystem für die atomisierenden Kolben ist im wesentlichen das gleiche wie das Kraftstoffzuführsystem in Bezug auf Fig. 3, mit Ausnahme, daß beide Speiseleitungen in der gleichen Kammer sind. Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist nur eine gemeinsame Ableitung am unteren Punkt der Atomisierkammer 52 nötig. Jeder Atomisierkolben 26 und 26' ist mit mindestens einer kleinen öffnung 29 und 29' versehen, wie dargestellt in Fig. 3, welcher so angeordnet ist, daß Luft und Kraftstoff nebel direkt in Richtung des zugeordneten Verteilerhorns 17 und 17' strömt.

Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die Rückwand 54 der Atomisierkammer 52 versehen mit einer öffnung 61' damit Luft in das Luftblasrohr 53 einzutreten vermag.

Zwei Kraftstoffzuführleitungen 23 und 23' sind vorzugsweise verbunden mit einer Quelle von flüssigem Kraftstoff mittels einer Pumpe, wobei der Kraftstoff durch diese

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Leitungen gepumpt werden kann und sich niederschlägt ; auf den konvexen Oberflächen der Atomisierkolben 26 und 26'. In ähnlicher Weise ist die einzige Abflußleitung 25' verbunden mit dem Kraftstoff speisesystem, so daß Flüssigkeit, welche innerhalb der gemeinsamen Atomisierkammer 52 nicht atomisiert wurde, zum nicht gezeigten ^: Kraft stoff system zurückkehren kann und zurück geleitet wird zu den Kraftstoffzufuhrleitungen 23 und 23'.

Demgemäß sind die Hauptunterschiede zwischen der Ausbildung nach Fig. 5 im Vergleich zu Fig. 4 eine einzige Atomi sierkamrner anstelle von zwei Kammern, eine im wesentlichen plane Vorderwand anstelle einer im wesentlichen konisch geformten Feuerwand, eine perforierte Feuerwand im Abstand zur Vorderwand der Atomisierkammer, und das Vorhandensein von zentrifugalen Wirbelklappen oder Schlitzen. Falls gewünscht, kann der Brenner nach Hg. 4 modifiziert sein durch Verwendung von weniger als allen Modifikationen, wie sie zuvor im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 diskutiert wurden, durch Verwendung irgendeiner oder irgendwelchen Kombinationen von zwei oder mehr der neuen Merkmale des Brenners, wie er in Fig. 5 dargestellt ist.

Unter Berücksichtigung insbesondere der Fig. 3 und 4 ist die Arbeitsweise des Kraftstoffvernebeiungs- und Verbrennungssystems wie folgt.

Flüssiger Kraftstoff wird in das System durch die Leitungen 23, 23' eingeführt. Der flüssige Kraftstoff fließt über die Atomi sierkolben 26, 26' und ein Teil davon wird vernebelt durch die unter Druck stehende Luft, welche in

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jedem Kolben über die Leitungen 27, 27' eingeführt wird. Flüssigkeit, welche nicht vernebelt wurde, fließt zum Boden der Atomisierkammer 15,15' und wird dort abgezogen durch die Abflußleitungen 25,25' zur Rezirkulation in das Kraftstoff speisesystem.

Wie schon vorstehend beschrieben, ist der Atomisierprozeß beschrieben in den beiden US-PS 3 421 699 und J 421 692.

Infolge des Luftaustritts von den Atomisierkolben über die öffnungen 29 und 29' wird ein Unterdruckbereich in unmittelbarer Nähe dieser öffnung erzeugt. Dies bewirkt, daß zusätzliche Luft über die öffnungen 33, 33' in die Atomisierkammer 15,15* fließt und mit dem vernebelten Kraftstoff in das Flammrohr 3 ausströmt. Zusätzliche Verbrennungsluft wird über die öffnung 16 in der gelochten Feuerwand 14 zugeführt, und fließt axial längs des Flammrohres 3^um sich mit dem Kraftstoffnebel zu schneiden, welcher von den Atomisierern 26 und 26' ausströmt, und bereit ist, sich zu entzünden, wenn der Zünder 18 bestromt wird^damit ein Funke zwischen den Elektroden 19 und 21 auftritt.

In dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel tritt die Verbrennungsluft ein durch die öffnung 16. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, die Verbrennungsluft zuzuführen durch Vergrößern der Luftzufuhr, welche über die öffnungen 33 und 33' in Fig. 4 in die Atomisierkammern eintritt oder die öffnungen 66,66' in Fig. 5. Dies wiederum führt dazu, daß mehr Luft über die Verteilerhörner 17 und 17' dem Flammrohr 3 zugeführt wird. Diese beiden Ströme der so erzeugten Zusatzluft schneiden

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sich im Wesentlichen Tangs der Flammrohrachse und die ^: Resultierende dieser beiden aneinander schneidenden Luftströme hat die Tendenziim Wesentlichen längs der Achse des Flammrohres zu fließen. Eine solche Aus- : bildung kann in bestimmten Fällen zufriedenstellend : sein, insbesondere wenn die Brennergeometrie es schwierig macht, daß die Verbrennungsluft direkt in das Flamm- ; rohr von einem Ende davon gerichtet wird oder in Fällen, wo der Brenner ausgelegt ist für eine geringe Brennleistung, wobei bei einer solchen alternativen Ausflihrungsform ausreichend Verbrennungsluft erhalten wird.

Zusätzliche Verbrennungsluft strömt längs des ringförmigen Durchgangs 4 zwischen dem Flammrohr 3 und dem Blasrohr 1 und wird in das Innere des Flammrohres 3 geleitet durch die Öffnungen 12, 12' und die Ausschnitte 13,13'. Hg. 4 zeigt auch eine Möglichkeit, bei der zusätzliche Verbrennungsluft geliefert werden kann an der Verbindung zwischen dem Flammrohr und der konischen Feuerwand, wie beispielsweise durch eine Mehrzahl von Öffnungen 8. Die einzigartige Konfiguration des Flammrohres innerhalb des Blasrohres führt zu einem einheitlichen Wärmeaustaucher, in welchem Verbrennungsluft für hochtreibende Zwecke durch den ringförmigen Bereich zwischen dem Flammrohr und dem Blasrohr hindurchgeht. Beim Durchwandern dieser Strecke wird die Verbrennungsluft erhitzt von den inneren heißen Wänden des Flammrohres. Diese Heißluft, welche in das Innere des Flammrohres an den zwei zuvorerwähnten Eintrittstellen und durch die Öffnungen 8 geliefert wird,hilft, falls gewünscht, die rasche Verdampfung des vernebelten Kraftstoffs zu beschleunigen damit der Verbrennungsprozeß stromabwärts

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in dem Flammrohr zu vollenden. Das Erhitzen der Verbrennungsluft auf diese Weise erlaubt es, die Temperatur innerhalb des Flammrohres auf ein gewünschtes Maß zu halten, um die Emission von Stickstoffoxyden auf ein Minimum zu halten.

Noch ein weiterer Vorteil der Weise, in welcher die Verbrennungsluft erwärmt ist, besteht in der Erzeugung einer Flamme, die, wenn sie vom Brenner austritt, kurz und buscheiförmig ist. Dies wird erreicht durch Einführen erhitzter Luft auf unsymetrische Weise, welche im Gegensatz steht zu der Kraftstoff-Luftmischtechnik, wie sie bei konventionellen ölbrennern verwendet wird. Beispielsweise werden an der ersten VerbrennungslufteinströmstelIe stromabwärts zwei Luftströme 12,12' eingeführt rechtwinklig zur Längsachse des Blasrohrs an der 3 Uhr- und 9 Uhrstellung. Wird die Flamme innerhalb des Flammrohres einem unsymetrisehen Luftstrom dieser Art unterworfen, dann wird die Flamme nach außen verwirbelt und füllt das Flammrohr an der 6 Uhr- und 12 Uhrstellung Weiterhin bewirkt der niedere statische Druck innerhalb der Luftströme in der 3 Uhr- und 9 Uhrstellung daßdie Flamme die Luftströme umschließt, wodurch eine kürzere und mehr kompaktere Flamme erzeugt wird, welche das gesamte Flammrohr füllt.

Bei der zweiten Verbrennungsiufteinströmstelle werden zwei Luftströme an der Lippe des Blasrohres eingeführt, jedoch werden diesmal die Luftströme eingeführt an der 12 Uhr- und 6 Uhr-Stelle. Dies bewirkt, daß die Flamme in die 3 Uhr - und 9 Uhrstellung ausgebreitet wird, wenn sie das Brennerblasrohr verlässt und in die Verbrennungskammer eintritt.

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Eine kurze buschige Flamme dieser Art ist ideal für austauchbare Brenner, da ein solcher geeignet ist für die Verwendung bei irgendeiner Art von Verbrennungskammer. Dies ist im Gegensatz zu einer langen dünnen Flamme, welche gegen die Rückseite vieler Verbrennungskammern auftritt und eine Erosion der Verbrennungskammerauskleidung bewirkt. Gleichzeitig "dient die Verbrennungsluft, welche zwischen dem Flammrohr und dem Blasrohr wandert, dazu, das äußere Blasrohr kühl zu halten, wodurch Wärmeerosionen des Blasrohres vermieden werden. Im Fall der vorliegenden Erfindung ist das Vernebelungssystem so wirksam, und folglich die Kraftstoffluftmischung und die Verdampfung wird in gleicher Weise ausgeführt in einem solch hohen Wirkungsgrad, daß der Brenner keine heiße Verbrennungskammer benötigt^um eine gute Verbrennung zu erreichen.

Der vorliegende Brenneraufbau nach Fig. 4 wurde verwendet bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Verbrennungskammern und es war jeweils möglich, einen rauchfreien Betrieb zu erreichen, mit einem Rauchgas CO₂ Pegel zwischen 14-141/2%,bei einem Betrieb mit einer Heizleistung, welchenahe der Ofenleistung ist. Selbst wenn der vorliegende Brenner eingestellt ist für einen Betrieb mit einer Heizleistung weit unterhalb der Ofenleistung (beispielsweise Brennerbetrieb bei 0,25 Gallonen/Stunde bei einem 1,0 Gallonen /Stunde-Ofen) fiel der COp Pegel bei rauchfreiem Betrieb normalerweise nie unter 13 %.

Der ßrenneraufbau, wie in Fig. 5 dargestellt, ist etwas besser im Betrieb als der in Fig. 4 dargestellte.

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Beispielsweise beträgt der CO₂ Pegel im Rauchgas 15%, was nahezu der Maximalpegel ist, was erreicht wurde, ohne Auftreten von Rauch. Dieser Wert ist etwas unterhalb des theoretisch erhältlichen, wenn die genaue Luftmenge gemischt wird mit einem Kohlenwasserstoffkraftstoff. Dies steht in Gegensatz zum mittleren konventionellen Heimblbrenner, welcher bei CO₂ Pegeln von BX arbeitet, selbst wenn die Brennerleistung an die Ofenkapazität angepasst ist.

Diese Eigenschaft einer totalen Unabhängigkeit vom Ofenaufbau und der Ofentemperatur macht die vorliegende Erfindung ideal als austauschbaren Brenner. Diese Nichtabhängigkeit von der Ofentemperatur bedeutet auch, daß der vorliegende Brenner eine rauchlose Arbeitsweise erreicht, wenn eine Zündung auftritt und bevor die Verbrennungskammer heiß wird. Der typische konventionelle Hochdruckbrenner benötigt einige Minuten bis der Rauchpegel abfällt auf einen akzeptablen Wert, nachdem die Zündung auftrat.

Eine weitere zu erwähnende Tatsache besteht darin, daß es bei konventionellen Hochdruckdüsen schwierig ist, bei einer Heizleistung unter etwa 0,7 Gallonen/Stunde zu arbeiten, ohne daß hierbei die Gefahr von Verstopfungen besteht. Bei dem vorliegenden Brenner besteht im wesentlichen keine minimale Heizleistung. Der Prototyp eines Brenner wurde betrieben bei einer Heizleistung von weniger als 0,1 Gallonen /Stunde. Dies bedeutet, daß jeder einzelne Atomisierer arbeitet bei weniger als 0,05 Gallonen/Stunde. Weiterhin ist es bei dem vorliegenden Brenner nicht notwendig, daß beide Vernebler den gleichen

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Betrag von Kraftstoffnebel erzeugen , damit der Brenner wirksam arbeitet. Beispielsweise kann ein Vernebler bei einer Feuerleistung von 0,06 Gallonen/Stunde arbeiten, während der andere eine Feuerleistung von 0,04 Gallonen/Stunde hat. Ein Brenner dieses Typs wird arbeiten genauso wirkungsvoll, wie einer, bei welchem jeder Vernebler eine Nebelmenge von 0,05 Gallonen/Stunde erzeugt. Diese Möglichkeiten einer geringen Feuerleistung nach der vorliegenden Erfindung ist sehr wichtig in Bezug auf die vorhandene Energiekrisis .da Heime zukünftig mit besserer Isolation gebaut werden und der Trend nach Brennern mit geringer Feuerleistung geht, welche einen hohen Betriebswirkungsgrad aufweisen.

Es ist zu vermerken, daß die Perforationen in der Feuerwand 14 eine solche Anzahl aufweisen und so bemessen sind, daß durch diese Wand ein sehr langsamer Luftstrom hindurchgeht. Dieser sanfte Luftstrom bewirkt, daß keine Verbren.nu,pgsprodukte eindringen bzw. turückströmen in Richtung der Kraftstoffatomisiersysteme und des Zünders, wodurch verhindert wird, daß diese Elemente verrußen.

Der einschließende Winkel zwischen den Kraftstoffatomisiersystemen 30,30' ist in Fig. 4 gezeigt als näherungsweise 90°. Dieser Winkel kann verändert werden, und kann jedoch zwischen 15° und 150°, vorzugsweise zwischen 45° und 150° liegen.

Zurückkehrend zu den Fig. 1 und IA ist zu vermerken, daß beim Stand der Technik die Vernebelungsdüsen am Ende des Blasrohres angeordnet sind. Folglich ist die Düse

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hohen Temperaturen unterworfen und ist als solche firnisartigen Niederschlägen und Verrußungen unterworfen.

Im Gegensatz dazu sind bei Verwendung des verbesserten Kraftstoffbrennsystems des Anmelders die Vernebelungskolben weit stromaufwärts"vom Ende de>Blasrohres an- ; geordnet und sind somit abgeschirmt von der Strahlungsund Konvektionshitze des Feuerraums und dem damit zusammenhängenden Problemen der Kraftstoff aufspaltung und der Verschmierung.

Obwohl die Brenner nach einem Aufbau gem. den Fig. 3 und mit hohem Wirkungsgrad und .ziemlich zufriedenstellend arbeiten, kann der Betrieb bei hohen Brennerleistungen dazu führen, daß in begrenztem Maße die konische Feuerwand 14 und Teile des Flammrohres verrußen. Der verbesserte Aufbau, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, vermeidet jede Rußbildung. Lediglich die grundsätzlichen Unterschiede zwischen dem Betrieb eines Brenners gem. Fig.5 zu demjenigen eines Brenners gem. Fig. 4 werden nachfolgend diskutiert, wobei verständlich ist, daß diejenigen Aspekte des Betriebs des Brenners gem. Fig. 5 nicht in irgendeinem Detail diskutiert werden wenn diese Aspekte gleich sind zu denjenigen des Brenners, wie er in Fig. gezeigt ist.

Das Luftblasrohr 53 richtet Luft längs der zentralen Achse auf eine einzige Atomisierkammer 52 und längs der Zentralachse des Flammrohres 3. Ein Teil der in das Luftblasrohr 53 eintretenden Blasluft wird bevorzugt über die Öffnungen 56 und 56' in die Vernebelungskammer 52 gezwungen, wo sie sich vermischt mit dem Kraftstoff-

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nebel und über die Spruhverteilerhörner 17 und 17' in das Flammrohr 3 ausströmt. Die Vernebler können Luft über die öffnungen 56 und 56' in die Kammer 52 ziehen, in folge dies Niederdruckbereiches,welche erzeugt wird ; bei den öffnungen dieser Vernebelungskolben, oder unter bestimmten Arbeitsbedingungen kann Druckluft ebenfalls in die Vernebelungskammer 52 durch die öffnungen 56 und 56'

gepresst werden. -

Wie bereits früher festgestellt, kann die gemeinsame Kammer 52 mit Bläserluftdrucköffnungen 66 und 66' versehen sein, so daß die gemeinsame Kammer 52 betrieben werden kann bei einem noch höheren statischen Druck, falls dies gewünscht. Ein solcher Druck wird besonders verwendet bei hohen Feuerleistungen und dort, wo es wünschenswert ist, möglichst viel Luft mit dem atomisierten Nebel zu vermischen, bevor diese Mischung in das Flammrohr ausströmt.

Die Verwendung einer einzigen gemeinsamen Vernebelungskammer, welche die Vernebelungskolben enthält anstelle einer Vielzahl von Vernebelungskammern stellt sicher, daß der jeden Vernebelungskolben umgebende Druck im wesentlichen der gleiche ist. Mit einer gemeinsamen Atomisierkammer wird auch die örtliche Luftgeschwindigkeit um jeden Vernebler herum vermindert in folge des großen Volumens, welches die Kammer 52 innenseitig aufweist. Mit einer solchen Kammer 52 ist weiterhin sichergestellt, daß hohe Luftgeschwindigkeiten nicht den über die Vernebler 26 und 26' fließenden Flüssigkeitsfilm stört bzw. beeinflußt. uer Aufbau nach Fig. 5 ist daher weniger empfindlich als derjenige nach Fig. 4.

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Da die große zentrale öffnung in der perforierten Wand kleiner ist als der Innendurchmesser des zentralen Luftblasrohres 53 wird ein kleiner Anteil von Luft radial nach außen zwischen die Vorderfläche der Vernebelungskammer und der perforierten Feuerwand gerichtet. Die Perforationen in der Feuerwand weisen eine solche Anzahl auf und sind so bemessen, daß ein sehr sanfter Luftstrom durch diese Wand hindurchgeht. Diese Luft strömt durch die perforierte Feuerwand in das Flammrohr und hält hierbei die Flammen von der Feuerwand weg, und isoliert die relativ kühle Oberfläche der Frontfläche der Vernebelungskammer von der heißen Umgebung der stromabwärtigen Seite der Feuerwand. Ohne die perforierte Feuerwand wäre die Bedingung eines relativ kühlen Kraftstoffes an der Innenseite der Vernebelungskammern nicht vorhanden und das heiße heuer an der stromabseitigen Seite der Vernebelungskammer könnte dazu führen, daß die Vorderwand der Atomisierkammer an der f1ammrohrseitigen beite verrußt. Die Verwendung von im wesentlichen geraden Wänden anstelle einer im wesentlichen konischen feuerwand nach Fig. 4 vermindert zusätzlich die Tendenz der Rußbildung, da beim Aufbau nach Fig. 4 die Zahl der dort vorhandenen Ecken es schwierig macht, bei allen Ecken eine ausreichende Luftmischung zu erzeugen.

Die Verwendung einer im Wesentlichen planarflächigen Feuerwand beiseitigt die Begrenzung des minimalen Sprühwi rike 1 s , wie er im Zusammenhang mit den Strahlen in Fig. 4 erwähnt wurde. Die Verwendung einer planarflächigen Feuerwand erlaubt, das der minimale Einschlußwinkel, unter dem sich die Strahlen treffen, wesentlich reduziert werden kann. Der bevorzugte mini-

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male Einschlußwinkel ist etwa 5°. Ausgezeichnete Ergebnisse werden erreicht mit einem Winkel von etwa 27°.

Die zentrifugale Wirbelklappen oder - schlitze 50 begünstigen eine rasche Mischung der Verbrennungsluft und des Krafstoff nebeis und verhindert somit eine Rußbildung, im Flammrohr 3. Die Luft, welche über die zentrifugalen wirbelklappen in das Flammrohr einströmt, ergibt einen Vorhang von verwirbelter Luft längs der Flammrohrwand. Dieser isoliert die Flammrohrwand vor einer direkten Flammberührung und verhindert heiße Stellen und Flammerosionsproblerne. Der Vorhang von verwirbelter Luft ist am stärksten im stromaufwärtigen Bereich des Flammrohres, wo er über die Schlitze eintritt. Wenn die verwirbelte Luft mit den Querluftströmen etwa in der Mitte des Flammrohres aus den öffnungen 12,12' zusammentrifft und abermals an der Austrittslippe des Flammrohres von den Ausschnitten 13, 13', dann ist die Wirbelbewegung im wesentlichen zerstört. Dies ist wichtig um sicher zu stellen, daß die verwirbelte Luft mit dem verdampften und brennenden Kraftstoff vermischt ist, bevor sie aus dem Flammrohr 3 austritt.

ts wurde vorstehend im Zusammenhang mit der Fig. 3 diskutiert, daß das Sprühverteilerhorn 17' zwei Zwecken dient. Das Horn 17' ist dazu vorgesehen, den mittleren uurchmesser des Nebel strahls, der in das Flammrohr 3 eintritt, zu steuern und verhindert auch, daß die Flamme innerhalb des Flammrohrs J stromaufwärts und in die Vernebelungskammer 15 wandert. Die Nebelteilchengröße kann optimiert werden durch Einstellen der Geometrie des Horns 17' in Bezug auf seine Länge, seinen Austrittsdurchmesser und seinen Konuswinkel. Dieses Horn kann so

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dimensioniert sein, daß der von der öffnnugg 29' abgehende Strahl vom Horn 17' unbehindert in das Flammrohr 3 strahlt, oder das Horn kann so ausgelegt sein, daß ein Teil des von 29' ausgehenden Strahls begrenzt wird. Im letzteren Fall dienen die inneren Wandungen dieses Horns dazu, die größeren Nebelpartikel an der äußeren Pereoherie des Nebelstrahls abzufangen. Diese abgefangenen Kraftstoffteilchen fließen einfach zurück in die Vernebelungskammer 15 längs der geneigten inneren Wandungen dieses Sprühverteilerhorns 17'.Diese Technik arbeitet gut, wenn das erforderliche Abschöpfen gering ist und wenn die Geschwindigkeit der durch das Horn strömenden Luft und Kraftstoffpartikelchen gering ist. Falls jedoch, wenn es gewünscht wird, ein wesentlicher Anteil des Strahl begrenzt werden soll, um weiterhin die Teilchengröße zu reduzieren, oder wenn die Geschwindigkeit innerhalb des Verteilerhorns 17' groß ist, dann ist der in big. 6 gezeigte Verteilerhornaufbau nützlicher. Dieser Hochgeschwindigkeitsverteilerhornauf-Dau 20 weist eine innere Hülle 17' und eine äußere Hülle 22 auf. Wie τη Fig. 6 gezeigt, sind die stromabseitigen Enden dieser Hülle vorzugsweise in aer gleichen Ebene. In einigen Fällen jedoch und abhängig vom statischen Druck, der Verbrennungsluftgeschwindigkeit und dem Wirbel innerhalb des Flammrohres 3 kann die äußere Hülle 22 etwas langer oder kürzer sein als : die innere Hülle 17', um einen besseren Rückfluß zu begünstigen und/oder Rußbildung zwischen den Hüllen oder um die gesamte Konfiguration 20' zu eleminieren.

Im Betrieb hält die Hochgeschwindigkeitssprühverteilerhornanordnung 20 nach Fig. 6 einen Teil des von der öffnung 29' abgehenden Sprühstrahls '.ab.

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Die relativ hohe Geschwindigkeit des durch die innere Hülle 17' strömenden Nebels bewirkt, daß abscheidender Krafstoff längs der inneren Wandung der Hülle 17' in Richtung auf das Flammrohr fließt. Es wird verhindert, daß dieser Kraftstoff in das Flammrohr überfließt mittels der äußeren Hülle 22. Dieser Kraftstoff, der die Austrittslippe der inneren Hülle 17' erreicht, fließt zurück zwischen dieser inneren Hülle und dieser äußeren Hülle 22, hauptsächlich längs der äußeren Oberfläche der inneren Hülle 17, zurück zur vorderen Wand 28 der Atomisierkammer 15. Dieser überschüssige oder zurückfließende Kraftstoff wird in die Kammer 15 zurückgeführt durch ein kleines Abflußrohr 23. Während des Brennerbetriebs füllt sich das Abflußrohr 72, welches einen Innendurchmesser von etwa 1/16" bis 1/8 " aufweist,mit Kraftstoff und wirkt als Sperre zum Verhindern eines Rückflusses von Verbrennungsprodukten in die Verneblerkammer.

Der andere Zweck der Hochgeschwindigkeitssprühverteilernornvorrichtung 20 ist das Verhindern eines Kückbrandes in der Vernebelungskammer. Im wesentlichen wirkt die Vorrichtung als Ejektor, der so bemessen ist, daß die Kraftstoff- Luftgeschwindigkeit, welche von der Inneren Hülle 17' abgeht, mindestens ebenso groß ist wie die Flammgeschwindigkeit des Kraftstoffabbrandes innerhalb des Flammrohres 3. Dies bedeutet, daß die Hamme innerhalb des Flammrohres sich nicht stromaufwärts in die Vernebelungskammer 15' ausbreiten kann.

In den Fällen, wo die Geschwindigkeit des mit Luft vermischten Geschwindigkeitsnebels, der aus dem Verteilerhorn 20' austritt, sehr hoch ist, so daß eine Hammen-Instabilität oder eine Fluktuation der Flammenfront

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innerhalb des hlammrohres 3 auftreten könnte, dann kann ein Flammhalter 71 vorgesehen werden. Dieser Flammhalter weist die Form eines einfachen Ringes mit einer großen mittigen öffnung 63 auf, wobei diese Öffnung so bemessen ist, daß sie geringfügig größer ist als der Nebeldurchmesser an diesem Punkt. Dies ermöglicht, daß der Kraftstoffnebel ungehindert durch diese öffnunq 63 hindurchtritt, ohne die Wandungen dieses Flammhalters 71 zu benetzen. Die lurbulenz und folglich der niedere statische Druck, der um den Flammhalter 71 herum entsteht, wenn der Strahl durch ihn hindurch geht, bewirkt, daß die Flamme an der stromabwärtigen Fläche des Flammhalters 71 sitzt oder selbst dort befestigt ist. In Fig. 6 wird der Hammhalter 71 getragen von der äußeren Hülle 22 durch zwei schmale stangenartige Betestigungsteile 62. Es ist wünschenswert, daß diese Stangen 62 einen geringen Querschnitt aufweisen, so daß der Flammnalter 71 praktisch frei angeordnet ist stromabwärts etwa 1/8 bis 1 1/2" vom Austritt der inneren Hülle 17'. Die genaue Stelle des Flammhalters 71 hängt ab von uer Relativgeschwindigkeit zwischen der F'lammqeschwindigkeit des Kraftstoff- LUftgemisches, welches die Hülle 17' verlässt.

Durch die Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels zur Ausübung der Erfindung wird deutlich, daß viele Modifikationen und Änderungen möglich sind. Diese Modifikationen und Änderungen fallen in das erfinderische Konzept, das definiert ist durch die beigefügten Ansprüche, in denen folgendes beansprucht wird:

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Claims

Ansprüche

[IJ Ein Flüssigbrennstoffbrenner, bestehen aus:

einem Flammrohr mit einem Einlaßende und einem Auslaßende,

ersten Mitteln zum Einlassen von Luft in dieses Flammrohr, damit die eingelassene Luft veranlaßt wird, in einer Richtung längs und parallel zu der Zentralachse dieses Rohres zu fließen und

einer Vielzahl von zweiten Mitteln, die stromaufwärts von Auslaßende dieses Flammrohres angeordnet sind zur Erzeugung einer entsprechenden Vielzahl von Strömen aus atomisiertem Brennstoff, welche winkelmäßig in Richtung des Auslaßendes und ebenso in Richtung der Zentralachse des Flammrohres gerichtet, sind, so daß sie sich im wesentlichen an dieser Zentralachse schneiden.

2. Der Brenner von Anspruch 1, welcher weiter umfasst Zündmittel, welche stromaufwärts am Schnittpunkt dieser Brennstoffströme mit der Zentralachse des Flammrohres angeordnet sind.

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3. Der Brenner von Anspruch 1, welcher weiter umfasst eine Querwand an dem Einlaßende des Flammrohres

und die ersten Mittel eine zentrale öffnung in dieser Wand umfassen.

4. Der Brenner von Anspruch 3, bei welchem diese Wand eine Vielzahl von schmalen öffnungen definiert,
welche im Abstand radial außerhalb dieser zentralen öffnung angeordnet und kleiner in der Größe als
diese zentrale öffnung sind.

5. Der Brenner von Anspruch 3, bei welchem diese zweigten Mittel eine Vielzahl von Brennstoffatomisiermittel umfassen, von denen jedes einen.^ Strom , bestehend aus einer Mischung von Brennstoff und Luft erzeugt.

6. Der Brenner von Anspruch 1, welcher weiter umfasst Mittel zum Einlassen zusätzlicher Luft in dieses
Flammrohr an mindestens einer Stelle stromabwärts
von diesen zweiten Mitteln.

7. Der Brenner von Anspruch 6, bei welchem diese weiteren Mittel einen Lufteinlaß in das Flammrohr bewirken, welcher eine radial nach innen gerichtete Geschwindigkeitskomponente aufweist.

0. Der Brenner von Anspruch 6, bei welchem diese weiteren Mittel eine Luftzufuhr in das Flammrohr an in Längsrichtung im Abstand angeordneten Stellen längs des Flammrohres bewirken.

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9. Der Brenner von Anspruch 8, bei welchem diese weiteren Mittel Öffnungen in der Umfangswand des Flammrohres an jeder dieser im Abstand angeordneten Stel len umfassen. \

10. Der Brenner von Anspruch 9, bei welchem diese Öffnungen an entsprechend aufeinanderfolgenden in Längsrichtung : im Abstand angeordneten und in Umfangsrichtung im Abstand angeordneten Stellen angeordnet sind.

11. Der Brenner von Anspruch 5, bei welchem jedes dieser Brennstoffatomisermittel umfasst eine Kammer mit darin getragenen Brennstoffätomisiermitteln, einer Lufteinlaßöffnung und einer Auslaßöffnung für den atomisierten Brennstoff und Luft.

12. Der Brenner von Anspruch 6, welcher weiter umfasst ein Blasrohr, koaxial zu und umgebend dieses Flammrohr, wobei die weiteren Mittel mittel zum Einlassen von Luft in den ringförmigen Spalt zwischen dem Blasrohr und dem Flammrohr zum Einlassen in das Flammrohr umfassen.

13. Der Brenner von Anspruch 5, bei welchem jedes der Brennstoffatomisiermittel umfasst eine hohle Kolbenkammer mit einer glatten äußeren Oberfläche, welche eine kleine Durchgangsöffnung definiert, Mittel, welche veranlassen, daß flüssiger Brennstoff in einem dünnen Film über diese äußere Oberfläche und über diese öffnung fließt und Mittel zum Einlassen von Druckluft in diesen Kolben, welche über diese Öffnung austri tt.

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14. Der Brenner von Anspruch 6, welcher weiter umfasst stromabwärts von den zweiten Mitteln und stromaufwärts von den ersten Mitteln angeordnete Schlitze zum Einlassen zusätzlicher Luft in das Flammrohr mit einer in Umfangsrichtung gerichteten Wirbelbewegung, wobei diese weiteren Mittel das Einlassen der zusätzlichen Luft in das Flammrohr bewirken zur Verminderung der Intensität der Verwirbelung der von den Schlitzen eingelassenen Luft.

15. Der Brenner von Anspruch 7, welcher weiterhin umfasst stromabwärts von den zweiten rütteln und stromaufwärts von den weiteren Mitteln angeordnete Schlitze zum Einlassen von zusätzlicher Luft in. das Flammrohr mit einer in Umfangsrichtung gerichteten Wirbelbewegung, wobei diese weiteren Mittel das Einlassen von zusätzlicher Luft in das Flammrohr bewirken zur Verminderung der Intensität der Verwirbelung der über die Schlitze eingelassenen Luft.

16. Der Brenner von Anspruch 8, welcher weiter umfasst stromabwärts von den zweiten Mitteln und stromaufwärts von den weiteren Mitteln angeordnete Schlitze zum Einlassen von zusätzlicher Luft in das Flammrohr mit einer in Umfangsrichtung gerichteten Wirbelbewegung, wobei diese weiteren Mittel das Einlassen von zusätzlicher Luft in das Flammrohr bewirken zur Verminderung der Intensität der Verwirbelung der über die Schlitze eingelassenen Luft.

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17. Der Brenner von Anspruch 5, bei welchem diese Vielzahl von Brennstoffatomisiermittel innerhalb einer gemeinsamen Atomisierkammer angeordnet sind.

18. Der Brenner von Anspruch 17, bei welchem die querverlaufende Wand im wesentlichen eben ist.

19. Der Brenner von Anspruch 5, bei welchem die querverlaufende Wand im wesentlichen eben ist.

20. Der Brenner von Anspruch3, welcher weiter umfasst eine nichtperforierte Wand, welche im wesentlichen parallel und stromaufwärts im Abstand zu dieser Querwand angeordnet ist, wobei diese nichtperforierte Wand und diese querverlaufende Wand zusammen einen Durchgang für eine Luftströmung in das Flammrohr bilden.

21. Der Brenner von Anspruch 12, welcher weiter umfasst eine querverlaufende Wand am Einlaßende dieses Flammrohres, und diese ersten Mittel umfassen eine zentrale öffnung in dieser Wand und wobei diese zweiten Mittel bestehen aus einer Vielzahl von Kraftstoff atomisiermitteln, von denen jedes einen Strom, bestehend aus einer Mischung von Brennstoff und Luft erzeugt, und wobei eine Vielzahl von Brennstoffatomi sierköpfen innerhalb der gemeinsamen Atomisierkammer angeordnet sind.

22. Der Brenner von Anspruch 21, bei welchem dieses Blasrohr öffnungen enthält, welche zur Atomisierkammer

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führen zum Einlassen von Luft in diese.

23. Der Brenner von Anspruch 22, welcher weiter umfasst stromabwärts von den zweiten Mitteln und stromaufwärts von den ersten Mitteln angeordnete Schlitze zum Einlassen von zusätzlicher Luft in das Flammrohr mit einer in Umfangsrichtung gerichteten Wirbelbewegung, wobei diese weiteren Mittel das Einlassen von zusätzlicher Luft in das Flammrohr bewirken zur Verminderung der Intensität der Verwirbelung der über die Schlitze eingelassenen Luft.

24. Der Brenner von Anspruch 13, bei welchem diese Kraftstoffatomisiermittel getragen werden in einer im wesentlichen umschlossenen Atomisierkammer, welche eine Auslaßöffnung definiert, wobei diese Auslaßöffnung definiert ist zumindest teilweise durch mindestens ein Hüllenteil.

25. Der Brenner von Anspruch 24, bei welchem jede der Vielzahl von Atomisiermitteln getragen wird in einer gemeinsamen Atomisierkammer.

26. Der Brenner von Anspruch 24, bei welchem jede der Vielzahl von Atomisiermitteln getragen wird innerhalb einer entsprechenden korrespondierenden Atomi sierkammer.

27. Der Brenner von Anspruch 24, bei welchem das mindestens eine Hüllenteil in Richtung des Flußes des atomisierten Brennstoffs konvergiert.

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28. Der Brenner von Anspruch 13, bei welchem diese Auslaßöffnung weiter umfasst ein zweites Hüllenteil, welches im wesentlichen das erste Hüllenteil umgibt und Mittel, welche es ermöglichen, Kräftstoff im Spalt zwisehen dem einen Hüll enteil und dem zweiten Hüllenteil zu sammeln zum Rückfluß in das Innere dieser Atomisierkammer.

29. Der Brenner von Anspruch 13, bei welchem diese Atomisierkammer stromabwärts von dem Auslaßende dieses einen Hüllenteils ein ringförmiges Teil trägt, welches eine Öffnung definiert, welche ausreichend groß ist, so daß der durch das eine Hüllenteil ausgeworfene Strom von atomisiertem Brennstoff dieses ringförmige Teil nicht berührt,

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REDAKTIONELLE FESTSTELLUNG

Die vom Anmelder gem. Art. 19 (1) PCT geänderten Ansprüche wurden in Übereinstimmung mit Abschnitt 205 der PCT-Verwaltungsanweisungen nicht neu numeriert.

Die nachfolgenden Informationen werden gegeben, um das Verständnis der ergänzten Ansprüche zu erleichtern

Übereinstimmung zwischen den ursprünglichen und den ergänzten Ansprüchen:

ursprüngliche Ansprüche

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

ergänzte Ansprüche

14 (ergänzt)

15 (ergänzt)

16 (ergänzt) 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

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29536A8

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Empfingen durch d :i s Internationale Büro a hi 14. Mai 1 (14.u5.G0))

Ansprüche

1. Ein Flüssigbrennstoffbrenner, bestehen aus:

einem Flammrohr mit einem Einlaßende und einem Auslaßende,

erster Mitteln zum Einlassen von Luft in dieses Flammrohr, damit die eingelassene Luft veranlaßt wird, in einer Richtung längs und parallel zu der Zentralachse dieses Rohres zu fließen und

einer Vielzahl von zweiten Mitteln, die stromaufwärts von Auslaßende dieses Flammrohres angeordnet sind zur Erzeugung einer entsprechenden Vielzahl von Stro;;ien aus atomi s i er tem Brennstoff, welche winkelmäßigin Richtung des Auslaßendes und ebenso in Richtung aer Zentralachse des Flammrohres gerichtet, sind, so daß sie sich im wesentlichen an dieser Zentralachse schneiden.

2. Der Brenner von Anspruch 1, welcher weiter umfasst Zündmittel, welche stromaufwärts am Schnittpunkt dieser Brennstoff ströme mit der Zentralachse des Flammrohres angeordnet sind.

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3. Der Brenner von Anspruch 1, welcher weiter ur-fasst eine Querwand an dem Einlaßende des Flammrohres

und die ersten Mittel eine zentrale öffnung in dieser Wand umfassen.

4. Der Brenner von Anspruch 3, bei welchen diese Wand eine Vielzahl von schmalen öffnungen definiert,
welche im Abstand radial außerhalb dieser zentralen '. öffnung angeordnet und kleiner in der Größe als

diese zentrale öffnung sind.

5. Der Brenner von Anspruch 3, bei welchem diese zweiten Mittel eine Vielzahl von Brenns tof f a torn i s iermittel umfassen, von denen jedes einen Strom , bestehend aus einer Mischung von Brennstoff und Luft erzeugt.

6. Der Brenner von Anspruch 1, welcher weiter umfasst Mittel zum Einlassen zusätzlicher Luft in dieses
Flammrohr an mindestens einer Stelle stromabwärts
von diesen zweiten Mitteln.

7. Der Brenner von Anspruch 6, bei welchem diese weiteren Mittel einen Lufteinlaß in das Flammrohr bewirken, welcher eine radial nach innen gerichtete Geschwindigkeitskomponente aufweist.

8. Der Brenner von Anspruch 6, bei welchem diese weiteren Mittel eine Luftzufuhr in das Flammrohr an in Längsrichtung im Abstand angeordneten Stellen längs des Flammrohres bewirken.

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9. Der Brenner von Anspruch 8, bei welchem diese weiteren ilittel öffnungen in der Umfangswand de■> F1 dinnrohres an jeder dieser im Abstand angeordneten Ste1 1 en umfas sen .

lü. Der Brenner von Anspruch 9, bei welchem diese öffnurigSn: an entsprechend aufeinanderfolgenden in Längsrichtung im Abstand angeordneten und in Unifangsrichtung im Abstand angeordneten Stellen angeordnet sind.

11. Der Brenner von Anspruch 5, bei welchem jedes dieser Brennstoffatomisermittel umfasst eine Kammer τι it darin getragenen Brennstoffatomisiermittelη , einer Lufteinlaßöffnung und einer Auslaßoffnung für den atomisierten Brennstoff und Luft.

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12. Der Brenner von Anspruch 6, welcher weiter umfasst ein Blasrohr, koaxial zu und umgebend dieses Flammrohr, wobei die weiteren Mittel Mittel zum Einlassen von Luft in den ringförmigen Spalt zwischen dem Blasrohr und den Flammrohr zum Einlassen in das Flammrohr umfassen.

13. Der Brenner von Anspruch 5, bei welchem jedes der Brennstoffatomisiermittel umfasst eine hohle Kolbenkammer mit einer glatten äußeren Oberfläche, welche eine kleine Durchgangsöffnung definiert, Mittel, welche veranlassen, daß flüssiger Brennstoff in einem dünnen Film über diese äußere Oberfläche und über diese öffnung fließt und Mittel zum Einlassen von Druckluft in diesen Kolben, welche über diese öffnung austritt.

14. Der Brenner von Anspruch 6,welcher weiter umfasst stromabwärts von den zweiten Mitteln und stromaufwärts von den ersten Mitteln angeordnete Schlitzmittel zum Einlaß zusätzlicher ' Luft in das Flammrohr mit einer in Umfangsrichtung gerichteten Wirbelbewegung, wobei diese weiteren Mittel das Einlassen der zusätzlichen Luft in das Flammrohr bewirken zur Verminderung der Intensität der Verwirbelung der von den Schlitzen eingelassenen Luft.

15. Der Brenner von Anspruch 7, welcher weiterhin umfasst stromabwärts von den zweiten Mitteln und stromaufwärts von den weiteren Mitteln angeordnete Schlitzmittel zum Einlaß von zusätzlicher Luft in das Flammrohr mit einer in Umfangsrichtung gerichteten Wirbelbewegung, wobei diese weiteren Mittel das Einlassen von zusätzlicher Luft in das Flammrohr bewirken zur Verminderung der Intensität der Verwirbelung der über die Schlitze eingelassenen Luft.

16. Der Brenner von Anspruch 8, welcher weiter umfasst stromabwärts von den zweiten Mitteln und stromaufwärts von den weiteren Mitteln angeordnete Schlitze zu Einlaß von zusätzlicher Luft in das Flammrohr mit einer in Umfangsrichtung gerichteten Wirbelbewegung, wobei diese weiteren Mittel das Einlassen von zusätzlicher

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Luft in das Flr'rrchr bewirken z^r Verminderung der Intensität der Verwirbelung ,.ler über die Schlitze eingelassenen Luft.

17. Der Brenner von Anspruch 5, bei welchem diese V i el zaM von ZrennstoffatoinisieriTiittel innerhalb einer gemeinsame:· Ato misi erkammer angeordnet sind.

13. Oer Brenner von Anspruch 17, bei welchem die querverlaufende Wand im wesentlichen eben ist.

19. Der Brenner von Anspruch 5, bei welchem die querverlaufende wand im wesentlichen eben ist.

20. Der Brenner von Anspruch 3, welcher weiter umfasst eine nichtperforierte Wand, welche im wesentlichen parallel und stromaufwärts im Abstand zu dieser Querwand angeordnet ist, wobei ^:* diese nichtperforeierte Wand und diese querverlaufende Wand zusammen einen Durchgang für eine Luftströmung in das Flammrohr bilden.

21. Der Brenner von Anspruch 12, welcher weiter umfasst eine querverlaufende Wand am EinlaSende dieses Flammrohres, und diese ersten Mittel umfassen eine zentrale öffnung in dieser Wand und wobei diese zweiten Mittel bestehen aus einer Vielzahl von Kraftstoffatomisiermitteln, von denen jedes einen Strom, bestehend aus einer Mischung von Brennstoff und Luft erzeugt, und wobei eine Vielzahl von Brennstoffatomisierköpfen innerhalb der gemeinsamen Ato;nisierkaiiimer angeordnet sind.

22. Der Brenner von Anspruch 21, bei welchem dieses Blasrohr Öffnungen enthält , welche zur Atomisierkammer

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-so-

führen zum Einlassen von Luft in diese.

23. Der Brenner von Anspruch 22, welcher weiter umfasst stromabwärts von den zweiten rütteln und stromaufwärts von den ersten Mitteln angeordnete Schlitze zum Einlassen von zusätzlicher Luft in das Flammrohr mit einer ^ⁿ Umfangsrichtung gerichteten Wirbelbewegung, wobei diese weiteren Mittel das Einlassen von zusätzlicher Luft in das Flammrohr bewirken zur Verminderung der Intensitat der Verwirbelung der über die Schlitze eingelassenen Luft.

24. Der Brenner von Anspruch 13, bei welchem diese Kraftstoffatomisiermittel getragen werden in einer im wesentlichen umschlossenen Atomisierkammer, welche eine Auslaßöffnung defiηiert, wobei diese Ausl aSöffnung definiert ist zumindest teilweise durch mindestens ein Hü11eηtei 1 .

25. Der Brenner von Anspruch 24, bei welchem jede der Vielzahl von Atomi s ierr.ii ttel η getragen wird in einer gemeinsamen Atomisierkammer.

26. Der Brenner von Anspruch 24, bei welchem jede der Vielzahl von Atomisiermittelη getragen wird innerhalb einer entsprechenden korrespondierenden Atomi s ierkammer.

27. Der Brenner von Anspruch 24, bei welchem das mindestens eine Hüllenteil in Richtung des FIu!3es des a t ο'; isierten Brennstoffs konvergiert.

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23. Der Brenner von Anspruch 13, bei welchem dies^ Auslaßöffnung weiter umfasst ein zweites Hullenteil, welches im wesentlichen das erste Hüllenteil umgibt und Mittel, welche es ermöglichen, Kraftstoff im Spalt zwischen demeinen Hüllenteil und dem zweiten Hüllenteil zu sammeln zum Rückfluß in das Innere dieser Atorni si erka^iner .

29. Der Brenner von Anspruch 13, bei welchem diese Atomisierkammer stromabwärts von dem Auslaßende dieses einen Hüllenteils ein ringförmiges Teil trägt, welches eine öffnung definiert, welche ausreichend groß ist, so daß der durch das eine Hüllenteil ausgeworfene Stroni von atomi siertem Brennstoff dieses ringförmige Teil nicht berührt

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