| Dokumentenidentifikation |
DE60018358T2 22.09.2005 |
| EP-Veröffentlichungsnummer |
0001105682 |
| Titel |
VERFAHREN ZUM BETRIEB EINES BRENNERS UND BRENNER ZUM DURCHFÜHREN DES VERFAHRENS |
| Anmelder |
Compagnie des Gaz de Pétrole Primagaz, Paris, FR |
| Erfinder |
BOUVIER, Daniel, F-75011 Paris, FR |
| Vertreter |
Ackmann, Menges & Demski Patentanwälte, 47051 Duisburg |
| DE-Aktenzeichen |
60018358 |
| Vertragsstaaten |
AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, IE, IT, LI, LU, NL, PT, SE |
| Sprache des Dokument |
FR |
| EP-Anmeldetag |
06.06.2000 |
| EP-Aktenzeichen |
009388893 |
| WO-Anmeldetag |
06.06.2000 |
| PCT-Aktenzeichen |
PCT/FR00/01540 |
| WO-Veröffentlichungsnummer |
0000075572 |
| WO-Veröffentlichungsdatum |
14.12.2000 |
| EP-Offenlegungsdatum |
13.06.2001 |
| EP date of grant |
02.03.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
22.09.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
F23Q 3/00
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| Beschreibung[de] |
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Für zahlreiche mobile Anwendungen ist es notwendig, Brenner mit großer
Leistung, beschränkter Sperrigkeit und widerstandsfähig gegen Auslöschung sowie
eine Flamme erhöhter Temperatur erzeugend zur Verfügung zu stellen. Überdies muss
man diese Brenner fernzünden und ihren Betrieb überwachen können.
Die Überlegungen bezüglich der Leistung führen oft zur Verwendung
von selbstverdampfenden Brennern mit integriertem zylindrischen Wandler, die mit
flüssiger Phase gespeist werden, um sich von den Zufuhrproblemen, die mit den verwendeten,
mobilen Behältern verbunden sind, zu lösen. Dies ist insbesondere der Fall bei Brennern,
die für die Unkrautbeseitigung, das Abbrennen, die Desinfektion der Böden und allgemein
für alle mobilen Anwendungen verwendet werden.
Die selbstverdampfenden Brenner, bei denen der Brennstoff vorher durch
indirekten Wärmeaustausch mit der Flamme des Brenners erwärmt wird, haben aufgrund
der Tatsache, dass der Körper des Brenners als Wärmeaustauscher dient, Verhältnisse
der Gesamtlänge zum Durchmesser in der Größenordnung von ungefähr 2; wenn ein derartiges
Verhältnis die Kompaktheit unterstützt, bringt es eine gewisse Reihe an Nachteilen
mit sich: instabile Flamme, Unmöglichkeit der Verwendung von erhöhten, primären
Belüftungen, sehr schwierige Zündung per Elektrode, was dazu zwingt, auf kostspielige
Hilfsvorrichtungen zurückzugreifen.
In der US A 4 145 179 beschreibt man eine Steuerung der Zündung eines
Brenners. Wenn die Flamme erlischt, entzündet man einmal wieder und wenn der Brenner
während einer vorbestimmten Dauer neuerlich erlischt, hält man den Brenner an.
Die Erfindung beseitigt diese Nachteile durch ein Verfahren, um einen
Brenner zu betreiben, wie dies im Anspruch 1 definiert ist. Unter Vielzahl versteht
man mehr als zwei und tatsächlich mehrere Zehner, sogar mehrere Hundert oder mehr.
Vorzugsweise besteht dieses Verfahren darin, dass, trotzdem eine Flamme bereits
aus dem Brenner schlägt, aufeinanderfolgende Zündvorgänge regelmäßig während des
Zeitraumes in einem Zeitintervall zwischen zwei Zündvorgängen geringer als eine
Funktionsdauer des Brenners, und insbesondere in einem Zeitintervall geringer als
eine Sekunde und vorzugsweise in der Größenordnung von einer Zehntelsekunde, vorgenommen
werden. Jeder Zündvorgang kann sich durch Erhalt eines Funkens mit einer Dauer von
3 bis 10 &mgr;sek ausdrücken. Man lässt einen Zündvorgang beginnen, trotzdem eine
Flamme bereits aus dem Brenner schlägt.
Indem die Zündvorgänge in einer raschen Kadenz bewirkt werden, kommt
man jeder verlängerten Löschung des Brenners zuvor, indem man ihm genau vor dem
Punkt, wo er sich löscht, oder gerade im Moment wo er dabei ist, zu verlöschen oder
genau im Moment, wo er gelöscht wird, wieder anzündet.
Die Erfindung sieht auch einen Brenner mit einer elektrischen Steuerschaltung
für ein Ventil, das Brennstoff dem Brenner zuführt, und mit einer Zündvorrichtung
vor. Gemäß der Erfindung ist die Schaltung so ausgelegt, dass die Zündvorrichtung
unter Spannung gelegt wird, solange das Ventil geöffnet ist. Vorzugsweise ist die
Schaltung so, dass, wenn die Zündvorrichtung unter Spannung gesetzt wird, sie aufeinanderfolgende
Zündungen erzeugt.
Nach einer Ausführungsform besitzt die Zündvorrichtung aufeinanderfolgend
einen Oszillator, eine Leistungsstufe, einen Aufwärtstransformator und eine Zündelektrode,
die im Brenner angeordnet ist.
Um zu gewährleisten, dass die von der Zündvorrichtung verbrauchte
Energie nicht zu groß ist, besitzt der Brenner ein Rohr, in dem ein Hindernis angeordnet
ist, das eine Verwirbelungszone erzeugt und die Zündelektrode ist derart angeordnet,
dass sie in die Verwirbelungszone einen Funken überspringen lässt.
Diese Anordnung besitzt die folgenden Vorteile aufgrund der Tatsache,
dass die Geschwindigkeit in der Verwirbelungszone kleiner ist:
- 1. Stabilisierung der Flamme im Brennerkörper durch Einrichtung der Verbrennung
in der Zone großer Verwirbelung, erzeugt durch die Störanordnung, wobei die Verbrennung
praktisch unabhängig vom Ausstoß ist.
- 2. Unterdrückung der Wirkung der Wand, die versucht die Flamme von der Wand
des Brenners abzulösen und den Eintritt frischer Luft hervorruft, was die Verbrennung
instabil macht.
- 3. Die Möglichkeit durch Anordnen einer Zündelektrode in der Zone starker Verwirbelung,
die Zündung des Brenners in der Gesamtheit der Betriebsdrücke mit einem sehr niederen,
elektrischen Energieniveau ( z. B. piezo) durchzuführen.
- 4. Die Möglichkeit eine Ionisationssteuerelektrode an der Stelle in der Zone
starker Verwirbelung anzuordnen, wo die Verbrennung sich stabilisiert, zu verifizieren,
ob letztere eingerichtet wurde, und infolgedessen zu verifizieren, ob der Brenner
in Betrieb ist und wenn nicht, korrigierende Maßnahmen herbeizuführen: Wiederzündung,
Verschließen der Zufuhr.
- 5. Die Möglichkeit für einen Brenner vorgegebener Geometrie, die Primärbelüftung
und/oder den Durchsatz zu erhöhen.
- 6. Die Möglichkeit für selbstverdampfende Brenner mit ringförmigem
Tauscher (Rohr oder Monoblock) die auf die Wiederaufheizungseinrichtung übertragene
Wärmemenge aufzuteilen, indem das vordere Ende der Flamme verschoben wird oder indem
die Wirkung der Wand ins Spiel gebracht wird.
Beispielsweise kann die Störvorrichtung durch eine gegen Wärme widerstandsfähige
Kugel mit einem Durchmesser von 5 bis 10 mm, angeordnet im Abstand von 55 mm vom
Boden des rohrförmigen Körpers des Brenners, mit einem Durchmesser von 52 mm und
einer Länge von 95 mm gebildet werden – der Abstand wird beim Eintritt der
Mischung in den Brenner eingenommen, wobei die Elektrode etwa 5 mm von den Wänden
in der Verwirbelungszone bei etwa 65 mm vom Boden des Brenners angeordnet wird.
Die Erfindung betrifft auch einen Brenner, der ein Rohr aufweist,
in das ein Eintritt für Brennstoff, ein Eintritt für den Sauerstoffträger, wie Luft
und ein Ausgang für die gezündete Mischung aus Brennstoff und Sauerstoffträger münden,
und in dem ein Hindernis angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hindernis
ein Vollkörper, insbesondere eine Kugel ist, der nur einen Teil des Querschnittes
des Rohres einnimmt. Ein volles Hindernis ist leichter herzustellen als ein perforiertes
Hindernis (US-A 3 460 910 oder GB-A 13 34 832) und verringert die Zufuhrverluste,
indem ein relativ großer Durchtritt zwischen der Kugel und der Wand des Rohres erlaubt
wird.
Nach einer Ausführungsart, die als an sich unabhängig von den vorhergehenden
Brennereigenschaften und dem Verfahren gemäß der Erfindung gilt, ist das Hindernis
derart ausgeführt, dass es zwischen sich und dem Rohr einen deutlich flachen Abstand
bildet und mit der Seitenwand des Brenners eine flache Flamme ergibt. Die Länge
des Abstandes hat z. B. mehr als das Fünffache, besser noch das Zehnfache der maximalen
Breite des Abstandes. Man erhält so auch eine Oberfläche, die von der Flamme behandelt
wird, die für einen gegebenen Durchsatz maximal ist und es z. B. gestattet, die
Oberfläche der Unkrautbeseitigung durch Verbrennen zu maximieren, wenn der Brenner
zu diesem Zweck verwendet wird.
In den angeschlossenen Zeichnungen, die als Beispiel enthalten sind,
ist 1 ein Schema eines Brenners gemäß der Erfindung
und die 2 und 3
zeigen zwei Varianten des Brenners gemäß der Erfindung.
Der in 1 dargestellte Brenner besitzt
einen Akkumulator 1, der durch die Batterie eines Tragfahrzeuges gebildet
sein kann und der mit Hilfe eines Unterbrechers 2 parallel die Spule
3 eines Elektroventils 4 und einen Zünder, der nacheinander von
einem Oszillator 5, einer Leistungsstufe 6 und einem Transformator
7 für die Erhöhung der Spannung gebildet ist, speist. Das Elektroventil
4 ist auf der Eintrittsleitung 8 des Brennstoffes auf einem Körper
9 des Brenners vorgesehen. Obwohl dies nicht in der Zeichnung dargestellt
ist, durchströmt der Brennstoff zuerst einen Mantel entlang des Körpers
9 des Brenners, bevor er in den Körper 9 des Brenners eintritt.
Der Transformator 7 speist über einen Leiter 10 eine Zündelektrode
16 des Brenners, die im Körper 9 mit Hilfe einer Isolierung
11 angeordnet ist.
Im Inneren des Körpers 9 des Brenners ist, durch zwei Stifte,
die sich in Längsrichtung des Körpers 9 erstrecken, eine Kugel
12 aus Stahl mit einem Durchmesser von 5 mm, 55 mm vom Boden des Körpers
angeordnet, gehalten, der einen Durchmesser von 52 mm und eine Länge von 95 mm hat.
Die Elektrode 11 ist ungefähr 5 mm von den Wänden in der Verwirbelungszone
angeordnet, die ungefähr 65 mm vom Boden des rohrförmigen Körpers angeordnet ist,
wo sich ein Eintritt für den Brennstoff und ein nicht dargestellter Eintritt für
die Luft befinden.
Wenn der Unterbrecher 2 geöffnet ist, ist das ganze System
in Ruhe. Es wird kein Brennstoff dem Brenner zugeführt und die Zündeinrichtung ist
nicht in Betrieb. Jedoch sobald man den Unterbrecher 2 schließt, kommt
Brennstoff zum Brenner und wird durch die Elektrode 11 gezündet, die Zündvorgänge
werden ständig durchgeführt, solange der Unterbrecher 2 geschlossen ist,
und zwar aufgrund von drei Funken mit 5 &mgr;s in der Sekunde. Die gezündete Mischung
aus Brennstoff und Luft tritt am Ende des Körpers 9 gegenüber dem Boden
aus.
Die 2 zeigt einen Brenner, bei dem der
Körper 13 rechteckig ist und mit der Kugel 14 Abstände in Form
von relativ flachen Sicheln begrenzt, derart dass die Flammen, die aus dem Brenner
austreten, die Form einer Umhüllung haben. Der minimale Abstand zwischen der Kugel
14 und jeder kleinen Seite des rechteckigen Körpers 13 ist geringer
als der Durchmesser der Kugel, z. B. kleiner als 50 mm.
In 3, die einen Schnitt eines Brenners
darstellt, erkennt man die Kugel 12 und den Körper 9 des Brenners.
Außerdem ist ein Eintritt 15 für Sekundärluft vorgesehen und eine Ionisationssteuerelektrode
16, die es erlaubt, zu verifizieren, ob die Verbrennung gut eingerichtet
ist, und wenn nicht, Korrekturvorgänge, wie ein Schließen der Zufuhr, hervorruft.
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| Anspruch[de] |
- Verfahren zum Betrieb eines Brenners bei dem eine Vielzahl von Zündvorgängen
des Brenners während der Zeit, in der der Brenner in Betrieb sein muss, ausgeführt
werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Zündvorgänge während
der gesamten Zeit durchgeführt werden, in der der Brenner in Betrieb
sein muss.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das es darin besteht,
dass man die Zündvorgänge regelmäßig während des Zeitraumes aufeinander folgen lässt.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es darin
besteht, dass man die Zündvorgänge mit einem Zeitintervall zwischen zwei aufeinander
folgenden Zündvorgängen von unter einer Sekunde aufeinander folgen lässt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass es darin besteht, dass man einen Zündvorgang beginnt, wenn schon eine Flamme
aus dem Brenner austritt.
- Brenner mit einer elektrischen Steuerschaltung für ein Ventil, um Brennstoff
dem Brenner (9) zuzuführen, und für eine Zündeinrichtung (11),
dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung derart ist, dass die Zündeinrichtung
(11) unter Spannung gesetzt wird, solange das Ventil (4) geöffnet
ist und die Schaltung derart ist, dass, wenn die Zündeinrichtung (11) unter
Spannung steht, eine Vielzahl aufeinander folgende Zündungen erzeugt werden.
- Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündeinrichtung
(11) hintereinander einen Oszillator (5), eine Leistungsstufe
(6), einen Aufwärtstransformator (7) und eine Zündelektrode (11)
besitzt, die im Brenner (9) angeordnet ist.
- Brenner nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
dass der Brenner ein Rohr (9) enthält in dem ein Hindernis (12)
angeordnet ist, das eine Verwirbelungszone erzeugt, und dass die Zündelektrode (11)
derart angeordnet ist, dass sie einen Funken in die Verwirbelungszone einbringt.
- Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hindernis
(14) derart ausgebildet ist, dass zwischen ihm und dem Rohr ein im wesentlichen
flacher Zwischenraum ausgebildet ist.
- Brenner nach Anspruch 5, mit einem Rohr, in das ein Eintritt für Brennstoff,
ein Eintritt für einen Sauerstoffträger wie Luft und ein Austritt für die entzündete
Mischung von Brennstoff und Sauerstoffträger münden und in dem ein Hindernis angeordnet
ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hindernis ein Vollkörper ist, insbesondere
eine Kugel, der nur einen Teil des Rohrquerschnittes einnimmt.
- Brenner nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Elektrode (11) im radialen Abstand zwischen dem Körper (9)
und dem Hindernis (12) vorgesehen ist.
- Brenner nach Anspruch 5 mit einem Rohr, in das ein Eintritt für den
Brennstoff, ein Eintritt für einen Sauerstoffträger und ein Austritt für die entzündete
Mischung von Brennstoff und Sauerstoffträger münden, und in dem ein Hindernis angeordnet
ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hindernis derart ausgebildet ist, dass zwischen
ihm und dem Rohr ein im Wesentlichen flacher Abstand gebildet ist.
- Brenner nach den Ansprüchen 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass
das Hindernis (14) ein Zehntel bis ein Fünftel des Querschnittes des Rohres
(13) einnimmt.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen
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