[0001] Es ist bekannt, den Brennstoff bei Ölbrennern zum Zwecke eines besseren Brennverhaltens
und einer höheren Energieausnutzung vorzuwärmen. Es ist ferner bekannt, den Brennstoff
durch Energiezufuhr zu verdampfen und ihn erst anschließend mit der benötigten Verbrennungsluft
in Verbindung zu bringen.
[0002] Als Beispiele für Brenner mit einer Brennstoffverdampfung seien die Brenner nach
der DE-OS 31 09 512 und der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 31 23 078.4
genannt. Die Energiezufuhr erfolgt dort durch eine elektrische Beheizung. Diese wurde
deshalb gewählte weil sie relativ problemlos und gut regelbar ist. Für das einfache
Vorwärmen des Brennstoffes wurde auch schon die Verwendung von Heizwasser oder von
Abgasen der Feuerung vorgeschlagen.
[0003] Die Vorrichtung zum Erwärmen des Brennstoffes sollte möglichst einfach aufgebaut
sein, sie sollte die Verwendung teurer Energiearten ausschließen und sie sollte gut
regelbar sein.
[0004] Gemäß der Erfindung ist die Vorrichtung gekennzeichnet durch das im Patentanspruch
1 genannte Merkmal.
[0005] Die Funktion eines Wärmerohres ist als bekannt vorauszusetzen. Durch seinen Einsatz
für den hier beschriebenen Zweck ist es möglich, fortwährend Energie aus dem Flammenbereich
zum Brennstoff zu führen. Der Aufbau ist äußerst einfach, weshalb sich das Wärmerohr
nicht nur für eine allgemeine Vorwärmung, sondern auch für das Verdampfen innerhalb
des Brenners eignet. Eine Zufuhr von teurer Elektroenergie entfällt bzw. sie ist nur
während der Anfahrphase des Brenners erforderliche
[0006] Speziell zum Zwecke der Verdampfung ist es zweckmäßig, das Wärmerohr in eine im Wärmeaustausch
mit dem Brennstoff stehende Wärmetauscherwand einmünden zu lassen. Der Brennstoff
trifft auf diese Wand, die bei einem Ölbrenner mit horizontaler Flammenachse als liegender
Zylindermantel ausgebildet sein kann, um durch die Energiezufuhr zu verdampfen. Infolge
der hohen axialen Wärmeleitfähigkeit ist das in diesem Fall etwa waagerecht anzuordnende
Wärmerohr besonders geeignet, Wärme aus dem Flammenbereich zur Verdampferwand zu führen.
[0007] Eine besonders vorteilhafte Gestaltung ist dann vorhanden, wenn der liegende Zylindermantel
durch doppelwandige Ausbildung einen ringförmigen, mit dem unten einmündenden Wärmerohr
eine funktionelle Einheit bildenden Hohlraum bildet. In diesem Fall stellt der hohle
Zylindermantel selbst einen Teil der Wärmerohr-Einheit dar. Die Wärme wird optimal
an den Brennstoff herangeführt.
[0008] Zum Zwecke der Regelung ist es empfehlenswert, dem Arbeitsmedium im Wrrmerohr einen
Zusatz von nicht kondensierbaren Gasen beizumischen. Hierdurch erfolgt eine Temperaturstabilisierung
im Wärmetauscherbereich. Die nicht kondensierbaren Gase erfahren nämlich je nach Temperatur
eine mehr oder weniger starke Ausdehnung, wodurch sie dem Arbeitsme
- dium eine veränderliche Wärmetauscherfläche zur Verfügung stellen. Das führt zu einer
gesteuerten Verdampfung des Brennstoffes.
[0009] Nähere Einzelheiten sind der beigefügten Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung darstellt, zu entnehmen.
[0010] Es zeigt:
Fig. 1 : Einen Längsschnitt durch eine Brennkammer mit eingebautem Brenner und
Fig. 2 und Fig. 3 : Vergrößerte Ausschnitte aus Fig. 1.
[0011] An der Stirnseite einer Brennkammer 1 ist eine Verdampferkammer aus einem liegenden
Zylindermantel 2 , einer rückwärtigen Verschlußplatte 3 und einer vorderen Düsenplatte
4 angeordnet. Durch einen Rohrstutzen 5 tritt Brennstoff in die Verdampferkammer ein,
um durch einen rotierenden Verteiler 6 auf den Innenflächen des Zylindermantels 2
gleichmäßig verteilt zu werden. Es ist auch möglich, den Brennstoff durch die hohle
Antriebswelle 7 des Verteilers 6 einzuspeisen und ihn gegen die Innenflächen des Zylindermantels
2 zu schleudern. Der fein verteilte Brennstoff wird durch Energiezufuhr verdampft
und nach dem Austritt durch die DLsenöffnung 8 mit Verbrennungsluft in Verbindung
gebracht und verbrannt. Der Luftzufuhr dient ein äußeres Leitrohr 9 , wobei das benötigte
Gebläse auf der Antriebswelle 7 des Brennstoff-Verteilers 6 angeordnet sein kann.
[0012] Die Energie zum Verdampfen des Brennstoffes wird während des Betriebes durch ein
Wärmerohr 10 aus der Flamme 11 bezogen. Das Arbeitsmedium im Wärmerohr 10 verdampft
und strömt zum entgegengesetzten Ende, wo es durch Wärmeabgabe an den Brennstoff wieder
kondensiert. Der Zylindermantel 2 ist als Wärmetauscherwand ausgebildet, und zwar
entweder mit einem zylindrischen Hohlraum 12 (Fig. 2) oder als gut wärmeleitende Verdampferwand
13 (Fig. 3). Im ersten Fall bildet das Wärmerohr 10 mit dem Hohlraum 12 eine funktionelle
Einheit. Hierbei ist es besonders einfach, durch den Zusatz von nicht kondensierbaren
Gasen zum Arbeitsmedium eine Temperaturstabilisierung im Verdampferbereich für eine
gesteuerte Vergasung des Brennstoffes zu erzielen. Im zweiten Fall überträgt das eingesteckte
oder eingeschraubte Wärmerohr 10 die Wärme an die gut wärmeleitende Verdampferwand
13 . Der Erwärmung des Brennstoffes im Anfahrstadium dient in beiden Fällen eine zusätzliche
elektrische Heizung 14 , die automatisch aussetzt, sobald das Warmerohr 10 genügend
Wärme herbeiführt. Eine äußere Isolierung 15 verhindert Wärmeverluste.
[0013] Zur Steuerung der Brennstoffvergasung ist am rückwärtigen Ende des Zylindermantels
2 , d.h. am zylindrischen Hohlraum 12 oder an der Verdampferwand 13 , eine Verlängerung
16 des Wärmerohres 10 vorhanden, welche ggfs. durch Verbrennungsluft zu kühlen ist.
Die Verlängerung 16 kann auch die Form eines separaten Wärmerohres 16' besitzen, welches
in der Schnittzeichnung nach Fig. 1 und Fig. 3 in der Ebene der elektrischen Heizung
14 liegen würde. Die nicht kondensierbaren Gase füllen diese Verlängerung 16 und dehnen
sich je nach Temperatur mehr oder weniger stark zur Wärmetauscherwand hin aus. Dadurch
wird die Wärmetauscherfläche vollständig bzw. teilweise freigegeben.
[0014] Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Eine
Anwendung bei anders aufgebauten Verdampferkammern oder zur allgemeinen Brenstoffvorwärmung
ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
1. Vorrichtung zum Vorwärmen und/oder Verdampfen des Brennstoffes bei Ölbrennern,
gekennzeichnet durch ein mit einem Ende in den Flammenbereich (11) hineinragendes
und mit dem anderen Ende im Wärmeaustausch mit dem Brennstoff stehendes Wärmerohr
(10).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmerohr in eine
im Wärmeaustausch mit dem Brennstoff stehende Wärmetauscherwnad einmündet.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherwand
bei einem Ölbrenner mit horizontaler Flammenachse als liegender Zylindermantel (2)
ausgebildet ist und daß das Wärmerohr (10) in den unteren Bereich des Zylindermantels
(2) einmündet.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der liegende
Zylindermantel (2) durch doppelwandige Ausbildung einen ringförmigen, mit dem unten
einmünden-. den Wärmerohr (10) eine funktionelle Einheit bildenden Hohlraum (12) bildet.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Verlängerung
(16) des Wärmerohres (10) über den Wärmeaustauschbereich hinaus mit einer Möglichkeit
zur Kühlung dieser Verlängerung (16) und durch eine Füllung des Wärmerohres mit einem
an sich bekannten verdampfbaren Fluid unter Zusatz von nicht kondensierbaren Gasen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Verlängerung (16) in Form
eines separaten Wärmerohres (16') mit einer Füllung aus verdampfbarem Fluid unter
Zusatz von nicht kondensierbaren Gasen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine zusätzliche
elektrische Beheizung (14) für den Brennstoff.