Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe Die Erfindung betrifft einen Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, mit einem eine Luftdüse bildenden Gehäuse und einer darin angeordneten Brenn stoffdüse, welche eine hohle Düsennadel enthält, wobei einerseits zwischen dem Mündungsstück der Brennstoff düse und dem Mündungsstück des Gehäuses eine Luft austrittsöffnung und anderseits zwischen der Spitze der Düsennadel und der Innenseite des Mündungsstücks der Brennstoffdüse eine Brennstoff-Austrittsöffnung gebildet ist, und die Einstellung des Brenners durch zwangsläu figes und voneinander abhängiges Verschieben der Brennstoffdüse und der Düsennadel in axialer Richtung des Brenners erfolgt.
Es ist bekannt, dem Rohr der Brennstoffdüse durch eine Eintrittsöffnung Brennstoff zuzuführen, welcher die Düse und anschliessend die Brennstoff-Austrittsöffnung durchströmt.
Wenn die Brennstoff-Austrittsöffnung verkleinert oder ganz geschlossen wird, verlangsamt sich dement sprechend die Strömung des Brennstoffes im Düsenrohr. Insbesondere bei Brennern für flüssige Brennstoffe kön nen dadurch Ablagerungen und somit Verschmutzungen in der Düse entstehen.
Es ist das Ziel der Erfindung, den erwähnten Nach teil zu vermeiden und einen Brenner zu schaffen, dessen brennstofführende Teile während des Betriebes, auch bei geschlossener Brennstoff-Austrittsöffnung, ständig von Brennstoff durchströmbar sind. Dadurch kann bei spielsweise die Brennstoffdüse gekühlt werden, wenn deren Mündung - je nach ihrer Lage - einer Erwärmung ausgesetzt ist. Anderseits kann jedoch, wie es häufig er wünscht ist, z. B. durch die Verwendung eines vorge wärmten Brennstoffes, der Brenner auch bei kleinen Brennerleistungen warmgehalten werden.
Durch die Er wärmung wird insbesondere bei Brennern für flüssige Brennstoffe die zum Durchströmen kleiner Querschnitte erforderliche Viskosität des Brennstoffes beeinflusst.
Die Erfindung besteht darin, dass die Düsennadel nahe der Spitze eine seitliche Öffnung aufweist, welche den Hohlraum der Düsennadel mit dem Hohlraum der Brennstoffdüse verbindet, und dass die beiden Hohl räume je an eine Brennstoffleitung angeschlossen und als Teil eines Brennstoffkreislaufes nacheinander durch- strömbar sind.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Hohlraum der Brennstoffdüse an eine Brennstoff-Zu- fuhrleitung und der Hohlraum der Düsennadel an eine Brennstoff-Rücklaufleitung angeschlossen, wobei die Düsennadel in der Brennstoffdüse durch Flügel zentriert ist, welche bezüglich der Strömungsrichtung des Brenn stoffes vor der seitlichen Öffnung der Nadel angeordnet sind und welche jeweils bezüglich der axialen Richtung des Brenners schräggestellt sind, derart, dass sie dem strömenden Brennstoff eine Drallbewegung erteilen.
Da durch wird eine besonders vorteilhafte Durchströmung der Brennstoffdüse und eine gute Zerstäubung des Brennstoffes erzielt. Die Drallbewegung des Brennstoffes bewirkt, dass die ringförmige Brennstoff-Austrittsöff- nung schräg durchströmt wird. Daraus ergibt sich eine effektive Vergrösserung des zur Strömungsrichtung senk rechten, gerade durchströmten Querschnittes.
Bei kleiner Brennerleistung und einer entsprechend klein eingestell ten Austrittsöffnung kann dadurch das Ausströmen des Brennstoffes wesentlich gefördert werden; insbesondere wird bei der Verwendung flüssiger Brennstoffe ein Ver kleben der Austrittsöffnung verhindert.
Eine Ausführungsform der Erfindung enthält in der Brennstoff-Rücklaufleitung ein einstellbares Druckhalte organ. Dadurch kann auf besonders einfache Weise die Zirkulation des Brennstoffes beeinflusst und der Druck in den brennstofführenden Teilen des Brenners konstant gehalten werden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Spitze der Düsennadel eine Öffnung auf, welche den Hohlraum der Düsennadel mit dem Raum ausserhalb der Mündung der Brennstoffdüse verbindet. Durch diese Öffnung wird der Austritt einer geringen Brennstoff menge ermöglicht, auch wenn die zwischen der Spitze der Düsennadel und der Innenseite des Mündungsstük- kes der Brennstoffdüse gebildete Brennstoff-Austritts- öffnung geschlossen ist. Dies kann beispielsweise bei der Inbetriebnahme des Brenners von Vorteil sein.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist zwecks Einstellung des Brenners ein Hebel mit dem Gehäuse, mit der Brennstoffdüse und mit der Düsennadel gelenkig verbunden. Dadurch wird eine sehr einfache und wirk same Verstelleinrichtung für die zwangsläufig miteinan der verschiebbaren Teile geschaffen.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläu tert. Es zeigen: Fig. 1 einen erfindungsgemässen Ölbrenner in einem Längsschnitt, Fig. 2 und 3 abgeänderte Details aus der Fig. 1 in vergrössertem Massstab.
In der Fig. 1 ist in einer Öffnung einer nicht weiter dargestellten Wand, welche z. B. zur Brennkammer ei nes Dampferzeugers gehört, ein Gehäuse 1 angeordnet, dessen eine Seite einen Führungsring 2 aufweist, und dessen andere Seite ein konisches Mündungsstück 3 mit einer kreisrunden Austrittsöffnung bildet. Im Gehäuse 1, welches mit einem Stutzen 4 versehen ist, wird durch Rippen 5 ein Ring 6 gehalten. Im Ring 6 und im Füh rungsring 2 ist eine Brennstoffdüse 7, welche ein Mün dungsstück 7a aufweist, verschiebbar gelagert. Die Brennstoffdüse 7 weist eine Nut 8 auf, in die ein am Ge häuse 1 befestigter Finger 9 eingreift.
An der Brenn stoffdüse 7 ist durch Schrauben 10 ein Deckel 11 befe stigt, in dem eine hohle Düsennadel 12 gelagert ist, wel che durch Flügel 13 in der Bohrung der Brennerdüse 7 zentriert wird. Die Düsennadel 12 ist an dem vorderen, der Brennermündung zugewandten Ende mit seitlichen Öffnungen 14 versehen und weist an der Spitze 12a eine axiale Bohrung 15 auf. Am hinteren, aus dem Deckel 11 ragenden Ende der Düsennadel 12, befindet sich eine Ringnut 16, in die zwei Nocken 17 eines Hebels 18 ein greifen. Der Hebel ist mit einem Zapfen 19 in einem Halter 20 gelagert, welcher am Gehäuse 1 befestigt ist. Der Hebel 18 ist mit einem weiteren Zapfen 21 verse hen, den zwei Laschen 22 mit einem an der Brennstoff düse 7 angeordneten Zapfen 23 verbinden.
Aus einem Ölbehälter 24 wird Öl mittels einer Pum pe 25 durch eine Leitung 26 über einen Vorwärmer 27 in eine Verteilleitung 28 gefördert. An die Verteilleitung 28 sind mehrere parallele Leitungen 29 angeschlossen, von denen nur eine dargestellt ist, welche über eine nicht dargestellte flexible Leitungspartie zu einem Stutzen 30 führt, welcher an der Brennstoffdüse 7 angeordnet ist. Das hintere Ende der Düsennadel 12 ist mit einem Stutzen 31 versehen, welcher über eine nicht dargestellte flexible Leitungspartie mit einer Leitung 32 verbunden ist, die in eine Sammelleitung 33 führt.
Die Sammellei- tung 33, an die mehrere Leitungen 32 angeschlossen sind, wovon nur eine dargestellt ist, ist durch eine Lei tung 34, die ein Druckhalteventil 35 enthält, mit dem Ölbehälter 24 verbunden.
Von einem nicht dargestellten Ventilator wird durch den Stutzen 4 dem Gehäuse 1 Luft zugeführt, deren Druck und Temperatur durch nicht dargestellte Mittel auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden. Die Rippen 5 bilden Leitschaufeln, welche in axialer Rich tung eingestellt sind. Sie können jedoch auch schräg eingestellt sein, wenn die Erzeugung einer Drallbewe- gung oder einer Wirbelströmung in der austretenden Luft erwünscht ist. Das Gehäuse 1 mit dem Mündungs stück 3 ist als Luftdüse ausgebildet. Durch die von der konischen Innenfläche des Mündungsstückes 3 und der konischen Aussenfläche des Mündungsstückes 7a des Düsenkörpers 7 gebildete Luft-Austrittsöffnung strömt die Luft in die Brennkammer.
Der Querschnitt der Luft-Austrittsöffnung kann durch axiales Verschieben der Brennstoffdüse 7 ver ändert werden. Der Finger 9, der zur Sicherung gegen Verdrehen in die Nut 8 eingreift, bildet einen Anschlag, der die axiale Verschiebung der Brennstoffdüse 7 in beiden Richtungen begrenzt.
Das dem Ölbehälter 24 entnommene Öl, welches von der Pumpe 25 über die Teile 26 bis 29 durch den Stut zen 30 in die Brennstoffdüse 7 eingebracht wird, strömt zum Teil durch die von der Innenfläche des Mündungs stückes 7a und der Spitze 12a der Düsennadel 12 gebil dete Brennstoff-Austrittsöffnung in die Brennkammer. Die Flügel 13 können, ähnlich wie die Rippen 5, ent weder in axialer Richtung oder schräg eingestellt sein. Das ausströmende Öl wird zerstäubt, mit der aus der Luft-Austrittsöffnung strömenden Luft vermischt und verbrannt.
Der Querschnitt der Brennstoff-Austrittsöffnung kann durch axiales Verschieben der Düsennadel 12 ver ändert werden.
Wenn die von der Innenfläche des Mündungsstückes 7a des Düsenkörpers 7 und der Spitze 12a der Düsen nadel 12 gebildete Austrittsöffnung ganz geschlossen ist, kann durch die an der Spitze 12a der Düsennadel 12 angebrachten Bohrung 15 eine geringe Menge Öl in die Brennkammer ausströmen.
Der Teil des zugeführten Öles, der nicht in die Aus trittsöffnung und damit zur Verbrennung belangt, strömt durch die Öffnungen 14 in die Längsbohrung der Dü sennadel 12 und wird über den Stutzen 31 und die Lei tungen 32-34 in den Ölbehälter 24 zurückgeführt. Durch das in der Leitung 34 angeordnete Druckhalte ventil 35 wird in den Öl führenden Teilen des Brenners ein vorbestimmter Druck konstant gehalten oder in Ab hängigkeit von der Brennerleistung eingestellt. Das be wirkt, dass die dynamische Beschaffenheit des ausströ menden Öles und damit dessen kinetische Energie für jede Querschnittsgrösse der Austrittsöffnung auf einem optimalen Wert gehalten werden kann.
Durch eine Schwenkbewegung des Hebels 18 um den Zapfen 19 im Halter 20 wird über die Laschen 22 die Brennstoffdüse 7 im Gehäuse 1 axial verschoben. Gleichzeitig wird die Düsennadel 12 in gleicher Richtung bewegt.
Der Abstand, den die durch die Laschen 22 ver bundenen Zapfen 21 und 23 in Bewegungsrichtung der Düsennadel 12 aufweisen, beeinflusst die Stellung, wel che das Mündungsstück 7a der Brennstoffdüse 7 zwi schen der Spitze 12a der Düsennadel 12 und dem Mün dungsstück 3 des Gehäuses 1 einnimmt. Dadurch wird das Querschnittsverhältnis zwischen der Brennstoff- und der Luft-Austrittsöffnung bestimmt.
Um das Querschnittsverhältnis zur Einstellung eines anderen Brennstoff-Luft-Verhältnisses auf einfache Weise zu verändern, können auswechselbare Laschen 22 mit verschiedenen Zapfenabständen verwendet werden.
Der Abstand zwischen dem Zapfen 21 am Hebel 18 und dem Zapfen 23 an der Brennstoffdüse 7 kann auch verstellbar gemacht werden. Entsprechende Ausfüh rungsbeispiele sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt.
Nach der Fig. 2 ist der Zapfen 21a auf einem Gleit- stein 36 in einem Schlitz des Hebels 18a angeordnet. Der Gleitstein 36 wird durch eine Schraube 37, welche mit einem Sechskant 38 versehen ist, in der Richtung der Längsachse des Hebels 18a verstellt. Dadurch ver ändert sich in der Bewegungsrichtung der Düsennadel der Abstand zwischen dem Zapfen 21a am Hebel 18a und dem Zapfen 23 an der Brennstoffdüse 7 und es wird eine feine Verstellung des Mündungsstückes 7a der Brennstoffdüse 7 ermöglicht.
Nach der Fig. 3 wird der Abstand zwischen dem Zapfen 21b am nicht dargestellten Hebel 18, 18a und dem Zapfen 23a an der nicht dargestellten Brennstoff düse 7 dadurch verstellt, dass der Zapfen 21b auf einem Exzenter 39 in einer Lasche 22a exzentrisch gelagert ist. Eine Stellschraube 40 fixiert die Lage des Exzenters 39 in der Lasche 22a. Es können besonders feine Ände rungen der Stellung des Mündungsstückes 7a der Brenn stoffdüse 7 vorgenommen werden.
Burner for liquid or gaseous fuels The invention relates to a burner for liquid or gaseous fuels, with a housing forming an air nozzle and a fuel nozzle arranged therein, which contains a hollow nozzle needle, on the one hand between the mouthpiece of the fuel nozzle and the mouthpiece of the housing a Air outlet opening and, on the other hand, a fuel outlet opening is formed between the tip of the nozzle needle and the inside of the mouthpiece of the fuel nozzle, and the burner is set by inevitably and interdependent displacement of the fuel nozzle and the nozzle needle in the axial direction of the burner.
It is known to supply fuel to the pipe of the fuel nozzle through an inlet opening, which fuel flows through the nozzle and then through the fuel outlet opening.
If the fuel outlet opening is reduced in size or completely closed, the flow of fuel in the nozzle tube slows down accordingly. Particularly in the case of burners for liquid fuels, this can result in deposits and thus contamination in the nozzle.
It is the aim of the invention to avoid the mentioned after part and to create a burner whose fuel-carrying parts can be continuously flowed through by fuel during operation, even when the fuel outlet opening is closed. In this way, for example, the fuel nozzle can be cooled when its mouth - depending on its location - is exposed to heating. On the other hand, however, as is often the case, e.g. B. by using a preheated fuel, the burner can be kept warm even with small burner outputs.
By heating it, the viscosity of the fuel required to flow through small cross-sections is influenced, especially in the case of burners for liquid fuels.
The invention consists in that the nozzle needle near the tip has a lateral opening which connects the cavity of the nozzle needle with the cavity of the fuel nozzle, and that the two cavities are each connected to a fuel line and flow through one after the other as part of a fuel circuit.
In one embodiment of the invention, the cavity of the fuel nozzle is connected to a fuel supply line and the cavity of the nozzle needle is connected to a fuel return line, the nozzle needle being centered in the fuel nozzle by wings which, with respect to the direction of flow of the fuel, are in front of the lateral Opening of the needle are arranged and which are each inclined with respect to the axial direction of the burner in such a way that they impart a swirling movement to the flowing fuel.
Since a particularly advantageous flow through the fuel nozzle and good atomization of the fuel is achieved. The swirling movement of the fuel causes the annular fuel outlet opening to be flown through at an angle. This results in an effective enlargement of the cross section that is perpendicular to the direction of flow and straight through which the flow passes.
With a small burner output and a correspondingly small set th outlet opening, the outflow of the fuel can be significantly promoted; in particular, when using liquid fuels, a sticking of the outlet opening is prevented.
One embodiment of the invention contains an adjustable pressure holding organ in the fuel return line. In this way, the circulation of the fuel can be influenced in a particularly simple manner and the pressure in the fuel-carrying parts of the burner can be kept constant.
In one embodiment of the invention, the tip of the nozzle needle has an opening which connects the cavity of the nozzle needle with the space outside the mouth of the fuel nozzle. This opening enables a small amount of fuel to exit, even if the fuel outlet opening formed between the tip of the nozzle needle and the inside of the orifice piece of the fuel nozzle is closed. This can be advantageous, for example, when starting up the burner.
In one embodiment of the invention, a lever is articulated to the housing, to the fuel nozzle and to the nozzle needle for the purpose of adjusting the burner. This creates a very simple and effective adjustment device for the inevitably miteinan the movable parts.
The invention is tert erläu with reference to an embodiment shown schematically in the drawing. They show: FIG. 1 an oil burner according to the invention in a longitudinal section, FIGS. 2 and 3 modified details from FIG. 1 on an enlarged scale.
In Fig. 1 is in an opening of a wall not shown, which z. B. belongs to the combustion chamber egg Nes steam generator, a housing 1 is arranged, one side of which has a guide ring 2, and the other side forms a conical mouth piece 3 with a circular outlet opening. In the housing 1, which is provided with a connecting piece 4, a ring 6 is held by ribs 5. In the ring 6 and in the Füh approximately ring 2, a fuel nozzle 7, which has a Mün extension piece 7a, is slidably mounted. The fuel nozzle 7 has a groove 8 into which a finger 9 attached to the Ge housing 1 engages.
On the fuel nozzle 7, a cover 11 BEFE is Stigt by screws 10, in which a hollow nozzle needle 12 is mounted, wel surface is centered by wings 13 in the bore of the burner nozzle 7. The nozzle needle 12 is provided with lateral openings 14 at the front end facing the burner mouth and has an axial bore 15 at the tip 12a. At the rear, protruding from the cover 11 end of the nozzle needle 12, there is an annular groove 16 into which two cams 17 of a lever 18 engage. The lever is mounted with a pin 19 in a holder 20 which is fastened to the housing 1. The lever 18 is hen with another pin 21 verses connect the two tabs 22 with a pin 23 arranged on the fuel nozzle 7.
From an oil container 24, oil is conveyed by means of a Pum PE 25 through a line 26 via a preheater 27 into a distribution line 28. A plurality of parallel lines 29 are connected to the distribution line 28, only one of which is shown, which leads via a flexible line section (not shown) to a connector 30 which is arranged on the fuel nozzle 7. The rear end of the nozzle needle 12 is provided with a connecting piece 31 which is connected via a flexible line section (not shown) to a line 32 which leads into a collecting line 33.
The collecting line 33, to which a plurality of lines 32 are connected, only one of which is shown, is connected to the oil tank 24 by a line 34 which contains a pressure holding valve 35.
From a fan, not shown, air is supplied to the housing 1 through the nozzle 4, the pressure and temperature of which are kept at a predetermined value by means not shown. The ribs 5 form guide vanes which are set in the axial direction Rich. However, they can also be set at an angle if it is desired to generate a swirl movement or a vortex flow in the exiting air. The housing 1 with the mouth piece 3 is designed as an air nozzle. The air flows into the combustion chamber through the air outlet opening formed by the conical inner surface of the mouthpiece 3 and the conical outer surface of the mouthpiece 7a of the nozzle body 7.
The cross section of the air outlet opening can be changed by axially moving the fuel nozzle 7 ver. The finger 9, which engages in the groove 8 to prevent rotation, forms a stop which limits the axial displacement of the fuel nozzle 7 in both directions.
The oil removed from the oil container 24, which is introduced into the fuel nozzle 7 by the pump 25 via the parts 26 to 29 through the Stut 30, flows in part through the formed by the inner surface of the mouth piece 7a and the tip 12a of the nozzle needle 12 dete fuel outlet opening into the combustion chamber. The wings 13 can, similar to the ribs 5, be set ent neither in the axial direction or at an angle. The outflowing oil is atomized, mixed with the air flowing out of the air outlet opening and burned.
The cross section of the fuel outlet opening can be changed ver by axial displacement of the nozzle needle 12.
When the outlet opening formed by the inner surface of the mouth piece 7a of the nozzle body 7 and the tip 12a of the nozzle needle 12 is completely closed, a small amount of oil can flow out into the combustion chamber through the bore 15 made at the tip 12a of the nozzle needle 12.
The part of the supplied oil that is not in the outlet opening and thus concerned for combustion flows through the openings 14 into the longitudinal bore of the nozzle needle 12 and is fed back through the nozzle 31 and the lines 32-34 in the oil tank 24. Through the arranged in line 34 pressure holding valve 35, a predetermined pressure is kept constant in the oil leading parts of the burner or set in dependence on the burner output. This has the effect that the dynamic nature of the outflowing oil and thus its kinetic energy can be kept at an optimal value for every cross-sectional size of the outlet opening.
By pivoting the lever 18 about the pin 19 in the holder 20, the fuel nozzle 7 is axially displaced in the housing 1 via the tabs 22. At the same time, the nozzle needle 12 is moved in the same direction.
The distance between the pins 21 and 23 connected by the tabs 22 in the direction of movement of the nozzle needle 12 influences the position of the mouthpiece 7a of the fuel nozzle 7 between the tip 12a of the nozzle needle 12 and the mouthpiece 3 of the housing 1 occupies. This determines the cross-sectional ratio between the fuel and the air outlet opening.
In order to change the aspect ratio to set a different fuel-air ratio in a simple manner, interchangeable tabs 22 with different pin distances can be used.
The distance between the pin 21 on the lever 18 and the pin 23 on the fuel nozzle 7 can also be made adjustable. Corresponding Ausfüh approximately examples are shown in FIGS.
According to FIG. 2, the pin 21a is arranged on a sliding block 36 in a slot in the lever 18a. The sliding block 36 is adjusted by a screw 37, which is provided with a hexagon 38, in the direction of the longitudinal axis of the lever 18a. As a result, the distance between the pin 21a on the lever 18a and the pin 23 on the fuel nozzle 7 changes in the direction of movement of the nozzle needle and a fine adjustment of the mouth piece 7a of the fuel nozzle 7 is made possible.
According to FIG. 3, the distance between the pin 21b on the lever 18, 18a, not shown, and the pin 23a on the fuel nozzle 7, not shown, is adjusted in that the pin 21b is eccentrically mounted on an eccentric 39 in a tab 22a. An adjusting screw 40 fixes the position of the eccentric 39 in the bracket 22a. Particularly fine changes in the position of the mouthpiece 7a of the fuel nozzle 7 can be made.