DE2229553A1

DE2229553A1 - Oelbrenner

Info

Publication number: DE2229553A1
Application number: DE19722229553
Authority: DE
Inventors: Charles Fred Peczeli; Edward Tadeusz Tyrcz
Original assignee: Gulf Oil Canada Ltd
Current assignee: Petro Canada Inc
Priority date: 1971-06-18
Filing date: 1972-06-16
Publication date: 1973-01-25
Also published as: DE2229553B2; GB1341861A; IT960693B; JPS5321129B1; CA962135A; FR2149070A5; DE2229553C3

Description

DR. ING. F. WUKSTIIOFF 0 0 0 Q ζ ζ *? ⁸ MÜNCHEN

SCHWEIG ERSTHASSE

DR. IC. ν. PECHMANN
DR. ING. D. BEHRENS ^TEI-^EFO* ^<0811>

TELEX ο 24

DIPL. ING. R. GOETZ

TELEGIIAMME : PATENTANWÄLTE PHOTECTPATENT MÜNCHEN

1A-41

Beschreibung zu der Patentanmeldung

GULF OIL CANADA LMITEI), Toronto, Ontario,Kanada

betreffend Ölbrenner

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Ölbrenner, bei denen Verbrennungsluft in die Brennkammer so eingeleitet wird, daß sie eine wirbelnde Bewegung ausführt, wobei in der Mitte des Wirbels gleichachsig mit ihm der Zerstäuber für den flüssigen Brennstoff bzw. das Öl angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ölbrenner zu schaffen, der mit einer Brennkammer versehen ist, und bei dem die Wirbelkammer so ausgebildet ist, daß es möglich ist, den Brenner bei einem relativ niedrigen Luftdruckunterschied zu betreiben, und daß sich besondere Vorteile dadurch ergeben, daß die Leistung des Brenners gegenüber ihrem maximalen Wert weitgehend herabgesetzt werden kann, und daß sich der Brenner mit einem geringen Luftüberschuß betreiben läßt.

Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren Einzelheiten anhand cchemabischer Zeichnungen eines AusführungsboiSpiels erläutert. Es zeigt:

ORIGINAL

Ϊ Ü i) U »J 4 / η ύ '> (J

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E¹Ig. 1 einen ölbrenner mit einer Brennkammer in einem axialen Schnitt;

Fig. 2 den Brenner nach Fig. 1 in einem vergrößerten Teilschnitt; und

Figo 3 die bei der bevorzugten Ausführungsform des Brenners an seinem Einlaß angeordneten Umlenkorgane im Querschnitt»

In Fig. 1 erkennt man eine Wirbelkammer 10, die durch mehrere kreisbogenförmig gekrümmte Einlaß- bzw. Umlenkoder Leitorgane 11 abgegrenzt ist, deren Querschnittsform aus Fig. 3 ersichtlich ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind 12 gleichartige Umlenkorgane oder Leitschaufeln 11 in gleichmäßigen Winkelabständen von 30° über den Umfang der Wirbelkammer 10 verteilt. Genau genommen ist keine zylindrische Fläche vorhanden, die die äußere Begrenzung der Wirbelkammer 10 bildet. Vielmehr könnte man gemäß Fig. 2 sagen, daß die Wirbelkammer 10 durch die Innenkanten 13 der Leitschaufeln 11 abgegrenzt ist. Ferner ist ein Windkasten 14· vorhanden, der zwischen einer äußeren Wand 16 und einer inneren Wand 17 liegt. Weiterhin ist eine' Verbrennungseinrichtung 19 vorhanden, die durch eine in der Umfangsrichtung verlaufende Wand 20 und eine ringförmige Stirnwand 18 gebildet ist, wobei die genannten Wände eine Brennkammer 22 abgrenzen. Wie bei solchen Wirbelbrennern üblich, dient ein Gebläse dazu, die Luft in dem Windkasten unter Druck zu setzen, und dieser Druck bewirkt, daß Luft zwischen den Leitschaufeln 11 hindurch nach innen strömt, in die Wirbelkammer 10 eintritt und sich in der Wirbelkammer längs spiralförmiger Bahnen nach innen bewegte Gemäß Fig. 2 ist ein Zerstäuber 24 vorhanden, der von einem Ende eines ^: Rohrs 26 getragen wird, in dem Brennstoffleitungen angeordnet sind, wie sie z.B. in der U.S.A.—Patentschrift 3 510 061 beschrieben sind.

I ü i) β Π W U 8 4 Ii

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Das rechte Ende bzw.' das Austrittsende der Wirbelkammer 10 weist gemäß Fig. 2 eine Düse 27 auf, die teilweise durch einen Kegelstumpf 28 abgegrenzt ist, dessen Wandfläche mit der Achse des Brenners einen Winkel von 4-5 bildete Das der Strömung zugeandte Ende 32 des Kegelstumpfes 28 liegt in der gleichen Ebene wie die rechten Enden der Leitschaufeln 11 und daher auch in der gleichen Ebene wie die innere Wand 17, doch ist der Kegelstumpf an diesem Ende durch einen Kreis abgegrenzt, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser eines gedachten^Kreises, der die Innenkanten 13 sämtlicher Leitschaufeln 11 berühren würde. In Fig. 2 ist der Durchmesser des der Strömung zugewandten Endes des Kegelstumpfes 28 mit Dp' bezeichnet, während der Durchmesser des gedachten, die Innenkanten der Leitschaufeln 11 berührenden Kreises mit D. bezeichnet ist«, Die Kreise mit den Durchmessern D,- und Dp begrenzen eine ringförmige Wandfläche 35» die sich natürlich weiter nach außen erstreckt und in die innere Wand 17 des Windkastens 14 übergeht. Der kleinste Durchmesser des Kegelstumpfes 28 an seinem in die Strömungsrichtung weisenden rechten Ende ist in Fig. 2 mit D₇, bezeichnete

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß ein Brenner geschaffen worden ist, der nach dem Wirbelverfahren arbeitet, und bei dem die verschiedenen aus den Zeichnungen ersichtlichen Abmessungen bestimmte optimale Werte haben.

Um zu erläutern, weshalb den genannten Abmessungen eine ausschlaggebende Bedeutung zukommt, ist es erforderlich, eine kurze theoretische Betrachtung anzustellen.

Eines der Haupterfordernisse zur Erzielung einer einwandfreien Verbrennung eines flüssigen Brennstoffs in einer Brennkammer der in den Zeichnungen dargestellten Art besteht darin, daß ein.Teil der erzeugten Wärme vom in die Strömungsrichtung weisenden Ende der Verbrennungszone nach hinten zu ihrem der Strömung zugewandten Ende übertragen werden muß. Dies ist erforderlich, um den Brennstoff zu ver-

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dampfen, und da der gesamte Brennstoff verdampft werden muß, bevor er verbrannt werden kann, kommt dieser "Überführung von Wärme zum hinteren Teil des Brenners eine kritische Bedeutung ZUo

Es gibt im wesentlichen drei Prozesse, die sich in einer Brennkammer abspielen können und bewirken, daß Wärme vom in die Strömungsrichtung weisenden Ende einer ■Verbrennungszone nach hinten zum der Strömung zugewandten Ende übertragen wird« Bei einem dieser Prozesse handelt es sich darum, daß sich ein eine Rückumwälzung bewirkender zentraler Kern ausbildet, wie er in Fig. 2 in der Mitte durch nach hinten gekrümmte Pfeile angedeutet ist. Wird das Brennstoff-Luft-Gemisch aus der Wirbelkammer 10 mit einer relativ hohen Tangentialgeschwindigkeit, d.h. einer relativ starken Wirbelbewegung in die Brennkammer 22 hinein ausgestoßen, erzeugen die in dem den Wirbel bildenden Gemisch auftretenden Fliehkräfte in der Mitte eine Kernzone, in der ein niedriger Druck herrscht» IiM in die Strömungsrichtung weisenden Ende der die Wirbelbewegung ausführenden !hasse sind die Fliehkräfte erheblich kleiner, so daß ein Teil der heißen Gase in die zentrale liernzone hineingesaugt und in Form eines kontinuierlichen Stroms zum der Strömung zugewandten Ende der Verbrennungszone transportiert wird.

Zusätzlich zu cleir. eine liückumwälzbewegung ausführenden zentralen Kern wird dtr ebenfalls eine loickumwälzung bewirkende Verlauf der wirbelbewegung zur übertragung von Wärme ausgenutzt. Solche Wirbelströmungen entstehen in der der Strömung am nächsten ben&chberten Zone der Brennkammer 22 im Bereich der ringförmigen Stirnwand 18, und in Figo 2 sind diese Strömungen durch nach hinten gekrümmte Pfeile angedeutet. Grundsätzlich führt ein eine Wirbelbewegung ausführendes Gemisch, das in Gestalt eines kegelförmigen Stroms an die Brennkammer abgegeben wird, dazu, daß in der genannten Eckenzone nahe der ringförmigen Stirnwand 18 eine Zone entsteht, in der ein niedrigerer Druck herrscht, und dieser -

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niedrigere Druck bewirkt, daß heiße Gase aus dem in die Strömungsrichtung weisenden Teils der Brennkammer angesaugt werden und Wirbelströmungen bilden.

Zwar läßt sich ein solcher Vorgang auch dann herbeiführen, wenn das Gemisch nicht mit einer Wirbelbewegung zugeführt wird, doch verstärkt sich die Wirkung bei einer solchen Wirbelbewegung.

Ein weiterer Vorgang, der es ermöglicht, der Verbrennungszone entnommene Wärme zu benutzen, um zur Verdampfung des flüssigen Brennstoffs beizutragen, steht in Beziehung zu der entstehenden Wärmestrahlung. Wenn die heißen Gase die feuerfesten Wände der Brennkammer erhitzen, wird ein Teil der Wärme zurückgestrahlt und von den zerstäubten Brennstoffteilchen in der zentralen Zone der Brennkammer aufgenommen.

Zwar handelt es sich bei den beschriebenen Vorgängen um einfache und allgemein bekannte Tatsachen, doch bestehen zwischen den Einzelheiten der verschiedenen Vorgänge sehr komplizierte Beziehungen» Daher ist es bis jetzt schwierig,-einen Hochleistungsbrenner zu .schaffen, bei dem es möglich ist, optimale Werte für die verschiedenen zu berücksichtigenden Faktoren zu erzielen.

Gemäß der Erfindung wurden wiederholt Versuche durchgeführt, bei denen schrittweise zuerst ein Maßparameter und dann ein anderer Maßparameter verändert wurde, um zu Anhaltspunkten für die Bemessung eines ülbrenners derart zu gelangen, daß es möglich ist, einen Brenner zu schaffen, der bei einem außergewöhnlich geringen Luftüberschußbedarf mit einer hohen Leistung arbeitet, und bei dem man gleichzeitig mit einem geringen statischen Druckunterschied an den Leitschaufeln auskommt.

Hierbei läßt es sich nicht umgehen, einige Angaben über den eigentlichen Wirbel zu machen. Ein Wirbel, der genügend kräftig ict,. um in der Verbrennungszone eine wirksame

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Eückumwälzung herbeizuführen, zeigt ein sehr ausgeprägtes Bestreben, einen ähnlichen, eine Eückumwälzung "bewirkenden Strömungsverlauf an der Austrittsebene, deren Lage durch den kleineren Durchmesser des Kegelstumpfes 28 bestimmt ist, und möglicherweise auch innerhalb der Wirbelkammer 10 hervorzurufen. Während eine Eückumwälzung innerhalb der Wirbelkammer lediglich zu einem Energieverlust führt, bewirkt jede Eückumwälzung durch die genannte Austrittsebene hindurch, daß nicht oder nur teilweise verbrannte Brennstoffteilchen wieder in die Wirbelkammer zurückgelangen. In der Wirbelkammer,'in der eine vergleichsweise niedrige Temperatur herrscht, neigen diese Brennstoffteilchen dazu, sich abzulagern und einen Niederschlag von ständig zunehmender Dicke zu bilden.

Da das Entstehen solcher Ablagerungen nicht zugelassen werden kann, wird das Entstehen von Ablagerungen bei vielen Brennern dadurch vermieden, daß nur mit einer schwachen Wirbelbewegung gearbeitet wird, die zwar die Gemischbildung unterstützt, jedoch nicht zu einer wirksamen Eückumwälzung der beschriebenen Art führt. Bei anderen Brennern dienen komplizierte Anordnungen von Leit- oder Umlenkorganen dazu, ein Zurückströmen des Gemisches zu verhindern.

Wendet man die nachstehend erläuterten Anhaltspunkte für die Bemessung: an, ist es möglich, einen ölbrenner zu schaffen, bei dem ein Wirbel erzeugt wird, der hinreichend kräftig ist, um eine praktisch vollständige Verbrennung aller gebräuchlichen flüssigen und gasförmigen Brennstoffe zu gewährleisten, wobei nur eine einzige Luftzuführungseinrichtung benötigt wird. Gleichzeitig wird ein Zurückströmen des Gemisches und das Entstehen von Ablagerungen der beschriebenen Art vermieden. Außerdem benötigt man nur einen relativ geringen statischen Druck.

Im folgenden wird näher auf die Erzeugung einer wirbeiförmigen Strömung in der Wirbelkammer 10 und der Düse eingegangen» Die Verbrennungsluft wird dem Windkasten 14

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unter einem Druck zugeführt, der etwa 0,0152 atü betragen kanno Unter normalen Bedingungen ist die Energie in der Luft in dem Windkasten hauptsächlich als Druckehergie und nur zu einem Bruchteil als Bewegungsenergie enthalten. Die Leitschaufeln 11 leiten die Luft in die Wirbelkammer 10 ein, und heim Passieren der Leitschaufeln wird die Luft in tangentialer Eichtung "beschleunigt. Gleichzeitig bleibt ihre radiale Geschwindigkeit auf einem kleinen Werte Sowohl die radiale als auch die tangentiale Geschwindigieitskomponente vergrößern sich, wenn die Luft von D^, nach Dp zwischen den parallelen ?/änden iruBolge des Druckgradienten nach innen gedruckt wird. Zwischen Dp und D₇. nimmt die axiale Abmessung der Wirbelkammer 10 infolge der konischen 3?orm der Düse 27 allmählich zu. Wird die Luft von Dp in Eichtung auf D^ nach innen gedrückt, nimmt ihre tangentiale Geschwindigkeitskomponente weiter zu, jedoch besteht ein noch wichtigerer Vorgang darin, daß ihre Geschwindigkeitskomponente in rechtwinklig zur Brennerachse verlaufenden Ebenen zügig aus einer ausschließlich radialen Geschwindigkeitskomponente in eine teilweise axiale und teilweise radiale Geschwindigkeitskomponente übergeht. Mit anderen Worten, wenn sich die Luft von Dp aus nach innen bewegt, beginnt sie allmählich, sich in Richtung auf die Brennkammer zu bewegen, da"die axiale Abmessurig der Wirbelkammer zwischen Dp und D^ zunimmt_o

Der Strömungsverlauf, der sich während der Bewegung der Luft von D_x, nach Dp ausbildet, zeigt ein starkes Bestreben, ein Zurückströmen hervorzurufen, da zwischen D_x, und Dp keine Geschwindigkeitskomponente parallel zur Achse der Wirbelkammer hervorgerufen wird. Somit dient der größte Teil der verfügbaren Lnergie dazu, einen geraden Wirbel zu erzeugen, in dem eine starke Fliehkraft entsteht, die ihrerseits eine Verringerung des Drucks an dem zentralen Kern herbeiführt, so daß sich längs des zentralen Kerns ein nach hinteii gerichteter Strömungsverlauf ausbildet. Aus diesem Grund wird die zweischen D^, und Do vorhandene Siufe so klein gehalten, wie es im Hinblick auf fertigungstechnische

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Gesichtspunkte möglich ist.

Da die zwischen D_x, und Dp zusätzlich erzeugte Wirbelbewegungskomponente auf einem minimalen Wert gehalten wird, kann man feststellen, daß die gesamte bei D₇,, d.h. am Eingang der Brennkammer 22 auftretende Wirbelbewegung im wesentlichen auf die Leitschaufeln 11 und eine Zunahme der Wirbelbewegung zwischen Do und D, zurückzuführen ist, Praktische Erfahrungen haben gezeigt, daß sich die Neigung des zentralen Kerns, nach hinten zurückzuströmen, verringert, wenn die Leitschaufeln nur eine geringe Wirbelbewegung hervorrufen und sich die Wirbelbewegung zwischen Dp und D-, relativ erheblich verstärkt„

In der Praxis ergeben sich jedoch Grenzen bezüglich der Zunahme zwischen D₀ und D-, · Hierbei ist zunächst zu berücksichtigen, daß der Wert von D, dadurch bestimmt ist, daß das Gemisch beim Eintreten in die Brennkammer eine axiale Geschwindigkeitskomponente aufweisen muß. Somit kann man die zwischen D^ und D-, erzielte Erhöhung der Tangentilageschwindigkeit nur dadurch vergrößern, daß man D₀ und damit auch den" Durchmesser der Wirbelkammer vergrößerte Eine solche Vergrößerung des Durchmessers der Wirbelkammer fwhrt jedoch zu einer Erhöhung der Herstellungskosten, und bezüglich ihrer äußeren Abmessungen kann in der Praxis eine nicht zu überschreitende Grenze erreicht werden, insbesondere dort, wo mehrere Brenner in kleinen Abständen voneinander angeordnet werden sollen.

Die weiter unten angegebenen Abmessungen stellen eine praktische Kompromißlösung für die eingangs erwähnte angestrebte Erzielung optimaler Werte dar. Die Praxis hat gezeigt, daß keine unerwünschten Ablagerungen entstehen, und daß im Bereich des zentralen Kerns kein Zurückströmen auftritt, wenn die genannten Abmessungen eingehalten werden; ferner bleibt der Durchmesser der Wirbelkammer kleiner als derjenige der Brennkammer, so daß die Abstände zwischen benachbarten Brennern bei Anlagen mit mehreren Brennern nicht

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zu groß werden.

Da ölbrenner in zahlreichen verschiedenen Größen hergestellt werden, weil zahlreiche verschiedene Wärmeleistungswerte erreicht werden müssen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die verschiedenen Abmessungen in Beziehung zur "Nennleistung" zu setzen» Unter der "Nennleistung" ist die Bruttowärmezufuhr bei im wesentlichen stechiometrischen Gemischen für den Fall zu verstehen, daß die Verbrennungsluft unter einem Druck von etwa 0,0152 atü und mit einer Temperatur von 27° 0 zugeführt wird.

Der erfindungsgemäße Brenner kann ohne weiteres mit " einer leistung betrieben werden, die höher oder niedriger ist als die vorstehend definierte "Nennleistung", vorausgesetzt, daß die übrigen Bedingungen entsprechend geändert werden.

Der Brenner nach der Erfindung ist in erster Linie für industrielle Zwecke bestimmt, und daher gelten die nachstehend angegebenen Konstruktionsmerkmale für Brenner mit einer Nennleistung von 1 χ 10 kcal/h und darüber.

Der Neigungswinkel der Wand der Düse 27 bestimmt die Eichtung der Strömung in axialen Ebenen in der Brennkammer in unmittelbarer Nähe der Düse. Es wurde festgestellt, daß eine Änderung des bevorzugten Neigungswinkels von 45° um 5° oder mehr in der einen oder anderen Richtung zu einer ausgeprägten Zunahme der ^eigung zum Zurückströmen längs des zentralen Kerns führte

Gemäß der Erfindung werden die nachstehend genannten Parameter benutzt, um die Hauptabmessungen eines ölbrenners zu definieren;

Parameter Definition Einheit

E Nennleistung 10⁶kcal/h

D^ Gedachter Innendurchmesser d. Leitschaufeln

Dp Großer Durchmesser des Kegelstumpfes mm D^ Kleiner Durchmesser d. Kegelstumpfes mm

A. Neigung der Kegel stumpf fläche Grad

Ä Axialer Abstand zw. Wand 16 und

Wand 17 (Fig. 1) mm

η Anzahl der Leitschaufeln

h Mindestabstand zwischen benachbarten Leitschaufeln (Fig. 3)

I Einlaßquerschnitt = η χ h χ Α

Konstruiert man einen erfindungsgemäßen Brenner, bestimmt der kleinere Durchmesser D^ der Düse 27 die axiale Geschwindigkeit, mit der die Verbrennungsluft in die Brennkammer eintritt· Diese Geschwindigkeit ist nicht gleichmäßig, d.h. äie ist am Umfang der Düse am höchsten, während die im mittleren Viertel des DurchtrittsquerSchnitts vernachlässigbar gering ist. Hieraus folgt, daß sich jede Verkleinerung von D^ in einem erheblichen Ausmaß auf den benötigten Luftdruck auswirkt« Wird die Tangentialgeschwindigkeit entsprechend erhöht, bewirkt der größere Energieinhalt der Luft eine Verbesserung der Verbrennung. Mit anderen V/orten, ein nach dem hier gegebenen Vorschriften ausgebildeter Brenner kann mit einer höheren Leistung betrieben werden, wenn man den Luftdruck entsprechend steigert. Bleibt jedoch die Tangentialgeschwindigkeit unverändert, bewirkt jede Verkleinerung des Durchmessers D^, daß der Durchmesser der brennenden Masse jenseits der Düse kleiner wird, wodurch das Entstehen des eine Eückumwälzung bewirkenden zentralen Kerns verhindert wird. Umgekehrt benötigt man bei einem größeren

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Durchmesser D^ "bei einer entsprechend herabgesetzten Tangentialgeschwindigkeit einen niedrigeren Luftdruck, und die hierbei auftretenden niedrigeren Strömungsgeschwindig-r keiten tragen weniger zur Erzielung einer guten Verbrennung bei, da sich die Gemischbildung verschlechtert und sich schwächere Eückumwälzströmungen ausbilden. Ohne eine entsprechende Herabsetzung der Tangentialgeschwindigkeit führt eine Vergrößerung des Durchmessers D-, zum Entstehen des zentralen Kerns, in welchem die Strömung nach hinten umgelenkt wird.

Ein erfindungsgemäßer Ölbrenner hat im Hinblick auf die vorstehenden Betrachtungen die folgenden Abmessungen:

I = 196 E

D₂ = 204 (E'+ 0,25)^1/2

D₁ == 1,05 D₂

D₃ = 124 E¹^²

A = 136 (E + 0,25)^1/2

■X =45°

Es wurde festgestellt, daß die Leistung des Brenners bei einer Abweichung von den genannten Werten um +10% erheblich beeinträchtigt wird.

Aus den vorstehenden Ausführungen folgt, daß bei D₁ das Verhältnis zwischen der Tangentialgeschwindigkeitskomponente und der Eadialgeschwindigkeitskomponente durch den Ausdruck

4,69 Z-±°>&

gegeben ist.

Ferner ergeben sich die folgenden Werte, die jedoch nur für den Betrieb unter Nennleistungsbedingungen gelten: Die Tangentialgeschwindigkeit bei D₁ beträgt 16 m/sec, was einem Druck von 0,0016 /* entspricht. Die Eadialgeschwin-

/* kg/cm

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digkeit bei D_x. beträgt 3» 35 m/sec, so daß der auf die Strömungsgeschwindigkeit zurückzuführende Druck vernachlässigbar ist. Der Nennwert der axialen Geschwindigkeit bei D_x beträgt 25,8 m/sec entsprechend einem Druck von 0,00413 kg/6m. In der Praxis wird der größte Teil der Luft durch die Düse in der ihre kleinste Abmessung enthaltenden Ebene mit einer Axialgeschwindigkeit von etwa 34,3 m/sec entsprechend einem Druck von O,OO73kgfem abgegeben.

Zahlenbeispiel

Die Wirkung von Änderungen der Hauptabmessungen bis zu Werten, die außerhalb der vorstehend genannten Beziehungen liegen, wird durch den folgenden Vergleich der Leistung zweier Brenner veranschaulicht, von denen der eine in der bevorzugten Vifeise entsprechend den genannten Beziehungen ausgebildet ist, während der andere nicht den genannten Beziehungen entspricht. Die im folgenden nicht genannten Abmessungen einschließlich derjenigen der Brennkammer sind bei beiden Brennern die gleichen»

	E	I	^D1	^D2	^D5	.Luftdruck
Ungünstiger Brenner	12	21 20	725	686	483	0,0152 kg/cm²
Erfind.-gem. Brenner	15	' 2955	840	800	483	0,0152 kg/cm²
Desglobei gleicher Lei stung wie ungünstiger Brenner	12	2955	840	800	483	0,0096 kg/cm

Bei dem nicht gemäß der Erfindung ausgebildeten Brenner wurde eine stärkere Wirbelbewegung zwischen den Leitschaufeln und eine schwächere Wirbelbewegung zwischen Dp und D, hervorgerufen. Infolgedessen betrug die Nennleistung dieses Brenners nur 90% der Nennleistung des erfindungsgemäßen Brenners. Ferner arbeitete der erfindungsgemäße Brenner' selbst bei der höchsten Leistung von 24 χ 10 kcal/h, die

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sich mit Hilfe der vorhandenen Einrichtungen erzielen ließt, einwandfrei, während sich bei dem nicht der Erfindung entsprechenden Brenner eine erhebliche Verschlechterung der Leistung oberhalb der Nennleistung ergab. Aus der vorstehenden Tabelle ist ersichtlich, daß man bei dem Brenner nach der Erfindung mit einem geringeren Luftdruck im Windkasten auskommt als bei dem nicht erfindungsgemäßen Brenner, wenn beide Brenner mit der gleichen Leistung betrieben werden.

Es wird angenommen, daß die Wirkung der Leitschaufeln innerhalb vernünftiger Grenzen nicht von der Anzahl der Leitschaufeln abhängt. Man kann jedoch feststellen, daß dann, wenn weniger als acht Leitschaufeln vorhanden sind, die einzelnen in die Birbelkammern eintretenden Luftschichten eine zu große Dicke haben, d.h. daß gemäß Figo 3 das Maß h zu groß wird, und daß daher eine unnötige Turbulenz hervorgerufen wird. Außerdem muß ein Mindestwert des Verhältnisses zwischen der Überlappung benachbarter Leitschaufeln und dem radialen Abstand zwischen benachbarten Leitschaufeln an den Innenkanten vorhanden sein, um das Auftreten von "Kurzschlüssen" zwischen den Luftströmen zu verhindern· Der l/Vert dieses Verhältnisses beträgt etwa 3:1.

Man kann den Außendurchmesser des -"eitschaufelsatzes verkleinern, wenn man die Anzahl der Leitschaufeln vergrößert, ohne den Durchmesser' D. zu verkleinern, doch ergeben sich hierbei Fertigungstechnische bzw* wirtschaftliche Einschränkungen.

Die Leitschaufeln sind vorzugsweise in der aus Figo 3 ersichtlichen Weise leicht gekrümmt, und im Idealfall soll die Richtung, in der die Luft in die Wirbelkammer einströmt, dem weiter oben genannten Tangential-Radial-Verhältnis entsprechen»

Ansprüche t

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Claims

ANSPRÜCHE

f1.J ölbrenner, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: Eine eine im wesentlichen zylindrische Brennkammer (22) abgrenzende Anordnung mit einer sich im rechten Winkel zur Achse der Brennkammer erstreckenden vorderen Wand (18), eine in der vorderen Wand ausgebildete, gleichachsig mit der Brennkammer angeordnete kegelstumpfförmige Düse (27), die innerhalb der vorderen Wand von einem ersten Durchmesser (D₂) auf der von der Brennkammer abgewandten Seite bis auf einen zweiten Durchmesser (D^) auf der der Brennkammer zugewandten Seite konvergiert, eine zu der vorderen Wand im wesentlichen parallele, durch einen Abstand von ihr getrennte, eine Kammer (10) abgrenzende weitere Wand (16) sowie mehrere in der Kammer angeordnete, sich parallel zur Achse der Brennkammer erstreckende Leitschaufeln (11), die sich überlappen und in U_mfangsabständen längs einer mit der Brennkammer gleichachsigen gedachten Zylinderfläche angeordnet sind, um eine in Verbindung mit der Düse stehende Wirbelkammer abzugrenzen, wobei die Leitschaufeln Luft im wesentlichen tangential in die Wirbelkammer eintreten lassen, und wobei die Abmessungen der verschiedenen Bauteile innerhalb von Grenzen von +10% den folgenden Gleichungen entsprechen:

I = 196 R

D₂ β 204 (E + C, 25)

D₅ = 124 R¹^²

A = 136 (R + 0,25)

1/2

1/2

•\ = 45^U,

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wobei I den gesamten Mindesteiniaßquerschnitt zwischen den ■'-'eitschaufeln in cm bezeichnet, Dp den genannten ersten Durchmesser in mm, Dy. den Durchmesser der gedachten Zylinderfläche in mm, D^ den genannten zweiten Durchmesser" in mm, A den Abstand zwischen der vorderen Wand und der weiteren Wand in mm, -·"* den Neigungswinkel der Düsenwand gegenüber der Mittelachse des Brenners und E die Nennleistung des Brenners in 10⁶ kcal/h.
2. ölbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R den Wert 15 hat, und daß die Abmessungen D^, Do und D,· 840 bzw. 800 bzw. 483 mm betragen.
3₀ Ölbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitschaufeln (11) so gekrümmt sind, daß sie sich allgemein spiralförmig in Richtung auf den mittleren Teil der Wirbelkammer (10) erstrecken
4ο Ölbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Überlappung benachbarter Leitschaufeln (11) mindestens etwa dreimal so groß ist wie der radiale Abstand (h) zwischen benachbarten Leitschaufeln an den Innenkanten (13) der Leitschaufel^
5. ölbrenner nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Leitschaufeln (11) gegen die Richtung, in der die Luft zwischen den Leitschaufeln hindurch in die Wirbelkammer (10) einströmt, so geneigt sind, daß sie die gleiche ist wie die Richtung, in der sich die Luft innerhalb der Wirbelkammer infolge ihrer Tangentialgeschwindigkeit und ihrer Radialgeschwindigkeit weiter bewegte

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