EP0081833A1 - Verfahren zum Verbrennen von flüssigem Brennstoff in gasförmigem Zustand - Google Patents

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EP0081833A1
EP0081833A1 EP82111502A EP82111502A EP0081833A1 EP 0081833 A1 EP0081833 A1 EP 0081833A1 EP 82111502 A EP82111502 A EP 82111502A EP 82111502 A EP82111502 A EP 82111502A EP 0081833 A1 EP0081833 A1 EP 0081833A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
burner
pump
chamber
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP82111502A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Adolf Frick
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stoechio-Matic AG
Original Assignee
Stoechio-Matic AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stoechio-Matic AG filed Critical Stoechio-Matic AG
Publication of EP0081833A1 publication Critical patent/EP0081833A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/44—Preheating devices; Vaporising devices
    • F23D11/441—Vaporising devices incorporated with burners
    • F23D11/448—Vaporising devices incorporated with burners heated by electrical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/001—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space spraying nozzle combined with forced draft fan in one unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/02—Liquid fuel
    • F23K5/14—Details thereof
    • F23K5/18—Cleaning or purging devices, e.g. filters

Definitions

  • the invention relates to a method for the combustion of liquid fuel in the gaseous state, the liquid fuel evaporating in a gasification chamber and then the gasified fuel being burned after exiting the gasification chamber with the supply of air.
  • EPA-OS 0 036 128 describes a burner in which the fuel is evaporated with the exclusion of air. Evaporation takes place in a gasification chamber, a wiper driven by the motor being provided, which distributes the fuel and prevents deposits from forming on the walls, so that no harmful influence of deposits on the evaporation of the fuel occurs.
  • a pressurized fuel gas is generated in the gasification chamber, which exits through a nozzle and is burned mixed with air.
  • the air is conveyed by a fan.
  • An adjustable air damper is provided to regulate the air supply. In order to achieve optimal efficiency, the air supply should be in exact proportion to the fuel supply.
  • the known burner set the air flap to a certain burner output.
  • the disadvantage here is that no control of the burner output according to the heat requirement is provided during operation of the burner.
  • Another disadvantage is that when the viscosity of the fuel changes, more or less fuel is delivered and the burner is operated with a lack of oxygen or an excess of oxygen, the efficiency falling and the CO content of the flue gases possibly reaching impermissible values. This can cause safety and environmental problems.
  • Such problems also arise when the burner is switched off when the air supply stops but the flame continues to burn because gas under pressure continues to emerge from the gasification chamber.
  • an outlet valve is therefore provided in the gasification chamber, which is normally kept open by excess pressure in the interior of the gasification chamber.
  • a solenoid valve is used to release excess pressure in the gasification chamber when the burner is switched off.
  • the gasifier chamber is connected to the fuel return line via the solenoid valve, which also prevents gasified fuel from being lost. Rather, it condenses in the fuel return line.
  • these measures to prevent unburned gasified fuel from escaping after the burner has been switched off have the disadvantage that they often give rise to faults.
  • the pressure relief valve inside the carburetor chamber which is exposed to high temperatures, is particularly susceptible to faults, since it is slightly dirty and suffers from corrosion.
  • the device works relatively sluggishly, since it takes a relatively long time until the pressure in the gasification chamber is released. This is particularly the case because after the pump has been switched off, it remains on until When the drive motor stops, fuel is still pumping into the chamber, which evaporates even further. The flame therefore only goes out a few seconds after the burner is switched off.
  • this is achieved in the method mentioned at the outset by regulating the amount of air supplied as a function of the pressure in the gasification chamber.
  • This method has the advantage that the stoichiometric ratio between fuel and air is practically unaffected by factors such as temperature and viscosity of the fuel or change in the delivery rate of the fuel pump, namely over the entire control range of the burner output. Accordingly, the efficiency in the entire control range is high, and environmental problems caused by CO and soot are avoided.
  • the method according to the invention consciously accepts that, in contrast to the known release of the excess pressure, additional means for suctioning off, for example a pump, are necessary.
  • this effort which initially appears to be inevitable, has the advantage that the operational reliability of the burner is significantly increased, since the outlet valve in the hot gasification chamber, which is susceptible to faults, can be dispensed with.
  • This in turn has the advantage that there is no longer any danger that the flame burns due to a deficiency in an exhaust valve due to a lack of air. It is thus avoided that much carbon monoxide and R ow arises.
  • the suction is expediently carried out by means of a pump and / or a vacuum chamber.
  • a pump energy is required to drive the pump during the suction process
  • a vacuum chamber the energy for generating the vacuum in the vacuum chamber is required before the suction process.
  • the use of a vacuum chamber has the advantage that the suction process can take place very quickly, but the previous generation of the vacuum in the vacuum chamber can extend over a much longer period of time.
  • the pump is also used for sucking off the ver g asten fuel from the carburetor chamber for feeding of fuel during operation of the burner.
  • liquid fuel To accelerate the condensation of the gasified fuel, it is advantageously mixed with liquid fuel. This avoids complications that can arise from gas bubbles.
  • the desired mixing can take place in that when the burner is switched off, fuel flows from the pump into the channel, through which the gasified fuel is sucked out of the gasification chamber. This can be achieved with simple means.
  • the invention also relates to an apparatus for performing the method.
  • This device is characterized in that means are provided to adjust the air flap of the burner according to the pressure in the gasification chamber. In this way, the stoichiometric ratio between combustion air and gas is maintained over the entire control range of the burner output.
  • the pressure in the gasification chamber drops so that the air flap closes and the boiler cools down as a result the chimney draft is prevented by the air flow flowing through the burner.
  • An actuator and a line which connects the actuator to the carburetor chamber are expediently provided as means for adjusting the air flap. This results in a very simple construction.
  • This device is characterized by a valve through which the pump and / or the vacuum chamber can be connected to the gasification chamber. This valve is advantageously a solenoid valve. This enables simple control of the valve by an electrical signal.
  • the vacuum chamber is expediently connected to the suction side of the pump during operation of the burner.
  • a vacuum is generated in the vacuum chamber, which is then available for suction when the burner is switched off.
  • a throttle is expediently provided in the fuel suction line. This ensures the formation of a sufficient negative pressure.
  • the vacuum chamber advantageously forms part of the pump. For example, it can be formed in the pump housing. This results in a particularly simple and cheap construction.
  • the valve is expediently designed in such a way that it connects the suction side of the pump and / or the vacuum chamber with the fuel suction line during operation of the burner and with the fuel supply line when the burner is switched off Carburettor chamber connects.
  • a single pump is sufficient both for fuel delivery and for drawing off the gasified fuel from the gasification chamber.
  • valve is connected to the gasification chamber via the same channel that also serves to supply fuel to the gasification chamber. This has the advantage that not only gasified fuel is drawn off from the gasification chamber, but also that fresh fuel is prevented from reaching the gasification chamber. The gasified fuel and fresh fuel are also mixed, which accelerates the condensation of the gasified fuel.
  • the shaft of a cleaning member for the carburetor chamber can also pass through said channel. This brings a further design simplification, because then only an opening for the fuel supply, the suction and the shaft is necessary for the cleaning member.
  • the said channel is advantageously arranged practically horizontally during operation and has a bore in the bottom which is connected to the valve.
  • This has the advantage that primarily fuel is sucked out of the duct during suction in order to prevent the evaporation of further fuel in the gasification chamber.
  • delivery of fuel during the extraction is deliberately maintained, but prevented from the delivery until Carburetor chamber is done.
  • the further delivery of fuel has the advantage already mentioned that the condensation of the extracted gas is accelerated by the cooling effect of the delivered fuel.
  • the shaft of the cleaning member is advantageously supported by at least one bearing in the said channel and means are provided to cool the bearing by liquid fuel even when the gasified fuel is extracted. This cooling prevents the bearing from being impaired when the hot fuel gases are drawn off through the duct.
  • the cooling means mentioned are advantageously formed by a recess in the shaft and a recess on the underside of the bearing. This enables fuel to flow through the recess in the shaft in the direction of the gasification chamber during the suction process, the fuel then being able to flow back through the recess on the underside of the bearing mixed with evaporated fuel.
  • the valve is advantageously also connected to an actuator of an air flap in order to adjust the air flap according to the pressure in the gasification chamber and to close it when the burner is switched off. If a lot of fuel is evaporated in the gasification chamber, the pressure is high, so that the actuator opens the air flap further to deliver more air to the flame. In this way, the stoichiometric ratio between combustion air and gas is maintained over the entire control range of the burner output. When the burner is switched off, the pressure in the gasification chamber drops, so that the air flap closes and prevents the boiler from cooling down due to an air flow flowing through the burner as a result of the chimney draft.
  • FIG. 1 shows a section through the fan housing 11 of the burner, the individual organs of the burner being partially visible in section. These organs are the motor 13, on which the fuel pump 15 and the fan wheel 17 are arranged at the front. Both the fuel pump 15 and the fan wheel 17 are driven by a common shaft 19.
  • the gasification chamber 21 is arranged on the fuel pump 15.
  • the flame pot 23 is located at the front of the gasification chamber 21.
  • Reference number 25 denotes the air flap.
  • the clamping flange 27 is used to attach the burner to the boiler.
  • FIG. 1 are further organs that are not necessary for understanding the present invention, such as ignition electrodes, ignition transformer, etc.
  • a solenoid valve 29 is shown schematically, by means of which, when the burner is in operation, fuel from the suction line 31 via a throttle 32 to the fuel pump 15 flows.
  • the throttle 32 can also be part of the solenoid valve 29.
  • the line 33 which connects the valve 29 to the fuel pump 15 in the schematic illustration shown, is generally superfluous since the valve 29 can be arranged directly on the fuel pump 15.
  • the channel 55 to the carburetor chamber 25 is connected via line 35 to an actuator 37 for adjusting the air flap.
  • the pressure prevailing in the gasification chamber 21 heated by the electric heater 38 acts on the actuator 37 via line 35 in order to adjust the air flap 25 in accordance with this pressure.
  • a Branch line 39 connects line 35 to valve 29 in order to enable liquid and gaseous fuel to be extracted when the burner is switched off, as will be explained in more detail later.
  • Reference number 41 denotes a schematically indicated vacuum chamber which, alone or together with the pump 15, enables suction when the burner is switched off, in which the valve 29 is also switched over.
  • the vacuum chamber 41 is connected to the suction side 43 of the pump 15.
  • the vacuum chamber 41 shown schematically in the drawing is expediently formed in the pump housing 15.
  • a conventional fuel pump can be used as the pump 15.
  • a gear pump of the "Fuelmaster" type with trochoidal toothing was used, as is produced by the Fuelmaster Manufacturing Company, Rijswijk Z.H., Holland. Some changes have been made to the housing.
  • the exemplary embodiment shows a pump housing part 49 on which the carburetor housing part 51 is also formed.
  • the outlet 53 of the pump leads to a central bore 55 in the housing part 49.
  • This bore 55 connects the fuel pump 15 to the gasification chamber 21.
  • the bore 55 thus serves as a channel for the supply of fuel to the gasification chamber.
  • the bore 55 serves to receive the shaft 57 driven by the motor 13 for a cleaning element 59 in the gasification chamber 21.
  • the bore 55 also serves to suck gasified fuel out of the gasification chamber 21 after the burner has been switched off.
  • the shaft 57 is supported in the bore 55 by two bearing bushes 61 and 63. Between these bearings is a sleeve 64, the top and bottom has a flattening 65, 67.
  • a bore 69 allows fuel to flow into the bore 71 of the can. Since the shaft 57 has a recess 73, the fuel can continue to flow through the narrowed part 55 ′ of the bore 55 to the gasification chamber 21.
  • the bearing 63 has a recess 75 at the bottom, through which liquid and gaseous fuel can flow to the bore 77 during suction and from there through the lines 35, 39 to the valve 29.
  • the motor 13 drives the fuel pump 15.
  • the fuel pump 15 draws fuel via the suction line 31, the valve 29, the line 33 and conveys part of the same to the outlet 53, while another part is conveyed back into the return line 76 to the fuel tank.
  • the fuel which is conveyed through the outlet 53 flows through the bore 55 to the gasification chamber 21.
  • the path of the fuel leads from the outlet 53 into the bore 69 and can then pass through the bearing thanks to the recess 73 63 flow into the narrowed part 55 'of the bore 55.
  • the fuel evaporates in the gasification chamber 21 and generates a pressure in it.
  • the gasified fuel leaves the chamber through the nozzle 79 and, together with the air conveyed by the fan wheel 17, comes into the flame pot 23, where it burns with a blue flame.
  • the pressure in the gasification chamber 21 acts on the actuator 37 via the bore 55 ', 55, the bore 77 and the line 35.
  • the greater the pressure acting on the actuator 37 the further the air flap 25 is opened.
  • the ratio between the gasified fuel and the air conveyed is kept practically constant. This is necessary to ensure the correct stoichiometric ratio between fuel and air throughout the control range of the burner.
  • a regulation of the fuel supply is through a device not shown for changing the delivery rate of the fuel pump possible.
  • the valve 29 is also switched over at the same time as the engine 13 is switched off.
  • the pump drive does not stop immediately, so that the fuel pump 15 is still sucked in on the suction side 43.
  • the pump does not act on the suction line 31 but on the branch line 39 and thus on the line 35. This has the consequence that the actuator 37 closes the air flap 25.
  • the vacuum chamber 41 it is not absolutely necessary for the vacuum chamber 41 to have a lower pressure than the atmospheric pressure; because there is overpressure in the gasification chamber 21 during operation. Thus, when the valve 39 switches, hot gas can flow from the gasification chamber 21 into the chamber 41, where it condenses. If the description of suction or vacuum chamber is used in this description, this is to be understood in a broader sense, which also includes the last case described.

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Abstract

Beim Abstellen des Brenners wird das noch in der Vergaserkammer enthaltene, unter Druck stehende Gas abgesaugt. Dazu dient eine Pumpe, z.B. die Brennstoffpumpe (15), und/oder eine Unterdruckkammer (41). Wegen der Schwungmasse des Lüfterrades (17) steht der Motor (13) beim Abschalten nicht sofort still sondern läuft noch aus. Da aber beim Abschalten des Brenners das Ventil (29) umgeschaltet wurde, saugt die Pumpe über die Bohrung (77), die Leitung (35), das Ventil (29) und die Leitung (33) den Inhalt aus der Bohrung (55) und der Vergaserkammer (21) ab. Es tritt kein Gas mehr aus der Düse (79) aus, und die Flamme erlischt rasch. Wegen dem Druckabfall in der Leitung (35) schließt das Stellglied (37) die Luftklappe (25). Von der Pumpe noch in die Bohrung (55) geförderter Brennstoff wird ebenfalls abgesogen und kühlt das Lager (63). Er vermischt sich mit gasförmigem Brennstoff, so daß dieser rasch kondensiert. Die Unterdruckkammer (41) wirkt zusätzlich oder anstelle der Pumpe (15) als Mittel zum Absaugen. Der Unterdruck in der Unterdruckkammer (41) wird durch die Pumpe (15) während des Betriebs des Brenners erzeugt und steht dann nach dem Abstellen zum Absaugen zur Verfügung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von flüssigem Brennstoff in gasförmigem Zustand, wobei der flüssige Brennstoff in einer Vergaserkammer verdampft und dann der vergaste Brennstoff nach Austritt aus der Vergaserkammer unter Zufuhr von Luft verbrannt wird.
  • In der EPA-OS 0 036 128 ist ein Brenner beschrieben, bei dem der Brennstoff unter Luftabschluss verdampft wird. Die Verdampfung erfolgt in einer Vergaserkammer, wobei ein durch den Motor angetriebener Wischer vorgesehen ist, welcher den Brennstoff verteilt und eine Bildung von Ablagerungen an den Wänden verhindert, so dass kein schädlicher Einfluss von Ablagerungen auf die Verdampfung des Brennstoffes auftritt. Im Betrieb entsteht in der Vergaserkammer ein unter Druck stehendes Brennstoffgas, das durch eine Düse austritt und mit Luft vermischt verbrannt wird. Die Luft wird durch einen Lüfter gefördert. Eine regelbare Luftklappe ist vorgesehen, um die Luftzufuhr zu regeln. Um einen optimalen Wirkungsgrad zu erreichen, sollte die Luftzufuhr in einem genauen Verhältnis zur Brennstoffzufuhr stehen. Zu diesem Zwecke wird beim bekannten Brenner die Luftklappe auf eine bestimmte Brennerleistung eingestellt. Nachteilig ist dabei, dass im Betrieb des Brenners keine Regelung der Brennerleistung entsprechend dem Wärmebedarf vorgesehen ist. Nachteilig ist ferner, dass bei einer Veränderung der Viskosität des Brennstoffes mehr oder weniger Brennstoff gefördert wird und somit der Brenner unter Sauerstoffmangel oder Sauerstoffüberschuss gefahren wird, wobei der Wirkungsgrad abfällt und gegebenenfalls der CO-Gehalt der Rauchgase unzulässige Werte erreicht. Dadurch können Sicherheits- und Umweltschutzprobleme entstehen. Solche Probleme entstehen auch beim Abstellen des Brenners, wenn die Luftzufuhr aufhört, aber die Flamme immer noch weiterbrennt, weil aus der Vergaserkammer weiterhin unter Druck stehendes Gas austritt. Beim bekannten Brenner ist daher in der Vergaserkammer ein Auslassventil vorgesehen, das normalerweise durch Ueberdruck im Innern der Vergaserkammer offen gehalten wird. Ein Magnetventil dient dazu, beim Abschalten des Brenners Ueberdruck in der Vergaserkammer abzulassen. Es ist daher möglich, den Brenner zum Erlöschen zu bringen, wenn der Ueberdruck in der Vergaserkammer durch Betätigen des Magnetventils abgesenkt wird. Dabei wird die Vergaserkammer über das Magnetventil an die Brennstoffrückführleitung angeschlossen, wodurch auch vermieden wird, dass vergaster Brennstoff verloren geht. Dieser kondensiert sich vielmehr in der Brennstoffrückführleitung. Diese Massnahmen zur Verhinderung des Austritts von unverbranntem vergastem Brennstoff nach dem Abstellen des Brenners haben jedoch den Nachteil, dass sie öfters Anlass zu Störungen geben. Besonders störungsanfällig ist das hohen Temperaturen ausgesetzte Ueberdruckventil im Innern der Vergaserkammer, da es leicht verschmutzt und unter Korrosion leidet. Des weiteren arbeitet die Einrichtung relativ träge, da es verhältnismässig lange Zeit dauert, bis der Druck in der Vergaserkammer abgebaut ist. Dies ist besonders auch deshalb der Fall, weil nach dem Abstellen der Pumpe diese bis zum Stillstehen des Antriebsmotors noch Brnnstoff in die Kammer pumpt, welcher noch weiter verdampft. Die Flamme kommt daher erst einige Sekunden nach dem Abschalten des Brenners zum Erlöschen.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das auch während des Betriebs des Brenners eine Regelung der Brennerleistung entsprechend dem Wärmebedarf ermöglicht.
  • Gemäss der Erfindung wird dies beim eingangs erwähnten Verfahren dadurch erreicht, dass die Menge der zugeführten Luft in Abhängigkeit des Drucks in der Vergaserkammer geregelt wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass das stöchiometrische Verhältnis zwischen Brennstoff und Luft durch Faktoren wie Temperatur und Viskosität des Brennstoffs oder Aenderung der Förderleistung der Brennstoffpumpe praktisch nicht beeinflusst wird, und zwar über den ganzen Regelbereich der Brennerleistung. Dementsprechend ist auch der Wirkungsgrad im ganzen Regelbereich gross, und es werden Umweltschutzprobleme durch CO und Russ vermieden.
  • Solche Probleme werden auch dadurch weiter vermieden, dass der vergaste Brennstoff beim Abstellen des Vergasungsbrenners aus der Vergaserkammer abgesogen wird. Dies hat den Vorteil, dass im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik der Druck in der Vergaserkammer rasch abfällt. Dadurch erübrigt sich das störungsanfällige Auslassventil des vorbekannten Brenners, welches dazu diente, den Austritt von Gas zu unterbrechen, bevor der Druck in der Kammer auf den Umgebungsdruck abgesunken ist.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren nimmt bewusst in Kauf, dass im Gegensatz zum vorbekannten Ablassen des Ueberdrucks zusätzliche Mittel zum Absaugen, z.B. eine Pumpe, notwendig sind. Dieser vorerst als unvermeidlich erscheinende Aufwand bringt jedoch den Vorteil, dass die Betriebssicherheit des Brenners wesentlich erhöht wird, da auf das störungsanfällige Auslassventil in der heissen Vergaserkammer verzichtet werden kann. Dies wiederum hat den Vorteil, dass keine Gefahr mehr besteht, dass wegen einer Störung eines Auslassventils die Flamme unter Luftmangel brennt. Es wird somit auch vermieden, dass viel Kohlenmonoxyd und Russ entsteht.
  • Zweckmässigerweise erfolgt das Absaugen mittels einer Pumpe und/oder einer Unterdruckkammer. Bei der Verwendung einer Pumpe ist Energie zum Antrieb der Pumpe während des Absaugvorgangs nötig, währenddem bei der Verwendung einer Unterdruckkammer die Energie zur Erzeugung des Unterdrucks in der Unterdruckkammer bereits vor dem Absaugvorgang benötigt wird. Die Verwendung einer Unterdruckkammer hat den Vorteil, dass der Absaugvorgang sehr rasch erfolgen kann, wobei aber die vorangehende Erzeugung des Unterdrucks in der Unterdruckkammer sich über einen weit längeren Zeitraum erstrecken kann.
  • Zweckmässigerweise wird die Pumpe zum Absaugen des vergasten Brennstoffes aus der Vergaserkammer auch zur Förderung des Brennstoffes während des Betriebs des Brenners verwendet. Dies macht eine zusätzliche Pumpe überflüssig, so dass zu den bereits beschriebenen Vorteilen der Erfindung noch hinzukommt, dass der bisherige Aufwang, nämlich das Auslassventil, erspart wird.
  • Es ist auch nicht notwendig, dass spezielle Massnahmen vorgesehen werden, um die Pumpe während des Absaugvorgangs durch den Motor anzutreiben, wenn dafür gesorgt wird, dass mindestens ein Teil der zum Absaugen benötigten Energie durch eine Schwungmasse zum weiteren Antrieb der Pumpe nach dem Abstellen des Antriebsmotors für den Vergasungsbrenner geliefert wird. Dies kann beispielsweise durch geeignete Ausbildung des Lüfterrades oder eine Schwungmasse erzielt werden.
  • Es ist zweckmässig, wenn mindestens ein Teil der zum Absaugen benötigten Energie durch Unterdruck in einer Unterdruckkammer geliefert wird. Dieser Unterdruck in der Unterdruckkammer wird vorteilhaft durch die Pumpe während des Betriebs des Vergaserbrenners erzeugt. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass zum Absaugen immer genügend Energie zur Verfügung steht.
  • Vorteilhaft wird zur Beschleunigung der Kondensation des vergasten Brennstoffes dieser mit flüssigem Brennstoff vermischt. Dadurch werden Komplikationen vermieden, die durch Gasblasen entstehen können. Die gewünschte Vermischung kann dadurch erfolgen, dass beim Abstellen des Brenners Brennstoff aus der Pumpe in den Kanal fliesst, durch den der vergaste Brennstoff aus der Vergaserkammer abgesogen wird. Dies kann mit einfachen Mitteln erreicht werden.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um die Luftklappe des Brenners entsprechend dem Druck in der Vergaserkammer zu verstellen. Auf diese Weise wird das stöchiometische Verhältnis zwischen Verbrennungsluft und Gas im ganzen Regelbereich der Brennerleistung aufrecht erhalten. Beim Abstellen des Brenners fällt der Druck in der Vergaserkammer, so dass die Luftklappe schliesst und ein Auskühlen des Kessels durch ein infolge des Kaminzuges durch den Brenner fliessenden Luftstrom verhindert wird. Zweckmässigerweise sind als Mittel zur Verstellung der Luftklappe ein Stellglied und eine Leitung, welche das Stellglied mit der Vergaserkammer verbindet, vorgesehen. Dies ergibt eine sehr einfache Konstruktion. Es wäre aber auch möglich, einen elektrischen Druckfühler vorzusehen, der über ein elektrisches Stellglied die Luftklappe verstellt. Diese Vorrichtung ist gekennzeichnet durch ein Ventil, durch das die Pumpe und/ oder die Unterdruckkammer an die Vergaserkammer anschliessbar ist. Dieses Ventil ist vorteilhaft ein Magnetventil. Dies ermöglicht eine einfache Steuerung des Ventils durch ein elektrisches Signal.
  • Zweckmässigerweise ist die Unterdruckkammer im Betrieb des Brenners an die Ansaugseite der Pumpe angeschlossen. Wenn also der Brenner läuft, wird in der Unterdruckkammer ein Unterdruck erzeugt, der dann beim Abstellen des Brenners zum Absaugen zur Verfügung steht. Zweckmässigerweise ist in der Brennstoffsaugleitung eine Drossel vorgesehen. Dadurch wird die Bildung eines genügenden Unterdruckes sichergestellt. Vorteilhaft bildet die Unterdruckkammer einen Teil der Pumpe. Sie kann beispielsweise im Pumpengehäuse ausgebildet sein. Dies ergibt eine besonders einfache und billige Konstruktion.
  • Das Ventil ist zweckmässigerweise darart ausgebildet, dass es die Ansaugseite der Pumpe und/oder die Unterdruckkammer während des Betriebs des Brenners mit der Brennstoffsaugleitung und beim Abstellen des Brenners mit der Vergaserkammer verbindet. Bei dieser Ausbildung genügt eine einzige Pumpe sowohl zur Brennstoffförderung als auch zum Absaugen des vergasten Brennstoffes aus der Vergaserkammer.
  • Von Vorteil ist, wenn die Verbindung des Ventils zur Vergaserkammer über den gleichen Kanal erfolgt, der auch der Zufuhr von Brennstoff zur Vergaserkammer dient. Dies hat den Vorteil, dass nicht blsoss vergaster Brennstoff aus der Vergaserkammer abgesogen wird, sondern, dass auch verhindert wird, dass frischer Brennstoff zur Vergaserkammer gelangt. Es erfolgt auch eine Durchmischung von vergastem Brennstoff und frischem Brennstoff, wodurch die Kondensation des vergasten Brennstoffes beschleunigt wird.
  • Durch den genannten Kanal kann auch die Welle eines Reinigungsorgans für die Vergaserkammer führen. Dies bringt eine weitere konstruktive Vereinfachung, weil dann nur eine Oeffnung für die Brennstoffzufuhr, das Absaugen und die Welle für das Reinigungsorgan notwendig ist.
  • Vorteilhaft ist der genannte Kanal im Betrieb praktisch waagrecht angeordnet und weist am Boden eine Bohrung auf, welche mit dem Ventil verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass beim Absaugen zuerst vor allem Brennstoff aus dem Kanal abgesogen wird, um die Verdampfung von weiterem Brennstoff in der Vergaserkammer zu verhindern. Wenn es auch möglich wäre, ein weiteres Ventil vorzusehen, um ein Fördern von Brennstoff während des Absaugens zu verhindern, wird hier bewusst eine Förderung von Brennstoff während des Absaugens aufrecht erhalten, aber daran gehindert, dass die Förderung bis zur Vergaserkammer erfolgt. Die weitere Förderung von Brennstoff hat den bereits erwähnten Vorteil, dass durch die Kühlwirkung des geförderten Brennstoffes die Kondensation des abgesogenen Gases beschleunigt wird.
  • Vorteilhaft ist die Welle des Reinigungsorgans durch mindestens ein Lager im genannten Kanal gelagert und sind Mittel vorgesehen, um das Lager auch beim Absaugen des vergasten Brennstoffes durch flüssigen Brennstoff zu kühlen. Durch diese Kühlung wird eine Beeinträchtigung des Lagers beim Absaugen der heissen Brennstoffgase durch den Kanal verhindert.
  • Die genannten Mittel zum Kühlen werden vorteilhaft durch eine Aussparung in der Welle und eine Aussparung auf der Unterseite des Lagers gebildet. Dies ermöglicht es, dass während des Absaugvorgangs Brennstoff durch die Aussparung in der Welle in Richtung zur Vergaserkammer fliessen kann, wobei dann der Brennstoff durch die Aussparung auf der Unterseite des Lagers vermischt mit verdampftem Brennstoff zurückfliessen kann.
  • Vorteilhaft ist das Ventil ausser mit der Vergaserkammer auch noch mit einem Stellglied einer Luftklappe verbunden, um die Luftklappe entsprechend dem Druck in der Vergaserkammer zu verstellen und beim Abstellen des Brenners zu schliessen. Wird viel Brennstoff in der Vergaserkammer verdampft, ist der Druck hoch, so dass das Stellglied die Luftklappe weiter öffnet, um mehr Luft zur Flamme zu fördern. Auf diese Weise wird das stöchiometrische Verhältnis zwischen Verbrennungsluft und Gas im ganzen Regelbereich der Brennerleistung aufrecht erhalten. Beim Abstellen des Brenners fällt der Druck in der Vergaserkammer, so dass die Luftklappe schliesst und ein Auskühlen des Kessels durch einen infolge des Kaminzuges durch den Brenner fliessenden Luftstrom verhindert.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemässen Brenners, wobei die Gehäuseteile und ein Teil der Brennerorgane im Schnitt dargestellt sind,
    • Fig. 2 einen vergrösserten Ausschnitt der Lagerung der Antriebswelle für das Reinigungsorgan und
    • Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III von Fig. 2.
  • Die schematische Darstellung von Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch das Lüftergehäuse 11 des Brenners, wobei die einzelnen Organe des Brenners teilweise im Schnitt sichtbar sind. Bei diesen Organen handelt es sich um den Motor 13, an welchem vorn die Brennstoffpumpe 15 und hinten das Lüfterrad 17 angeordnet sind. Sowohl die Brennstöffpumpe 15 als auch das Lüfterrad 17 werden von einer gemeinsamen Welle 19 angetrieben. Die Vergaserkammer 21 ist an der Brennstoffpumpe 15 angeordnet. Vorn an der Vergaserkammer 21 befindet sich der Flammtopf 23. Mit dem Bezugszeichen 25 ist die Luftklappe bezeichnet. Der Klemmflansch 27 dient der Befestigung des Brenners am Heizkessel. Nicht eingezeichnet in Fig. 1 sind weitere, zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht notwendige Organe, wie z.B. Zündelektroden, Zündtransformator usw. Schematisch dargestellt ist ein Magnetventil 29, über welches im Betrieb des Brenners Brennstoff von der Saugleitung 31 über eine Drossel 32 zur Brennstoffpumpe 15 fliesst. Die Drossel 32 kann auch Teil des Magnetventils 29 darstellen. Die Leitung 33, welche bei der gezeigten schematischen Darstellung das Ventil 29 mit der Brennstoffpumpe 15 verbindet, ist in der Regel überflüssig, da das Ventil 29 direkt an der Brennstoffpumpe 15 angeordnet werden kann. Der Kanal 55 zur Vergaserkammer 25 ist über die Leitung 35 mit einem Stellglied 37 zum Verstellen der Luftklappe verbunden. Wie später noch in Details ausgeführt werden wird, wirkt über die Leitung 35 der in der durch die elektrische Heizung 38 beheizten Vergaserkammer 21 herrschende Druck auf das Stellglied 37 ein, um die Luftklappe 25 entsprechend diesem Druck zu verstellen. Eine Abzweigleitung 39 verbindet die Leitung 35 mit dem Ventil 29, um beim Abstellen des Brenners ein Absaugen von flüssigem und gasförmigem Brennstoff zu ermöglichen, wie das später noch näher erläutert wird. Mit der Bezugsziffer 41 wird eine schematisch angedeutete Unterdruckkammer bezeichnet, welche allein oder zusammen mit der Pumpe 15 beim Abstellen des Brenners, bei welchem auch das Ventil 29 umgeschaltet wird, ein Absaugen ermöglicht. Die Unterdruckkammer 41 ist mit der Ansaugseite 43 der Pumpe 15 verbunden. Zweckmässigerweise wird die in der Zeichnung schematisch dargestellte Unterdruckkammer 41 im Pumpengehäuse 15 ausgebildet.
  • Als Pumpe 15 kann eine übliche Brennstoffpumpe verwendet werden. Für das beschriebene Ausführungsbeispiel wurde eine Zahnradpumpe vom Typ "Fuelmaster" mit trochoider Verzahnung verwendet, wie sie von der Fuelmaster Manufacturing Company, Rijswijk Z.H., Holland hergestellt wird. Es wurden einige Aenderungen am Gehäuse vorgenommen. So zeigt das Ausführungsbeispiel ein Pumpengehäuseteil 49, an welchem auch der Vergasergehäuseteil ' 51 ausgebildet ist. Der Auslass 53 der Pumpe führt zu einer zentralen Bohrung 55 im Gehäuseteil 49. Diese Bohrung 55 verbindet die Brennstoffpumpe 15 mit der Vergaserkammer 21. Die Bohrung 55 dient also als Kanal für die Zufuhr von Brennstoff zur Vergaserkammer. Des weiteren dient die Bohrung 55 der Aufnahme der vom Motor 13 angetriebenen Welle 57 für ein Reinigungsorgan 59 in der Vergaserkammer 21. Schliesslich dient die Bohrung 55 auch dazu, nach dem Abstellen des Brenners vergasten Brennstoff aus der Vergaserkammer 21 abzusaugen.
  • Wie dies am besten aus den vergrösserten Abbildungen der Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, ist die Welle 57 durch zwei Lagerbüchsen 61 und 63 in der Bohrung 55 gelagert. Zwischen diesen Lagern befindet sich eine Büchse 64, die oben und unten eine Abflachung 65, 67 aufweist. Eine Bohrung 69 erlaubt den Durchfluss von Brennstoff in die Bohrung 71 der Büchse. Da die Welle 57 eine Aussparung 73 aufweist, kann der Brennstoff weiter durch den verengten Teil 55' der Bohrung 55 zur Vergaserkammer 21 fliessen.
  • Das Lager 63 weist unten eine Aussparung 75 auf, durch welche beim Absaugen flüssiger und gasförmiger Brennstoff zur Bohrung 77 und von dort durch die Leitungen 35, 39 zum Ventil 29 fliessen kann.
  • Im Betrieb des Brenners treibt der Motor 13 die Brennstoffpumpe 15 an. Die Brennstoffpumpe 15 saugt über die Saugleitung 31, das Ventil 29, die Leitung 33 Brennstoff an und fördert einen Teil desselben zum Auslass 53, währenddem ein anderer Teil in die Rückleitung 76 zurück zum Brennstofftank gefördert wird. Der Brennstoff, der durch den Auslass 53 gefördert wird, fliesst durch die Bohrung 55 zur Vergaserkammer 21. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, führt der Weg des Brennstoffes aus dem Auslass 53 in die Bohrung 69 und kann dann dank der Aussparung 73 durch das Lager 63 in den verengten Teil 55' der Bohrung 55 fliessen. Der Brennstoff verdampft in der Vergaserkammer 21 und erzeugt in dieser einen Druck. Dank diesem Druck verlässt der vergaste Brennstoff die Kammer durch die Düse 79 und kommt zusammen mit der vom Lüfterrad 17 geförderten Luft in den Flammtopf 23, wo er mit blauer Flamme verbrennt. Der Druck in der Vergaserkammer 21 wirkt über die Bohrung 55', 55, die Bohrung 77 und die Leitung 35 auf das Stellglied 37. Je grösser der auf das Stellglied 37 wirkende Druck ist, desto weiter wird die Luftklappe 25 geöffnet. Auf diese Weise wird das Verhältnis zwischen vergastem Brennstoff und geförderter Luft praktisch konstant gehalten. Dies ist notwendig, um im ganzen Regelbereich des Brenners für das richtige stöchiometrische Verhältnis zwischen Brennstoff und Luft zu sorgen. Eine Regelung der Brennstoffzufuhr ist durch eine nicht eingezeichnete Einrichtung zur Veränderung der Förderleistung der Brennstoffpumpe möglich.
  • Wird der Brenner abgestellt, so wird gleichzeitig mit dem Abschalten des Motors 13 auch das Ventil 29 umgeschaltet. In- .folge der Schwungmasse von Motoranker und Lüfterrad 17 hört der Pumpenantrieb nicht sofort auf, so dass an der Ansaugseite 43 der Brennstoffpumpe 15 immer noch angesogen wird. Da aber das Ventil umgeschaltet hat, wirkt die Pumpe nicht auf die Saugleitung 31 sondern auf die Abzweigleitung 39 und somit auf die Leitung 35. Dies hat zur Folge, dass das Stellglied 37 die.Luftklappe 25 schliesst. Des weiteren erfolgt eine Saugwirkung auf die Bohrung 77, die mit der Leitung 35 verbunden ist. Wie der Auslass 53 ist aber auch die Bohrung 77 mit der zentralen Bohrung 55 verbunden. Es wird somit flüssiger Brennstoff aus der zentralen Bohrung 55 und gasförmiger Brennstoff aus der Vergaserkammer 21 abgesaugt.
  • Während aber auf der einen Seite die Pumpe Brennstoff aus der Bohrung absaugt, wird auf der anderen Seite über den Auslass 53 immer noch Brennstoff in die Bohrung 55 gefördert. Es wäre möglich, diese Förderung durch ein Ventil zu unterbrechen. Dies wird aber nicht gemacht, sondern der geförderte flüssige Brennstoff wird mit dem vergasten Brennstoff gemischt, so dass dieser rasch kondensiert. Gleichzeitig dient der geförderte flüssige Brennstoff zur Kühlung des Lagers 63. Der Brennstoff fliesst nämlich über den Auslass 53, die Bohrung 69 und entlang der Aussparung 73 durch das Lager 63 und dann wieder zurück durch die Aussparung 75 zur Bohrung 77.
  • Beim gezeigten Ausführungsbeispiel übt nicht nur die Pumpe eine Absaugwirkung aus, sondern auch die Unterdruckkammer 41. In dieser Unterdruckkammer 41 wird bei eingeschaltetem Brenner durch die Pumpwirkung der Pumpe 15 ein Unterdruck erzeugt, da der Brennstoff durch die Drossel 32 fliessen muss. Der Unterdruck wirkt nach dem Abstellen des Brenners und dem Umschalten des Ventils 29 auf die Zweigleitung 39 ein, wie dies vorher in Bezug auf die Pumpe 15 beschrieben wurde. Eine solche Unterdruckkammer kann daher anstelle der Pumpe oder zusätzlich zu dieser verwendet werden.
  • Es ist aber nicht unbedingt notwendig, dass in der Unterdruckkammer 41 ein geringerer Druck als der atmosphärische Druck besteht; denn in der Vergaserkammer 21 herrscht während dem Betrieb Ueberdruck. Schaltet somit das Ventil 39, so kann auf jeden Fall heisses Gas aus der Vergaserkammer 21 in die Kammer 41 fliessen, wo es kondensiert. Wenn somit in dieser Beschreibung von Absaugen oder Unterdruckkammer die Rede ist, ist dies in einem weiteren Sinn zu verstehen, der auch den zuletzt geschilderten Fall umfasst.

Claims (22)

1. Verfahren zum Verbrennen von flüssigem Brennstoff in gasförmigem Zustand, wobei der flüssige Brennstoff in einer Vergaserkammer verdampft und dann der vergaste Brennstoff nach Austritt aus der Vergaserkammer unter Zufuhr von Luft verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der zugeführten Luft in Abhängigkeit des Drucks in der Vergaserkammer geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vergaste Brennstoff beim Abstellen des Vergasungsbrenners aus der Vergaserkammer (21) abgesogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Absaugen mittels einer Pumpe (15) und/oder einer Unterdruckkammer (41) erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (15) zum Absaugen des vergasten Brennstoffes aus der Vergaserkammer (21) auch zur Förderung des Brennstoffes während des Betriebs des Brenners verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der zum Absaugen benötigten Energie durch eine Schwungmasse (17) zum weiteren Antrieb der Pumpe (15) nach dem Abstellen des Antriebsmotors (13) für den Vergasungsbrenner geliefert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck in der Unterdruckkammer (41) durch die Pumpe (15) während des Betriebs des Vergasungsbrenners erzeugt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beschleunigung der Kondensation des vergasten Brennstoffes dieser mit flüssigem Brennstoff vermischt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermischung dadurch erfolgt, dass beim Abstellen des Brenners Brennstoff aus der Pumpe (15) in einen,Kanal (55) fliesst, durch den der vergaste Brennstoff aus der Vergaserkammer (21) abgesogen wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (35, 37) vorgesehen sind, um die Luftklappe (25) des Brenners entsprechend dem Druck in der Vergaserkammer (21) zu verstellen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Verstellung der Luftklappe (25) durch ein Stellglied (37) und eine Leitung (35), welche das Stellglied (37) mit der Vergaserkammer (21) verbindet, gebildet werden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch ein Ventil (29), durch das die Pumpe (15) und/oder die Unterdruckkammer (41) an die Vergaserkammer (21) angeschlossen wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil ein Magnetventil ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckkammer (41) im Betrieb des Brenners an die Ansaugseite (43) der Pumpe (15) angeschlossen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennstoffsaugleitung (31) eine Drossel (32) vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckkammer (41) einen Teil der Pumpe (15) bildet.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (29) derart ausgebildet ist, dass es die Ansaugseite (43) der Pumpe (15) und/oder die Unterdruckkammer (41) während des Betriebs des Brenners mit der Brennstoffsaugleitung (31) und beim Abschalten des Brenners mit der Vergaserkammer (21) verbindet.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Ventils (29) zur Vergaserkammer (21) über den gleichen Kanal (55) erfolgt, der auch der Zufuhr von Brennstoff zur Vergaserkammer (21) dient.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass durch den genannten Kanal (55) auch die Welle (57) des Reinigungsorgans (59) für die Vergaserkammer (21) führt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte kanal (55) im Betrieb praktisch waagrecht angeordnet ist und am Boden eine Bohrung (77) aufweist, welche mit dem Ventil (29) verbunden ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (57) des Reinigungsorgans (59) durch mindestens ein Lager (63) im genannten Kanal (55) gelagert ist, und dass Mittel (73, 75, 64) vorgesehen sind, um das Lager (63) auch beim Absaugen des vergasten Brennstoffes durch flüssigen Brennstoff zu kühlen.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel zum Kühlen durch eine Aussparung (73) in der Welle (57) und eine Aussparung (75) auf der Unterseite des Lagers (63) gebildet werden.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (29) ausser mit der Vergaserkammer (21) auch noch mit dem Stellglied (37) der Luftklappe (25) verbunden ist, um die Luftklappe entsprechend dem Druck in der Vergaserkammer zu verstellen und beim Abstellen des Brenners zu schliessen.
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