Verdampfer für flüssigen Brennstoff zur Erzeugung eines Brennstoff-Luft-Gemisches

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdampfer für flüssigen Brennstoff zur Erzeugung eines Brennstoff-Luft-Gemisches mit einem Verdunstungskörper für den Brennstoff, der innerhalb eines Strömungsraumes für Verbrennungsluft angeordnet ist. Die von der Verbrennungsluft angeströmte Oberfläche des Verdunstungskörpers ist mit Brennstoff benetzt.

[0002] Verdampfer dieser Art sind bekannt. So wird beispielsweise in DE-C2-3 122 770 eine Einrichtung zur Ausbildung eines zündfähigen Gemisches aus flüssigem Brennstoff und Verbrennungsluft beschrieben, bei der der Brennstoff von einer von Brennstoff benetzten Oberfläche in vorgewärmte Verbrennungsluft verdunstet, die an der Oberfläche vorbeiströmt. Dabei treten jedoch beispielsweise bei Verwendung von Heizöl als Flüssigbrennstoff an der Verdunstungsfläche Ablagerungen auf, die den Langzeitbetrieb des Verdampfers beeinträchtigen. Auch ist unter Berücksichtigung des sich auf dem Verdunstungskörper infolge Schwerkraftförderung bildenden Rieselfilms, dessen Verdunstungsoberfläche nicht ausreichend gross ausgebildet werden kann, die Lufttemperatur höher einzustellen, als es zur Vermeidung von Crackprodukten im Heizöl wünschenswert wäre. Schwierig ist es ausserdem, den Austrag von vom Brennstoff-Luft-Gemisch mitgerissenen Brennstofftröpfchen zu vermeiden, um ein nur aus Brennstoffdampf und Verbrennungsluft zusammengesetztes Brennstoff-Luft-Gemisch und damit eine schadstoffarme Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemisches zu erreichen.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und einen Verdampfer für flüssigen Brennstoff zu schaffen, der bei grosser Verdunstungsoberfläche auf kleinem Raum die Erzeugung eines in seiner Qualität gleichmässigen Brennstoff-Luft-Gemisches gestattet.

[0004] Diese Aufgabe wird bei einem Verdampfer der eingangs genannten Art gemäss der Erfindung durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Als Verdunstungskörper im Strömungsraum dient eine umwälzbare Kugelschüttung, deren Temperatur durch Wärmeleitung von den Wänden des Strömungsraumes her eingestellt wird. Dabei stellt sich durch die Umwälzung der Kugelschüttung und die Wärmeübertragung auf die sich jeweils am Rande der Kugelschüttung in wärmeleitender Verbindung mit den temperierten Wänden des Strömungsraumes befindenden Kugeln eine rasche und gleichmässige Erwärmung der Kugelschüttung ein. Die von der Kugelschüttung zur Verfügung gestellte grosse Verdunstungsoberfläche erlaubt darüber hinaus die Ausbildung verhältnismässig dünner Brennstoffilme, die unter Vermeidung von Übertemperaturen aufheizbar sind. Das Umwälzen der Kugeln bringt darüber hinaus eine ständige Bewegung und Verlagerung der Verdunstungskörper mit sich, so dass sich Schlierenströmungen vermeiden lassen, die zu ungleichmässiger Ausbildung des Brennstoff-Luft-Gemisches führen.

[0005] In weiterer Ausbildung der Erfindung ist im Strömungsraum eine Umwälzeinrichtung für die Kugeln der Kugelschüttung drehbar gelagert, Patentanspruch 2. Die Umwälzeinrichtung kann radial ausgerichtete oder auch in Schraubenlinien angeordnete Flügel aufweisen, die die Lage der Kugeln verändern und dafür Sorge tragen, dass die Kugeln wechselseitig mit den temperierten Wänden des Strömungsraumes in Berührung kommen und sich auf die für die Verdunstung des Brennstoffs gewünschte Temperatur einstellen.

[0006] Zur Benetzung der Kugelschüttung mit Brennstoff ist es nach Patentanspruch 3 vorgesehen, in den Strömungsraum Verbrennungsluft einzuführen, die den flüssigen Brennstoff in feiner Verteilung enthält. Von der Verbrennungsluft wird der Brennstoff in die Kugelschüttung eingetragen. Der Brennstoff schlägt sich dort zumindest teilweise zunächst auf die Oberfläche der Kugeln nieder und wird dann durch Aufheizen von Brennstoff und Verbrennungsluft entsprechend dem dabei steigenden Partialdruck des Brennstoffs in die Verbrennungsluft verdunstet. Das sich dabei ausbildende Brennstoff-Luft-Gemisch verbrennt in vorteilhafter Weise sehr schadstoffarm.

[0007] Verbrennungsluft und Brennstoff können dem Verdampfer in vorteilhafter Weise bei Umgebungstemperatur zugeführt werden. Die Verbrennungsluft und der von ihr in feiner Verteilung mitgeführte Brennstoff treten somit kalt im Eingangsbereich des Verdampfers ein. Damit das sich auf diese Weise während des Betriebszustandes einstellende Temperaturprofil im Verdampfer von Betriebsbeginn an auch schon in der Startphase vorhanden ist, weist der Verdampfer nach Patentanspruch 4 im Eingangsbereich für die Verbrennungsluft eine Kühlzone auf. Die Wände des Strömungsraumes werden im Eingangsbereich also von einem Kühlmittel gekühlt. Im übrigen sind die Wände des Strömungsraumes beheizt.

[0008] Das im Strömungsraum gebildete Brennstoff-Luft-Gemisch wird aus dem Strömungsraum in eine Gemischkammer geleitet, die an ihrem Ausgang zur Brennkammer hin abschliessbar ist. Es lässt sich so sowohl in der Startphase als auch beim Abschalten der Zugang von brennbarem Brennstoff-Luft-Gemisch zur Brennkammer vollständig absperren. Um gegebenenfalls vom Brennstoff-Luft-Gemisch mitgeführte, nicht verdampfte Brennstoffteilchen noch vor Eintritt in die Brennkammer abscheiden zu können, ist nach Patentanspruch 6 in der Gemischkammer eine Einrichtung zur Umlenkung des Brennstoff-Luft-Gemischstromes angeordnet. Bevorzugt wird diese Einrichtung vom Verschluss der Brennkammer bei dessen Offenstellung gebildet, Patentanspruch 7.

[0009] Zur Beheizung der Wände des Strömungsraumes ist nach Patentanspruch 8 eine elektrische Heizung vorgesehen. Diese Heizung dient vor allem zum Vorheizen des Strömungsraumes in der Startphase bevor mit Brennstoff beladene Verbrennungsluft in den Strömungsraum eintritt. Während des Betriebes lässt sich der Strömungsraum nach Patentanspruch 9 vorteilhaft mit einem Teilstrom des Brennstoff-Luft-Gemisches beheizen, der aus der Gemischkammer entnommen und gezündet wird. Das Verbrennungsgas wird nach Wärmeaustausch mit den Wänden des Strömunasraumes in die Brennkammer abgeleitet. Es lässt sich alternativ dazu auch heisses Abgas zur Erwärmung des Strömungsraumes einsetzen, Patentanspruch 10, Bei Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemisches in einem Motor lässt sich hierzu das Motorgas benutzen.

[0010] Zweckmässig ist es, beim Eintragen des Brennstoffs in feiner Verteilung in die Verbrennungsluft, also noch vor Eintritt der mit Brennstoff beladenen Verbrennungsluft in den Strömungsraum, das Gemisch zu dosieren. Nach Patentanspruch 11 befindet sich deshalb vor dem Strömungsraum eine regulierbare Gemischdosierung. Bevorzugt besteht die Gemischdosierung aus gegeneinander verstellbaren Scheiben mit Durchströmöffnungen, die bei Verstellungen der Scheiben ihren Durchtrittsquerschnitt für die Verbrennungsluft und den in feiner Verteilung eingetragenen Brennstoff verändern, Patentanspruch 12. Die Gemischdosierung ist in Strömungsrichtung der Verbrennungsluft gesehen hinter einer Einspritzdüse für flüssigen Brennstoff angeordnet. Patentanspruch 13. Die Sprührichtung der Einspritzdüse ist gegen die Scheiben der Gemischdosierung gerichtet, und versprüht den Brennstoff im Überschuss. Zum Auffangen und Ableiten des überschüssigen Brennstoffes mündet im Bereich der Gemischdosierung eine Brennstoffableitung, Patentanspruch 14. Der überschüssige Brennstoff wird in den Brennstoffbehälter zurückgeführt. Zur Unterstützung der Gemischdosierung und um das benötigte Brennstoff-Luft-Gemisches rasch regeln zu können, ist die zum Strömungsraum geführte Verbrennungsluftmenge noch vor Zugabe von Brennstoff einstellbar, Patentanspruch 15.

[0011] Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, das in der Zeichnung schematisch wiedergegeben ist. Die Zeichnung zeigt im einzelnen:

Figur 1 Verdampfer im Längsschnitt gemäss Schnittlinie 1/1 nach Figur 2

Figur 2 Querschnitt des Verdampfers gemäss Schnittlinie 11/11 nach Figur 1.

[0012] In der Zeichnung ist ein waagrecht angeordneter Verdampfer dargestellt mit einer Zuleitung 1 für Verbrennluft, einer Einspritzdüse 2 für flüssigen Brennstoff, einem von der Verbrennungsluft durchströmbaren Strömungsraum 3 mit einer Kugelschüttung 4, auf der sich ein in die Verbrennungsluft verdunstender Brennstoffilm bildet, sowie mit einer Gemischkammer 5 für das aus dem Strömungsraum 3 abziehende Brennstoff-Luft-Gemisch, das schliesslich durch einen Flammenhalter 6 hindurch in eine Brennkammer 7 einströmt und dort gezündet wird. Die Zuleitung 1 für Verbrennungsluft mündet in eine Vorkammer 8, in der zwischen Einspritzdüse 2 und Eintritt zum Strömungsraum 3 eine Gemischdosierung 9 angeordnet ist. Die Gemischdosierung 9 besteht aus zwei Scheiben 10,11 mit Durchströmöffnungen 12, 13, deren Durchtrittsquerschnitt mittels einer Verstelleinrichtung 14 veränderbar ist. Es lässt sich so die Menge des von der Verbrennungsluft in feiner Verteilung mitgeschleppten Brennstoffs auch bei konstantem Eintrag von Brennstoff über die Einspritzdüse 2 den gewünschten stöchiometrischen Bedingungen für die Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemisches entsprechend einstellen. Im Ausführungsbeispiel weist die Gemischdosierung 9 in ihrem Randbereich Schlitze 15 auf, durch die Verbrennungsluft auch bei geschlossenen Durchtrittsöffnungen 12, 13 in die Kugelschüttung 4 einströmen kann. Die Strömungswege der Verbrennungsluft in der Vorkammer 8 sind durch Strömungslinien a markiert.

[0013] Die in die Vorkammer 8 eintretende Verbrennungsluft belädt sich hier mit Brennstoff, der von der Einspritzdüse 2 versprüht wird, und führt diesen in feiner Verteilung in den Strömungsraum 3 ein. Vom Brennstoffnebel wird die Oberfläche der Kugeln 16 der Kugelschüttung 4 benetzt. Es bildet sich auf den Kugeln ein sehr dünner Brennstoffilm aus. Die Kugelschüttung 4 wird im Strömungsraum 3 durch zwei entfernbare Frontplatten 17 gehalten, die den Strömungsraum in seinem Eingangsbereich 18 für Brennstoff und Verbrennungsluft sowie zur Gemischkammer 5 hin begrenzen. Die Frontplatten 17 sind netzartig ausgebildet und weisen Ausnehmungen mit Öffnungsweiten auf, die geringer bemessen sind, als die Durchmesser der Kugeln 16.

[0014] Mittels einer Umwälzeinrichtung 19 mit in der Kugelschüttung 4 hineinragenden Flügeln 20 werden die Kugeln 16 der Kugelschüttung 4 innerhalb des Strömungsraumes 3 umgewälzt. Die im Ausführungsbeispiel im zylindrischen Strömungsraum 3 koaxial angeordnete und drehbar gelagerte Umwälzeinrichtung 19 wird über ein Getriebe 21, das an einem Wellenstumpf 22 der Umwälzeinrichtung 19 ausserhalb des Strömungsraumes 4 angesetzt ist, rotierend bewegt. Angetrieben wird die Umwälzeinrichtung 19 von einem ausserhalb vom Verdampfungsgehäuse 23 angeordneten Elektromotor 24.

[0015] Die Flügel 20 der Umwälzeinrichtung 19 sind im Ausführungsbeispiel radial gerichtet und eben ausgebildet. Sie sind versetzt zu einander derart angeordnet, dass die Kugeln bei Bewegung der Umwälzeinrichtung zwischen den Flügeln ausweichen können. Die axialen Flügellängen sind hierzu kürzer bemessen als die Ausdehnungen des Strömungsraumes. Statt radialer ebener Flügel lassen sich beispielsweise auch in Schraublinien angeordnete und schaufelförmig gekrümmte Flügel anbringen.

[0016] Die umgewälzten Kugeln 16 kommen bei ihrer Bewegung im Strömungsraum 3 mit dessen Wänden 25 in Berührung und werden dabei auf die Wandtemperatur erwärmt. Die Wände 25 sind beheizt und nur im Eingangsbereich 18 des Strömungsraumes mittels eines Kühlmittels kühlbar. Hierzu umgibt den Eingangsbereich 18 eine Kühlmittelleitung 26, in die das Kühlmittel nach Öffnen eines Absperrhahns 27 einleitbar ist. Gekühlt wird der Eingangsbereich 18 insbesondere bei Aufheizung der Wände 25 in der Startphase des Verdampfers. Die Temperatur im Eingangsbereich 18 lässt sich dann auf Umgebungstemperatur halten, auf einer Temperatur also, mit der im Betrieb die mit Brennstoff beladene Verbrennungsluft in den Strömungsraum eintritt.

[0017] Zur Beheizung der Wände 25 des Strömungsraumes 3 ist einerseits eine elektrische Heizung 28 vorgesehen, die die Wände 25 vor Inbetriebnahme des Verdampfers auf Betriebstemperatur vorwärmt. Zur Beheizung während des Betriebes ist im Ausführungsbeispiel eine Verbrennung eines Teils des im Verdampfer erzeugten Brennstoff-Luft-Gemisches vorgesehen. Das Brennstoff-Luft-Gemisch wird über einen Bypass 29 aus der Gemischkammer 5 abgezogen und in einem den Strömungsraum 3 umgebenden Mantelraum 30 zwischen Wänden 25 und Verdampfergehäuse 23 gezündet. Im Bypass 29 ist eine im Ausführungsbeispiel als Schieber 31 ausgebildete Regelung für den Zustrom des Brennstoff-Luft-Gemisches zum Mantelraum 30 angeordnet. Das bei der Verbrennung erzeugte Verbrennungsgas wird nach Wärmeabgabe an die Wände 25 des Strömungsraumes, die zur Verbesserung des Wärmeüberganges Rippen 25' aufweisen, über eine Ableitung 32 in die Brennkammer 7 abgeführt.

[0018] Die Temperatur der Wände 25 wird so eingestellt, dass innerhalb der Kugelschüttung 4 eine für die vollständige Verdampfung des Brennstoffs ausreichende Temperatur erreicht ist. Zu einer gleichmässigen Erwärmung aller Kugeln 16 im Strömungsraum 3 trägt insbesondere der ständige Ortswechsel jeder Kugel in der Kugelschüttung 4 bei, wobei insbesondere die Kugeln 16a am Rande des Strömungsraumes, die die Wände 25 berühren, zum konvektiven Wärmetransport in die Kugelschüttung 4 hinein beitragen.

[0019] In der dem Strömungsraum 3 nachgeschalteten Gemischkammer ist als Platte eine Umlenkeinrichtung 33 für die Gemischströmung befestigt. Die Gemischströmung in der Gemischkammer 5 ist durch Strömungspfeile b markiert. Der Gemischstrom verlässt die Gemischkammer 5 am absperrbaren Ausgang 34 der Gemischkammer. Der Ausgang 34 ist mit einem Verschluss 35 verschliessbar, der in Fig. 1 in seiner geöffneten Stellung abgebildet ist. Zum Öffnen und Schliessen des Verschlusses 35 dient ein an einer Führung 36 angelenkter Hebelarm 37, der um ein ortsfestes Lager 38 schwenkbar ist. Der Hebelarm 37, der durch das Verdampfungsgehäuse 23 hindurchgeführt ist, ist gegenüber der Umgebung durch einen elastischen Balg 39 abgedichtet. Die im Ausführungsbeispiel vorhandene gesonderte Umlenkeinrichtung 33 kann auch entfallen, wenn zur Umlenkung des Brennstoff-Luft-Gemischstroms der Verschluss 35 der Gemischkammer 5 in geöffneter Stellung eingesetzt wird.

[0020] Um zur Benetzung der Oberflächen der Kugeln 16 in der Kugelschüttung 4 ausreichend Brennstoff in feiner Verteilung in der Verbrennungsluft anbieten zu können, wird von der Einspritzdüse 2 Brennstoff im Überschuss in der Vorkammer 8 versprüht. Der überschüssige Brennstoff wird von der Gemischdosierung 9 abgefangen und läuft im Ausführungsbeispiel von den Scheiben 10, 11 der Gemischdosierung zum Boden des Verdampfergehäuses 23 ab. An der tiefsten Stelle des Verdampfergehäuses 23 ist im Ausführungsbeispiel eine Brennstoffableitung 40 angeschlossen, die den überschüssigen Brennstoff in einen Brennstoffbehälter 41 zurückführt. Aus dem Brennstoffbehälter 41 wird der Brennstoff mittels einer Brennstoffpumpe 42 abgesaugt und zur Einspritzdüse 2 gefördert. Im Ausführungsbeispiel weist der Brennstoffbehälter 41 einen Zulauf 43 für frischen Brennstoff auf, der den Brennstoff in Abhängigkeit von der Höhe des Brennstoffspiegels im Brennstoffbehälter 41 selbsttätig nachfördert.

[0021] Für einen Heizölbrenner mit einer Leistung zwischen 2 und 20 KW wurden im Strömungsraum 3 etwa 27 000 metallische Kugeln mit einem Durchmesser von etwa 2 mm als Kugelschüttung eingesetzt. Die Länge des gefüllten Strömungsraumes betrug 60 mm, der äussere Durchmesser 70 mm, wobei der Manteldurchmesser der Umwälzeinrichtung, auf dem die in die Kugelschüttung reichenden Flügel 20 befestigt waren, nicht kleiner als 30 mm bemessen war. Der Strömungsraum wird so weit wie möglich mit Kugeln angefüllt, jedoch so, dass sich die Kugeln in ihrer Bewegungsfähigkeit gegenseitig nicht blockieren. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, die Umwälzeinrichtung 19 mit 100 Umdrehungen pro Minute zu drehen.

[0022] Sollen ungünstige Übertemperaturen der Kugeln insbesondere im Bereich der Wände 25 des Strömungsraumes vermieden werden, ist der Strömungsraum genügend lang auszubilden. Im Ausführungsbeispiel war die Temperatur der beheizten Wände nicht grösser als etwa 230°C zur Einstellung einer Ausgangstemperatur des Brennstoff-Luft-Gemisches in der Gemischkammer von etwa 190°C. Es ist notwendig, auch die Abmessungen der Umwälzeinrichtung 19, insbesondere deren Manteldurchmesser so einzurichten, dass sich auf der Oberfläche der Umwälzeinrichtung eine nur geringfügig niedrigere Temperatur als auf der Oberftächeder beheizten Wände des Strömungsraumes einstellt.

[0023] In der erwärmten Kugelschüttung 4 stellt sich eine Temperatur ein, die unterhalb der Temperatur der beheizten Wände 25 liegt. Die Temperatur ist so bemessen, dass die maximal über die Gemischdosierung in die Kugelschüttung eintragbare Brennstoffmenge vollständig in die Verbrennungsluft verdampft. Durch das kontinuierliche Umwälzen der Kugeln 16 werden ein Verkoken des Brennstoffs und die Ausbildung von Ablagerungen auf den Kugelflächen und auf den Wänden 25 des Strömungsraumes 3 vermieden.

[0024] Durch Umlenkeinrichtung des Brennstoff-Luft-Gemisches in der Gemischkammer 5 mit Hilfe der Umlenkeinrichtung 33 werden vom Brennstoff-Luft-Gemisch mitgerissene nicht verdampfte Brennstoffteile zurückgehalten. Erfahrungsgemäss ist dieser Anteil nicht verdampfter Brennstoffteile kleiner als 1 . 10-3 bezogen auf die insgesamt verdampfte Brennstoffmenge.

[0025] Beim Kaltstart des Verdampfers wird die Kugelschüttung 4 bei verschlossenem Ausgang 34 der Gemischkammer 5 umgewälzt und mittels der elektrischen Heizung 28 über die Wände 25 erwärmt. Dabei kann durch Ansprühen der teilweise geöffneten Gemischdosierung 9 bereits Brennstoff in die Kugelschüttung eingetragen werden. Nach Erreichen einer zur Ausbildung des gewünschten Brennstoff-Luft-Gemisches ausreichenden Temperatur im Strömungsraum 3 wird über einen Temperaturfühler 44, der in der Gemischkammer 5 vor der den Strömungsraum 3 abschliessenden Frontplatte 17 angeordnet ist und eine Referenztemperatur zur Temperatur im Strömungsraum misst, ein Signal an einen Regler 45 abgegeben, der über Steuergeräte 45', 45" nacheinander ein Luftgebläse 46 in der Zuleitung 1 für die Verbrennungsluft einschaltet und den Verschluss 35 der Gemischkammer 5 öffnet. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, während der Kaltstartphase bei Aufheizung des Strömungsraumes dessen Eingangsbereich 18 zu kühlen, um dort bereits in der Startphase eine Temperatur einzustellen, die dem späteren Betriebszustand des Verdampfers bei Eintritt der kalten mit Brennstoff beladenen Verbrennungsluft entspricht.

[0026] Während des Betriebes des Verdampfers wird die elektrische Heizung 28 abgeschaltet und im Ausführungsbeispiel ersetzt durch Verbrennung eines Teils des Brennstoff-Luft-Gemisches. Es ist aber auch möglich, den Mantel des Strömungsraumes mit heissem Abgas zu erwärmen, das bei Betrieb eines Verbrennungsmotors vom Motorausgang entnommen wird. Beim Ausführungsbeispiel ist eine Zündung des Gemisches im Mantelraum 30 durch Zündung des Gemisches in der Brennkammer 7 möglich, da die Flamme aus der Brennkammer über die Abgasleitung 32 in den Mantelraum 30 zurückschlägt.

[0027] Beim Abstellen des Verdampfers wird der Verschluss 35 der Gemischkammer 5 verschlossen, wobei zunächst die Brennstoffzufuhr in die Vorkammer 8 nicht unterbrochen werden muss. Dies um den Strömungsraum 3 zu kühlen, wobei zusätzlich Kühlmittel zur Kühlung des Eingangsbereiches 18 des Strömungsraumes eingesetzt werden kann.

[0028] Mit der einstellbaren Gemischdosierung ist der Betrieb des Vergasers bei unterschiedlichen Leistungen möglich. Auch ist zusätzlich durch eine Drosselklappe 47 in der Zuleitung 1 für Verbrennungsluft der Luftstrom veränderbar. Je nach eingestelltem Luftstrom wird der Durchlassquerschnitt durch Verstellen der Scheiben der Gemischdosierung so reguliert, dass ein gleichbleibendes Verhältnis von Luftmenge und mitgeführter Brennstoffmenge eingehalten wird.

Ansprüche

1. Verdampfer für flüssigen Brennstoff zur Erzeugung eines Brennstoff-Luft-Gemisches mit innerhalb eines Strömungsraumes für Verbrennungsluft angeordnetem Verdunstungskörper, dessen von der Verbrennungsluft umströmte Oberflächen mit Brennstoff benetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass als Verdunstungskörper eine umwälzbare Kugelschüttung (4) dient, deren sich jeweils am Rande der Kugelschüttung befindende Kugeln (16a) mittemperierbaren Wänden (25) des Strömungsraumes (3) in wärmeleitender Verbindung stehen.

2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsraum (3) eine die Kugeln (16) der Kugeischüttung (4) bewegende Umwälzeinrichtung (19) drehbar gelagert ist.

3. Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Benetzung der Kugelschüttung (4) mit Brennstoff von der zum Strömungsraum geführten Verbrennungsluft flüssiger Brennstoff in feiner Verteilung mitgeführt wird.

4. Verdampfer nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (25) des Strömungsraumes (3) im Eingangsbereich (18) der Verbrennungsluft zum Strömungsraum (3) eine Kühlzone (Kühlmittelleitung 26) aufweisen und im übrigen beheizbar sind.

5. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Strömungsraum (3) eine Gemischkammer (5) nachgeschaltet ist, deren Ausgang (34) zur Brennkammer (7) hin abschliessbar ist.

6. Verdampfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Gemischkammer (5) eine Einrichtung (33) zur Umlenkung des Brennstoff-Luft-Gemischstromes angeordnet ist.

7. Verdampfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung (33) für den Brennstoff-Luft-Gemischstrom vom Verschluss (35) der Gemischkammer (5) in dessen geöffneter Stellung gebildet wird.

8. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsraum zur Erwärmung elektrisch beheizbar ist.

9. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erwärmung des Strömungsraumes (3) bei Betrieb ein Teilstrom des Brennstoff-Luft-Gemisches aus der Gemischkammer (5) entnommen und gezündet wird, und dass das Verbrennungsgas nach Wärmeaustausch mit den Wänden (25, 25') des Strömungsraumes (3) in die dem Verdampfer nachgeschaltete Brennkammer (7) geleitet wird.

10. Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erwärmung des Strömungsraumes (3) bei Betrieb heisses Abgas dient.

11. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung der Verbrennungsluft gesehen vor dem Strömungsraum (3) eine regulierbare Gemischdosierung (9) angeordnet ist.

12. Verdampfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gemischdosierung (9) gegeneinander verstellbare Scheiben (10, 11) mit Durchtrittsöffnungen (12, 13) für Verbrennungsluft und Brennstoff aufweist, und dass die Durchtrittsöffnungen (12, 13) bei Verstellung von Scheiben (10, 11) ihren Durchtrittsquerschnitt verändern.

13. Verdampfer nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gemischdosierung (9) in Strömungsrichtung der Verbrennungsluft zum Strömungsraum gesehen hinter einer Einspritzdüse (2) für flüssigen Brennstoff angeordnet ist.

14. Verdampfer nach einem derAnsprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Gemischdosierung (9) eine Brennstoffleitung (40) zum Auffangen und Ableiten überschüssigen Brennstoffs mündet.

15. Verdampfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Strömungsraum (3) geführte Verbrennungsluftmenge vor Zugabe von Brennstoff einstellbar ist.

Claims

1. Evaporator for liquid fuel to generate a fuel-air mixture with, positioned inside a flow chamber for combustion air, a vaporizing body the surface of which, around which the combustion air flows, are wetted with fuel, characterized in that a circulating, loose-packed bed of spheres (4) serves as the vaporizing body of which the spheres (16a) which at any given time are at the edge of the loose-packed bed of spheres are in heat-conducting contact with walls (25) of the flow chamber (3) which are heated to a certain temperature.

2. Evaporator according to Claim 1, characterized in that a circulation device (19) which moves the spheres (16) of the loose-packed bed of spheres (4) is mounted in the flow chamber (3) in such a way that it can rotate.

3. Evaporator according to one of Claims 1 or 2, characterized in that liquid fuel is carried in a finely divided state by the combustion air conveyed to the flow chamber in order to wet the loose-packed bed of spheres (4) with fuel.

4. Evaporator according to one of Claims 1, 2 or 3, characterized in that the walls (25) of the flow chamber (3) have a cooling zone (coolant line 26) in the inlet region (18) for the combustion air to the flow chamber (3), and the rest is heated.

5. Evaporator according to one of the preceding Claims, characterized in that connected downstream of the flow chamber (3) is a mixing chamber (5) the outlet (34) of which to the combustion chamber (7) can be closed.

6. Evaporator according to Claim 5, characterized in that a device (33) is positioned in the mixing chamber (5) to divert the fuel-air mixed flow.

7. Evaporator according to Claim 6, characterized in that the baffle (33) for the fuel-air mixed flow is formed by the closure (35) for the mixing chamber (5) in its open position.

8. Evaporator according to one of the preceding Claims, characterized in that for heating purposes the flow chamber can be electrically heated.

9. Evaporator according to one of the preceding Claims, characterized in that a part-stream of the fuel-air mixture is withdrawn from the mixing chamber (5) and ignited to heat the flow chamber (3) during operation, and in that after heat exchange with the walls (25, 25') of the flow chamber (3) the combustion gas is directed into the combustion chamber (7) connected downstream of the evaporator.

10. Evaporator according to one of Claims 1 to 8, characterized in that hot exhaust gas is used to heat the flow chamber (3).

11. Evaporator according to one of the preceding Claims, characterized in that, relative to the flow direction of the combustion air, a controlled mixture metering system (9) is positioned before the flow chamber (3).

12. Evaporator according to Claim 11, characterized in that the mixture metering system (9) has discs (10, 11), which can be adjusted in relation to one another, with openings (12, 13) for combustion air and fuel, and in that the open cross-sections of the openings (12, 13) change when the discs (10, 11) are adjusted.

13. Evaporator according to one of Claims 11 or 12, characterized in that, relative to the flow direction of the combustion air to the flow chamber, the mixture metering system (9) is positioned after an injection nozzle (2) for liquid fuel.

14. Evaporator according to one of Claims 11 to 13, characterized in that a fuel line (40) for catching and diverting excess fuel terminates in the region of the mixture metering system (9).

15. Evaporator according to one of the preceding Claims, characterized in that the quantity of combustion air conveyed to the flow chamber (3) can be controlled before the addition of fuel.

Revendications

1. Evaporateur de combustible liquide destiné à la production d'un mélange de combustible et d'air, comprenant un corps d'évaporation qui est disposé à l'intérieur d'une chambre d'écoulement de l'air de combustion et dont les surfaces balayées par l'air de combustion peuvent être mouillées par du combustible, caractérisé en ce que l'on se sert comme corps d'évaporation d'un tas de billes (4) pouvant être bouleversé et dont les billes (16a) se trouvant au bord du tas sont en liaison de conduction de chaleur avec des parois (25) de la chambre d'écoulement (3) dont la température peut être mise en équilibre.

2. Evaporateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que dans la chambre d'écoulement (3) est monté tournant un dispositif de bouleversement (19) déplaçant les billes (16) du tas de billes (4).

3. Evaporateur suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que pour mouiller le tas de billes (4) de combustible, du combustible liquide sous forme finement distribuée est entraîné par l'air de combustion envoyé à la chambre d'écoulement.

4. Evaporateur suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les parois (25) de la chambre d'écoulement (3) comportent dans la partie d'entrée (18) de l'air de combustion en direction de la chambre d'écoulement (3) une zone de refroidissement (conduit d'agent réfrigérant 26) et peuvent en outre être chauffées.

5. Evaporateur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en aval de la chambre d'écoulement (3) est montée une chambre de mélange (5) dont la sortie (34), en direction de la chambre de combustion (7), peut être fermée.

6. Evaporateur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que dans la chambre de mélange (5) est prévu un dispositif (33) de déviation du courant de mélange de combustible et d'air.

7. Evaporateur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de déviation (33) du courant de mélange de combustible et d'air est formé par l'obturateur (35) de la chambre de mélange (5) en sa position ouverte.

8. Evaporateur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre d'écoulement peut être chauffée électriquement en vue d'être réchauffée.

9. Evaporateur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour réchauffer la chambre d'écoulement (3), lors du fonctionnement, on prélève de la chambre de mélange un courant partiel du mélange de combustible et d'air que l'on allume et on envoie le gaz de combustion après échange de chaleur avec les parois (25, 25') de la chambre d'écoulement (3), à la chambre de combustion (7) montée en aval de l'évaporateur.

10. Evaporateur suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que pour réchauffer la chambre d'écoulement (3) on se sert, lors du fonctionnement, de gaz d'échappement chaud.

11. Evaporateur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en amont, considéré dans le sens d'écoulement de l'air de combustion de la chambre d'écoulement (3), il est prévu un dispositif de dosage de mélange (9) réglable.

12. Evaporateur suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif de dosage du mélange (97 comporte des disques (10, 11) réglables l'un par rapport à l'autre et ayant des orifices de passage (12, 13) pour l'air de combustion et pour le combustible, et en ce que les sections transversales des orifices de passage (12, 13) se modifient lors du déplacement des disques (10, 11).

13. Evaporateur suivant l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que le dispositif de dosage du mélange (9) est monté en aval, considéré dans le sens d'écoulement de l'air de combustion en direction de la chambre d'écoulement d'une buse, de pulvérisation (2) de combustible liquide.

14. Evaporateur suivant l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce qu'un conduit pour du combustible (40), destiné à capter et à évacuer du combustible en excès, débouche dans la partie du dispositif de dosage du mélange (9).

15. Evaporateur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quantité d'air de combustion envoyée à la chambre d'écoulement (3) est réglable avant l'addition de combustible.

Zeichnung