DE2833686C2 - Brenner für flüssige Brennstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner für flüssige Brennstoffe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art. Bei einem derart ausgebildeten Blaubrenner (DE-PS 25 53 953) ist luftzufuhrseitig eine Umschaltvorrichtung- vorgesehen, die derart verstellbar ist, daß die Verbrennungsluft im Bereich der Zerstäuberdüse während des Anfahrens, wie bei einem Gelbbreriner, verwirbelt und während des nach dem Aufheizen des Gemischverteilerkörpers einsetzenden Dauerbetriebs unverwirbelt strömt Diese Lösung erfordert einen erhöhten technischen Aufwand, hat außerdem während der Anfahrphase, wegen d?r durch die Verwirbelung der Verbrennungsluft sich einstellenden turbulenten Gelbflamme, ein deutlich höheres Geräuschniveau zur Folge als im Dauerbetrieb bei Blauflamme, und die feuchten Verbrennungsgase dringen während des Dauerbetriebs in den Raum stromauf der Stauscheibe ein, wo sie abkühlen und kondensieren und <nch als Koks niederschlagen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der jedoch einen einfacheren Aufbau aufweist, der auch in der Startphase, bei gutem Anfahrverhalten, ein niedriges Geräuschniveau aufweist und in dessen Brennerkopf im Dauerbetrieb keine Verbrennungsgase eindringen, die zum Koksansatz führen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst Erreicht wird dadurch, daß auch in der Startphase die Verbrennungsluft, bei gutem Anfahrverhalten, unverwirbelt der Verbrennung zugeführt werden kann, wodurch sich eine ruhige Flamme einstellt, wobei der Gemischverteilerkörper infolge der Rückführung heißer Verbrennungsgase in der Flammenachse, durch ihn hindurch, sehr schnell aufheizt, so daß nach wenigen Sekunden auf Blaubrand umgeschaltet werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung wird durch zwei Ausführungsbeispiele erläutert, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Brennerkopf, mit der Ausführungsform eines mit Bohrungen versehenen Gemischverteilerkörpers,
F i g. 2 einen Längsschnitt durch den Brennerkopf mit einer anderen Ausführungsform des Gemischverteilerkörpers.

Es zeigt die obere Hälfte jeweils den Brennerzustand in der Startphase, während die untere Hälfte den Brennerzustand in der Betriebsphase zeigt.

Der in F i g. 1 dargestellte Brennerkopf weist ein zyl. Luftführungsrohr 1 auf, das an seiner Mündung mit einer konischen Einziehung 2 versehen ist Daran schließt sich stromab die, die konische Einziehung 2 überlappende, konisch konvergente Luftdüse 3 an, die axial verschiebbar ist Wird die Luftdüse 3 axial stromauf bis zum Anliegen an die Querplatte 4 verschoben, bildet sich zwischen der konischen Einziehung 2 und der Luftdüse 3 eine ringförmige konische Austrittsöffnung 5, während der Innendurchgang der Luftdüse 3 durch die Querplatte 4 versperrt wird (obere Bildhälfte). Ist die Luftdüse 3 stromab bis zum Berühren der Einziehung 2 verschoben, wird die Austrittsöffnung 5 wieder geschlossen, während sich der Durchgang 6 zur Luftdüse 3 bildet (untere Bildhälfte).

Die Luftdüse 3 ist von einem Körper 7 umschlössen, dessen Außenkontor zylindrisch, oder leicht divergent sein kann und dessen stromabwärtiges Ende verjüngend zur Mündung 8 der Luftdüse 3 verläuft. Dieser Körper 7 ist in vorteilhafter Weise aus wärmedämmendem Material hergestellt, kann aber auch einstückig mit der Luftdüse 3 aus Metall gefertigt sein. Die Mündung 9 der Zerstäuber-Hohlstrahldüse 10 liegt in der Betriebsphase ungefähr in der Ebene der Mündung 8 der Luftdüse 3.

Dem Brenner ist ein GemischverteUerkörper 11 mit Abstand zugeordnet Dieser Gemischverteilerkörper 11 ist hohlkugelartig gestaltet, weist Bohrungen auf und hat eine konvexe Form.

Beim Anfahrvorgang tritt die Verbrennungsluft als Hohlstrahl 12 mit einem verhältnismäßig hohem Impuls aus der ringförmigen konvergenten Austrittsöffnung 5 aus und wird von dem Körper 7 derart geführt, daß sie unverwirbelt dem äußeren Bereich des Gemischverteilerkörpers 11 zuströmt und erst dort den Brennstoffhohlstrahl 13 durchdringt Durch die Injektorwirkung des Verbrennungsluft-Hohlstrahls 12 entsteht an dessen Außen- und Innenkontur eine verhältnismäßig starke Unterdruckzone, in die nach dem Zünden heiße Verbrennungsgase zurückgesaugt werden. Die durch die öffnungen 14 des Gemischverteilerkörpers 11 zurückbewegten heißen Verbrennungsgase durchströmen in Richtung der Pfeile 15 den Brennstoffhohlstrahl 13, heizen diesen auf und vergasen einen Teil des Brennstoffs und führen diesen vergasten Teil und die feineren Tröpfchen bis in die Nähe des Körpers 7 in den Verbrennungslufthohlstrahl 12 zurück, wo dann die Flanu'.äenbildung erfolgt Der restliche aufbereitete Brennstoff durchdringt im äußeren Bereich des Gemischverteilerkörpers 11 den Verbrennungslufthohlstrahl 12 und verbrennt dort langsam entsprechend seiner Vermischung. Dadurch stellt sich in der Anfahrphase eine ruhige Flamme ein und durch die Rückführung der heißen Verbrennungsgase, in der Flammenachse, durch den Gemischverteilerkörper 11 hindurch, wird dieser schnell aufgeheizt

Während des Dauerbetriebes (untere Bildhälfte), in dem die Luftdüse 3 an der konischen Einziehung 2 des Luftführungsrohres 1 anliegt, wird zur Luftdüsenmitte der Verbrennungsluftdurchgang 6 gebildet und die Verbrennungsluft tritt aus der Luftdüse 3 als straff gebündelter Vollstrahl 16, im Bereich der Brennstoff-Düsenmündung 9 aus. Dieser konzentrierte Vollstrahl 16 durchdringt nun den Brennstoffkegelanfang und reißt aus ihm die fein.n Tröpfchen 17 axial zum heißen Gemischverteilerkörper 11 mit. Die rückströmenden heißen Verbrennungsgase 18, die in den Luftstrah¹ 16 gesaugt werden, strömen auch entlang des aus wärmedämmendem Material (z. B. Keramik) hergestellten Körpers 7 und heizen dessen Oberfläche annähernd auf die Temperatur der heißen Verbrennungsgase 18 auf. Dadurch wird Koksansatz an dem die Luftdüse 3 umschließenden Körper 7 sicher vermieden.

In F i g. 2 ist dem der F i g. 1 entsprechenden Brennerkopf ein anderer Gemischverteilerkörper 11' mit einer der Düse 10 gegenüberliegenden, konvexen Oberfläche zugeordnet Er besteht aus mehreren, hintereinander angeordneten, kegelförmigen Ringen 19,20,21, wobei der Innendurchmesser des jeweils stromab in einem bestimmten Abstand folgenden Ringes kleiner oder gleich

ίο· dem Außendurchmesser des stromauf vorgeschalteten Ringes ist Der der Zerstäuberdüse 10 nächstliegende Ring 19 weist im vorderen, der Zerstäuberdüse 10 zugewandten Bereich eine Abdeckung 22 auf.
Der Ring 19 ist mit mehreren Öffnungen 23 versehen.

Zwischen den Ringen 19, 20 und 21 werden Kreisschlitze 24 und 25 gebildet Die Ringe 19,20 und 21 sind aus Keramik oder anderem kohlenstoffbeständigen Material hergestellt
Während des Anfahrvorgangs (obere Bildhälfte)

durchströmen die öffnungen 23 des Riiv^s 19 und den Kreisschlitz 24 stromauf heiße VerbV-ernungsgase, durchdringen in Richtung der Pfeile 26 den Brennstoffhohlkegel 13, vergasen diesen zum Teil, führen ihm die nötige Energie zur Zündung heran und werden zusanimen mit einem Teil des vergasten Brennstoffes in den Verbrennungslufthohlstrahl 12 gesaugt, wo dann die Flammenbildung erfolgt Der restliche nicht vergaste Brennstoff wird dem Ring 20 zugeführt, von welchem er in Richtung des Ringes 21 weitergeleitet wird. Der Verbrennungslufthohlstrahl 12 induziert an dem Kreisschlitz .25 eine starke Rückströmung heißer Verbrennungsgase 27, die den am Ring 20 abgleitenden Brennstoff 28 durchströmen und vergasen.
Dadurch wird ein sehr gutes Anfahren mit ruhiger Flamme und wegen der Beaufschlagung des gesamten Gemischverteilerkörpers 11' mit heißen rückströmenden Verbrennungsgasen 27 und 26 ein sehr schnelles Aufheizen des Gemisch Verteilerkörpers 11' erzielt
Während des Dauerbetriebs (untere Bildhälfte) umströmt der konzentrierte Luftstrahl 16 den Gemischverteilerkörper 11' tangential und induziert an den Kreisschlitzen 24 und 25 starke Rückströmungen heißer Verbrennungsgase 29 und 30 die den an den Ringei; 19 und 20 abgleitenden Brennstoff 31 und 32 durchströmen und vergasen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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 Luftführuhgsrohres vorgesehenen, konisch konvergent zulaufenden Endbereich, in dessen Mündung 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 Austrittsquerschnitt des Endbereichs des Luftführungsrohres kleiner ist als der Querschnitt der durch die Umrißkontur festgelegten Fläche des Gemischvfciteilerkörpers und so dimensioniert ist, daß die austretende Luft mit dem Brennstoff ein Gemisch mit einer Strömungsgeschwindigkeit bildet, die über der Flammen-Ausbreitungsgeschwindigkeit liegt, und wobei luftzufuhrseitig eine Umschaltvorrichtung vorgesehen ist, die zwischen zwei Endlagen axial derart verstellbar ist, daß einerseits ein Anfahrluftstrom und andererseits nach dem Aufheizen des Gemischverteilerkörpers ein die Zerstäuberdüse umgebender Betriebsluftstrom in Form eines straff gebündelten, auf den achsnahen Bereich des Gemischverieilerkörpers gerichteten Vollstrahls erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der konisch konvergent zulaufende Endbereich des Luftführungsrohres (1) aus einer Einziehung (2) und einer darin stromab nachg_schalteten Luftdüse (3) als Umschaltvorrichtung gebildet ist und daß zwischen der Luftdüse (3) und der Einziehung (2) eine konisch konvergente Austrittsöffnung (5) für den Anfahrluftstrom ausbildbar ist, der den Zwischenraum zwischen Luftdüse (3) und Gemischverteilerkörper (11, 110 als Hohlstrahl unverwirbelt durchströmt und nur dem äußeren Bereich des Gemischverteilerkörpers (11,110 zuführbar ist

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromauf von der Zerstäuberdüse (10) eine Querplatte (4) angeordnet ist, an der die Luftdüse (3) in der Anfahrstellung anliegt und die Luftströmung zum Zentrum der Luftdüse (3) absperrt und die mit der Luftdüse (3) in deren Betriebsstellung bei Anliegen an der Einziehung (2) einen Luftdurchgang (6) zum Zentrum der Luftdüse (3) bildet

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge^: kennzeichnet, daß die Luftdüse (3) von einem zylindrischen oder leicht divergenten Körper (7) umschlossen ist, dessen stromabwärtiges Ende verjüngend zur Mündung (8) der Luftdüse (3) verläuft

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Luftdüse (3) umschließende Körper (7) aus wärmedämmendem Material besteht