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Ölfeuerung.
Bei einer guten Ölfeuerung soll die Mischung der Ölgase mit Luft vor der Verbrennung beendigt sein, und daher muss das Öl-Gas-Gemisch mit einer die Zündgeschwindigkeit erheblich überschreitenden
Strömungsgeschwindigkeit in die Feuerung eingeführt werden. Zur Vernebelung des Öles mittels Luft oder Dampf ist gleichfalls eine grosse Strömungsgeschwindigkeit des Zerstäubungsmittels notwendig.
Diese grosse Strömungsgeschwindigkeit bringt bei den bisherigen Ausführungen Nachteile mit sich. Die Heizgase verlassen den Ofen so rasch, dass bedeutende Wärmeverluste eintreten. Es entsteht eine Stichflamme von ungleicher Heizwirkung, welche einen langen Verbrennungsraum benötigt und direkt getroffene Eisenteile nach kurzer Zeit zerstört. Ausserdem neigt die Flamme, da der Zündpunkt dort liegt, wo Zündgeschwindigkeit und Strömungsgeschwindigkeit des brennbaren Gemisches gleich sind, bei Veränderung der letzteren zum Abreissen, wodurch die Gefahr einer Explosion entsteht.
Zur Behebung dieser Übelstände wurde bereits vorgeschlagen, den Kamin so über dem Heizraum anzuordnen, dass die Heizgase vor dem Abziehen umkehren und so länger im Ofen verweilen mussten.
Dadurch wurde aber die Heizwirkung, namentlich bei grösseren Öfen, ungleichmässig. Die Anbringung einer Feuerbrücke, um Eisenteile vor dem direkten Getroffenwerden zu schützen, brachte Wärmeverluste mit sich. Ebenso die Trennung des Verbrennungsraumes vom Heizraum, wobei nur die Abgase zum Heizen benutzt wurden. Um das Abreissen der Flamme zu verhindern, wurde vorgeschlagen, die Ausströmdüse des Zerstäuber mit einem Rohr zu umgeben, in welches Verbrennungsluft in der Flammenrichtung eingeführt wird.
Durch diese Beschleunigung der Luft-Öl-Mischung sowie durch die Vergrösserung der Zündgeschwindigkeit durch das heisswerdende Rohr wurde der Zündpunkt näher zum Zerstäuber verlegt und die Flamme gegen geringe Veränderungen der Strömungsgeschwindigkeit unempfindlicher ; bei stärkeren Schwankungen der letzteren konnte trotzdem ein Abreissen der Flamme nicht verhindert werden.
Diese angeführten Übelstände vermeidet, wie später näher ausgeführt wird, das erfindungsgemässe Verfahren zum Betrieb von Ölfeuerungen dadurch, dass dem aus dem Zerstäuber austretenden Gemischstrahl entgegengerichtete zusätzliche Luftströme in der Weise zugeführt werden, dass zunächst in der Nähe der Düse nur die äusseren Gemischstrahlsehichten zurückgestaut werden und so einen stationären Gemischwirbel bilden, der entzündet einen stabilen Zündflammenkranz ergibt, welcher ein Abreissen der Flamme verhindert. Will man eine verbreiterte, milde oder in der Richtung geänderte Flamme bilden, so werden gleichfalls gemäss der Erfindung gegen den Brennstrahl weitere zusätzliche Luft-oder Dampfstrahlen geblasen.
Es sind also zwei Phasen zu unterscheiden, welche unter Umständen auch jede für sieh allein zur Anwendung kommen können. In der ersten Phase wird durch Bildung einer Zündflamme in der Nähe der Ausströmdüse die äussere Flamme gegen Veränderungen der Strömungsgeschwindigkeit unempfindlich gemacht und dadurch ein Abreissen verhindert, in der zweiten Phase wird die Flamme verbreitert und ihre Rasanz vermindert durch entgegengerichtete Luft- oder Dampfströme, welche zweck- mässig im Zündpunkt des Öl-Gas-Gemisches zugeführt werden. Im Zerstäuber selbst kann eine wesentliche Verminderung der Strömungsgeschwindigkeiten nicht erfolgen, da sonst die Vergasung des Öles bis zum Zündpunkt mangelhaft wäre und die restlose Verbrennung beeinträchtigt würde.
In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 eine Ölfeuerung in Betriebsstellung vor einem Ofen, Fig. 2 und 3 in je einer Ausführungsform die Seitenansicht der Ausströmdüse eines Zerstäubers und einen Axialschnitt durch das
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umgebende Rohr und Fig. 4 eine Vorderansicht zu Fig. 3. Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch eine erfindunggemässe Kesselfeuerung.
In Fig. 2 ist die Zerstäuberdüse 1 von einem als Hohlmantel ausgebildeten Rohr 14 umgeben, dessen Innenwand Öffnungen15 aufweist. Das Rohr ist in eine Ofenwand 16 eingebaut. Dem Gemischstrahl 10 sowie der in der Richtung der Pfeile 18 eintretenden Luft werden Zusatzluftströme in der Richtung der Pfeile 19 unter Druck zugeleitet, bewirken im Inneren des Rohres eine kräftige Wirbelbildung (durch die Pfeile 20 angedeutet) und werden sodann vom Gemischstrahl mitgerissen. Dieser Wirbel, der aus Luft und Ölgas zusammengesetzt und stationär ist, d. h. stets an derselben Stelle im Rohre steht, brennt daher bei Entzündung und bildet eine stabile, von den äusseren Zugverhältnissen unabhängige Zündflamme 21, die durch wegfliegende brennende Teilchen 22 ein Abreissen der Flamme 23 verhindert.
Der Kern des Gemischstrahles 10, bei dem die Strömungsgeschwindigkeit grösser ist als die Zündgeschwin- digkeit, hat seinen Zündpunkt erst ausserhalb des Rohres, dort wo die verminderte Strömungsgeschwin- digkeit der Zündgeschwindigkeit gleich ist. Von diesem Zündpunkt an entwickelt sich dann die eigentliche Heizflamme 23, deren Rasanz durch zusätzliche Gas-oder Luftströme, wie in Fig. 1 und 5 beispielsweise gezeigt, weitervermindert werden kann.
Ist der Rohrquerschnitt so bemessen, dass der Gemisch strahl 10 und die in der Richtung der Pfeile 18 eintretende Luft nicht ausreichen, um ihn ganz auszufüllen, so werden die Zusatzluftströme 19 selbsttätig injektorartig durch die Öffnungen 15 angesaugt und bewirken gleichfalls die Bildung der Ziindflamme 21. Der Aussenmantel des Rohres kann dabei, um der Luft besseren Zutritt zu gewähren, kegel- stumpfförmig ausgebildet sein, wie bei 14b strichliert angedeutet, so dass er sich gegen die Rohrmündung zu verjüngt.
Fig. 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel für einen Zerstäuber, der in eine grosse Heizöffnung hineinragt. An der Ausströmdüse 1 ist ein mit Löchern 25 versehenes Rohr 14 durch Stege 27 befestigt.
An der Rohrmündung ist ein von der Stütze 28 getragener Schirm 29 unter Freilassung eines Luftschlitze befestigt.
Der unter Druck ausströmende Gemischstrahl. M saugt injektorartig Luft in der Richtung der Pfeile 31 an. Der Rohrquerschnitt ist, im Gegensatz zu den bisher bekannten Ausführungsformen, so bemessen, dass diese Luftmenge nicht ausreicht, um ihn ganz auszufüllen, und es wird daher durch den Strahl 10 auch von der Mündung her, in der Richtung der Pfeile 32, Zusatzluft injektorartig in das Rohr 14 gesaugt. Dadurch entsteht ein durch die Pfeile 20 angedeuteter Luftwirbel, der in der früher beschriebenen Art zur Bildung einer von den äusseren Zugverhältnissen unabhängigen Zündflamme 21 führt. Die Temperatur des Rohres ist dabei belanglos.
Der Schirm 29, der vor und oberhalb des Rohres 14 angeordnet ist, hat eine Doppelfunktion.
Einerseits bewirkt er injektorartig ein Emporziehen der Flamme gegen einen knapp über dem Zündrohr befindlichen Kesselboden, ohne den Luftzutritt zu behindern, der durch den Schlitz zwischen Schirm und Rohr erfolgen kann, anderseits verhindert er ein Zurückschlagen frei'schwebender Ölpartikelehen, die sonst den Kesselboden benetzen und dort festbrennen würden.
Will man eine Milderung und Formveränderung der Heizflamme erzielen, so wird gemäss der Erfindung gegen den Gemisehstrahl weitere, zusätzliche Luft geblasen. Hiezu dient beispielsweise die nachstehend beschriebene Einrichtung.
Dem Zerstäuber 1 in Fig. 1, der in die Mundöffnung 2 eines Ofens ragt, wird der Brennstoff durch ein Rohr 3 zugeführt. Die Luft, die unter Druck durch ein Rohr 4 zugeleitet wird, ist durch ein Ventil 5 regelbar. Von der Luftleitung zweigen Rohre 6 ab, die an ihrem Ende um Gelenke 7 verschwenkbare Düsen 8 tragen und mit Drosselventilen 9 versehen sind.
Beim Betrieb der Ölfeuerung wird der aus dem Zerstäuber 1 austretende Gemischstrahl10 von den aus den Düsen 8 zugeleiteten Zusatzluftströmen, z. B. in der Richtung der Pfeile 11, getroffen und dadurch seine grosse Strömungsgeschwindigkeit auf ein solches Mass herabgemindert, dass die entstehende
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für die sie bisher unbrauchbar war. Durch das längere Verweilen der Heizgase im Ofen sowie durch die bessere Wärmeverteilung wird auch der Heizeffekt erhöht. Die verschwenkbaren Düsen 8 ermöglichen zusammen mit den Ventilen 5 und 9 eine solche Regulierung, dass die Verbrennung mit geringstem Luft- überschuss erfolgt, d. h. dass erst die zusätzlichen Luftströme die zur vollständigen Verbrennung erforderliche Luftmenge zuführen.
Die Düsen 8 können in beliebiger Anzahl und in verschiedenen Stellungen, z. B. auch kranzförmig, in einer oder mehreren Zonen um den Gemischstrahl angeordnet sein. In diesem Falle können die einzelnen, die Düsen tragenden Rohre durch einen ringförmigen, aus feuerfestem Material hergestellten Kanal ersetzt werden, der gegen den Gemischstrahl gerichtete Öffnungen besitzt.
Bei der Kesselfeuerung (Fig. 5) wird dem Zerstäuber 1 durch ein Rohr 3 Heizöl und durch ein Rohr 4 unter Druck Dampf zugeführt. Durch die injektorartige Wirkung des ausströmenden Öl-Gas- Gemisches 10 werden in der früher beschriebenen Weise Zusatzluftströme selbsttätig angesaugt und erzeugen im Rohr 14 die Zündflamme 21. Aus einem den Gemischstrahl umgebenden, im feuerfesten Mauerwerk angeordneten Kanal 34, der durch ein Rohr mit der Druckleitung 4 verbunden ist, erfolgt durch
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Bohrungen 36 die Zuleitung von zusätzlichen Dampfströmen, z. B. in der Richtung der Pfeile 37, welche tangential das brennbare Gemisch 10 treffen und seine Strömungsgeschwindigkeit vermindern.
Die Flamme 38 wird dadurch verbreitert und erhält den linden Charakter einer Kohlenflamme. Die Menge des zugeleiteten Dampfes ist durch die Ventile 39 und 40 regelbar.
Die zusätzlichen, aus dem Kanal 34 in der Richtung der Pfeile 37 zugeführten Dampfströme können, wenn sie aus Düsen austreten, die in rohrförmigen, mit der Aussenluft in Verbindung stehenden Kanälen ähnlich eingebaut sind wie die Zerstäuberdüse 1 in das Rohr 14 der Fig. 3, selbst wieder dazu benutzt
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1.
Verfahren zum Betrieb von Ölfeuerungen, dadurch gekennzeichnet, dass dem aus dem Zerstäuber (1) austretenden Gemischstrahl (10) entgegengerichtete zusätzliche Luftströme (19, 32) in der Weise zugeführt werden, dass zunächst in der Nähe der Düse nur die äusseren Gemischstrahlschichten zurückgestaut werden und so einen stationären Gemischwirbel (20) bilden, der entzündet einen stabilen
Zündflammenkranz (21) ergibt, welcher ein Abreissen der Flamme (23, 38) verhindert, und dass gegen den Brennstrahl weitere zusätzliche Luft-oder Dampfstrahlen (11, 37) geblasen werden, falls eine verbreiterte, milde Flamme gebildet werden soll.