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Brennerkopf Die vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten
Brennerkopf für Ölbrenner, bei denen das Heizöl mittels Druck oder mittels eines
Druckluftstromes aus einer Düse versprüht wird. Die Düse ist koaxial in einem Mantelrohr
angeordnet, durch das die Verbrennungsluft zum Feuerraum strömt. Unter "Brennerkopf"
wird die Teilvorrichtung zwischen der Düse und der Windung des Mantelrohres verstanden.
Sie hat die Aufgabe, eine intensive Durchmisehung des versprühten Heizöles mit der
Verbrennungsluft unter Einleitung der Verbrennungsreaktion herbeizuführen: Der erfindungsgemässe
Brennerkopf hat ausserdem die Aufgabe, die Form und die Stabilität der Flamme zu
beeinflussen.
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Die von derartigen Brennern erzeugten flammen haben gewöhnlich. näherungeweise
die Form eines Kegels mit spitzem Öffnungewinkel. Diese langgestreckten Flammen
sind jedoch bei Veränderungen des Brenner-durchsatzes, d.h. Schwankungen
der Ausetrümungegeschwindigkeit den
Heizöl-Luft-Gemische®, nicht genügend
stabil. Ausserdem erfordern sie
einen verhältnismäusig tiefen
Feuerraum, da, ein Auftreffen auf die
Rückwand oder Einbauten vermieden
werden muss. in ist zwar bekannt, hinter
der Mändung
von Brennern (in Strömungsrichtung) eine Prallplatte anzu-
ordnen (vgl.
z.B. U.S.-Patentschrift 2 44o 491); die Flamme wird dadurch auseinandergedrückt
und infolge der Wirbelzone im Rücken der Prallplatte verkürzt. Die Stabilität einer
Flamme wird durch diese Massnahme aber nicht beeinflusst. Dagegen erzeugt der erfindungsgemässe
Brennerkopf eine Flamme von balliger Form. Dies wird hauptsächlich dadurch bewirkt,
dass die Flammengase, d.h. die Mischung aus versprühtem, teilverbranntem Heizöl,
Abgasen und Verbrennungsluft, im Inneren des Brennerkopfes einen starken Drall erhalten.
Sie treten deshalb nicht in einem mehr oder weniger scharfen Strahl aus der
MLindung aus, sondern in der Form eines Hohl-
kegels mit;weitem
Öffnungswinkel. Die restliche Verbrennungsluft (Sekundärluft), die mit
unterschiedlicher Geschwindigkeit aus einem
äusseren Ringspalt austritt, folgt
dieser Strömungsrichtung. Zweckmässig wird an der Mündung des Mantelrohres ein
trichterförmiges Leitblech angebracht, das störende Wirbel auf der Aussenseite
fernhält und die
Kegelbildung unterstützt. Die Gegenströmungen in der
Nähe der Kegelflächen summieren
sich im Inneren des Hohlkegels soweit, dass
die Plamaengase aus ihrer Austrittsrichtung nach Innen umgelenkt
werden. Insgesamt erhält die
Flamme dadurch eine ballige
oder birnenförmige Gestalt; ihre hänge (in 'der Brennerachse)
ist viel geringer als die einer gewöhnlichen, als
Strahl
austretenden Flamme gleichen Durchsatzes. In der I«he
der
Achse des Hohlkegels strömt ein Teil. der Flammengase
sogar in umgekehrter Richtung, also zur Windung des Brennerkopfes.
Diese Strömungsausbildung wird durch eine Prallplatte
unterstützt, die zweckwüssig in
einen geringen Abstand vor der
Mündung angebracht wird-und kleiner sein
muss als die zentrale AustrittsÖtfnung.
In
der beschriebenen Flamme wird ein Teil der Flammena,se rezirkuliert. Das bewirkt,
dass die Flamme auch bei starken Vergnderungen des Brennerdurchsatzes etwa. im Regelbereich
1:5, d.h. bei entsprechenden Schwankungen der Austrittsgeschwindigkeit, noch stabil
bleibt. Selbst Wenn die Austrittsgeschwindigkeit die Zündgeschwindigkeit des Heizöl-Luftgemisches
erkennbar erreicht, tritt fair die-Flamme insgesamt kein Flattern oder gar Abreissen
ein..
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In der Zeichnung ist der erfindungsgemässe Brennerkopf :m Schnitt
schematisch dargestellt. Die Düse (1) ist koaxial In dem Mantelrohr (2) angeordnet.
gäufig ist es zweckmässig, das Mantelrohr weiter zu wählen, als es die an seiner
Bindung gewünschte Austrittsgeschwindigkeit erforderlich macht; dann wird das Mantelrohr
hinter der Düse (in Stromrichtung) verjüngt, wie dargestellt. Hinter der Düse (1)
ist In :dem Mantelrohr (2) die becherförmige Brennkamer (3) koaxial angeordnet.
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ihr der Düse zugewandter Boden ist In bekannter Weise mit Öffnungen
(4a) und (4.b) versehen. Durch die zentrale Öffnung (4a) tritt der Sprühkegel von
der Düse in die Brennkammer ein; darum herum sind mehrere Öffnungen (4t) angeordnet,
durch die ein Teil des Verbrennungsluftstromes (Primärluft) in die Brennkammer eintritt.
Zweckmässig wird wenigstens ein Teil der Öffnungen (4b) so ausgebildet, dass der
durchtretende Primärluftstrom einen Drall erhält, beispielsweise als radiale Schlitze,
deren Ränder propellerartig aufgebogen sind (vgl. z.B. brit. Patentschrift 1 03$
156), oder als geschränkte Bohrungen. Die Anzahl und Grösse der Öffnungen (4b) werden
so gewählt, dass die Primärluft - gegebenenfalls zusammen mit der zur Versprihung
dienenden Druckluft - im vorderen Teil der Brennkammer (3) mit einem geringen Teil.
des versprühten Heizöls eine Stabilisierungsflamme ergibt, die die Vergasung und
Teilverbrennung des massgebenden Heizölanteils bewirkt. Im hinteren Teil (in Stromrichtung)
sind
in der Wandung der Brennkammern (3) eine Anzahl von Schlitzen (5) angebracht, die
in axialer Richtung - wie dargestellt - oder im spitzen Winkel dazu stehen. Jeweils
eine Isngskante der Schlitze (5) ist nach aussen gebogen, so dass ein nach innen
durchtretender Luftstrom einen Drall erhält. Sofern die Öffnungen (4b) im Boden
der Brennkammer ebenfalls einen Drall erzeugen, müssen beide Drehbewegungen gleichsinning
verlaufen. Am Ende der Brennkammer (3) ist aussen der Stauring (6) angebracht, durch
den der Ringraum zwischen dem Mantelrohr (2) und der Brennkammer (3) bis auf einen
Ringspalt verengt wird. Zweckmässig wird der Stauring (6) so dimensioniert, dass
etwa ein Drittel der Verbrennungsluft, die in Richtung Feuerraum strömt (Sekundärluft),
durch die Schlitze (5) ins Innere der Brennkammer (3) eintritt.
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An der Mündung des Mantelrohres (2) ist das Leitblech (7) angebracht.
Zweckmässig bildet es mit der Achse des Mantelrohres einen Winkel von etwa 30o.
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Hinter der giindung der Brennkammer (3) ist die Prallplatte
(8) angeordnet. Ihr Durchmesser muss kleiner sein als der der Brennkammer, zweckmässig
etwa 2/3; ihr Abstand von der K.indung der Brennkammer beträgt zweckmässig etwa
1/3 des Durchmessers der Prallplatte. Es ist vorteilhaft, der Prallplatte (8) eine
gewölbte Rückseite zu geben, wie dargestellt. Dadurch wird eine übermässige, störende
Wirbel- und Geräuschbildung vermieden.
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Die Prallplatte (8) wird von mehreren auf den Umfang verteilten Stützen
(9)gehalten, von denen nur eine dargestellt ist. Es ist vorteilhalt, diese Stützen
höhl zu machen, so dass sie als Röhren vom Ringraum vor dem Stauring (6) bis auf
die Rückseite der fPrallplatte (8) führen.
Dadurch gelangt ein Teil
des Sekundärluftstromes unter Umgehung der hauptsächlichen Brennzone, die zwischen
der Prallplatte (8) und dem Leitblech (7) liegt, in den Raum hinter der Prallplatte
und verhindert dort das Ansetzen von Russ, das störend werden kann.