DE2356769A1

DE2356769A1 - Brenner fuer fluessige brennstoffe

Info

Publication number: DE2356769A1
Application number: DE2356769A
Authority: DE
Inventors: Hermann Schladitz
Original assignee: SCHLADITZ HUTZENLAUB GbR
Current assignee: SCHLADITZ HUTZENLAUB GbR
Priority date: 1973-11-14
Filing date: 1973-11-14
Publication date: 1975-06-05

Description

Schladitz-Hutzenlaub GbR, !München 60, Bodenseestrasse 3a

Brenner für flüssige Brennstoffe

Die Erfindung betrifft einen Brenner für flüssige Brennstoffe mit einem Rohr zur Zuführung der Verbrennungsluft, in welchem koaxial eine Brennstoff-Zuführungseinrichtung sowie Wirbeleinsätze zum Vermischen des Brennstoffes mit der Luft vorgesehen sind.

Mit bekannten Brennern dieser Art, die vorzugsweise als ölbrenner in Heizungsanlagen verwendet werden, wird im allgemeinen nur eine unvollständige Verbrennung erreicht, die durch eine leuchtende gelbe Flamme gekennzeichnet ist, eine schlechte Ausnutzung des Brennstoffes zur Folge hat und den Anteil schädlicher Bestandteile im Abgas erhöht. Versuche, die Verbrennung bei derartigen Brennern zu verbessern, scheiterten meistens daran, daß es nicht gelang, eine ausreichende Vermischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft zu erreichen. Trotz der Verwendung von Wirbeleinsätzen liegt der verdüste Brennstoff in Form von mehr oder weniger großen Tröpfchen vor, die nicht in ausreichendem Maße mit dem Luftsauerstoff in Verbindung kommen, um eine vollständige Verbrennung mit blauer, nicht rußender Flamme zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich durch eine weitgehend vollständige Verbrennung mit blauer, nichtrußender Flamme auszeichnet, eine bessere Ausnutzung des Brennstoffes ermöglicht und den Anteil von Schadstoffen im Abgas verringert.

Der erfindungsgemäße Brenner ist gekennzeichnet durch eine Brennstoff-Zuführungseinrichtung in For« eines Rohres mit einem

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darin enthaltenen, aus polykristallinen Metallwhiskern bestehendem porösen Körper, wobei am einen Ende des Rohres eine Leitung zur Zuführung des Brennstoffes mündet und am anderen Ende seitliche Austrittsöffnungen für den Brennstoff-Dampf vorgesehen sind; Wirbeleinsätze in dem Luftzuführungsrohr in Strömungsrichtung vor den Austrittsöffnungen für den Brennstoff-Dampf; eine sich in Ströinungsrichtung nach diesen Austrittsöffnungen an das Luftzuführungsrohr anschließende Mischkammer für Brennstoff-Dampf und Luft, und eine perforierte Metallplatte als brennraumseitigen Abschluß der Mischkammer.

Die mit de» erfindungsgemäßen Brenner erreichte weitgehend vollständige Verbrennung ist darauf zurückzuführen, daß der Brennstoff im Moment seiner Vermischung mit der Verbrennungsluft in Dampfform vorliegt, daß die Verbrennungsluft bereits vor der Vermischung mit dem Brennstoff-Dampf in eine Wirbelbewegung versetzt wird, daß der seitlich austretende Brennstoff-Dampf senkrecht zur Bewegungsrichtung des Luftwirbels in dielen eintritt, daß durch die Mischkammer nach Zuführung des Brennstoff-Dampfes eine ausreichende Zeit zur intensiven Vermischung des Brennstoff-Dampfes mit der Luft vor dem Eintritt dieses Gemisches in die Brennkammer zur Verfügung steht, und daß durch die perforierte Metallplatte am brennraumseitigen Ende der Mischkammer ein Staueffekt eintritt, der eine homogenisierende Wirkung auf das Brennstoff-Luftgemisch ausübt.

Aus polykristallinen Metallwhiskern bestehende poröse Körper sind u.a. in der DT-FS 1 288 705 und den deutschen Patentanmeldungen P 22 22 849.5, P 22 56, 500.0, P 22 62 673.9 und P 23 15 268.3 beschrieben. Derartige poröse Körper haben ein sehr großes Porenvolumen, das bis zu 9OJ des Gesamtvolumens betragen kann, sie können jedoch aufgrund der außerordentlichen Festigkeit der polykristallinen Metallwhisker trotz dies·« groAtn Porenanteile erheblichen Plüteigkeitsdrücken standhalten,

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ohne zusammengedrückt zu werden. Elektrisch beheizte poröse Körper aus polykristallinen Metallwhiskern wurden auch bereits zur Verdampfung von Heizöl verwendet, wobei außerordentlich günstige Ergebnisse hinsichtlich der Aufbereitung des Brennstoffes erzielt wurden. Ein auf diese Weise erzeugter ölnebel zeigte noch nach einer Verweilzeit von 5 Minuten Tröpfchengrößen im Mikronbereich, was natürlich maßgeblich zur Erzeugung eines homogenen Brennstoff-Luftgemisches beiträgt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung derartiger elektrisch beheizter poröser Körper beschränkt, sondern umfaßt auch die Verwendung nicht geheizter poröser Körper aus polykristallinen Metallwhiskern, da sich herausgestellt hat, daß mit einem Whisker-Skelett eine feine Aufbereitung des Brennstoffes ohne Beheizung auch dann eintritt, wenn der Brennstoff mit ausreichendem Druck dem porösen Körper zugeführt wird, was aufgrund der hohen Festigkeit der polykristallinen Metallwhisker ohne Zerstörung des porösen Körpers möglich ist.

Die perforierte Platte am brennraumseitigen Ende der Mischkammer hat neben der vorher erwähnten homogenisierenden Wirkung die Aufgabe, ein Zurückschlagen der Flamme in die Mischkammer zu verhindern. Die Anzahl und Größe der öffnungen in der perforierten Platte wird dabei vorzugsweise so gewählt * daß die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoff-Luftgemisches durch diese öffnungen so groß ist, daß die blaue Flamme in einem geringen Abstand von der perforierten Platte entsteht. Versuche haben ergeben, daß der Flächenanteil der öffnungen zwischen 20 und 30%, vorzugsweise bei etwa 30£ liegen soll.

Wenn eine breite Flamme erwünscht ist, kann sich die Mischkammer zu ihrem brennraumseitigen Ende hin konisch erweitern. Wenn umgekehrt eine schmale lange Flamme erwünscht ist, kann sich die Mischkammer zu ihrem brennraumseitigen Ende hin konisch verjüngen.

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Insbesondere bei einer sich verbreiternden Mischkammer kann es sich als vorteilhaft erweisen, in der Mischkammer vor der perforierten Abschlußplatte eine zweite perforierte Platte vorzusehen, wodurch in dem Zwischenraum zwischen diesen beiden Platten eine zusätzliche Homogenisierungszone für das Brennstoff-Luftgemisch geschaffen wird. Damit wird der durch die Erweiterung der Mischkammer bewirkten Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoff-Luftgemisches Rechnung getragen. Zusätzlich kann vor dieser zweiten perforierten Platte ein weiterer Wirbeleinsatz vorgesehen werden.

Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brenners,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführung, und Fig. 3 einen Schnitt durch eine dritte Ausführung.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist mit 1 ein Rohr bezeichnet, das zur Führung der Verbrennungsluft dient und an ein nicht gezeigtes Gebläse angeschlossen ist. Koaxial in dem Rohr 1 ist eine zylindrische Brennstoffzuführungseinrichtung 2 angeordnet, die aus einem Rohr 3 besteht, welches einen porösen Körper 4 aus polykristallinen Metallwhiskern enthält. Das Rohr 1 ist an eine Brennkammerwand 6 angeflanscht und mündet in eine Brennkammer 6'. An dem von der Brennkammer 6 abgewandten Ende des Rohres 3 mündet eine Leitung 7', durch welche dem porösen Körper 4 öl unter Druck zugeführt wird. An seinem anderen Ende ist das Rohr 3 durch eine Kappe 5 verschlossen, die seitliche Austrittsöffnungen 5' aufweist. Wie ersichtlich, gehen die Öffnungen 5' von einem Hohlraum 7 zwischen dem

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Boden des Deckels 5 und dem benachbarten Ende des porösen Körpers ²J aus. In dem ringförmigen Zwischenraum zwischen den Rohren 1 und 3 sind in Strömungsrichtung vor den Austrittsöffnungen 5¹Leitbleche 8 angeordnet. Stromabwärts der Brennstoff-Zuführungseinrichtung 2 bildet das Rohr 1 eine Mischkammer 9 für Brennstoff-Dampf oder -Nebel und Verbrennungsluft. Den brennraumseitigen Abschluß der Mischkammer 9 bildet eine perforierte Metallplatte 10.

Der poröse Körper 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel elektrisch beheizt, wie durch die Stromzuführungen 11 und 12 schematisch angedeutet.

Die in das Rohr einströmende Verbrennungsluft wird durch die Leitbleche 8 in eine schraubenliriienförmige Wirbelbewegung versetzt. Der durch die Leitung 7* dem porösen Körper k zugeführte Brennstoff tritt in Nebel- oder Dampfform durch die seitlichen Öffnungen 5¹ aus, gelangt direkt in den Luftwirbel und vermischt sich in der Mischkammer 9 intensiv mit der Luft. Das Brennstoffdampf-Luftgemisch strömt durch die Öffnungen der perforierten Platte 10 und wird in der Brennkammer 6* in üblicher Weise gezündet. Es entsteht eine blaue, nichtrußende Flamme, die sich bei richtiger Bemessung der Anzahl und Größe der Öffnungen in der perforierten Platte 10 in einem geringen Abstand von 1 bis 2 mm von der Platte 10 bildet. Die perforierte Platte 10 ist aus gut wärmeleitendem Material, also vorzugsweise aus Metall wie z.B, Messing, und hat außer der Aufgabe, ein Zurückschlagen der Flamme zu verhindern, auch eine homogenisierende Wirkung auf das Brennstoffdampf-Luftgemisch am brennraumseitigen Ende der Mischkammer 9· Bei einem ausgeführten Brenner mit einer Leistung von 1 kg/h betrug der Durchmesser der perforierten Platte 10 8lmm und es waren ca 800 Löcher mit einem Durchmesser von 1,6 mm vorgesehen, was einem Flächenanteil der Löcher von 31* entspricht.

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Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen gemäß Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß sich die Mischkammer 9' zu ihrem brennraumseitigen Ende hin konisch erweitert. Dieser Brenner ist für Anwendungsfälle bestimmt, bei denen eine breite Flamme erwünscht ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist vor der den brennraumseitigen Abschluß der Mischkammer 9' bildenden perforierten Platte 10' eine zweite perforierte Platte 13 vorgesehen, die dazu beiträgt, daß das Brennstoffdampf-Luftgemisch in dem Zwischenraum Ik zwischen den beiden Platten 10' und 13 sehr weitgehend homogen ist und die der Entmischungstendenz entgegenwirkt, die durch die Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit aufgrund der sich erweiternden Mischkammer 9' gegeben ist. Zusätzlich kann bei dieser Ausführung ein weiterer Wirbeleinsatz 15 vor der Platte 13 in der Mischkammer 9¹ angeordnet werden.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist die Mischkammer 9" zu ihrem brennraumseitigen Ende hin konisch verjüngt. Hierdurch wird eine schmale, lange Flamme erzeugt. Im übrigen entspricht diese Ausführung der Ausführung gemäß Fig. 1.

- Ansprüche -

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Claims

Ansprüche

1. Brenner für flüssige Brennstoffe mit einem Rohr zur Zuführung der Verbrennungsluft ₃ in welchem koaxial eine Brennstoff-Zuführungseinrichtung sowie Wirbeleinsätze zum Vermischen des Brennstoffes mit der Luft vorgesehen sind, gekennzeichnet durch eine Brennstoff-Zuführungseinrichtung (2) in Form'eines Rohres (3) mit einem darin enthaltenen, aus polykristallinen Metallwhiskern bestehenden porösen Körper (Ό, wobei an einem Ende des Rohres (3) eine Leitung (7') zur Zuführung des Brennstoffes mündet und am anderen Ende seitliche Austrittsöffnungen (5¹) für den Brennstoff-Dampf vorgesehen sind; Wirbeleinsätze (8) in dem Luftzuführungsrohr (1) in Strömungsrichtung vor den Austrittsöffnungen (5¹) für den Brennstoffdampf; eine sich in Strömungsrichtung nach diesen Austrittsöffnungen (5^T) an das Luftzuführungsrohr (1) anschließende Mischkammer (9,9',9") für Brennstoff-Dampf und Luft und eine perforierte Metallplatte (10,10·) als brennraumseitigen Abschluß der Mischkammer (9).

2. Brenner nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mischkammer (9¹) zu ihrem brennrauraseitigen Ende hin konisch erweitert.

3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mischkammer (9") zu ihrem brennraumseitigen Ende hin konisch verjüngt.

M. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischkammer (9¹) in Strömungsrichtung vor der perforierten Abschlußplatte (10^f) eine zweite perforierte Platte (13) vorgesehen ist.

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5. Brenner nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischkammer (9") kurz vor der zweiten perforierten Platte (13) ein weiterer Wirbeleinsatz (15) vorgesehen
ist.

6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine direkte oder indirekte elektrische Beheizung des porösen Körpers

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