DE2434459C3 - Brenner für flüssige Brennstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner für flüssige Brennstoffe mit den Merkmalen entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein Brenner dieser Art ist bekannt (DT-OS 21 47 108).

Der Ringkörper dieses bekannten Brenners dient in erster Linie als Zündhilfe, um beim Start des Brenners eine Gelbflamme zu erzielen, welche den Gemischverteilerkörper, der sich bei Stillstand des Brenners abkühlt, möglichst schnell aufheizt

Es hat sich nun gezeigt, daß bei bestimmten Brennraumverhältnissen, die nicht oder nur durch zusätzliche ίο Einbauten geändert werden können, die sich beim Zünden des Brennstoff-Luftgemisches bildende gelbe Flamme nicht nur nicht stabil genug ist, sondern auch den Gemischverteilerkörper nicht so schnell aufheizt daß unmittelbar nach Abschalten der Zündung im Bereich des Gemischverteilerkörpers eine nicht leuchtende, blau brennende Flamme gebildet wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den eingangs angegebenen Brenner so zu verbessern, daß die sich beim Zünden bildende gelbe Flamme stabil brennt, um den Gemischverteilerkörper möglichst schnell aufzuheizen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Ringkörper als von Sekundärluft beaufschlagter Staukörper ausgebildet ist Dies heißt anders ausgedrückt daß der Ringkörper selbst von Sekundärluft zu beaufschlagen ist, die zweckmäßigerweise, auch wenn dies nicht unbedingt notwendig ist, von der Primärluft abgezweigt wird.
Bei Zerstäuberbrennern anderer Gattung, die ohne einen Gemischverteilerkörper arbeiten und ein Brennstoff-Luft-Gemisch mit gelber Flamme verbrennen (Zeitschrift »Revue Generale de Thermique« 1967, S. 1567, Fig.2, 4), hat man schon an einem äußeren Luftführungsrohr mit Abstand stromab von der Zer-Stäuberdüse (F i g. 2) bzw. an einem die Zerstäuberdüse umfassenden innerhalb einer Luftzuführung angeordneten Innenrohr stromauf von der Mündung der Zerstäuberdüse einen mit dem entsprechenden Rohr einstückigen Ringkörper (F i g. 4) vorgesehen, der jedoch nicht von Sekundärluft beaufschlagt ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird an Hand mehrerer in den Zeichnungen schema tisch angedeuteter Ausführungsbeispie-Ie nachstehend erläutert, wobei in den Ausführungsbeispielen im Regelfall im.ner nur eine Bohrung bzw. eine innenliegende, eine Luftaustrittsöffnung bildende Ausformung dargestellt ist, obwohl in der entsprechenden Querebene jeweils mehrere Bohrungen bzw. Ausformungen vorgesehen sind. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen Brennerkopf, vor dem ein Gemischverteilsrkörper mit Abstand angeordnet ist, wobei der rechte Teil der Zeichnung die Verhältnisse während des Zündens eines Brenners zeigt, dem kein Ringkörper im Bereich der Mündung des Endkegels des Luftführungsrohres zugeordnet ist, und der linke Teil der Zeichnung eine erfindungsgemäße Ausbildung veranschaulicht,
F i g. 2 bis 9 mehrere Ausführungsbeispiele des Ringkörpers, zugeordnet zum Endkegel eines Luftführungsrohres.

In einem Brennerflansch 1 ist ein Luftführungsrohr 2 festgelegt, dessen konisch konvergent zulaufender Endkegel 3 als Luftdosierdüse ausgebildet ist Die Mündung 4 dieser Luftdüse liegt in der Ebene der Mündung 5 der Brennerdüse 6, die koaxial zum Luftführungsrohr 2 bzw. zum Endkegel 3 angeordnet ist. Die beiden Zündelektroden sind mit 7 bezeichnet Dem Brenner ist ein

Gemischverteilerkörper 8 zugeordnet, der über einen nicht dargestellten Halter am Brennerflansch 1 in an sich bekannter Weise verstellbar festgelegt ist. Dieser Gemischverteilerkörper 8 weist Bohrungen 10 auf, er ist hohlkugelartig gestaltet und mit einem topfartigen Körper 11 versehen, dessen Boden 12 aus dem Gemischverteilerkörper 8 in Richtung auf die Brennerdüse 6 etwas herausragL Im Durchdringungsbereich weist der topfartige Körper U Bohrungen 13 auf, um eine Rezirkulation heißer Gase um den topfartigen Körper herum zu ermöglichen, damit der Gemischverteilerkörper 8 möglichst schnell aufgeheizt wird.

Von einem Gebläse kommende Luft wird durch den als Ljftdosierdüse ausgebildeten Endkegel 3 des Luftführungsrohres 2 zu einem runden, straffen Luftstrahl formiert, der die verdüsten Kohlenwasserstoffe in Richtung auf den Gemischverteilerkörper 8 so durchdringt, daß eine vollständige Mischung der Breiinstoffteilchen mit den Verbrennungsluft-Teilchen bei einer Strömungsgeschwindigkeit erfolgt, die über der Flammen-Ausbreitungsgeschwindigkeit liegt, und das so aufbereitete Brennstoffgemisch nach dem Zünden vergast und hinter dem Gemischverteilerkörper 8 mit blauer Flamme verbrennt, wenn der Gemischverteilerkörper 8 ausreichend stark erhitzt ist, d. h. glüht. Das Brennstoffgemisch durchströmt nach dem Abschalten der Zündung den Zwischenraum zwischen der Mündung 4 des Endkegels 3 und dem Gemischverteilerkörper 8 nicht brennend. Der Mündungsquerschnitt des Endkegels 3 ist kleiner als die durch die Umrißkontur festgelegte Fläehe des Gemischverteilerkörpers 8, so daß der den Brennstoff enthaltende Luftstrahl auf die Oberfläche des Bodens des topfartigen Körpers U und auf die Oberfläche des Gemischverteilerkörpers 8 auftrifft, soweit er nicht dessen öffnungen durchströmt.

Da die Geschwindigkeit des außenliegenoen Strahlquerschnitts 14 kleiner als die Flatnmen-Ausbreitungsgeschwindigkeit ist, kann sich während des Zündvorganges nur in diesem schmalen Bereich eine Gelbflamme ausbilden. Infolge der Injektorwirkung dieses Strahls wird aus der umgebenden Feuerraum-Atmosphäre Gas 15 angesaugt, welches bei kaltem Feuerraum zum Unterkühlen und damit zum Erlöschen der nicht sehr stabilen Gelbflamme führen kann.

Ordnet man nun beispielsweise der Mündung 4 des Endkegels 3 einen Staukörper 16 zu, der hier mit dem Endkegel 3 und dem Luftführungsrohr 2 einstückig ausgebildet ist und selbst aus einem hohlen Kegelstumpf besteht, und sieht man im Endkegel 3 mit Abstand von seiner Mündung 4 mehrere Luftaustrittscffnungen 17 bildende, innenliegende Ausformungen 18 vor, die aus d«"· Primärluft 19 Sekundärluft 20 entnehmen, dann strömt die Sekundärluft 20 gegen die äußere Mantelfläche des Staukörpers 16, wird umgelenkt und bewirkt, daß die Geschwindigkeit eines wesentlich größeren Teils 21 des Öl-Luft-Gemisches erheblich unter der Flammen-Ausbreitungsgeschwindigkeil liegt, wodurch sich die gewünschte stabile Gelbflamme während des Zündvorganges ergibt Durch diese stabile Gelbflamme wird nicht nur die Feuerraum-Atmosphäre, sondern auch der Gemischverteilerkörper 8 verhältnismäßig stark aufgeheizt; die rezirkulierenden, nun heißen Gase 22 werden dem Luft-Öl-Gemisch zugeführt und unterstützen die Vergasung des Öls und den Übergang von der Gelbfiamme auf die Blauflamme unmittelbar nach Abschalten der Zündung.

Der bekannte Ringkörper 23 (DT-OS 21 47 108) kann beibehalten werden, wichtig ist nur, daß ihm Sekundärluft zugeführt wird (F i g. 2), beispielsweise über Luftaustrittsöffnungen 17 bildende Ausformungen 18.

Der Staukörper kann aber auch aus einer Ringscheibe 24 bestehen, zwischen der und dem Endkegel 3 ein Spalt 25 verbleiben kann (F i g. 3). Der Luftspalt 25 erhöht die Rezirkulation.

F i g. 4 zeigt, daß der Staukörper mit dem Endkegel 3 des Luftführungsrohres 2 auch einstückig sein kann, er ist hier als Scheibe 26 ausgebildet. Der Staukörper kann auch aus einem hohlen Kegelstumpf 27 gebildet sein, der ebenfalls einstückig mit dem Endkegel 3 des Luftführungsrohres 2 ist (F i g. 5).

Während in den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen zwischen dem Endkegel 3 und dem Staukörper ein Knick vorhanden ist, zeigt F i g. 6 einen gekrümmten Übergangsbereich zwischen dem Endkegel 3 und dem Staukörper 29.

Eine etwas andere Lösung veranschaulichen die F i g. 7 und 8. Jeder Staukörper 30 bzw. 31 ist mit einem hohlkonischen Rohrstück 32 bzw. 33 einstückig, welches mindestens teilweise vom Endkegel 3 mit Spiel umfaßt ist. Dadurch wird jeweils ein Ringspalt 34 bzw. 35 gebildet, über den Sekundärluft auf den Staukörper

30 bzw. 31 auftrifft, im Fall der F i g. 7 härter als im Fall des Ausführungsbeispieles der F i g. 8, weil zwischen dem hohlkonischen Rohrstück 33 und dem Staukörper

31 ein gekrümmter Übergang 36 vorgesehen ist. Da der Endkegel 3 und der Staukörper 31 Rotationskörper sind, ist der Übergang 36 als erzeugende gekrümmte Linie anzusprechen.

Das Ausführungsbeispiel der F i g. 9 zeigt schließlich, daß es nicht immer notwendig ist, innenliegende Ausformungen oder Ringspalte vorzusehen, um Sekundärluft den Staukörpern zuzuführen, es können auch Axialbohrungen 37 in einem stärker konvergent zulaufenden Endkegel 3' vorgesehen sein, um Sekundärluft der Rückseite eines Staukörpers 38 zuzuführen, der über einen gekrümmten Übergang 39 mit dem Endkegel 3' einstückig ist.

In allen dargestellten Ausführungsbeispielen liegen die Luftaustrittsöffnungen 17, 37 bzw. die kleinsten Durchmesser der Ringspalte 34, 35 auf Durchmessern, die kleiner sind als die Außendurchmesser der zugeordneten Staukörper.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Brenner für flüssige Brennstoffe, der mit angenähert stöchiometrischer Luftmenge betrieben wird, mit einer konzentrisch in einem Luftführungsrohr angeordneten Zerstäuberdüse, mit einem am Ende des Luftführungsrohres vorgesehenen, konisch konvergent zulaufenden Endkegel, an dessen engster Stelle die Austrittsöffnung der Zerstäuberdüse liegt, mit einem im Abstand von der Zerstäuberdüse axial verstellbar angeordneten, hohlen, mit Bohrungen versehenen Gemischverteilerkörper mit einer der Düse gegenüberliegenden, konvexen Oberfläche, wobei der Austrituquerschnitt des Endkegels des Luftführungsrohres kleiner ist als der Querschnitt der durch die Umrißkontur festgelegten Fläche oes GemischverteiJerkörpers und so dimensioniert ist, daß die austretende Luft mit dem Brennstoff ein Gemisch mit einer Strömungsge schwindigkeit bildet, die über der Flammen-Ausbreitungsgeschwindigkeit liegt, und mit einem im Bereich der Mündung des Endkegels des Luftführungsrohres sich quer zu dieser erstreckenden, als Zündhilfe dienenden Ringkörper, dessen Außendurchmesser größer ist als der Mündungsdurchmesser des Endkegels des Luftführungsrohres, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (16,23,24, 26,27,29,30,31,38) als von Sekundärluft (20) beaufschlagter Staukörper ausgebildet ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Staukörper von Sekundärluft (20) beaufschlagt ist, die aus der im Luftführungsrohr (2) strömenden Primärluft (19) abgezweigt ist

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Staukörper als Ringscheibe (24, 26,29,30,31,38) ausgebildet ist (F i g. ?,, 4,6,7,8,9).

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (26, 29, 38) mit dem Endkegel (3, 3') des Luftführungsrohres (2) einstükkig ist (F i g. 4,6,9).

5. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Staukörper als divergierender, mit dem Endkegel (3) einstückiger, hohler Kegelstumpf (27) ausgebildet ist (F i g. 5).

6. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Endkegel (3,3') des Luftführungsrohres (2) entweder mit innenliegenden, Luftaustrittsöffnungen (17) bildenden Ausformungen (18) oder mit axial gerichteten Bohrungen (37) versehen ist (Fig. 1 bis 6; 9).

7. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (30, 31) mit einem hohlkonischen Rohrstück (32, 33) verbunden ist, welches mindestens teilweise vom Endkegel (3) mit Spiel umfaßt ist, und daß der kleinste mittlere Durchmesser des gebildeten Ringspaltes (34, 35) kleiner ist als der Außendurchmesser der Ringscheibe (30,31) (F i g. 7 und 8).

8. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (29, 38) über einen gekrümmten Übergang (28, 39) in den Endkegel (3, 3') übergeht (F i g. 6 und 9).