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Ölvergasungsbrenner Die Erfindung bezieht sich auf einen Ölvergasungsbrenner
mit einer etwa birnenförmigen Mischkammer, in der das Öl mit unter Druck eingeführter
Luft zerstäubt wird, und einer angeschlossenen größeren Kammer mit Luftzufuhröffnungen.
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Es sind Ölbrenner bekannt, bei denen an das Ölzufuhrrohr ein etwa
birnenförmig erweiterter und mit Luftzufuhröffnungen versehener ölzerstäuberkopf
angeschlossen ist. Der Ölzerstäuberkopf ragt dabei in eine Luftdüse hinein und durchsetzt
mit seinem Ölzuführrohr axial die an die Luftdüse angeschlossene Luftzufuhrleitung.
Die Luft wird sowohl durch die Luftöffnungen in den Zerstäuberkopf als auch um den
Zerstäuberkopf herum in die Mischdüse gedrückt. Bei diesem bekannten Brenner ist
der Zerstäuberkopf mit dem Ölzuführrohr axial innerhalb der Mischdüse derart verstellbar,
daß der Querschnitt der Verbrennungsluftzufuhr zur Mischdüse regelbar ist. Die Regelung
der Zufuhr der Zerstäuberluft zu dem Zerstäuberkopf ist dadurch infolge der gemeinsamen
Luftzufuhr von der Zufuhr zur Mischdüse abhängig und nicht für sich regelbar. Eine
Zufuhr der Zerstäuberluft zu dem Zerstäuberkopf unter Druck ist hierbei auch nicht
beabsichtigt. Vielmehr soll die Zerstäuberluft von dem unter Druck zugeführten Öl
angesaugt werden. Durch eine solche Ansaugung der Luft kann jedoch das Öl nicht
so fein zerstäubt werden, daß das öl-Luft-Gemisch in der anschließenden Mischdüse
nicht noch Öltröpfchen enthält. Diese Öltröpfchen können aber auch bei drallförmiger
Bewegung des öl-Luft-Gemisches nicht mehr einer vernebelnden Zerstäubung unterworfen
werden. Derartige Zerstäuberbrenner enthalten daher in den Abgasen vielfach Kohlenstoffteilchen,
so daß sie beispielsweise für die Beheizung von keramischen Öfen zum Brennen von
Porzellan infolge des sich dadurch ergebenden unreinen Brandes nicht geeignet sind.
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Es wurde festgestellt, daß eine vollständige Verbrennung von Öl ohne
Bildung von Rußflocken im Abgas dadurch erzielt werden kann, daß das Öl zunächst
in einer Mischkammer einer weitgehend vernebelnden Zerstäubung mittels Zufuhr von
Luft unter Druck unterworfen wird und anschließend dieses Öl in feinster Zerstäubung
enthaltende öl-Luft-Gemisch in einem Vergaserkopf einer vollständigen Vergasung
derart unterworfen wird, daß aus der Düse des Vergaserkopfes lediglich noch Brenngas
ohne Öltröpfchen austritt.
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Die Erfindung besteht demgemäß darin, daß die Mischkammer unmittelbar
mit einer kegelig sich erweiternden Austrittsdüse in eine mit Luftzufuhröffnungen
versehene, auf Vergasungstemperatur gehaltene Vergasungskammer mündet, deren Innenraum
ein Mehrfaches des Innenraumes der Mischkammer beträgt, und daß im Bereich der in
den Brennraum mündenden Austrittsdüse der Vergasungskammer mit einem größeren freien
Querschnitt als der der Austrittsdüse der Mischkammer eine Luftzufuhr für die zur
vollständigen Verbrennung erforderliche Luft angeordnet ist.
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In der Mischkammer wird das Öl durch die unter Druck eingeführte Luft
verwirbelt und einer feinsten. Zerstäubung unterworfen. Die entstehenden Ölnebel
gelangen unter Volumenvergrößerung mit hoher Geschwindigkeit in die anschließende
Vergasungskammer größeren Innenraumes. In der Vergasungskammer erfolgt bereits eine
Teilverbrennung, wodurch eine für die Vergasung erforderliche Temperatur aufrechterhalten
wird.
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Durch die kegelige Erweiterung der Austrittsdüse der Mischkammer zur
Vergasungskammer wird das Gemisch gleichmäßig über den Querschnitt der Vergasungskammer
verteilt. Durch die Luftzufuhr der in der Vergasungskammerwand angeordneten Luftdüsen
wird das Gemisch wiederum innig vermischt. Es wird somit vermieden, daß unvergastes
Gemisch durch die größere Austrittsdüse der Vergasungskammer austreten kann. Beim
Austritt aus der Austrittsdüse wird durch Restluftzufuhr noch Unverbranntes zur
Verbrennung gebracht.
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Es hat sich gezeigt, daß mit einem derartigen Brenner eine restlose
rußfreie Verbrennung erzielbar ist, die keinerlei feste Rückstände im Abgas aufweist.
Die Ofenatmosphäre läßt sich beispielsweise für das Brennen von Porzellan in Brennöfen
in gleicher Weise wie bei einer Beheizung mit Gas neutral, oxydierend und reduzierend
einstellen, Was lediglich durch Regelung der Luftzufuhr zum Vergaserkopf bewirkt
zu werden braucht.
Gemäß der Erfindung münden die Luftzufuhröffnungen
in an sich bekannter Weise tangential @n die Vergasungskammer. Dadurch läßt sich
im Kern des drallförmig umgewälzten Gases eine Saugwirkung einstellen, durch die
eine gewisse Flammenrücksaugung für die teilweise Verbrennung und damit für die
Erzielung der erforderlichen Vergasungstemperatur in der Vergasungskammer erreicht
wird.
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Die Vergasungstemperatur läßt sich nach einem weiteren Merkmal der
Erfindung auch dadurch aufrechterhalten, daß in der in an sich bekannter Weise kegelig
erweiterten Austrittsdüse der Vergasungskammer schräg zur Strömungsrichtung gerichtete
Luftzufuhröffnungen angeordnet sind. Je nach der Höhe des Luftdruckes entsteht somit
in der Düse eine Stauwirkung, durch die eine mehr oder weniger starke Verbrennung
in der Vergasungskammer erfolgt.
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Gemäß der Erfindung erfolgt ferner die Luftzufuhr zu den Öffnungen
zur Mischkammer einerseits und zur Vergasungskammer andererseits in an sich bekannter
Weise durch getrennt voneinander angeordnete Kanäle. Vorzugsweise erfolgt die Luftzufuhr
zur Mischkammer unter gleichbleibendem Druck, während die Luftzufuhr zur Vergasungskammer
geregelt wird, um je nach Erfordernis mit Luftüberschuß oder Luftmangel zu arbeiten.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform eines ölvergasungsbrenners
nach der Erfindung im senkrechten Längsschnitt.
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Der Ölvergasungsbrenner besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse
1, einer in dieser angeordneten Mischkammer 2, einer an dieser anschließenden Vergasungskammer
3 und einem öldüsenrohr 4.
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Die Mischkammer 2 hat eine im wesentlichen birnenförmige Ausbildung
und wird aus dem Endteil eines inneren Gehäuses 5 und dem Endkopf 6 des Öldüsenrohres
4 gebildet. Der Endkopf 6 liegt in einer passenden zylindrischen Aussparung 7 des
Gehäuses 5. Die Unterteilung der vorzugsweise aus Stahlguß bestehenden Teile ist
aus Herstellungsgründen erforderlich.
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Der birnenförmige Innenraum der Mischkammer 2 verjüngt sich in Strömungsrichtung
zu einer Austrittsdüse 8, die sich wiederum in Strömungsrichtung kegelig erweitert.
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Die Austrittsdüse 8 mündet in die Vergasungskammer 3, die ebenfalls
birnenförmig ausgebildet ist und sich zu einer Austrittsdüse 9 verjüngt. Die Austrittsdüse
9 der Vergasungskammer erweitert sich ebenfalls kegelig in Strömungsrichtung. Auch
die Vergasungskammer 3 ist zweiteilig ausgebildet. Der eine Teil wird von dem inneren
Gehäuse 5 gebildet, auf den der andere Teil unter Vermittlung einer versetzten Aussparung
10 aufgeschoben ist.
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In der Mischkammer 2 sind eine Reihe von Luftdüsen 11 angeordnet,
die von einem durch den zylindrischen Teil des inneren Gehäuses 5 und dem Öldüsenrohr
4 gebildeten Ringraum 12 ausgehen. Die Luftdüsen 11 münden so in den birnenförmigen
Innenraum der Mischkammer, daß die Luftströme sich überschneiden und gegen die Wandung
stoßen, so daß das aus dem Öldüsenrohr 4 eingedrückte Öl nebelförmig verwirbelt
wird. Der Ölnebel gelangt durch die Austrittsdüse 8 in die Vergasungskammer 3.
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In die Vergasungskammer 3 münden, auf dem Umfang verteilt, Luftzufuhröfnungen
13, 14. Die aus diesen Luftzufuhröffnungen austretenden Luftströme überschneiden
sich ebenfalls und sind tangential auf die Innenwandung der Vergasungskammer gerichtet.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Luftzufuhröfnungen 13, 14 ferner in
ihrer Richtung versetzt angeordnet, um eine weitere kräftige Durchwirbelung des
durch die Austrittsdüse 8 aus der Mischkammer 2 eintretenden Gemisches zu erzielen.
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In der Wandung der kegeligen Erweiterung der Austrittsdüse 9 sind
weitere Luftzuführöffnungen 15, auf dem Umfang verteilt, schräg zur Strömungsrichtung
angeordnet. Die Neigung dieser Luftzufuhröffnungen ist so vorgesehen, daß die aus
der Austrittsdüse 9 austretende Flamme einer gewissen Rückstauung unterworfen wird,
um die Vergasungskammer 3 auf einer hohen Temperatur zu halten. Dadurch und durch
die Bildung der durch die Luftzufuhr durch die Luftzufuhröffnungen 13, 14 bewirkten
leichten Saugung im Kern wird erreicht, daß die in die Vergasungskammer eintretenden
Ölnebel in feinster Verteilung bei teilweiser Verbrennung augenblicklich vergasen,
so daß eine vollständige Verbrennung beim Austritt aus der Austrittsdüse 9 vor sich
geht.
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Der lichte Durchmesser der Mischkammer 2 ist bei dem Ausführungsbeispiel
etwa das Doppelte des Durchmessers d des engsten Querschnittes der Austrittsdüse
8, während die lichte Länge l etwa das 1,5-bis 2fache dieses Durchmessers d beträgt.
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Der lichte Durchmesser der Vergasungskammer 3 ist etwa das 3fache
des Durchmessers D des engsten Querschnittes der Austrittsdüse 9, während die lichte
Länge L etwa das 4- bis 5fache dieses Durchmessers D beträgt.
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Ferner beträgt die lichte Länge L der Vergasungskammer etwa das 3fache
der lichten Länge 1 der Mischkammer 2.
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An das Gehäuse 1 ist ein Düsenkopf 16 angeschlossen, der eine sich
in Strömungsrichtung verjüngende Innenwand 17 und eine an diese sich an der
engsten Stelle anschließende, nach außen kegelig erweiternde Innenwand 18 aufweist.
Durch das äußere Ende des die kegelig erweiterte Austrittsdüse 9 der Vergasungskammer
3 bildenden Teiles und durch die den engsten Raum des Düsenkopfes 16 bildenden Innenwände
17, 18 des Düsenkopfes 16 wird " cm
schmaler Ringschlitz 20 gebildet, durch
den schließlich noch weitere Luft austreten kann.
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Die Luftzufuhr zu der Vergasungskammer 3 erfolgt von einem Stutzen
21 aus, in dem eine Regelklappe 22 angeordnet ist. Die Luftzufuhr zu der Mischkammer
2 erfolgt durch einen Stutzen 23 vorzugsweise mit stets gleichem Druck.
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Das innere Gehäuse 5 ist mit dem äußeren Gehäuse 1 mittels eines Flansches
24 verbunden, der mit einem Ansatz 25 versehen ist. Unter Vermittlung dieses Ansatzes
ist an das innere Gehäuse 5 ein weiteres rohrartiges Gehäuse 26 angeschlossen, mit
dem wiederum ein Endstutzen 27 durch Flansche 28 verbunden ist. Der Endstutzen 27
ragt mit einem zylindrischen Teil 29 in das Gehäuse 26 hinein und ist mittels diesem
mit dem öldüsenrohr 4 durch Gewinde verbunden. Die Ölzufuhr erfolgt durch einen
Stutzen 30 des Endstutzens 27 und wird durch ein Regelglied 31, das im Gewinde eines
Stopfens 32 von außen gegen eine mit dem öldüsenrohr 4 verbundene Bohrung 33 axial
verschiebbar ist, geregelt. Das Regelglied 31 hat eine durchgehende Längsbohrung
35, die außen von einem Stopfen 34 verschlossen ist, so
daß nach
Lösen des Stopfens mittels eines Stochdrahtes das öldüsenrohr gereinigt werden kann.
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Infolge der Vergasung der Ölnebel in der Vergasungskammer 3 ist eine
weitgehende Feinregelung der Ölzufuhr möglich, die sich in Grenzen von 1:6 bewegt,
ohne daß, wie dies bei den üblichen Ölbrennern der Fall ist, die Gefahr eines Abreißens
der Flamme besteht.