DE1220544B

DE1220544B - Brenner fuer fliessfaehige Brennstoffe

Info

Publication number: DE1220544B
Application number: DEL28546A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Robert Von Linde
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-09-09
Filing date: 1957-09-09
Publication date: 1966-07-07

Description

Brenner für fließfähige Brennstoffe Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner für fließfähige Brennstoffe mit. Abgasrückführung aus einer anschließenden Brennkammer, wobei vor der Mischung des Brennstoffes mit der Luft der Brennstoff durch eine Düse dem zurückgeführten Abgas zugegeben wird. Derartige Brenner zeichnen sich gegenüber Brennern, bei denen zuerst ein Brennstoff-Luft-Gemisch gebildet und dann das zurückgeführte Abgas zugegeben wird, dadurch aus, daß der Brennstoff vor der Mischung mit der Luft durch die in dem zurückgeführten Abgas enthaltene Wärme und die beim Fehlen von Sauerstoff einsetzende Reaktion mit Kohlendioxyd und Wasserdampf aufbereitet wird, so daß eine nichtrußende Verbrennung selbst bei Luftmangel erreicht werden kann.
Bei einem bekannten Brenner der genannten Art wird der Brennstoff dem von der Brennkammer wegströmenden Abgas zugegeben, und das Brennstoff-Abgas-Gemisch wird dann um 180° umgelenkt und strömt nun zusammen mit der zugeführten Luft in Richtung auf die Brennkammer. Dieser plötzliche Richtungswechsel des Brennstoff-Abgas-Gemisches hat verschiedene Nachteile. So beteiligen sich an diesem Richtungswechsel vornehmlich die leichteren, bereits in Gas- oder Dampfform übergeführten Brennstoffteilchen, während die schweren Brennstoffteilchen gegen die die Umlenkung bewirkenden Wände geschleudert werden. Dies ist besonders bei schwersiedenden Brennstoffen der Fall, bei denen die vollständige Verdampfung längere Zeit benötigt, die jedoch bei der bekannten Ausführung nicht zur Verfügung gestellt werden kann, da die den Brennstoff transportierenden und aufbereitenden Abgase. zunächst nicht zum Brennraum hin, sondern von diesem wegströmen. Selbst wenn dem Brennstoff-Abgas-Gemisch ein längerer Weg bis zur Strömungsumkehr zur Verfügung gestellt werden könnte, würde dadurch dicht viel erreicht, da mit größer werdendem Abstand von der Brennkammer auch die Temperatur des zurückgeführten Abgases sinkt. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Brenners besteht darin, daß die Mischung des Brennstoff-Abgas-Gemisches mit der Luft in einem Ringraum erfolgen muß, der das die zurückgeführten Abgase führende Rohr umgibt. Dadurch wird das Gemisch bereits vor Einleitung der Verbrennung über einen verhältnismäßig großen Querschnitt verteilt, womit insbesondere bei Brennern für kleine oder mittlere Leistungen keine Gewähr für eine gleichmäßige Gemischbildung und eine einwandfreie Flammenbildung gegeben ist.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Brenner der genannten Art zu schaffen, der die beschriebenen Nachteile der bekannten Ausführung nicht aufweist, der also gute Aufbereitung des Brennstoffes durch das Abgas bis zur Mischung mit der Luft ermöglicht und auch bei Brennern für kleine Leistungen eine einwandfreie Gemischbildung gewährleistet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Strahlrichtung der Brennstoffdüse ein in die Brennkammer einmündendes Mischrohr vorgesehen ist, das eine koaxial zur Brennstoffdüse angeordnete Zufuhröffnung für die zurückgeführten Abgase und eine Zufuhröffnung für die Luft aufweist, die so angeordnet sind, daß die Abgase mit dem beigegebenen Brennstoff und die Luft das Mischrohr in der Strahlrichtung der Brennstoffdüse passieren. Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung kann der Brennstoff mit dem zurückgeführten Abgas geradlinig ohne Richtungsänderung bis in die Brennkammer strömen, wodurch jede Absonderung schwererer Brennstoffteilchen vermieden und eine gleichmäßige Aufbereitung . des gesamten Brennstoffes ermöglicht wird. Dadurch, daß der Brennstoff mit dem Abgas ausschließlich zur Brennkammer hin strömt, kommt er fortschreitend in immer heißere Zonen, was die Aufbereitung der größeren Brennstoffteilchen begünstigt. Dadurch, daß das Brennstoff-Abgas-Gemisch und die Luft in einem Mischrohr und nicht wie bei der bekannten Ausführung in. einem Ringraum geführt sind, ist auch bei Brennern für kleine Leistungen eine gleichmäßige Gemischbildung gewährleistet.
Die Zuführung der Luft zu dem Brennstoff-Abgas-Gemisch kann in bekannter Weise mit Hilfe einer Mischdüse erfolgen, die aus einem koaxial zur Brennstoffdüse angeordneten inneren Hohlraum und einem äußeren Ringspalt besteht und an die das Mischrohr anschließt, wobei der innere Hohlraum die Zufuhröffnung für die zurückgeführten Abgase und der äußere Ringspalt die Zufuhröffnung für die Luft bildet. Die durch den Ringspalt in das Mischrohr einströmende Luft übt eine Injektorwirkung aus, durch die Abgas aus der Brennkammer durch den inneren Hohlraum der Mischdüse angesaugt wird. Dem diesen Hohlraum durchströmenden Abgas wird der Brennstoff durch die Düse zugegeben.
Wenn der innere. Hohlraum der Mischdüse von einem Rohrstutzen und der äußere Ringspalt von diesem Rohrstutzen und dem benachbarten Ende des Mischrohres begrenzt ist,- kann-die Führung der Luft und des zurückgeführten Abgases zur Mischdüse dadurch erfolgen, daß das Mischrohr von einem an den Rohrstutzen anschließenden Mantel umgeben wird, der mit dem Mischrohr einen mit dem äußeren Ringspalt in Verbindung stehenden Ringraum für die Luft begrenzt, und der Mantel seinerseits von einer Wand umschlossen wird, die mit dem Mantel einen zweiten Ringraum begrenzt, der einerseits mit der Brennkammer und andererseits mit dem inneren Hohlraum der Mischdüse in Verbindung steht. An Stelle des zweiten Ringraumes für die zurückgeführten Abgase können zur Führung dieser Abgase auch Rohre vorgesehen werden, die sich durch den Ringraum für die Luft hindurch zum inneren Hohlraum der Mischdüse erstrecken. Hierbei ist es zweckmäßig, eine Vorkammer vorzusehen, in der die Brennstoffdüse angeordnet ist und in die die Rohre für das zurückgeführte Abgas münden.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben.
Es sei zunächst auf F i g. 1 Bezug genommen. In einem Gehäuse 1 ist ein allgemein mit 2 bezeichneter Ölbrenner und eine an diesen anschließende Brennkammer 3 angeordnet. Der Brenner 2 weist eine Brennstoffdüse 4 auf, die in der der Brennkammer 3 gegenüberliegenden Stirnwand des Gehäuses 1 eingesetzt ist und durch eine Leitung 5 mit Brennstoff versorgt wird. In der Strahlrichtung der Brennstoffdüse 4 ist ein in die Brennkammer 3 einmündendes Mischrohr 6 vorgesehen, das konische oder zylindrische Form. aufweisen kann. Das Mischrohr 6 ist von einem Mantel 7 umgeben; der sich in einem Rohrstutzen 8 fortsetzt. Der Rohrstutzen 8 erstreckt sich koaxial zur Zerstäubungsdüse4 und bildet zusammen mit dem benachbarten Ende des Mischrohres 6 eine Mischdüse, die aus einem von dem Rohrstutzen 8 begrenzten inneren Hohlraum 9 und einem äußeren Ringspalt 10 besteht. Das Mischrohr 6 und der Mantel 7 begrenzen einen Ringraum 11, in den eine Leitung 12 für die Zufuhr der Verbrennungsluft mündet und der mit dem äußeren Ringspalt 10 der Mischdüse in Verbindung steht. Der Mantel ? begrenzt zusammen mit der Innenwand 13 des Gehäuses 1 einen zweiten Ringraum 14, der einerseits mit dem inneren Hohlraum 9 der Mischdüse und andererseits durch Öffnungen 15 in einem nach außen sich erstreckenden Flansch 16 des Mischrohres 6 mit der Brennkammer 3 in Verbindung steht. Der Ringraum 14 ist stirnseitig durch eine Toroidfläche 17 begrenzt. Das Gehäuse 1 ist mit einem Flansch 18 versehen, mit dem es an der Feuerungsöffnung eines nicht dargestellten Wärmeverbrauchers so befestigt werden kann, daß die Brennkammer 3 in dessen Feuerungsraum hineinragt.
Die durch die Leitung 12 zugeführte Verbrennungsluft strömt durch den äußeren Ringspalt 10 der Mischdüse in das Mischrohr 6 ein und saugt auf Grund -der dadurch entstehenden Injektörwirkung Abgas aus der Brennkammer 3 durch die Öffnungen 15, den Ringraum 14 und den inneren Hohlraum 9 an. Der äußere Ringspalt 10 bildet somit die Zufuhröffnung für die Luft und der innere Hohlraum 9 bildet die Zufuhröffnung für die zurückgeführten Abgase zum Mischrohr 6. Dem durch den inneren Hohlraum 9 strömenden Abgas wird der Brennstoff durch die Düse 4 zugegeben. Erst nach Aufbereitung des Brennstoffes durch die Wärme und die sauerstofffreien Bestandteile des Abgases erfolgt im Mischrohr 6 die Mischung des Brennstoff-Abgas-Gemisches mit der Luft. Das Brennstoff-Abgas-Gemisch und die Luft passieren das Mischrohr 6 in der Strahlrichtung der Brennstoffdüse 4, womit gewährleistet wird, daß auch größere Brennstoffteilchen, z. B. Öltröpfchen, vollständig aufbereitet und verbrannt werden' und sich nicht an irgendeiner Stelle ablagern können.
Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 unterscheidet sich von der Ausführung nach F i g. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß der Brenner 2' als eigenes Bauteil an die Brennkammer 3' angeflanscht ist und daß die Rückführung des Abgases nicht durch einen Ringraum, sondern durch Rohre 19 erfolgt, die von den Öffnungen 15' im Flansch 16' ausgehen, sich durch den -die Verbrennungsluft führenden Ringraum 11' hindurch erstrecken und in eine Vorkammer 20 münden, die mit dem inneren Hohlraum 9 der Mischdüse in Verbindung steht. Bei dieser Ausführung wird der Ringraum 11' vom Mischrohr 6- und von der Umfangswand 21 des Brennergehäuses begrenzt. Das Brennergehäuse ist durch einen Deckel 22 abgeschlossen. Die Vorkammer 20 ist in geringem Abstand von der Umfangswand 21 und vom Deckel 22 des Brennergehäuses angeordnet. Ein Rohrstück 23, das den Deckel 22 und die benachbarte Wand der Vorkammer 20 durchdringt, nimmt die Brennstoffleitung 5 mit der Brennstoffdüse 4 auf. Das Rohrstück 23 enthält Bohrungen 24, durch die der Düse 4 Kühlluft zugeleitet werden kann. Bei dieser Ausführung wirkt die den Ringraum 11' durchströmende Luft nach außen wärmeisolierend, so daß auf eine isolierende Auskleidung des Brennergehäuses verzichtet werden kann. Mit 25 ist eine Zündkerze bekannter Bauart bezeichnet.

Claims

Patentansprüche: 1. Brenner für fließfähige Brennstoffe mit Abgasrückführung aus einer anschließenden Brennkammer, wobei vor der Mischung des Brennstoffes mit der Luft der Brennstoff durch eine Düse dem zurückgeführten Abgas zugegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Strahlrichtung der Brennstoffdüse (4) ein in die Brennkammer (3) einmündendes Mischrohr (6) vorgesehen ist, das eine koaxial zur Brennstoffdüse (4) angeordnete Zufuhröffnung (9) für die zurückgeführten Abgase und eine Zufuhröffnung (10 ) für die Luft aufweist, die so angeordnet sind, daß die Abgase mit dem beigegebenen Brennstoff und die Luft das Mischrohr (6) in der Strahlrichtung der Brennstoffdüse (4) passieren. z. Brenner nach Anspruch 1 mit einer Mischdüse, die aus einem koaxial zur Brennstoffdüse angeordneten inneren Hohlraum und einem äußeren Ringspalt besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (6) anschließend an die Mischdüse angeordnet ist und der innere Hohlraum (9) der Mischdüse die Zufuhröffnung für die zurückgeführten Abgase und der äußere Ringspalt (10) die Zufuhröffnung für die Luft bilden. 3. Brenner nach Anspruch 2, wobei der innere Hohlraum der Mischdüse von einem Rohrstutzen und der äußere Ringspalt von diesem Rohrstutzen und dem benachbarten Ende des Mischrohres begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (6) von einem an den Rohrstutzen (8) anschließenden Mantel (7) umgeben ist, der mit dem Mischrohr (6) einen mit dem äußeren Ringspalt (10) in Verbindung stehenden Ringraum (11) für die Luft begrenzt, und daß um den Mantel (7) eine Wand (13) angeordnet ist, die mit dem Mantel (7) einen zweiten Ringraum (14) begrenzt, der einerseits mit der Brennkammer (3) und andererseits mit dem inneren Hohlraum (9) der Mischdüse in Verbindung steht. 4. Brenner nach Anspruch 2, wobei der innere Hohlraum der Mischdüse von einem Rohrstutzen und der äußere Ringspalt von diesem Rohrstutzen und dem benachbarten Ende des Mischrohres begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (6) von einer Wand (21) umgeben ist und mit dieser einen Ringraum (11') für die Luft begrenzt, der mit dem äußeren Ringspalt (10) der Mischdüse in Verbindung steht, und daß sich durch diesen Ringraum (11') Rohre (19) erstrekken, die einerseits mit der Brennkammer (3') und andererseits mit dem inneren Hohlraum (9) der Mischdüse in Verbindung stehen. 5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (19) in eine Vorkammer (20) einmünden, in der die Brennstoffdüse (4) angeordnet ist und die mit dem inneren Hohlraum (9) der Mischdüse in Verbindung steht. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 256 195; französische Patentschrift Nr. 1111865; britische Patentschriften Nr. 764 596, 718 213; USA.-Patentschrift Nr. 1684 079.