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Verfahren und Einrichtung zur Beheizung von Brennöfen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung von Brennöfen, insbesondere der keramischen In- dustrie, mittels unter Druck eingespritztem flüssigen Brennstoff, wie Öl, unter Verwendung einer mehr- strahligen Einspritzdüse.
Die Verwendung mehrstrahliger Einspritzdüsen ist bereits bekannt. Durch die Verwendung solcher
Düsen soll eine gleichmässige Feuerverteilung im Brennkanal und damit ein gleichmässiger Brand des keramischen Gutes erreicht werden. Bei der bekannten Düse sind die Einspritzkanäle der Düse unter einem
Winkel zueinander in der gleichen Ebene oder in verschiedenen Ebenen angeordnet, ausserdem kann die
Düse um eine lotrechte Achse verstellbar sein. Beispielsweise wurde bekannt, an der Düsenöffnung einen
Körper anzuordnen, so dass sich nur eine ringförmige Austrittsöffnung für den Brennstoff ergibt ; dabei ist der Absperrkörper durchbohrt, so dass zu dem kegelförmigen Hauptbrennstoffstrahl ein zentraler Strahl tritt.
Es sind auch bereits Brenner mit regelbarem Zerstäubungsgrad bekannt. So z. B. ist es bekannt, bei einem Brenner nach Art eines Venturirohrs, in dessen Achse ein Zuführrohr mit Austrittslöchern vorgesehen ist, das Zuführrohr bewegbar zu machen und sein Ende mit einem kegeligen Kopf zu versehen. Der Durchmesser, des Kegelkopfes ist dabei annähernd gleich der engsten Stelle des Venturirohrs. Durch Änderung der Lage des Rohrendes im Venturirohr kann die Brennstoff menge und der Zerstäubungsgrad geregelt werden.
Durch die Erfindung wird ein anderes Beheizungsprinzip angestrebt und ausserdem erreicht, dass man den Charakter der Flamme im Laufe der Betriebszeit ändern kann.
Bei Tunnelöfen mit seitlich angebrachten Ölbrennern besteht beispielsweise ganz allgemein die Schwierigkeit, eine gleichmässige Temperaturverteilung über die Breite des Ofens zu erreichen. Befeuert man einen solchen Ofen mit einem Brenner, der einen nahezu unzerstäubten Strahl in den Brennraum einspritzt, so zeigt sich, dass der während des Einspritzweges abbrennende Strahl zu einer zu hohen Temperatur am Ende des Einspritzweges führt. Arbeitet die Düse dagegen mit einem vollständig zerstäubten Strahl, so ist die Temperatur in der Nähe der Brennerdüse wesentlich höher als beispielsweise in der Mitte der den Tunnelofen durchfahrenden Brennwagen.
Durch die Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, das eine gleichmässige Temperaturverteilung im gesamten Ofenquerschnitt sowie eine Anpassung der Feuerung an die jeweiligen Gegebenheiten ermöglicht. Gegenüber den bekannten Ausführungen ist bei der Erfindung der Vorteil gegeben, dass durch die wahlweise Einschaltung des einen oder andern Strahles oder beider Strahle gemeinsam den Erfordernissen des jeweiligen Ofenabschnittes entsprochen werden kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass durch die Düse das Öl in einem Strahl zerstäubt bzw. in einem andern Strahl nahezu unzerstäubt eingespritzt wird, wobei die Strahlen wahlweise einzeln oder auch gemeinsam je nach den Erfordernissen des Brennvorganges einschaltbar sind.
Dabei kann man so vorgehen, dass das Öl zeitlich alternierend feinzerstäubt und nahezu unzerstäubt eingespritzt wird. Es lässt sich jedoch das Verfahren auch dahingehend abwandeln, dass der zerstäubte Strahl konzentrisch zum unzerstäubten Strahl zugeführt wird.
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Das Öl kann der Düse dauernd unter gleichmässigem Druck zugeführt werden, oder man führt das Öl der Düse absatzweise zu.
Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht zweckmässig in an sich bekannter Weise aus einem Düsenhohlkörper, dessen Düsenöffnung durch eine Nadel verschliessbar ist, wobei gemäss der Erfindung die Nadel eine, mit einer abgezweigten Zuführungsleitung für den flüssigen Brennstoff in Verbindung stehende, am Düsenende frei ausmündende Durchbohrung aufweist.
Besonders zweckmässig ist es, wenn man die Nadel in Richtung der Düsenöffnung unter Federdruck stellt und je ein Verschlussorgan in den beiden Zuführungsleitungen vorsieht.
Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, u. zw. in Fig. 1 eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in einer Betriebsstellung, Fig. 2 die Einrichtung nach Fig. 1 in einer andern Schaltung der Brennstoffzuführung und in Fig. 3 eine erfindungsgemässe Einrichtung mit unmittelbarer Förderung des flüssigen Brennstoffes durch zwei Förderogane.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Einspritzdüse. bedeutet 1 den Düsenhohlkörper, in dem eine Düsenna-
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öffnung 5 gedrückt wird. Die Feder 4 stützt sich an der Rückwand 6 des Düsenhohlkörpers 1 ab. Bei 7 er- kennt man eine Trennwand, in der eine Buchse 8 sitzt, welche die Düsennadel 2 führt.
Durch die Trennwand 7 entstehen zwei Hohlräume 9,10, die über die Leitungen 11,12 mit einer gemeinsamen Zuführungsleitung 13 für den flüssigen Brennstoff in Verbindung stehen. In den Leitungen
11, 12 sind Verschlussorgane 14,15 vorgesehen. Ausserdem ist die Nadel 2 mit einer Durchbohrung 16 versehen.
In der dargestellten Stellung der Verschlussorgane 14,15 steht der Hohlraum 10 mit der Brennstoff- förderleitung 13 in Verbindung. Aus diesem Raum 10 gelangt das Öl durch die Durchbohrung 16 zum Düsenende 5, wo es praktisch unzerstäubt in den Brennraum ausgespritzt wird. Selbstverständlich kann die Förderung des Öles kontinuierlich und absatzweise vorgenommen werden, je nachdem, welche Art der Beheizung erwünscht ist.
Bei der in Fig. 2 wiedergegebenen Düse ist der andere Extremfall eingestellt, d. h. das Verschlussorgan 15 ist geöffnet, und das Verschlussorgan 14 ist geschlossen. Der Brennstoff gelangt also unmittelbar in den Raum 9. Da die Nadel 2 zwei verschiedene Querschnitte, nämlich a und b aufweist, wird die Nadel in Richtung des Pfeiles c gegen die Wirkung der Feder 4 nach hinten verschoben, und der Brennstoff tritt aus der nunmehr etwas geöffneten Düse 5, als feinzerstäubter Brennstoffkegel aus.
Auch in diesem Falle kann der Brennstoff kontinuierlich oder absatzweise zugeführt werden. Ausserdem kann man durch entsprechende Wahl der Masse der Nadel 2 und der Federkraft der Feder 4 erreichen, dass die Nadel 2 in einen Schwingungszustand gerät, so dass auch bei kontinuierlicher Förderung des Brennstoffes ein dauerndes Vibrieren der Nadel, und damit eine dauernde Änderung der Düsenöffnung 5 erreicht wird. Es tritt in diesem Falle eine zusätzliche Unterstützung der Zerstäubung des Brennstoffes ein.
Bei der in Fig. l und 2 dargestellten Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung des erfin- dungsgemässen Verfahrens kann man also entweder zerstäubten Brennstoff einspritzen, indem man ent- . weder das Verschlussorgan 14 oder das Verschlussorgan 15 öffnet. Man kann auch beide Verschlussorgane mehr oder weniger stark öffnen und erhält damit eine Überlagerung der beiden Zuführungsarten des Brennstoffes. Allerdings muss man dann dafür Sorge tragen, dass der Druckabfall in der Durchbphrung 16 der Nadel 2 nicht so gross wird, dass der verbleibende Druck im Hohlraum 9 das Öffnen der Nadel 2 unmöglich macht.
Eine weitere abgeänderte'Ausführungsform des Erfindungsprinzips ist in Fig. 3 wiedergegeben. Bei dieser Ausführungsform fehlen die beiden Verschlussorgane 14 und 15. Vielmehr sind an den beiden Zweigleitungen 17 und 18 für die Beaufschlagung der aus dieser Figur nicht mehr ersichtlichen beiden Hohlräume 9 und 10 Pumpen 19,20 vorgesehen. Man kann in diesem Falle entweder zerstäubt einspritzen, dann setzt man die Pumpe 19 in Betrieb oder man spritzt mehr oder weniger unzerstäubt ein, indem man nur mit der Pumpe 20 arbeitet. Man kann aber auch beide Pumpen 19 und 20 gemeinsam betreiben und erhält so eine Überlagerung beider Einspritzarten.
Die Pumpen 19 und 20, die als Einzylinderkolbenpumpen wiedergegeben sind, sind selbstverständlich nurals Beispielgedacht. Es kann sich auch um Mehrzylinderkolbenpumpen oder andere Pumpen, beispielsweise Zahnradpumpen handeln. Will man verhältnismässig geringe stündliche Mengen einspritzen, dann arbeitet man vorzugsweise mit absatzweiser Einspritzung, wobei man dann zweckmässig eine Einzylinderkolbenpumpe verwendet.
Wennmanabsatzweise einspritzt, kann man in vielen Fällen erreichen, dass beide Pumpen so zuein-
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ander synchronisiert sind, dass der zerstäubende und das nicht zerstäubende Einspritzen in bestimmten zeitlichen Abständen erfolgt. Besonders einfach und zweckmässig arbeitet man in diesem Fall jedoch, wenn man nicht zwei getrennte Einzylinderkolbenpumpen verwendet, sondern eine Mehrzylinderkol- benpumpe, bei welcher die Kurbelstellung der beiden Zylinder zueinander in gewünschter Weise ge- wählt ist. Man kann dann beispielsweise abwechselnd zerstäubten und nicht zerstäubten Brennstoff einspritzen oder gleichzeitig sowohl mit zerstäubender als auch nicht zerstäubender Einspritzung arbeiten.
Wie ersichtlich. lässt sich dabei jegliche Zwischenstellung wählen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Beheizung von Brennöfen, insbesondere der keramischen Industrie, mittels unter
Druck eingespritztem flüssigem Brennstoff, wie Öl, unter Verwendung einer mehrstrahligen Einspritzdüse, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Düse das Öl in einem Strahl zerstäubt bzw. in einem andern Strahl nahezu unzerstäubt eingespritzt wird, wobei die Strahlen wahlweise einzeln oder auch gemeinsam je nach den Erfordernissen des Brennvorganges einschaltbar sind.