DE2258082B2 - Feuerung für einen Heizkessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Feuerung für einen Heizkessel vorzugsweise kreisrunden Querschnitts mit einem in der Kesselachse angeordneten Druckzerstäuber-Ölbrenner, dessen Zerstäuberdüse von einem Luftführungsmantel umgeben ist, und mit wenigstens zwei eine mittige Brennkammer koaxial umgebenden Wassermänteln, zwischen denen Rauchgaszüge ausgebildet sind, die in einen auf der dem Brenner gegenüberliegenden Kesselseite ausgebildeten Rauchgas-Sammelraum einmünden.

Bei der aus der DT-OS 21 16 993 bekannten Feuerung der vorgenannten Art liegt eine im wesentlichen auf die Kesselachse konzentrierte Flammenbildung vor. Zur Stabilisierung derselben in einem erwünscht minimalen Abstand stromab von der Zerstäuberdüse ist es dabei erforderlich, die Zuströmgeschwindigkeit der Verbrennungsluft auf einen gegenüber der Zündgeschwindigkeit des Luft-Öl-Gemisches kleineren Wert einzuregeln, welche Grenzbedingung zur Verhindeiung eines Flammenabrisses auch dann einzuhalten ist, wenn für diese Flammenstabilisierung die heule für solche Druckzerstäuber-Ölbrenner allgemein übliche und *° gleichzeitig Kühlzwecken der Zerstäuberdüse dienliche Stauscheibe eingesetzt wird. Abgesehen davon, daß bei einer solchen Feuerung der Zündungsvorgang abhängig ist vom Kaminzug am jeweiligen Aufstellungsort des Heizkessels, hat diese bezüglich der Brennkammer ⁶S also im wesentlichen mittige Brennweise der Flamme den Nachteil, daß es dabei zu einer ziemlich starken Bildung elementaren Kohlenstoffs (Ruß) kommt, der von den Rauchgasen mitgerissen wird und sich an den Wassermänteln absetzt. Der an de.i Wassermänteln abgesetzte Ruß ergibt einen schlechteren Wärmeübertragungsfaktor und damit eine geringere Heizleistung, ganz abgesehen davon, daß diese Rußbildung a>ich ^u einer unerwünschten Luftverschmutzung beiträgt.

Aus der US-PS 20 78 021 ist ein Druckzerstäuber-Ölbrenner bekannt, bei dem ohne Verwendung einer besonderen Stauscheibe dadurch eine Flammenstabilisierung in einem geringen Abstand stromab von der Zerstäuberdüse erhalten wird, daß dieselbe in einem zur Brennkammer hin offenen und sich axial erstreckenden Hohlraum eines topfförmigen Hohlkörpers angeordnet ist, so daß also hier die Zerstäuberdüse einen stromaufwärts gelegenen Luftabschluß hat. Die Verbrennungsluft wird mitteis eines diesen Hohlkörper koaxial umgebenden und aus Leitschaufeln gebildeten Drallgebers so zugeführt, daß es stromab von der Zerstäuberdüse innerhalb des genannten Hohlraumes zur Ausbildung einer im wesentlichen scheibenförmigen Flammenwurzel kommt, Heren stabile Aufrechterhaltung auch hier wieder voraussetzt, daß die Geschwindigkeit der zuströmenden Luft auf einen Wert eingeregelt wird, der kleiner ist als die Zündgeschwindigkeit des Luft-Öi-Gcmisches.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feuerung für einen Heizkessel der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine verbesserte Heizleistung bei weitgehend rußfreier Verbrennung und weitgehender Unabhängigkeit vom Kaminzug ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in die Brennkammer reichende Zerstäuberdüse in einem zur Brennkammer hin offenen und sich axial erstreckenden Hohlraum eines topfförmigen Hohlkörpers angeordnet ist, der koaxial von einem aus Leitschaufeln gebildeten und die zuströmende Luft in eine Drallbewegung mit einer Geschwindigkeit verseizenden Drallgeber umgeben ist, die höher ist als die vom Luft-Öl-Gemischstrom in der gegenüber dem Hohlraum in der lichten Weite vergrößerten Brennkammer erst entlang des inneren Wassermantels erreichte Zündgeschwindigkeit.

Erfindungsgemäß wird damit eine Feuerung für einen Heizkessel in Vorschlag gebracht, bei der es entlang des inneren Wassermantels zur Ausbildung einer im wesentlichen ringförmigen Flamme kommt. Eine solche Brennweise der Flamme setzt voraus, daß die Verbrennungsluft mit einer vergleichbar höheren Geschwindigkeit als in dem Fall zugeströmt wird, in welchem wie bisher auf eine Flammenstabilisierung in einem kurzen Abstand stromab von der Zerstäuberdüse geachtet wurde. Wegen der höheren Zuströmgeschwindigkeii der Verbrennungsluft kommt es daher bei der erfindungsgemäßen Feuerung überhaupt nicht zu einer solchen Stabilisierung in diesem minimalen Abstand vor der Zerstäuberdüse, vielmehr kommt es statt dessen unter Mitwirkung des Drallgebers zum Aufbau einer ziemlich starken Unterdruckzone, die bei geeigneter Abstimmung der verschiedenen Parameter eine für den Verbrennungsvorgang des Luft-Öl-Gemisches vorteilhafte Verdampfung des durch die Düse abgegebenen Öls auslöst. Dieser folglich im Kern des durch den Drallgeber verursachten Luftwirbels eingefangene öldampf wird in der gegenüber dem Hohlraum in ihrem lichten Querschnitt zweckmäßig auf das etwa 6,5fache erweiterten Brennkammer wegen der vorherrschenden Zentrifugalkräfte in die äußeren Wirbelzonen hinausgeschlaudert, so daß es dann dort we-

gen der gegenüber dem Wirbelkern höheren Druckverhäi'.nisse zu einer Kondensation von Öldampf kommen kann. Diese Kondensation führt zur Bildung eines feinen Ölnebels, der sich in einem nahezu idealen Mischungsverhältnis mit der Luft vermisch,, und weil diese Vermischung in den äußeren Wirbelzonen stattfindet, in welchen im Vergleich zum Wirbelkern kleinere Geschwindigkeiten vorherrschen, kann in diesem Bereich ohne weiteres im Luft-Öl-Gemisch die Zündgeschwindigkeit erreicht werden, die mit Unterstützung des inneren Wassermantels eine stabile Brennweise der ringförmigen Flamme sicherstellt. Dabei kann die axiale Länge derselben durch eine entsprechende Abstimmung der einzelnen Parameter in gewissen Grenzen gesteuert werden, wobei gilt, daß wegen dieser Brennweise der Flamme unmittelbar an dem inneren Wassermantel eine sehr hohe Wärmeübergangszahl erreicht wird. Die erfindungsgemäße Feuerung ergiot jedoch nicht nur eine dementsprechend höhere Heizleistung. vielmehr läßt sie auch eine raschere Aufbereitung, die besonders wegen der dabei stattfindenden Verdampfung des Öls den Blauflammeffekt erreichbar macht, und eine weitgehende Unabhängigkeit vom Kaminzug erzielen.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung wird darin gesehen, daß in der Mitte der dem Brenner gegenüberliegenden Brennkammerwand eine an den Rauchgas-Sammelraum angeschlossene Öffnung ausgebildet ist. Durch diese Öffnung wird erreicht, daß bei der Zündung der Flamme der dabei auftretende Druckstoß schneller abgebaut wird. Sobald die Flamme brennt, trägt diese Öffnung außerdem zu einer Stabilisierung der Flamme bei, indem über diese öffnung aus dem Rauchgas-Sammelraum wieder ein Teil der Rauchgase in die Brennkammer angesaugt wird, um dann von der Kesselachse her die Ringflamme verstärkt gegen den inneren Wassermantel anzudrücken.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Heizkessel und

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab die in F i g. 1 strichpunktiert eingekreiste Einzelheit des Brennerkopfes.

Der in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnete Heizkessei hat einen inneren Wassermantel 2 und einen äußeren Wassermantel 3 in konzentrischer Anordnung zu der mittigen Brennkammer 4 kreisförmigen Querschnitts. Der Heizkessel kann entweder in stehender oder in liegender Anordnung aufgestellt werden. In der Kesselachse 5 angeordnet ist der mit einem Schraubdeckel 6 befestigte Druckzerstäuber-Ölbrenner 7, der mit seinem Brennerkopf 8 in die Brennkammer 4 vorsteht. Die bei gezündeter Flamme entwickelten Rauchgase werden im Abstand von der gegenüberliegenden Brennkammerwand 9 zurück zu dem Brenner 7 umgelenkt, um dann über die zwischen den Deiden Wassermänteln 2. 3 ausgebildeten Rauchgaszüge zu einem Sammelraum 10 zu gelangen, der am lnstallaticnsort des Kessels an den Kamin angeschlossen wird. Dabei wird das über einen Anschluß 11 in den inneren Wassermantel 2 zugeleiiete und über einen Anschluß 12 aus dem äußeren Wassermantel 3 abgeleitete Heizwasser erwärmt.

Der in der Kesselachse 5 angeordnete Brennerkopf 8, welchem in der gegenüberliegenden Brennkammerwand 9 eine an den Rauchgas-Sammelraum 10 angeschlossene Öffnung 13 zugeordnet ist. hat eine übliche Zerstäuberdüse 14, die axial einstellbar sein kann. Die Zerstäuberdüse 14 wird von einem Luftmantel 15 umgeben, der mit einem Drallgeber bildenden Leitschaufeln 16 bestückt ist. Die Leitschaufeln 16 versetzen die in Richtung des Pfeils 17 angeströmte Verbrennungsluft in einen zur Achse 5' der Zerstäuberdüse 14 konzentrischen Wirbel, der eine deutliche Unterdruckzone hat, welche bis in den sich axial erstreckenden Hohlraum 18 eines die Zerstäuberdüse 14 koaxial umgebenden und zur Brennkammer 4 hin offenen Hohlkörpers reicht. Wegen dieses im Kern des Luftwirbels vorherrschenden Unterdrucks wird das von der Zerstäuberdüse 14 abgegebene Öl verdampft, und sobald dieser Öldampf den Brennerkopf 8 verläßt, wird er in die äußeren Zonen des Luftwirbels geschleudert, wobei es dann zu einer Kondensaibildung kommt. Sobald in der Nähe des inneren Wassermantels 2 die Zündgeschwindigkeit erreicht ist. kann das Gemisch gezündet werden. Weil dabei noch der Luftanteil durch die Leitschaufeln 16 des Drallgebers in eine Wirbelbewegung versetzt ist, besteht auch in der im lichten Querschnitt gegenüber dem Hohlraum 18 wesentlich erweiterten Brennkammer 4 eine mittlere Unterdruckzone, welche die Ausbildung einer ringförmigen Flamme begünstigt, die dann entlang des inneren Wassermantels 2 brennt. Bei brennender Flamme werden über die Öffnung 13 der Brennkammerwand 9 Rauchgase aus dem Sammelraum 10 angesaugt, die eine stabilisierende Wirkung auf die Ringflamme ausüben, indem sie diese gegen den inneren Wassermantel 2 andrücken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Federung für einen Heizkessel vorzugsweise kreisrunden Querschnitts mit einem in der Kesselachse angeordneten Druckzerstäuber-Ölbrenner, dessen Zerstäuberdüse von einem Luftführungsmantel umgeben ist, und mit wenigstens zwei eine mittige Brennkammer koaxial umgebenden Wassermänteln, zwischen denen Rauchgaszüge ausgebildet sind, die in einen auf der dem Brenner gegenüberliegenden Kesselseite ausgebildeten Rauchgas-Sammelraum einmünden, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Brennkamme.· (4) reichende Zerstäuberdüse (14) in einem zur Brennkammer (A) hin offenen und sich axial erstreckenden Hohlraum (18) eines topfförmigen Hohlkörpers angeordnet ist, der koaxial von einem aus Leitschaufeln (16) gebildeten und die zuströmende Luft in eine Drallbewegung mit einer Geschwindigkeit versetzenden Drallgeber umgeben ist, die höher ist als die vom Luft-Öl-Gemischstrom in der gegenüber dem Hohlraum (18) in der lichten Weite vergrößerten Brennkammer (4) erst entlang des inneren Wassermantels (2) erreichte Zündgeschwindigkeit.

2. Feuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte der dem Brenner gegenüberliegenden Brennkammerwand (9) eine an den Rauchgas-Sammelraum (10) angeschlossene öffnung (13) ausgebildet ist.

3. Feuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Querschnitt der Brennkammer (4) auf das etwa 6,5fache des lichten Querschnitts des Hohlraumes (18) erweitert ist.

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