Verbrennungsverfahren und Brenner für flüssige Brennstoffe

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

[0002] Wenn bei einem Brenner das Brennstoffgemisch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit hat, besteht eine Schwierigkeit darin, die Flamme zu zünden. Es ist bekannt, zum Zünden der Flamme einen zusätzlichen Zündbrenner einzusetzen, aus dem Brennstoff mit relativ geringer Geschwindigkeit austritt und der sich demnach leicht zünden läßt. Mit der Flamme des Zündbrenners wird dann die Flamme des Hauptbrenners gestartet. Eine leichtere Zündung erfolgt auch, wenn man beim Start kurzfristig das Brennstoff/Luft-Gemisch anfettet, d. h. den Brennstoffanteil erhöht.

[0003] Ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art ist bekannt aus CH-A-345 289. Bei diesem Brenner besteht die Pumpe aus einer Zahnradpumpe, deren eines Zahnrad einen Schlitz aufweist, der zugleich das zu der Düse führende Ventil bildet. Zwischen Pumpe und Ventil ist ein Druckspeicher angeschlossen. Während jeder Umdrehung des den Schlitz aufweisenden Zahnrades gelangt der Schlitz in Verbindung mit der Düse, so daß der Druckspeicher sich entlädt und zusätzlich zu dem kontinuierlich geförderten Brennstoff der Inhalt des Druckspeichers aus der Düse ausgestoßen wird. Ein solcher Brenner ist speziell für Intervallbetrieb in Brennöfen, insbesondere keramischen Öfen, geeignet. Der Druckspeicher dient der Anpassung der kontinuierlich fördernden Pumpe an den intermittierenden Betrieb der Düse, hat aber auf das Zündverhalten keinen Einfluß.

[0004] DE-B-1 269 277 beschreibt einen Brenner, bei dem zwischen Pumpe und Druckspeicher ein Rückschlagventil vorhanden ist. Der Druckspeicher dient zum Ausgleich der Verbrauchsschwankungen und stellt einen möglichst gleichmäßigen Versorgungsdruck sicher. Auch hier hat der Druckspeicher keine Auswirkungen auf das Zündverhalten.

[0005] Ein aus US-A-4 416 592 bekannter Brenner enthält ein Ventil, das in Abhängigkeit vom Pumpendruck die Brennstoffzufuhr zur Düse öffnet. Zur Verzögerung des Öffnens des Ventils ist an den Zylinderraum des Ventils ein Sammelbehälter angeschlossen, der eine Schwimmerkugel enthält. Die Schwimmerkugel verschließt einen zum Tank zurückführenden Auslaß des Sammelbehälters erst dann, wenn der Sammelbehälter vollständig gefüllt ist. Erst von diesem Zeitpunkt ab ist im Zylinderraum ein Druckaufbau möglich. Auch hierdurch wird das Zündverhalten des Brenners nicht verbessert.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit einfachen Mitteln auch bei hohen Ausströmgeschwindigkeiten des Brennstoffs aus der Düse eine sichere Zündung ermöglicht.

[0007] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1.

[0008] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vor dem Zünden bei geschlossenem Ventil, d. h. bei abgesperrter Brennstoffleitung, der von der Pumpe geförderte Brennstoff in den Druckspeicher geleitet, der sich dadurch auflädt. Wird das Ventil schlagartig geöffnet, dann entlädt sich der Druckspeicher über das Ventil zur Düse, so daß kurzzeitig eine Anfettung des Brennstoff/Luft-Gemisches, das aus der Düse austritt, entsteht. Dieses Gemisch ist leicht zündbar. Beim normalen Betrieb des Brenners wirkt sich der an die Brennstoffleitung angeschlossene Druckspeicher nicht aus. Das Ventil, das vorzugsweise ein Schaltventil ist, bleibt geöffnet.

[0009] Die Erfindung betrifft ferner einen Brenner zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 2.

[0010] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Pumpe eine Verdrängerpumpe, die von einer ein druckabhängig öffnendes zweites Ventil enthaltenden Rücklaufleitung überbrückt ist. Die Verdrängerpumpe, z. B. eine Zahnradpumpe oder eine Kolben-Pumpe, liefert ein der Pumpendrehzahl proportionales Brennstoffvolumen an die Brennstoffleitung. Wenn das in der Brennstoffleitung liegende erste Ventil geschlossen ist, baut sich vor diesem Ventil ein Druck auf, durch den der Druckspeicher aufgeladen wird. Bei geöffnetem ersten Ventil wird der Düse der Brennstoff in einer Menge zugeführt, die von der Pumpendrehzahl abhängig ist. Um bei geschlossenem ersten Ventil einen zu hohen Druckanstieg am Pumpenauslaß zu vermeiden, ist der Rücklaufzweig vorgesehen, der durch das zweite Ventil überbrückt ist.

[0011] Der Druckspeicher und das zweite Ventil können als gemeinsame Baugruppe ausgeführt sein, wobei das zweite Ventil gleichzeitig die Funktion des Druckspeichers übernimmt. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, daß das zweite Ventil einen federgespannten Kolben aufweist, der in einem Zylinder bewegbar ist und zusammen mit diesem den Druckspeicher bildet, und daß der Zylinder eine mit dem Pumpeneinlaß verbundene Öffnung aufweist, die mit dem Pumpenauslaß verbunden wird, wenn der Druck am Pumpenauslaß den Kolben über die Öffnung hinweg zurückdrängt.

[0012] Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

[0013] Es zeigen :

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Brenners mit Gasdruckspeicher und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform mit federgespanntem Druckspeicher.

[0014] Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 führt eine Brennstoffleitung 10 von einer Verdrängerpumpe 11 zu der Düse 12. Die Düse 12 ist mit einem Mantel 13 umgeben, der an einen Luftkanal 14 angeschlossen ist und in der Nähe der Düse- nöffnung - einen Auslaß 15 aufweist. Der aus der Düsenöffnung austretende Brennstoff vermischt sich mit der aus dem Auslaß 15 austretenden Luft. Eine Elektrodenanordnung 16 dient zur Erzeugung eines Lichtbogens zum Zünden der Flamme. Die Brennstoffleitung 10 enthält ein Ventil 17, das als Schaltventil ausgebildet ist und von einer Steuerung 18 eine vorgegebene Zeit lang geöffnet werden kann. Ferner ist im Strömungsweg vor dem Ventil 17 an die Brennstoffleitung 10 der Druckspeicher 19 in Form eines Gasdruckspeichers angeschlossen. Der Gasdruckspeicher enthält ein Gasvolumen 20, das von der Brennstoffleitung 10 durch eine flexible und dehnbare Membran 21 oder einen frei bewegbaren Kolben abgeschlossen ist.

[0015] Vom Pumpenauslaß 11 führt der Rücklaufzweig 22 zum Pumpeneinlaß 11 a. Der Rücklaufzweig 22 enthält ein federgespanntes Rückschlagventil 23, das nur vom Pumpenauslaß 11 zum Pumpeneinlaß 11a öffnet, wenn der Druck am Pumpenauslaß einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt. Der Öffnungsdruck des Rückschlagventils 23 ist so bemessen, daß das Rückschlagventil öffnet, wenn der Druckspeicher 19 seine maximale Flüssigkeitsmenge aufgenommen hat. Auf diese Weise wird eine Überlastung der Brennstoffleitung 10, des Druckspeichers 19 und des Ventils 17 vermieden.

[0016] Zum Zünden der Flamme wird das Ventil 17 geschlossen, so daß die Pumpe 11 Brennstoff von der Zuführleitung 24 zur Brennstoffleitung 10 fördert und hierbei der Druckspeicher aufgeladen wird. Nachdem der Druckspeicher 19 aufgeladen ist, wird das Ventil 17 schlagartig geöffnet, so daß der Druckspeicher 19 sich in die Brennstoffleitung 10 hinein zur Düse 12 entlädt und zusätzlich zu dem Fördervolumen der Pumpe 11 kurzfristig ein weiteres Brennstoffvolumen zur Verfügung stellt. Während die Luftmenge, die dem Einlaß 14 des Mantels 13 zugeführt wird, konstant bleibt, erhöht sich die Brennstoffmenge vorübergehend, so daß ein angefettetes Gemisch in den Brennraum einströmt, welches durch die Elektrodenanordnung 16 leicht gezündet werden kann.

[0017] Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 gleicht weitgehend demjenigen der Fig. 1, so daß die nachfolgende Beschreibung sich auf die Erläuterungen der Unterschiede beschränkt. Gemäß Fig. 2 enthält der Druckspeicher 19 eine Feder 25, die einen im Rücklaufzweig 22 angeordneten Kolben 26, welcher in einem Zylinder 27 bewegbar ist, in Richtung auf die Brennstoffleitung 10 drückt. Der Zylinder 27 weist eine seitliche Öffnung 28 auf, über die der Kolben 26 durch den Druck der Brennstoffleitung 10 hinweggedrängt werden kann, so daß der Rücklaufzweig 22 geöffnet und der Pumpenauslaß 11 mit dem Pumpeneinlaß 11a verbunden wird. Die Feder 25 drückt den Kolben 26 gegen einen Anschlag 29. Da der Kolben 26 abdichtend an der Wand des Zylinders 27 anliegt, kann bei entlasteter Feder 25 kein Brennstoff vom Pumpeneinlaß 11 a über den Rücklaufzweig 22 zum Pumpenauslaß 11b fließen. Der Druckspeicher 19 übernimmt daher zusätzlich die Funktion des Rückschlagventils 23 in Fig. 1.

[0018] Die Feder 25 ist an dem kolbenartigen Abstützorgan 30 abgestützt, das mit einem Gewindebolzen 31 in ein Gewinde in der Stirnwand 32 des Zylinders 27 eingreift.

[0019] Durch axiales Verstellen des Stützorgans 31 kann die Vorspannung der Feder 25 verändert werden.

[0020] Wenn bei der Einrichtung in Fig. 2 das Zünden erfolgen soll, wird das Ventil 17 abgesperrt. Durch den Betrieb der Verdrängerpumpe 11 erhöht sich der Druck in der Brennstoffleitung 10, wodurch der Druckspeicher 19 aufgeladen wird, d. h. der Kolben 26 wird entgegen der Kraft der Feder 25 von dem Anschlag abgedrängt. Übersteigt der Druck den durch die axiale Stellung des Stützorgans 30 vorgegebenen Schwellenwert, dann wird der Rücklaufzweig 22 durch Zurückweichen des Kolbens 26 geöffnet und die Pumpe 11 fördert in geschlossenem Kreislauf. Wenn das Ventil 17 geöffnet wird, drückt die Feder 25 durch den Kolben 26 die in dem Druckspeicher gespeicherte Flüssigkeitsmenge durch die Brennstoffleitung 10 zur Düse 12.

[0021] Bei beiden Ausführungsbeispielen wird die von dem Druckspeicher 19 aufzunehmende Flüssigkeitsmenge durch Öffnung des Rücklaufzweiges 22 begrenzt.

Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung des Ventils (17) eines Brenners für flüssige Brennstoffe, wobei der Brenner eine von einer Pumpe (11) zu einer Düse (12) führende Brennstoffleitung (10) aufweist, die das Ventil (17) enthält und an die im Strömungsweg vor dem Ventil (17) ein Druckspeicher (19) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (17) derart gesteuert ist, daß der Druckspeicher (19) vor dem Zünden der Flamme bei geschlossenem Ventil (17) mit Brennstoff aufgeladen wird und sich nach dem Öffnen des Ventils (17) bei laufender Pumpe (11) zur Düse (12) entlädt.

2. Brenner für flüssige Brennstoffe zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer von einer Pumpe (11) zu einer Düse (12) führenden Brennstoffleitung (10), die ein gesteuertes Ventil (17) enthält und an die im Strömungsweg vor dem Ventil (17) ein Druckspeicher (19) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (19) ein Gasdruckspeicher ist.

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (11) eine Verdrängerpumpe ist, die von einem ein druckabhängig öffnendes zweites Ventil (23 ; 25, 26) enthaltenden Rücklaufzweig (22) überbrückt ist.

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil (25, 26) einen federgespannten Kolben (26) aufweist, der in einem Zylinder (27) bewegbar ist und zusammen mit diesem den Druckspeicher (19) bildet und daß der Zylinder (27) eine mit dem Pumpeneinlaß (11 a) verbundene Öffnung (28) aufweist, die mit dem Pumpenauslaß (11 b) verbunden wird, wenn der Druck am Pumpenauslaß den Kolben (26) über die Öffnung (28) hinweg zurückdrängt.

5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (25) von einem verstellbaren Stützorgan (30) abgestützt ist.

Claims

1. Method for controlling the valve (17) of a liquid fuel burner, the burner being provided with a fuel conduit (10) leading from a pump (11) to a nozzle (12), which fuel conduit (10) includes the valve (17) and, in the flow path upstream of the valve (17), has a pressure store (19) connected thereto, characterized in that the valve (17) is controlled in such a manner that the pressure store (19), prior to ignition of the flame and while the valve (17) is in the closed state, is filled with fuel and, after the opening of the valve (17) and under operation of the pump (11), is discharged towards the nozzle (12).

2. Liquid fuel burner for carrying out the method of claim 1, having a fuel conduit (10) leading from a pump (11) to a nozzle (12), which fuel conduit (10) includes a controlled valve (17) and, in the flow path upstream of the valve (17), has a pressure store (19) connected thereto, characterized in that the pressure store (19) is a pressure gas store.

3. Burner according to claim 2, characterized in that the pump (11) is a displacement pump which is bridged by a return branch (22) containing a pressure-responsive second valve (23 ; 25, 26).

4. Burner according to claim 3, characterized in that the second valve (25, 26) is provided with a spring-biased piston (26) being movable within a cylinder (27) and forming the pressure store (19) therewith, and in that the cylinder (27) is provided with an opening (28) connected to the pump inlet (11a), which opening (28) is connected to the pump outlet (11b) when the pressure at the pump outlet urges the piston (26) back beyond the opening (28).

5. Burner according to claim 4, characterized in that the spring (25) is supported by an adjustable support member (30).

Revendications

1. Procédé de commande de la vanne (17) d'un brûleur pour combustibles liquides, dans lequel le brûleur présente une conduite de combustible (10) qui va d'une pompe (11) à une buse (12), qui contient la vanne (17) et à laquelle est relié, en amont de la vanne (17), sur le chemin de l'écoulement, un accumulateur de pression (19), caractérisé en ce que la vanne (17) est commandée de façon telle que, avant l'allumage de la flamme, la vanne (17) étant fermée, l'accumulateur de pression se charge de carburant puis se décharge vers la buse (12) après l'ouverture de la vanne (17), la pompe (11) fonctionnant.

2. Brûleur pour combustibles liquides pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comportant une conduite de combustible (10) qui va d'une pompe (11) à une buse (12), qui contient une vanne commandée (17) et à laquelle est relié, en amont de la vanne (17) sur le chemin de l'écoulement, un accumulateur de pression (19), caractérisé en ce que l'accumulateur de pression (19) est un accumulateur de pression de gaz.

3. Brûleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pompe (11) est une pompe de refoulement qui est shuntée par un embranchement de retour (22) qui contient une seconde vanne (23 ; 25, 26) qui s'ouvre en fonction de la pression.

4. Brûleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la deuxième vanne (25, 26) présente un piston (26) contraint par ressort, qui peut se déplacer dans un cylindre (27) et qui forme avec celui-ci l'accumulateur de pression (19) ; et en ce que le cylindre (27) présente une ouverture (28) qui est reliée avec l'entrée (11a) de la pompe et qui est reliée à la sortie (11 b) de la pompe lorsque la pression régnant à la sortie de la pompe repousse le piston (26) au-delà de l'ouverture (28).

5. Brûleur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ressort (25) est appuyé par un organe d'appui réglable (30).

Zeichnung