DE1501893A1

DE1501893A1 - Burner tube mouthpiece for atomizer oil burner

Info

Publication number: DE1501893A1
Application number: DE19651501893
Authority: DE
Inventors: Rudolf Birnkraut
Original assignee: Ru Bi Werk & Co KG GmbH
Current assignee: Ru Bi Werk & Co KG GmbH
Priority date: 1965-05-29
Filing date: 1965-05-29
Publication date: 1969-09-25

Description

"Brennerrohr-Mundstück füer Zerstäuber-Oelbrenner" Um bei Zerstäuber-Oelbrennezn einen vom Feuerraum bzw. von speziellen Ausmauerungen oder Brennkammern weitgehend unabhängigen Betrieb zu ermög-licheng muß die Flamme stabilisiert» d.h. die Flammenfront allein durch die strömungstechnische Ausbildung des Brennermauls gehalten werden."Burner tube mouthpiece for atomizer oil burner" To be used with atomizer oil burners one largely from the combustion chamber or from special brickwork or combustion chambers To enable independent operation, the flame must be stabilized, i.e. the flame front be held solely by the fluidic design of the burner mouth.

Bekanntlich spielt dabei die Durchmischungsintensität von Verbrennungsluft und Oelnebel bzw. Oeldampf eine ausschlaggebende Rolle für den minimal erforderlichen luftüberschuß und damit für den erreichbaren feuerungstechnischen Wirkungsgrad. Der Erfindungegegenstand betrifft ein Verbrennungs-Mundstück, das diese Anforderungen in höherem Grade erfüllt als die bisher überwiegend gebräuchlichen Stauscheiben-Kombinationen und die sonst noch bekannt gewordenen Sonderkonstruktionen. Die hierhergehörigen vorbekannten Brennerköpfe leiden entweder an schlechter Flammenhaltung oder mangelhafter Mischleistung und benötigen eine mehr oder weniger komplizierte empfindliche und schwierige Einstellung ihrer Einzelteile am Aufstellungaort. Außerdem neigen sie zum Herausschl..,eudern von unverbranntex Oeldampf aus dem Flammenkörper selbst, was neben dem bei der üblichen Wirkungsgrad-Ermittlung nicht einmal erfaßten Verlust wegen der Gefahr des Niederschlagens an den Kesselwänden eto. sehr unerwünscht ist. Schließlich sind die meisten heutigen Brennerköpfe auf erhöhte luftpreaaung, d.h. doppelte Gebläsedrehzahl 28oo UpM, angewiesen.It is well known that the mixing intensity of combustion air plays a role here and oil mist or oil vapor play a decisive role in the minimum required excess air and thus for the achievable combustion efficiency. The subject invention relates to a combustion mouthpiece that meets these requirements Fulfilled to a greater degree than the previously predominantly used baffle plate combinations and the other special designs that have become known. The ones belonging here known burner heads suffer either from poor flame retention or inadequate Mixing power and need a more or less delicate and delicate difficult setting of their items at the installation site. Plus they tend to cut out, udder unburned oil vapor from the body of the flame itself, which in addition to the loss that is not even recorded in the usual efficiency determination because of the risk of precipitation on the boiler walls eto. is very undesirable. After all, most of today's burner heads are designed for increased air conditioning, i.e. double fan speed 28oo rpm, instructed.

Dagegen braucht an dem erfindungegemäßen Brennermundstück pr-,aktisch nichts verstellt zu werden, I.a gar keine beweglichen Teile vorhanden sind und das Mundstück unverrückbar im Brennerrohr montiert ist. Die Einstellung deu Brennere auf die jeweiligen, bekanntlich sehr variablen Betriebsverhältnisse ist deshalb denkbar vereinfacht und darf als "narrensicher" angesehen werden. Die Lage der Düse hat je naoh ihrem Zerstäubungswinkel etwa zwei von vorneherein festgelegte Stellungen" und es ist nur noch das dem Oeldurchsatz-Bereich entsprechende Mundstück einzusetzen. Im übrigen braucht zur Einstel,--lung der kleinstmöglichen luftmenge allein die Luftdrossel nach Maßgabe der Rußbildmessung bedient zu werden.. Das Abreißen der Flamme tritt selbst bei höchster Luftgeschwindigkeit nicht mehr auf. Die Mischleistung ist unter allen praktisch vorkommenden Verhältnissen gleichmäßig gut, und unverbrannter Oeldampf ist nicht mehr nachweisbar. Da infolgedessen mit sehr wenig Zuftüberschuß rußfreie Verbrennung erzielt wird, ist der Luftverbrauch gering und der Arbeitspunkt des Gebläserades liegt im Gebiet der-hohen Pressung, so daß ohne Verwendung von übergroßen Gehäuse-Baumaßen mit der früher allgemein benutzten geringen Drehzahl von 1400 UpM auszukommen ist. Die Vorteile geringer Drehzahl hinsichtlich Geräuschbildung, Pumpenverschleiß und größerer Drehmoment-Reserve sind evident.In contrast, practically nothing needs to be adjusted on the burner mouthpiece according to the invention, as there are no moving parts at all and the mouthpiece is immovably mounted in the burner tube. The adjustment of the burner to the respective, known to be very variable, operating conditions is therefore extremely simplified and can be viewed as "foolproof". Depending on its atomization angle, the position of the nozzle has about two predefined positions "and only the mouthpiece corresponding to the oil throughput range needs to be used. For the rest, only the air throttle needs to be operated in accordance with the soot pattern measurement to set the smallest possible amount of air The bursting of the flame no longer occurs even at the highest air speed. The mixing performance is consistently good under all practical conditions, and unburned oil vapor is no longer detectable. As a result, soot-free combustion is achieved with very little excess air, the air consumption is lower low and the operating point of the fan wheel is in the area of high pressure, so that the previously generally used low speed of 1400 rpm can be managed without the use of oversized housing dimensions evident.

Die vorliegende Erfindung ist in Abbildung 1 in Vorderansicht und in Abbildung 2 im Längsschnitt dargestellt. Sie besteht aus einem Mundstück a. das vorn in dem Brennerrohr b leicht auswechselbar befestigt ist. Kurz hinter dem Mundstück steht die Zerstäubungsdüse c vor der Bohrung d. die den Zerstäubungskegel in die zylindrische Wirbelkammer e eintreten läßt. Die Rückwand der Wirbelkammer wird durch die mit schräg angst-ellten Drallschlitzen f versehene Stauscheibe g gebildet. Nach vorn erweitert sich die Wirbelkammer zu dem kurzen Flammen- trichter h. in dem die Sekundär-Lüftschlitze k konzentrisch angeordnet sind.The present invention is shown in Figure 1 in front view and in Figure 2 in longitudinal section. It consists of a mouthpiece a. which is attached to the front in the burner tube b so that it can be easily replaced. Shortly behind the mouthpiece is the atomizing nozzle c in front of the bore d. which allows the atomization cone to enter the cylindrical vortex chamber e. The rear wall of the vortex chamber is formed by the baffle plate g provided with angularly angular swirl slots f . The vortex chamber widens towards the front to form the short flame funnel h. in which the secondary ventilation slots k are arranged concentrically.

Diese sind senkrecht zum Kegelmantel des Flammentrichters d in denselben gefräst oder gestanzt, so daß die Kanalwandungen schräg nach vorn gegen die Brennerrohrachse gerichtet sind. Die Kanäle führen in den ringspaltförmigen Raum m. der von dem zylindrischen Mantel der Wirbelkammer und dem Brennerrohr gebildet wird und im Querschnitt wesentlich größer dimensioniert ist als der gesamte Kanalquerschnitt der Schlitze k. These are milled or punched perpendicular to the conical surface of the flame funnel d in the same, so that the duct walls are directed obliquely forward towards the burner tube axis. The channels lead into the annular gap-shaped space m, which is formed by the cylindrical jacket of the vortex chamber and the burner tube and is dimensioned to be considerably larger in cross-section than the entire channel cross-section of the slots k.

Das erfindungsmäßige Mundstück enthält also in einem Stück alle für die Luftverteilung, Plammenhaltung und Mischung notwendigen Einrichtungen und vereinigt gewissermaßen in sich die Funktionen einer Stauscheibe" einer Wirbelkammer, eines Flammentrichters- und einer ganz speziellen Außenluftzumischung. Derartig-e luftführung-selemente sind an sich bekannt und allein oder teilweise auch kombiniert in den verschiedensten Variationen und Ausführungiien im Gebrauch. Z.B. werden Stauscheiben mit Drallschlitzen oder Schaufeln gelegentlich in Verbindung mit zylindrischen luftführungsbüchsen vielfach verwendet. Auch hat man bereits versucht die der Flamme durch die übliche ringspaltförmige Luftdüse zugeführte sogenannte Außen- und Sekundärluft von der die Flamme mantelartig umhüllt wird in einzelne Zuftstrahlen aufzulösen, um mit höheren Mischgeschwindigkeiten arbeiten zu können. Da diese Außenbohrungen oder -Schlitze jedoch in der Stauscheibenebene liegen und innerhalb des Brennerrohrs bzw. der Luftdüse in Richtung der Brennerrohrachse ausblasen, vereinigen sich die Einzelstrahlen vor ihrem Austritt aus dem Ringspalt der Zuftdüse und bilden wieder nur einen die Flamme umhüllenden Luftmantel, ohne in den Oelnebel einzudringen.The inventive mouthpiece thus contains all for in one piece the air distribution, plamming and mixing necessary facilities and united in a sense the functions of a baffle plate "a vortex chamber, a Flame funnel and a very special outside air admixture. Such air duct elements are known per se and, alone or in part, also combined in a wide variety of ways Variations and designs in use. For example, baffle plates are made with swirl slots or blades occasionally in connection with cylindrical air guide bushes used many times. Also one has already tried that of the flame through the usual one annular gap-shaped So-called outside and secondary air supplied to the air nozzle by which the flame is enveloped in a jacket-like manner to be broken up into individual air jets, in order to be able to work with higher mixing speeds. Because these outside holes or slots, however, lie in the baffle plate plane and within the burner tube or blow out the air nozzle in the direction of the burner tube axis, the Individual jets before they emerge from the annular gap of the air nozzle and form again just a jacket of air enveloping the flame without penetrating the oil mist.

Gegenüber diesen vorbekannten Einrichtungen weist das erfindungsgemäße Brennermundstück zunächst einmal den eklatanten Unterschied auf, daß die Sekundär-luftschlitze als schräg nach vorn gegen die Flammenachse gerichtete Kanäle ausgeführt sind, deren verhältnismäßige Tiefe und deren kegelmantelförnige Luftaustrittsfläche eindeutig auf den Flammenkern gerichtete Einzelstrahlen erzeugen. Ferner befinden sich diese Luftschlitze vorn an der Mündung des Brennerrohrs. Dadurch dringt die Sekundärluft in den Flammenkern ein und wird in idealer Weise mit dem Oeldampf verwirbelt. Die zwischen den Luftschlitzen verbleibenden Stege bilden eine feste Verbindung des inneren Teils des Mundstücks mit dem äußeren Teil, und tragen zu einer günstigen Beeinflussung der Strömungsverhältnisse im Sinne sicherer Flammenhaltung sowie guter Vermischung wesentlich bei. Schließlich i#ehört noch die trichterförmige Erweiterung des äußeren Nundstückteils zu den Erfordernissen für die optimale Gesamtfunktion der Erfindung. Die an s-ich schwer erfaßbaren Strömungsvorgänge können etwa folgendermaßen erklärt werden: In der von der Drallscheibe g beaufschlajten Wirbelkammer c entsteht eine Drallströmung, dessen achlale Komponente je nach dem Kanalquerschnitt und -Winlcelc-4.-mehr oder weniger niedrig gehalten wird. Die t-angentiale Komponente nimmt nach der Brennerrohrachse hin zu, so daß um den durch die Bohrung d blasenden Freistrahl ein Gebiet niedrigen Drucks liegt, das in Verbdir,dung mit der #--eringen Achsialgeschwindigkeit an der Peripherie der Wirbelkammer die güi#stiüen Bedingungen für -, dung und innerhalb derselber sc-',iafft. Am Ende "ür V der -'#lirbelkammer -,reffen auf die Strömung, #,.,elche #3ich infolge der kL,-,.:j--#jhen Er-,#eiterung h und der Entstehung des größten Teils der Flammengase radial auszudehnen sucht, mit hoher Geschwindigkeit die senkrecht zum Kegelmantel h gerichteten luftstrahlen aus den Schlitzen k. Diese saugen durch Injektorwirkung einen Teil. der Gase wieder in den Flammenkern zurück, wo die Luftstrahlen, aufeinander stoßen und einen Luftstau verursachen. Der Großteil der zusammenprallenden Luft wi:rd nach vorn abgelenkt, ein kleiner Anteil '- die Flanmenhaltung weiterhin verbessernd - nach rückwärts in die WirbelkaiRmer. Zwischen den Schlitzen bleibt eine radiale Strömungskomponente bestehen. Durch die vielen Richtungs- und Geschwindigkeitsänderungen wird eine außergewöhnlich intensive Mischung von Luft und Oeldämpfen erzielt und der hohe Turbulenzgrad setzt setzt sich bis zu den äußersten Flammenspitzen hin fort. In Abbildung 3 ist das Flammenbild perspektivisch dargestellt. Deutlich sichtbar sind stets die kleinen Flammenspitzen, welche an der Stelle der Stege zwischen den Schlitzen k in radialer Richtung aus dem Umfang der Brennermündung herauslecken. Die starke Turbulenz im gesamten Verbrennungsgebiet zeigt sich äußerlich an den vielen über die ganze Flamme verteilten Flammenzungen und -Spitzen.Compared to these previously known devices, the burner mouthpiece according to the invention first of all has the striking difference that the secondary air slots are designed as channels directed obliquely forward towards the flame axis, whose relative depth and their cone-shaped air outlet surface clearly produce individual jets directed at the flame core. These air slots are also located at the front of the mouth of the burner tube. As a result, the secondary air penetrates the flame core and is ideally swirled with the oil vapor. The webs remaining between the air slots form a firm connection between the inner part of the mouthpiece and the outer part, and contribute significantly to a favorable influence on the flow conditions in terms of safe flame retention and good mixing. Finally, the funnel-shaped extension of the outer nozzle part is one of the requirements for the optimal overall function of the invention. The flow processes, which are difficult to grasp at s-ich, can be explained roughly as follows: In the vortex chamber c acted upon by the swirl disk g , a swirl flow arises, the axial component of which is kept more or less low depending on the channel cross-section and -Winlcelc-4.-. The t-angential component increases towards the burner tube axis, so that around the free jet blowing through the bore d there is an area of low pressure which, in conjunction with the low axial velocity at the periphery of the vortex chamber, creates the favorable conditions for -, manure and within it sc - ', iafft. At the end "for V of the - '# lirbelkammer -, reffen on the current, #,., Elche # 3ich as a result of the kL, -, Tends to expand the flame gases radially at high speed, the air jets directed perpendicular to the cone shell h out of the slots k. These suck some of the gases back into the flame core by injector action, where the air jets collide and cause an accumulation of air air wi: deflected around to the front, a small proportion '- the Flanmenhaltung further improving - has a radial flow component made backwards in the WirbelkaiRmer remains between the slots Due to the many directional and speed changes an exceptionally intensive mixing of air and Oeldämpfen is achieved.. and the high degree of turbulence continues up to the outermost flame tips. Figure 3 shows the flame image in perspective. De The small flame tips are always clearly visible, which leak out of the circumference of the burner mouth in the radial direction at the location of the webs between the slots k. The strong turbulence in the entire combustion area can be seen externally from the many tongues and tips of the flame distributed over the entire flame.

Claims

Claims: D 1 burner mouthpiece for atomizer oil burners, characterized in that the secondary or outside air is fed to the flame through slots or bores which are arranged close to the mouth of the burner tube on the circumference of a conical enlargement adjoining the outlet of a vortex chamber. 2.) burner mouthpiece according to claim 1.), deesnn secondary or outside air slots or bores are designed as channels of appropriate depth in such a way that the channel walls are perpendicular to the conical surface of the conical expansion of the corresponding material thickness adjoining the vortex chamber, ie that the channels are inclined obliquely forward towards the burner tube axis.