DE1254279B - OElbrenner - Google Patents

Description

• Ölbrenner Die Erfindung betrifft einen Ölbrenner mit einer in einer venturidüsenartigen Kammer angeordneten Brennerdüse, wobei der Kammer rückgesaugtes Abgas zugeführt wird. Es ist bekannt, den durch die Brenndüse eingespritzten Ölnebel zu verdampfen und zu vergasen und ein so erzeugtes Brenngasgemisch an eine außerhalb der Kammer liegende Gasaustrittsstelle zu leiten und dort mit blauer Flamme zu verbrennen. Bei bekannten ölvergasungsbrennern dieser Art erfolgt die Vergasung bzw. Verdampfung des Ölnebels unter Hinzufügung von heißem Abgas zur Verbrennungsluft dadurch, daß der Ölnebel gegen heiße Flächen, z. B. gegen die heiße Mischkammerwandung, geprüft wird oder daß der Ölnebel durch eine wirbelartige Vorflamme geleitet wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdampfung oder Vergasung des eingesprühten Ölnebels zu bewirken, ohne daß eine Berührung einer heißen Fläche oder die Bildung einer Vorflamme erforderlich ist. Erfahrungsgemäß entstehen nämlich an den vom Ölwechsel berührten heißen Wandflächen unangenehme Verkragungen und eine im Laufe des Betriebes zunehmende Ablagerung von Rückständen. Die Vergasung und Verdampfung des Ölnebels durch eine wirbelartige Vorflamme erfordert einen erhöhten Aufwand und ist unvollkommen.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Öltröpfchen des Ölnebels in einem Unterdruckgebiet eine geringere Oberflächenspannung aufweisen und sich daher schneller und bei geringeren Temperaturen in Öldampf oder Ölgase auflösen können. Daher wird durch die Erfindung angestrebt, vor der Hochdruckdüse innerhalb eines von Abgas erwärmten Abgas-Luft-Gemisches ein Unterdruckgebiet zu schaffen, in dem sich die Öltröpfchen des aus der Düse austretenden Ölnebels sofort auflösen und ohne Wandberührung in Öldampf und Ölgas verwandeln.
• Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß a) die Brennerdüse im Bereich der engsten Stelle der Kammer angebracht ist, b) mit Abgas vermischte Primärluft mit einem solchen Drall der engsten Stelle der Kammer zugeführt wird, daß sich an der sich erweiternden Kammerwand ein axial fortschreitender Zyklonwirbel bildet, c) der Öffnungswinkel des sich erweiternden Kammerteils größer ist als der Kegelwinkel der Brennerdüse.
• Durch diese Merkmale, die nur in ihrer Kombination die Erfindung darstellen, wird eine besondere als »Zyklonvergasung« zu bezeichnende Wirkung erzielt, dadurch, daß das heiße Abgas dem Gebläse zugeführt und nicht, wie es bekannt ist, durch Injektorwirkung der venturidüsenartig ausgebildeter Mischkammer angesaugt wird, bleibt in der Mischkammer ein durch die Venturiwicklung entstehendes Unterdruckgebiet vor der Düse erhalten. Dieser Unterdruck wird weiterhin noch durch die um die Mischkammerachse kreisende Gebläseluft vergrößert. Diese hat infolge der sich stark erweiternden Form der Mischkammer Gelegenheit, einen zyklonartig kreisenden den Sprühkegel der Düse völlig einschließenden Luftmantel zu bilden, in dessen Kern Unterdruck herrscht. In diesem durch Abgas erhitzten Luftmantelkern verdampfen und vergasen die Ölnebeltröpfchen sehr schnell, so daß sich in der Mischkammer ein aus Luft, Abgas und Öldampf bzw. -gas bestehendes Brenngasgemisch bildet.
• Bei normalen Hochdruckdüsen entsteht ein Sprühkegel von etwa 30°. Um dabei die geschilderte Wirkung zu erzielen, muß der Öffnungswinkel des sich erweiternden Teils der Kammer 70 bis 75° betragen, während sich normalerweise eine Venturidüse unter einem Winkel von 7 bis 8° erweitert. Es kommt aber darauf an, daß sich der kreisende Luftmantel an der Mischkammer führt und nicht abreißt, da sonst unkontrollierbare Verwirbelungen entstehen, die die Ausbildung eines Unterdruckkerns verhindern.
• Zweckmäßigerweise schließt sich an die venturidüsenartige Kammer eine Mischkammer an, und das Brenngasgemisch wird radial außen an der Mischkammerwand entlang zu der Brennstelle geführt. Dabei kann vorteilhafterweise der Weg des Brenngases radial außen von einer Wandung begrenzt sein, die außen von rückgeführten Abgasen umspült ist. Auf diese Weise ist der Weg des Brenngases beheizt, so daß keine Kondensation des Brenngases stattfinden kann. Es ist vorteilhaft, das gesamte Brennergehäuse mit einer wärmedämmenden Isolierschicht zu umgeben, um die Abkühlung während kurzer Betriebsunterbrechungen so gering wie möglich zu machen. Um den ölvergasungsbrenner im kalten Zustand in Betrieb zu setzen, kann man während einer kurzen Anheizperiode den aus der Düse austretenden Ölnebel in der Mischkammer zünden. Da das Gebläse nur Frischluft einbläst, entsteht infolge des hohen Sauerstoffüberschusses eine stichflammenartige rußfreie Verbrennung in der Mischkammer, die diese aufheizt. Nachdem das geschehen ist, kann die ölzufuhr kurzzeitig unterbrochen und dann das Öl, ohne zu zünden, wieder in die angeheizte Mischkammer eingespritzt werden, so daß dann auf beschriebene Weise das nunmehr entstehende Brenngasgemisch zur Brennstelle geleitet und dort gezündet werden kann.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der Abbildung dargestellt und im folgenden beschrieben.
• Eine Brennerdüse 1 ist an der engsten Stelle einer venturidüsenartig ausgebildeten Kammer 2 angeordnet. In die Kammer 2 wird mit Abgas gemischte Primärluft 3 von einem Gebläse 4 über einen die Brennerdüse 1 umgebenden Ringkanal eingeblasen, und zwar mit einem solchen durch die Form des Gebläseluftweges erzeugten Drall, daß sich an der sich erweiternden Wand der Kammer 2 ein axial fortschreitender Zyklonwirbel bildet. Die Brennerdüse 1 spritzt unter einem Kegelwinkel s, der etwa 30° beträgt, Ölnebel in den Kern des heißen Zyklonwirbels, der vor der Brennerdüse 1 ein Unterdruckbereich bildet. Der Öffnungswinkel 6 des sich erweiternden Teils der Kammer 2 beträgt 70 bis 75°, ist also größer als der Kegelwinkel 5. Dadurch wird der heiße Zyklonwirbel an diesem Teil der Kammerwandung geführt ohne abzureißen, wobei sich der Zyklonwirbel radial nach außen vergrößert und im Kern in zunehmenden Maße Unterdruck entsteht. In diesem Unterdruckkern verlieren die einzelnen Tröpfchen des eingesprühten Ölnebels an Oberflächenspannung und verdampfen und vergasen bei der etwa 200 bis 400° C betragenden Temperatur des Zyklonwirbels leicht, ohne eine heiße Fläche berühren zu müssen.
• An die venturidüsenartige Kammer 2 schließt sich eine zylindrische oben offene Mischkammer 7 an, in der ein Brenngasgemisch entsteht. Das Brenngasgemisch wird von dort radial außen an der Mischkammerwand entlang und nach einer Umlenkung zu einer Brennstelle 8 geführt, wo es mit blauer Flamme verbrennt. Die Umlenkung erfolgt durch eine die Mischkammer 7 übergreifende Glocke 7' die mit der Wandung der Mischkammer 7 einen Ringraum bildet. Der Weg des Brenngasgemisches ist radial außen von einer die Glocke 7' umgebenden Wand 9 begrenzt, die außen von zwischen Wand 9 und Wand 10 rückgeführten und vom Gebläse 4 angesaugten Abgasen umspült wird. Dadurch ist der zwischen der Wandung der Mischkammer 7 und der Wand 9 liegende Weg des Brenngasgemisches durch Abgas erhitzt, so daß keine Abkühlung und Kondensation des Brenngases auf diesem Weg stattfinden kann.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Ölbrenner mit einer in einer venturidüsenartigen Kammer angeordneten Brennerdüse, wobei der Kammer rückgesaugtes Abgas zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Brennerdüse (1) im Bereich der engsten Stelle der Kammer (2) angebracht ist, b) mit Abgas vermischte Primärluft (3) mit einem solchen Drall der engsten Stelle der Kammer (2) zugeführt wird, daß sich an der sich erweiternden Kammerwand axial fortschreitender Zyklonwirbel bildet, c) der Öffnungswinkel (6) des sich erweiternden Kammerteiles größer ist als der Kegelwinkel (5) der Brennerdüse.
2. 2. Ölbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwiderstand (5) der Brennerdüse 30° und der Öffnungswinkel (6) des sich erweiternden Teiles der Kammer 70 bis 75° beträgt.
3. 3. Ölbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die venturidüsenartige Kammer eine Mischkammer (7) anschließt und daß das Brenngasgemisch radial außen an der Mischkammer entlang zu der Brennstelle (8) geführt wird.
4. 4. Ölbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg des Brenngases radial außen von einer Wandung (9) begrenzt ist, die außen von rückgeführten Abgasen umspült ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 418 710; britische Patentschriften Nr. 718 213, 371056; französische Patentschriften Nr. 1111865, 1255 894; 1285 305; österreichische Patentschrift Nr. 221692; USA: Patentschrift Nr. 2 433 317; Zeitschrift »C51 und Gas«, H. 4, 1962, S. 32; »Chemical Engineering«, February 1953, S.208 und 209; Zeitschrift »Sanitäre Technik«, Nr. 3, 1961, S. 114 bis 118.