DE19527088A1

DE19527088A1 - Oil vapor burner

Info

Publication number: DE19527088A1
Application number: DE1995127088
Authority: DE
Inventors: Walter Bornscheuer; Ruediger Stock
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 1997-01-30
Also published as: EP0756133A2; EP0756133A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Ölverdampfungsbrenner, mit dem unter Druckzufuhr von Verbrennungsluft und unter Bei mischung von in den Brenner rückgeführter Abgase der ein gedüste flüssige Brennstoff in einer Drallströmung weiter aufgelöst wird.The invention relates to an oil vapor burner, with the under pressure supply of combustion air and under Bei mixture of exhaust gases returned to the burner continue to spray liquid fuel in a swirl flow is dissolved.

Ein solcher, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 ausgebildeter Ölverdampfungsbrenner ist bspw. nach der DE 43 09 115 A1 bekannt. Mit solchen Ölverdampfungsbrennern (siehe auch EP 0 436 113) sollen die Schadstoff-Emis sionswerte auch bei der Verbrennung flüssiger Brennstoffe minimiert werden, was auch tatsächlich erreichbar ist. Der Brenner nach der vorerwähnten DE 43 09 115 A1 befaßt sich dabei mit dem Problem der bei solchen Brennern etwas kritischen Anlaufphase. Die dazu vorgeschlagene Lösung steht im vorliegenden Fall jedoch nicht im Vordergrund, bei dem es primär um eine günstigere Gestaltung des Dralltopfes mit den Injektoren und der Luft- und Abgaszu führung geht. Die Dralltöpfe der Ölverdampfungsbrenner nach den beiden vorgenannten Druckschriften sind nämlich schlank trichterförmig ausgebildet, wie dies nachfolgend anhand einer Darstellung zum Stand der Technik noch näher erläutert werden wird (siehe hierzu auch die der DE 43 09 115 A1 im wesentlichen entsprechende EP 0 617 231). Such, according to the preamble of claim 1 trained oil evaporation burner is, for example, according to DE 43 09 115 A1 known. With such oil evaporation burners (see also EP 0 436 113) are the pollutant emissions tion values also when burning liquid fuels what can actually be achieved are minimized. The burner deals with the aforementioned DE 43 09 115 A1 deal with the problem of something with such burners critical start-up phase. The proposed solution is not in the foreground in the present case, which is primarily a cheaper design of the Swirl pot with the injectors and the air and exhaust gas leadership goes. The swirl pots of the oil evaporation burners according to the two aforementioned publications slim funnel-shaped, as follows based on a representation of the prior art will be explained (see also the DE 43 09 115 A1 essentially corresponding EP 0 617 231).

Diese Ausbildung der Dralltöpfe ging offenbar von der Vorstellung aus, daß die Wände des Dralltopfes an die Form des Brennstoffsprühkegels angepaßt werden müssen. Abgesehen von der etwas schwierigen Fertigung solcher ke gelförmigen Dralltöpfe mit den notwendigen Injektoren bzw. Injektoröffnungen, ist auch bei Brennern nach der DE 43 09 115 A1 die Luftzufuhr für die Injektoren zum Miteinsaugen von Abgasanteilen ungünstig, da das Abgas nicht allseitig den Injektoren zuströmen kann. Noch kom plizierter ist die Abgasrückführung beim Brenner nach der EP 0 436 113, bei dem ein geeigneter Abgasanteil von ei nem Gebläse angesaugt und dann zusammen mit ebenfalls an gesaugter Frischluft in den Brenner zurückgeblasen wird. Sofern, wie beim Ölverdampfungsbrenner nach der DE 43 09 115 A1 zusätzliche Röhrchen zwecks Erzeugung eines Sperrvorhanges für die Brenneranlaufphase vorgesehen sind, müssen auch diese, an den schrägstehenden Injektor öffnungen orientiert, schrägstehend angeordnet werden.This training of the swirl pots apparently went from the Imagination that the walls of the swirl pot to the Shape of the fuel spray cone must be adjusted. Apart from the somewhat difficult manufacture of such ke gel-shaped swirl pots with the necessary injectors or injector openings, is also for burners according to DE 43 09 115 A1 the air supply for the injectors Sucking in exhaust gas components is unfavorable because the exhaust gas cannot flow to the injectors on all sides. Still coming the exhaust gas recirculation in the burner after the EP 0 436 113, in which a suitable exhaust gas fraction of egg sucked in by a blower and then also together with sucked fresh air is blown back into the burner. If, as with the oil evaporation burner according to DE 43 09 115 A1 additional tubes to create a Blocking curtain provided for the burner start-up phase , these must also be connected to the sloping injector openings oriented, arranged obliquely.

Unter der Voraussetzung, bei einem Ölverdampfungsbrenner der eingangs genannten Art mindestens die gleichen mini mierten Emissionswerte wie bisher auch zu erreichen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Gestaltung des Dralltopfes, der Injektoren und die der Luftzufuhr und der Abgasrückführung zu vereinfachen, und zwar verbunden mit der Maßgabe, einerseits die den flüssigen Brennstoff einspritzende Düse unbeschadet einer wirksamen Abgasver mischung bis zu einem gewissen Grade verstellen zu können und andererseits die Möglichkeit zu schaffen, aufgrund der einfachen Gestaltung die Brennerbauelemente mit Rück sicht auf die jeweilige Brennkammerkonfiguration ver stellbar ausbilden und anordnen zu können und schließlich um mehr als zwei Injektoren mit überall gleicher Öff nungsgröße vorsehen zu können.Provided that an oil evaporation burner of the type mentioned at least the same mini to achieve emission levels as before, is the object of the invention, the design of the swirl pot, the injectors and the air supply and to simplify the exhaust gas recirculation, namely connected with the proviso that the liquid fuel injecting nozzle without prejudice to an effective exhaust gas to be able to adjust the mixture to a certain degree and on the other hand the opportunity to create due to the simple design of the burner components with rear view of the respective combustion chamber configuration able to train and arrange and finally by more than two injectors with the same opening everywhere size.

Diese Aufgabe ist mit einem Ölverdampfungsbrenner der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Leitelement aus mindestens zwei gleichförmigen, im wesentlichen zylindrisch gewölbten, über ihre ganze axiale Länge gleiche Querschnitte aufweisenden Leitble chen gebildet ist, deren jeweils benachbarten vorder- und rückwärtigen Wandbereiche durch radialen Versatz zueinan der die Injektoren begrenzen, und daß die Luftzufuhrein richtung aus zur Brennerachse parallelen, in Distanz vor den Injektoren angeordneten, mit den Luftausströmöffnun gen versehenen Röhrchen gebildet ist, die, wie die Leit bleche, an einer düsenseitigen, ringförmigen Luftzufuhr kammer angeordnet sind.This task is with an oil evaporation burner solved at the outset according to the invention, that the guide element consists of at least two uniform, essentially domed, all over it axial length of the same cross-section baffle chen is formed, the respective adjacent front and rear wall areas to each other by radial offset which limit the injectors, and that the air supply direction parallel to the burner axis, at a distance the injectors, with the air outlets gene tube is formed, which, like the guide sheet metal, on an annular air supply on the nozzle side chamber are arranged.

Das Ganze stellt also praktisch gewissermaßen einen zy lindrischen, von allen Seiten zugänglichen Käfig dann dar, wenn mehr als zwei Injektoren vorhanden sind, und bei zwei sich diametral gegenüberstehenden Injektoren stehen sich nur zwei entsprechende Leitbleche gegenüber, denen jeweils die Luftzuführröhrchen zugeordnet sind. Die Leitbleche haben dabei alle gleiche Form und Größe und ersetzen den bisher für solche Brenner üblichen, trich terförmigen Dralltopf. Da, quer zur Brennerachse gesehen, auf jedem Niveau des erfindungsgemäßen Brenners gleiche Geometrien vorliegen, spielt es insofern für den ausge sprühten Brennstoffkegel auch keine Rolle, ob die Düsen mündung etwas vor, genau in oder etwas über der Ansatz ebene der Leitflächen steht, d. h., die Düse kann insoweit axial verstellt bzw. eingestellt werden, wenn dies die jeweilige Brennkammergeometrie verlangen sollte.So the whole thing practically represents a zy then cage, accessible from all sides if there are more than two injectors, and with two diametrically opposed injectors there are only two corresponding baffles, which are each assigned to the air supply tubes. The Baffles all have the same shape and size and replace the hitherto usual for such burners ter-shaped swirl pot. There, seen across the burner axis, same at every level of the burner according to the invention In this respect, it plays out geometries for the user sprayed fuel cones no matter whether the nozzles something before, exactly in or slightly above the approach level of the guiding surfaces, d. that is, the nozzle can be adjusted axially if this is the should require the respective combustion chamber geometry.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich nach den Un teransprüchen, die im Rahmen der nachfolgenden Beschrei bung anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausfüh rungsbeispielen mit erläutert werden.Advantageous configurations result from the Un claims in the context of the following description Exercise based on the graphical representation of execution Examples are explained with.

Es zeigt schematischIt shows schematically

Fig. 1 eine einfache Ausführungsform des Brenners in Seitenansicht; Figure 1 shows a simple embodiment of the burner in side view.

Fig. 2 eine Ansicht des Brenners gemäß Fig. 1 von links; FIG. 2 shows a view of the burner according to FIG. 1 from the left;

Fig. 3 eine Ansicht des Brenners gemäß Fig. 1 von rechts; Fig. 3 is a view of the burner of figure 1 from the right.

Fig. 4 in Ansicht ein Röhrchen zur Luftzufuhr; Figure 4 is a view of a tube for air supply.

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des Brenners in Seitenansicht mit insgesamt sechs Leitblechen und Injektoren;5 shows a further embodiment of the burner in side view with a total of six baffles and injectors.

Fig. 6 eine Ansicht des Brenners gemäß Fig. 5 von links; Fig. 6 is a view of the burner according to Fig 5 from the left.

Fig. 7 eine Ansicht des Brenners gemäß Fig. 5 von rechts; FIG. 7 shows a view of the burner according to FIG. 5 from the right;

Fig. 8, 9 stark schematisiert Verstellmöglichkeiten der Röhrchen und der Leitbleche und Fig. 8, 9 highly schematic adjustment options of the tubes and the baffles and

Fig. 10 perspektivisch einen Ölverdampfungsbrenner be kannter Art. Fig. 10 in perspective an oil evaporation burner be known type.

Der Ölverdampfungsbrenner besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem Leitelement 3 zur Ausbildung der Drallströmung, wo bei am Leitelement 3 mindestens zwei Injektoren 5 für die Einleitung der Verbrennungsluft und die Ansaugung von Ab gasen aus der Brennkammer K angeordnet sind und eine Öl zufuhrleitung 2 mit Düse D in den vom Leitelement 3 be grenzten Raum 3′ gerichtet ist und wobei ferner vor den Injektoren 5 eine Luftzufuhreinrichtung 6 mit in den In jektor 5 gerichteten Luftausströmöffnungen 8 angeordnet ist. Diesbezüglich wird auf die Fig. 1, insbesondere aber auf die Vergleichsfigur 10 verwiesen, die einen herkömm lichen Ölverdampfungsbrenner zeigen.The oil vaporization burner consists of a housing 1 with a guide element 3 for forming the swirl flow, where at least two injectors 5 are arranged on the guide element 3 for the introduction of the combustion air and the suction of gases from the combustion chamber K and an oil supply line 2 with nozzle D in the space 3 'delimited by the guide element 3 ' is directed and furthermore an air supply device 6 is arranged in front of the injectors 5 with in the injector 5 directed air outlet openings 8 . In this regard, reference is made to FIG. 1, but in particular to the comparative figure 10 , which show a conventional oil evaporation burner.

Für einen solchen Brenner ist nun unter Verweis auf die Fig. 1 bis 7 wesentlich, daß das Leitelement 3 aus minde stens zwei gleichförmigen, im wesentlichen zylindrisch gewölbten, über ihre ganze axiale Länge L gleiche Quer schnitte aufweisenden Leitbleche 311 gebildet ist, deren jeweils benachbarten vorder- und rückwärtigen Wandberei che 9, 10 durch radialen Versatz zueinander die Injekto ren 5 begrenzen, und daß die Luftzufuhreinrichtung 6 aus zur Brennerachse 11 parallelen, in Distanz vor den Injek toren 5 angeordneten, mit den Luftausströmöffnungen 8 versehenen Röhrchen 12 gebildet ist, die, wie die Leit bleche 3′′, an einer düsenseitigen, ringförmigen, das Ge häuse 1 bildenden Luftzufuhrkammer 13 angeordnet sind.For such a burner 1 is now with reference to Fig. To 7 essentially in that the guide element 3 from minde least uniform two substantially cylindrically curved, identical over their entire axial length of L cross-sections having guide plates is formed 311, whose respective adjacent front and rear wall areas 9 , 10 by radial offset to each other limit the injectors 5 , and that the air supply device 6 from parallel to the burner axis 11 , at a distance from the injectors 5 arranged, with the air outlets 8 provided tube 12 is formed, the How the guide plates 3 '', on a nozzle-side, annular, the Ge housing 1 forming air supply chamber 13 are arranged.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 handelt es sich um einen Ölverdampfungsbrenner mit nur zwei Injekto ren 5, die durch die versetzte Zuordnung, wie darge stellt, entstehen, d. h., in diesem Falle bilden die Leit bleche 3′′ einfache Zylinderflächen mit einer Bogenlänge in der Größenordnung von etwa 220°. Ohne die Leitbleche 3′′ selbst zu verändern, ist es ohne weiteres möglich, diese sowohl in radialer Richtung als auch quer zueinan der zu versetzen, um Mündungsgröße und Kanallänge der In jektoren 5 an die jeweiligen Umgebungsbedingungen anzu passen. Das zusätzlich angedeutete Röhrchen 17 dient zum Einbau einer Brennerüberwachung.In the embodiment according to FIGS. 1 to 3 is an oil evaporating burner with only two Injekto ren 5 which are formed by the offset map, as Darge provides, ie, in this case, form the routing sheets 3 '' simple cylindrical surfaces with a Arc length on the order of about 220 °. Without changing the baffles 3 '' itself, it is easily possible to move them both in the radial direction and transversely to one another in order to adjust the mouth size and channel length of the injectors 5 to the respective ambient conditions. The additionally indicated tube 17 is used to install a burner monitor.

Im Gegensatz zu einem trichterförmigen Dralltopf gemäß Vergleichsfigur 10, hat eine derartige Ausbildung auch noch den Vorteil, daß ohne weiteres mehr als zwei Injek toren 5 vorgesehen werden können, was dort mit Rücksicht auf die relativ kleinen Durchmesser in Düsennähe nicht in Betracht gezogen werden kann. Eine solche Ausführungsform mit sechs Leitblechen 3′′ und von diesen gebildeten Injek toren 5 ist in den Fig. 5 bis 7 verdeutlicht. Im Gegen satz zu den Vierkantröhrchen 12 sind hierbei die Röhrchen 12 im Querschnitt kreisförmig. Die auch hier untereinan der gleichförmigen Leitbleche 3′′ sind entsprechend kurz, weisen aber geradlinige Verlängerungen 15 auf, die für ent sprechend große Injektoreinmündungen sorgen.In contrast to a funnel-shaped swirl pot according to comparison figure 10 , such a design also has the advantage that more than two injectors 5 can easily be provided, which cannot be taken into account there in view of the relatively small diameter near the nozzle. Such an embodiment with six baffles 3 '' and these injector gates 5 is illustrated in FIGS . 5 to 7. In contrast to the square tubes 12 , the tubes 12 are circular in cross section. The untereinan of the uniform baffles 3 '' are correspondingly short, but have straight extensions 15 , which ensure accordingly large injector openings.

Im Grund nicht zwingend notwendig, und das gilt für beide Ausführungsformen, sind die Leitbleche 3′′ und auch die Röhrchen 12 am anderen Ende an einer Ringblende 16 fixiert, deren Öffnung 16′, wie sich gezeigt hat, für eine Stabi lisierung der austretenden Flamme sorgt.Basically not absolutely necessary, and this applies to both embodiments, the baffles 3 '' and the tubes 12 are fixed at the other end to an annular aperture 16 , the opening 16 ', as has been shown, for a stabilization of the emerging flame worries.

In den Fig. 8, 9 sind stark schematisiert Verstell- bzw. Einstellmöglichkeiten für die runden Röhrchen 12 und die Leitbleche 3′′ angedeutet, wobei, was die Röhrchen 12 be trifft, diese in Drehfassungen gelagert sein müssen.In Figs. 8, 9 are highly schematic adjusting or setting for the round tube 12 and the fins 3 as indicated '' where what the tube meets be 12, they must be stored in rotating frames.

Ein Stellring 18, gelagert am Luftzuführungsgehäuse 1 für die Röhrchen 12, nimmt dann bei Drehung über Nuten und Fortsätze 19 an den Röhrchen 12 diese mit und verstellt damit die Luftaustrittsöffnungen 8 mehr oder weniger di rekt auf die Injektoröffnungen ein, die hier nicht ange deutet sind. Auf diese Weise ist mit dieser vorteilhaften Ausgestaltung auch auf die vorerwähnt kritische Anlauf phase solcher Ölverdampfungsbrenner Einfluß zu nehmen, da bei entsprechender Stellung der Öffnungen 8 die Injekto ren 5 für das Ansaugen von Abgasanteilen nicht mehr wirk sam werden können.An adjusting ring 18 , mounted on the air supply housing 1 for the tubes 12 , then takes this with rotation through grooves and extensions 19 on the tubes 12 and thus adjusts the air outlet openings 8 more or less directly to the injector openings, which are not indicated here . In this way, with this advantageous embodiment, the above-mentioned critical start-up phase of such oil evaporation burners is to be influenced, since with the appropriate position of the openings 8, the injectors 5 for the intake of exhaust gas fractions can no longer be effective sam.

Gemäß Fig. 9 ist es auch möglich, die Leitbleche 3′′ um Drehpunkte 20 drehbar zu lagern oder im Wölbungsverlauf der Leitbleche 3′′, gestrichelt angedeutet, zu verschie ben, wodurch ebenfalls entsprechende Einflußnahmen mög lich werden, die sich nicht nur auf die Anlaufphase be ziehen müssen, sondern insofern auch die gesamten Strö mungsverhältnisse im und zum Brennerinnenraum beeinfluß bar machen.According to Fig. 9, it is also possible to store the baffles 3 '' rotatable about pivot points 20 or in the curvature of the baffles 3 '', indicated by dashed lines, which also makes possible corresponding influences possible, not only on the Start-up phase must be drawn, but insofar also make the entire flow conditions in and to the burner interior influenceable.

Sofern eine brennkammerseitige Ringblende 16 vorhanden ist (wie in Fig. 1 dargestellt), die von den Röhrchen 12 getragen wird, können die Leitbleche 3′′ nur an dieser be festigt bzw. gelagert werden, und zwar unter Ausbildung eines leitblechfreien Spaltes S zwischen Gehäuse 1 und den düsenseitigen Enden der Leitbleche 3′′.If a combustion chamber-side ring diaphragm 16 is present (as shown in Fig. 1), which is supported by the tubes 12 , the baffles 3 '' can only be fastened to this or be stored, with the formation of a baffle-free gap S between the housing 1 and the nozzle-side ends of the guide plates 3 ''.

Claims

1. Oil evaporation burner with which the injected liquid fuel is further dissolved in a swirl flow with the pressure supply of combustion air and admixture of recirculated exhaust gases in the burner, consisting of a housing ( 1 ) with a guide element ( 3 ) to form the swirl flow , At least two injectors ( 5 ) for the introduction of the combustion air and the suction of exhaust gases from the combustion chamber (K) are arranged on the guide element ( 3 ) and an oil supply line ( 2 ) with nozzle (D) into the guide element ( 3 ) be limited space ( 3 ') is directed and further in front of the injectors ( 5 ) an air supply device ( 6 ) with in the injector ( 5 ) directed air outlet openings ( 8 ) is arranged, characterized in that the guide element ( 3 ) from at least two uniformly, essentially cylindrically curved baffles ( 3 '') having the same cross-sections over their entire axial length (L) is the respective adjacent th front and rear wall areas ( 9 , 10 ) by radial offset to each other limit the injectors ( 5 ), and that the air supply device ( 6 ) from the burner axis ( 11 ) parallel, at a distance from the injectors ( 5 ) arranged, with the air outlet openings ( 8 ) ver seen tube ( 12 ) is formed, which, like the guide plates ( 3 ''), are arranged on a nozzle-side, annular, the housing ( 1 ) forming air supply chamber ( 13 ).

2. Oil evaporation burner according to claim 1, characterized in that the injectors ( 5 ) delimiting baffles ( 3 '') are provided on the inflow side in front of the curved wall areas ( 14 ) with flat extensions ( 15 ).

3. Oil evaporation burner according to claim 1 or 2, characterized in that the baffles ( 3 '') and the tubes ( 12 ) Brennkam are provided on the merside with an annular aperture ( 16 ).

4. Oil evaporation burner according to one of claims 1 to 3, characterized in that the guide plates ( 3 '') are arranged adjustable and fixable while maintaining their axially parallel arrangement to the burner axis ( 11 ).

5. Oil evaporation burner according to claim 4, characterized in that the tubes ( 12 ) about their axis ( 12 ') are formed and arranged in a rotationally adjustable bar.

6. Oil evaporation burner according to one of claims 1 to 5, characterized in that the nozzle (D) is adjustable along the burner axis ( 11 ).