Brennerkopf Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bren- nerkopf zur Verbrennung von Heizöl.
Bei den meisten heute in Betrieb befindlichen Ölbrennern wird die Flamme in einer Schamottierung fertig ausgebrannt, also nicht direkt an die Kessel wände geführt, da ansonst kein annähernd russfreier Ausbrand mit relativ gutem Wirkungsgrad möglich ist. Daneben sind bereits eine Reihe von Bemühungen unternommen worden, um von dieser Schamottierung abzukommen.
Auf diese Schamottierung des Feuer raumes kann jedoch nur dann verzichtet werden, wenn durch eine spezielle Aufbereitung des brenn baren öl-Luft-Gemisches bereits im Brennermund- stück ein fertig brennbares Gas erzeugt wird, was man an der entleuchteten, am optimalen CO"-Ge- halt und an seiner absolut russfreien Verbrennung erkennt.
Es wurde bereits vielfach versucht, mittels so genannten Flammenstauscheiben das genannte opti male Verbrennen der Flamme zu erreichen; bei diesen Stauscheiben ist jedoch ein einwandfreies Aus brennen der Flamme nur bei hohen Temperaturen unter Zuhilfenahme von relativ teuren Schamottie- rungen und komplizierten Öl-Luft-Mischeinrichtun- gen möglich.
Weiterhin wurde bereits versucht, das Öl unter spezieller Beimischung von Luft zu vergasen, so dass eine Verbrennung entsteht, die sich in ihrer Charakteristik und auch in ihrer Erscheinungsform der Verbrennung von beispielsweise Stadtgas an gleicht. Bei Brennerköpfen dieser Art, d. h. bei denen wenigstens eine weitgehende Vergasung der Öltröpf- chen in der Luft zu einem brennbaren Gas angestrebt wird, müssen jedoch spezielle Vorkehrungen getroffen werden, die bewirken, dass die in den Sprühkegel der Öltröpfchen eintretende Luft durch Verwirbelung und Drehung zu einer innigen Vermischung mit dem Öl gelangt.
Weiterhin müssen bei Brenner köpfen dieser Art Mittel vorgesehen werden, die eine Anpassung an die Qualität des Öles, Durch satzmenge, Luftgeschwindigkeit, Temperatur usw. er möglichen, so dass bei allen Betriebsbedingungen 'eine einwandfreie Verbrennung gewährleistet ist.
Der Brennerkopf gemäss der vorliegenden Er findung zeichnet sich nun dadurch aus, dass sich in Strömungsrichtung gesehen vor einer Verengung an der Mündung ein ölvergasungstopf befindet, der in dem Luftführungsstutzen unter Freilassung min destens einer Öffnung zum Luftdurchtritt längsver- schieblich angeordnet ist, und dass der Innendurch messer des Topfes grösser ist als der Durchmesser der Verengung.
Die Erfindung soll anschliessend anhand der bei liegenden Zeichnung beispielsweise näher erläutert werden, die einen Brennerkopf im Längsschnitt zeigt.
Der in der Zeichnung dargestellte Brennerkopf enthält einen Luftführungsstutzen 1 von vorzugsweise rundem Querschnitt. Die vorzugsweise von einem Gebläse stammende Verbrennungsluft durchströmt den Stutzen 1 in der Richtung der Pfeile A. Das vordere Ende des Stutzens ist, wie bei la gezeigt, verengt. Die Verengung wird durch eine konische Fläche 1b gebildet, an die sich eine weitere konische Fläche 1c anschliesst, die sich in der Strömungs richtung der Luft gesehen erweitert.
Die durch die Schnittebene der beiden Konen 1b und 1c gegebene engste Stelle des Stutzens 1 besitzt einen Durch messer a.
Koaxial in. dem Stutzen 1 befindet sich längs- verschieblich ein Ölvergasungstopf 2. Von dem öl vergasungstopf 2 ragen aussen Kühlrippen 3 ab, deren Aussenfläche mit Spiel an die Innenwand des Stutzens 1 anliegen. Die Kühlrippen 3 dienen somit neben zur Kühlung auch zur Führung des Ölver- gasungstopfes 2.
Die Rippen 3 sind vorzugsweise gegen die Achse<I>B -B</I> des Stutzens 1 und des Topfes 2 geneigt, so dass die den Kopf aussen umströmende Verbrennungsluft in Zirkulation um die Achse B-R versetzt wird.
Da, wo der Boden der Vergasungstopfes in einem Radius in den zylindrischen Teil übergeht, werden vorteilhaft eine Anzahl kleiner Bohrungen 9, mit der gleichen Neigung wie die Schaufeln 3, einge bohrt. Ohne diese Löcher kann die Flamme bei gewissen Verhältnissen pulsieren. Mit Anbringen die ser Löcher wird die Verbrennung ruhiger und sta biler.
Der Innendurchmesser c des Vergasungstopfes ist grösser als der Durchmesser a der an der Mündung liegenden verengten Stelle, so dass die an den Kühl rippen 3 vorbeiströmende Luft durch die konische Fläche 1b zu der Achse B-B hin abgelenkt wird.
Die aus dem Ringspalt zwischen der konischen Fläche 1b und dem vorderen Ende des Topfes 2 austretende Verbrennungsluft besitzt somit eine Be wegungskomponente in der Richtung der Pfeile C und gleichzeitig die bereits erläuterte Bewegungs komponente um die Achse<I>B -B.</I>
Das rückwärtige Ende des Topfes 2 ist durch einen leicht konischen Wandteil 2b abgeschlossen, der sich an den zylindrischen Wandteil 2a anschliesst. Zentral in dem Wandteil 2b befindet sich eine kleine injektorartige Bohrung 4, durch die der versprühte Ölnebel in den ölvergasungtopf 2 eintritt. An das der Öffnung des Topfes 2 abgewandte Ende des Wandteiles 2b schliesst sich ein Rohr 8 an, welches zur Führung einer Düsenanordnung 7 dient, welche sich in diesem Rohr befindet.
Die Düsenanordnung 7 ist dabei längsverschieblich in dem Rohr 8 ange ordnet und läuft in ein Rohr 7a aus, welches einer seits zur Zuführung des Öles dient und anderseits zur Längsbewegung der Düsenanordnung 7 in dem Rohr 8, wie dies durch den Doppelpfeil 7b ange deutet ist. Der gesamte ölvergasungstopf 2 kann durch das Rohr 8 in der Richtung des Doppel pfeiles 8a verschoben werden.
Das in der Richtung der Pfeile A gesehene vordere Ende der Anordnung 7 trägt eine Düse 6 zur Zerstäubung des Öles. Zur Vermischung des aus der Düse 6 austretenden zerstäubten Öles mit Kernluft sind in das Rohr 8 kurz vor der Wand 2b beispielsweise vier Öffnungen 5 vorgesehen, durch die ein Teil der in dem Stutzen 1 strömenden Luft eintritt und mit dem verstäubten Öl durch die öff- nung 4 in das Innere des Ölvergasungstopfes 2 gelangt. Durch die Anordnung der Öffnung 4 wird die Luft wie bei einer Wasserstrahlpumpe ange saugt und mitgerissen, was eine grosse Kernluft menge in dem Sprühkegel zur Folge hat.
Die Menge der Kernluft kann hierbei durch Einstellung der Lage der Düsenanordnung 7 bzw. der Düse 6 in dem Rohr 8 mittels des Rohres 7a eingestellt werden. Der beschriebene Brenner arbeitet wie folgt: Das Öl wird unter Druck über die Leitung 7o der Düse 6 zugeführt und zerstäubt hier. i? sit der beschriebenen Einstellung der Düsenanordnung 7 in dem Rohr 8 wird die Kernluftmenge eingestellt. Durch die Kern luftmenge kann beispielsweise die Zündwilligkeit des Öl-Gas-Gemisches beim Starten und beim Dauer betrieb des Brenners beeinflusst werden.
Die eigent liche Verbrennungsluft umströmt die Aussenwand des Topfes 2 und kühlt diese durch Kontakt insbe sondere mit den Kühlrippen 3 ab, während sie sich gleichzeitig erwärmt, was den Vergasungsvor gang des Heizöls beschleunigt. Durch die Schräg stellung der Kühlrippen 3, die auch als stationäre Leitschaufeln angesehen werden können, wird die Luft in Drehung um die Achse B-B versetzt. Zu folge der Verengung des Stutzens 1 vor dem Ver gasungstopf 2 erhält die Luft weiterhin eine Be wegungskomponente auf die Achse<I>B -B zu,</I> so dass ein mehr oder weniger stark rotierender ringförmiger Wirbel entsteht.
Die fein zerstäubten Öltröpfchen werden in den glühend heissen Gaswirbel hinein geschleudert, wobei sie selbst vergasen, sich mit der Luft vermischen und den Brennerkopf als brenn- fähiges Gemisch bzw. als Gasflamme verlassen. Die Menge der zuströmenden Verbrennungsluft wird hier bei durch Verstellung des Topfes in der Richtung des Doppelpfeiles 8a eingestellt, so dass der Topf 2 selbst den Ringspalt, durch den die Luft austritt, begrenzt. Je nach Einstellung des Topfes 2 und nach der Luftgeschwindigkeit kann mit dem Brenner kopf Heizöl mit entleuchteter Flamme von blau bis gelblicher Farbe verbrannt werden.
Je nach dem rauchgasseitigen Widerstand einer Heizkesselanlage kann der Verbrennungskopf auch unter hohem Luft druck betrieben werden, was keineswegs ein Ab reissen der Flamme zur Folge hat. Die Verbrennung von Heizöl kann mit den be schriebenen Einstellmitteln optimal, d. h. mit höch sten COWerten und absolut russfrei betrieben werden, so dass eine thermische Flammenführung beispielsweise durch Schamottierungen an den Innen wänden des Kessels nicht erforderlich ist.
Burner head The present invention relates to a burner head for the combustion of heating oil.
In most of the oil burners in operation today, the flame is completely burned out in a fireclay, so it is not led directly to the boiler walls, since otherwise no nearly soot-free burnout with relatively good efficiency is possible. In addition, a number of efforts have already been made to get rid of this fireclay.
This fireclay lining of the firebox can only be dispensed with if, through a special preparation of the combustible oil-air mixture, a completely combustible gas is already generated in the burner mouthpiece, which can be seen in the emptied, optimal CO "gas - stop and recognize it by its absolutely soot-free combustion.
Attempts have already been made many times to achieve the above-mentioned optimal burning of the flame by means of so-called flame baffles; With these baffle plates, however, the flame can only burn out properly at high temperatures with the aid of relatively expensive fireclay linings and complex oil-air mixing devices.
Furthermore, attempts have already been made to gasify the oil with a special admixture of air, so that a combustion occurs that is similar in its characteristics and appearance to the combustion of town gas, for example. With burner heads of this type, i. H. In which at least extensive gasification of the oil droplets in the air to a combustible gas is sought, however, special precautions must be taken to ensure that the air entering the spray cone of the oil droplets is intimately mixed with the oil by swirling and rotating got.
Furthermore, with burner heads of this type means must be provided that an adaptation to the quality of the oil, throughput, air speed, temperature, etc. he possible, so that perfect combustion is guaranteed under all operating conditions.
The burner head according to the present invention is characterized in that, seen in the direction of flow, an oil gasification pot is located in front of a constriction at the mouth, which is arranged longitudinally displaceably in the air duct leaving at least one opening for air passage, and that the inside the diameter of the pot is larger than the diameter of the constriction.
The invention will then be explained in more detail with reference to the accompanying drawing, for example, which shows a burner head in longitudinal section.
The burner head shown in the drawing contains an air duct 1 of preferably round cross-section. The combustion air, preferably coming from a fan, flows through the connector 1 in the direction of the arrows A. The front end of the connector is narrowed, as shown at la. The constriction is formed by a conical surface 1b, which is adjoined by a further conical surface 1c, which expands as seen in the direction of flow of the air.
The narrowest point of the nozzle 1 given by the sectional plane of the two cones 1b and 1c has a diameter a.
An oil gasification pot 2 is located coaxially in the connector 1 and is longitudinally displaceable. Cooling ribs 3 protrude from the oil gasification pot 2 on the outside, the outer surface of which rest against the inner wall of the connector 1 with play. The cooling fins 3 thus serve not only for cooling but also for guiding the oil gasification pot 2.
The ribs 3 are preferably inclined towards the axis B-B of the connector 1 and the pot 2, so that the combustion air flowing around the outside of the head is set in circulation around the axis B-R.
Where the bottom of the gasification pot merges in a radius into the cylindrical part, a number of small bores 9, with the same inclination as the blades 3, are advantageously drilled. Without these holes, the flame can pulsate under certain conditions. By making these holes, the combustion will be calmer and more stable.
The inner diameter c of the gasification pot is larger than the diameter a of the narrowed point lying at the mouth, so that the air flowing past the cooling ribs 3 is deflected by the conical surface 1b towards the axis B-B.
The combustion air emerging from the annular gap between the conical surface 1b and the front end of the pot 2 thus has a movement component in the direction of the arrows C and at the same time the movement component already explained about the axis <I> B -B. </I>
The rear end of the pot 2 is closed by a slightly conical wall part 2b which adjoins the cylindrical wall part 2a. In the center of the wall part 2b there is a small injector-like bore 4 through which the sprayed oil mist enters the oil gasification pot 2. At the end of the wall part 2b facing away from the opening of the pot 2, a pipe 8 connects which serves to guide a nozzle arrangement 7 which is located in this pipe.
The nozzle assembly 7 is longitudinally displaceable in the pipe 8 and runs out into a pipe 7a, which serves on the one hand to supply the oil and on the other hand for the longitudinal movement of the nozzle assembly 7 in the pipe 8, as indicated by the double arrow 7b. The entire oil gasification pot 2 can be moved through the pipe 8 in the direction of the double arrow 8a.
The front end of the arrangement 7, seen in the direction of the arrows A, carries a nozzle 6 for atomizing the oil. To mix the atomized oil emerging from the nozzle 6 with core air, four openings 5, for example, are provided in the pipe 8 just in front of the wall 2b, through which part of the air flowing in the nozzle 1 enters and with the atomized oil through the opening 4 enters the interior of the oil gasification pot 2. Due to the arrangement of the opening 4, the air is sucked and entrained like a water jet pump, which has a large amount of core air in the spray cone.
The amount of core air can be adjusted by adjusting the position of the nozzle arrangement 7 or the nozzle 6 in the pipe 8 by means of the pipe 7a. The burner described works as follows: The oil is fed under pressure via the line 7o to the nozzle 6 and atomizes here. i? sit the described setting of the nozzle arrangement 7 in the pipe 8, the amount of core air is set. The ignitability of the oil-gas mixture when starting and during continuous operation of the burner can be influenced by the core air volume.
The actual combustion air flows around the outer wall of the pot 2 and cools it through contact in particular with the cooling fins 3, while it is heated at the same time, which accelerates the gasification process of the heating oil. Due to the inclined position of the cooling fins 3, which can also be viewed as stationary guide vanes, the air is set in rotation about the axis B-B. As a result of the constriction of the nozzle 1 in front of the gasification pot 2, the air continues to receive a movement component towards the axis <I> B -B, </I> so that a more or less strongly rotating annular vortex is created.
The finely atomized oil droplets are hurled into the red-hot gas vortex, gasifying themselves, mixing with the air and leaving the burner head as a combustible mixture or as a gas flame. The amount of incoming combustion air is set here by adjusting the pot in the direction of the double arrow 8a, so that the pot 2 itself delimits the annular gap through which the air exits. Depending on the setting of pot 2 and the air speed, the burner head can be used to burn heating oil with a dimmed flame of blue to yellowish color.
Depending on the resistance on the flue gas side of a boiler system, the combustion head can also be operated under high air pressure, which in no way results in the flame breaking off. The combustion of heating oil can be optimally with the adjustment means described, d. H. can be operated with the highest CO values and absolutely soot-free, so that thermal flame guidance, e.g. through fireclay on the inside walls of the boiler, is not necessary.