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Brenner, z. B. Gasbrenner oder nach dem Prinzip der Druckzerstäubung arbeitender Ölbrenner
Die Erfindung betrifft einen Brenner, z. B. Gasbrenner oder nach dem Prinzip der Druckzerstäubung arbeitenden Ölbrenner mit einer Zerstäuberdüse zum Einspritzen des Öls in den Mischraum, der ein als Querstromgebläse ausgebildetes Gebläse zum Zufördern der Verbrennungsluft zum Mischraum enthält.
Die bekannten Öl- oder Gasbrenner der hier in Frage stehenden Art besitzen zum Zufördern der Verbrennungsluft zum Mischraum Gebläse konventioneller Art, z. B. Axialgebläse, Radialgebläse oder auch Trommelläufer. Da diese Gebläse eine flache Kennlinie haben, nimmt bei Zunahme des Gegendruckes das Volumen der durchgesetzten Luft ab. Aus diesem Grund muss man beim Einbauen eines solchen Brenners in einem Wärmeaustauscher eine Anpassung an die Druckverhältnisse des betreffenden Systems vornehmen, insbesondere, indem man geeignete Drosselorgane am Gebläseeintritt entsprechend verstellt und verändert. Dies kann jedoch nur durch erfahrene Fachleute vorgenommen werden und es verlangt überdies verhältnismässig komplizierte Hantierungen.
Darüber hinaus ist bei solchen Anordnungen auch zu berücksichtigen, dass sich die Druckverhältnisse des Systems von Tag zu Tag und auch innerhalb derselben Tages durch Einwirkungen der Aussenwelt, der Atmosphäre usw. verändern können ; so z. B. sind die tagesbedingten Schwankungen in der Grösse des Schornsteinzuges zu berücksichtigen. In solchen Fällen entspricht die vom Gebläse des Brenners geförderte Luftmenge nicht mehr ständig derbei dem eingestellten Durchsatz für eine gute Verbrennung erforderlichen Luftmenge.
Solche Veränderungen des Mischungsverhältnisses zwischen Brennstoff und Luft können mit dazuführen, dass der Brenner russt. Die weiterhin zur Verwendung als Brennergebläse vorgeschlagenen Querstromgebläse besitzen ebenfalls die Nachteile der oben beschriebenen bekannten Anordnungen. Demgegenüber hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, zur Lösung des oben beschriebenen, für Brenner der hier in Frage stehenden Art typischen und allein für solche Brenner charakteristischen Problems die obigen Nachteile zu vermeiden.
Zu dem obengenannten Zweck ist gemäss der Erfindung beim neuen Brenner vorgesehen, dass das Gebläse als hochstabiles Querstromgebläse mit einer steilen Druck-Volumen-Kennlinie mit einem nicht oder nur unwesentlich von der Senkrechten abweichenden Anfangsbereich ausgebildet ist, indem es eine in Drehrichtung zwischen Laufradeintritt und Laufradaustritt angeordnete, sich in Drehrichtung gesehen hinter dem Einlauf des Gebläses bauchförmig vom Laufradgitter entfernende Leitwand und eine Wirbelzunge mit zwei miteinander einen spitzen Winkel von vorzugsweise 20 bis 600 bildenden Schenkeln enthält, von denen der saugseitige Schenkel mit dem Laufradgitter einen sich in Drehrichtung erweiternden Spalt bildet, wobei dem Laufrad Leitflächen zugeordnet sind, die an der Bildung mindestens eines sich z.
B. von der Druckseite zur Saugseite hin verjüngenden Rückführkanals teilnehmen, durch den ein Teil des aus dem Laufrad austretenden Luftstromes von der Druckseite zur Saugseite hin zurück - geführt wird, oder wobei zur Volumenveränderung des Gebläses das Laufrad des Gebläses durch ein
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verstellbares Regelorgan für den Luftdurchsatz mehr oder weniger weit abdeckbar ist.
Die Anordnung kann in diesem Zusammenhang z. B. auch so getroffen sein, dass die Wirbelzunge um eine zur Drehachse des Gebläses parallele Achse verschwenkbar und/oder am Umfang des Laufrades entlang parallel zu sich selbst verbleibend verschiebbar ist, oder dass das Regelorgan für den Luftdurch- satz aus einer seitlich neben dem Laufrad angeordneten, axial auf das Laufrad zu oder von diesem weg verstellbaren Abdeckscheibe mit einer Ringnut besteht, in die der Schaufelkranz des Gebläseläufers je nach der Lage der Abdeckscheibe mehr oder weniger tief hineinragt oder schliesslich auch noch, dass das
Regelorgan für den Luftdurchsatz als in das Innere des Gebläseläufers hineinragender axial verschiebba- rer Zylinder ausgebildet ist, der den Durchtritt durch das Gebläselaufrad von innen her je nach seiner
Lage mehr oder weniger weit abdeckt.
Die erfindungsgemässe Lösung hat wichtige Vorteile zur Folge, da nunmehr eine Veränderung des
Gegendruckes bis zu einer bestimmten Grösse nicht wie bei den konventionellen Gebläsen mit einer
Veränderung des Volumens verbunden ist, so dass insofern keine Anpassung an die jeweiligen Verhält- nisse durch Fachleute vorgenommen werden muss. Vielmehr kann bei der neuen Anordnung das genaue
Mischungsverhältnis zwischen Brennstoff und Luft jetzt schon bei der Herstellung des Brenners durch einen Fachmann eingestellt werden, ohne dass eine nachträgliche Anpassung an die jeweiligen Druckverhältnisse in dem System erforderlich ist, in dem der Brenner zur Anwendung kommt. Es ist nunmehr nur noch eine Hilfskraft erforderlich, damit der Brenner an die verschiedensten Brennkammern mit den unterschiedlichsten Druckverhältnissen angebaut werden kann.
Zur Veränderung des Volumens des Luft- durchsatzes verstellt man jedoch jetzt nicht mehr Drosselorgane, die den steilen Charakter der Kennli- nie aufheben würden, vielmehr dienen hiezu die erfindungsgemässen Strömungsführungsmittel und Regelorgane. Bei dieser Anordnung behält die Kennlinie ihren steilen Charakter bei, sie verschiebt sich lediglich affin.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.
Es zeigen die Fig. 1 und 2 schematische Darstellungen zur Erläuterung des Verhaltens bekannter Gebläse (Fig. 1) und erfindungsgemässer Gebläse (Fig. 2) in den hier in Frage stehenden Anwendungsfällen, die Fig. 3a und 3b eine erste Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung in einer Seitenansicht in schematischer Darstellung mit zwei verschiedenen Einstellungen und die Fig. 4a und 4b, Fig. 5a und 5b und Fig. 6a und 6b weitere Abwandlungen des Gegenstandes der Erfindung ebenfalls jeweils in einer Seitenansicht in schematischer Darstellung und jeweils mit zwei verschiedenen Einstellungen ; Fig. 7 zeigt eine andere Variante des Gegenstandes der Erfindung in einer Vorderansicht teilweise geschnitten und die Fig. 8,9 und 10 zeigen Abwandlungen der Variante nach Fig. 7 ebenfalls in einer Vorderansicht und teilweise geschnitten.
In Fig. 1 ist die Kennlinie eines üblichen Gebläses für Brenner der hier in Frage stehenden Art dargestellt. Der Schnittpunkt zwischen der Kennlinie-l-und der Betriebskennlinie-2-ist bei-3- gezeigt, er stellt den Betriebs- oder Auslegepunkt des Brenners mit dem Luftdurchsatz-VI-dar, zu dem ein bestimmter Öldurchsatz-Ql-gehört. Wenn der Kesseldruck aus irgendwelchen Gründen von Apl auf Ap2 steigt, sinkt der Luftdurchsatz um Avl, der Brenner russt, weil zur stöchiometrisch optimalen Verbrennung Luft fehlt.
Wenn man mit weniger Luft oder weniger Öl arbeiten will, muss man besondere zusätzliche Widerstände einschalten, um die Betriebskennlinie-4-zu erhalten, deren Schnittpunkt mit der Gebläsekennlinie --1-- den neuen Betriebs- oder Auslegepunkt --5-- ergibt, der dem Durchsatz --V2-- entspricht. Wenn jetzt der Gegendruck weiter bis Ap3 zunehmen sollte, ergibt sich eine Abnahme des Volumens um A V2.
Bei den konventionellen Gebläsen ist somit jedem Volumenstrom ein bestimmter Brennkammerdruck zugeordnet. Einen Gegensatz hiezu stellt das erfindungsgemäss für den hier in Frage stehenden Zweck vorgeschlagene hochstabile Querstromgebläse mit steiler Kennlinie dar. Wie aus der Kennli- nie-6-zu erkennen ist, ergeben Druckerhöhungen bis in den Bereich --8-- keine fühlbaren Ände- rungen des Durchsatzes. Volumenveränderungen erhält man durch etwa affine Verschiebungen der Kennlinie, z. B. um die Kennlinie -7-- zu erhalten. Dies wird durch dieweiter unten geschilderten Mittel erreicht.
Wie bereits erwähnt worden ist, dient gemäss der Erfindung zum Zufördern der Verbrennungsluft zum Mischraum ein Querstromgebläse hochstabiler Art, dessen Kennlinie steil wie bei-6 und 7-- in Fig. 2 gezeigt verläuft, derart, dass der Anfangsbereich nicht oder nur unwesentlich von der Senkrechten abweicht. Dieses Querstromgebläse besitzt gemäss den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3a und 3b eine Leitwand --10--, eine Leitwand --11-- und eine Wirbelzunge --12--.
Die Leitwand --10--, die in Drehrichtung gesehen zwischen dem Eintritt und dem Austritt des Laufrades --13-- vorgesehen ist und sich in Drehrichtung gesehen hinter dem Einlauf bauchförmig vom Laufradgitter entfernt, wie
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bei --14-- gezeigt ist, hat zweckmässigerweise eine solche Form, dass der Winkel ss zwischen der An- fangstangente-15a-und der Endtangente-15b-kleiner als 900 ist. Die Wirbelzunge --12--besitzt zwei miteinander einen spitzen Winkel von 20 bis 600 bildende Schenkel --12a, 12b--, wobei der saugseitige Schenkel --12b-- mit dem Laufradgitter einen sich in Drehrichtung erweiternden Spalt --16-- bildet. Solche Wirbelzungen mit dieser Form sind bei --12-- in den Fig. 3a und 3b, bei
17 in den Fig. 5a und 5b und bei --18-- in den Fig. 6a und 6b gezeigt.
Bei der Variante nach den Fig. 4a und 4b hat die Wirbelzunge eine andere Form. Dem Laufrad sind ausserdem noch Strömungsführungsmittel zugeordre t, die an der Bildung mindestens eines Rückführkanals teilnehmen, der sich z. B. von der Druckseite zur Saugseite hin verjüngen kann und durch den ein Teil des aus dem Laufrad austretenden Luftstromes von der Druckseite zur Saugseite zurückgeführt wird.
In Fig. 3a ist der Eintritt ins Gebläse durch den Pfeil --19a--, der Austritt aus dem Gebläse durch die Pfeile-19b-- und die Rückführung eines Teiles des Mediums durchdie Pfeile --19c-- gezeigt.
Bei dieser Ausführungsform sind als Strömungsführungsmittel Leitbleche --20-- vorgesehen, die vom Laufradaustritt aus gesehen bauchförmig nach aussengewölbt und zwischen dem Laufrad und der Leitwand zwischen Laufradaustritt und Laufradeintritt angeordnet sind, wobei sie zweckmässig mit dieser Leitwand aus einem Stück bestehen können. Die Leitbleche bilden bei allen in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen mit einer der Druckseite abgewendeten Partie der Wirbelzunge den oben bereits erwähnten Rückführkanal, durch den ein Teil des austretenden Luftstromes in das Laufrad zurückgeführt wird.
Bei der Anordnung nach den Fig. 3a und 3b ist ein einziges solches Leitblech --20-- vorgesehen, ebenso bei der Anordnung nach den Fig. 4a und 4b das einzige Leitblech --21-- und bei der Anordnung nach den Fig. 6a und 6b das Leitblech-22-. Es können jedoch auch mehrere hintereinanderliegende, einen Keil bildende kleine Leitbleche --23a, 23b, 23c-- vorgesehen sein, wie in den Fig. 5a und 5b gezeigt ist.
Bei dieser Ausführungsform sind die Leitbleche auch mit ihrem laufradseitigen Ende auf das Laufrad --24-- zu (Fig. 5b) und von diesem weg (Fig. 5a) verschwenkbar, wodurch der Austrittsquerschnitt des Rückführkanals verändert werden kann. Es ist auch denkbar, ein schieberartige Verstellglied am Eintritt in den Rückführkanal vorzusehen, durch dessen Verstellung der Eintrittsquerschnitt des Rückführkanals verändert werden kann.
Die Wirbelzunge in der hier dargestellten Ausführungsform und die Leitbleche bewirken, dass das Querstromgebläse hochstabil ist und der Anfangsbereich der Kennlinie senkrecht oder annähernd senkrecht verläuft. Die Strömungsführungsmittel, die den Rückführkanal bilden oder an dessen Bildung teilnehmen, haben die Aufgabe, das im Austrittsbereich auftretende Totwassergebiet daran zu hindern, instationär abzuwandern.
Durch die Änderung des Kanalquerschnitts in der oben beschriebenen Weise wird der Volumenfluss des Rückführstromres variiert, wodurch sich weitere Möglichkeiten ergeben, um die Charakteristik des Gebläses zu verändern und das Gebläse den gewünschten Bedarfsfällen anzupassen. Die Volumenänderung des Teilluftstromes kann noch in anderer Weise erreicht werden. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3a und 3b ist die Wirbelzunge --12--, welche die Gestalt eines im Querschnitt dreieckförmigen Keils hat, um eine zur Drehachse des Gebläses parallele Achse --25-- verschwenkbar. Diese sich hiebei ergebenden Änderungen sind ohne weiteres aus den Zeichnungen ersichtlich.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4a und 4b ist die Wirbelzunge --26--, die in diesem Falle sichelförmige Gestalt hat, am Umfange des Laufrades --27 -- entlang parallel zu sich selbst verbleibend verschieblich. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5a und 5b wird nicht die Wirbelzunge verschoben oder verschwenkt, hier werden die Leitbleche --23a, 23b, 23c-verschwenkt.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 6a und 6b sind die Leitbleche fest angeordnet, hier wird die Wirbelzunge --18-- verstellt, u. zw. in diesem Falle, indem sie einmal um die Drehachse --28--, die parallel zur Achse des Gebläses --29-- verläuft, verschwenkt und zum andern Mal am Umfang des Laufrades entlang parallel zu sich selbst verbleibend verschoben wird.
Bei der Anordnung nach Fig. 7 ist der Antriebsmotor --31-- an den Stellen-32, 33-des Geblä-
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istRichtung verstellbare Abdeckscheibe --41-- mit einer ringförmigen Nut --42-- angeordnet, in die der Schaufelkranz-43-des Gebläseläufers-36-ragt. Die Abdeckscheibe --41-- und der Gehäuse-
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teil --34-- weisen an der Lufteintrittsstelle des Gebläsegehäuses eine Einlaufkrümmung--44 bzw. 45-auf.
Je nachdem mit welchem Luftdurchsatz die Gebläseanordnung arbeiten soll, wird die Abdeckschei-
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chender Weise abgedeckt. Wenn beispielsweise die Gebläseanordnung mit einem kleinen Luftdurchsatz arbeitet, dann wird die Abdeckscheibe --41-- nach links verschoben und in der eingestellten Lage fest- gestellt. Bei einem kleineren Luftdurchsatz als vorher verschiebt sich dann die Kennlinie nach links, wobei aber ihr steiler Charakter erhalten bleibt. (In Fig. 2 ist die verschobene steile Kennlinie gestri- chelt dargestellt. ) Es entstehen demnach bei der axialen Verstellung der Abdeckscheibe-41-affine
Kennlinien.
Bei der Gebläseanordnung nach Fig. 8 besitzt die Abdeckscheibe-41-eine Krempe-46-, die als Einlauf dient. Die Abdeckscheibe ist in diesem Falle zweckmässig an dem Schaufelband des Läu- fers --36-- befestigt, so dass sie mit dem Läufer --36-- rotiert, wobei die Krempe-46-- ein Abrei- ssen der Luftströmung beim Eintreten in das Gebläse verhindert.
Nach Fig. 9 ist das Luftdurchsatzorgan alseineZylinderkappe-47-ausgebildet, die in einer Aushöhlung --48-- des Gehäuseteils --38-- angeordnet ist und mit ihrer geschlossenen Bodenfläche --49-in das Innere-50-- des Läufers-36-- ragt.
Bei der Gebläseausführung nach Fig. 10 ist die rechte Gehäusehälfte selbst als Abdeckscheibe mit einer Ringnut --42-- ausgebildet, die ebenfalls den Laufradkranz-43-teilweise umfasst.
Der Schaufelkranz --43-- des Gebläufers --36-- kann ferner, wie aus den Fig. 9 und 10 er- sichtlich, durch Zwischenscheiben-51-unterteilt sein, die Rückströmungen bei überschobener Ab- deckscheibe --41-- bzw. bei eingeschobenem Zylinder --47-- verhindern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Brenner, z. B. Gasbrenner oder nach dem Prinzip der Druckzerstäubung arbeitender Ölbrenner, mit einer Zerstäuberdüse zum Einspritzen des Öls in den Mischraum, der ein als Querstromgebläse ausgebildetes Gebläse zum Zufördern der Verbrennungsluft zum Mischraum enthält, da du r ch g ek enn - zeichnet, dass das Gebläse als hochstabiles Querstromgebläse mit einer steilen Druck-VolumenKennlinie mit einem nicht oder nur unwesentlich von der Senkrechten abweichenden Anfangsbereich ausgebildet ist, indem es eine in Drehrichtung zwischen Laufradeintritt und Laufradaustritt angeordnete, sich in Drehrichtung gesehen hinter dem Einlauf des Gebläses bauchförmig vom Laufradgitter entfernende Leitwand (10) und eine Wirbelzunge (12,17, 18,26)
mit zwei miteinander einen spitzen Winkel von vorzugsweise 20 bis 600 bildenden Schenkeln (12a, 12b) enthält, von denen der saugseitige Schenkel (12b) mit dem Laufradgitter einen sich in Drehrichtung erweiternden Spalt (16) bildet, wobei dem Laufrad Leitflächen (20,21, 22,23a, 23b, 23c) zugeordnet sind, die an der Bildung mindestens eines sich z. B. von der Druckseite zur Saugseite hin verjüngenden Rückführkanals teilnehmen, durch den ein Teil des aus dem Laufrad (13,24, 27,29) austretenden Luftstromes von der Druckseite zur Saugseite hin zurückgeführt wird, oder wobei zur Volumenänderung des Gebläses das Laufrad des Gebläses durch ein verstellbares Regelorgan für den Luftdurchsatz mehr oder weniger weit abdeckbar ist.