DE2516772C3 - ölbrenner - Google Patents

Description

3. ölbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffverteiler einen hohlen Öl-Speisering (86) aufweist, dessen öffnungen als rechteckige Schlitze (88) ausgebildet sind, deren Strömungsachsen die Mittellinien der zugeordneten Miscliikanäle bilden.

Die Erfindung betrifft einen ölbrenner der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art.

Ein solcher ölbrenner ist aus der Zeitschrift »Revue Gen6rale de Thermique«, 1966, Heft 51, Seiten 257/258, insbesondere bezüglich F i g. 12, bekannt. Dieser weist im Düsenkopf zylindrische, bezüglich einander stromab divergierend ausgerichtete Einsätze auf, durch die jeweils ein koaxialer Kanal verläuft, in den aus einem gemeinsamen Brennstoffverteiler der flüssige Brennstoff eingeführt wird. Kurz vor der stromabwärtigen, stirnseitigen öffnung dieses Kanales münden in ihn exentrisch im Einsatz angeordnete Seitenkanäle nach Umlenkung radial aufeinanderzu gerichtet ein. Durch die Seitenkanäle strömt ein oxidierendes Medium, das über einen ringförmigen Hohlraum in Form eines Durchlaßkanales im Innern des zylindrischen Gehäuses zugeführt wird. Da die Kanäle für das oxidierende Strömungsmedium in den Einsätzen radial aufeinanderzu münden, prallen hier Strahlen oxidierenden Strömungsmediums aufeinander und auf die Brennstoff-Strömung im zentralen Kanal, um diese Brennstoffströmung für die Verbrennung zu zerstäuben, ölbrenner dieser Art werden insbesondere angewandt, um große Mengen metallurgischen Materials zu schmelzen, etwa Kupfer oder kupferhaltiges Erz, das anschließend raffiniert werden soll. Dazu sind die ölbrenner gewöhnlich in einer Wand oder der Decke eines Schmelzofens angeordnet, und die Flamme, die vom zugeführten Sauerstoff-Öl-Gemisch gespeist wird, wird gegen die zu erwärmenden Metalle gerichtet.

Mit solchen ölbrennern lassen sich hohe Flammentemperaturen erzielen. Nachteilig bei ihnen ist aber insbesondere das hohe auftretende Betriebsgeräusch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ölbrenner der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der bei einfachem Aufbau mit spürbar niedrigerem Geräuschpegel arbeitet.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen ölbrenner erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß er . gemäß den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ausgestaltet ist

Zwar läßt eine Zufuhr des flüssigen Brennstoffes in Richtung des oxidierenden Strömungsmediums an sich eine schlechte Zerstäubung und damit ungünstige υ Verbrennungsbedingungen erwarten. Es hat sich aber gezeigt, daß überraschenderweise der erfindungsgemäße ölbrenner gegenüber gattungsgemäßen, vorbekannten ölbrennern eine wesentlich günstigere Flammenausbildung erbringt Das wird daran liegen, daß die > Zerstäubung durch Einblasen des oxidierenden Strömungsmediums in einen bereits aufgefächerten Brennstoffstrahl wesentlich gefördert wird, wobei die innige Vermischung und ausgiebige Zerstäubung innerhalb der einzelnen Mischkanäle, ohne Gegendruck durch quer ■■ zugeführte, aufeinander auftreffende und ein Überdruck-Polster bildende Strahlen oxidierenden Strömungsmediums, erfolgt Das wiederum erbringt zugleich den Vorteil, daß die Rammenfront ruhig und stabil an der äußeren Oberfläche des Düsenkopfes . anliegt oder sogar in die öffnungen der Mischkanäle hineinragt jedenfalls nicht durch Abreißen von der Oberfläche des Düsenkopfes zur störenden starken Geräuschetnwicklung führt Zusätzlich zu diesen Vorteilen ist dem erfindungsgemäß ausgestalteten Ölbrenner ι der Vorteil zu eigen, daß die Mischkanäle denkbar einfach und demzufolge verschleißunanfällig ausgebildet sind, indem sie einfach als zylindrische Bohrungen in den Düsenkopf eingebracht sind, ohne das Erfordernis des Einarbeitens und gegenseitigen Positionieren von Einzelkanälen. Diese einfache konstruktive Ausgestaltung des Düsenkopfes fördert die Möglichkeiten wirksamer aber konstruktiv wenig aufwendiger Kühlung.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine isometrische Darstellung eines Brenners, teilweise im Schnitt zur Darstellung der eingebauten Teile,

Fig.2 einen Längsschnitt des Düseraendes des Brenners nach F i g. 1, in vergrößerter Detaildarstellung, F i g. 3 einen Längsschnitt der Brennerdüse mit einem eingelegten ölring in vergrößerter Darstellung, und

Fig.4 eine Ansicht in Richtung der Pfeile 4-4 in Fig. 3.

In F i g. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines solchen Brenners dargestellt. Der Brenner 10 weist ein zweiteiliges Gehäuse 12/14 auf. Die beiden Gehäuseteile 12, 14 sind durch eine handelsübliche Schnellschlußverbindung 16 miteinander gekoppelt. Derartige Schnellschlußverbindungen 16 sind als solche in der industriellen Anwendung bekannt, und sie dienen hier zum Zusammenhalten zweier Gehäuseteile 12, 14 mittels eines Paares von Umfangsnuten 18 und 20, die in den Gehäuseteilen 12 bzw. 14 eingelassen sind. Ein wesentlicher Bestandteil dieser Schnellverschlußverbindung' 16 ist eine Dichtung 22, um Flüssigkeits- Lecks am Brenner 10 zu verhindern.

Der obere Teil 12 des Brenners 10 weist eine Abschlußkappe 24 auf, die mittels einer umlaufenden Schweißnaht 26 daran befestigt ist. Die Abschlußkappe

24 weist eine Zentralöffnung 28 zur Aufnahme eines sich in Längsrichtung des Brenners 10 erstreckenden Leitungsrohres 30 auf, dessen Zweck unten noch näher erläutert wird. Eine Eindrehung in der Wand der Öffnung 28 enthält ein O-ringförmiges Dichtungsteil 32, um eine strömungdichte Abdichtung der Abschlußkappe 24 gegenüber dem Leitungsrohr 30 zu gewährleisten. Die Abschlußkappe 24 ist mit einer Armatur 34 versehen, im dargestellten Beispielsfall mit einem Kniestück, an die mittels eines Gewindes 36 ein Anschlußstüc* angeschlossen werden kann.

Das Gehäuseteil 12 weist ferner eine große Rohröffnung 38 auf, vor der ein Kupplungstück 40 befestigt ist, das eine mit einem passenden Gewinde versehene Strömungsmittel-Zuleitung aufnehmen kann (nicht dargestellt); dafür enthält das Kupplungsstück 40 ein Gewinde 42, und es kann am entsprechenden Flansch des Gehäuseteiles 12 festgeschweißt sein, etwa durch eine umlaufende Schweißnaht 44, wie in F i g. 1 dargestellt

Das Gehäuseteil 12 des Brenners 10, das auch als Bedienungsende des Brenners 10 bezeichnet werden kann, enthält eine zweite Öffnung 46 kleineren Durchmessers. Diese zweite Öffnung 46 steht nach außen hin mit einem Anschlußstück 48 in Verbindung, das ein Gewinde 50 zur Aufnahme eines (nicht dargestellten) Strömungsmittel-Leitungsrohres aufweist. Das Anschiußstück 48 kann ebenfalls mit dem Gehäuseteil 12 mittels einer Bördelnahtverschweißung, also einer umlaufenden Schweißnaht 52, verbunden sein.

Das andere Gehäuseteil 14 enthält eine Öffnung 51 und eine geeignete, angepaßte Kupplung 56. Auch diese Kupplung 56 weist Gewinde 58 zur Aufnahme eines Strömungsmittel-Rohres auf und kann mit einer Bördelnaht 60 am Gehäuseteil 14 angeschweißt sein. Innerhalb des Gehäuseteils 14 und mit ihm konzentrisch ist eine Hülse 62 angeordnet Die zylindermantelförmige Hülse 62 ist mittels eines Abstandringes 64 am Bedienungsende auf Distanz zum Gehäuseteil 14 gehaltert Der Abstandsring 64 ist starr am Gehäuseteil 12 befestigt Der Abstandsring 64 enthält eine ringförmig umlaufende Nut, die zur Hülse 62 hin gerichtet ist und in die ein geeignetes Dichtungsteil, im dargestellten Falle ein O-Ring 66, eingelegt ist. Der Abstandsring 64 und der O-Ring 66 stellen gemeinsam Mittel dar, durch die der Brenner 10 leicht auseinandergenommen werden kann, und zugleich bilden sie eine strömungsdichte Abdichtung des Ringspaltes zwischen der Hülse 62 und dem Gehäuseteil 14 am Bedienungsende des Brenners 10. Nahe dem Bedienungsende des Brenners 10 ist eine Anzahl an Abstandshaltern 68 vorgesehen, um das zentrale Leitungsrohr 30 zu positionieren Und festzulegen.

Das vorder^ Ende des Gehäuseteiles 14 des Brenners 10 weist eineti Düsenkopf 70 auf. Dieser ist fest am Gehäuseteil 14 und an der Hülse 62 befestigt, nämlich mittels umlaufender Schweißnähte 72 bzw. 74, und stellt sicher, daß zwischen der Hülse 62 und dem Gehäuseteil 14 auch am Düsenende des Brenners 10 ein Abstand eingehalten wird. <

Wie in Fig.3 dargestellt, weist der Düsenknopf 70 eine zentrale Kammer 76 auf, ϊ.ί mil dem herausragenden Ende des Leitungsrohres 30 in Verbindung steht Der Düsenkopf 70 enthält eine Vielzahl an runden Öffnungen 78 zylindrischer, ihn durchsetzender Misch- ι kanäle und zwischen diesen radiale Durchlässe 80. Diese radialen Durchlässe 80 sind dafür vorgesehen, daß eine Verbindung zum kreisringförmigen Raum gegeben ist, der durch die äußere Oberfläche der Hülse 62 und die innere Oberfläche des Gehäuseteiles 14 begrenzt wird, wodurch ein kontinuierlicher Durchgang (Strömungsweg) zwischen dem Leitungsrohr 30, dem Düsenkopf 70, dem durch die Hülse 62 gegebenen Kühlwassermantel, dem Gehäuseteil 12 bzw. 14 und der Kupplung 56 gegeben ist

Die Mischkanalöffnungen 78 (vergL Fig.4) öffnen sich zu einem abgeschrägten konischen Teil 81 der

ι Oberfläche (81/82) des Düsenkopfes 70 bin-, andererseits erstrecken sie sich zum Innenraum des Brenners 10 hin, der (bezogen auf die Querschnittsform) als ein ringförmig ausgebildeter Durchlaßkanal ausgebildet ist, der sich längs des Brenners 10 erstreckt und durch die

> Hülse 62 und das Leitungsrohr 30 begrenzt ist

Dar Ende jeder Öffnung 78 zur Oberfläche 81 hin wird allgemein als die Mündung des Mischkanals bezeichnet An der inneren Oberfläche 84 des Düsenkopfes 70 ist ein Öl-Speisering 86 befestigt

ι Dieser Ring 86 enthält eine Mehrzahl von im wesentlichen rechteckigen Schützen 88 (siehe Fig.4), mit einem solchen Schlitz 88 je Öffnung 78. Die Schlitze 88 sind, wie in F i g. 4 dargestellt, derart angeordnet, daß die Mittellinie ihrer Längserstreckung mit der Längsachse der zugeordneten Öffnung 78 fluchtet Die Anordnung des Ringes 86 am stromaufwärtigen, inneren Ende der Mischkanäle definiert zwei Wölbungen 90-90, die mit dem inneren Durchlaßkanal des Brenners 10 in Verbindung stehen.

Der Ring 86 weist, wie aus F i g. 2 ersichtlich, einen zentralen Hohlraum 92 auf und ist durch eine Kappe 94 verschlossen, die die Form einer flachen Ring-Scheibe aufweist Diese Kappe 94 enthält ein Paar Leitungen 96/98, die an der Kappe 94 befestigt sind und die einen Zugang zum Hohlraum 92 des Ringes 86 bilden. Die Leitungen 96,98 sind an einem Schraubstück, etwa den Stegen einer T-Verbindung 100 befestigt

Der nach hinten weisende Schenkel dieser T-Verbindung 100 ist mit einer Leitung 102 verbunden, die ihrerseits über ein Anschlußstück 106 an ein Stück flexibler Leitung 104 angeschlossen ist, das seinerseits durch eine geeignete abnehmbare Verbindungskupplung 108 an ein kurzes Rohr 110 angeschlossen ist, das sich in das Anschlußstück hinein erstreckt und mit dem Gehäuseteil 12 durch eine umlaufende Schweißnaht 112 verbunden ist Die flexible Leitung 104 ist derart ausgelegt, daß der Brenner 10 ohne Schwierigkeiten für Wartungs- und Reparaturarbeiten auseinandergenommen werden kann.

Die Mischkanäle und Öffnungen 78 weisen im allgemeinen ein Abmessungsverhältnis ihrer Länge zum Durchmesser auf, das zwischen 0,4 und 1,4 liegt; das führt bei Sauerstoff-öl-Brennern dazu, daß die Flammenfront an der Oberfläche 81-82 des Düsenkopf es 70 festgelegt wird, wenn der Brenner 10 in Betrieb ist, so daß der Betriebsgeriiuschpegel des Sauerstoff-Öl-Brenners 10 minimal wird. Das Verhältnis des Querschnittsbereiches des Durchganges über die Wölbungen 90-90 für das oxidierende Strömungsmedium zur Querschnittsfläche des Öl-Austrittes durch die Schlitze 88 (siehe Fig.4) soll zwischen 18 und 37 liegen, um eine günstige Mischung des Öles und des Sauerstoffes zu erzielen und darüber hinaus dazu beitragen, daß der Betriebsgeräuschpegel des Brenners 10 minimal wird. In der Praxis hai sich gezeigt daß ein Brenner 10, der mit einem Schlitz von 0,6 mm Weite ausgestattet war und einen Verhältniswert von 23,4 aufweist, bei merklich verringertem Geräuschpegel hochwirksam arbeitet. Die

Gestaltung des öldurchganges und des Auslasses, wie sie in F i g. 4 gezeigt sind, stellen eine Maßnahme dar, mittels derer das oxidierende Strömungsmedium dazu beitragen kann, das öl zu zerstäuben, also aufzubrechen, und ein geeignetes Vermengen des Öles und des oxidierenden Strömungsmediums sicherzustellen, da das öl fächerförmig zerstäubt was dazu beiträgt daß eine innige Mischung des Öles und des oxidierenden Strömungsmediums eintritt

Diese Maßnahmen, für die ein Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt ist sind besonders geeignet für ein unter hohem Druck zugeführtes oxidierendes Strömungsmedium, wie zum Beispiel Sauerstoff, das beiderseits der Öl-Schlitze 88 eine hohe Geschwindigkeit aufweist so daß der Sauerstoff und das öl innig gemischt werden, wodurch eine wirkungsvollere Verbrennung hervorgerufen wird. Verschiedene Verhältnisse von Querschnittsflächen des Durchganges für das oxidierende Strömungsmedium zur Querschnittsfläche des Öl-Schlitzes 88 wurden im Bereiche von 6,15 bis 36,9 untersucht wobei Öl-Schlitze 88 von 0,25 bis 1,5 mm Breite zugrunde gelegt waren. Unterhalb 0,25 mm Breite tendierte das öl dazu, den Schlitz 88 zu verstopfen und auszuhärten, wenn der Brenner 10 nicht in Betrieb war, wodurch es notwendig wurde, den Brenner 10 zwischen aufeinanderfolgenden Benutzungsperioden zu reinigen. Durch Beobachtung der Flamme wurde festgestellt daß die beste Kombination der Flammencharakteristiken, der Schmelzzeit der Erhitzungszeit und der Abstrahlung erreicht wurden, wenn das Verhältnis der Eintrittsquerschnitte zwischen 18 und 37 lag.

Für den Betrieb des Brenners 10 ist die Kniestück-Armatur 34 mit einer Kühlmittelquelle, etwa für Wasser, verbunden. Die Kupplung 56 ist an ein Rohr oder eine andere Vorrichtung zum Abführen des kühlenden Strömungsmediums angeschlossen, um dieses abzuleiten oder dafür zu sorgen, daß es gekühlt und wiederbenutzt wird (Rezirkulation). Wie aus der Darstellung der F i g. 1 ersichtlich, tritt das kühlende Strömungsmedium durch die Armatur 34 ein, fließt durch das Leitungsrohr 30 und durch die Durchlässe 80 in der Düse 70 hindurch, dann in den kreisringförmigen Raum, der begrenzt ist durch die Hülse 62 und das Gehäuseteil 14, und dann durch die Kupplung 56 aus dem Brenner 10 wieder heraus.

Das Anschlußstück 48 ist an eine Quelle flüssigen unter Druck stehenden Öles angeschlossen. Das öl wird von dem Anschlußstück 48 durch das Rohr 110 cijrch die flexible Leitung 104 und abwärts durch die Leitung 102 in das Innere des Ringes 86 geleitet, und von hier nach auswärts durch die Brennstoff-Schlitze 88 in die Mischkanäle hinein.

Das Kupplungsstück 40 ist an eine Quelle oxidierenden Strömungsmediums angeschlossen, das unter Druck steht und bei dem es sich etwa um Sauerstoff handeln kann. Dieses oxidierende Strömungsmedium wird durch den Brenner 10 abwärts geleitet, nämlich durch den Durchlaßkanal, der begrenzt ist durch die innere Oberfläche der Hülse 62 und die äußere Oberfläche des Leitungsrohres 30, und dann vorbei am Ring 86 in die Mischkanäle hinein. Wie oben erläutert, bewirkt das unter hohem Druck eingeführte und durchströmende oxidierende Medium ein Vermischen und Zerstäuben des Öles in den Mischkanälen, so daß die Verbrennung an dem oder innerhalb des Ausganges der öffnungen 78 im Düsenkopf 70 stattfindet. Dieses Halten der Flammenfront am oder innerhalb des äußeren Endes der Mischkanal-Öffnungen 78 reduziert ganz wesentlich den Betriebsgeräuschpegel des Brenners 10, da die Flammenfront zwischen sich selbst und der Oberfläche 81-82 der Brenner-Düse 70 keinen Luftweg hat

In Abwandlung des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispieles können die Öl-Schlitze 88 längs eines Durchmessers angeordnet sein, der durch den Mittelpunkt des Ringes 86 gegeben ist Diese Abwandlung ist allerdings schwieriger herstellbar und verteuert den Brenner 10.

Es ist bekannt, daß ein Öl-Brenner Vorteile aufweist im Hinblick darauf, daß die verfügbare Abstrahlung viel größer ist als bei einem Sauerstoff-Kraftstoff-Brenner (Erdgasbrenner), da Kohlenstoff-Partikel in der Flamme vorhanden sind. Mit einer hellen, leuchtenden Ramme kann mehr Hitze gegen die Ofenwände oder den Ofen-Einsatz gerichtet werden.

Es kann auch eine Mehrzahl gebohrter Löcher anstelle der Schlitze 88 oder eine ringförmige öffnung vorgesehen sein, die so bemessen und gestaltet ist, daß das öl in ausgebreiteter, aufgefächerter Form austritt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. ölbrenner unit einem länglichen zylindrischen Gehäuse mit stirnseitigem Abschluß durch einen gekühlten Düsenkopf, durch den stromab divergierend zylindrische Mischkanäle verlaufen, in denen jeweils ein von einem gemeinsamen Brennstoffverteiler gelieferter Brennstoffstrahl von oxidierendem Strömungsmedium umgeben ist, das durch einen ringförmigen Durchlaßkanal im Innern des Gehäuses zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffverteiler in die stromaufwärtigen Enden der Mischkanäle mit öffnungen mündet, die den Brennstoff fächerförmig in den jeweiligen Mischkanal in Eintrittsrichtung des oxidierenden, den Brennstoff zerstäubenden Strömungsmediums abgeben.

2. ölbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Querschnittsfiäche für das oxidierende Strömungsmedium am Eintritt jedes Mischkanales und der Querschnittsfläche für den Eintritt des Brennstoffes Werte zwischen 18 und 37 aufweist