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Ölbrenneraggregat mit Niederdruckzerstäubung
Die Erfindung betrifft einölbrenneraggregat mit Niederdruckzerstäubung, bestehend aus einem Brennergehäuse mit einem Brennerkopf, aus einem hinter dem Brennerkopf in einem Druckraum befindlichen Ventilator für die Zerstäubungsluft auf der Welle eines Elektromotors und aus einem durch den Druck der Zerstäubungsluft beaufschlagten Brennstoffbehälter.
Bei den bisher bekannten Geräten dieser Art ist durch die konstruktive Gestaltung des Aggregats sowohl die Herstellung als auch die Montage bzw. Demontage mit Schwierigkeiten verbunden. Die Einbeziehung des Gebläses und der damit zusammenwirkenden Luftführungsteile in eine geschlossene und kompakte Bauform wurde bisher nicht erreicht. Eine einfache Konstruktion und eine ohne Umstände zu bewerkstelligende Auswechselbarkeit und Einstellbarkeit des Brennerkopfes ist bei den bekannten Geräten ebenfalls nicht gegeben. Die Brennleistung und der Ausbrenngrad der bisherigen Geräte waren ungenügend.
Die Erfindung bezweckt, die Herstellung und Bauweise eines solchen Aggregats einfach und kompakt zu gestalten, dessen Raumbedarf klein zu halten und die Geräuschbildung durch das Gebläse im Brennbetrieb auf ein Mindestmass zu reduzieren. Es wird eine einwandfreie Zerstäubung des Brennstoffes durch turbulente Rotationsströmung im Verbrennungshereich angestrebt.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass im Brennergehäuse durch eine Zwischenwand eine Druckkammer abgeteilt ist und beiderseits der Zwischenwand Ventilatoren angeordnet sind, so dass sich ein Ventilator in der Druckkammer und ein Ventilator in einem der Druckkammer benachbarten Raum befindet, der einen Ansaugkanal besitzt, während ein weiterer Ventilator für die Zusatzluft am andern Wellenende des Elektromotors und innerhalb einer, das Brennergehäuse umgebenden Verkleidung angeordnet ist. Diese Verkleidung weist brennerabseits eine Ansaugöffnung für die Zusatzluft und brennerseitig einen Ringspalt um den Brennerkopf auf, der als Austrittsöffnung für die Zusatzluft dient.
Das Brennergehäuse ist mit einer abnehmbaren Rückwand versehen, zwischen deren hochgezogener und in die Gehäuseöffnung hineinragender Randpartie und einer Ansatzfläche im Brennergehäuse die Zwischenwand für die Ventilatoren eingeklemmt ist. Der Elektromotor ist über einen Flansch mit dieser Rückwand verbunden und zwischen dem Flansch und der Rückwand befindet sich der Ansaugkanal für die Zerstäubungsluft.
Ein im Bereich des Brennerkopfes rotierender Wirbelkörper besteht aus einem U-förmigen Bügel und Luftschaufeln und er ist auf der Stirnfläche der Welle des Elektromotors befestigt. Dieser Wirbelkörper ist im zentralen Teil der Stirnwand des Brennergehäuses und innerhalb eines Ringspaltes des Brennerkopfes angeordnet.
Die Erzeugung der Zerstäubungsluft durch wirkungsmässig hintereinandergeschaltete Ventilatoren hat den Vorteil, dass solche kleineren Durchmessers verwendet werden können, um die erforderliche Luftverdichtung bzw. -strömungsgeschwindigkeit zu erzielen. Eine solche Gebläseform hat den Vorzug, dass sie in einem geschlossenen und räumlich gedrängt angeordneten Aggregat unterzubringen ist. Es hat sich ferner gezeigt, dass die sonst unvermeidlichen Erschütterungen und Geräusche, die von einem Gebläse grö- sseren Durchmessers herrühren, nicht in dem Masse in Erscheinung treten, da sie z. B. nicht die sonst sehr schwierig zu beseitigenden Umwuchtfehler und kritischen Drehzahlen aufweisen.
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Die auch bei kleinen Drehzahlen der Gebläseeinheiten wirksam werdende Turbulenz in dem Brennerdüsenbereich durch den in der Druckkammer stattfindenden Lufttransport unter unmittelbarer Einwirkung einer Gebläseeinheit und eines rotierenden Drallkörpers schafft den erwünschten hohen Ausbrenngrad des Brennstoff-Luftgemisches auch bei auf "klein" geregelter Brennleistung. Die gesondert zugeführte und im entgegengesetzten Drall strömende Zusatzluft bewirkt in allen Regelbereichen vorteilhaft eine Verbesserung der Zerstäubung und sie erzeugt den zum restlosen Ausbrennen des Brennstoffanteiles notwendigen Sauerstoffüberschuss. Eine Regelung des Zusatzluftstromes kann durch bekannte Mittel, z. B. eine dem Gebläse vorgeschaltete l luftklappe erfolgen.
Die für die Wartung solcher Geräte wichtige Forderung nach leichtem Zutritt zu den Aggregatteilen, insbesondere zur Brennercinrichtung sowie nach leichter Montage und Demontage, sind durch die Ausbildung der Verkleidung und des Brennergehäuses erfüllt. Die Teile der Brennereinrichtung sind leicht einzustellen und auszuwechseln.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen : Fig. l eine schematische Darstellung einer kompletten Ölbrenneranlage mit Niederdruckzerstäubung, Fig. 2 eine Ausführungsform des Brenneraggregats mit Gehäuse und den wichtigsten Details im Schnitt.
Der Darstellung nach Fig. l ist zu entnehmen, dass der Aufbau des Gerätes ein Brennergehäuse 24 vorsieht, das sich innerhalb einer Verkleidung 32 befindet. Die mit dem Brennergehäuse 24 in funktionellerund baulicher Weise zusammenhängenden übrigen Aggregatteile sind der besseren Übersichtwegen ausserhalb der Verkleidung dargestellt worden, während in Fig. 2 die tatsächliche Anordnung dieser Teile gezeigt wird.
In der folgenden Beschreibung wird zunächst die Erfindung an Hand dieser schematischen Darstellung erläutert.
Das Brenneraggregat besteht aus einem Elektromotor 1, der mittels Flansch 2 an einer Rückwand 3 des Brennergehäuses 24 befestigt ist. An derStirnwand 4 des Brennergehäuses 24 ist ein zentraler Luftleitkegel 5 vorgesehen, dessen konische Bohrung zusammen mit einer Brennerdüse 6 einen Ringspalt 7 bildet. Zwischen Flansch 2 und Rückwand 3 befindet sich ein Ansaugkanal 8, durch welchen der Luftstrom für die Zerstäubungsluft in eine zentrale Öffnung 9 in der Rückwand 3 gelangt und damit in den Bereich der Gebläse 11,12. Die auf der Welle 10 des Elektromotors 1 befestigten Gebläse 11, 12 sind beiderseitig einer Zwischenwand 13, die Luftleitschaufeln 14 trägt, angeordnet. In der Zwischenwand 13 ist zentral für den Lufttransport zwischen den Gebläsen 11,12 eine Öffnung 15 vorgesehen.
Das Gebläse 11 befindet sich in dem Raum zwischen der Innenseite der Rückwand 3 des Brennergehäuses 24 und der Zwischenwand 13, das Gebläse 12 in der durch die Zwischenwand 13 abgeteilten Druckkammer 69, in der auch die Brennerdüse 6 angeordnet ist.
Die Luftverdichtung der Gebläse 11,12 wird durch ein weiteres Gebläse 25 erhöht, welches durch eine Öffnung 30 in der das Brenneraggregat einschliessenden Verkleidung 32 Luft ansaugt und diese innerhalb des geschlossenen Raumes der Verkleidung 32 vorverdichtet. Dieses Gebläse 25 befindet sich in Antriebsverbindung mit dem Elektromotor 1 und ist auf dessen Welle 10 befestigt. Ein Teil des vorverdichteten Luftstromes gelangt durch die Gebläse 11,12 als primäre Zerstäubungsluft in den Brennerbereich und tritt durch den Ringspalt 7 aus.
Ein weiterer, das Brennergehäuse 24 bestreichender Luftstrom gelangt als Sekundärluft durch den Ringkanal 26 indasBrennrohr 28, das der Brennerdüse 6 und dem Luftleitkegel 5 vorgesetzt ist. Der vorverdichtete Luftstrom trägt zur Kühlung des Brenneraggregates bei und bildet gleichzeitig einen Kühlluftmantel zwischen Brennergehäuse 24 und Verkleidung 32.
Ausserhalb des Brennergehäuses 24 befindet sich der Schwimmerregler 16 und ein Magnetentil 17, das mit einem Brennstoffilter 23 eine Baueinheit bildet. Von der Ausgangsseite des Schwimmerreglers 16 führteineSteigleitung 18 zurBrennerdüse 6. DasBrennstoffilter 23 ist mit einem erhöht stehenden Brennstofftank 19 durch eine Druckrohrleitung 20 verbunden. An Stelle des erhöht
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mit dem Eingang des Schwimmerreglers 16. Ein an dessen Kopfteil angeschlossenes Druckluftrohr 22 stelltdie Verbindung desLuftraumes über den Brennstoffspiegel im Schwimmerregler 16 mit der Druckkammer 69 im Brennergehäuse 24 her. Das Magnetventil 17 ist mit seiner Magnetspule in einem Steuerstromkreis des Aggregats eingeschaltet und unterbricht im stromlosen Zustand die Brennstoffzufuhr.
Die Wirkungsweise des Ölbrenners ist folgende :
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In dem Bereich zwischen Brennstoff tank 19 undSchwimmerregler 16 herrscht in den verbindenden Rohrleitungen ein bestimmter Brennstoffüberdruck, welcher es gestattet, dass der Brennstoff in den Schwimmerregler 16 auch dann eintritt, wenn in dessen Luftraum ein Atmosphären-Überdruck vorhanden ist. Dieser Überdruck geht von der Druckkammer 69 aus, wenn die Gebläse 11,12 in Betrieb sind. Der Brennstoffspiegel im Schwimmerregler 16 liegt tiefer als die Austrittsöffnung der Brennerdüse ss. Dadurch kann bei ausgeschaltetem Elektromotor 1 kein Brennstoff aus der Brennerdüse 6 austreten.
Bei eingeschaltetem Motor dagegen bewirkt der durch die Gebläse 11,12 erzeugte Luftüber- druck in der Druckkammer 69 bzw. im Schwimmerregler 16 ein Ansteigen des Brennstoffspiegels in der Steigleitung 18 zur Brennerdüse 6 hin. Der so hochgedrückte Brennstoff fliesst aus der Brennerdüse ss und wird von dem aus dem Ringspalt 7 bzw. dem Ringkanal 26 strömenden primären und sekundären Zerstäubungsluftstrahl erfasst. Der dabei entstehende Brennstoffnebel bzw. das Brennstoff-Luftgemisch wird durch Lunte oder eine eiektrische Glühdrahtspirale 27 gezündet. Die Turbulenz des primären Zerstäubungsluftstromes wird durch einen rotierenden Drallkörper 31 erhöht, der an der Stirnseite der Welle 10 des Elektromotors 1 befestigt ist.
Die Regelung der Heizleistung erfolgt durch eine entsprechende Drehzahländerung des Elektromotors 1. Der Vorteil dieser Regelung besteht darin, dass das Verhältnis zwischen austretender Zerstäuberluft und zugeführter Brennstoffmenge über den ganzen Regelbereich annähernd konstant bleibt.
Durch diese Massnahme ist ein hoher Ausbrenngrad der Flamme in den verschiedenen Regelbereichen gewährleistet und es wird eine russfreie Verbrennung erzielt.
Die Inbetriebnahme des Ölbrenners wird zweckmässig so vorgenommen, dass der Elektromotor 1 zunächst mit einer gedrosselten Drehzahl anläuft, bei der noch kein Brennstoff in die Brennerdüse 6 gelangt und wobei nur der Feuerraum durchlüftet wird. Durch Einstellen der Nenndrehzahl wird die Verbrennung nach erfolgter Zündung eingeleitet und dann stufenlos die Heizleistung durch Vermindern der Drehzahl geregelt.
Beim Abschalten des Ölbrenners läuft der Elektromotor 1 noch kurze Zeit mit gedrosselter Drehzahl weiter, wobei der Brennstoffspiegel in der Steigleitung 18 unter die Austrittsöffnung der Düse 6 absinkt und gleichzeitig Luft durch die Düsenbohrung eintritt. Dadurch wird ein Nachtropfen von Brennstoff aus der Brennerdüse 6 in den Feuerraum und eine Verkokung der Düsenöffnung vermieden. Eine Verschmutzung oder Verstopfung der Brennerdüse 6 ist durch die Möglichkeit der Verwendung einer verhältnismässig grossen Düsenbohrung ausgeschlossen, welche auf Grund des geringen Brennstoffdruckes vorgesehen werden kann.
In Fig. 2 ist eine vorteilhafte Bauform des Brenneraggregats in den wichtigsten Details dargestellt. Die Verkleidung besteht aus Boden 33 und Kappe 34. Sowohl der Boden 33 als auch die Kappe 34 sind an der Geschränkplatte 35 befestigt, wozu die Kappe 34 einen Spannhebel 36 mit Gelenkstelle 41 trägt, der in eine Schraube 37 der Geschränkplatte 35 einrastet.
Eine Klemmschraube 38 am unteren Teil der Kappe 34 stellt deren Verbindung mit dem Boden 33 her, der an dieser Stelle eine Schlitzöffnung aufweist. Das Lösen der Kappe 34 erfolgt durch Ausrasten des Spannhebels 36 und Öffnen der Klemmschraube 38. Durch die Trennung von Verkleidung und Brenneraggregat wird bewirkt, dass die Gebläse- und Brennergeräusche nicht unmittelbar an die Verkleidung gelangen und diese nicht als schallabstrahlender Teil wirken kann.
Die Geschränkplatte 35 dient zur Befestigung des Brenneraggregats, sie unterstützt durch ihre Ausbildung bzw. ihr Gewicht die Schalldämmung und verhindert dadurch die Übertragung von Schwingungen bzw. Geräuschen vom Brenneraggregat nicht nur auf die Verkleidung, sondern auch auf die Feuerstelle. Die Befestigung des Brenneraggregats an der Geschränkplatte 35 geschieht durch Schraubbolzen 39 mit Flügelmuttern 40. Diese Schraubbolzen 39 sind in die Geschränkplatte 35 eingeschraubt und durchdringen Bohrungen, die durch das Brennergehäuse 24 führen.
Zwischen Geschränkplatte 35 und der Stirnwand 4 des Brennergehäuses 24 sind Abstandhalter 42 aus wärmeisolierendem Material, z. B. Keramik oder Asbest, vorgesehen, die mit einem Zapfen in der Stirnwand 4 befestigt sind. Die der Feuerstelle zugekehrte Seite der Geschränkplatte 35 ist mit einer wärmeisolierenden Asbestauflage 43 versehen. Weitere Schrauben 44 dienen zur Verbindung der Geschränkplatte 35 mit der Feuerstelle, die nicht dargestellt ist.
In einer mittleren Öffnung 45 der Geschränkplatte 35 ist das Brennrohr 28 angeordnet, dessen Öffnung in den Feuerraum reicht. Das Brennrohr 28 ist durch eine Steckverbindung 46 mit dem in der Geschränkplatte 35 eingelassenen Trichterfuss 48 verbunden. Der Trichterfuss 48 ist mit einem Befestigungsflansch 49 versehen und besitzt einen konisch verjüngten Abschnitt 47, welcher aus der Geschränkplatte 35 hervorragt. Dieser konische Abschnitt 47 des Trichterfusses 48 bildet
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zusammen mit dem Luftleitkegel 5 den Ringkanal 26, der an den Schacht 50 zwischen der Stirnwand 4 des Brennergehäuses 24 und der Geschränkplatte 35 anschliesst. In diesem Ringkanal 26 sind Luftleitbleche 51 angebracht, welche der durchströmenden Sekundärluft einen Drall erteilen.
Ferner sind in der Innenseite des Luftleitkegels 5 schräg verlaufende Nuten 58 vorgesehen, welche der Zerstäuberluft bzw. dem Primärluftstrom einen Gegendrall verleihen.
Die Ausbildung der Steckverbindung 46 am Brennrohr 28 ermöglicht es, ausserhalb desselben bzw. um dasselbe die Glühdrahtzündung anzuordnen. Diese besteht aus einem elektrisch aufgeheizten Glühdraht 52, der in einen ringförmigen Keramikkörper eingebettet ist. Durch Löcher 53 im Brennrohr 28 wird die Zündung der Brenngase bewirkt. Die elektrischen Anschlussdrähte 54 werden an den Zündstromkreis angeschlossen.
Die Brennerdüseneinrichtung besteht aus der Düse 6, einer Düsenaufnahme 55 und einer Halterung 56. Sämtliche Teile sind zentral in der Stirnwand 4 des Brennergehäuses 24 untergebracht, die zu diesem Zweck eine mittlere Öffnung aufweist. Ein diese Öffnung umgebender, nach aussen überstehender Gewindeansatz 57 dient zur Befestigung des Luftleitkegels 5 über einen Gewindeanschluss.
Der Luftleitkegel 5 ist als Kegelstumpf ausgebildet und mit einem konischen Innenraum versehen, der zusammen mit der Brennerdüse 6 den Ringspalt 7 bildet. Durch das Einlegen von Distanzscheiben 59 verschiedener Stärke zwischen dem Luftleitkegel 5 und der Stirnwand 4 des Brennergehäuses 24 ist derAufschraubvorgang des Luftleitkegels 5 variabel zu begrenzen, was zur Herstellung unterschiedlich grosser Öffnungen im Ringspalt 7 führt.
DieDüsenaufnahme 55 istmiteinervorderenEindrehung für die Brennerdüse 6 und drei radialen Stegen 60 versehen, welche diesen Teil innerhalb der Öffnung in der Stirnwand 4 des Brennergehäuses 24 zentrieren. Die Halterung 56 ist ebenfalls in diese Öffnung eingeschoben und mit einer ringförmigen Randpartie an der Innenseite der Stirnwand 4 verschraubt.
In dem ringförmigen Kanal zwischen der Halterung 56 und der Düsenaufnahme 55 ist der rotierende Drallkörper 31 angeordnet, dessen Schaufeln im Abstand von den Kanalwänden umlaufen. Der Drallkörper 31 ist ein im wesentlichen U-förmiger Teil, an dessen Schenkeln Schaufeln befestigt sind.
Der die beiden Schenkel verbindende Querteil ist an der Stirnseite der Welle 10 des Elektromotors 1 befestigt.
Die in Fig. 2 gezeigten Rohrleitungen für denLuft-und Brennstofftransport entsprechen im Prinzip der Darstellung nach Fig. 1. Das Druckluftrohr 22 ist von einem oberen Anschluss 61 am Brennergehäuse 24 bzw. von dessen Druckkammer nach dem Schwimmerregler 16 geführt. In die Steigleitung 18 für den Brennstoff ist ein Schlauchstück 68 eingeschaltet. Die Druckrohrleitung 20 führt den Brennstoff zum Brennstoffilter 23 und über das Magnetventil 17 sowie das Verbindungsrohr 21 zum Schwimmerregler 16. Eine Einstellmöglichkeit der aus Schwimmerregler 16, Brennstoffilter 23 und Magnetventil 17 bestehenden Baueinheit der Höhe nach ist vorgesehen, um das vom Schwimmerregler 16 gehaltene Niveau des Brennstoffes gegenüber der Brennerdüse 6 bzw. deren Öffnung zu ver- ändern.
Dementsprechend wird derLängenausgleich indersteigleitung 18 durch das erwähnte Schlauchstück 68 bewirkt. Zum Zweck der Verstellung des Schwimmerreglers 16 ist ein Haltering 62 und eine Feststellschraube 63 vorgesehen.
Wie aus Fig. 2 ferner ersichtlich, wird am Brennergehäuse 24 die Rückwand 3 mit einer hochgezogenen Randpartie 64 in das Brennergehäuse 24 eingesteckt und durch Schrauben 65 befestigt.
Das Brennergehäuse 24 weist zu diesem Zweck eine Ausdrehung mit einer inneren Ansatzfläche 66 auf. In dem sich ergebenden Stoss zwischen dieser Ansatzfläche 66 und der Rückwand 3 bzw. deren Randpartie 64 ist die Zwischenwand 13 eingeklemmt. Die Gebläse 11,12 sind, wie bereits beschrieben, beiderseits der Zwischenwand 13 angeordnet ; sie sind durch Buchsen 67 auf der Welle 10 des Elektromotors 1 befestigt.
In der Kappe 34 der Verkleidung ist auf dem von der Brennerseite abgewandten senkrechten Wandteil der Durchbruch 30 vorgesehen, welcher dem dahinter befindlichen Gebläse 25 für den Sekundärluftstrom als Ansaugöffnung dient. Im Bereich des Gebläses 25 sind auf der Innenseite der Kappe 34 die Luftleitbleche 29 vorgesehen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Innenseite der Kappe 34 mit einem schalldämmenden Werkstoff 70 auszukleiden.
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