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Feuerung für flüssige Brennstoffe hohen Siedepunktes
Die Erfindung betrifft eine Feuerung für flüssige Brennstoffe hohen Siedepunktes mit einer zentralen, insbesondere innerhalb eines Rohrschlangenbündels für den Durchlauf des zu erhitzenden Mediums eines
Zwangsdurchlauferhitzers liegenden Brennkammer sowie mit einer etwa in der Mittelachse und mit Abstand von der flammenführenden Brennkammer angeordneten Brennerdüse mit kegelförmigem Zerstäubungsbereich sowie ferner mit einer diesenZerstäubungsbereich umgebenden Hülle, wobei zwischen dem düsenfecnen Rand der Hülle einerseits und der flammenführenden Brennkammer anderseits eine Verengung vorgesehen ist.
Bei bekannten Feuerungen besteht die Schwierigkeit, den Brennstoff hohen Siedepunktes, z. B. sogenanntes Mittelöl, nach dem Einsprühen so zu verdampfen, dass die Flüssigkeitsteilchen rechtzeitig verdampen. Es treten nämlich beachtliche Verluste an Heizwirkung ein, wenn die Öltropfen nur teilweise verdampft in die flammenführende Brennkammer gelangen. Dann bilden diese Tropfen an den das durch die Flammen zu erhitzende Medium führenden Teilen (Rohrschlangen) Ablagerungen, die den Wirkungsgrad solcher Erhitzer herabsetzen.
Um hier Abhilfe zu schaffen, sieht die Erfindung vor, dass im Bereich der Verengung ein keramischer, kegelmantelförmiger Ringbelag als Strahlungssammler für die Wärmerückstrahlung vorgesehen ist, dessen
Kegelmantellinien im wesentlichen senkrecht zu denen des Zerstäubungskegels verlaufen. Der Ringbelag wirkt dabei nicht nur als Pralltläche und retlektorartiger Wärmestrahler, sondern auch als Wärmespeicher, der die Verbrennung stabilisiert.
Es ist an sich in Brennern mit einer den Zerstäubungskegel einer Brennerdüse umgebende Hülle, bei denen sich aber die flammenführende Brennkammer ohne Verengung an diesen Kegel anschliesst, bekannt, am Ende dieser aus einem Keramikkörper bestehenden Brennkammer eine kegelmanielförmige Stirnwand mit zentraler Austrittsöffnung vorzusehen. Diese liegt zu weit von der Düse entfernt und wird nicht mehr vom Sprühkegel getroffen, um die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, schon vor der flammenführenden Brennkammer die restlose Verdampfung der Tröpfchen hoch siedenden Öles zu bewirken, erfüllen zu können.
Dies wird nur durch den erfindungsgemäss vor der Brennkammer vorgesehenen KeramikRingbelag der Verengung erreicht, auf den bei üblicher Hohlkegelgestalt des Zerstäubungskegels und dem vorgeschriebenen Neigungswinkel des Belages sogar alle Sprühstrahlen annähernd senkrecht gerichtet sind und gegebenenfalls die Öltröpfchen mit grosser Wucht auftreffen.
Auch mit den vorbekannten feuerfesten, mit einem konvexen Spiegel belegtenprallkörpern in Brennkammern wird das Erfindungsziel nicht erreicht, sondern im Gegenteil angestrebt, die W11rmerUckstrah- lung gerade vom Kern des Zerstäubungskegels wegzulenken.
Die durch die Erfindung erzielte Steigerung der Heizleistung erlaubt es, beim Verbrennen von sogenanntem Mittelöl, d. h. einem Heizöl mit einer Dichte (bei 150C) zwischen 0,91 und 0,93 bzw. über 30 Engler bei 500C die Gesamtabmessungen des Brenners so klein zu halten und zu gestalten, dass er innerhalb eines Heizgerätes keinen grösseren Raum benötigt als ein Leichtölbrenner üblicher Bauart und etwa gleicher Heizleistung. Dadurch wieder wird es möglich, ein Heizgerät zu schaffen, in das je nach Wunsch
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ein Leichtöl- oder ein Mittelölbrenner eingesetzt oder diese Brenner gegeneinander ausgetauscht werden können, ohne die Grösse und den übrigen Aufbau des Heizgerätes zu ändern.
Die Erfindung kann dadurch ergänzt werden, dass sich an die mit dem Keramikring belegte Verengung ein koaxialer, in die flammenführende Brennkammer hineinragender zylindrischer Mantel anschliesst, der mit Abstand von einem nach aussen abgewinkelten Rauchgasführungsmantel versehen ist. Dies gestattet, die Flammen des gasförmig gewordenen Brennstoffes zu bündeln, um so einen schnellen A blauf der Ver- brennung zu erreichen.
- Um eine starke Abstrahlung der Zerstäubungshülle zu vermeiden, ist es nützlich, wenn zwischen ihr und der stirnseitigen Abschlusshaube des Brennergehäuses ein etwa zu diesem parallel verlaufender Abschirmmantel vorgesehen ist.
Die Erfindung kann auch dadurch weiter entwickelt werden, dass die Oberfläche des Ringbelages glasiert ist. Wenn unverdampfte Öltröpfchen auf den Ringbelag auftreffen, können sie sich sonst wegen dessen Rauhigkeit unter Umständen auf dessen Oberfläche festsetzen und Krustenaus Verbrennungsrückstän- den bilden.
In denZeichnungenisteinAusführungsbeispielderErfindung dargestellt. Darin zeigen : Fig. l eine Sei- tenansichtdes Zwangs durchlauferhitzers teilweise im Schnitt, Fig. 2 vergrösserte Einzelheiten aus dem Gebiet der Brennerdüse.
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Innern eines Zwangsdurchlauferhitzers (Fig. l) ist ein Rohrschlangenbündelgeführtund verlässt sie wieder bei 12. Die Rohrschlangen 10 sind von-einem topfartigen Mantel 14 umgeben, der in seinem Boden eine durchführung 14a für das Rohrende 12 aufweist. Ferner ist auch eineDurchführung 14b fürdenRohranfang 11 vorgesehen.
DerMantel 14 ist konzentrisch von einer topfartigenHülle 16 so umgeben, dasszwischenbeidensowohl am Boden als auch an den Seitenwänden ein Durchlass für die Luft verbleibt, die zur Verbrennung benötigt wird. Zum Einblasen der Verbrennungsluft dient eine in der Nähe des Hüllenbodens 16a angebrachter seitlicher Einlassstutzen 18. Aus einem Auslassstutzen 17, der in der Nähe des oberen Randes 14c den Mantel 14 sowie die Hülle 16 durchquert und gegenüber dem Einlassstutzen 18 versetzt ist, können die Verbrennungsgase abströmen.
Mit dem oberen abgewinkelten Rand 14c des Mantels 14 ist ein achssymmetrischer Rauchgasführungsmantel 19 verbunden, der aus der Ebene, die durch den Mantelrand 14c definiert ist, in ein Zylinderstück 19a übergeht, das einen etwas kleineren Durchmesser hat als die achsnah gelegenen WindungenderRohrschlangen 10, und in den durch diese gebildeten, etwa zylindrischen Raum bis etwa zur halben Höhe des Mantels 14 hineinhängt. An seinem unteren Rand weist das Zylinderstück 19a eine rings umlaufende Sicke 19aa auf.
IndieÖffnung des Rauchgasführungsmantels 19 ist-mit einem Aussenflansch 23 an diesem gehalten-ein trichterartiger Einsatz 22 eingesetzt, der ein koaxiales zylindrisches Trichterrohr 22a, eine konische Trichterwand 22b und einen Trichterrand 22c aufweist. Der Flansch 23 und der Rauchgasführungsmantel 19 sind an ihrer Berührungsstelle fest miteinander verbunden. Das Trichterrohr 22a. erstreckt sich nicht so weit in den Mantel 14 wie das Zylinderstück 19a und hat einen kleineren Durchmesser als dieses. Die Innenflächen der konischen Trichterwand 22b und des Trichterrandes 22c sind mit einem Keramikbelag 24 ausgekleidet, der im Ausführungsbeispiel aus Aluminiumoxyd (AIC) besteht und glasiert ist.
Mit einem Flansch 25a ist eine Hülle 25 für den Zerstäubungsbereich an dem Flansch 23 fest angebracht. Sie ist unten konzentrisch zum Trichterrand 22c als Zylinder und oben von dessen Oberkante 22ca ab als Kegelstumpf ausgebildet. Ihr oberster Teil ist zu einem zylindrischen Kragen 25b kleineren Durchmessers aufgebogen.
Eine kegelstumpfartige, sich nach oben verjüngende Aussenhülle 27 greift mit einer Umbördelung 27a über den Rand 16b der Hülle 16, auf dem sie auch aufliegt. Sie ist konzentrisch zu und mit einem solchen Abstand von der Zerstäubungshülle 25 angeordnet, dass die gesamte zur Verbrennung benötigte Luft durch den entstehenden Ringspalt fliessen kann.
Der Ringspalt wird durch einen ebenfalls sich als Kegelstumpf nach oben verjüngenden Abschirmman- tel 28 unterteilt, der auf nicht gezeichnete Weise in der Konstruktion gehalten ist und dessen obere Stirnfläche 28a eine konzentrische, kreisförmige Durchbrechung 28aa aufweist.
EineentsprechendeDurchbrechung 27a weistdie obere Stirnfläche der Aussenhülle 27 auf. DieseDurchbrechung 27a wirddurch eine darauf angebrachte Brenner-Grundplatte 29 abgedeckt. Eine zentrische Bohrung 29a dieser Platte 29 durchquert eine Brennerdüse 30, die mit ihrem ein Gewinde tragenden Ende 30a in eine Mutter 31 eingeschraubt ist, die auf der Plattenaussenseite 29b
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stoffschlüssig mit dieser verbunden ist. Ausserdem durchquert die Düse 30 eine kreisförmige Platte 33, die fest an der Grundplatte 29 auf deren Innenseite angebracht ist. Senkrecht auf dieser Platte 33 und einen Winkel mit ihren Radien einschliessend sind eine Vielzahl von Luftleitblechen 34 rechteckigen Umrisses vorgesehen.
Ihre plattenabgewendeten Begrenzungskanten 34a sind mit dem zur Platte 33 parallelenRingrand 36a eines Luftleitmantels 36 stoffschlüssig verbunden, der so angeordnet ist, dass er die Düse 30 mit Abstand konzentrisch umgibt. Sein unterer Rand 36b ist etwa doppelt so weit von der Platte 33 entfernt wie das Mundstück 30a der Brennerdüse 30. Zwischen dem Luftleitmantel 36 und der Brennerdüse 30 ist konzentrisch ein Innenluftmantel 38 vorgesehen, der trichterförmige Gestalt hat und mit seinem oberen Rand 38a stoffschlüssig mit denjenigen Kanten 34b der Luftleitblech, 34 verbunden ist, die auf derAbströmseite liegen. Der Rand 36a istetwa in halber Höhe dieser Kanten 34b angeordnet.
Auf der Aussenseite des Luftleitmantels 36 sind, in etwa halber Mantelhöhe beginnend, eine Vielzahl vom Luftführungsblechen 37 mit dem Mantel 36 stoffschlüssig verbunden.
Sie stehen senkrecht aui dem Mantel 36 und werden von einem mit ihnen verbundenen Ring 39 umgeben. Dieser Ring 39 hat zum Kragen 25b nur geringfügiges Spiel. Dadurch, dass der Luftleitmantel'36 an seinem unteren Rand 36b sich aufweitet, entstehen Luftaustrittsschlitze 40, deren Abstrahlrichtung zur Zerstäubungshülle 25 hin gerichtet sind. Zusätzlich wird diese Richtwirkung durch einen schmalen Ring 41 verstärkt, der mit dem unteren Rand 36b und den Führungsblechen 37
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nen Abstand voneinander haben.
Im Betrieb des Brenners strömt zu erhitzendes Medium bei 11 in die Rohrschlangen 10 und verlässt diese bei 12 wieder. Verbrennungsluft wird bei 18 eingeblasen, verteilt sich fast ohne Druckabfall in dem Hohlraum zwischen dem Hüllenboden 16a und dem Boden des topfartigen Mantels 14 und steigt zwischen dem Mantel 14 und der Hülle 16 nach oben. Dabei wird der Mantel 14 gekühlt und die Luft vorgewärmt. Ein Teil ihres Volumens strömt dann zwischen der Aussenhülle 27 und dem Abschirmmantel 28 und ein weiterer Teil zwischen Abschirmmantel 28 und Hülle 25 weiter in Richtung Brennerdüse 30.
Ein Teil der ankommenden Luft wird durch die Luftleitbleche 34 in Drehbewegung versetzt und dann durch den Innenluftmantel 38 direkt zur Brennerdüse 30 geleitet, während ein zweiter Teil zwischen Luftleitmantel 36 und Innenluftmantel 38 hindurchgeht und kurz unterhalb des Mundstückes 30b austritt. Ein dritter Teil der Luft wird-sowohl durch die Durchbrechung 28aa aus dem Ringspalt zwischen 27 und 28 als auch über den Kragen 25a aus dem
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- zwischen demeinem Kegel, wie er durch die strichpunktierten Linien angegeben ist. In diesem Bereich etwa wird durch die Hitze, die beim Verbrennungsvorgang entsteht, schon ein Teil des flüssigen Öls in den gasförmigen Zustand- überführt. Durch den Vorgang wird auch der keramische Belag 24 aufgeheizt und gibt selbst Wärmestrahlung zum Kegel hin ab.
Diese Strahlung ist durch die geometrische Form des Belages den Ölstrahlen entgegen gerichtet, so dass das flüssige Öl schneller in den gasförmigen Zustand übergeht. Vor allem wird auch der höher siedendeschwanz z. B. von Mittelol gasförmig. Im Betrieb des Brenners kannes stets vorkommen, dass bei schwankender Ölqualität oder, Sedimentierung im Vorratsbehälter Öltropfen versprüht werden, die nicht völlig in den Gaszustand übergehen. Sie treffen auf den Keramikbelag auf und werden durch Rückprall zerstäubt und dann auch vergast. Im Ausführungsbeispiel sind die Keramikbeläge glasiert, um ein Verhaften der auftreffenden Teilchen an zu rauher Keramikoberfläche und Verbrennung unter Rückstandsbildung zu vermeiden.
Selbstverständlich kann der Brenner nicht nur-wie gezeichnet-stehend betrieben werden. Seine Lage im Raum hat keinen Einfluss auf seine Wirkung.
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