DE1401823B2 - Brennereinrichtung für flüssige Brennstoffe - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Brennereinrichtung für einrichtung den Brennstoff stets in heiße Verbrenflüssige Brennstoffe mit einer rohrförmigen, an ihrem nungsluft.

einen Ende an einen Einlaß für die Verbrennungsluft Eine besonders vorteilhafte Wirkungsweise ist er- und am anderen Ende an einen Auslaß für das ver- zielbar, wenn die Brennereinrichtung mit einer an der brannte Gas angeschlossenen Brennkammer, die 5 Lufteinlaßöffnung der Brennkammer vorgesehenen, durch eine ringförmige Trennwand in eine innere, sich in Abzugsrichtung der Brenngase öffnenden ringeine Brennstoffzerstäubereinrichtung umgebende Pri- förmigen Ablenkschale ausgestattet ist, die den vom märzone und eine äußere Sekundärzone unterteilt ist, Flügelrad angesaugten, aus der Primärzone zurückaus der durch die Primärzone zurückströmend ein strömenden Teil der Brenngase in die Sekundärzone Teil der Brenngase dem dem Einlaß der Verbren- io leitet, ihn aber bis zum Erreichen des oberen, in die nungsluft benachbarten Ende dieser Primärzone zu- Sekundärzone ragenden Schalenrandes von der zugeführt und von hier aus erneut in die Sekundärzone geführten frischen Verbrennungsluft getrennt, mit ihr eingeführt wird. Brennereinrichtungen dieser Art fin- jedoch in Wärmeaustauschbeziehung hält. Bei Anden vielfach bei Anlagen zur Erzeugung von heißem wendung einer derartigen Ausführungsform der Wasser Anwendung. 15 Brennereinrichtung nach der Erfindung wird die Ruß-

Bei bekannten Brennereinrichtungen der vorste- bildung in der Brennkammer stark herabgesetzt, da hend erwähnten Art wird die Rückführung von Brenn- die Wegstrecke, auf der eine Verdampfung des mit gas aus der Primärzone in den Einlaß der Sekundär- dem zurückströmenden Teils der Brenngase mitzone allein durch die Formgebung der Brennkammer, geführten Brennstoffes erfolgen kann, entsprechend etwa vorhandene Prallplatten und durch das Vor- 20 verlängert ist. Eine vorzeitige Verbrennung etwa mithandensein von Zonen unterschiedlichen Druckes be- geführter Brennstofftröpfchen in der Primärzone ist wirkt. Eine solche Ausbildung bietet keine Gewähr damit zugleich verhindert. Auch infolge der Vorfür einen optimalen Verbrennungsvorgang unabhän- wärmung der frisch zugeführten, an der Ablenkschale gig davon, welche Gasmengen jeweils verbrannt wer- entlang streichenden Verbrennungsluft ist der gesamte den, d.h., welche Temperaturen z.B. in einem Wasser- 25 Verbrennungsvorgang verbessert,
durchlauferhitzer jeweils zu erzeugen sind. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

Es ist ferner bekannt, bei Brennereinrichtungen Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher

rotierende Gebläse vorzusehen, um einerseits Brenn- beschrieben. Die Abbildung zeigt die erfindungs-

gase in den frisch zugeführten Brennstoff einzuleiten, gemäße Brennereinrichtung im Schnitt,

ihn zu verdampfen und ihn andererseits mit der zu- 30 Die Brennereinrichtung weist eine ringförmige

geführten Verbrennungsluft zu mischen. Diese Brennkammer auf, die sich in einem Gehäuse 1 be-

Brennereinrichtungen gehören jedoch einer anderen findet, dessen oberes Ende offen ist und dessen Boden

Gattung an; denn bei ihnen ist keine Brennkammer eine große Einlaßöffnung für die Verbrennungsluft

vorgesehen, die durch eine Trennwand in eine Primär- aufweist. Die Strömungsrichtung der Luft ist durch

und eine Sekundärzone unterteilt ist. Daher spielt sich 35 Pfeile A gekennzeichnet. Die Brennkammer besteht

bei diesen Brennereinrichtungen ein völlig anderer aus einer Primär- und einer Sekundärzone. Die Pri-

Verbrennungsvorgang ab, als bei jener Brenner- märzone wird von einem Brennraum 18 im Innern

gattung, auf die sich die Erfindung bezieht. einer Trennwand 14 gebildet. Die Sekundärzone ist

Schließlich ist eine Brennereinrichtung mit um- ein Brennraum 11 zwischen der Trennwand 14 und

laufender Fliehkraft-Zerstäubereinrichtung und zylin- 40 einem Leitkörper 7. Das Gehäuse 1, in dem sich die

derartig ausgebildeten, konzentrisch zueinander lie- Brennkammer befindet, wird von einem Zylinder 3

genden Brennkammern bekannt, bei der zerstäubter gebildet, der eine das untere Ende des Gehäuses bil-

Brennstoff unmittelbar in die äußere, die Primärzone dcnde tellerartige Schale 4 trägt. Der Zylinder 3 setzt

bildende Kammer gelangt, in die zugleich mittels sich nach unten fort und bildet eine Schürze 5, mit

eines Gebläses Verbrennungsluft eingeführt wird. 45 deren Hilfe das Gehäuse im Abstand von einer Grund-

Dieses Gebläse dient aber nicht dazu, bereits ver- platte 6 gehalten wird. Konzentrisch im Innern des

branntes Gas in die frische Verbrennungsluft hinein- Gehäuses liegt der Leitkörper 7, der kegelstumpfartig

zudrücken. ausgebildet ist und dessen größeres Ende mit dem

Erfindungsgemäß ist die Brennereinrichtung der oberen Rand des Gehäuses verbunden ist und dessen eingangs erwähnten Gattung mit einem in an sich 50 unteres Ende einen im Abstand von der Gehäusebekannter Weise von einer umlaufenden Fliehkraft- wand gehaltenen Leitring 8 trägt. Es entsteht so zwizcrstäubcrcinrichtung getragenen Flügelrad versehen, sehen dem Leitkörper 7 und dem Gehäuse 1 ein sich welches nahe dem der Lufteinlaßöffnung benachbar- verjüngender Ringkanal 10, in den ein Teil der e^:nten Auslaßende der Primärzone angebracht ist und strömenden Verbrennungsluft abgelenkt wird, wähden durch diese Primärzone zurückströmenden Teil 55 rend der Rest der Luft durch den Ringraum zwischen der Brenngase ansaugt und ihn in die mit frischer dem Leitring 8 und einer Ablenkschale 13 unmittel-Verbrennungsluft versorgte Sekundärzone drückt. bar in den Brennraum 1, der die Sekundärzone Dadurch, daß dieses Flügelrad von der umlaufenden bildet, gelangt. Der Leitkörper 7 weist Löcher 12 Zcrstäubcrcinrichtung getragen, d. h. angetrieben auf, durch welche die Luft aus dem Ringkanal 10 wird, ist erreicht, daß die Ansaugung des mit frischer 60 in den Brennraum 11 der Sekundärzone gelangen Verbrennungsluft zu versorgenden Teils der Brenn- kann.

gase aus der Primärzone immer im angemessenen Im Innern der Brennkammer befindet sich d>e

Verhältnis zu der von der Zcrstäubcrcinrichtung zu- Trennwand 14, die ringförmig ausgebildet ist und die

gefühlten Brennstoffmenge steht. Auf diese Weise ist in axialer Ausrichtung durch am Leitring 8 angrei-

sichergestcllt, daß der Brenner auch dann einwandfrei 65 fendc Träger gehalten wird. Unten weist die Trenn-

im Betrieb gehalten wird, wenn nur eine sehr geringe wand 14 einen nach innen gerichteten Flansch 16 auf.

Brennstoffmenge je Zeiteinheit verbrannt zu werden Die durch diesen Flansch begrenzte öffnung bildet

braucht. Außerdem führt dabei die Zerstäuber- einen Auslaßkanal 17 für den von der Trennwand 14

umschlossenen die Primärzone bildenden Brennraum 18.

Eine durch Fliehkraftwirkung arbeitende rotierende Brennstoffzerstäubereinrichtung läuft im Innern des Brennraumes 18 der Primärzone um. Eine Regelvorrichtung 22 dient zur Aufrechterhaltung des Brennstoffspiegels in der Brennstoffkammer 21; sie steuert die Einlaßöffnung 23, durch die der Brennstoff der Kammer 21 zuströmt.

Aus der Brennstoffkammer 21 ragt senkrecht nach oben durch die Grundplatte 6 hindurch ein Rohr 20, dessen oberes Ende 28 die Form eines umgekehrten Kegelstumpfes hat, offen und nach außen umgebogen ist, so daß ein lippenartiger Rand 31 entsteht.

Ein nicht veranschaulichter Elektromotor treibt mittels eines Riemens 37 eine Riemenscheibe 38 an, die auf einem das Rohr 20 umschließenden rohrförmigen Gehäuse 32 sitzt, und bewirkt so den Umlauf der Brennstoffzerstäubereinrichtung mit dem lippenartigen Rand 31.

Mit dem rohrförmigen Gehäuse 32 ist ein Rotor verbunden, der aus einem Paar Ringscheiben 65, 66 besteht, die in senkrechtem Abstand voneinander liegen. Die untere Scheibe 66 hat einen nach oben gerichteten Flansch 67, dessen Rand mit der oberen Scheibe 65 verbunden ist. Radschaufeln 70 sind an der Oberfläche der oberen Scheibe 65 kreisförmig angeordnet und bilden mit der Scheibe das obere Flügelrad 65, 70. Ein ähnlicher Ring von Radschaufeln 71 sitzt an der unteren Seite der unteren Scheibe 66, wodurch das untere Flügelrad 66, 71 gebildet wird. An den unteren Rändern der unteren Schaufeln 71 ist eine ringförmige Leitplatte 72 vorgesehen, die nach unten umgebogen ist, so daß ein Flansch 74 gebildet ist, der eine Einlaßöffnung 73 begrenzt. Der Motor füllt im wesentlichen die im Boden des äußeren Gehäuses 1 der Verbrennungskammer vorgesehene Einlaßöffnung aus.

Wenn der Rotor in Drehung versetzt wird, wird Luft durch die ringförmigen Einlaßöffnung 73 angesaugt und durch den Spalt zwischen Ablenkschale 13 und Gehäuse 1 hindurchgeführt. Außerdem strömt Gas aus dem Brennraum 18 der Primärzone durch den Auslaßkanal 17 in den Brennraum 11 der Sekundärzone zwischen Trennwand 14 und Leitkörper 7.

Die durch Fiehkraft wirkende Zerstäubereinrichtung mit dem lippenartigen Rand 31 wird durch eine Scheibe 78 aus perforiertem Blech, z. B. aus Streckmetall ergänzt. Der flüssige Brennstoff tritt durch die Perforationslöcher hindurch und wird von der Scheibe 78 abgeschleudert.

Der Brennstoff wird in die Primärzone eingeführt, in der die Strömung nach unten gerichtet ist und in der eine Teilverbrennung stattfindet. Das Brenngasgemisch tritt durch den Auslaßkanal 17 hinter die oberen Radschaufeln 70 und von dort in den Brennraum 11 der Sekundärzone. In dieser Sekundärzone mischt sich das Brenngasgemisch aus der Primärzone mit der Verbrennungsluft, welche durch die große Einlaßöffnung im Boden des Gehäuses 1 mittels der unteren Radschaufeln 71 des Rotors zugeführt wird. Um den aus der Primärzone austretenden Brenngasgemischstrom erst in der Sekundärzone mit Verbrennungsluft zusammenzuführen, ist die Ablageschale 13 so ausgebildet, daß sie den Leitring 8 des Luftrin.ßraumcs etwas übergreift. Die Brenngase treten — wie die eingezeichneten in Abziigsrichtung der Brenngase weisenden Pfeile C andeuten — nach oben aus der Brennkammer aus. Ein Teil der Brenngase wird jedoch am oberen Rand der Trennwand 14 aus dem Brennraum 11 der Sekundärzone abgesaugt und in den Brennraum 18 der Primärzone zurückgeführt, wie dies durch die Pfeile B angedeutet ist. Es findet dort also innerhalb der Brennkammer eine ständige Rückführung eines Teils der Brenngase statt, die bewirken, daß der Brennstoff verdampft, bevor er die Sekundärzone erreicht.

ίο Wird der Elektromotor angelassen, so setzt er das rohrförmige Gehäuse 32 in Umlauf und bewirkt, daß auch der Leitschaufelrotor sich dreht. Auf diese Weise wird Verbrennungsluft in dem notwendigen Ausmaß in die Brennkammer geführt und zugleich eine Rückströmung innerhalb dieser Kammer selbst verursacht. Außerdem wird flüssiger Brennstoff nach oben gefördert, und zwar bis zum Mündungsende des Rohres 20, von wo der Brennstoff durch die perforierte Scheibe 78 in radialer Richtung nach unten abgeschleudert wird und in den Brennraum 18 der Primärzone gelangt. Hier wird der Brennstoff anfangs durch eine auf der Zeichnung nicht veranschaulichte Vorrichtung entzündet.

Soll in der Brennkammer eine maximale Hitze erzeugt werden, so wird das rohrförmige Gehäuse 32 zusammen mit dem Schaufelrotor in eine obere Endstellung überführt, in der die maximale Brennstoffzufuhr stattfindet.

Werden geringere Heiztemperaturen benötigt, so wird das Gehäuse 32 zusammen mit dem Rotor nach unten bewegt. Dies hat zur Folge, daß die oberen Radschaufeln 70 sich aus dem Bereich des nach innen gewandten Flansches 16 der Trennwand 14 herausbewegen und daher weniger wirksam werden. Auf diese Weise wird der durch den Brennraum 18 der Primärzone hindurchtretende Gasstrom verringert. Zur gleichen Zeit kommen die unteren Radschaufeln 71 mit dem Ringspalt zwischen der Ablenkschale 13 und dem Gehäuse 1 außer Zusammenwirkung, so daß sie weniger Verbrennungsluft in die Brennkammer einführen. Gleichzeitig wird auch die Brennstoffzufuhr verringert. Die Anordnung ist derart getroffen, daß, wenn das rohrförmige Gehäuse 32 und der zugehörige Rotor ihre untersten Stellungen einnehmen, die unteren Radschaufeln 71 vom Gehäuse 1 freikommen, so daß keine Verbrennungsluft mehr in die Brennkammer eingeführt wird. Die oberen Radschaufeln 70 liegen dann hinreichend weit vom unteren Flansch 16 der Trennwand 14 entfernt, so daß sie kaum noch eine Wirkung ausüben. Unter diesen Umständen ist die Flamme in der Brennkammer auf einen kleinen Ring an der perforierten Scheibe 78 beschränkt, so daß nur eine sehr geringe Wärme in der Brennkammer erzeugt wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß eine kleine Flamme bei nur geringem Brennstoffverbrauch lange Zeit brennen kann. Wird hingegen Wärme in der Brennkammer benötigt, so steht diese sofort zur Verfügung. Es braucht nur das rohrförm'ge Gehäuse 32 zusammen mit dem Rotor nach oben bewegt zu werden. Dies hat im gleichen Aueenbl'ck c^:ne stärkere Brennstoffzufuhr zur Folge. Wi ^d eine so'che Brennereinrichtung z. B. bei einem Wasserbehälter für Haushaltszwccke verwendet, so kann die Vorrichtune, welche das rohrförmige Gehäuse 32 steuert und die Brennstoffzufuhr regelt, mit einem Thermostaten gekuppelt sein, so daß sich die in der Brennkammer benötigte Hitze automatisch ändern läßt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Brennereinrichtung für flüssige Brennstoffe mit einer rohrförmigen, an ihrem einen Ende an einen Einlaß für die Verbrennungsluft und am anderen Ende an einen Auslaß für das verbrannte Gas angeschlossenen Brennkammer, die durch eine ringförmige Trennwand in eine innere, eine Brennstoffzerstäubereinrichtung umgebende Primärzone und eine äußere Sekundärzone unterteilt ist, aus der durch die Primärzone zurückströmend ein Teil der Brenngase dem dem Einlaß der Verbrennungsluft benachbarten Ende dieser Primärzone zugeführt und von hier aus erneut in die Sekundärzone eingeführt wird, gekenn zeichnet durch ein in an sich bekannter Weise von einer umlaufenden Fliehkraftzerstäubereinrichtung getragenes Flügelrad (65, 70), welches nahe dem der Lufteinlaßöffnung benachbarten Auslaßende (17) der Primärzone (18) angebracht ist und den durch diese Primärzone zurückströmenden Teil der Brenngase ansaugt und ihn in die mit frischer Verbrennungsluft versorgte Sekundärzone drückt.

2. Brennereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an der Lufteinlaßöffnung (73) der Brennkammer vorgesehene, sich in Abzugsrichtung (C) der Brenngase öffnende ringförmige Ablenkschale (13), die den vom Flügelrad (65, 70) angesaugten, aus der Primärzone (18) zurückströmenden Teil der Brenngase in die Sekundärzone (11) leitet.

3. Brennereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der umlaufenden Fliehkraftzerstäubereinrichtung außer dem Flügelrad (65, 70) für das rückströmende Brenngas in an sich bekannter Weise ein zweites Flügelrad (66, 71) angeordnet ist, das Verbrennungsluft unmittelbar in die Sekundärzone (11) fördert.

4. Brennereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flügelräder aus zwei Sätzen von Schaufeln (70, 71) bestehen, die einerseits auf der Oberseite, andererseits auf der Unterseite eines hohlen, von der umlaufenden Fliehkraftzerstäubereinrichtung getragenen Rotors angeordnet sind.

5. Brennereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 mit einer Vorrichtung zum Verändern der von der umlaufenden Brennstoffzerstäubereinrichtung abgegebenen Brennstoffmenge und der zu ihrer Verbrennung benötigten Luftmenge, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelräder (65, 70) und (66, 71) zwecks Änderung der aus der Primärzone (18) in die Sekundärzone (11) übertretenden Brenngasmenge in Achsrichtung gegenüber dem Auslaßende (17) der Primärzone (18) verschiebbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen