DE2704884A1

DE2704884A1 - Brenner

Info

Publication number: DE2704884A1
Application number: DE19772704884
Authority: DE
Inventors: Werner Kuhrmann; Guenther Ing Grad Kutschke; Herbert Larsen
Original assignee: Deutsche Shell GmbH
Current assignee: Deutsche Shell GmbH
Priority date: 1977-02-05
Filing date: 1977-02-05
Publication date: 1978-08-10
Also published as: IT1107047B; IT7867206A0; GB1591075A; DK243577A; SE7801266L; FR2379762A1

Description

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Beschreibung

zu der Patentanmeldung

Deutsche Shell
Aktiengesellschaft Hamburg

betreffend:

"Brenner"

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, wie leichtes Heizöl oder Kohlenwasserstoffgas, insbesondere einen Brenner für verhältnismäßig niedrige Durchsätze, wie er beispielsweise für Zentralheizungen in Einfamilienhäusern gebraucht wird« Der Brenner besteht in bekannter Weise aus einem äußeren Rohr, das der Zuführung der Verbrennungsluft dient; aus der koaxial darin angeordneten inneren Kammer, die die Brennerdüse umgibt, und aus einer Wirbelscheibe, die eine zentrale Öffnung für den Strom von der Brennerdüse besitzt, im übrigen mit mehreren Öffnungen oder Radialschlitzen versehen ist, die derart geschränkt sind, daß der durchtretende Teilstrom der Verbrennungsluft einen Drall erhält. Weitere Bestandteile des Brenners, wie Pumpe für das Heiz-

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öl, Gebläse für die Verbrennungsluft, Zündelektroden

u.s.w. können unberücksichtigt bleiben, da sie durch die

erfindungsgemäße Ausgestaltung nicht berührt werden.

Der erfindungsgemäße Brenner ist dadurch gekennzeichnet, daß die Teilströme der Verbrennungsluft, nämlich die Primärluft, die die innere Kammer durchströmt und unmittelbar hinter der Brennerdüse der Flamme zugeführt wird, die Sekundärluft, die beim Durchströmen der Wirbelscheibe einen Drall erhält, und gegebenenfalls die Tertiärluft, die die Wirbelscheibe umströmt und am Drall der Sekundärluft nicht teilnimmt, in ihrem Verhältnis zueinander regelbar sind. Dadurch wird eine stabilere Flamme und ein besserer Ausbrand erzielt, insbesondere wenn der Brenner auf niedrige Durchsätze eingestellt wird. Zweckmäßig wird diese Regelung dadurch erreicht, daß die Wirbelscheibe einerseits mit ihrer zentralen Öffnung an die Austrittsöffnung der inneren Kammer anschließt, andererseits mit dem konisch ausgebildeten äußeren Brennerrohr einen Ringspalt bildet, dessen Weite durch Änderung der Lage von Wirbelscheibe und äußerem Rohr zueinander auf einfache Weise verstellt werden kann.

Bei Brennern der hier betrachteten Art, die ein äußeres Rohr zur Führung der Verbrennungsluft und eine koaxial darin angeordnete Brennerdüse enthalten, ist eine Zwangs-

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mischung von Verbrennungsluft und zerstäubtem Brennstoff bzw· Flammengasen erforderlich, um eine stabile Flaume zu erhalten und starke Rußbildung zu vermeiden. Es ist bekannt, im äußeren Rohr hinter (in Stromrichtung) der Brennerdüse eine Wirbelscheibe anzuordnen. Diese Brenner mit freiliegender Wirbelscheibe erzielen aber nur eine ungenügende Durchmischung von Brennstoff und Luft, wenn sie auf Durchsätze in der Nähe ihrer unteren Leistungsgrenze eingeregelt werden« Die Folge ist ein unvollständiger Ausbrand, vor allem eine starke Rußentwicklung·

Andererseits sind Brenner bekannt, die eine koaxial im äußeren Rohr angeordnete innere Kammer enthalten, die die Brennerdüse umgibt. Ein Teil des Verbrennungeluftatromes durchströmt die innere Kammer; der Rest wird durch Leitschaufeln, die zwischen der inneren Kammer und dem äußeren Rohr angeordnet sind, in eine Wirbelbewegung versetzt'« Korrekte Einstellung des Verhältnisses der beiden Teilluft ströme vorausgesetzt, geben diese Brenner einen guten Ausbrand, vor allem bei relativ hohen Durchsätzen« Si· lassen sich jedoch nur schwierig an wechselnde Betriebsbedingungen anpassen und sind bei niedrigen Durchsätzen nicht befriedigend.

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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Brenner zu schaffen, der unter verschiedenen Betriebsbedingungen, insbesondere bei niedrigen Durchsätzen, wie sie in Heizungseinheiten fUr Wohnungen oder kleine Einzelhäuser erforderlich sind, auf rußfreie Verbrennung eingestellt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß drei Teilströme der Verbrennungsluft mit verschiedenen Strömungsvektoren - Primär- und Tertiärluft direkt strömend, Sekundärluft mit starkem Drall - im Verhältnis zueinander regelbar sind· Dabei mußte der erfindungsgemäße Brenner die Abmessungen der üblichen Brenner näherungsweise beibehalten, um in den vorhandenen Heizungseinheiten verwendbar zu sein.

Beispielsweise wurde für einen Zerstäubungsbrenner herkömmlicher Bauart mit freiliegender Wirbelscheibe ein Durchsatzbereich von 1.8 bis 7*3 kg/h leichtes Heizöl ermittelt. Dabei funktionierte der Brenner in der Nähe des Mindestdurchsatzes 1.8 kg/h kaum noch befriedigend; die Rußzahl betrug 2-3, der feuerungstechnische Wirkungsgrad etwa 85 $· Dieser Brenner wurde erfindungsgemäß umgebaut, d„h. er erhielt eine innere Kammer, deren Austrittsöffnung mit der zentralen Öffnung der Wirbelscheibe zusammenfiel; im übrigen wurden keine Veränderungen an dem Brenneraggregat vorgenommen« Nunmehr wurde ein Mindestdurch-

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satz von 1_β1 kg/h Heizöl erreicht; bei dem erwähnten Durchsatz von 1.8 kg/h wurde eine Rußzahl von 0-1 und ein feuerungstechnischer Wirkungsgrad von 9^-96 % ermittelt.

Für die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Brenners ist die Größe der Eintrittsöffnungen wichtig, durch die ein Anteil der Verbrennungsluft aus dem Ringraum in die innere Kammer einströmt. Zweckmäßig werden diese veränderlich gemacht, so daß beim Einregulieren des Brenners ihre optimale Weite in Abhängigkeit vom Brennstoffdurchsatz eingestellt werden kann« Bei Anordnung der Eintrittsöffnungen auf dem zylindrischen Mantel der inneren Kammer wird dies auf einfache Weise durch eine Blechmanschette erreicht, die entsprechende Öffnungen besitzt und bei geringfügiger Drehung die zunächst reichlich bemessenen Eintrittsöffnungen mehr oder weniger abdeckt. Bei der bevorzugten Anordnung der Eintrittsöffnungen in der Stirnseite der inneren Kammer wird das gleiche erreicht durch eine drehbare Blechscheibe mit entsprechenden Öffnungen, die durch eine Klemmschraube in der gewählten Stellung festgehalten wird.

In der Zeichnung Fig. 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brenners schematisch im Längsschnitt dargestellt .

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Fig. 2 stellt den Blick in Stromrichtung auf den in Fig. 1 abgebildeten Brenner dar·

Bei dem dargestellten Brenner dient das äußere Rohr 1 der Zuführung der Verbrennungsluft· Die Brennerdüse 2 ist koaxial in dem äußeren Rohr 1 angeordnet« Von den sonstigen zur Brennerdüse gehörenden Teilen ist eine Zündelektrode 3 angedeutet· Mit der Brennerdüse 2 ist die innere Kammer k verbunden) sie wird durch drei Diβtanzstücke, die hier nicht dargestellt sind, zentrisch in dem äußeren Rohr 1 gehalten. Die innere Kammer k besitzt in ihrem Boden Eintrittsöffnungen 5 und gegenüber der Öffnung der Brennerdüse 2 die Austrittsöffnung 6. An die innere Kammer k schließt sich die Wirbelscheibe 7 an, die leicht konisch geformt ist; sie besitzt eine Reihe von radialen Schlitzen, die hier nicht dargestellt sind und die derart geschränkt sind, daß sie dem durchtretenden Luftstrom einen Drall verleihen. Die zentrale Öffnung der Wirbelscheibe 7 schließt sich an die Austrittsöffnung 6 der inneren Kammer k an.

Das äußere Rohr 1 endet etwa in Höhe der Brennerdüse 2· Es wird durch ein weiteres Rohrstück 8 fortgesetzt, das das äußere Rohr 1 umfaßt; es ist gegen dieses verschiebbar und wird durch eine Klemmschraube (nicht dargestellt)

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festgehalten, die in einen Längsschlitz des RohrstUckes 8 eingreift. Das äußere Rohr 8 ist im Bereich der Wirbelscheibe 7 konisch verjüngt, dergestalt daß der Ringspalt zwischen dem äußeren Rand der Wirbelscheibe 7 und dem äußeren Rohr 8 enger wird und sich schließlich ganz schließt, wenn das Rohrstück 8 nach rechts, d.h. weiter auf das äußere Rohr 1 geschoben wird.

Es ist ersichtlich, daß der gleiche Effekt erreicht wird, wenn das konische Rohr 8 fest mit dem Brennerrohr 1 verbunden bleibt und die Düsenanordnung mit der inneren Kammer k und der Wirbelscheibe 7 im ganzen weiter nach links verschoben wird.

Fig. 2 zeigt im Querschnitt das äußere Rohr 1 und die Distanzstücke 9» die die innere Kammer zentrisch in dem äußeren Rohr 1 halten. Auf dem Boden der inneren Kammer k (vgl, Fig. 1) ist die Lochscheibe 10 zu erkennen, die in Fig. 1 nicht dargestellt ist. Sie ist um den Körper der Brennerdüse 2 drehbar und besitzt Schlitze für die Zündelektroden 3 und außerdem einen Schlitz, durch den die Klemmschraube 11 durchgreift. Besondere Öffnungen der Lochscheibe korrespondieren mit den Eintrittsöffnungen 5 der inneren Kammer. Es ist zu erkennen, daß bei Drehung

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der Lochscheibe die Eintrittsöffnungen 5 effektiv verkleinert werden.

Patentansprüche

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L e e r s e i \ e

Claims

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Pa t ent ans prüche

M.)Brenner für Heizöl oder Gas, bestehend aus einem äußeren Rohr zur Zuführung der Verbrennungsluft, einer koaxial darin angeordneten inneren Kammer, die die Brennerdüse umgibt, und einer Wirbelscheibe mit einer zentralen Öffnung für den Strom von der Brennerdüse, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelscheibe (7) an die Austrittsöffnung (6) der inneren Kammer (k) anschließt.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelscheibe (7) einen kleineren Durchmesser hat als das äußere Rohr (8) und mit diesem einen Ringspalt für den Durchtritt eines Teiles des .Verbrennungsluftstromes bildet.
3. Brenner nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt zwischen Wirbelscheibe (7) und äußerem Rohr (8) verstellbar, mithin der durchtretende Teilstrom der Verbrennungsluft regelbar ist.
4. Brenner nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohr (8) teilweise konisch ausgebildet ist, derart daß der Ringspalt zwischen der Wirbelscheibe (7) und dem äußeren Rohr (8) durch Änderung der Lage zueinander von Wirbelscheibe und äußerem Rohr weiter bzw. enger verstellbar ist.

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