COMBUSTION METHOD AND LIQUID FUEL BURNER

Abstract: 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).

Description: Brenner für flüssige Brennstoffe Die Erfindung betrifft einen Brenner für flüssige Brennstoffe, mit einer von einer Pumpe zu einer Düse führenden Brennstoffleitung. 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. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit ein fachen Mitteln auch bei hohen Ausströmgeschwindigkeiten des Brennstoffs aus der Düse eine sichere Zündung ermöglicht. Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäss darin, dass zwischen der Pumpe und der Düse ein Druckspeicher und ein Ventil an die Brennstoff leitung angeschlossen sind. Bei dem erfindungsgemässen Brenner 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. Vorzugsweise ist der Druckspeicher als Gasdruck speicher ausgebildet, der ein komprimierbares Gasvolumen enthält. 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. 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 Oeffnung aufweist, die mit dem Pumpenauslass verbunden wird, wenn der Druck am Pumpenauslass den Kolben über die öffnung hinweg zurückdrängt. Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Brenners mit Gasdruck speicher und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform mit federgespanntem Druck speicher. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 führt eine Brennstoffleitung 10 von einer Verdrängerpumpe 11 zu der DUse 12. Die Düse 12 ist mit einem Mantel 13 umgeben, der an einen Luftkanal 14 angeschlossen ist und in der Nähe der Düsenuffnung 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 enthalt 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. Vom Pumpenauslass lib führt der Rücklaufzweig 22 zum Pumpeneinlass lla. Der Rücklaufzweig 22 enthält ein federgespanntes Rückschlagventil 23, das nur vom Pumpenauslass llb zum Pumpeneinlass lla 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 Uberlastung der Brennstoffleitung 10, des Druckspeichers 19 und des Ventils 17 vermieden. 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. 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 RUcklaufzweig 22 geöffnet und der Pumpenauslass lib mit dem Pumpeneinlass lla 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 lla über den Rücklaufzweig 22 zum Pumpenauslass lib fliessen. Der Druckspeicher 19 tber- nimmt daher zusätzlich die Funktion des R0ckschlag- ventils 23 in Fig. 1. 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. Durch axiales Verstellen des Stützorgan 31 kann die Vorspannung der Feder 25 verändert werden. 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. Ubersteigt 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 Flüssigekeitsmenge durch die Brennstoffleitung 10 zur Düse 12. Bei beiden Ausführungsbeispielen wird die von dem Druckspeicher 19 aufzunehmende Flüssigkeitsmenge durch Öffnung des Rücklaufzweiges 22 begrenzt.

Claims: ANSPRÜCHE 1. Brenner für flüssige Brennstoffe mit einer von einer Pumpe zu einer Düse führenden Brennstoff leitung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen der Pumpe (11) und der Düse (12) ein Druckspeicher (19) und ein Ventil (17) an die Brennstoffleitung (10) angeschlossen sind. 2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (19) ein Gasdruckspeicher ist. 3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Pumpe (11) eine Verdrängerpumpe ist, die von einem ein druckabhängiges öffnendes zweites Ventil (23;25,26) enthaltenden Rücklauf zweig (22) überbrückt ist. 4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventil (25,26) einen federge spannten Kolben (26) aufweist, der in einem Zylin der (27) bewegbar ist und zusammen mit diesem den Druckspeicher (19) bildet und dass der Zylinder (27) eine mit dem Pumpeneinlass (lla) verbundene Öffnung (28) aufweist, die mit dem Pumpenauslass (alb) verbunden wird, wenn der Druck am Pumpen auslass den Kolben (26) über die Öffnung (28) hinweg zurückdrängt. 5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem federgespannten Druckspeicher (19) die Feder (25) von einem verstellbaren Stützorgan (30) abgestützt ist.

Inventors: EICKHOFF, HEINRICH, GOLLER, ELMAR, KAYSER, ALBRECHT
Applicants: DEUTSCHE FORSCHUNGS- UND VERSUCHSANSTALT FUR LUFT- UND RAUMFAHRT E.V.
Application year: 1986
Main classification: F23K5
IPC codes: F23K5, F23D11