DE2133126A1 - Nach dem prinzip der druckzerstaeubung arbeitender oelbrenner - Google Patents

Description

• Nach dem Prinzip der Druckzerstäubung arbeitender Ölbrenner Die Erfindung betrifft einen nach dem Prinzip der Druckzerstäubung arbeitenden Ölbrenner, dessen Brennkopf eine von einer Pumpe aus mit Öl gespeiste und den Strahl zerstäubten Öls im Bereich des Brennkopfaustritts in den Brennraum einspritzende Zerstäuberdüse besitzt, wobei die Verbrennungsluft dem Brennkopf von einem Gebläse aus zugefördert wird.
• Gemäß der Erfindung ist bei dem neuen Ölbrenner vorgesehen, da13 der die Zerstäuberdüse rohrartig umgebende Brennkopf in den in Strömungsrichtung gesehen unmittelbar nach dem Düsenaustritt folgenden Bereich eine Verengung aufweist, die anschließend in eine trichterförmige Erweiterung übergeht, Hierbei kann z.B. der Brennkopf im Bereich unmittelbar nach dem Düsenaustritt eine venturirohrartige Verengung mit nachfolgender Erweiterung aufweisen, wobei zweckmäßig die Erweiterung unter einem mittleren spitzen Winkel von 30 bis 600 mit der Längsmittelachse des Strahles erfolgt. Die erfindungsgemäße Anordnung bringt den Vorteil mit sich, daß durch die sich an den Düsenauslaß anschließende Verengung der dem Brennstoffstrahl erteilte Drall verstärkt wird. In dem der Verengung entsprechenden Unterdruckgebiet ergeben sich große Geschwindigkeiten, was, da nunmehr die Differenz zwischen der Ölgeschwindigkeit und der Luftgeschwindigkeit groß ist, zu einer Verbesserung der Aufbereitung des Öls führt. Die anschließende Erweiterung stellt eine Art Diffusor dar, in dem ein kleiner Druckrückgewinn stattfindet, der vor allem jedoch eine Rückströmung hervorruft, mit der heiße Gase aus dem Bereich der Flamme bzw. aus der Brennkammer zur Unterstützung der Verbrennung zurückgeführt werden, was besonders dann von Vorteil ist, wenn gemäß weiterer Erfindung im Bereich der Verengung die diese begrenzende Wandungspartie zweckmäßig mehrere Durchbrücke oder Kanäle besitzt, durch die hindurch der Bereich außerhalb der die Verengung begrenzenden Wandung mit dem Bereich innerhalb dieser Wandung in Verbindung steht. Insgesamt bringt die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil mit sich, daß eine kurze, kugelförmige Flamme erzielt werden kann, die in jede Brennkammer paßt.
• In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Brennkopfes gemäß der Erfindung in einem axialen Schnitt und in schematischer Darstellung, Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform eines Brennkopfes gemäß der Erfindung ebenfalls in einem axialen Schnitt in Teildarstellung und in schematischer Darstellung, Fig. 3 eine erste Ausführungsform einer Regelungsmöglichkeit gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung, Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform der Anordnung nach Fig. 3 ebenfalls in schematischer Darstellung und Fig. 5 einen Brenner gemäß der Erfindung in Gesamtan- Sicht in einer Seitenansicht geschnitten und in schematischer Darstellung, während Fig. 5a die Anordnung nach Fig. 5 in einer Draufsicht zeigt.
• Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich um nach dem Prinzip der Druckserstäubung arbeitende Ölbrenner, deren Brennköpfe eine von einer Pumpe aus mit Öl gespeiste und den Strahl erstäubten Öls im Bereich des BrennkopSaustritts in den Brennraum einspritzende Zerstäuberdüse besitzen, wobei die Verbrennungsluft dem Brennkopf von einem Gebläse aus zugefördert wird.
• Bei der Anordnung nach Fig. 1 besitzt der die Zerstäuberdüse 1 rohrartig umgebende Brennkopf 2 in dem in Strömungsrichtung gesehen unmittelbar nach dem Düsenaustritt 3 folgenden Bereich eine Verengung 4, die anschließend in eine trichterförmige Erweiterung 5 übergeht, so daß sich insgesamt das Bild einer venturirohrartigen Verengung mit 'nachfolgender Erweiterung im Bereich unmittelbar nach dem Düsenaustritt ergibt. In diesem speziellen Falle ist die Serstäuberdüse 1 mit der Ölzuführungsleitung la von einem Mantelrohr 2a umgeben, das seinerseits vom Brennkopf 2 umgeben ist, der eine rohrartige Schutzhüllenpartie 2' enthält, an die sich die oben erwähnte Verengung und die darauffolgende Erweiterung anschliessen.
• Die Verengung oder Einschnürung kann hierbei so stark sein, daß der Durchmesser a fast demjenigen des Austritts 3a aus dem Mantelrohr 2a entspricht. Die Erweiterung ist trichterförmig ausgebildet und erfolgt unter einem mittleren spitzen Winkel Ot von etwa 30 bis 600 mit der Längsmittelachse 7 des Strahles. Insgesamt ergibt sich hierbei ein Strömungsbild, das durch die Pfeile 8, 9 und lo dargestellt ist. Gemäß den Pfeilen lo erfolgt hierbei eine Rückströmung zur Flammenwurzel hin, durch die heiße Gase an die Brennstelle zurückgebracht werden, was eine Erhöhung der Zündenergis zur Folge hat.
• Bei diesem in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispiel ist die Anordnung so getroffen, daß die die Verengung und die anschließende Erweiterung bildenden Wandungsteile mit der Wandung des eigentlichen Brennkopfes, d.h. der Schutzhüllenpartie 2' aus einem Stück bestehen.
• Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Wandung des eigentlichen Brennkopfes, d.h. der Schutzhüllenpartie 11, welche die Zerstäuberdüse 13 ebenfalls rohrartig umgibt, von den Wandungsteilen 14, welche die an die Verengung anschließende Erweiterung bilden, getrennt, so daß zwischen ihnen ein zweckmässig ringförmiger Spalt vorhanden ist.
• Die Verengung 15 wird hierbei durch Wandungsteile der Schutzhüllenpartie des Brennkopfes im Bereich von dessen Mündung gebildet, während die die auf die Verengung folgende Erweiterung 16 bildenden Wandungspartien sich etwa wie in Fig. 1 erweitern. Diese Wandungspartien können aus Blech oder Metall gebildet sein, bei der Ausführungsform nach Fig. 2 haben diese Wandungspartien, die hier mit 14 bezeichnet sind, im Querschnitt die Form eines sich von der Brennkopfmündung weg verjüngenden ragflügelprofile, dessen Längssymmetrieachse zu derjenigen des Ölstrahls schräg verläuft, indem sie mit dieser Längssgmmetriea chse einen spitzen Winkel X l bildet, und sich in Strömungsrichtung des Öls gesehen von ihr entfernt. Die sich verjüngende Endpartie des Brennkopfs ragt in die Brennkammer hinein, deren Wand bei 17 angedeutet ist, während die Wandungspartien 14, welche die Erweiterung umgeben und bilden, mit der Brennkopfwandung einen Spalt 18, 19 bilden, durch den aus der Brennkammer zurückgefuhrte heiße Gase gemäß Pfeil 20 dem aus dem Brennkopfauslaß austretenden Strahl 21 wieder zugeführt werden.
• Hierbei liegen innerhalb der Brennkammer dem in sie hineinragenden Teil des Brennkopfes die die Erweiterung bildende Wandungspartie unter Freilassung von Kanälen gegenüber, die den Raum innerhalb der Brennkammer mit dem durch die Verengung und die anschließende Erweiterung gebildeten Raum in Verbindung setzen.
• Bei beiden oben dargestellten Ausführungsbeispielen ist zu erkennen, daß die die Verengung und die anschließende Erweiterung begrenzende Wandung entlang einer Kurve verläuft, die in Strömungsrichtung gesehen zwei Umkehrpunkte (a und b in Fig. 1 und c und d in Fig. 2) aufweist.
• Es ist aus der Zeichnung und den obigen Darlegungen zu' erkennen, daß die Verengung und die Erweiterung so ausgebildet, angeordnet und einander zugeordnet sind, daß der Strahl nach dem Austritt aus der Zerstäubungsdüse unter dem Einfluß der innerhalb des Brennkopfes gemäß den Pfeilen 8a, 9a ankommenden Luft sich zu einer kugelförmigen oder ballartigen Gebilde erweitert, wobei im Inneren der Kugel eine Rtickströmung gemäß Pfeil lo zur Flammenwurzel hin unmittelbar nach dem Austritt des Strahles aus der 2erstäubungsdüse erfolgt.
• Aus Fig. 3 und 4 ist ZU erkennen, daß beim,neuen Brenner dem Gebläse zum Fördern der Verbrennungsluft ein Nengenregelorgan zugeordnet ist, das mit dem Regelorgan für die geförderte Brennstoffmenge so gekuppelt ist, daß die Verstellung des einen Organs eine entsprechende Verstellung des anderen Organs selbsttätig nach sich zieht. Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist der Ölbrenner mit einer sogenannten Rücklaufdüse ausgestattet, die bei 25 schematisch angedeutet ist und von der eine Rücklaufleitung 26 zum Ölvorratsbehälter zurückgeht, die von einem Rücklaufventil 27 beherrscht wird, dessen Verschlußglied von einem Stellmotor 28 aus verstellt werden kann. Hierbei dient der Stellmotor, der mit dem Rücklaufventil bzw.
• dessen Verschlußglied über das Getriebe 29, verbunden ist, gleichzeitig auch zur Betätigung des Mengenregelorgans für die Verbrennungsluft, Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zum Fördern der Verbrennungsluft ein Querstromgebläse vorgesehen, dessen Laufrad eine keilförmige Wirbelzunge zugeordnet ist, die zwei einen spitzen Winkel von z.B. 20 bis 600 miteinander bildende Schenkel besitzt und deren saugseitiger Schenkel mit dem laufradumfang einen sich in Umlaufrichtung erweiternden Spalt bildet. Es ist aus der Zeichnung zu erkennen, daß die keilförmige Wirbelzunge mit Hilfe des Stellmotors 28 um eine zur Drehachse des Laufrades parallele Achse 31 verdreht werden kann, wobei dieser Stellmotor auch mit der Wirbelzunge über ein Getriebe, das bei 32 dargestellt ist, verbunden ist. Bei der Ausftihrungsform nach Fig. 4 dient zum Fördern der Verbrennungsluft ebenfalls ein Querstromgebläse, dessen Laufrad eine keilförmige Wirbelzunge 35, zugeordnet ist, die zwei einen spitzen Winkel von z.B. 20 bis 60° miteinander bildende Schenkel besitzt und deren saugseitiger Schenkel mit dem Laufradumfang einen sich in Umlaufrichtung erweiternden Spalt bildet. Diese keilförmige Wirbelzunge ist ebenfalls'um eine zur Drehachse des Laufrades parallele Achse 36 verdrehbar, und zum Verdrehen der Wirbelzunge ist ein Organ 37 vorgesehen, das als Handbetätigungsorgan oder auch als Stellmotor ausgebildet sein kann und das gleichzeitig auch zum Betätigen des Regelorgans 38 für den Druck der Pumpe 39 dient, mit dem es über ein Getriebe gekuppelt sein kann. Diese Ausführungsform ist insbesondere für kleine Regelbereiche und für eine begrenzte Anzahl von Regelvorgängen vorgesehen.
• Die Wirbelzunge und das Laufrad sind hier nur schematisch und in Seitenansicht dargestellt.
• Aus Fig. 5 und 5a ist zu erkennen, daß man erfindungsgemäß das Gebläse zum Fördern der Verbrennungsluft, das bei 39a angedeutet ist, mit dem Antriebsmotor 40 an der einen Seite einer Unterlagenplatte 41 anordnen kann, von deren anderen Seite der Brennkopf 42 vorsteht, wobei es innerhalb eines Gehäuses 42a angeordnet ist, das aus der Unterlagenplatte und einer auf dieser aufgesetzten Kappe besteht. Diese Kappe kann aus schallisolierendem Material bestehen, sie kann evtl. auch schallisolierendes Material enthalten. Das Gehäuse besitzt Lufteinlaßöffnungen 43, wobei die Luftführung zwischen den Lufteinlaßölhungen und Gebläse innerhalb des Gehäuses so ausgebildet ist, daß die Förderluft beim Eintritt in das Gebläse am Antriebsmotor vorbeistreicht. Es ergeben sich hier verschiedene Vorteile, nämlich eine niedrige Bauweise, so daß Platz gespart werden kann, einfache Herstellungsmöglichkeiten, weil man die Unterlagenplatte gießen kann, ohne daß Querkerne erforderlich sind, so daß also die Werkzeuge einfach sind und wenig kosten. Weiterhin z-ei hnet sich die neue Anordnung durch eine einfache Montage und eine uirl iie Wartung des Brennkopfes aus, da für soltie Zwecke nicht mehr der gesamte Brenner auagebaut werden muß. Weitere Vorteile bestehen darin, daß das Luftverstellorgan ein-Lach zu betätigen ist und daß hiermit gleichzeitig sch das Regelorgan für den Brennstoff betätigt werden kann.
• Die oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes zeichnen sich durch platzsparende, niedrige Bauweise und einfache Herstellungsmöglichkeit (einfaches Werkzeug, niedrige Werkzeugkosten) aus. Die Montage und die Wartung sind einfach, ebenso ist es einfach, das Gerät den jeweiligen Gegebenheiten entsprechend einzustellen.

Claims (23)

Ansprüche

1. Nach dem Prinzip der Druckzerstäubung arbeitender Ölbrenner, dessen Brennkopf eine von einer Pumpe aus mit Öl gespeiste und den Strahl zerstäubten Öls im Bereich des Brennkopfaustritts in den Brennraum einspitzende Zerstäuberdüse besitzt, wobei die Verbrennungsluft dem Brennkopf von einem Gebläse aus zugefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der die Zerstäuberdüse rohrartig umgebende Brennkopf in dem in Strömungsrichtung gesehen unmittelbar nach dem Düsenaustritt folgenden Bereich eine Verengung aufweist, die anschließend in eine trichterförmige Erweiterung übergeht.

2. Ölbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkopf im Bereich unmittelbar nach dem Düsenaustritt eine venturirohrartige Verengung mit nachfolgender Erweiterung aufweist.

3. Ölbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung einen Durchmesser besitzt, der fast demjenigen der Düse entspricht und vorzugsweise nur um einen geringen Betrag größer als dieser ist.

4. Ölbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Zerstäubungsdüse mit der Ölzuführungsleitung ton einem Mantelrohr umgeben ist, das seinerseits vom Brennkopf umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung einen Durchmesser besitzt, der fast demjenigen des Austritts aus dem Mantelrohr entspricht.

5. Ölbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung unter einem mittleren spitzen Winkel von 30 bis o mit der Längsmittelachse des Strahls erfolgt.

6. Ölbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung und die Erweiterung so ausgebildet, angeordnet und einander zugeordnet sind, daß der Strahl nach dem Austritt aus der Zerstäubungsdüse sich zu einem kugelförmigen Gebilde erweitert, wobei im Inneren der Kugel eine Rückströmung zur Flammenwurzel unmittelbar nach dem Austritt des Strahls aus der Zerstäubungsdüse erfolgt.

7. Ölbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl sich nach dem Austritt aus der Zerstäubungsdüse unter dem Einfluß der innerhalb des Brennkopfes ankommenden Luft sich erweitert, bis er etwa einen Drall bildet, in dessen Innerem die Rückströmung erfolgt.

8. Ölbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Verengung die diese begrenzende Wandungspartie zweckmäßig mehrere Durchbrüche oder Kanäle besitzt, durch die hindurch der Bereich außerhalb der die Verengung begrenzenden Wandung mit dem Bereich innerhalb dieser Wandung in Verbindung steht.

9. Ölbrenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der die Verengung und die anschließende Erweiterung aufweisende Teil des Brennkopfs in die Brennkammer hineinragt und die Kanäle und Durchtitiche in der die Verengung umgebenden Wandung sich innerhalb der Brennkammer befinden.

lo. Ölbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verengung und die anschließende Erweiterung begrenzende Wandung entlang einer Kurve verläuft, die in Strömungsrichtung gesehen zwei Umkehrpunkte hat.

11. Ölbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verengung und die anschließende Erweiterung bildenden Wandungsteile mit der Wandung des eigentlichen Brennkopfes aus einem Stück bestehen.

12. Ölbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungsteile, welche die an die Verengung anschließende Erweiterung bilden, von der Wandung des Brennkopfes unabhängig und separat sind und mit dieser Brennkopfwandung einen Spalt bilden, durch den aus der Brennkammer zurückgeführte heiße Gase dem aus dem Brennkopfauslaß austretenden Strahl wieder zugeführt werden.

13. Ölbrenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung durch Wandungsteile des Brennkopfes im Bereich von dessen Mündung gebildet wird.

14. Ölbrenner nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet daß die die au die Verengung folgende Erweiterung bildenden Wandungspartien im Querschnitt die Form eines sich von der Brennkopfmündung weg verjüngenden Tragflügelprofils haben, dessen Längssymmetrieachse zu derjenigen des Ölstrahls schräg verläuft, indem sie sich in Strömungsrichtung des Öls gesehen von ihr entfernt.

15. Ölbrenner nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die sich verjüngende Endpartie des Brennkopfes in die Brennkammer hineinragt, wobei innerhalb der Brennkammer ihrem in sie hineinragenden Teil des Brennkopfs die die Erweiterung bildende Wandungspartien unter Freilassung von Kanälen gegenüberliegen, die den Raum innerhalb der Brennkammer mit dem durch die Verengung und die anschließende Erweiterung gebildeten Raum in Verbindung setzt.

16. Ölbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gebläse zum Fördern der Verbrennungsluft ein Mengenregelorgan zugeordnet ist, das mit dem Regelorgan für die geförderte Brennstoffmenge so gekuppelt ist, daß die Verstellung des einen Organs eine ents,rechende Verstellung des anderen Organs selbsttätig nach sich zeht.

17. Ölbrenner nach Anspruch 16, der eine sogenannte Rücklaufdüse besitzt, von der eine Rücklaufleitung zum Ölvorratsbehälter zurückgeht, die von einem Rücklaufventil beherrscht wird, dessen Verschlußglied von einem Stellmotor aus verstellt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor gleichzeitig auch zur Betätigung des MengenDgelorgans für die Verbrennungsluft dient.

18. Ölbrenner nach Anspruch 17, bei dem zum Fördern der Verbrennungsluft ein -.uerstromgebläse verwendet wird, dessen Laufrad eine keilförmige Wirbel zunge mit zwei einen spitzen Winkel von z.B. 20 bis 600 bildenden Schenkeln zugeordnet ist, deren saugseitige Schenkel mit dem Laufradumfang einen sich in USaufrichtung erweiternden Spalt bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die keilförmige Wirbel zunge um eine zur Drehachse des Laufrades parallele Achse verdrehbar ist und der Stellmotor für das Rücklaufventil gleichzeitig zum Verdrehen der Wirbelzunge dient.

19. Ölbrenner nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor sowohl mit der Wirbel zunge als auch mit dem Verschlußglied des Rücklaufventils über ein Getriebe verbunden ist.

20. Ölbrenner nach Anspruch 19, bei dem zum Fördern der Verbrennungsluft ein Querstromgebläse dient, dessen Laufrad eine keilförmige Wirbel zunge mit zwei einen spitzen Winkel von z.B. 20 bis 600 miteinander bildenden Schenkeln zugeordnet ist, deren saugseitiger Schenkel mit dem Laufradumfang einen sich in Umlaufrichtung erweiternden Spalt bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die keilförmige Wirbelzunge um eine zur Drehachse des Laufrades parallele Achse verdrehbar ist und das Organ zum Verstellen der Wirbelzunge, z.B. ein Handbetätigungsorgan, ein Motor, usw., gleichzeitig auch zum Betätigen des Regelorgans für den Pumpendruck dient, z.B. indem es mit diesem über ein Getriebe gekuppelt ist.

21. Ölbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse zum Fördern der VerbrennuzEsluft mit dem Antriebsmotor an der einen Seite einer Unterlagenplatte angeordnet ist, von deren anderen Seite der Brennkopf vorsteht.

22. Ölbrenner nach Anspruch 21, dadurch gek-ennzeichlletS daß das Gebläse zum Fördern der Verbrennungsluft mit dem Antriebsmotor innerhalb eines aus der Unterlagenplatte und einer auf dieser aufgesetzten Kappe bestehenden Gehäuses angeordnet sind, dessen Wandung Lufteinlaßöffnungen besitzt, wobei die Luftführung zwischen den Lufteinlaßöffnungen und dem Gebläse innerhalb des Gehäuses so ausgebildet ist, daß die Förderluft bei dem Eintritt in das Gebläse am Antriebsmotor vorbeistreicht.

23. Ölbrenner nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß das das Gebläse und den Antriebsmotor enthaltende Gehäuse von einer Kappe aus schallisolierendem Material überdeckt ist.