DE1220545B

DE1220545B - Atomizing burner

Info

Publication number: DE1220545B
Application number: DEL34023A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Robert Von Linde
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-08-22
Filing date: 1959-08-22
Publication date: 1966-07-07

Description

Zerstäubungsbrenner Die Erfindung bezieht sich auf einen Zerstäubungsbrenner mit einer Zerstäubungsdüse, einem Verdichter für die Zerstäubungsluft und einer davon unabhängigen Zufuhr von Verbrennungsluft, wobei die der Düse zugeführte Brennstoffmenge entsprechend der Verbrennungsluftmenge einstellbar ist.Atomizing Burner The invention relates to an atomizing burner with an atomizing nozzle, a compressor for the atomizing air and a independent supply of combustion air, the amount of fuel supplied to the nozzle can be adjusted according to the amount of combustion air.

Bei solchen Zerstäubungsbrennern läßt sich keine beliebig kleine Brennstoffmenge einstellen, da auf Grund der quadratischen Abhängigkeit zwischen der Luftmenge und dem für die Zuteilung des Brennstoffes maßgeblichen Druck bei geringer Luftmenge die Regelung der Brennstoffmenge sehr ungenau wird und die Einhaltung eines stöchiometrischen Gemisches nicht gewährleistet werden kann. Demzufolge arbeiten derartige Brenner meist im Vollast- oder oberen Teillastbereich und werden bei Erreichen der gewünschten Temperatur abgeschaltet und bei Bedarf neu gezündet.With such atomizing burners, no arbitrarily small amount of fuel can be used because of the quadratic dependence between the air volume and the pressure that is decisive for the allocation of the fuel with a small amount of air the regulation of the amount of fuel is very imprecise and compliance with a stoichiometric Mixture cannot be guaranteed. As a result, such burners work mostly in the full load or upper part load range and are when the desired Temperature switched off and re-ignited if necessary.

Nun wäre es aber häufig vorteilhaft, den Brenner auch mit geringer Teilbelastung zu betreiben, um eine ständige Betriebsbereitschaft zu gewährleisten. Dadurch könnte auf eine elektrische Zündung mit den erforderlichen hohen Spannungen verzichtet werden, es würde ein zu starkes Abkühlen des Brennerrohres vermieden, und die Zeitspanne vom Moment der Zündung bis zum Wiederanspringen des Brenners, die durch eine sehr unvollkommene Verbrennung gekennzeichnet ist, würde in Fortfall kommen.But it would often be advantageous to use the burner with a lower To operate partial load in order to ensure constant operational readiness. This could lead to an electrical ignition with the required high voltages can be omitted, it would prevent the burner tube from cooling down too much, and the time from the moment of ignition until the burner starts up again, which is characterized by a very imperfect combustion, would cease to exist come.

Es sind Verdampfungsbrenner bekannt, die einen durchgehenden Betrieb ermöglichen. Bei diesen Brennern wird die Brennstoffinenge durch ein temperaturbeeinflußtes Brennstoffregelventil eingestellt, und die von einem Verdichter geförderte Verbrennungsluft kann durch eine Drosselklappe in Abhängigkeit von der Brennstoffmenge geregelt werden. Brennstoffmenge und Luftmenge können so weit gedrosselt werden, daß nur eine Zündflamme brennt. Abgesehen von dem Nachteil, daß bei dieser Ausführung der Verdichter auch beim Betrieb nur einer Zündflamme mit voller Leistung arbeiten muß, was unwirtschaftlich ist, fäßt sich diese Art der Regelung nicht bei Zerstäubungsbrennem verwenden, da dort die Regelung der Brennstoffmenge nicht direkt durch ein temperaturbeeinflußtes Regelglied, sondern in Abhängigkeit von der Verbrennungsluftmenge erfolgt und diese Regelung bei sehr geringen Luftmengen, wie sie im unteren Teillastbereich oder zur Aufrechterhaltung einer Zündflamme nötig sind, aus den vorher erwähnten Gründen nicht mit ausreichender Genauigkeit möglich ist.Evaporation burners are known which operate continuously enable. With these burners, the fuel quantity is influenced by a temperature Fuel control valve set, and the combustion air conveyed by a compressor can be regulated by a throttle valve depending on the amount of fuel. The amount of fuel and the amount of air can be throttled so far that only one pilot flame burns. Apart from the disadvantage that in this version the compressor too when operating only one pilot flame has to work at full power, which is uneconomical is, this type of regulation cannot be used with atomizing burners, since There the regulation of the amount of fuel is not directly influenced by the temperature Control element, but takes place as a function of the amount of combustion air and this Control with very low air volumes, such as those in the lower partial load range or for Maintaining a pilot light is necessary for the reasons previously mentioned is not possible with sufficient accuracy.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Zerstäubungsbrenner zu schaffen, mit dem ein ununterbrochener Betrieb, d. h. ein Betrieb, bei dem der Brenner bei Erreichen der gewünschten Temperatur nicht abgeschaltet zu werden braucht, ermöglicht wird. Aus der Erkenntnis heraus, daß eine genaue Regelung der Brennstofnenge in Abhängigkeit von der Verbrennungsluftmenge schon nicht im unteren Teillastbereich und noch weniger beize Betrieb nur einer Zündflamme möglich ist, sieht die Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe eine Begrenzungsvorrichtung vor, die bei abgeschalteter Verbrennungsluftzufuhr eine mindestens zur Aufrechterhaltung einer Zündflamme notwendige Brennstoffmenge einstellt, wobei der Verdichter für die Zerstäubungsluft so bemessen ist, daß er eine zur Verbrennung dieser Brennstoffmenge ausreichende Luftmenge liefert. Dadurch ist es möglich, den Brenner mit guter Verbrennung in Bereichen zu betreiben, die weniger als 10 °/u der Vollast betragen können.The object of the invention is to provide an atomizing burner to provide uninterrupted operation, d. H. a company where the The burner does not need to be switched off when the desired temperature is reached, is made possible. From the knowledge that a precise regulation of the amount of fuel Depending on the amount of combustion air, not even in the lower partial load range and even less is possible with only one pilot flame, according to the invention to solve the problem before a limiting device, which when switched off Combustion air supply is at least necessary to maintain a pilot flame Adjusts the amount of fuel, the compressor for the atomizing air so sized is that it provides a sufficient amount of air to burn that amount of fuel. This makes it possible to operate the burner with good combustion in areas which can be less than 10 ° / u of full load.

Die Begrenzungseinrichtung besteht beispielsweise aus einem verstellbaren Anschlag für die Nadel eines von der Verbrennungsluftmenge gesteuerten, zur Einstellung der Brennstoffmenge dienenden Nadelventils.The limiting device consists, for example, of an adjustable one Stop for the needle of a controlled by the amount of combustion air, for setting the needle valve used for the amount of fuel.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert.An embodiment of the invention is described below with reference to the Drawing explained.

In der Förderleitung 1 eines nicht dargestellten Verdichters für die Verrbennungsluft befindet sich eine Drosselvorrichtung 2, durch welche die Verbrennungsluftmenge dem jeweiligen Bedarf angepaßt werden kann. Diese Drosselvorrichtung, die in der Zeichnung als einfache Drosselklappe dargestellt ist, kann je nach Erfordernis willkürlich von Hand oder durch ein selbsttätig arbeitendes Verstellglied an sich bekannter Art, z. B. durch einen Wärmefühler od. dgl., betätigt werden. In der Leitung 1 ist weiterhin eine Venturidüse 3 angeordnet, in deren engstem Querschnitt 4 ein Teil der in der Gebläseluft enthaltenen Druckenergie in Bewegungsenergie umgesetzt und dadurch ein gegenüber dem Vordruck verminderter Druck erzeugt wird. Die entstehende Druckdifferenz ist ein Maß für die durch die Leitung 1 hindurchströmende Luftmenge.In the delivery line 1 of a compressor, not shown, for the Combustion air is a throttle device 2, through which the amount of combustion air can be adapted to the respective needs. This throttle device, which is in the Drawing shown as a simple throttle valve can be arbitrary as required by hand or by an automatically operating adjusting member known per se Kind, e.g. B. od by a heat sensor. Like. Be actuated. In line 1 is furthermore a Venturi nozzle 3 is arranged, in its narrowest cross section 4 a part the pressure energy contained in the blower air is converted into kinetic energy and as a result, it is less than the pre-pressure Pressure is generated. The resulting pressure difference is a measure of the pressure flowing through the line 1 Air volume.

An einen Behälter 5 ist eine Brennstoffleitung 6 angeschlossen, deren Mündung durch ein mit einem Schwimmer 7 verbundenes Ventil 8 beherrscht wird. Dieses Ventil schließt die Brennstoffleitung ab, wenn der- Flüssigkeitsstand im Behälter 5 ein bestimmtes Niveau erreicht hat und gibt den Brennstoffzutritt vorübergehend frei, wenn der Flüssigkeitsstand abzusinken beginnt. Der Flüssigkeitsstand im Behälter 5 bleibt also innerhalb zulässiger Schwankungen stets auf gleicher Höhe. Unterhalb des Flüssigkeitsspiegels ist an den Behälter 5 eine Leitung 9 angeschlossen, die zu einer Einlaßkammer 10a im Gehäuse eines Nadelventils 10 führt. In diesem Gehäuse befindet sich eine Scheidewand 11, die eine durch eine spitze Ventünadel12 beherrschte Durchflußöffnung hat und die Einlaßkammer. 10a von einer Auslaßkammer 13 trennt. Der durch den Boden des Nadelventils 10 flüssigkeitsdicht und längsverschiebbar hindurchgeführte Schaft der Ventilnadel 12 ist mit einer Membran 15 verbunden, die zwei Kammern 16 und 17 des Gehäuses 20 trennt. Durch eine Leitung 18 wird der vor der Venturidüse 3 herrschende Druck auf die Kammer 16 übertragen, während in der Kammer 17 der im engsten Querschnitt 4 der Venturidüse vorhandene Druck über die Druckentnahmeleitung 19 zur Einwirkung kommt. Eine Rückführfeder 21 ist bestrebt, die Membran 15 mit der Ventilnadel 12 gegen :das obere Stirnende des Gehäuses des Nadelventils 10 zu bewegen. Diesem Bestreben wirkt die von der Luftströmung in der Leitung 1 abhängige Druckdifferenz entgegen- mit dem Ergebnis, daß die Ventilnadel 12 in Abhängigkeit von der Verbrennungsluftmenge einen entsprechenden Durchlaßquer-"schniit freigibt und bei sehr geringem Luftdurchgang "durch die Leitung 1 den Durchlaßquerschnitt im Ventilgehäuse 10 zu drosseln beginnt.A fuel line 6 is connected to a container 5, the opening of which is controlled by a valve 8 connected to a float 7. This valve closes the fuel line when the liquid level in the container 5 has reached a certain level and temporarily releases the fuel when the liquid level begins to drop. The liquid level in the container 5 therefore always remains at the same level within permissible fluctuations. A line 9 is connected to the container 5 below the liquid level and leads to an inlet chamber 10a in the housing of a needle valve 10. In this housing there is a partition 11, which has a throughflow opening dominated by a pointed valve needle 12, and the inlet chamber. 10a from an outlet chamber 13 separates. The shaft of the valve needle 12, which is passed through the bottom of the needle valve 10 in a liquid-tight and longitudinally displaceable manner, is connected to a membrane 15 which separates two chambers 16 and 17 of the housing 20. The pressure prevailing in front of the Venturi nozzle 3 is transmitted to the chamber 16 through a line 18, while in the chamber 17 the pressure present in the narrowest cross section 4 of the Venturi nozzle comes into effect via the pressure sampling line 19. A return spring 21 strives against the diaphragm 15 to the valve needle 12, the upper end face of the housing to move the needle valve 10th The pressure difference, which is dependent on the air flow in line 1, counteracts this endeavor, with the result that valve needle 12, depending on the amount of combustion air, releases a corresponding passage cross-section and, if there is very little air passage through line 1, the passage cross-section in valve housing 10 begins to throttle.

Um nun auch im unteren Teillastbereich einen für die ständige Betriebsbereitschaft bzw. für die Grundbelastung des Brenners ausreichenden Brennstoffdurchgang zu gewährleisten, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in die Stirnwand des Ventilgehäuses als Begrenzungsvorrichtung eine Schraube 22 eingesetzt, deren inneres Stirnende einen Anschlag für die Ventilnadel 12 bildet, wenn kein zur überwindung der Vorspannung der Feder 21 ausreichender Druckunterschied in der Leitung 1 entsteht.In order to now also have one for constant operational readiness in the lower partial load range or to ensure sufficient fuel passage for the basic load of the burner, is in the illustrated embodiment in the end wall of the valve housing a screw 22 is used as a limiting device, the inner end of which forms a stop for the valve needle 12, if none to overcome the bias the spring 21 sufficient pressure difference in the line 1 arises.

Diese Anschlagschraube 22 wird so eingestellt, daß jeweils ein für die Zuführung der erforderlichen Brenustoffteilmenge gerade ausreichender enger Durchgangsspalt im Ventil 10 vorhanden ist. Das gleiche kann durch einen besonderen engen Nebenkanal erreicht werden, über den die entsprechende Mindestbrennstoffmenge unmittelbar zur Ventilkammer 13 bzw. zu der an diese Kammer angeschlossenen Brennstoffleitung 24 fließt.This stop screw 22 is set in such a way that there is a narrow passage gap in the valve 10 which is just sufficient for the supply of the required partial amount of fuel. The same can be achieved through a particularly narrow secondary channel through which the corresponding minimum fuel quantity flows directly to the valve chamber 13 or to the fuel line 24 connected to this chamber.

Diese Brennstoffleitung endet in einer Zerstäubungsdüse 25, welche sich am Ende der Förderleitung 26 eines Luftverdichters 27 befindet. Dieser Verdichter liefert die für das Ansaugen und Zerstäuben des Brennstoffes erforderliche Luftmenge und ist so bemessen, daß er bei ausbleibender Verbrennungsluftzufuhr aus der Leitung 1 eine Luftmenge fördert, die zur einwandfreien Verbrennung der für die GrundbelastungodereineZündflamme erforderlichenBrennstofmenge ausreicht. Dabei ergibt sich sowohl bei geringer Grundbelastung als auch bei voller Leistung ein gut aufbereitetes Gemisch, das in allen Belastungsstufen trotz der weitgehend veränderlichen Luftmenge eine zweckentsprechende Zusammensetzung hat und infolgedessen auch in vergleichsweise engen Verbrennungskammern mit nicht rußender Flamme einwandfrei verbrannt werden kann. Die Zeichnung zeigt eine solche Verbrennungskammer in Gestalt des Innenrohres 30 eines doppelwandigen Stahlrohres 31, das beispielsweise zur Beheizung eines Industrieofens für die Wärmebehandlungmetallischer Werkstücke dienen kann. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel bildet das Abgasrohr 32 dieses Stahlrohres einen Teil eines Wärmeaustauschers 33. An den ringzylindrischen Hohlraum dieses Wärmeaustauschers ist einerseits die Verbrennungsluftleitung 1 undandererseits einKrümmer 34 angeschlossen, welcher die vorgewärmte Luft einer in der Verbrennungskammer 30 angeordneten Mischdüse 35 zuführt.This fuel line ends in an atomizing nozzle 25, which is located at the end of the delivery line 26 of an air compressor 27. This compressor supplies the amount of air required for sucking in and atomizing the fuel and is dimensioned so that if there is no combustion air supply from the pipe 1 promotes an amount of air that is necessary for proper combustion of the basic load or a pilot flame required amount of fuel. This results both in the case of a low base load as well as a well-prepared mixture at full power, which can be used in all load levels an appropriate composition despite the largely variable air volume has and consequently also in comparatively narrow combustion chambers with not sooty flame can be burned properly. The drawing shows one Combustion chamber in the form of the inner tube 30 of a double-walled steel tube 31, which is used, for example, for heating an industrial furnace for the heat treatment of metallic Can serve workpieces. In the embodiment shown, the exhaust pipe forms 32 of this steel tube part of a heat exchanger 33. To the ring-cylindrical The cavity of this heat exchanger is on the one hand the combustion air line 1 and on the other hand a manifold 34 is connected to the preheated air in the combustion chamber 30 arranged mixing nozzle 35 supplies.

Selbstverständlich- kann der Erfindungsgegenstand auch bei solchen Zerstäubungsbrennem verwendet werden, bei denen die Verbrennungsluft durch natürlichen oder künstlichen Zug gefördert wird.Of course, the subject matter of the invention can also apply to such Atomizing burners are used in which the combustion air is natural or artificial train is encouraged.

Claims

Claims: 1. Atomizing burner with an atomizing nozzle, a compressor for the atomization air and an independent supply of Combustion air, the amount of fuel supplied to the nozzle corresponding to the The amount of combustion air is adjustable, characterized in that a limiting device (22) is provided which, when the combustion air supply is switched off, at least one sets the amount of fuel required to maintain a pilot flame, and that the compressor (27) for the atomizing air is dimensioned so that it is a Combustion of this amount of fuel provides a sufficient amount of air.

2. Atomizing burner according to claim 1, characterized in that the limiting device (22) from an adjustable stop for the needle (12) one of the amount of combustion air controlled needle valve (10) used to adjust the amount of fuel. Documents considered: Swiss Patent No. 273 657; British Patent Nos. 717 340, 363 796; U.S. Patent No. 2,396,031.