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Brenner für flüssige Brennstoffe, insbesondere Öle
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Die Erfindung betrifft einen Brenner für flüssige Brennstoffe, insbesondere
Öle, mit einer Düse zur Emulsionszerstüubung des Brennstoffs mittels Wasser oder
dergleichen.
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Bei ölbetriebenen Heizungen, insbesondere solchen, die beispielsweise
bei solarbeheizten Wohnanlagen als Zusatzheizungen anzutreffen sind, besteht vielfach
Bedarf an Brennern für Massendurchsatze in der Größenordnung von 1 lcg/h und darunter.
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Wo derartig kleine Durchsatzleistungen gefordert sind, wird bis heute
Brennern, die nach dem Verdampfungsprinzip oder dem nur für niedrigviskose Heizöle
in Betracht kommenden Prinzip der UltraschallzerstEubung arbeiten,
gegenüber
den bekannten Brennern eingangs genannter Gattung, die nach dem Druckzerstäuberprinzip
arbeiten, der Vorzug gegeben.
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Der Grund hierfür ist in erster Linie darin zu suchen, daß es an kostengünstigen
Zerstauberdüsen mangelt, die in der Lage sind, bei Ilassendurdlsätzen der genannten
Größenordnung noch gut zu fun1ctionieren.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen für kleine Massendurchsätze
von beispielsweise weniger als 1 kg/h hervorragend geeigneten Brenner eingangs genannter
Gattung zu entwickeln, der Forderungen nach einer Regelbarkeit der Durchsatzleistung
in weiten Grenzen, einer Dauerbetriebsmöglichkeit, einer Verwendbarkeit von Heizölen
unterschiedlicher Viskositut, einem hohen Ausbrenngrad, einer geringen Schadstoffemission,
einem geringen Energiebedarf, einem niedrigen Gerauschpegel, einer hohen Betriebssicherheit
bei geringem Wartungsaufwand und einer Anbaumöglichkeit an bereits vorhandene Heizungsanlagen
gerecht zu werden vermag.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Düse eine
in Langsachsrichtung sich erstreckende und quer hierzu schwingungsfähige Zunge zum
wechselweisen Öffnen und Schließen einer zu einer Zungenseite führenden Leitung
für flüssigen Brennstoff geringen Druckes und einer zur gegenüberliegenden Zungenseite
führenden Leitung für Wasser geringen Druckes aufweist und einem im vorderen Brennka-erbereich
eingebauten ringförrnigen Flammenhalter zum Erzeugen einer Rezirkulation heißer
Verbrennungsgase achsgleich vorgeordnet ist, wobei der Flammenhalter als Ringhalsejektor
zum Ansaugen eines Gemisches aus rezirkulierenden Verbrennungsgasen und emulsionsz@rstäubtem
Brennstoff aus der Düse in den P'Iammenkern mittels Verbrennungsluft aus einem Luftkanal
auf der Außenseite des Brennkammermsntels ausgebildet ist.
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Die erfindungsganaS ergriffenen Naßnahmen lassen sich ohne großen
Aufwand verwirklichen. Geschieht dies, ist das Ergebnis ein für kleine Massendurchsätze
der genannten Größenordnung hervorragend geeigneter Brenner. Diese Eignung beruht
auf der speziellen Ausbildung und getroffenen Zuordnung von Zerstäuberdüse und Flammenhalter.
Daraus resultieren auch die Vorteile einer unaufwendigen Steuerbarkeit der Brennerleistung
in weiten Grenzen, einer Dauerbetriebsmöglichkeit bei hoher Betriebssicherheit und
niedrigem IZartungsaufwand, einer Verwendbarkeit von Heizöl en unterschiedlicher
Visi;ositat, eines hohen Ausbrenngrades, einer geringen Schadstoffemission, eines
niedrigen Gerauschpegels, eines geringen Leistungsbedarfs und einer Anbaumöglichkeit
an vorhandene Heizungsanlagen. Zur erfindungsgemäßen Zerstauberdüse, mit welcher
das Problem der Aufbereitung kleinster Brennstoffmengen auf einfache Weise überwunden
wird, ist erlüuternd folgendes zu bemerken: Bei ihr ist von einer Druckzerstaubung
des Brennstoffs und tiassers abgesehen worden. Brennstoff und Wasser werden vielmehr
- wie bereits an anderer Stelle ausgeführt - mit nur geringem Uberdruck der Düse
zugeleitet. Diese ist es dann, die mit Hilfe des wassers die Zerstäubungsenergie
erzeugt. Letzteres versetzt beim Einströmen ins Düseninnere die darin befindliche
Zunge in Schwingungen. Auf die schwingende Zunge wird von der gegen überliegenden
Seite her der Brennstoff geleitet. Hier geschieht dessen Auflösung in Tropfen, welche
mit Hilfe der kinetischen Energie des Wassers die Düse verlassen. Dabei kommt es
am Düsenmund zu einer intensiven Vermischung zwischen Wasser und Brennstofftropfen
und stromabwärts des Düsenmundes zu einer intensiven Vermis6lung vorgenannter Emulsion
mit dem Zentrum des Ringhalsejektors zuströmenden rezirkulierenden Verbrennungsgasen
und der Verbrennungsluft.
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Wie bereits erv'ähnt, schließt die schwingende Zunge intennittierend
die Zufuhrleitungen für Wasser und Brennstoff. Auf diese Weise wird dem Bestreben
Rechnung getragen, die Wassermenge möglichst klein zu halten. Aus demselben Grund
empfiehlt Sich auch, die in Ausgestaltung der Erfindung mit
einer
an der Zunge fixierten Klappe verschließbare Wasserleitung zungenseitig als Kapillarrohr
auszubilden. Der Austrittsquerschnitt der Brennstoffleitung ist dagegen relativ
groß bemessen, was die Gefahr einer Verstopfung ausschließt.
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Gemäß einem ausgestaltenden Erfindungsmerkmal ist die Wasserleitung
auf ihrem Weg .ur Zerstäuberdüse in einer Schlange um den Brennkammermantel geführt.
Dadurch erfuhrt das Wasser eine ErwArmung auf beispielsweise 800 C, was sich beschleunigend
auf die Brennstoffaufbereitung auswirkt und den eg für eine Verwendung von heizöl
hoher Viskosität öffnet.
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Es steht nichts im Wege, die Wasserleitung unter Zwischenschaltung
einer Rückschlagklappe und einer keine nennenswerten Kosten verursachenden kleinen
Entkarbonisierungsvorrichtung ans Verbrauchernetz anzuschließen. Auf diese Weise
laßt sich die sonst zur Wasserförderung erforderliche Pumpe einsparen.
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Bezüglich der Leistungsbeeinflussung erweist es sich als vorteilhaft,
der Brennkammer auf der Seite der Zerstäuberdüse ein Geblase steuerbarer Drehzahl
zum Fördern von Frischluft in den Luftkanal auf der Außenseite des Brenn]cammermantels
vorzuordnen und im erwähnten Luftkanal stromabwürts von Mantelöffnungen für eine
Primarluftzufuhr zum Ringhalsejektor eine verstellbare Drosselvorrichtung für Sundarluft
zu installieren. Dadurch ist u.a. auch die Möglichkeit geboten, den Brenner sowohl
mit gelber als auch mit blauer Flamme zu betreiben.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der
schematischen Zeichnung näher erläutert.
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Die einzige Figur zeigt in Form einer Prinæipskizze einen Brenner
1 vom Typ eines Emulsionszerstäubers. Dieser weist
in einem Gehäuse
2 mit einem düsenförmig erweiterten hinteren Endabschnitt 3 eine von einem Mantel
4 und einer vorderen Stirnwand S begrenzte Brennlsammer 6 und auf der Außenseite
des Brennkammermantels einen Luftkanal 7 auf. Im vorderen Bereich der Brennkammer
6 ist unter Belassung eines radialen Abstandes 3 zurn Kammermantel 4 und eines axialen
Abstands 9 zur Kammerstirnwand 5 ein Plammenhalter 10 zum Erzeugen einer flezirkulation
11 heißer Verbrennungsgase konzentrisch angeordnet. Besagter Flammenhalter 10 weist
eine Ausbildung als Ringhalsejektor zum Ansaugen eines Gemisches aus rezirkulierenden
Verbrennungsgasen und emulsionszerst<iubtem Brennstoff aus einer Zerstäuberdüse
13 in den durch Pfeile 12 gekennzeichneten Flammenkern auf, wobei als Treibmittel
Verbrennungsluft aus dem Luftkanal 7 auf der Außenseite des Brennlcammermantels
dient. Die Verbrennungsluft nimmt dabei ihren Weg in Pfeilrichtung 14 über Öffnwagen
15 im Brennkammermantel 4 zu Lufteinlässen 1G auf der Außenseite des Ringhalsejektors
10 und von dort in Pfeilrichtung 1.7 zur Ringdüse 13 auf der Innen seite des Ringhalsejektors
10, der mittels Rippen 19 am Brennkammermantel 4 fixiert ist.
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Die Zerstäuberdüse 13 ist dem Ringhalsejelctor 10 achsgleich vorgeordnet.
Sie weist eine in Längsachsrichtung sich erstreckende und qucr hierzu schwingungsfähige
Zunge 20 zum wechselweisen Öffnen und Schließen einer zu einer Zungenseite 21 führenden
Leitung 23 für flüssigen Brennstoff geringengenDruckes und einer zur gegenüberliegenden
Zungenseite 22 führenden Leitung 24 für liasser geringen Druckes auf. Die Wasserleitung
24 ist zur Erwärmung des Wassers auf ihrem Weg sur Düse 13 in einer Schlange 25
um den Brennkammermantel 4 geführt. Zungenseitig weist sie stromaDwärts einer Drossel
26 eine Ausbildung als Kapillarrohr 27 auf.
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Zum intermittierenden Verschließen desselben durch die schwingende
Zunge 20 ist an letzterer eine Klappe 28 fi:iert.
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Für die Versorgung des Luftkanals 7 auf der Außenseite des Brennkammermantels
4 mit Frischluft ist ein Radialgebläse 29
steuerbarer Drehzahl verantwortlich,
das über eine Welle 30 mit einem Elektromotor 31 in Antriebsverbindung steht.
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Auf derselben tielle sitzt auch eine aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht dargestellte Brennstoffpumpe. Brennstoffpumpe, Radialgebläse 29 und Ilotor
31 sind dabei ebenso wic dic Brennkammer 6 im Gehäuse 2 untergebracht, und zwar
auf der der Brennkammer 6 abgewandten Seite der Zerstäuberdüse 13.
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Zum Luftkanal 7 ist schließlich noch zu bemerken, daß er stromabwärts
der kantelöffnungen 15 für die Primärluftzufuhr zu.a Ringhalsejektor 0 eine verstellbare
Drosseleinrichtung 32 für Sekundärluft und in Höhe des Brennkammeraustritts Drall-33
schaufeln/aufucist. Letztere sind am Gehäuse 2 fixiert und sorgen dafür, daß der
Sekundärluftstrom einen Weg in Pfeilrichtung 34 ninrat.
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Die Zündung erfolgt mittels einer elektrischen Hochspannungsfunkenstrecke.
Die dazu erforderlichen Zündelektroden sind tait 35 und 36 bezeichnet.
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Patentansprüche: