DE2424285B2

DE2424285B2 - PRESSURE DUST BURNER FOR HEATING OIL

Info

Publication number: DE2424285B2
Application number: DE19742424285
Authority: DE
Inventors: Kurt 4320 Hattingen Lohoff
Original assignee: Balcke Duerr AG
Current assignee: Balcke Duerr AG
Priority date: 1974-05-18
Filing date: 1974-05-18
Publication date: 1977-11-24
Also published as: FR2271508B1; FR2271508A1; ATA585174A; BE818642A; DE2424285C3; AT352248B; DE2424285A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckzerstäubungsbrenner für Heizöl gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.The invention relates to a pressure atomization burner for heating oil according to the features of the preamble of claim 1.

Ein derartiger Brenner ist aus dem DT-GM 19 64 805 bekannt, welcher durch das Verbinden der ölzulaufleitung mit der Ölrücklaufleitung unter Einschalten eines Dreiwegeventils und durch Verwenden mehrerer Regulierventile sowohl einen reinen Rücklaufbetrieb als auch einen Zwei-Komponenten-Betrieb gestattet. Dieser bekannte Zerstäubungsbrenner besitzt einen verhältnismäßig großen Leistungsbereich und die Möglichkeit, die Flammenform nahezu unabhängig von der Leistung zu verändern.Such a burner is from DT-GM 19 64 805 known, which by connecting the oil supply line with the oil return line while switching on a Three-way valve and by using several regulating valves both a pure return operation as a two-component operation is also permitted. This known atomizing burner has a relatively large power range and the possibility of changing the shape of the flame almost independently of the Change performance.

Mit dem bekannten Druckzerstäubungsbrenner läßt sich ein Leistungsbereich von 1 :8 und eine Veränderung des die Flammenform beeinflussenden Streukegels im Bereich von 20° bis 50° erreichen. Bei der Verwendung des Brenners für Anlagen mit sehr unterschiedlichen Anforderungen an die Brennerleistung und Flammenform, wie beispielsweise zur Beheizung eines neuzeitlichen Drehofens, reichen diese Regulierbereiche jedoch nicht aus.With the well-known pressure atomization burner a power range of 1: 8 and one change can be achieved of the scatter cone influencing the shape of the flame in the range of 20 ° to 50 °. In the Use of the burner for systems with very different burner performance requirements and flame shape, such as for heating a modern rotary kiln, these are sufficient However, areas of regulation are not excluded.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, bei einem Druckzerstäubungsbrenner der eingangs beschriebenen Art sowohl den Leistungsregulierbereich als auch den ohne Verändern der Leistung zwecksThe invention is accordingly based on the object, in the case of a pressure atomization burner, of the type mentioned at the beginning described type both the power regulation range and without changing the power for the purpose

ίο Änderung der Flammenform zur Verfügung stehenden Streukegelbereich zu vergrößern.ίο changing the flame shape available To enlarge the scattering cone area.

Diese Aufgabenstellung wird mit der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved with the invention by those specified in the characterizing part of claim 1 Features solved.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von etwa tangential verlaufenden Öffnungen zwischen der Wirbelkammer und dem Ringkanal sowie von axial verlaufenden öffnungen zwischen der Wirbelkammer und dem Zentralkanal ergibt sich im Zwei-Komponenten-Betrieb bei gleichbleibendem Gesamtdurchsatz, der am Leistungs-Regulierventil in der ölzulaufleitung eingestellt wird, ein großer Regulierbereich für den Streukegel, der allein mittels des Flammenform-Regulierventils in der ölzulaufleitung gewählt wird. Zur Erzielung eines großen Streukegels muß hierbei der Gesamtquerschnitt der axial verlaufenden öffnungen im Verhältnis zum Gesamtquerschnitt der etwa tangential verlaufenden öffnungen klein sein. Dieser Forderung steht die aufgabenmäßige Vergrößerung des Leistungsregulierbereichs entgegen, die beim Rücklaufbetrieb des Brenners zwecks Herabsetzung der Leistung einen möglichst großen Gesamtquerschnitt der axial verlaufenden öffnungen für das rücklaufende Öl erfordert. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Laufstückes, das in Abhängigkeit vom Druckgefälle allein durch den Öldruck und damit selbsttätig in eine von zwei Endstellungen gelangt und hierdurch zwei unterschiedliche Querschnitte für das öl freigibt, werden die einander entgegenstehenden Forderungen erfüllt, so daß trotz der Vergrößerung des Streukegelbereiches auch der Leistungsbereich des erfindungsgemäßen Druckzerstäubungsbrenners erheblich vergrößert wird.
Aus der DT-PS 9 13 340 ist zwar ein Rticklauf-Drucköl-Zerstäubungsbrenner mit federbelastetem, axial verschiebbarem Kolben bekannt, jedoch werden durch diesen Kolben nur Zufluß- und Abflußquerschnitt zu der Wirbelkammer verändert, die ausschließlich im Rücklaufbetrieb mit Brennstoff versorgt wird. Ein Zwei-Komponenten-Betrieb zur Veränderung der Flammenform ist mit dem bekannten Brenner nicht möglich.The inventive use of approximately tangential openings between the vortex chamber and the annular channel and axially extending openings between the vortex chamber and the central channel results in a two-component operation with a constant total throughput, which is set on the power regulating valve in the oil feed line large regulation range for the spreading cone, which is selected solely by means of the flame-shaped regulating valve in the oil feed line. In order to achieve a large scatter cone, the total cross section of the axially extending openings must be small in relation to the total cross section of the approximately tangentially extending openings. This requirement is counteracted by the task of enlarging the power regulation range, which requires the largest possible overall cross-section of the axially extending openings for the returning oil when the burner is in reverse operation in order to reduce the output. By using the running piece according to the invention, which, depending on the pressure gradient, comes into one of two end positions solely through the oil pressure and thus automatically and thereby releases two different cross-sections for the oil, the opposing requirements are met, so that despite the enlargement of the scatter cone area the power range of the pressure atomization burner according to the invention is considerably increased.
From DT-PS 9 13 340 a reverse pressure oil atomization burner with a spring-loaded, axially displaceable piston is known, but only inflow and outflow cross-sections to the vortex chamber are changed by this piston, which is only supplied with fuel in return operation. A two-component operation to change the shape of the flame is not possible with the known burner.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Druckzerstäubungsbrenners gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous further developments of the pressure atomizing burner according to the invention emerge from the subclaims emerged.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zerstäubungsbrenners dargestellt, und zwar zeigtIn the drawing, an embodiment of the atomizing burner according to the invention is shown, namely shows

Fig. 1 eine Gesamtansicht des Zerstäubungsbrenners, 1 shows an overall view of the atomizing burner,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch den Brennerkopf und F i g. 3 einen Querschnitt durch den Brennerkopf gemäß der Schnittlinie III-III in F i g. 2.F i g. 2 shows a longitudinal section through the burner head and FIG. 3 shows a cross section through the burner head according to the section line III-III in F i g. 2.

Der in F i g. 1 in seiner Gesamtheit dargestellte Zerstäubungsbrenner besitzt einen Brennerkopf 1, dessen Ausbildung in den F i g. 2 und 3 dargestellt ist. Dieser Brennerkopf 1 ist über ein Brennerrohr 2, welches zwei Leitungen 3 und 4 umfaßt, sowohl mit einer ölzulaufleitung 5 als auch mit einer Ölrücklauflei-The in F i g. 1 shown in its entirety has a burner head 1, its training in the F i g. 2 and 3 is shown. This burner head 1 is via a burner tube 2, which comprises two lines 3 and 4, both with an oil supply line 5 and with an oil return line

tung 6 verbunden. Zwischen der ölzulaufleitung 5 und der ölrücklaufieitung 6 ist eine Verbindungsleltung 7 angeordnet, die an ein in der ölrücklaufleitung 6 angeordnetes Dreiwegeventil 8 angeschlossen ist. Vor der Verbindungsleitung 7 (in Strömungsrichtung des Öles gesehen) enthält die ölzulaufleitung 5 ein Leistungs-Regulierventil 9. Hinter Jer Verbindungsleitung 7 befindet sich in der ölzulaufleitung 5 ein Flammenform-Regulierventil 10. Zwischen der Leitung 4 und dem in der ölrücklaufleitung 6 angeordneten Dreiwegeventil 8 ist schließlich ein Rücklauf-Regulierventil 11 angeordnet. Das den Brennerkopf 1 tragende Brennerrohr 2 ist von einem Luftzufuhrrohr 12 umgeben, welches mit einem Lufteintrittsstutzen 13 verbunden ist.device 6 connected. Between the oil feed line 5 and the oil return line 6 is a connecting line 7 which is connected to a three-way valve 8 arranged in the oil return line 6. before the connecting line 7 (viewed in the direction of flow of the oil) contains the oil feed line 5 Capacity regulating valve 9. Behind the connecting line 7 there is a 5 in the oil supply line Flame shape regulating valve 10. Between the line 4 and that arranged in the oil return line 6 Three-way valve 8, finally, a return regulating valve 11 is arranged. The one carrying the burner head 1 Burner tube 2 is surrounded by an air supply tube 12 which is provided with an air inlet connection 13 connected is.

Der Brennerkopf 1 besitzt eine zylindrische Wirbelkammer 14, die unmittelbar hinter einer eine Düsenbohrung 16 besitzenden Düsenplatte li> angeordnet ist. Die Düsenplatte 15 bildet den vorderen stirnseitigen Abschluß des Brennerrohres 2. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Leitungen 3 und 4 des Brennerrohres 2 als Außenrohr 3a bzw. Innenrohr 4a ausgebildet, so daß im Bereich des Brennerkopfes 1 ein Ringkanal 17 und ein Zentralkanal 19 gebildet werden. Der Ringkanal 17 steht mit der Wirbelkammer 14 über etwa in tangentialer Richtung verlaufende Öffnungen 18 in Verbindung, wie insbesondere Fig.3 erkennen läßt. Der Zentralkanal 19 ist mit der Wirbelkammer 14 durch in axialer Richtung verlaufende Öffnungen 20 verbunden. The burner head 1 has a cylindrical vortex chamber 14, which is directly behind a nozzle hole 16 owning nozzle plate li> is arranged. the Nozzle plate 15 forms the front end of the burner tube 2. When shown The exemplary embodiment is the lines 3 and 4 of the burner tube 2 as an outer tube 3a and an inner tube 4a, respectively formed so that an annular channel 17 and a central channel 19 are formed in the region of the burner head 1. The annular channel 17 stands with the vortex chamber 14 via openings 18 running approximately in a tangential direction in connection, as can be seen in particular in Fig.3. The central channel 19 is connected to the vortex chamber 14 by openings 20 running in the axial direction.

Diese Öffnungen 20 können durch ein Laufstück 21 verschlossen werden, das auf einem radial nach innen ragenden Ringstück 4b des Innenrohres 4a zwischen zwei Endstellungen verschiebbar gelagert ist. Das Laufstück 21 besitzt eine zylindrische Laufstückwandung 22 und einen Laufstückboden 23, welcher mit einem radial nach außen hervorstehenden Rand 23a versehen ist. Dieser Rand dient in der vorderen Endstellung des Laufstückes 21 durch seine Anlage am Ringstück 46 als Anschlag. Am vorderen Ende des vorn offenen Laufstückes 21 ist ein radial nach außen abstehender Ringflansch 24 angeordnet, der in der hinteren Endstellung des Laufstückes 21 am Ringstück 4b anliegt. In der vorderen Endstellung wird zwischen dem Ringflansch 24 und der zylindrischen Wandung der Wirbelkammer 14 ein Ringspalt gebildet, durch den die Verbindung zwischen der Wirbelkammer 14 und den axial verlaufenden Öffnungen 20 hergestellt wird. In der hinteren Endstellung des Laufstückes 21 deckt dessen Ringflansch 24 die Öffnungen 20 ab. An deren Stelle werden in der hinteren Endstellung des Laufstückes 21 Rücklauföffnungen 25 freigegeben, die in der Laufstückwandung 22 in der Nähe des Laufstückbodens 23 ausgebildet sind und ihrerseits in der vorderen Endstellung des Laufstückes 21 durch das Ringstück 4b bzw. durch die Anlage des Randes 23a des Laufstückbodens 23 am Ringstück 4b verschlossen sind. Der Gesamtquerschnitt der Rücklauföffnungen 25 ist größer als der Gesamtquerschnitt der axial verlaufenden Öffnungen 20.These openings 20 can be closed by a running piece 21 which is mounted on a radially inwardly projecting ring piece 4b of the inner tube 4a between two end positions. The running piece 21 has a cylindrical running piece wall 22 and a running piece bottom 23 which is provided with a radially outwardly protruding edge 23a. In the front end position of the running piece 21, this edge serves as a stop due to its contact with the ring piece 46. At the front end of the running piece 21, which is open at the front, an annular flange 24 protruding radially outward is arranged, which in the rear end position of the running piece 21 rests on the ring piece 4b . In the front end position, an annular gap is formed between the annular flange 24 and the cylindrical wall of the vortex chamber 14, through which the connection between the vortex chamber 14 and the axially extending openings 20 is established. In the rear end position of the running piece 21, its annular flange 24 covers the openings 20. In their place, return openings 25 are released in the rear end position of the running piece 21, which are formed in the running piece wall 22 in the vicinity of the running piece bottom 23 and in turn in the front end position of the running piece 21 through the ring piece 4b or through the contact of the edge 23a of the Running piece bottom 23 are closed on the ring piece 4b. The total cross section of the return openings 25 is larger than the total cross section of the axially extending openings 20.

Beim normalen Arbeitsbetrieb wird der Zerstäubungsbrenner im Zwei-Komponenten-Verfahren betrieben. Der Gesamtdurchsatz, d. h. die Leistung des Zerstäubungsbrenners, wird am Leistungs-Regulierventil 9 eingestellt. Über die Verbindungsleitung 7 und das dementsprechend eingestellte Dreiwegeventil 8 wird die Gesamtmenge des durch die ölzulaufleitung 5 zufließenden Drucköles entsprechend der Einstellung der Regulierventile 10 und 11 auf die beiden Leitungen 3 und 4 des Brennerrohres 2 verteilt. Ein Teil des zugeführten Öles gelangt somit aus dem Zentralkanal 19 über die axial verlaufenden Öffnungen 20 in die Wirbelkammer 14, wogegen der andere Teil aus dem Ringkanal 17 über die etwa tangential verlaufenden Öffnungen 18 in die Wirbelkammer eintritt.During normal operation, the atomizing burner is operated in a two-component process. The total throughput, i.e. H. the power of the atomizing burner is set on the power regulating valve 9 set. Via the connecting line 7 and the correspondingly set three-way valve 8, the total amount of the pressure oil flowing in through the oil supply line 5 according to the setting the regulating valves 10 and 11 on the two lines 3 and 4 of the burner tube 2 distributed. Part of the supplied oil thus comes out of the central channel 19 through the axially extending openings 20 in the vortex chamber 14, while the other part from the Annular channel 17 enters the vortex chamber via the approximately tangential openings 18.

Je größer der Anteil des in etwa tangentialerThe greater the proportion of the roughly tangential

ίο Richtung in die Wirbelkammer 14 eintretenden Öles ist, um so größer wird der Streukegel. Eine Veränderung des Streukegels kann unter Beibehaltung der Offenstellung des Rücklauf-Regulierventils 11 durch Verstellen des Flammenform-Regulierventils 10 erzielt werden.ίο is the direction of the oil entering the swirl chamber 14, the larger the scattering cone becomes. A change in the scatter cone can be made while keeping the open position of the return regulating valve 11 can be achieved by adjusting the flame shape regulating valve 10.

Bei der dargestellten Ausführungsform lassen sich im normalen Arbeitsbetrieb Streukegel zwischen 30° und 80° einstellen. Der Regulierbereich, bewerkstelligt durch das Leistungs-Regulierventil 9, besitzt dabei zwecks besserer Einstellmöglichkeit das Verhältnis 1 zuIn the embodiment shown, scattering cones between 30 ° and Set 80 °. The regulating area, brought about by the power regulating valve 9, has for the purpose of better adjustment the ratio 1 to

2. Beim Zwei-Komponenten-Betrieb befindet sich das Laufstück 21 stets in der in Fig.2 gezeichneten vorderen Endstellung.2. In the case of two-component operation, the running piece 21 is always in the position shown in FIG front end position.

Soll während des Anfahrens oder beim Teillast- bzw. Störbetrieb unterhalb von Halblast der gesamte Leistungsbereich des Zerstäubungsbrenners ausgenutzt werden, ist es erforderlich, in den Rücklaufbetrieb umzuschalten. Zu diesem Zweck wird das Dreiwegeventil 8 betätigt, so daß die Leitung 4 nicht mehr mit der Verbindungsleitung 7, sondern mit der ölrücklaufleitung verbunden ist. Hierdurch strömt die gesamte am Leistungs-Regulierventil 9 eingestellte ölmenge durch die Leitung 3 dem Brennerkopf 1 zu. Das öl gelangt somit ausschließlich durch die etwa in tangentialer Richtung verlaufenden Öffnungen 18 in die Wirbelkammer 14. Entsprechend der Stellung des Rücklauf-Regulierventils 11 fließt ein Teil des durch die ölzulaufleitung 5 zugeführten Öles durch die ölrücklaufleitung zurück. Ein öffnen des Rücklauf-Regulierventils 11 bewirkt somit eine Verminderung der Brennerleistung.Should the entire If the power range of the atomizing burner is used, it is necessary to switch to the return mode to switch. For this purpose, the three-way valve 8 is operated so that the line 4 is no longer with the Connecting line 7, but is connected to the oil return line. This causes the entire am to flow Output regulating valve 9 to the set amount of oil through line 3 to the burner head 1. The oil arrives thus exclusively through the openings 18 running approximately in the tangential direction into the vortex chamber 14. Depending on the position of the return regulating valve 11, part of the flows through the oil feed line 5 returned oil through the oil return line. An opening of the return regulating valve 11 causes thus a reduction in burner output.

Solange der Druck in der zur ölrücklaufleitung 6 führenden Leitung 4 und damit der Druck im Zentralkanal 19 größer ist als der Druck in der Wirbelkammer 14, verbleibt das Laufstück 21 in der in F i g. 2 gezeichneten Stellung. Sinkt jedoch der Druck im Zentralkanal 19 derart ab, daß die von diesem Druck auf das Laufstück 21 ausgeübten Kräfte geringer werden als die vom Druck in der Wirbelkammer 14 auf das Laufstück 21 ausgeübten Kräfte, gelangt das Laufstück 21 schlagartig in seine hintere Endsteliung. In dieserAs long as the pressure in the line 4 leading to the oil return line 6 and thus the pressure in the Central channel 19 is greater than the pressure in the vortex chamber 14, the running piece 21 remains in the in F i g. 2 position shown. However, if the pressure in the central channel 19 drops so that the pressure on this The forces exerted on the running piece 21 are less than those exerted by the pressure in the swirl chamber 14 on the Running piece 21 forces exerted, the running piece 21 suddenly reaches its rear end position. In this

Endstellung werden die axial verlaufenden Öffnungen 20 vom Ringflansch 24 abgedeckt. Gleichzeitig werden die einen größeren Gesamtquerschnitt aufweisenden Rücklauföffnungen 25 freigegeben, so daß ein größerer Anteil des über das Leistungs-Regulierventil 9 zugeführ-In the end position, the axially extending openings 20 are covered by the annular flange 24. Be at the same time the return openings 25, which have a larger overall cross-section, are released, so that a larger Share of the supplied via the power regulating valve 9

ten Öles durch den Brennerkopf 1 in die ölrücklaufleitung 6 zurückgeführt werden kann. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt sich hierdurch ein Gesamtregulierbereich für die Leistung von 1 zu 20.
Sobald der Druck im Zentralkanal 19 durch Drosseln der Rücklaufmenge ansteigt oder der Zerstäubungsbrenner auf den Zwei-Komponenten-Betrieb geschaltet wird, gelangt das Laufstück 21 wieder in seine vordere Endstellung gemäß Fig.2, ohne daß von außen her Kräfte auf das Laufstück 21 ausgeübt werden müssen.th oil can be returned through the burner head 1 into the oil return line 6. In the exemplary embodiment shown, this results in an overall regulation range for the output of 1 to 20.
As soon as the pressure in the central channel 19 increases by throttling the return flow or the atomizing burner is switched to two-component operation, the running piece 21 returns to its front end position according to FIG. 2 without external forces being exerted on the running piece 21 have to.

Die Veränderung des Abströmquerschnittes beim Rücklaufbetrieb erfolgt somit selbsttätig in Abhängigkeit von der Betriebsweise und vom Druckgefälle.The change in the outflow cross-section during return operation thus takes place automatically in dependence the operating mode and the pressure gradient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Pressure atomization burner for heating oil "iit a burner head, which has a vortex chamber., I-has, which by means of one of two lines existing burner tube arranged within an air supply tube to both an oil supply line as well as to an oil return line, which is connected by a connecting line and a three-way valve can be connected to one another and in which regulating valves for the power, the Flame shape and the return are arranged, and which over approximately tangential Openings with a ring channel leading to the oil supply line and via openings with a central channel is connected, which is optionally connected to the oil supply or oil return line, d a through characterized in that the swirl chamber (14) with the central channel (19) connecting Openings (20) run axially and that a running piece (21) is provided in the central channel (19), this as a function of a pressure drop that can be set by the regulating valve (11) for the return flow can be converted into one of two end positions, the axially extending ones in one end position Openings (20) closed and in the running piece (21) formed return openings (25) with larger Total cross-section are released, which in the other end position of the running piece (21) at released openings (20) are closed.

2. Pressure atomization burner according to claim 1, characterized in that the running piece (21) with a radially outwardly protruding annular flange (24), which in one end position the axially extending openings (20) covers and at the same time serves as a stop, and with one of the return openings (25) provided near a closed bottom (23) containing cylindrical wall (22) is.

3. Pressure atomization burner according to claim 2, characterized in that the axially extending openings (20) are arranged in a radially inwardly protruding ring piece (Ab) of the central channel (19), which in one end position at the same time as a stop for the with a protruding edge (23a) provided bottom (23) of the running piece (21) is used.