DE10349836B3 - Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner, bestehend aus einem Flammrohr (1), einem Düsenstock (6) mit einer zentralen Brennstoffdüse (3), wahlweise einer Verteilereinrichtung für Verbrennungsluft, einer Blende (4) mit mehreren Strömungsöffnungen (5) für die Verbrennungsluft im Ausmündungsbereich eines Verbrennungsluftkanals (7). Dieser ist an ein Gebläse angeschlossen und mündet in einem Gehäuse stromaufwärts der Blende (4) und/oder einem Stützrohr (8) ein. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, eine universell einsetzbare Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner zu schaffen sowie die Einstellung der rezirkulierenden Rauchgasmenge zu optimieren. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass die Einstellung der Rezirkulation über einen Ringspalt (9) zwischen dem äußeren Bereich der Blende (4) und einer zugeordneten Fläche an der Innenseite des Gehäuses des Verbrennungsluftkanals (7) und/oder des Stützrohres (8) oder des Flammrohres (1) erfolgt. Dazu sind die Rezirkulationsöffnungen (10) stromaufwärts der Blende (4) angeordnet und der Querschnitt aller Rezirkulationsöffnungen (10) ist größer als der Querschnitt des Ringspaltes (9) im Einstellbereich bemessen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• Ein gattungsgemäßer Brenner ist beispielsweise aus der EP 0 683 883 B1 bekannt. Er besteht aus einem Brennergehäuse, welches ein Stützrohr mit einer in diesem angeordneten Vorkammer und ein sich daran anschließendes Flammrohr aufweist. Im Stützrohr ist in der Vorkammer ein Düsenstock mit einer einen Brennstoffstrahl erzeugenden Düse angeordnet, und in das Flammrohr breitet sich der Brennstoffstrahl aus. Zwischen der Vorkammer und der Brennkammer befindet sich eine Blende mit einer zentralen Öffnung, durch welche der Brennstoffstrahl hindurch tritt. Mit einem Gebläse wird der in die Brennkammer eintretende Verbrennungsluftstrom erzeugt. Dieser umfasst einen brennstoffstrahlnahen Teilstrom sowie einen rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom. Dazu ist das Flammrohr mit Rezirkulationsöffnungen für ausgekühltes Rauchgas versehen, welche insbesondere in dessen Mantel stromabwärts vor der Blende angebracht sind. Der radial außen liegende rezirkulationsstabilisierende Teilstrom besitzt die Form eines einem in Umfangsrichtung unterbrochenen Ringstromes entsprechenden Strömungsbildes, so dass sich in der Brennkammer eine von der blau brennenden Flamme zum nichtbrennenden Teil des Brennstoffstrahls zurück verlaufende innere Rezirkulationsströmung ausbildet. Außerdem begünstigt der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom der Brennluft die innere Rezirkulationsströmung.
• Weiterhin offenbart die DE 196 31 958 C1 eine Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasgebläsebrenner, mit der die äußere Rezirkulation optimiert werden soll. Dazu korrespondieren die Strömungsöffnungen in der Blende und in einer vorgesetzten Scheibe mit Rezirkulationsöffnungen im Flammrohr derart, dass die Verbrennungsluft eine Injektionswirkung auf die Verbrennungsgase ausübt. Daher ist auch mindestens ein Teil der Rezirkulationsöffnungen im Flammrohr im Bereich zwischen der Blende und in der vorgesetzten Scheibe angeordnet. Mit nur in der Startphase zu öffnenden Verbrennungsluftöffnungen in der Blende soll außerdem ein Luftüberschuss im Rezirkulationsbereich erzeugt werden. Dies reduziert die Rezirkulation und somit auch die Pulsation des Brenners in der Startphase. Grundsätzlich wäre eine genaue Einstellung der rezirkulierenden Rauchgasmenge, wie sie mit den bekannten Brennern nicht möglich ist, wünschenswert. Damit könnte beispielsweise der Brennerbetrieb auf spezielle Anlagensituationen, Feuerraumgeometrien oder Brennstoffdüsen-Größen eingestellt werden. Dies ist aber konstruktionsbedingt bei herkömmlichen Brennern nicht möglich. Einerseits sind bewegliche Teile in temperaturbelasteten Bereichen wartungsanfällig und andererseits kommen sehr oft keramische Flammrohre zum Einsatz, bei denen die Rezirkulationsöffnungen werkstoffbedingt immer etwas größere Toleranzen haben. Diese wirken sich aber auch auf die rezirkulierende Rauchgasmenge aus.
• Weiterhin müssen unterschiedliche keramische Flammrohre mit den entsprechenden Rezirkulationsquerschnitten sowie teilweise unterschiedliche, Gehäuse für den Verbrennungsluftkanal und/oder das Stützrohr für verschiedene Brenner-Leistungsgrößen gefertigt werden. Dies führt im Falle geringer Stückzahlen zu relativ hohen Kosten und außerdem einer entsprechend großen Teileanzahl.
• Bekannt ist weiterhin aus der DE 39 23 238 C2 eine Einrichtung zum Rückführen von Verbrennungsprodukten, bei der ein Teil des Verbrennungsluftstromes im wandnahen Bereich um zugeordnete Rezirkulationsöffnungen in einen äußeren Ringkanal eingedüst wird. Dieser Ringkanal mündet im Bereich eines Ringspalts zwischen einer Einschnürung des Brennerrohres und der Stauscheibe. Eine Verstellung der Stauscheibe beeinflusst somit den äußeren Teil des Verbrennungsluftstromes zusammen mit der Rezirkulationsströmung. Die DE 92 12 924 U1 offenbart eine Mischeinrichtung für einen Brenner, welche ein in axialer Richtung gegenüber dem Flammrohr verschiebbares inneres Element aufweist. Damit kann die Rezirkulation des ausgekühlten Rauchgases zwischen dem äußeren Bereich der Blende und einer zugeordneten Fläche an der Innenseite des Flammrohres eingestellt werden.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine universell einsetzbare Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner zu schaffen sowie die Einstellung der rezirkulierenden Rauchgasmenge zu optimieren.
• Erfindungsgemäß wurde dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
• Die Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner ist gekennzeichnet durch die Einstellung der Rezirkulation über einen Ringspalt zwischen dem äußeren Bereich der Blende und einer zugeordneten Fläche an der Innenseite des Gehäuses des Verbrennungsluftkanals und/oder des Stützrohres oder des Flammrohres. Dazu sind die Rezirkulationsöffnungen stromaufwärts der Blende angeordnet und der Querschnitt aller Rezirkulationsöffnungen ist größer als der Querschnitt des Ringspaltes im Einstellbereich bemessen.
• Düsenstock, Brennstoffdüse, Verteilereinrichtung für Verbrennungsluft sowie die Blende bilden eine Baueinheit, welche innerhalb des Gehäuses des Verbrennungsluftkanals und/oder des Stützrohres axial verschiebbar angeordnet ist. Bei einer anderen Ausführungsvariante ist das Gehäuse des Verbrennungsluftkanals und/oder das Stützrohr zusammen mit dem Flammrohr gegenüber der Baueinheit aus Düsenstock, Brennstoffdüse, Verteilereinrichtung für Verbrennungsluft sowie Blende axial verschiebbar.
• Die Blende oder deren in Verlängerung stromaufwärts verlaufende zylindrische Aufnahme besitzt stromaufwärts der Rezirkulationsöffnungen einen nach außen gerichteten Vorsprung. Dieser trennt den Verbrennungsluftkanal von der Rezirkulationszone unterhalb der Rezirkulationsöffnungen bzw. vor dem Ringspalt am Blendenumfang. Weiterhin dient der Vorsprung als axiale Anlagefläche an einem zugeordneten Bund an der Innenseite des Gehäuses, des Stützrohres oder des Flammrohres.
• In einer ersten Ausführungsform reicht das Gehäuse des Verbrennungsluftkanals und/oder das Stützrohr bis in den Bereich der Blende und ist mit einer Einschnürung dem äußeren Bereich der Blende zur Ausbildung des Ringspaltes zugeordnet. Am Ende des Stützrohres ist das Flammrohr befestigt, wobei sich am flammrohrseitigen Ende des Stützrohres, insbesondere im Mantel stromaufwärts der Blende, die Rezirkulationsöffnungen für ausgekühltes Rauchgas befinden. Alternativ dazu kann das Gehäuse des Verbrennungsluftkanals und/oder das Stützrohr stromaufwärts vor der Blende enden. Dann nimmt es an seinem Ende bzw. in Verlängerung das Flammrohr auf und das Flammrohr ist mit Rezirkulationsöffnungen versehen, insbesondere im Mantel stromaufwärts der Blende.
• Die Einstellung der Rezirkulation bzw. der Breite des Ringspalts zwischen dem äußeren Bereich der Blende und der Innenseite des Gehäuses des Verbrennungsluftkanals und/oder des Stützrohres oder des Flammrohres erfolgt mittels Distanzringen. Diese können einerseits an den Verbindungsstellen zwischen der Blende und dem Gehäuse des Verbrennungsluftkanals und/oder dem Stützrohr oder dem Flammrohr eingebaut werden. Andererseits kann mit Distanzringen aber auch das Stützrohr an seinem Aufnahmeflansch unterlegt werden, so dass es gegenüber der Baueinheit im Zentrum der Mischeinrichtung etwas weiter zurück steht und den für die Rezirkulation wesentlichen Ringspalt verengt.
• Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine universell einsetzbare Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner geschaffen und die Einstellung der rezirkulierenden Rauchgasmenge optimiert. Besonders für den Einsatz keramischer Flammrohre eignet sich die Erfindung, weil die werkstoffbedingt etwas größeren Toleranzen an den Rezirkulationsöff nungen keinen Einfluss mehr auf die Rezirkulation haben. Wegen des kleineren Durchtrittsquerschnittes am Ringspalt ergibt sich dort die eigentliche Drosselung bzw. Einstellung.
• Dadurch werden für verschiedene Brenner-Leistungsgrößen die entsprechenden Rezirkulationsquerschnitte erzeugt. Es können mehrere gleiche Gehäuse für den Verbrennungsluftkanal, Stützrohre und/oder Flammrohre bei unterschiedlichen Leistungsgrößen eingesetzt werden, so dass höhere Stückzahlen in der Fertigung mit Kostenvorteilen entstehen und sich die Zahl der Einzelteile einer Brennerbaureihe reduziert. Für Montage-, Service- und Wartungspersonal stellt die erfindungsgemäße Anordnung eine Erleichterung dar. Montagefehler sind praktisch ausgeschlossen, da mit dem einfachen Einbau von entsprechenden Distanzringen das genaue Maß des Ringspalts definiert ist.
• Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar und zeigt in einer einzigen Figur einen senkrechten Längsschnitt durch eine Mischeinrichtung eines Öl- oder Gasbrenners.
• Die Mischeinrichtung besteht aus einem Flammrohr 1, welches eine Brennkammer 2 umgibt, in die sich ein Brennstoffstrahl aus einer Brennstoffdüse 3 ausbreitet. Diese ist stromaufwärts zur Brennkammer 2, kurz hinter einer Blende 4 mit Strömungsöffnungen 5 für die Verbrennungsluft, auf einem sogenannten Düsenstock 6 angebracht. Mit einem Gebläse wird der Verbrennungsluftstrom erzeugt, welcher über einen Verbrennungsluftkanal 7 in ein Stützrohr 8 stromaufwärts der Blende 4 gelangt.
• Die Einstellung der Rezirkulation von abgekühlten Rauchgasen aus dem umgebenden Feuerraum in die Brennkammer 2 erfolgt über einen Ringspalt 9. Dieser wird gebildet vom äußeren Bereich der Blende 4 und einer zugeordneten Fläche an der Innenseite des Stützrohres 8, welches in diesem Bereich etwas eingeschnürt und mit dem Flammrohr 1 verbunden ist. Dazu sind die im Mantel des Stützrohres 8 angebrachten Rezirkulationsöffnungen 10 stromaufwärts der Blende 4 angeordnet.
• Düsenstock 6, Brennstoffdüse 3 sowie die Blende 4 bilden eine Baueinheit, welche innerhalb des Stützrohres 8 axial verschiebbar angeordnet ist. Dafür besitzt die Blende 4 stromaufwärts eine zylindrische Aufnahme mit einem nach außen gerichteten Vorsprung 11.
• Dieser befindet sich stromaufwärts der Rezirkulationsöffnungen 10 und trennt den Verbrennungsluftkanal 7 von der Rezirkulationszone. An einer Anlagefläche 12, beispielsweise einem zugeordneten Bund an der Innenseite oder einer Einschnürung am Stützrohr 8, liegt der Vorsprung 11 in axialer Richtung an. Werden an der Anlagefläche 12 entsprechende Distanzringe eingelegt, so erweitert sich der Ringspalt 9 bzw. der rezirkulationsbestimmende Querschnitt, weil die Baueinheit aus Düsenstock 6, Brennstoffdüse 3 sowie die Blende 4 dadurch stromaufwärts zurück versetzt wird.

Claims (6)

1. Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner, bestehend aus einem Düsenstock mit einer zentralen Brennstoffdüse, wahlweise einer Verteilereinrichtung für Verbrennungsluft, einer Blende mit mehreren Strömungsöffnungen für die Verbrennungsluft im Ausmündungsbereich eines Verbrennungsluftkanals, welcher an ein Gebläse angeschlossen ist und in einem Gehäuse stromaufwärts der Blende und/oder einem Stützrohr einmündet, wobei das Gehäuse des Verbrennungsluftkanals und/oder das Stützrohr stromaufwärts vor der Blende endet und an seinem Ende bzw. in Verlängerung das Flammrohr aufnimmt, sowie einem in einen Brennraum ragenden Flammrohr mit stromaufwärts der Blende angeordneten Rezirkulationsöffnungen für ausgekühltes Rauchgas aus dem Brennraum in dessen Mantel am blendenseitigen Ende, wobei die Einstellung der Rezirkulation des ausgekühlten Rauchgases über einen Ringspalt zwischen dem äußeren Bereich der Blende und einer zugeordneten Fläche an der Innenseite des Gehäuses des Verbrennungsluftkanals und/oder des Stützrohres oder des Flammrohres erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des Ringspaltes (9) als Drosseleinrichtung ausgebildet ist, und dass im gesamten Einstellbereich der Querschnitt aller Rezirkulationsöffnungen (10) größer als der Querschnitt des Ringspaltes (9) bemessen ist.
2. Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenstock (6), die Brennstoffdüse (3), die Verteilereinrichtung für Verbrennungsluft sowie die Blende (4) eine Baueinheit bilden, welche innerhalb des Gehäuses des Verbrennungsluftkanals (7) und/oder des Stützrohres (8) axial verschiebbar angeordnet ist.
3. Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Verbrennungsluftkanals (7) und/oder das Stützrohr (8) zusammen mit dem Flammrohr (1) gegenüber der Baueinheit aus Düsenstock (6), Brennstoffdüse (3), Verteilereinrichtung für Verbrennungsluft sowie Blende (4) axial verschiebbar angeordnet sind.
4. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (4) oder deren stromaufwärtige zylindrische Aufnahme stromaufwärts der Rezirkulationsöffnungen (10) einen nach außen gerichteten Vorsprung (11) aufweist, welcher den Verbrennungsluftkanal (7) von der Rezirkulationszone trennt und als axiale Anlagefläche (12) an einem zugeordneten Bund an der Innenseite des Gehäuses und/oder des Stützrohres (8) oder des Flammrohres (1) dient.
5. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Verbrennungsluftkanals (7) und/oder das Stützrohr (8) bis in den Bereich der Blende (4) reicht, mit einer Einschnürung dem äußeren Bereich der Blende (4) zur Ausbildung des Ringspaltes (9) zugeordnet ist, an seinem Ende das Flammrohr (1) aufnimmt, und am flammrohrseitigen Ende, im Mantel stromaufwärts der Blende (4), mit Rezirkulationsöffnungen (10) für ausgekühltes Rauchgas versehen ist.
6. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Rezirkulation bzw. der Breite des Ringspalts (9) zwischen dem äußeren Bereich der Blende (4) und der Innenseite des Gehäuses des Verbrennungsluftkanals (7) und/oder des Stützrohres (8) oder des Flammrohres (1) mittels Distanzringen erfolgt, welche an den Verbindungsstellen zwischen der Blende (4) und dem Gehäuse des Verbrennungsluftkanals (7) und/oder dem Stützrohr (8) oder dem Flammrohr (1), oder am Aufnahmeflansch des Stützrohres (8), einzubauen sind.