DE2843908A1

DE2843908A1 - Oelzerstaeubungsbrenner, insbesondere fuer geraete kleiner leistung, z.b. fuer heizzwecke im haushalt

Info

Publication number: DE2843908A1
Application number: DE19782843908
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl Ing Fuessner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-10-07
Filing date: 1978-10-07
Publication date: 1980-04-24
Also published as: FR2438234B3; FR2438234A3; GB2035538A

Description

R. 4994
1.9.1978 Ki/Kö

ROBERT BOSCH GMBH₈ 7OOO Stuttgart 1

ölzerstäubungsbrenner, insbesondere für Geräte kleiner Leistung, z.B. für Heizzwecke im Haushalt

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem ölzerstäubungsbrenner nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein derartiger Brenner bekannt (ITS-PS 2 Ί6? 272), bei welchem ein die Primärluft bildender Anteil der gesamten Verbrennungsluftmenge axial oder mit einer überwiegend axialen Komponente in die Brennkammer eingeführt wird, während der übrige, die Sekundärluft bildende Anteil der Verbrennungsluftmenge durch den Mantel radial in die Brennkammer eintritt. Dadurch ergibt sich eine im wesentlichen axiale Strömung in der Brennkammer, welche durch die radial zugeführte Sekundärluft gegen die

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Längsachse der Brennkammer gebündelt wird. Diese Brenner arbeiten zufriedenstellend, wenn der Brennstoff mit Rücksicht auf die geforderte geringe Leistung noch mit einem so hohen Druck in die Brennkammer eingespritzt werden kann, daß sich eine feine Verteilung des Brennstoffs schon im Zerstäubungskegel ergibt. Wenn jedoch der Brenner für noch kleinere Leistungen ausgelegt werden soll, reicht eine im wesentlichen axiale Strömung des Brennstoff-Luft-Gemisches in der Brennkammer nicht mehr aus, um das Gemisch so aufzubereiten, daß in der Brennkammer eine rückstandsfreie Verbrennung erfolgt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß selbst kleinste Brennstoffmengen iä der Brennkammer rußfrei verbrannt werden können. Wenn auch die Blende durch einen Verbrennungsluftwirbel gebildet ist, der durch tangentiales Einführen der Luft im Bereich eines zweiten axialen Abschnittes der Brennkammer entsteht, wird dort dem im ersten Abschnitt gebildeten Potentialwirbel eine Drehströmung überlagert, so daß ein vollständiger Ausbrand mit ganz geringem Luftüberschuß erzielt werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Drehströmung der in den zweiten Abschnitt der Brennkammer eingeführten

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Verbrennungsluftmenge der Potentialwirbelströmung im ersten Abschnitt entgegengerichtet ist, und wenn die gesamte Verbrennungsluftmenge derart auf die beiden Abschnitte der Brennkammer aufgeteilt ist, daß sich bereits im ersten Abschnitt bei weitgehender Verdampfung des eingespritzten Brennstoffs eine stabile Flamme ausbildet, die im zweiten Abschnitt unter inniger Vermischung mit dem dort eingeführten, als Sekundärluft wirkenden Verbrennungsluftanteils vollständig ausbrennt .

Die Erwärmung der Verbrennungsluft kann ohne zusätzliche Heizquelle wie bekannt dadurch erfolgen, daß die Luft durch einen die Brennkammer unmittelbar umgebenden Ringraum hindurchgeführt wird. Der durch den Mantel der Brennkammer in deren Inneres einströmenden Luft kann auf einfache Weise dadurch eine tangentiale Strömungskomponente-aufgezwungen werden, daß die Öffnungen im Mantel durch Schlitze zwischen entsprechend schräg nach innen durchgestellten Lappen des Mantels gebildet,sind. Dadurch kann auch verhindert werden, daß noch nicht vollständig verdampfte bzw. vergaste Brennstoffteilchen durch die öffnungen im Mantel der Brennkammer nach außen gelangen und dort Rückstände bilden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens im ersten Abschnitt der Brennkammer die Verbrennungsluft mit einer gegen die Düse gerichteten axialen Komponente in das Innere der Brennkammer eintritt. Dadurch ist erreicht, daß größere, unverbrannte Brennstoffteilchen zum Boden der Brennkammer hin zurückgedrängt werden, bis sie restlos verdampft bzw. vergast und verbrannt sind. Die

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gegen die Düse gerichtete axiale Strömungskomponente des Brennstoffs kann auf einfache Weise dadurch hervorgerufen werdenj daß die Strömung der Verbrennungsluft in dem die Brennkammer umgebenden Ringraum in Richtung zur Düse hin erfolgt.

Der angestrebten innigen Vermischung des Brennstoffs mit der Verbrennungsluft ist es weiter dienlich, wenn als Ölzerstäuberdüse eine Dralldüse mit dem Potentialwirbel im ersten Abschnitt der Brennkammer entgegengesetzter Drallrichtung vorgesehen ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch den Brenner, Figur 2 die Stirnansicht des Brenners, Figur 3 einen Schnitt nach der Linie III-III und Figur einen Schnitt nach der Linie IV-IV durch die Brennkammer gemäß Figur 1►

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das Gehäuse des Brenners besteht aus einem aus Blech gezogenen Topf 1, einem Zylinder 2 und einem Deckel 3» die in üblicher Weise miteinander verbunden sind. Im Zylinder 2 ist durch einen Ständer 4 ein Motor 5 befestigt, der einen Ventilatorflügel 6 und eine ölpumpe 7 antreibt, welcher das öl über eine Leitung 8 zufließt. Der Ventilatorflügel 6 saugt Verbrennungsluft über eine

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Öffnung 9 im Deckel 3 an und drückt diese über einen Ringspalt 10 zwischen Motor 5 und Zylinder 2 in den Topf 1, wobei eine Kühlung des Motors 5 erfolgt. An der vom Motor 5 abgekehrten Stirnseite der Ölpumpe ist eine Ölzerstäuberdüse 12 befestigt, deren Spritzöffnung in eine Brennkammer 13 mündet, welche in ihrer Grundform als Topf mit einem Boden 14 und einem leicht divergierenden Mantel 15 ausgebildet ist. Der Stirnrand 16 der Brennkammer 13 ist an einem Lochrand 17 im Boden 18 des Topfes 1 unter Zwischenlage eines Dicht- und Wärmeisolxerrxnges 19 befestigt. Am Boden 14 der Brennkammer 13 ist eine Haube 20 befestigt, die mit ihrem Mantel 21 zwei Ringräume 22 und 23 im Gehäuse voneinander trennt. Am Stirnrand der Haube 20 ist eine Umlenkkammer 24 gebildet, welche die beiden Ringräume 22 und 23 miteinander verbindet. Der Spalt zwischen Düse 12 und einer öffnung 25 im Boden 14 der Brennkammer 13 ist durch eine Manschette 26 abgedeckt, die gegen eine kegelige Mantelfläche des Düsenkörper-s 12 drückt und über einen Dicht- und Wärmeisolierring am Boden der Haube 20 anliegt.

Die Brennkammer 13 ist über ihre gesamte Oberfläche mit Schlitzen 30 versehen» über welche die über den Ringraum 22 in die ümlenkkammer 24 und den Ringraum 23 zufließende Verbrennungsluft in das Innere der Brennkammer 13 eintreten kann. Die Schlitze 30 sind zu zwei Gruppen zusammengefaßt» welche einem, ersten, inneren Abschnitt 31 und einem zweiten, äußeren Abschnitt der Brennkammer zugeordnet sind. Die beiden Gruppen der Schlitze 30 unterscheiden sich dadurch, daß sie in entgegengesetzten tangentialen Richtungen in das Innere der Brennkammer 13 einmünden und der Verbrennungsluft

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in den beiden Abschnitten 31 und 32 der Brennkammer einen entgegengesetzten Drall aufzwingen. Die Grenze zwischen den beiden Abschnitten 31 und 32 der Brennkammer ist durch die strichpunktierte Linie 33 symbolisch angedeutet. Jeder Schlitz 30 ist zwischen schräg nach innen durchgestellten Lappen 34 und 35 im Mantel 15 der Brennkammer gebildet (Figuren 3 und 4). Durch entsprechende Ausrichtungen der Lappen 34 und 35 werden die unterschiedlichen radialen Einströmkomponenten der Verbrennungsluft in den Abschnitten 32 und 31 erzeugt, wie die Figuren 3 und 4 anschaulich zeigen. Die Schlitze 30 setzen sich bis in den Boden 14 der Brennkammer 13 fort.

An einer Stelle, die vom angedeuteten Zerstäubungskegel 38 der Düse 12 gerade noch erreicht wird, ist eine Glühwendel 40 durch eine sich an der Haube 21 abstützende Klammer 41 angebracht, die an ein elektrisches Zuleitungskabel 42 angeschlossen ist, das auch' den Motor 5 mit Strom versorgt. In den Ringraum 23 des Gehäuses sind drei über den Umfang verteilte elastische Haltebleche 43 für das offene Ende der Haube 21 angeordnet, wie auch in Figur 2 mit strichpunktierten Linien angedeutet ist.

Beim Anfahren des Brenners wird der Brennstoff an der Glühwendel 40 entzündet, wobei die in die Brennkammer 13 eintretende Verbrennungsluft noch kalt ist und sich kurzzeitig eine, unvollständige Verbrennung ergibt. Die Verbrennungsluft wird mit einem geringen Überdruck von 5 bis 10 mm WS durch den Ringraum 22 und die Umlenkkammer 24 in den Ringraum 23 gedrückt. Ein Teil der Luft tritt als Primärluft durch die Schlitze 30 in den

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inneren Abschnitt 31 der Brennkammer 13 ein und bildet dort einen Wirbel. Durch diesen Wirbel wird anfänglich eine Vermischung des Brennstoffs mit der Primärluft erzielt, welche mit der bald einsetzenden Erwärmung der Luft zunehmend verbessert wird. Bei stehender Verbrennung wird der Luftwirbel so heiß, daß schon ein wesentlicher Teil des Brennstoffs im Abschnitt 31 der Kammer verdampft bzw. vergast wird und ausbrennt.

Die in den Abschnitt 32 der Brennkammer eintretende Verbrennungsluft sorgt als Sekundärluft dafür, daß die im inneren Abschnitt 31 noch nicht oder nur unvollkommen verdampften bzw. vergasten und ausgebrannten Brennstoffteilchen vollständig ausbrennen oder zumindest vollständig vergast werden, bevor sie die Brennkammer verlassen. Die Sekundärluft im äußeren Abschnitt 32 der Brennkammer 13 hat darüber hinaus eine weitere wichtige Funktion. Diese Luft bildet infolge der tangentialen Einführung in die Brennkammer eine Drehströmung, die für den Wirbel im inneren Bereich 31 wie eine Blende wirkt und diesen zu einer Potentialströmung im Wirbelkernbereich einschnürt, welche mit hoher Umfangsgeschwindigkeit in die entgegengesetzt gerichtete Drehströmung im äußeren Abschnitt 32 eintritt und dort von dieser überlagert wird. Dadurch wird auch die Verweilzeit des Gases im inneren Abschnitt 31 der Brennkammer verlängert und im Ergebnis eine vorzügliche Vermischung und Restverdampfung bzw. -vergasung in dem äußeren Abschnitt 32 erzielt, die auch dann einen vollständigen Ausbrand sicherstellt, wenn wegen der geringen Leistung des Brenners eine feine Zerstäubung des Brennstoffs in der Düse 12 aus technischen Gründen nicht mehr möglich ist. Durch die

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Vorwärmung der Verbrennungsluft und die damit verbundene Abkühlung der Brennkammer 13 ist auch erreicht, daß die heiße Flamme in der Brennkammer ohne Wandberührung stabil schwebt und die Brennkammerwände trotz hoher Energiekonzentration im Zentrum der Brennkammer thermisch nicht übermäßig hoch beansprucht werden.

Die durch den Ringraum 23 axial strömende Verbrennungsluft tritt außer mit einem tangentialen auch mit einer kleiner axialen Strömungskomponente in die Brennkammer 13 ein, die gegen deren Boden 14 gerichtet ist. Dadurch ist erreicht, daß schwerere Brennstoffteilchen, die noch nicht verdampft bzw. vergast sind, gegen den Boden lh der Brennkammer zurückgedrängt werden, bis die Verdampfung bzw. Vergasung erfolgt ist. Durch die Lappen 3h sind die Schlitze 30 derart abgeschirmt, daß unter dem Einfluß der Fliehkraft nach außen gedrückte Brennstoffteilchen nicht durch den Mantel 15 der Brennkammer hindurchtreten und im Ringraum 23 Rückstände bilden können. Die durch die Schlitze 30 im Boden 14 der Brennkammer 13 hindurchtretende Luft sorgt zusätzlich für eine Kühlung der Düse 12, so daß sich auch dort keine Rückstände des Brennstoffs bilden können.

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Claims

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Ansprüche

J(^zerstäubungsbrenner, insbesondere für Geräte kleiner Leistung, z.B. für Heizzwecke im Haushalt, mit einer Ölzerstäubungsdüse und einer topfförmigen Brennkammer, deren mit einer zentralen Öffnung versehener Boden der

Mantel
Düse zugekehrt ist und deren/mit Löchern zum Zuführen von vorgewärmter Verbrennungsluft versehen ist, dadurch gekennzeichnetj daß die Verbrennungsluft mindestens"in einen inneren Abschnitt (31) der Brennkammer ("¹V mit einer tangentialen Strömungskomponente eintritt und dort einen Wirbel bildet, und daß am Ausgang der Brennkammer (13) eine den Wirbel im ersten Abschnitt (31) zu einer axialen Potentialwirbelströmung einschnürende Blende (32) vorgesehen ist.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende gebildet ist durch in einen zweiten Abschnitt (32) der Brennkammer mit einer tangentialen Strömungskomponente eingeführter Verbrennungsluft, die dort eine

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die Potentialwirbelströmung überlagernde Drehströmung bildet.
3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehströmung im zweiten Abschnitt (32) der Brennkammer der Potentialwirbelströmung entgegengerichtet ist.
4. Brenner nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet , daß die gesamte Verbrennungsluftmenge derart auf die beiden Abschnitte (31, 32) der Brennkammer (13) aufgeteilt ist, daß sich bereits im ersten Abschnitt (3D bei weitgehender Verdampfung bzw. Vergasung des eingespritzten Brennstoffs eine stabile Flamme ausbildet, die im zweiten Abschnitt (32) unter inniger "Vermischung mit der dort eingeführten, als Sekundärluft wirkenden Verbrennungsluft vollständig ausbrennt. .
5. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Verbrennungsluft dadurch erfolgt, daß diese durch einen die Brennkammer (13) umgebenden Ringraum (23) axial hindurchgeführt ist.
6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen im Mantel (15) der Brennkammer (13) durch Schlitze (30) zwischen schräg nach innen durchgestellten

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Lappen (34, 35) des Mantels (15) gebildet sind.
7· Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens im ersten Abschnitt (31) der Brennkammer (13) die Verbrennungsluft mit einer gegen die Düse (12) bzw. den Boden (Ik) der Brennkammer (13) gerichteten axialen Strömungskomponente in das Innere der Brennkammer eintritt.
8. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als olzerstäubungsdüse (12) eine Dralldüse mit dem Potentialwirbel im ersten Abschnitt (31) der Brennkammer entgegengesetzter Drallrichtung vorgesehen ist.
9- Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Boden (14) der Brennkammer (13) mit öffnungen (3&) zum Durchtritt der Verbrennungsluft versehen ist» .
10. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, daß zur Zündung des Brenners eine Glühwendel (40^ vorgesehen ist, die am Mantel (15) der Brennkammer (13) an einem vom Zerstäubungskegel (38) des Brennstoffs noch erreichten Ort befestigt ist.

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