DE1451447A1

DE1451447A1 - Druckzerstaeuber-OElbrenner

Info

Publication number: DE1451447A1
Application number: DE19631451447
Authority: DE
Inventors: Max Weishaupt
Original assignee: Max Weishaupt GmbH
Current assignee: Max Weishaupt GmbH
Priority date: 1963-11-22
Filing date: 1963-11-22
Publication date: 1969-01-09
Also published as: BE656014A; AT251740B; GB1082197A; SE312623B; NL6413382A

Description

L 6590 Gg/to Max Weishaupt GmbH, Schwendi 4.9.1968

Druckzer stäuber-ölbrenner

Die Erfindung bezieht sich auf einen in einem Luftzuführungsrohr mit konisch eingezogßner Mündung koaxial angeordneten Druckzerstäuber-Brenner für flüssige Brennstoffe, insbesondere Schweröle, mit einem mit verhältnismäßig geringem Abstand von der Düse angeordneten, außen einen Ringspalt freilassenden und eine Zentralöffnung und von dieser ausgehende Radialschlitze aufweisenden, scheibenartigen, vorzugsweise axial verschiebbaren Ablenkkörper mit die Radialschlitze teilweise abdeckenden, die Verbrennungsluft in eine hinter dem Ablenkkörper liegende Ebene umlenkenden Vor Sprüngen.

Bei den bekannten Druckzer stäuber- Brennern dieser Art ist es erforderlich, daß jeder Brenner nach seinem Einbau auf optimale Leistung eingestellt werden muß. Es muß also beispielsweise über- »

prüft werden, daß sich auf dem Ablenkkörper kein ölniederschlag bildet, der eine Verschmutzung der ganzen Mischeinrichtung zur

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Folge hätte. Es muß dafür gesorgt werden, daß die unmittelbar hinter dem Ablenkkörper rotierende Flamme, eine Art Vorflamme, nicht abreißt, auf der Außenseite der konisch eingezogenen Mündung kein Koksansatz auftritt und dergleichen mehr.

Ist ein Brenner für einen bestimmten, zwischen einem minimalen und einem maximalen Öldurchsatz liegenden Leistungsbereich ausgelegt, dann ist ohne weiteres erkennbar, daß er bei maximalem Öldurchsatz auch die größte Luftmenge benötigt, um eine ausreichende Durchmischung von Luft und Öl zu erhalten. Dementsprechend muß also das Gebläse so ausgelegt sein, daß es die für die stöchiometrische Verbrennung notwendige Luft (13,4 - 14 cbm Luft pro 1 kg/h Öl) für den maximalen öldurchsatz gerade zur Verfügung stellt.

Wird weniger Öl verbrannt, so muß der aus Luftzuführungsrohr und Ablenkkörper als Einheit gebildeten Mischeinrichtung weniger Luft zugeführt werden. Die Zuführung der Luft muß also regulierbar sein, wobei es wichtig ist, den vor dem Ablenkkörper auftretenden Druck so hoch wie möglich einstellen zu können. Eine Reduzierung des Luftdurchsatzes bei Verbrennung einer geringeren Menge Öl kann erreicht werden durch Änderung der Drehzahl des Gebläses oder durch .siugseitige Drosselung oder durch druckseitige Drosselung zwischen Gebläse und Mischkopf.

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Um eine gute Durchmischung der zugeführten Luft mit dem zu verbrennenden öl zu erreichen, wurde bereits vorgeschlagen, in der Strömungsrichtung des ölstrahls und der Luft gesehen, hinter der Zerstäuberdüse den eingangs erwähnten Ablenkkörper anzuordnen. Dieser Ablenkkörper war in einem zylindrischen Luftzuführungsrohr koaxial angeordnet und er konnte um ein geringes Maß axial verstellt werden, um den Abstand des Ablenkkörpers von der Zerstäuberdüse genau einstellen zu können. Änderte sich der Öldurehsatz, dann wurde auch hier der Luftdurchsatz durch saug- bzw. druckseitige Drosselung geregelt.

Trotzdem mit derart gestalteten Brennern eine optimale Durchmischung von Luft und Öl erreichbar war, wenn die dem maximalen Durchsatz entsprechende maximale Luftmenge zugeführt wurde, verschlechterte sich die Durchmischung zwischen Luft und Öl, wenn eine gegenüber dem maximalen Öldurchsatz geringere ölmenge zugeführt wurde, weil die Geschwindigkeit der dieser verringerten Ölmenge entsprechenden Verbrennungsluft wegen der vorerwähnten Drosselung niedriger war als die Geschwindigkeit der Luft, die zum Verbrennen der maximalen ölmenge zugeführt wurde.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner zur Verfügung zu stellen, welcher bei einem bestimmten Leistungsbereich durch nur einfaches Verstellen von nach Möglichkeit nur einem einzigen Ablenkkörper optimale Verbrennungsergebnisse erzielt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Brenner der eingangs genannten Art das Luftzuführungsrohr - in der Bewegungsrichtung des Zerstäuberstrahls gesehen - im Bereich der Zerstäuberdüse und des Ablenkk'örpers über einen konischen Teil in einen zylindrischen Teil übergeht, an den sich der konisch eingezogene Mündungsteil anschließt, wobei der Ablenkkörpar - je nach Luft- und öldurchsatz - zwischen dem konischen Teil und dem zylindrischen Teil verschiebbar ist. Macht man Gebrauch von dieser erfindungsgemäßen Anweisung, dann braucht gebläseseitig keine Drosselung des Luftdurchsatzes mehr zu erfolgen, wenngleich sie zweckmäßig sein kann, z. B. dann, wenn sich bei zu hoher Geschwindigkeit der Luft in dem Querschnitt zwischen dem Außendurchmesser des Ablenkkörpers und dem Innendurchmesser des Luftzuführungsrohres die Flamme von dem Ablenkkörper abhebt. Hier kann es also erforderlich werden, zusätzlich zum Verschieben von

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Düse und Ablenkkörper den Gebläsedruck durch Drosseln zu verringern.

Ist ein Brenner der e rf indungs gemäßen Art fabrikseitig beispielsweise für einen öldurchsatz von 25 bis 60 kg/Std. ausgelegt, soll er jedoch nur mit'einer Leistung von 30 kg/Std. arbeiten, dann ist es lediglich erforderlich, den Ablenkkörper und die Zerstäuberdüse näher an den konischen Teil des Luftzuführungsrohres heranzuschieben. Selbstverständlich kann anstelle des Verschiebens von Zerstäuberdüse und Ablenkkörper gegenüber dem Luftzuführungs rohr auch das Luftzuführungs rohr gegenüber der feststehenden Düse und dem feststehenden Ablenkkörper verschoben werden, was für die Praxis am zweckmäßigsten ist.

Für einen kombinierten öl- und Gasbrenner ist es zwar bereits bekannt geworden, anstelle eines Rohres vor dejn Diffusor ein Feuer ge schränk (air register) vorzusehen, über das die Verbrennungsluft zugeführt wird. Im in ähnlicher Weise gestalteten Brennraum befinden sich koaxial die Rohre für die öl- und Gaszufuhr, an deren Ende eine Durchtrittsöffnungen aufweisende konische Scheibe festgelegt ist, wobei einigen der Öffnungen Gasbrennerrohre zugeordnet sind. Die Scheibe liegt in der hinteren Hälfte des zylindrischen B renn räumt eil s. Bei diesem Brenner liegen aber andere Verhältnisse vor als bei den eingangs erwähnten , bekannten Druckzerstäuber-Ölbrennern.

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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung, welche einen Längsschnitt durch einen Flammkopf zeigt, näher beschrieben.

Der in der Zeichnung dargestellte Flammkopf weist einen ersten zylindrischen Teil 1 , einen konischen Teil 2, einen sich an letzteren anschließenden zylindrischen Teil 3 und einen zweiten, konisch eingezogenen Teil 4 auf, dessen kleinster Durchmesser den Mündungsquerschnitt des Flammkopfes festlegt. Der Winkel zwischen den Mantellinien des konischen Teiles und den Mantellinien des sich daran anschließenden zylindrischen Teiles 3 ist mit ρ bezeichnet.

In dem zwischen den konischen Teilen 2 und 4 liegenden zylindrischen Teil 3 ist ein Ablenkkörper 5 angeordnet, der außer einer Zentralöffnung 6Radialschlitze 7 und diese teilweise abdeckende Vorsprünge bekannter Art aufweist. Wird mit Leichtöl gefahren, dann hat die Mündung der angedeuteten Brennerdüse 9 von der hinteren Fläche 10 des Ablenkkörpers einen Abstand von 3 mm. Wird mit Mittel- bzw. Schweröl gefahren, dann liegt die Mündung in der Ebene der Fläche

Der zylindrische Teil 3 unterhalb des Ablenkkörpers ist vorzugsweise mit einem quer zu seinen Mantellinien verlaufenden Schlitz versehen, dessen eine Schnittkante 11 nach unten weggedrückt ist, wodurch erreicht wird, daß anfallendes Tropföl aus dem vom Flammkopf umfaßten

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Raum abgeführt wird.

Wird ein erfindungsgemäß gestalteter Druckzerstäuber-Ölbrenner mit Leichtöl gefahren und zwar mit einem öldurchsatz von 1,75 - 4, kg/Std. und einem Luftführungsrohrdurchmesser von 97 mm, dann ist der an das Luftfüh rungs rohr anschließende konische Teil im Gegensatz zur beiliegenden Zeichnung als Einschnürung auszubilden und der Ablenkkörper in der zweiten Grenzlage anzuordnen. Der Innendurchmesser des zylindrischen Teiles beträgt in diesem Fall 83 mm, der kleinste Durchmesser der konisch eingezogenen Mündung 75mm, die konische Einschnürung zwischen den zylindrischen Teilen des Flammkopfes ist so gewählt, daß in allen Radialschnittebenen Mantellinien des ersten zylindrischen Teils mit den entsprechenden Mantellinien des konischen Teils einen Winkel von 45 einschließen. Der Abstand der Vorderseitenfläche des Ablenkkörpers von der Austrittstelle der konisch eingezogenen Mündung des Flammkopfes beträgt 25 mm, wobei der Ablenkkörper sechs Schlitze aufweist und der Durchmesser seiner Zentralöffnung 24 mm beträgt. Zwischen der Innenwand des zweiten zylindrischen Teils und der Umfangsfläche des Ablenkkörpers ist ein Spalt von 3 mm vorhanden. Die Druckzerstäuberdüse ist so angeordnet, daß zwischen ihrer Mündung und der dieser zugewandten Fläche des. Ablenkkörper β ein Zwischenraum von 3 mm vorhanden ist. Verbindet man die Mündung der Druckzerstäuberdüse

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mit der Mündungskontur des Flammkopfes, dann bildet sich ein Kegel, dessen in einem Radialschnitt liegende Kanten einen Winkel^

von 105 einschließen.

Wird mit Schweröl gefahren, dann ist der konische Teil, der an den ersten zylindrischen Teil des Flammkopfes anschließt, wie in der Zeichnung herausgestellt, als Erweiterung auszubilden, und es ist zunächst für Öldurchsätze von 3,5-6 kg/h und 5-10 kg/h bzw. 10 kg/h bzw. 15 -30 kg/h bzw. 25-50 kg/h der Ablenkkörper in der ersten Grenzlage anzuordnen und mit acht Schlitzen zu versehen, wobei der Winkel zwischen in den gleichen Radialebenen liegenden Mantellinien des sich konisch erweiternden Teils und den entsprechenden Mantellinien des sich daran anschließenden zylindrischen Teils 26 bzw. 20 bzw. 34 bzw. 28 beträgt. Die Mündung des Druckzerstäuber-Brenners liegt in diesen Fällen, wenn mit Mittel- und Schweröl gearbeitet wird, in der der Brennerdüse zugewandten Ebene des Äblenkkörpers, wenn mit Leichtöl gefahren wird, mit einem Abstand von 3 mm vor dieser Ebene und der Winkel C\ , dessen Scheitelpunkt in der Mündung der Brennerdüse liegt und dessen Schenkel die Mündung des Flammkopfes tangieren, beträgt 105 bzw. 1Θ5 bzw. 110 bzw. 105°.

Beträgt der öldurchsatz 40 - 90 kg/h, dann ist der Durchmesser des zylindrischen Eintrittsteile des Flammkopfes 176 mm, der Winkel

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zwischen in den gleichen Radialebenen liegenden Mantellinien des sich konisch erweiternden Teils und den Mantellinien des eich daran anschließenden zylindrischen Teils 20 , die Länge des zylindrischen Teils ist größer als in den vorerwähnten Fällen, der kleinste Durchmesser der konisch eingezogenen Mündung beträgt 180 mm. Auch in diesem Fall weist der Ablenkkörper acht Schlitze auf und der Ringspalt zwischen der Innenwandung des zweiten zylindrischen Teils und der Umfangsfläche des Ablenkkörpers ist größer als in den vorerwähnten Fällen. Der Ablenkkör-per liegt in diesem Fall im ersten Drittel der axialen Erstreckung des zweiten zylindrischen Teils.

Wird mit einem öldurchsatz von 60 - 140 kg/h bzw. einem öldurchsatz von 80 - 240 kg/h gefahren, dann beträgt der Innendurchmesser des ersten zylindrischen Teils des Flammkopfes 176 mm und der Winkel zwischen den in gleichen Radialebenen liegenden Mantellinien des sich konisch erweiternden Teils und den Mantellinien des sich daran

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anschließenden zylindrischen Teils 27 . Der kleinste Durchmesser der konisch eingezogenen Mündung beträgt 220 mm, der Innendurchmesser des zwischen der konischen Erweiterung und der konisch eingezogenen Mündung liegenden zylindrischen Teils 236 mm. In diesem Fall befindet sich der Ablenkkörper in der ersten Grenzlage, er ist ebenfalls mit acht Schlitzen versehen.

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In den ersten fünf erwähnten Fällen ist praktisch nach der Installation des Brenners nichts weiter zu tun, als durch Regeln der hinter dem Luftgebläse vorgesehenen Luftklappe dafür zu sorgen, daß der Luftdurchsatz dem öldurchsatz entspricht und je nach verwendetem öl die Mündung des Zerstäuberbrenners von der ihm zugewandten Fläche des Ablenkkörpers keinen bzw. einen Abstand von 3 mm hat. In den letztgenannten Fällen kann es zweckmäßig sein, den Ablenkkörper , wie an sich bekannt, axial einstellbar auszubilden.

Was den Ablenkkörper betrifft, sind nicht nur die Durchmesserwerte wichtig, sondern auch die Bemessung der Radialschlitze 7 und der Abstand der Innenflächen der Vorsprünge 8 von der Fläche 10.

Typische Werte für die Länge der Radialschlitze liegen dabei im Falle der angeführten Ausführungsbeispiele zwischen 15 und 30 mm, für deren Breite zwischen 3 und 5 mm, während der Abstand der Fläche von den Vorsprüngen 8 zwischen 1, 5 und 2, 5 mm variiert.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. In einem Luftzuführungsrohr mit koniech eingezogener Mündung koaxial angeordneter Druckzerstäuber-Brenner für flüssige Brennstoffe, insbesondere Schweröle, mit einem mit verhältnismäßig geringem Abstand von der Düse angeordneten, außen einen Ringspalt freilassenden und eine Zentralöffnung und von dieser ausgehende Radialschlitze aufweisenden, scheibenartigen, vorzugsweise axial verschiebbaren Ablenkkörper mit die Radialschlitze teilweise abdeckenden, die Verbrennungsluft in eine hinter dem Ablenkkörper liegende Ebene umlenkenden Vorsprüngen, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftzuführungsrohr (1) - in der Bewegungsrichtung des Zerstäuberstrahls gesehen - im Bereich der Zerstäuberdüse (9) und des Ablenkkörpefrs (5) über einen konischen Teil (2) in einen zylindrischen Teil (3) übergeht, an den sich der konisch eingezogene Mündungsteil (4) anschließt, wobei der Ablenkkörper - je nach Luft- und öldurchsatz - zwischen

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dem konischen Teil (2) und dem zylindrischen Teil (3) verschiebbar ist.

2. Druckzerstäuber-Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftzuführungsrohr (1) - in der Bewegungsrichtung des Zerstäuberstrahls gesehen - hinter dem Ablenkkörper (5) eine entgegen der Bewegungsrichtung von Brennstoff und Verbrennungsluft nach außen gerichtete Spaltöffnung (11) aufweist.

u η ο ο η -) ι π 9 β ρ