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2.1 Mischeinrichtung

Zur Verbrennung des Gemischs wird eine Blaubrenner-Mischeinrichtung
eingesetzt. Durch die Beimischung heißer Verbrennungsgase wird das aus
der Düse austretende Brennstoffspray bereits vor der eigentlichen Ver-
brennungsreaktion verdampft. Das niedrige Temperaturniveau innerhalb
der Verdampfungszone und der Wassergehalt der rückgeführten Verbren-
nungsgase verhindern die Bildung von Ruß. Die Intensität der Rückströ-
mung wird durch die Rezirkulationsrate beschrieben, die den Anteil des
rezirkulierten Verbrennungsgasstroms an dem gesamten Verbrennungs-
gasmassenstrom angibt. Niedrige Rezirkulationsraten begünstigen die
Rußentstehung. Die Festkörperstrahlung der Rußpartikel verleiht der
Flamme eine gelbliche Farbe. Eine Steigerung der Verbrennungsgasrezir-
kulation vermindert die Rußbildungsrate und führt schließlich zu einer voll-
ständig rußfreien Flamme, die eine für das menschliche Auge kaum noch
sichtbare bläuliche Strahlung emittiert.
Um über den gesamten Leistungsbereich eine intensive Verbrennungs-
gasrezirkulation bei hoher Stabilität der Flamme zu erreichen, wird die Ver-
brennungsluft in einem verdrallten Freistrahl zugeführt. Nachstehende Ab-
bildung zeigt schematisch die Funktionsweise der Mischeinrichtung. Die
Verbrennungsluft tritt über eine Düse in das Flammenrohr ein. Durch die
sprungartige Querschnittserweiterung des Luftstrahls entsteht am Rand
der Luftdüse ein Unterdruckgebiet, durch das heiße Verbrennungsgase
aus dem Inneren des Flammenrohres in die Verdampfungszone transpor-
tiert werden. Daneben gelangen über Öffnungen im Flammenrohr bereits
abgekühlte Verbrennungsgase aus dem Feuerraum in die Verdampfungs-
zone. Zusätzlich bildet sich durch die verdrallte Strömung der Verbren-
nungsluft im Rotationszentrum der Flamme eine Rückströmzone.
Der intensive Rücktransport von Verbrennungsgasen an die Flammenwur-
zel bewirkt neben der Vermeidung der Rußbildung auch eine Minderung
der Stickstoffoxidemissionen. Hierzu tragen im Wesentlichen zwei Me-
chanismen bei. Zum einen wird der Sauerstoffpartialdruck des Gemischs
vermindert. Dadurch sinkt die lokale Konzentration dissoziierter Sauer-
stoffmoleküle, die mit dem Stickstoff der Verbrennungsluft zu NOx rea-
gieren. Zum anderen wird die Flammentemperatur durch die Rückführung
inerter Verbrennungsgase mit hoher spezifischer Wärmekapazität (CO

und H

O) reduziert.

Drallerzeuger

Zündelektrode

Luftdüse

äussere
Rückstromzone

innere
Rückstromzone

Flamme

Rezirkulationsrohr

Einspritzdüse

Ölvorwärmer

Luft

2.2 Verbrennungsluftgebläse

Die Verbrennungsluft wird über ein patentiertes Hybridgebläse gefördert,
dass sich durch seine extrem hohe Drucksteifigkeit auszeichnet. Dadurch
ist ein pulsations- und verzögerungsfreier Start des Brenners, insbeson-
dere bei hohen Feuerraumgegendrücken gewährleistet. Der hohe Wir-
kungsgrad des Gebläses bewirkt gegenüber konventionellen Gebläselö-
sungen eine deutliche Reduzierung des Bedarfs an elektrischer Energie.
Bei raumluftabhängiger Betriebsweise besteht die Möglichkeit die Schutz-
abdeckung am Gebläseeinlass durch einen als Zubehör lieferbaren
Ansaugluftschalldämpfer zu ersetzen. Im Fall der raumluftunabhängigen
Betriebsweise stehen Ansaugstutzen mit Ø 50 mm oder Ø 80 mm zur Ver-
fügung. Zudem wird ein drehbarer Stutzen mit Ø 50 mm angeboten, der
mit einem vorgeschalteten Schalldämpfer kombiniert werden kann.

2.3 Brennstoffpumpe und Düsenabschlusssystem

Als Brennstoffpumpe wird eine Zahnradpumpe eingesetzt. In der Abbil-
dung ist das Hydraulikschema einer 1-stufigen Ölpumpe dargestellt. Der

Zahnradsatz der Pumpe fördert den Brennstoff über einen Patronenfilter
aus dem Vorratstank des Ölversorgungssystems zur Öldüse. Der ge -
forderte Einspritzdruck wird an einem Druckregelventil eingestellt. Zur
Steuerung des Einspritzvorgangs ist ein Magnetventil vorgesehen. Im un-
bestromten Zustand ist das Magnetventil geschlossen. In diesem Schalt-
zustand fließt der gesamte Brennstoffstrom über das Druckregelventil zu-
rück in den Vorratstank. Zur Brennstoffeinspritzung wird das Magnetventil
bestromt und damit geöffnet. Der Brennstoff gelangt daraufhin mit dem
am Druckregelventil eingestellten Druck zur Düse.

Um die Start- und Abschaltemis-
sionen zu reduzieren, ist der
Brenner serienmäßig mit einem
Düsenabschlusssystem der Firma
Danfoss (LE-System) ausgerüs-
tet. Hierzu wird im Ölvorwärmer
ein federbelastetes Membranven-
til eingebaut. Dieses öffnet bei ei-
nem Öldruck von ca. 5 bar und
schließt durch die Federkraft bei
ca. 3 bar. Um den Schließvorgang
des Ventils bei einer Abschaltung
des Brenners zu beschleunigen

bzw. einen Druckaufbau in der Düsenleitung durch von außen kommende
Einwirkungen (z.B. Ölvorwärmung beim Brennerstart, Feuerraumstrahlung
nach der Brennerabschaltung) zu verhindern, enthält die LE-Ölpumpe zur
Druckentlastung einen Bypass-Kanal zwischen Druck- und Saugseite. In-
nerhalb des Bypass-Kanals ist ein federbelastetes Überströmventil mit ei-
nem Öffnungsdruck von 2 bar integriert. Durch die temperaturbedingte
Volumenausdehnung steigt der Druck im Ölvorwärmer an. Sobald der
Druck 2 bar übersteigt, öffnet das Überströmventil im Bypasskanal der
Pumpe. Das Membranventil im Vorwärmer hingegen bleibt aufgrund des
höheren Öffnungsdruckes verschlossen und verhindert somit ein Austre-
ten des Brennstoffes. Nach Ablauf der Aufheizphase läuft der Brenner-
motor an, wodurch sich innerhalb der Pumpe der am Druckregler einge-
stellte Druck aufbaut. Am Ende der Vorbelüftungsdauer öffnet das
Magnetventil. Der sich aufbauende Einspritzdruck im Ölvorwärmer öffnet
das Membranventil. Der Einspritzvorgang beginnt somit kontrolliert bei
dem durch das Membranventil vorgegebenen Öffnungsdruck. Da der
Druckabfall am Membranventil vernachlässigbar ist, stimmt der an der Öl-
düse herrschende Druck mit dem an der Pumpe gemessenen Druck über-
ein. Um den über den Bypass abfließenden Teilstrom im Betrieb des Bren-
ners möglichst gering zu halten, ist im Bypasskanal zusätzlich eine Blende

integriert. Sobald der Brenner
abschaltet, schließt das Magnet-
ventil und der Einspritzdruck
baut sich über die Düse ab. So-
bald der Druck unter 3 bar abfällt,
schließt das Membranventil im
Ölvorwärmer. Dadurch wird ein
kontrolliertes Ende des Einspritz-
vorgangs ohne Nachtropfen
sichergestellt. Die LE-Ölpumpe
kann auch als Standard-Öl-
pumpe verwendet werden. Durch
Drehen der Einstellschraube ge-
mäß Abbildung kann das LE-
System aktiviert bzw. deaktiviert
werden.

2.4 Flammenüberwachung

Als Flammenüberwachungseinrichtung stehen drei optionale Systeme zur
Verfügung, nämlich zwei optische Flammwächter sowie eine Zündeinheit
mit integrierter Ionisationsflammüberwachung. Diese Systeme werden
nachstehend vorgestellt.

Optischer Flammenwächter, KLC 2002

Reale Flammen emittieren Lichtstrahlung mit einer unstetig wechselnden
Frequenz. Dieses „Flackern“ der Flamme wird bei dem speziell für Blau-
brenner entwickelten optischen Flammenwächter (BST-Solutions, KLC
2002) zur Flammenerkennung genutzt. Die Auswertung des optischen
Signals sowie die Umsetzung in ein für den Feuerungsautomaten aus-
wertbares Signal erfolgt durch eine im Flammenwächter enthaltene Mi-
kroprozessorschaltung. Im Unterschied zu anderen optischen Flammen-
überwachungseinrichtungen wird nur das Flackern der zu überwachenden
Flamme bewertet. Die Gleichlichtstrahlung des glühenden Rezirkulations-
rohres oder anderer Bauteile innerhalb des Feuerraums wird komplett
ausgeblendet. Ebenfalls führt eine mit konstanter Frequenz getaktete
Strahlung zu keiner Flammenerkennung. Eine Justage der Empfindlichkeit
ist nicht erforderlich. Lediglich eine LED im Gehäuse des Flammenwäch-
ters zeigt den aktuellen Betriebszustandes des Flammenwächters an.
Zu unterscheiden ist hier:

LED aus:

Flammenwächter unbestromt

LED blinkt:

KLC ist aktiv, keine Flamme detektiert

LED dauernd an: KLC ist aktiv, Flamme detektiert

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