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Gebläsebrenner und Zusatzbrennerrohr
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für einen Gebläsebrenner Die Erfindung betrifft einen Gebläsebrenner
mit einer in ein Brennerrohr ragenden Zerstäuberdüse, der eine Zündelektrode zugeordnet
ist, und einer Luftzuführung zu dem in einen Kessel mündenden Brennerrohr. Ferner
bezieht sich die Erfindung auf ein Zusatzbrennerrohr.
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Der Ausdruck "Gebläsebrenner" bezieht ölgebläsebrenner und Gasgebläsebrenner
ein, d.h. der Brennstoff ist an sich beliebig.
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Eine bevorzugte Anwendung solcher Brenner liegt in Heizungskesseln.
Andere Anwendungen industrieller Art werden einbezogen. Derartige Brenner dienen
unter Luftzuführung und Zerstäubung des flüssigen Brennstoffes zur Erzeugung eines
gut brennbaren Gemisches. Die Brenner können mit einer Pumpe versehen sein. Dieses
Merkmal wird einbezogen.
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Bei bekannten Ausführungen bildet sich die Flamme innerhalb des Brennerrohres,
insbesondere, da die Zerstäuberdüse nahe am Beginn des in das Innere eines Kessels
Brennerrohres angeordnet ist. Bei diesen bekannten Ausführungen glüht das Brennerrohr
nach einer gewissen Betriebszeit aus und wird zerstört. Infolgedessen sind solche
bekannten Gebläsebrenner auch nur bis zu einer bestimmten Kesselgröße vorgesehen.
Selbst wenn in diesem Zusammenhang eine blaue Flamme entsteht, liegt einerseits
die leistungsbegrenzung vor und andererseits der Nachteil, daß das Brennerrohr nach
einer gewissen Zeit zerstört wird. Dabei werden aber Spezialbrenner benutzt.
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Normalerweise ergibt sich eine im wesentlichen gelb-rote Verbrennungeflamme,
wobei die Farbe anzeigt, daß eine ungenügende Verbrennung erfolgt. Die Abgase haben
daher Rückstände und erheblichen Rußanteil. Dadurch ergeben sich Verschmutzungswirkungen
im Kessel und im Abzug, abgesehen von der Umweltverschmutzung durch austretende
Abgase. Der Brennstoff selbst wird unrationell ausgenutzt.
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Die beschriebene erscheinung ergibt sich insbesondere dadurch, daß
im Brennerrohr selbst ein relativ kaltes Gemisch entsteht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese angegebenen Nachteile
hinsichtlich einer ungenügenden Verbrennung mit Rückständen bzw. einer unrationellen
Ausnutzung des Brennstoffes durch eine verhältnismäßig einfache Vorrichtung zu beseitigen
und dadurch einen Gebläsebrenner, insbesondere ein brennerrohr, zu schaffen, die
eine weitaus bessere Ausnutzung des Brennstoffes gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf dem Brennerrohr ein Zusatzbrennerrohr
im Bereich der Brennerrohrmündung innerhalb
des Kessels angeordnet
ist und um den Umfang verteilt wenigstens düsenartige Durchgänge zur Brennerrohrmündung
aufweist.
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Diese düsenartigen Durchgänge bewirken, daß innerhalb des Kessels
bereits aufgeheizte Luft zu dem Ende des Zusatzbrennerrohres auf dem Brennerrohr
zirkuliert, so daß an den dort angeordneten Eingängen eine Sogwirkung entsteht und
die aufgeheizte Luft zur Mündung des Brennerrohres geführt wird. Dadurch wird zu
dem Verbrennungsbereich des erfindungsgemäßen Gebläsebrenners vor der Mündung des
Brennerrohres, insbesondere auch im und vor dem Bereich der Mündung des Zusatzbrennerrohres,
heiße bzw. aufgeheizte Luft gefördert, wobei es sich dabei als Medium auch um unverbranntes,
aber aufgeheiztes Gemisch handeln kann, so daß dadurch dann die eigentliche Verbrennung
verbessert wird und praktisch durch die einfache Anordnung eines Zusatzbrennerrohres
mit düsenartigen Durchgängen eine sogenannte Blauverbrennung erzielt wird.
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In der einfachen Ausführungsform genügt es, das Zusatzbrennerrohr
als Düsenmanschette auf dem Brennerrohr anzuordnen. Vorteilhaft verlängert aber
das Zusatzbrennerrohr das eigentliche Brennerrohr, wodurch die Zuströmung und Zumischung
des aufgeheizten Mediums, und damit auch die Verbrennung, verbessert wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung umgibt das Zusatzbrennerrohr
wenigstens mit einem Abschnitt das Brennerrohr konzentrisch und ist im Bereich dieses
Abschnittes an dem Brennerrohr geführt. Dabei wird insbesondere die bewegliche Führung
einbezogen. Bei der konzentrischen Anordnung ergibt sich praktisch ein ringförmiger,
düsenartiger Durchgang. Auch wenn dabei keine Querschnittsveränderung vorgesehen
ist, entsteht durch
den Temperaturunterschied und die Sogwirkung
an der Brennerrohrmündung eine beabsichtigte Strömung.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist das Zusatzbrennerrohr in
seinem das Brennerrohr verlängernden Bereich eine Einziehung auf und hat geringeren
Querschnitt als ein auf dem Brennerrohr geführter Abschnitt. Dadurch entsteht schon
eine düsenartige Verjüngung, die die Durchströmung verbessert. Eine solche düsenartige
Verjüngung ist auch möglich bei nur einer manschettenartigen Ausbildung des Zusatzbrennerrohres
nach Art eines Kegelstumpfes mit dem geringeren Wuerschnitt in der Nähe der Brennerrohrmündung.
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Um optimale Verhältnisse zu erreichen, sieht die Erfindung Anpassungsmöglichkeiten
vor. Zu diesem Zweck sind vorteilhaft zwischen Brennerrohr und Zusatzbrennerrohr
Führungsstege angeordnet. Wenn davon ausgegangen wird, daß die Erfindung auch ein
Zusatzbrennerrohr betrifft, das nachträglich einbaubar sein soll, um bekannte Gebläsebrenner
auf eine optimale Leistung umzurüsten, wird bevorzugt, daß die Führungsstege am
Zusatzbrennerrohr angeordnet sind, insbescndere am erweiterten Abschnitt des Zusatzbrennerrohres.
Bei anderen Gebläsebrennerausführungen wird nicht ausgeschlossen, daß solche Führungestege
auch am Brennerrohr angeordnet sind. Die Pührungsstege sind in einer Ausführungsform
axial zum Brennerrohr ausgerichtet, und zwar auch somit in Richtung der Einstellung
des Zusatzbrennerrohres.
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In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung sind die radial angeordneten
Führungestege schräg zur Achsrichtung des Brennerrohres angeordnet. Dadurch wird
die Zuführung der aufgeheizten Sekundärluft oder des Zusatzgemisches durch den wenigstens
einen
düsenartigen Durchgang verwirbelt, so daß sich im Bereich der Verbrennungszone eine
besonders günstige Durchmischung mit dem durch das Brennerrohr eingeführten Gemisch
und der Zusatzluft ergibt. Bei der radial-symmetrischen Ausführung sowohl des Brennerrohres
als auch des- Zusatzbrennerrohres spielt es dabei keine Rolle, wenn bei Führungsmitteln
an dem Teil, der auf den Führungsstegen geführt ist, bei der Verstellung eine Verdrehung
erfolgt, abgesehen davon, daß die radial-symnetrische, d.h. zylindrische Ausführung
aneinandergeführter Abschnitte auch eine axiale Verlagerung bei gleichr.iMiger llöhe
der Führungsstege zuläßt.
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Besonders bevorzugt wird, daß das Zusatzbrennerrohr bzw. der erweiterte
Abschnitt des Zusatzbrennerrohres sich neben der Seitenwand des Brennerrohres verjüngt
und eine düsenartige Linsehnürung zum Nündungsrand des Brennerrohres bildet. hierbei
ergibt sich ein besonderer Düseneffekt, wie oben bereits durch die kegelstumpfartiBe
Ausbildung einer Düsenmanschette erwähnt ist. Diese Ausführung ist deshalb vorteilhaft,
weil die Zuströmungsgeschwindigkeit des aufgeheizten Sekundärmediums erhöht wird.
Bei Anordnung der Pührungsstege ani Brennerrohr sind in dem sich verjüngenden Abschnitt
des Zusatzbrennerrolmes i'ührunbstaschen gebildet. In der Ausführung eines das Brennerrohr
verlängernden Zusatzbrennerrohres sind vorteilhaft im Bereich des das Brennerrohr
verlängernden Abschnittes Öffnungen angeordnet. Das hat den Zweck, daß auch in diesem
Bereich von außen radial das sogenannte zweite, aufgeheizte Medium noch zuströmen
kann, so daß eine Intensivierung der Verbrennung erreicht wird.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Feststellmittel zwischen
beweglich aneinandergeführtem Zusatzbrennerrohr und Brennerrohr, insbesondere durch
Anordnung wenigstens einer
radial gerichteten Druckschraube gebildet.
Andere Klemmittel können vorgesehen sein. zlinbezogen wird auch eine vorteilhafterweise
zugleich Führungseigenschaften aufweisende Ausführung, bei der an einem der Teile,
Brennerrohr oder Zusatzbrennerrohr, ein zum anderen Teil gerichteter, durch große
Öffnungen durchbrochener Steg angeordnet ist, der an seinem freien Rand ein Gewinde
aufweist, das in ein Gegengewinde am anderen Teil, Zusatzbrennerrohr oder Brennerrohr,
eingreift.
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Die Führungseigenschaften ergeben sich durch die Richtung der Öffnung
und gegehenenfalls durch Anordnung leistenartiger Leitelemente in den Öffnungen.
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Die Erfindung schafft auch ein Zusatzbrennerrohr mit den angegebenen
igenschaften zur nachträglichen, verbessernden Ausrüstung eines schon vorhandenen
Gebläsebrenners.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert,
die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen: Fig. 1: eine Seitenansicht
der Anordnung, zum Teil in schematischer Darstellung, zum Teil im Schnitt, Fig.
2: eine Stirnansicht auf ein Zusatzbrennerrohr gemäß Fig. 1, Fig. 3: eine Stirnansicht
auf das Brennerrohr nach Pig. 1 bei abgenommenem Zusatzbrennerrohr, Fig. 4: eine
Seitenansicht eines Zusatzbrennerrohres im Schnitt, zur Anordnung auf einem Brennerrohr
nach Fig. 1,
Fig. 5: eine schematische Seitenansicht eines Brennerrohres
mit einer besonderen Ausgestaltung eines Zusatzbrennerrohres im Schnitt, Fig. 6:
eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform zur Erläuterung mehrerer
Abwandlungsmöglichkeiten, Fig. 7: eine Draufsicht auf Fig. 1 in Teildarstellung
zur Erläuterung einer weiteren Abwandlung.
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In allen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In Fig. 1 bezeichnet die Linie den Umriß eines Kessels 1. An dessen
Vorderseite 2 ist ein Gebläsebrenner 3 bekannter Ausführung angeordnet. Er besitzt~ein
in den Kessel 1 eingeführtes Brennerrohr 4, das beispielsweise im Bereich seiner
Brennerrohrmündung 5 eingezogen ist. In dieses Brennerrohr 4 ragt eine aus dem Gebläsebrenner
3 kommende Zerstäuberdüse 6, der beispielsweise in bekannter Weise eine Zündelektrode
7 zugeordnet ist. Eine solche Ausführung ist bekannt. Gemäß der neuen Ausgestaltung
ist auf das Brennerrohr 4 ein Zusatzbrennerrohr 8,in Axialrichtung des Brennerrohres
4 verschiebbar, aufgesetzt. Zu diesem Zweck sind auf dem Brennerrohr 4,beispielsweise
radial um den Umfang verteilt, Führungsstege 9-12 angeordnet, auf denen ein erweiterter
Abschnitt 13 des Zusatzbrennerrohres 8 in Richtung des pfeiles 14 hin- und herbeweglich
geführt ist. Der Abschnitt 13 ist in dieser Ausführungsform konzentrisch zur Wand
des Brennerrohres 4 ausgebildet.
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Das Zusatzbrennerrohr 8 verlängert das Brennerrohr 4 und hat in dem
verlängernden Bereich 15 geringeren Querschnitt als der auf dem Brennerrohr geführte
Abschnitt 13. Zwischen dem Bereich 15 und dem Abschnitt 13 ist eine einziehung 16
angeordnet. Die einziehung führt je nach der Anordnung des Zusatzbrennerrohres auf
dem Brennerrohr 4 zu einer düsenartigen Einschnürung.
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Um den Sitz bzw. die axiale Lage des Zusatzbrennerrohres 8 zu fixieren,
ist beispielsweise eine das Zusatzbrennerrohr 8 radial durchsetzende und in ihm
mittels einer aufgebrachten Mutter 17 geführte Druckschraube 18 angeordnet, die
zu einer Verspannung des Zusatzbrennerrohres 8 am Brennerrohr 4 dient.
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Dadurch ist nicht nur die Verlängerung des Brennerrohres 4 durch das
Zusatzbrennerrohr 8 wählbar, sondern auch der Düsenquerschnitt im Bereich der Einziehung
16. Dabei versteht sich, daß die Einziehung 16 auch einen anderen Verlauf aufweisen
kann, um besondere Düsencharakteristiken zu bilden.
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Die sich ergebende Düsenwirkung zur Einströmung des sogenannten zweiten
Mediums im Verlauf des Strömungspfeiles 19 in Fig. 1 kann nach Fig. 4 der Abschnitt
20, der das Brennerrohr umgibt, kegelförmig ausgeführt sein, so daß sich eine erweiterte
Bintrittsöffnung 21 bzw. eine düsenartige Einschnürung 22 zum Mündungsrand 23 des
Brennerrohres 4 ergibt. Auch in diesem Falle kann der verlängernde Bereich 15 vorgesehen
sein, und zwar in zylindrischer Gestalt, wobei als weitere Variante gemäß Fig. 4
gezeigt ist, daß in diesem Bereich 15 Öffnungen 24-26,gleichmäßig um den Umfang
verteilt, angeordnet sind.
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Dadurch kann das zweite Medium auch in diesem Bereich eintreten, während
die Einschnürung 22 zu einer besonderen Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Mediums
im Bereich des Mündungsrandes 23 führt.
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Bei der Ausführung nach Fig. 4 sind die Bührungsstege 9 und 11 am
Abschnitt 20 des Zusatzbrennerrohres 8 befestigt. Das ist gerade bei der kegelstumpfförmigen
Ausbildung des Abschnitts 20 zweckmäßig, weil dann innen axial gerichtete Ränder
27, 28 zur Führung auf dem Brennerrohr 4 ausgebildet sein können.
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Außerdem ergibt sich die Möglichkeit, alle zur Anordnung des Zusatzbrennerrohres
8 erforderlichen Teile an diesem anzuordnen, einschließlich der nur schematisch
angedeuteten Druckschraube 18, so daß dadurch ein Zusatzbauteil zur nachträglichen
Verbesserung bekannter Gebläsebrenner geschaffen wird.
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Wenn bei einer konischen Ausführung des Abschnitts 20, und insbesondere
bei einer insgesamt konischen Ausführung des Zusatzbrennerrohres 8, nach Fig. 5
die Bührungsstege 9 und 11 (es versteht sich, daß wenigstens drei Führungsstege
um den Umfang verteilt angeordnet sind), am Brennerrohr 4 angeordnet sind, sind
im konischen Abschnitt 20 Führungstaschen 29, 30 ausgebildet, die über die Pührungsstege
9, 11 verschiebbar sind und axial zum Brennerrohr 4 ausgerichtete Führungsflächen
31, 32 haben.
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Die Fig. 6 zeigt ein Zusatzbrennerrohr 8 nach Art einer Düsenmanschette
33, die piaktisch in kegelstumpfförmiger Ausbildung das Brennerrohr 4 lediglich
neben seiner Mündung 5 umgibt. Dabei besteht die Möglichkeit, eine manschettenartige
Ausführung auch zylindrisch vorzusehen. Fig. 6 zeigt eine weitere einstellbare Anordnung
dadurch, daß am Zusatzbrennerrohr 8 ein zum Brennerrohr 4 gerichteter Steg 34 angeordnet
ist, der um den Umfang verteilt große Öffnungen 35, 36 als Durchgang für das zweite
Medium aufweist und am inneren, freien Rand 37
Gewinde 38 besitzt.
Dieses ist auf ein Gegengewinde 39 auf dem Brennerrohr 4 aufgeschraubt. Dieses Gegengewinde
kann gegebenenfalls an der Außenseite einer Buchse 40 ausgebildet sein, die auf
dem Brennerrohr zu befestigen ist, so daß auch mit dieser Ausführung eine leicht
einstellbare, nachträgliche Ausrüstung erfolgen kann.
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Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht mit Brennerrohr 4 und Zusatzbrennerrohr
8, gegebenenfalls mit weiteren Ausgestaltungen zur Erläuterung dessen, daß die Führungsstege
41, 42 nicht wie die Führungestege 9-12 gradlinig axial, sondern schräg zur Achsrichtung
des Brennerrohres angeordnet sind, wobei auch ein spiralförmiger Verlauf möglich
ist. Dadurch wird im Flammenbereich im Bereich der Mündung des Zusatzbrennerrohres
8 eine besonders gute Durchwirbelung und Durchmischung erzielt.