<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
Ein besonderer Vorteil ergibt sich dadurch, dass ein derartiger Brenner sehr leise anspringt und bei einem niederen Geräuschpegel arbeitet, der mit jenem einer herkömmlichen, gasbefeuerten Heizung verglichen werden kann, deren akustische Vorteile allgemein bekannt sind. Ausserdem ist der vorliegende Brenner auf Grund seiner hohen Erholungsgeschwindigkeit in bezug auf die Verbrauchskosten mit Gasheizungen konkurrenzfähig.
Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Brenners besteht darin, dass der Brenner mit natürlichem Zug arbeitet ; dadurch fällt eines der grössten Wartungsprobleme von ölbrenner, das Verschmutzen des Ölbrenners, weg. Darunter versteht man die Ansammlung von Staub und Schmutz auf den Ventilatorflügeln eines Druckluftventilators, sowie die Ansammlung derartiger Partikel auf den Teilen, die den Ventilator umgeben, wodurch die Lufteintrittsfläche in den Brenner verkleinert wird, und auch das Ankohlen der Brenneröffnungen durch Schmutz, der mit unvollständig verbranntem öl vermischt ist, da ja die Ventilatorflügel durch die Ablagerung von Schmutz verlangsamt werden, die Luftaufnahmekapazität verringert wird, genauso wie die Verbrennbarkeit des Brennstoffes innerhalb des Brenners.
Ein weiteres neuartiges Merkmal, das sich aus dem ruhigen Lauf des Brenners ergibt, besteht darin, dass der Brenner im Zusammenhang mit muschelförmigen Wärmeaustauschern zum Verbrennen von öl verwendet werden kann (vor allem dann, wenn die Zerstäuberlochplatten rechteckig ausgeführt werden, statt kreisförmig wie hier), wie sie bei Wohnwagen, Kabinenschiffen, usw. verwendet werden, die besonders leicht herzustellen und zu montieren sind, verhältnismässig tief, breit und im Querschnitt schmal sind, mehr oder weniger gewellt sind, da sie aus zwei ähnlichen, an den Kanten verbundenen Pressstücken hergestellt werden, zwischen die der Brenner meist in dreifacher Anordnung gestellt wird.
Ein weiterer Vorteil des Brenners ist sein Wirkungsgrad, der meist 84% beträgt, gemeinsam mit einem fast vollständigen Verbrennungsprozess, wobei die Verbrennungsgase nur Spuren von CO enthalten, und kein Rauch oder Russ sichtbar ist. Deshalb können die Behörden auf die geringe Essentemperatur aufmerksam gemacht werden, zugunsten einer Bewilligung eines Hauptkamins für einen derartigen Brenner mit Abzugsschachten der Type "B", die derzeit nur für gasbefeuerte Heizungen verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine Brennstoffzunge innerhalb eines inneren Brennerrohres durch eine umliegende Gegenströmung verdampft wird, wodurch ein neuerliches Entzünden vermieden wird.
Weitere Vorteile des vorliegenden Brenners bestehen in der Auslegung und Anordnung des Brenners, wodurch er leicht bereits bestehende ölbefeuerte Brenner ersetzen kann, zum Zwecke der Wartung leicht und schnell ausgebaut werden kann, so dass die Wartungskosten dadurch verringert werden. Ausserdem weist er nur wenige bewegliche Teile auf. Dies erleichtert die Wartung, die durch Verschleiss notwendig wird. Schliesslich hat die Düse eine Austrittsöffnung, die wesentlich grösser ist als bei herkömmlichen Brennern, so dass die Temperatur der Düse relativ gering ist, nicht durch Schmutz verstopft werden kann und sich kein Kohlenstoff absetzen kann ; sie ist auch ausserhalb der Brennstoff-Brennkammer angeordnet und deshalb weit entfernt von der Zone mit der hohen Temperatur, welche schnell zu einer Abnutzung der Düse führt.
Die Flamme wird auch in einer Brennkammer erzeugt, die nicht mit feuerfestem Material oder aus rostfreiem Stahl ausgekleidet oder hergestellt sein muss, wodurch sich das Gewicht verringert, sowie auch Preis und Wartung.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Käufer keinen Ventilator und auch kein Gebläse kaufen muss, und dass vor allem bei kleinen Wohneinheiten Platz gespart werden kann, da weder ein Ventilator noch ein Gebläse benötigt werden, sowie auch kein Motor, um diese anzutreiben.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt. Fig. 1 ist ein Grundriss des erfindungsgemässen Brenners, Fig. 2 eine Seitenansicht nach der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht der Seite, die in Fig. 2 rechts zu sehen ist, Fig. 4 ein Grundriss, der zur Darstellung des erfindungsgemässen ölbrenners an Ort und Stelle und in Zusammenhang mit dem der dazugehörigen Brennkammer zeigt, Fig. 5 eine Darstellung des von der Flamme zurückgelegten Weges unmittelbar nach dem Starten, Fig. 6 eine Fig. 5 ähnliche Darstellung etwa 60 bis 90 sec nach dem Anspringen, Fig. 7 ein Detail, welches eine beispielsweise Einrichtung zum Auslöschen der Flammenzunge zeigt, die betätigt wird, sobald die Umgebungstemperatur ausreichend gestiegen ist.
Der Erfindungsgegenstand besteht aus dem Brennerrohr-A--, dem umliegenden Gehäuse--B--, wobei das Ende--C--des Rohres und das Ende--D--des Gehäuses auf der einen Seite liegen und das Ende-E-des Rohres und das Ende-F-des Gehäuses auf der andern Seite und das Gehäuse im Abstand von dem Rohr angebracht ist. Ferner ist eine Brennstoffdüse--G--und eine Zündelektrode--H-- vorgesehen.
Zwischen der Brennerdüse--G--und dem dieser zugekehrten Ende des Rohres--A--befindet sich die Mischzone--W-. Nahe dem Mantelbereich des Gehäuses--B--liegen die Lufteintrittsöffnungen - X-. Zum Begrenzen und Leiten der Luft in die Zone--W--beim Venturirohr--32--nahe der Brennerdüse--G--und zu den Öffnungen--X--dient ein Luftverteilergehäuse--52--. Auf dem Ende - C-des Rohres ist der Brennerkopf--J--angeordnet.
Der Brenner umfasst weiters die Stirnwände--K und L--sowie ein erstes und zweites ringförmiges Band--M und N--, das viele Öffnungen aufweist, wobei das Rohr--A--und das Gehäuse--B--die umliegende Gegenstromkammer --0-- bilden, so dass ein
EMI2.1
<Desc/Clms Page number 3>
von der Brennstoffdüse-G-durch das Rohr--A-geworfen wird. Dabei geht der Gegenstrom vom Punkt --R-- aus, welcher zwischen der Brennstoffdüse und der Brennerdüse liegt. Bei dem oben erwähnten zweiten ringförmigen Band--N-und dem ringförmigen Raum-S--wird der Gegenstrom--P--zurück in das
EMI3.1
herkömmlichen Brennkammer --14-- befestigt und ragt horizontal in die Brennkammer.
Der Brenner an sich besteht, wie schon oben erwähnt, aus dem inneren Brennerrohr--A-, dem umliegenden Gehäuse--B--, wobei das Gehäuse im Abstand von dem Rohr angebracht ist, einer Brennstoffdüse--G--und einer Zündelektrode--H--und weist folgende Merkmale auf :
Die eine Stirnseite trägt die Sammelbezeichnung--16--und die andere Stirnseite die Sammelbezeichnung --18--, wobei die erste Stirnseite die nicht durchbohrte Stirnwand --20-- und die zweite Stirnseite die nicht durchbohrte Stirnwand --22-- aufweist. Diese Stirnwände bilden gemeinsam mit dem Gehäuse-B-und dem Teil --24-- des Rohres --A--, welcher zwischen diesen Stirnwänden liegt, die oben erwähnte Gegenstromkammer --0--, welche am besten in Fig. 2 zu erkennen ist und verhältnismässig länglich und ringförmig ausgebildet ist.
Obwohl erwähnt wurde, dass die Stirnwände--20 und 22-ohne Öffnungen sind, weisen sie doch
EMI3.2
wie ein rundes Waschbecken. Zwei Brennstoff-Düsenplatten --34--, die im Abstand voneinander angeordnet sind, umspannen den Rand der Brennerdüse und weisen eine Vielzahl von Öffnungen auf. Zwei scheibenförmige Ringe halten das Brennerrohr Gehäuse--B-zentriert, von denen der eine als Luftleitung --36-- mit Öffnungen ausgeführt ist und etwas von der Platte --20-- in der Kammer --0-- entfernt ist.
Der zweite Ring ist die Flammensperre--38--, die am Rohr--A--und am Gehäuse-B--befestigt ist, wie deutlich zu erkennen ist, um ein neuerliches Entzünden der Flammenzunge-Q--zu verhindern, nachdem sie ausgelöscht und verdampft wurde, wie im folgenden noch näher beschrieben wird.
Ein erstes ringförmiges Band --40-- bildet die Verbindung zwischen dem Innenrohr-A--und der Gegenstromkammer --0--, sowie auch das zweite ringförmige Band --42-- und der ringförmige Raum --44--. Die beiden ringförmigen Bänder weisen viele Öffnungen auf, welche die Bezeichnung --46-- tragen.
Der ringförmige Raum --44-- befindet sich zwischen dem Ende--D-und der zweiten Stirnwand--L-.
EMI3.3
Praxis mit der Brennkammerwand --12-- übereinstimmt). An die Aussenseite dieser Wand (mit andern Worten rechts dieser Wand, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist) ist eine verstellbare Vorrichtung, die mit --52-- bezeichnet
EMI3.4
aus einer ringförmigen, nach aussen verlaufenden Wand --54-- und einer Stirnplatte-56--. In der Wand --54-- befinden sich in Abständen angeordnete Öffnungen-58-. Um die Wand--54--ist ein Ring --60--, dessen Öffnungen genauso gross sind wie die Öffnungen --58--, in die sie bei Drehung des Ringes teilweise oder zur Gänze einrasten, wobei der Ring normalerweise mittels einer herkömmlichen Nut- und Bolzenverbindung,
die mit --62-- bezeichnet ist (Fig. 3) an der Wand --54-- befestigt ist.
Wird die angeschlossene, in den Zeichnungen nicht dargestellte Pumpe in Betrieb genommen, so tritt Luft mit einem Druck zwischen 0, 28 und 0, 49 kg {cm2 in die Brennstoffdüse--G--ein, wo sie ein teilweises Vakuum schafft und so öl aus der angeschlossenen, nicht dargestellten Pumpe anzieht, welches dann mit Luft
EMI3.5
an der Öffnung der Düse beginnt und sich durch das gesamte Brennerrohr--A-und die Brennerdüse-J-- erstreckt.
Gleichzeitig wird eine aussenliegende ringförmige Schicht der Flammenzunge sozusagen losgelöst und erstreckt sich dann durch das erste ringförmige Band --40-- zum Ausgangspunkt, an dem die Gegenströmung --R-- beginnt, fliesst dann im Gegenstrom durch die Kammer --0--, durch die Flammensperre--38-, ringförmig oder radial nach innen durch das zweite ringförmige Band mit Öffnungen --42-- und den ringförmigen Raum--S--und zirkuliert erneuert zur Brennerdüse-J--innerhalb des Brennerrohres --A--.
<Desc/Clms Page number 4>
Der oben beschriebene Vorgang dauert 60 bis 90 sec. Während dieses Zeitraumes steht die Zündelektrode --H-- automatisch still. Dadurch wird die Flammenzunge--Q--ausgelöscht, da bei normalen Betriebsbedingungen die Umgebungstemperatur nach etwa 60 bis 90 sec genügend hoch angestiegen ist, um das durch die Öffnung-G--ausgestossene Öl-Luftgemisch zu verdampfen.
Weil die Elektrode--H--stillsteht, werden gleichzeitig viele kleine blaue Flammenstrahlen--64--an deräusseren Fläche des ersten ringförmigen Bandes erzeugt, was auf die mit Pfeil --66-- bezeichnete Zufuhr frischer Luft durch die hoffnung--30--, welche die Verbrennung unterstützt, zurückzuführen ist.
EMI4.1
nicht nur am Ausgangspunkt--R--, sondern günstigerweise in der gesamten ringförmigen Region der Gegenstromkammer --0-- vollendet und bis zu einem gewissen Grad auch in der ganzen Kammer.
Es ist natürlich klar, dass die Temperatur des Brenners zu diesem Zeitpunkt einen Stand erreicht hat, bei dem das Öl-Gasgemisch nach dem Eintritt durch die Öffnung --28-- sofort verdampft wird. Die kinetische Energie der Brennstoffdüse-G--zieht auch Luft durch die Öffnungen --58-- in den Trichter--32--, wie dies der pfeil --70-- anzeigt, welche sich mit dem Öl-Luftgemisch vermischt. Ausserdem tritt bei den Öffnungen-58-, wie dies der pfeil --72-- anzeigt, weitere Luft ein, welche die Verbrennung unterstützt, mit dem Zweck, bei der vollständigen Verbrennung in der Kammer--14--zu helfen.
Während der ersten 60 bis 90 sec Betriebszeit ist die Flamme-Q-leuchtend, deshalb leuchtet auch die Flamme, die im Gegenstrom durch die Kammer --0-- fliesst, sowie auch jene, die zu und durch die
EMI4.2
zurück durch die Kammer, wie dies aus Fig. 6 hervorgeht. Dadurch wird es verständlich, dass nur ein Ring blauer Flammenstrahlen-T--sichtbar ist, wenn Verdampfungs- oder Vergasungshitze eingetreten ist, sowie eine nach oben schauende Scheibe solcher Strahlen in der Hauptbrennzone, die mit--76--bzeichnet ist, wobei diese Scheibe horizontal ist, weil das innere Brennerrohr und die Brennerdüse--J--einen rechten Winkel miteinander bilden.
Herrscht im Brenner Verdampfungshitze, so betragen die getesteten Temperaturen auf der oberen Platte --34-- zwischen 590 und 6500C. Die normale Betriebstemperatur, die an dieser Stelle erreicht wird (in zwei bis drei Minuten) beträgt zwischen 380 und 4300C. Ungefähr innerhalb der Klammer --78-- (Fig. 1) betrugen die ermittelten Maximaltemperaturen zwischen 650 und 760 C und innerhalb der Klammer--80--waren sie ebenfalls 650 und 760 C. Die normalen Betriebstemperaturen innerhalb der Klammern--78 und 80--liegen aber zwischen 465 und 5400C und zwischen 540 und 590 C und werden, wie zuvor erwähnt, innerhalb von 2 bis 3 min erreicht.
Im Bereich der Pfeile-82 und 84--betrugen die ermittelten Maximaltemperaturen auf der Oberfläche des Gehäuses-B-zwischen 590 und 6500C und nach 2 bis 3 min waren die normalen Temperaturen bei diesen beiden Regionen ungefähr zwischen 480 und 5400C bzw. zwischen 380 und 420 C.
Aus der Beschreibung geht klar hervor, dass der ölbrenner gemäss der Erfindung ein Brenner ist, der mit geringem Druck arbeitet, Luft ansaugt und zerstäubt. Das Brennstofföl wird durch das Einlassventil einer angeschlossenen Öl-Getriebepumpe angesaugt, in die Schwimmerkammer der Pumpe geleitet, wobei die Schwimmerkammer eine Schwimmerkontrollklappe für den ölrücklauf aufweist. Von dieser Schwimmerkammer aus ist ein Nulldruckregulator an die Zuleitung für die Brennstoffdüse angeschlossen. Eine Flügelrad-Luftpumpe, die von einem Elektromotor angetrieben wird, der auch die ölpumpe betätigt, liefert der Düse Luft mit einem Druck von etwa 0, 42 kg {cm2. Durch die zerstäubte Primärluft wird das Öl in die Mischzone der Düse angesaugt. Es wurde bereits erwähnt, dass eine ziemlich grosse Düse verwendet wird.
Die primäre Öl-Luftmischung fliesst durch eine horizontale Vorheiz-und Verdampfungszone, die bereits beschrieben wurde und in den Zeichnungen detailliert dargestellt wurde, ehe sie um 90 (der Winkel zwischen-A und J-) gebeugt wird und dann über eine Diffusorplatte verteilt wird, oder wie sie bisher hier bezeichnet wurde über eine Platte--34--, wo sie entzündet wird. Sekundäre Verbrennungsluft wird an der Öffnung --30-- konzentrisch angesaugt, wie es ebenfalls bereits beschrieben wurde, um das Brennerrohr--A--herum in die Gegenstromkammer--0--.
Bei Versuchen verwendete man zwei Heisswasserheizungen, die mittels des oben beschriebenen Brenners befeuert wurden. Der Wirkungsgrad wurde auf indirektem Wege ermittelt, indem man die Abzugsgase analysierte. Dabei verwendete man den üblichen Orsat-Apparat, der CO2, CO und Sauerstoff mit einer volumetrischen Genauigkeit von mehr als 0, 2% messen kann.
Da der Orsat-Apparat den CO-Gehalt nicht genauer als für 0, 1% pro Volumseinheit oder für etwa 1000 Teile pro Million feststellen konnte, führte man eine exaktere Untersuchung mit Hilfe eines CO-Testers der Firma Bacharach Industrial Instrument Co. durch. Die Versuche ergaben nur Spuren von CO, in der Grössenordnung von 1 Teil pro Million.
Als Brennstoff verwendete man herkömmliches "Esso Furnace Oil ASTM Specification D-306 Grade No. 2 distillate fuel".
Schwankungen im Wirkungsgrad zwischen den beiden getesteten Heizungsanlagen lagen innerhalb der Toleranzen, die sich durch mögliche Fehler beim Messen und Berechnen dieses Wirkungsgrades ergeben können.
<Desc/Clms Page number 5>
Die Schwankungen betrugen weniger als 1/2% vom Durchschnittsprozent. Die erste Heizung hatte einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 83, 3%, die zweite Heizung hatte einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 83, 04%. Es wurde festgestellt, dass die Verbrennung vollständig war, was durch die fast unsichtbaren Spuren von CO-Gasen in den Abgasen bewiesen wurde. In den Abgasen befinden sich CO2 und Wasserdampf mit Spuren von S02 und S03, je nachdem welcher Brennstoff verwendet wird. Die Abgase waren ausserdem klar und enthielten
EMI5.1
EMI5.2
EMI5.3
oderangenommen wurden ; d) bedeutet, dass die Heizung nach dem Anstarten fortlaufend gelaufen ist. Der Wasserstrom beträgt etwa 1, 7 kg/min (3, 75Ib/min) ; e) bedeutet Orsat-Apparat, Genauigkeit besser als 0, 2% pro Volumseinheit.
Abschliessend sei nochmals auf den beschriebenen Brenner verwiesen, wo in Fig. 7 eine Vorrichtung gezeigt wird, mittels derer die Flammenzunge-Q--ausgelöscht wird sobald die Umgebungstemperatur ausreichend angestiegen ist. Die gezeigte Ausbildung ist nur ein Beispiel und nicht die tatsächlich verwendete, da die tatsächlich verwendete im Vergleich zur gezeigten wesentlich komplizierter ist und auch andern Zwecken dient, wie z. B. Anfahren auf Wunsch, Sicherheitskontrollen, usw., und wie man sie bei allen andern Ölbrennern ebenfalls findet.
Die Vorrichtung nach Fig. 7 ist aber ausreichend für die eben erwähnten Zwecke, und es ist klar, dass diese im Kontrollgehäuse --86-- untergebracht ist, von dem oder neben dem eine herkömmliche Sonde - -88-- hervorragt, die auch so ausgebildet sein kann, dass sie die Flammenzunge auslöscht unter den oben erwähnten Umständen, wobei die Verwendung solch eines Fühlers für diesen Zweck und der Vorrichtung nach
<Desc/Clms Page number 6>
Fig. 7 leicht in den Rahmen der Tätigkeiten jener fällt, die sich mit dem Erfindungsgegenstand beschäftigen.
Aus dem vorangegangenen ergibt sich, dass ein geerdeter Heizwendel--90--auf der einen Seite eines Elektrodenkreises--92--vorgesehen ist, als ein Element im Serienkreis-94--. Ein Nebenweg--96--zu
EMI6.1
Flammenzunge gelöscht wird und der Zustand eintritt, der bereits im Detail beschrieben worden ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gebläseloser Brenner für geräuschlose Verbrennung von flüssigem Brennstoff, bestehend aus einem Brennerrohr, an dessen einem Ende eine Brennstoffdüse und Zündelektroden für den Brennstoff vorgesehen sind und an dessen anderem Ende ein Brennerkopf angeordnet ist, wobei ferner ein zum Brennerrohr konzentrisches Gehäuse vorgesehen ist, das die Gegenstromkammer bildet und mit dem Brennerrohr in Verbindung steht,
EMI6.2
dessen Fortsetzung das Brennerrohr (A) liegt, und durch ein Luftverteilungsgehäuse (52) mit der umgebenden Luft in Verbindung steht, wobei die Zündelektroden (H) bei Erreichen der Vergasungstemperatur des Brennstoffes im Brennerrohr (A) abschaltbar sind, und dass weiters das Gehäuse (B) kürzer als das Brennerrohr (A) ist und an der vorderen, dem Brennerkopf (J) zugewendeten Seite sowie an der hinteren, der Brennstoffdüse (G)
zugewendeten Seite durch Abschlusswände (20,22) verschlossen ist, dass im Brennerrohr (A) im Bereich der Abschlusswände (20, 22) in das Gehäuse (B) führende Öffnungen (46) bzw. Perforationen vorgesehen sind und dass eine gitterartige Flammensperre (38) in der Gegenstromkammer (0) in einer Zone vor der Brennstoffdüse (G) angeordnet ist und das Gehäuse (B) etwa den doppelten Durchmesser des Brennerrohres (A) aufweist.
EMI6.3