DE2212321A1 - Brenneranordnung - Google Patents

Description

DIPL-ING. HANS W. SCHÖNING Λί MR7 1Q7?

PATENTANWALT 2000 HAMBURG 1 ¹^' ' ^lllt· '«" *-

Mönckebergstraße 31

(am Rathausmarkt) '

2212321 Telefon (0411) 33 80 85

KOIOHRlIJtI COMPAMT

780 I. Watsr Street

Milwaukee, V/tsc. 53 202 /USA Anwaltsakte: 2953

Brenneranordnung Kurzfassung

Mit einer Brennerdüse wird ein Gemisch aus Heizöl und Luft in ein Brenaerrolsr eingeblasen» das einen mit Mittelöffnung versehenen IPlsssttenrüekhaltekopf enthält, der die Gestalt eines Kegelstumpfes hat, dessen kleineres End© der Düse angewandt ist und dessen weites Ende an die Innenwand dec Bremaerrohres anschließt„ Die dusenseitige Brennerrohraone, die den konischen Flaimnenrückhaltekopf umgibt, wird mit Druckluft versorgt« Am FlaraiEenriiekhaltekopf vorgesehene Längsschlitze mit am einen Schlitzrand nach außen abgebogenen flügelartigen Leitflächen münden sowohl am äußeren Umfang als auch am kleineren Ende des PlasiMeiiriickhaltekopfes, um die Luft aus der Drucksone innerhalb des Flammenrtickhaltekopfes entsprechend einem axial gerichteten Wirbel zu bewegen·

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KONTENiDRESDNERBANK₁KONTOSeOTSSS - POSTSCHECK HAMBURG 198523

Zusätzliche kreisförmige Öffnungen im koniecben Flammenrüekhaltekopf sind ringförmig in geringem Abstand neben dem weiten Kegelende angeordnet, wobei die Schlitze an einigen der kreisförmigen öffnungen enden. Diese öffnungen stellen zusätzliche Kanäle dar, durch die die Luft aus der Druckzone in Richtung der Achse des Flammenrüokhaltekopfes bewegt wird.

Die vorliegende Erfindung nimmt auch Bezug auf zwei am gleichen Sage mit gleicher Priorität von der gleichen Anmelderin eingereichte deutsche Patentanmeldungen (Heizvorrichtung - !Pragbare Heizvorrichtung) .

Die Erfindung betrifft eine Brenneranordnung für flüssige und gasförmige Brennstoffe, in der der Brennstoff von einer Düse abgegeben und in einer beschränkten Verbrennungszone verbrannt wird, um Wärme für Klima« und Heizungsanlagen, Warmwasserbereiter, kleine Dampferzeuger und dergl. zu liefern.

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IHisenforeimer werden wegen ihrer baulichen Einfachheit und Betriebsflexibilität in vielen Installationen verwendet. Es ist jedoch sehr schwierig, mit solchen Heizvorrichtungen sehr effektive Luft-Brennstoff-MJeraische zu erhalten»

Diese Schwierigkeiten sind besonders ausgeprägt, wenn die Verbrennungszone diemensionsmäßig beschränkt ist, da in diesen Pällen nur eine geringere Wahrscheinlich» kelt für das Entstehen idealer Brennstoffgemische besteht. So waren alle früheren Versuche, Düsenbrenner in gedrungen ausgebildeten Heizeinrichtungen zu verwenden, meistens gekennzeichnet durch eine unvollständige Verbrennung, mit der daraus folgenden Vergiftung des Abgasstromes und dem geringen thermischen Wirkungsgrad. Schwierigkeiten entstehen auch durch die Tendenz dieser Einrichtungen, Ablagerungen auf den Wänden der Brennkammer zu erzeugen. Solche Ablagerungen führen zu unkontrollierten Unregelmäßigkeiten des Brennvorganges.

Obwohl solche Schwierigkelten auch bei Einrichtungen vorhanden sind, die sowohl Brennöl als auch Gas verwenden, sind die Schwierigkeiten besonders ausgeprägt bei Heizöl. Der flüssige Zustand des Brennstoffes verhindert dss Entstehen eines effektiven Luft-Brennstoff-Gemisches

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in einem kleinen Brennraum. So ergab sich, wenn eine gedrungene Ausbildung und eine hochgradige reine Verbrennung gefordert wurde, ein Irend zur Verwendung von Brenngasen, obwohl dies bezüglich der zu beachtenden Sicherheitsfaktoren und des komplizierten Gesamtaufbaues unbequem ist.

Bin typisches Beispiel für diesen Trend sind Absorptionskühler für Raum-Klimaanlagen, die praktisch sehr gedrungen ausgebildet sein müssen» Allein die Bauelemente für den eigentlichen Absorptionskreislauf sind schon sehr voluminös, so daß nur wenig Raum für die Brenneranordnung verbleibt. Solche räumlichen Beschränkungen führten vor der vorliegenden Erfindung zur bevorzugten Verwendung von Gasbrennern.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Itretraeranordnung für flüssige und gasförmige Brennstoffe, die eine kleine sehr intensive Flamme erzeugt und einen sehr hohen Verbrennungswirkungsgrad hat. Vorzugsweise soll mit einem ölbrenner in einer kleinen Verbrennungssone ein effektives Luft-Öl-Geoiscta so erzeugt werden, daß unvollständig verbrannte ölpartikel nicht auf Brennerwandungen auftreffen können.

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Die erfindungsgemäß ausgebildete Brenneranordnung besteht sus einem zylindrischen Brennerrohr mit einem offenen Auslaßende, einer koaxial im Brennerrohr angeordneten Düse, mit der der Brennstoff in Richtung zum offenen Auslaßende des Brennerrohres gefördert wird, einem Flaimsenrückhaltekopf innerhalb des Brennerrohres vor der Düse und einer Anordnung zur Brseugung einer Druckluftzone am düsenseitigen Ende des Iflammenrüokbaltekopfes. Der Flamraenrüekhaltekopf ist ein dünnwandiger kegelstumpfförmiger Körper. Das weite Ende des Kegele hat einen Durchmesser, der dem Innendurchmesser dee Brennerrohres entspricht, so daß er an der Innenwand des Brennerrohres anschließt. Das engere Ende des kegelförmigen Plaramenrtiokhaltekopfes befindet sich in geringem Abstand vor der Düse und ist dieser gegenüber vollständig geöffnet bei einem Durchmesser, der so gewählt ist, daß der aus der Düse austretende Brennstoff in das Innere des Flammenrüekhaltekopfes eintreten kann, ohne dessen Wände zu berühren.

Das Innere des FLammenrückhaltekopfes wird begrenzt von einer konischen Rotationsfläche, die durch naoh innen vorragende Teile unterbrochen wird. In regelmäßigen Abständen sind um die Achse des Flamraenrüekhaltekopfes herum Längssehlitze vorgesehen, diejeweils am engen Ende

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des Flammenrttckhaltekopfes offen sind. Bas Material des Plammenrttckhaltekopfes 1st entlang des einen Randes der Schlitze winklig umgebogen, im eine Reihe von schräggestellten flügelartigen Leitflächen zu bilden, die schraubenförmig zur Achse des FlammenrUckhaltekopfes verlaufen. Bei einer solchen Ausbildung muß die Luft aus der Druckzone hinter und um den Flammenrttokhaltekopf herum in das Innere des Kopfes in Form eines Wirbels eintreten, wodurch eine seitliohe Flammenausdehnung verhindert wird und es zu einem verbesserten Luft-Brennstoff-Gemisch in der Verbrennungszone kommt.

Der Flammenrückhaltekopf hat vorzugsweise zusätzliche Luftkanäle in geringem Abstand neben dem weiten Bnde des Segels. Diese zusätzlichen Luftkanäle können einfache Bohrungen sein, deren Achsen die Längsachse des Flaaraenrftckhaltekopfes schneiden. Die öffnungen sind vorzugsweise regelmäßig über den Umfang des Kopfes verteilt und mindestens einige von ihnen können die Enden der Längssohlitze an dem vom engen Bnde dee Kopfes abgelegenen Bnde anschneiden. Die durch die Öffnungen eintretende zusätzliche Luft wird in den Flammenbereich eingeblasen und vermindert die Flammenausdehnung, so daß die Flamme In unmittelbarer Nähe des konischen Kopfes bleibt. Diese zusätzliche Luft dient auch als Abschirmung für

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die rohen oder unvollständig verbrannten Brennstoffteile, die sonst gegen die Wandungen des in Strömungsriehtung hinten liegenden Seiles des Flammenrttckhalte*· kopfes und des Brennerrohres treiben, so daß Rußablagerungen an diesen Stellen verhindert werden.

Die Düse selbst ist vorzugsweise eine Ansaugdüse, bei der die Druckluft mit hoher Geschwindigkeit durch einen Kanal gewirbelt wird, der die mittig angeordnete Brennölleitung umgibt. Me am Düsenelnsats austretende Luft reißtölpartikel mit, so daß sum Auslaßende des Brennerrohres ein öl~Luft-Gemiseh geschleudert wird.

Bei« Bau von Brennern mit diesen Düsen Ist es günstig, wenn der Wirbel der an der Suse austretenden PrieSrluft die entgegengesetzte Richtung hat wie der Wirbel der Hilfsluft, die von ;den auswärts geneigten Flügeln an den Rändern der Längsschlitee in das Innere des Flaamenrückhaltekopfes geleitet wird. Diese Gegenstroaanordnung fördert das Zerschlagen der öltröpfchen und die wirkungsvolle Mischung der Luft mit den diepergierten ölpartikeln.

Der Abstand der Düse vom engen Ende des Flammenrückhaltekopfes und die Größe der Flügel an diesem Teil des Kopfes

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sind ebenfalls wesentliche Paktoren für die 3Srz:l©lung einer maximalen Verbrennung. Vorzugsweise hßt die Düse vom engen Endes dee Plammenrttckhaltekopfes eine solche Entfernung, daß der sichtbare Seil der Flamme neben oder nahe am engen Ende des Kopfes liegt. Der Durchmesser am engen Ende des Rückhaltekopfes sollte klein sein und die flügelartigen Leitflächen sollten eine erhebliche Länge haben bei erheblicher Neigung. Das mit einer solchen Konstruktion erzielbare Volumen der wirbelnden Luft ist groß und führt zu guten Betriebsbedingungen.

Der erfindungsgemäße Brenner hat ganz hervorragende Eigenschaftenο Die erzeugte !Flamme ist klein und hellgelb und hat ein wirbelartiges Aussehen. Ee hat sich herausgestelltj daß erfindungsgemäße ölbrenner nur ein Verbrsntmngsaoneuvolumen benötigen, das nur ein Drittel so groß ist wie das Verbrennungszonenvolumen bei konventionellen ölbrennern.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht 1st.

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In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Wasserkühlere für eine Klimaanlage, welche eine erfinäungsgemäße Heizvorrichtung enthält,

Pig» 2 einen horizontalen Querschnitt gemäß der

Schnittlinie 2-2 der Fig. 1 durch die Brenneranordnung, das Gehäuse und den Wärme* empfänger,

Fig. 3 eine leilansicht in Richtung 3-3 der Fig· hei abgenommener Bedienungewand des Kühlergehäuses zur Erläuterung der Versorgungseinheit für die Zufuhr von Brennstoff und luft zum Brenner,

Fig. 4 eine ähnliche Ansicht der Versorgungseinheit gemäß der Linie 4-4 der Fig. 3»

Fig. 5 einen vertikalen Querschnitt durch Brenneranordnung; und Wärmeaufnahmekammer des Austreiber8 für den Kühler der Fig. 1,

Flg. 6 eine Stirnansicht der Brenneranordnung der Figo 2 und 5,

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Brenneranordnung,

Flg. 8 einen leilquerschnitt gemäß der Schnittlinie 8-8 der Fig. 6 mit der Zündvorrichtung des Brenners,

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Fig. 9 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie

9-9 der Fig. 6, bei in Ansicht dargestelltem Plammenrüekhaltekopf des Brenners, wobei die Brennstoff Versorgung atm Düsenkopf so dargestellt ist, als läge sie in der Zeichenebene,

Pig.10 einen Teilquerschnitt gemäß der Schnittlinie 10>10 der Pig. 9 mit den Luft- und Brennstoffkanälen im DUsenteil des Brenners,

Pig.11 einen Querschnitt durch den Hilfsluftanschluß gemäß der Schnittlinie 11-11 der Pig. 7 xait Blick auf das Einlaßende des Plammenrückhaltekopfes und

Pig.12 eine Stirnansicht des Hilfsluftanschlusses der Pig. 11 von außen.

Obwohl die Erfindung auch für andere Anwendungen und in anderem Zusammenbau brauchbar ist, 1st sie immer dann besonders geeignet, wenn ein gedrungener Aufbau und eine sehr effektive Verbrennung gefordert wird. Der kompakte Wasserklihler 1 der Pig. 1 ist eine spezielle bevorzugte Anwendung und soll hier dasu dienen, die findung näher su erläutern.

Per Wasserkühler 1 ist ein kleiner Bauteil, der in

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einem Absorptionskühlkreis einer Raum-Klimaanlage durchlaufendes Wasser kühlt. Bekmrat erweise benötiget! solefe© Absorptionsktthler einen Austreiber, in dem relativ hohe Drücke und Temperaturen aufrechterhalten werden» um absorbierten Dampf, beispielsweise Ammoniak, aus einer Lösung auszutreiben. Dieser Dampf wird dann in die flüssige Phase kondensiert und über ein Expansionsventil einem Verdampfer zugeführt, der in wärmeübertragender Beziehung zu dem zu kühlenden Wasser steht» Der Hiederdruckdampf wird dann in einem Absorber wieder in flüssige Lösung gebracht und die flüssigkeit zum Austreiber zurückgepumpt, um den Zyklus zu vervollständigen.

Offensichtlich werden auch noch weitere Bauteile benötigt, um die verschiedenen Eunktlonen des voÄesearie» benen Absorberkreislaufes zu vervollständigenο So let der Raum in dem Gehäuse 2 des kompairtea Gerätes der Fig. 1 für die Unterbringung des Wämeerseugere für den Austreiber sehr beschränktο

Pig. 2 lässt erkennen, daß die Heizvorrichtung, die dem Austreiber der Kältemaschine die Wärme liefert, aus Bauteilen besteht, die in der Fähe des Kühlerbodens 3 angeordnet sind, und daß diese Bauteile von der zur Wartung zu öffnenden Gehäuseseite 4 zugänglich sind.

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Der Wärmeempfänger 5 in lig. 2 imd 5 iür den Austreiber des Kühlere besteht aus einem Metallgehäuse 6, das mit einer feuerfesten Auskleidung ? versehen 1st. Per Wärmeempfanger ist ein aufrechtstehender Zylinder» so daS der Hauptteil des Austreibers 8 koaxial unmittelbar über :dem Wärmeempf anger angebracht wird, damit die Wärme mit höchstem Wirkungsgrad zum Wärmeaustauscher des Austreibers übertragen werden kann» Der in Pig. 5 schematisch dargestellte Wärmeübertrager 9 ist kein Seil der vorliegenden Erfindung. Der Wärmeempfänger 5 kann in vertikaler Richtung eine Abmessung von 15 oder 18 cm haben·

Die Heizvorrichtung besteht aus zwei Hauptteilen, nämlich einem Brenner 10, der am W&rmeempfanger 5 befestigt let Uta einer Versorgungeeinheit 11, die getrennt vom Brenner auf dem Boden 3 des Kfthlergehäuses 2 befestigt 1st· Strömungsmittelleitungen und elektrische Kabel verbinden die beiden Bauteile In nachfolgend noch ausführlich ssu erläuternder Weise.

Der Brenner 10 ragt in eine öffnung der Vertikalwand des Wärmeempfangers 5 hinein (Flg. 2 und 5). Zu diesem Brenner gehört ein Msenkörper 12 mit einem Brennstoff einlaß 14, einem PrimMrlufteinlaB 16 und einem Hilfslufteinlaß 18.

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Zur Versorgungseinheit 11, welche die Strömungemittel den Anschlüssen 14»16 und 18 zuführt, gehört ein Hotor 2O₉ der von einem Spannbügel 22 gehalten wird und an beiden Enden der Motorwelle Antriebemöglichlreiten hat. Das eine Wellenende des Motors 20 dient zum Antrieb einer Primärluftpumpe oder eines Kompressors 24» beispielsweise wie ihn die USA-Patentschrift 3 256 003 der Anmelderin zeigt. Pie Beschreibung dieser Patentschrift kann ggf. sum ausgiebigeren Verständnis des inneren Aufbaus des Kompressors 24 herangezogen werden. Hier erscheint es ausreichend, darauf hinzuweisen, daß der Kompressor 24 die Luft aus dem Inneren des Kühlergehäuses 2 absaugt und komprimiert dem Primärlufteinlaß 16 des Brenners über eine Leitung 26 zuführt. Der Kompression sgr ad des Kompressors 24 braucht nicht groß zu sein, denn es zeigte sich, daß ein Druck von etwa 0,28 kg/cm gentigt *

Das andere Zeilenende des Motors 20 dient zum Antrieb eines HilfslÜfters 28, der als Zentrifugalpumpe arbeitet. Der Hilfslttfter empfängt die Luft über eine nicht dargestellte Axialöffnung und fördert sie mit erhöhtem Druck über einen aia Umfang vorgesehenen Auslaß in einen Schlauch 30, der mit dem Hilfslufteinlaß 18 des Brenners verbunden ist.

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-H-

Das Heizöl wird von einer kleinen elektromagnetisch betätigten Brennstoffkolbenpumpe 32 gefördert, die in der Versorguiigseinheit 11 vorgesehen ist« Zu dieser Pumpe 32 gehört ein Einlaß 34» von dem eine Leitung zum Heizölbehälter führt. Diese letzterwähnten Bauelemente, die zum Stande der Technik gehören, sind nicht la einseinen in den Zeichnungen dargestellt. Der Ausgang der Punpe 32 ist mit einer Leitung 36 verbunden, die zu einem Regler führt, der seinerseits mit dem ölelnlaB 14 dee Brenners über eine Leitung 40 verbunden ist.

Der bsdarfsabhängig regelnde Brennstoffregler 38 ist vorzugsweise ein Membranventil» wie es in der USA-Patentachrift 3 298 418 der Anmelderin dargestellt und beschrieben iat. Dieser Brennstoffregler 38 liefert der Düse unabhängig von Niveauschwankungen eine konstante Brennstoffmenge, solange das Brennluftsystem ordnungsgemäß arbeitet und Heizöl an der Düse benötigt wird* Der Regler sperrt jedoch sofort den BrennstoffIuB, wenn die Primärluftversorgung unterbrochen wird. So besteht keine Gefahr, daß der Düse noch Brennstoff zugeführt wird, nachdem die Torbedingungen für eine ordnungsgemäße Verbrennung nicht mehr gegeben sind«

Die elektrische Schaltung 42 zur Steuerung der Anlage

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kann an der Versorgungseinheit 11 angebracht sein (Pig. 2 und 3). Die elektrische Steuerung gehört zwa Stand der Technik, so daß sie nicht mehr beschrieben werden muß.

Der Brenner ist mit einer Zündvorrichtung 44 versehen, die Über ein Kabel 46 mit der elektrischen Steuerung verbunden ist. ferner gehört zum Brenner ein Flammenwächter 48 (z.B. eine Cadmium?eile), der ebenfalls über eine Leitung 50 mit der elektrischen Steuerung verbunden ist, um die Brennstoffzufuhr zu unterbrechen, wenn unerwartet die flamme ausgeht. Die elektrische Steuerung dient dem arbeitsgerechten Zusammenwirken von Motor 20 und Brennstoffpumpe 32 in Übereinstimmung mit dem Betriebssustand am Brenner und der vom Brenner versorgten Einrichtung.

Aufbau und Ausbildung des Brenners 10 siu&i am besten aus den fig. 5 bis 12 der Zeichnungen erkennbar.

Durch eine zylindrische öffnung in der Wand des WMraeempfängers 5 erstreckt sich ein zylindrisches Brennerrohr 52, das über einen Flansch 54 mit der Außenwand des Wärmeempfängers 5, beispielsweise mit Schrauben 56 oder dergl., verbunden ist.

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Baa Auetrittsende 58 des Breimerrohrea 52 steht frei mit dem Innenraum des Wärmeempfängers 5 in Verbindung. Dae rückwärtige Ende des Brennerrohre0 1st alt einem Boden 60 verschlossen, in dest sieb eine Mittelöffnung zur Aufnahme des Düsenkörpers befindet.

Der DUsenkörper 12 ist dichtend in die Mittelöffnung des Bodens 60 eingesetzt und dort, wie Pig. 9 zeigt, gut abgedichtet befestigt. Der DÜsenkörper 12 ist hohl und In zwei Kammern 62 und 64 unterteilt, von denen die erstere mit dem ölelnlafi 14 und die letztere mit dem Prlraärlufteinlaß 16 verbunden ist.

Das Vorderende des DttsenkSrpers 12 hat eine mit Innengewinde versehene Mittelöffnung, in die das Außengewinde des Düseneinsatzes 66 eingeschraubt werden kann.

Mittig im DÜsenkörper befindet sich ein Dttsenkern 68, der mit engem Site in eine öffnung am Hinterende des Dttseneinsatzes 66 eingepaßt ist und einen Dichtungsring 70 trägt, der die ölkammer 62 von der Luftkamaer 64 trennt. Zur Lagesicherung des Kernes 66 im DÜsenkörper und des Düseneinsatzes 66 dienen ein Ringbund 72 am Kern und eine Druckfeder 74, die den Kern soweit nach vorn drückt, bis die Vorderfläche des Ringbundes 72 an der

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Hinterseite dee Gewindeteilea dee Düseneinsatzea 66 anliegt.

Das Außenende des Düsenkernes 68 hat einen Außendurohmesser, der etwas kleiner 1st als der Durchmesser der benachbarten Bohrung des Düseneinsatzes 66, so daß eine weitere Luftkammer 76 entsteht. Die Luft strömt von der Kammer 64 zur Kammer 76 über schräggestellte Kanäle 78 (Fig. 9 und 10) im Ringbund 72 des Kernes 68. Diese schräggestellten Kanäle erzeugen in der Kammer einen sehr schnell strömenden wirbelnden Luftfluß, der über eine öffnung 80 am Auslaßende des Düseneinsatseβ 66 austreten kann.

Die Spitze 82 des Kernes 68 ragt in die öffnung 80 hinein. Ein axialer Ölkanal 84 führt durch die Mitte des Kernes 68 hindurch und verbindet die Kammer 62 mit der Öffnung 80. Die an der öffnung 80 aus der Kammer 76 austretende wirbelnde Luftströmung verursacht eine Aneaugwirkungt durch die das öl über den Kanal 84 angesaugt wird. Auf diese Welse wird an der SÜsenapltse in Richtung auf das Auetrittsende 58 des Brennerrohres 52 eine Mischung aus Luft und feinverteiltem öl gefördert.

In geringem Abstand vor dem Auslaß des Düseneinsatzes

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befindet sich, vie fig. 5 und 9 zeigen, ein flammen« rttokhaltekopf 86 aus wärmebeständigem, dünnwandigem Material, beispielsweise aus einem Edelstahlbleoh in einer Stärke von 0,22 mm. Die form des Kopfes 86 1st in wesentlichen ein Kegelstumpf mit einem halben Kegelspiteenwinkel (Heigung gegenüber der Achse) von etwa 45°.

Pas kleinere Ende des Kegelstumpfes begrenzt eine freie öffnung, die sum Düsenelnsats 66 zeigt. Das größere Ende 1st ebenfalls vollständig offen und zum Auatrittsende 58 des Brennerrohres 52 gerichtet. Der Durchmesser am weiten Ende des Kopfes 86 entspricht dem Innendurchmesser des Brennerrohres 52« Bin zylindrischer Befestigungsring 88 dichtet das weite Ende des Kopfes 86 gegenüber der Wand des Brennerrohres 52 ab.

Wie flg. 8 zeigt, ist in eine rohrförmlge Halterung 90 am Hinterende des Brennerrohres 52 die Zündvorrichtung 44 eingeschraubt. Zu dieser Zündvorrichtung 44 gehören die Elektroden 92 und 94, die In das Innere des Rohres 52 in der Hähe des Düsenelnsatses 66 hineinragen. Den Elektroden 92 und 94 kann zur Einleitung des Brennvorganges eine Spannung augeführt werden, die zwischen diesen Elektroden einen Lichtbogen Bundet.

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Sie Fig. 5,7,11 und 12 lassen erkennen, daß sich 4er Hilfslufteinlaß 18 as Hinterende des Brennerrohres 52 befindet. Dieser Einlaß 18 ist ein weites Rohr 96, dessen Durchmesser mit einer entsprechenden öffnung im Brennerrohr 52 übereinstimmt. Die Achse des Rohres verläuft quer zur Achse des Brennerrohres 52. Mittig In dem Rohr 96 sind Luftverteiler 98 angeordnet.

Wie Fig. 11 und 12 erkennen lassen, besteht der Luftverteiler 98 aus zwei Blechen 100 und 1,02. Die hinteren Enden 104 und 106 dieser Bleche 100 und 102 sind im wesentlichen plan und erstrecken sich parallel ssur Achse des Brennerrohres 52 und liegen eng aneinander, um nur ein minimales Hindernis für den Durchfluß der Hilfeluft in das Brennerrohr 52 ssu bilden.

Die inneren Endteile 108 und 110 der Bleche 100 und 102 sind besonders ausgebildet, um die Hilfeluft über die Brennerrohrkammer 112 rings um den Flannaenrückhaltekopf 86 zu verteilen. Die beiden inneren Endteile 108 und 110 der beiden Bleche sind, wie Pig. 11 eeigt, nach außen gekrümmt und mit konisch zusammenlaufenden Vorder- und Hinterkanten 109 versehen, und haben ferner, wie Fig. 12 seigt, eine Vielzahl von Öffnungen 111. Bo wird ein Teil der Luft vom inneren Endteil 108 des Bleches

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bezüglich der Fig. 11 entgegen Uhrseigerrichtung abgelenkt, während ein anderer Luftteil von Inneren Kidteil 110 des Bleches 102 in Uhrzeigerrichtung abgelenkt wird. Weitere Luft strömt unmittelbar durch die öffnungen 111 und ein weiterer Seil der Luft streicht über die abgeschrägten Vorder- und Hinterkanten der Ablenkblechteile 108 und 110 hinweg.

So wird bei dieser kompakten Anordnung, obwohl das Einlaßrohr 96 an der Seite des Brennerrohres 52 einmündet, die der Zone 112 am Hinterende des Brennerrohres 52 zugeführte Hilfeluft gleichmäßig über die Zene 112 verteilt. Die Bedeutung dieses Merkmals kann nur dann voll gewürdigt werden, wenn man berücksichtigt, daß bei Fehlen des Luftverteilers 98 ein großes Volumen kalter Hilfeluft quer zur Achse des Brennerrohres strömt, so daß nasses öl auf den Wandungsteilen abgelagert wird, die dem Hilfslufteinleß gegenüberliegen.

Der Strömungsverlauf der Hilfeluft von der Kammer 112 in das Innere des Flammenrückhaltekopfes 86 wird bestimmt durch die .Kopfkonstruktion, die nun ausführlicher in Verbindung mit Fig. 9 und 11 beschrieben werden soll.

Eine Gruppe von Hilfeluftöffnungen 114 Im konischen

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Plammenrttckhaltekopf 86 befindet sich in der Hähe . des weiteren Kopfendes» Diese Öffnungen 114 sind kreisförmig und regelmäßig über den Umfang verteilt. Obwohl bei der zeichnerisch dargestellten Ausftthrungsform vierzehn öffnungen 114 vorgesehen sind, versteht es sich, daB die Anzahl der Öffnungen auch anders gewählt werden kann auf Grund des Luftbedarfs für eine effektive Verbrennung des Brennstoffes innerhalb des Heizsystema·

Der Kopf 86 hat ferner eine weitere Gruppe von Bilfeluftkanälen oder Schlitzen, die von jeder zweiten öffnung 114 zur engeren Randöffnung des Kopfes führen· So hat die zeichnerisch dargestellte Ausführungsform sieben Schlitze 116. Wenn man den konischen Kopf 86 gemäß Fig. 11 von hinten betrachtet, sieht man, daB die in Gegen·» Uhrzeigerrichtung zeigende Schlitzkante 118 in einer Längsebene liegt, die auch die Achse des Kopfes 86 enthält und aus der Kegelmantelfläche nicht heraustritt. Das Material am gegenüberliegenden Schutzrand 120 ist jedooh entlang einer Biegelinie 122 umgebogen, um sohrftggestellte flügelartige Leitflächen 124 zu bilden·

So bilden die gegenüberliegenden Sohlltzränder 118 und 120 der Schlitze 116 zusammen nach vorn konvergierende Längsechlitze oder luftkanalmündungen für die aus der

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Kammer 112 empfangene Druckluft, wobei die schrSggestellten Innenseiten der Leitflachen 124 der Luftströmung eine Wirbelbewegung um die Längsachse dee Brennerrohres 52 verleihen. Da diese Schlitze sich bis zur kleineren völlig freien öffnung des konischen Flaramenrückhaltekopfea 86 erstrecken, kann die Luft nicht nur aus der Umfangszone des konischen Kopfes sondern auch von der Zone unmittelbar hinter dem Kopf zu den inneren strömungsleitenden flügeln 124 strömen. Auf diese Weise wird ein ganz wesentlicher Seil der strömenden Luft ohne plötzliche Richtungsänderungen verwirbelt und es kann die Luft unbehindert in die Wirkungszonen der Flügel gelangen. Ferner 1st auch noch zu beachten, daß das Innere des konischen Kopfes 86 frei von nach innen vorragenden Hindernissen ist, die den spiraligen Fluß der Pittgel 124 behindern.

Um eine Torstellung für die Abmessungen des Flammenrückhaltekopfes zu haben, soll Jetzt ein Beispiel zahlenmäßig angegeben werden. Der große Durchmesser des konischen Kopfes 86 beträgt 70 mm, der halbe Kegelepitsenwinkel 1st 45° und die Kegelmantelhöhe (Abstand zwischen weiten und engen Enden des Kegele in eine achsparallele Ebene projiziert) betrögt 20,3 mm. Die öffnungen 114 haben einen Durohmesser von 7,1 mm, wobei ihre Achsen

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etwa 23 ma vom Hinterende dee Kopfes entfernt sind, wenn man Über die Mantelfläche des Kegels mißt. Die wlnkelmäSige Erstreckung aller hinteren Randteile 126 des konischen Kopfes 86, die nicht nach außen gebogen sind, um Leitflächen 124 zu bilden, 1st etwas größer als 180°. Die hinteren Endkanten 128 der Flügel 124 erstrecken sich unter solchen Winkeln nach außen, daß die Eckpunkte dieser Kanten 128 an den Schlitzrändern 120 einen Kreisbogen bilden, dessen Durchmesser etwa 37 mm beträgt. Sowohl die Breiten als auch die Neigungswinke], der flügel gegenüber der konischen Mantelfläche vermindern sich auf dem Weg vom Hinterende des Kopfes nach vorn.

Um die Verbrennung einzuleiten, %*ird die Zündvorrichtung 44 erregt, um zwischen den Zündelektroden 92 und 94 die sich in der Nähe des Düseneinsatzes befinden, einen Lichtbogen zu zünden. Außerdem wird dem Primärlufteinlaß 16 und dem Hilfslufteinlaß 18 Luft zugeführt und es erhält der Brennstoffanschluß 14 as DttaenkÖrper 12 das Heizöl. Nach Zündung des Gemisches wird die Zündvorrichtung 44 entregt und bleibt dann in Ruhe, bis ein neuer Verbrennungssyklus eingeleitet werden soll.

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Sie Frimärluft strömt durch die schragen Kanäle 78 Im Ringbund 72 des Düsenkernes 68 und wirbelt dann nach vorn in Ubrzeigerricbtung ura die Düsenachse, um aus der Öffnung 80 des Düseneinsatzes 66 auszutreten. Hierdurch ergibt sich ein Ansaugeffekt, so daß kleine Ölpartikel aus dem axialen ölkanal 84 des Düsenkernes herauegesaugt und mit dem austretenden luftstrom vor dem DOseneinsatz vermischt werden.

Die über die Luftkammer 112 hinter dem fflammenrüokhaltekopf 86 verteilte Hilfsluft strömt über eine Mehrzahl von Pfaden, die von dem Strömungspfad am Düseneinsatz 66 verschieden sind. Bin Teil der Hilfsluft strömt zusammen mit dem aus dem Düseneinsatz 86 austretenden Strom unmittelbar durch das offene hintere Ende dee Flammenrückbaltekopfes 86. Seile der Hilfeluft werden mit den Leitflächen 124 abgelenkt, um einen Wirbelfluß zu erzeugen, der in Richtung vom Hinterende des Rückhalt ekopfe a nach vorn in Oegenuhrzeigerriohtung verläuft. Dieser Wirbelfluß beschränkt die Flamme in radialer Richtung, hält die inneren Flächenteile des Plammenrückhaltekopfes 86 sauber und verbessert auch das Luft-Brennstoff-Gemisch im Flammenbereich. In diesem letztgenannten Zusammenhang sei noch erwähnt, daß die Strömungsrichtung, die durch die Leitflächen 124 feet-

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gelegt 1st, entgegengesetzt zur Wirbelriohtung verläuft, die durch die schräggestellten Kanäle 78 der Luftführung der Düse definiert ist. Auf diese Weise wird der Mischvorgang noch verbessert.

Weitere erhebliche Teile der Hilfsluft werden durch die Öffnungen 114 hindurch entlang der Hittelachse getrieben, um die Flamme noch weiter zusammenzuhalten und die Verbrennung des Brennstoffes zu vervollständigen. Biese Luftströmung durch die öffnungen 114 dient auch als Wärmeschild für die kälteren Metalloberflächen, die in Strömungsrichtung dahiner angeordnet sind, so daß auch diese Oberflächen gegen Kohle- oder Rußablagerungen geschützt werden.

Durch Augenschein konnte festgestellt werden, daß es sich bei der erzeugten Flamme um eine kleine hellgelbe Flamme handelt, deren Gestalt die Wirbelung erkennen läßt. Diese intensive Flamme nimmt den Mittelteil des Flammenrückhaltekopfes ein. Der Wirkungsgrad der Verbrennung wird ferner bestätigt durch die außerordentliche Reinheit der Abgase.

Obwohl die dargestellte und beschriebene Ausftthrungsform der Erfindung speziell für die Verbrennung von öl oder

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anderen flüssigen Brennstoffen vorgesehen ist, versteht es sich, daß die Erfindung auch brauohbar ist für die Verbrennung gasförmiger Brennstoffe. Die stark verbesserten Luft-Brennstoff-Gemische, die durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Brenners ersielt werden, tragen zum VfIrkungsgrad der Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen genau so bei, wie bei flüssigen Brennstoffen.

Bs sei auch noch erwähnt, daß die Erfindung auch in anderem Zusammenhange und nicht nur mit der dargestellten Wasaerkühleranordnung brauchbar ist. Diese spezielle Anwendung erläutert jedoch die einzigartige Flexibilität und Kompaktheit der neuen Brenneranordnung« Bb sei noch erwähnt, daß die bemerkenswerte Verminderung an erforderlichen Brennzonenvolumen, die mit dem Brenner möglich ist, ein Faktor ist, der es möglich macht, diesen Brenner an Stellen einzubauen und zu verwenden, in denen Düsenbrenner nach dem Stande der Technik nicht eingesetzt werden können.

Weitere Modifikationen und Abwandlungen liegen für den Fachmann nahe. Die vorstehende ausführliche Beschreibung der dargestellten Ausführungsform ist daher nur als Beispiel zu betrachten.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   .O ■

   1. Brenneranordnung für flüssige oder gasförmige Brennstoffe mit einem als Brennkammer dienenden, im wesentlichen zylindrischen, am Außenende offenen Brenner rohr, in dem in koaxialer Ausrichtung eine zum Austrittsende gerichtete Brennstoffdüse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Brennerrohr (52) in geringem Abstand von der Düsenaustrittsöffnung (80) ein strömungslenkender FlammenrUckhaltekopf (86) angeordnet ist, der zusammen alt Brennerrohrwand (52) und Brennerrohrboden (60) eine mit Hilfsluft gespeiste Luftkaimaer (112) bildet und Leitflächen (124) aufweist, die die Strömung entlang der Brennerrohrachse schraubenförmig verwirbeln, und daß am Lufteintritt (96) zur Luftkaamer (112) Leitflächen (108, 110) vorgesehen sind, die die eintretende Hilftluft quer zur Brennerrohrachse gegensinnig in Umfangsrichtung umlenkt.

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   2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammenrückhaltekopf (86) ein dünnwandiges, kegelstumpfföraig geformtes Blech ohne nach innen vorragende Teile 1st, welches sich koaxial zum Brennerrohr (52) erstreckt, wobei der engere Teil des Kegelmantels mit freier Mittelöffnung der Brennerdüse (66) gegenüberliegt und der weitere Teil des Kegelmantels an die Innenwand des Brennerrohres (52) anschließt.

   3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammenrückhaltekopf (86) eine erste Gruppe von Hilfsluftkanälen (114), die in der Nähe des weiteren Endes des Kegelmantels liegen und eine zweite Gruppe von Hilfskanälen (116), die ob engen Ende des Kegelmantels ausmünden, enthält.

   4. Heizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gruppe von Hilfskanälen des Flammenriickhaltekopfes (86) in der Nähe seines weiten Endes regelmäßig Über den Umfang verteilte Öffnungen (114) sind, daß mindestens von einigen dieser öffnungen (114) die zweite Gruppe von Hilfsluftkanäleh bildende Längsechlitze (116) ausgehen, die sich bis an den inneren Rand (126) des Kegelmantels erstrecken,

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   und daß jeweils ein Rand (120) der Längsschlitze (116) entsprechend einer zum engen Ende konvergierenden Biegelinie (122) umgebogen sind, um gleichsinnig angestellte flügelartige Leitflächen (124) zu bilden, die der durch den FlammenrÜckhaltekopf (86) strömenden Luft eine schraubenförmige Verwirbelung in Längsrichtung des Brenherrohres (52) verleihen.

   5. Heizvorrichtung, nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Hilfßluftkanäle (114) der ersten Gruppe ein Vielfaches der Hilfsluftkanäle (116) der zweiten Gruppe ist.

   6. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr (52) zwischen dem Brennerrohrboden (60) und dem FlammenrÜckhaltekopf (86) einen radial einmündenden, senkrecht zur Brennerrohrachse ausgerichteten Hilfslufteinlaß (96) aufweist, der an der Eintrittsstelle zur Luftkammer (112) gegensinnig gerichtete Leitflächen (108, 110) enthält.

   7. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekeniizeichnet, daß die Leitflächen (108,110) von; AjbtLenkblechen (100,102) gebildet werden,in denen sich Burchbrechungen (111) befinden,um einen Teil des eintretenden Luftstromes einen radialen Eintritt bezügliche der Brennerachse zu ermöglichen,

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   Heilvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des zylindrischen Lufteinlasses (96) die Achse des firennezrohree (52) an einer Stelle zwischen dem engen Ende des konischen yiammearttckhalteküpfes (86) und dem AuBenende der Düse (66) schneidet, wobei der 3>orohmd8ser des lufteinlasses (96) so groß gewählt ist, daß seine Rand teile noch einen Seil der 3)08« (66) und einen Seil des konischen J?latö6iem:-iioklialbökopfeö (86) überdeclcan»

   9· Heizvorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (108, 110) von zwei dünnen Blechen (100, 102) gebildet werden, die den Lufteinlaß (96) in Richtung der Brennerrohrachee diametral teilen und Innerhalb des Brennerrohres (52) gegensinnig nach außen verformt sind und entsprechend abnehmender Breite konisch verlaufen.

   10. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerdüse als Ansaugdüse (66) ausgebildet ist und konzentrisch angeordnete Kanäle für den Austritt von Ansaugluft und Brennstoff aufweist, wobei die Luftkanäle den Brennstoffkanal (84) schraubenförmig umgeben, um eine Verwirbelung des aus der Düse austretenden Gemisches zu bewirken·

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   11. Heizvorrichtung nach .Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwirbelung der Luft in der Brennerdüse (66) der Verwirbelung im Flammenrückhaltekopf (86) entgegengerichtet ist.

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