DE2855015A1

DE2855015A1 - Heizoelbrenner und verfahren zu dessen betrieb

Info

Publication number: DE2855015A1
Application number: DE19782855015
Authority: DE
Inventors: Josef Ing Grad Schurrer
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1978-12-20
Publication date: 1980-06-26
Also published as: GB2038474B; FR2444889A1; GB2038474A

Description

MASCHINENFABRIK AUGSBÜRG-FÜRNBERG
Aktiengesellschaft

München, den 4. Dezember 1978

He i zö rbr enner
und Verfahren zu dessen Betrieb

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Heizölbrenners, wobei Heizöl mit einen Luftstrom vermischt und das Heizöl/Luft-Gemisch zur Verbrennung in eine Vei"-brennungszone geführt wird.

Bei dem bekannten Verfahren wird das Eiezöl mittels einer Zerstäuberdüse in dem Luftstrom fein verteilt. Da Zerstäuberdüsen mit Durchflußmengen < 0_}5 gal/h - dies entspricht einer Heizleistung von ca. 20.000 kcal/h - nicht mehr zuverlässig arbeiten, konnten nach dem bekannten Verfahren arbeitende Heizölbrenner mit einer Leistung unter 20.000 kcal/h bislang nicht serienmäßig realisiert werden. Das Problem, eine zuverlässig arbeitende Zerstäuberdüse mit einer Durchflußmange "^0,5 gal/h zu finden, wird dadurch noch erschwert, daß mit der Düse bei dem bekannten Verfahren die Heizölmenge dosiert und die Verbrennungsqualität, d. h. Flammform etc., bestimmt

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Die Aufgabe der üa?findung "bestellt darin, das Verfahren der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß mit einem nach diesem Verfahren arbeitenden Brenner Heizleistungen < 20.000 kcal/h erzielbar sind.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß ein Heizölfxlm auf einer erhitzten Vand gebildet wird, von der das Heizöl abdampft und unter Vermischung mit dem Luftstrom ein brennfähiges Gemisch bildet.

Dieses Verfahren hat gegenüber dem bekannten Verfahren den Vorteil, daß auf eine Zerstäuberdüse für das Einbringen des Heizöls in den Luftstrom in fein verteilter Form verzichtet werden kann, so daß die bei Verwendung einer Zerstäuberdüse auf zulässige Veise in den Luftstrom einbringbare Kinimalmenge an Heizöl und die dadurch bedingte Heizleistung nahezu beliebig weit unterschritten werden kann.

Zur Bildung des Heizölfilms auf der erhitzten Vand wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, das Heizöl aufgrund einer Zentrifugalwirkung auf die erhitzte Wand zu schleudern, so daß das öl in Dampfform weitgehend drucklos dem Luftstrom zugeführt werden kann.

Eine intensive Vermischung des Luftstromes mit dem. abgedampften Heizöl wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch bewirkt, daß der Luftstrom in Rotation versetzt wird.

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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Startphase des Brennerbetriebs die Wand mittels eines Heizelements erhitzt und erfolgt die Erhitzung der Wand während des normalen Brennerbetriebes durch die Verbrennung des Heizöl/ Luft-Gemisches, so daß für die Erhitzung der Wand keine zusätzliche Energie erforderlich ist.

Zur Steigerung der Verbrennungsqualität kann der Luftstrom noch vorgewärmt werden. Zu demselben Zweck können auch Heißgase aus der Verbrennungszone dem Luftstrom und/oder dem Heizöl/Luft-Gemisch zugemischt werden.

Vorzugsweise wird der Brenner kontinuierlich betrieben. Der kontinuierliche Betrieb hat gegenüber dem intermittierenden Betrieb den Vorteil, daß eine wesentlich effizientere Verbrennung erzielt' und Verrußung des Brenners weitgehend vermieden werden kann.

Bei kontinuierlichem Betrieb des Brenners wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Leistung des Brenners durch Dosierung der Heizölmenge und der Luftmenge geregelt.

Die Erfindung betrifft auch einen Heizölbrenner, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet. Dieser Heizölbrenner weist einen Mischraum auf, in dem Heizöl mit einem Luftstrom vermischt wird, und er hat eine dem Mischraum nachgeschaltete Verbrennungszone, in der das Heizöl/Luft-Gemisch zur Verbrennung gelangt. Dieser Heizölbrenner ist dadurch gekennzeichnet, daß

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der Duschraum von einer beheizbaren Vand begrenzt wird und das Mittel zur Bildung des Heizölfilms auf der erhitzten Wand vorgesehen sind.

Vorzugsweise ist die beheizbare Vand als Rohr ausgebildet, das von der Verbrennungszone zu durchströmen ist und befindet sich innerhalb des Rohres eine Heizölleitung mit einer oder mehreren Heizölaustrittsöffnungen, die derart angeordnet sind, daß das Heizöl zur Innenwand des Rohres hin austritt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Heizölleitung als drehbare Hohlwelle ausgebildet, die von einem Motor antreibbar ist, der außerdem eine Heizölförderpumpe, ein Lüfterrad zur Beschleunigung des Luftstromes und eine Dosierpumpe zum Dosieren des von der Förderpumpe geförderten Heizöls antreibt, wobei durch die Drehung der Hohlwelle eine Zentrifugalkraft auf das Heizöl ausgeübt wird, so daß das Heizöl an die Innenwand des Rohres geschleudert wird.

Räch einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind stromauf des Rohres Leitschaufeln angeordnet, derart, daß die Luft beim Durchströmen der Leitschaufeln in Rotation versetzt wird.

Vorzugsweise ist in der Heizölleitung ein Ventil angeordnet, das die Leitung beim Abschalten des Brenners verschließt, so daß kein öl mehr aus den öffnungen austreten kann, wodurch ein Nachtrapfen von Heizöl vermieden wird.

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Der Heizörbrenner ist vorzugsweise mit Mittel zur Rückführung von Heißgasen aus der Verbrennungszone in den Mischraum ausgestattet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die^in den Mischraum eingeführte Luftmenge und die Heizölmenge mittels einer Segeleinrichtung regelbar. Die Regelung der Luft- und Heizölmenge erfolgt in vorteilhafter Weise über Mikroprozessoren. Die Verkuppelung der Hegelgrößen Luft/Kraftstoff kann mechanisch (über Gestänge) erfolgen, so daß nur eine Stellgröße vorzugeben ist.

Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die einen regelbaren Heizölbrenner kleiner Leistung nach der Erfindung in schematischer Darstellung zeigt.

Ein regelbarer ELeinleistungsbrenner nach der Erfindung weist ein Luftführungsgehäuse 1 mit einer Lufteintrittsöffnung 2 an einem Ende und einer Luftaustrittsöffnung 3 am gegenüberliegenden Ende auf. An das mit der Luftaustrittsöffnung 3 versehene Ende des Luftführungsgehäuses 1 schließt sich ein Flammrohr 4 an, in dem sich ein Raum 5 für die Vermischung von Luft und Heizöl und eine Verbrennungszone 6, die dem Mischraum 5 nachgeordnet ist, befinden.

Im Luft führung s gehäuse 1 sind auf einer Hohlwelle 7 ein Antriebsmotor 8, ein Lüfterrad 9» eine Förderpumpe 10 und eine

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Dosierpumpe 11 angeordnet. Die Hohlwelle 7 ragt durch die Luftaustrittsöffnung 3 hindurch und endet im Mischraum 5 des Flammrohres 4. Aufgrund der Hohlwelle 7 hat die Luftaustrittsöffnung 3 die Form eines Ringspaltes, der als Drossel dient.

Unmittelbar an der Luftaustrittsöffnung 3 auf der Gehäuseinnenseite sind Leitschaufeln 12 angeordnet, die die Luft beim Durchströmen in Rotation versetzen.

Der Mischraum 5 wird von einem Rohr 13 begrenzt, das koaxial innerhalb des Flammrohres 4 angeordnet ist, wobei sich zwischen dem Flammrohr 4 und dem Mischrohr 13 ein Ringraum 14 befindet, durch den Heißgase aus der Verbrennungszone 6 in den Mischraum aufgrund einer Injektorwirkung der in den Mischraum 5 einströmenden Luft zurückgeführt werden. Das Mischrohr -13 hat am stromauf1legenden Ende einen zylindrisch geformten Teil, in der Mitte einen sich erweiternden Teil und am stromabliegenden Ende einen sich verengenden Teil. Ein Heizelement 14, das mittels eines Thermoschalters 15 betätigbar ist, ist an das Mischrohr angeschlossen und dient dazu, das Mischrohr 13 in der Startphase des Brennerbetriebs aufzuheizen. Während des normalen Betriebes ist das Heizelement 14 durch den Thermoschalter 15 abgeschaltet, wobei die Aufheizung des Mischrohres 13 durch die Verbrennung des Heizöl/Luft-Gemisches in der Verbrennungszone 6 erfolgt.

In der Hohlwelle 7 wird Heizöl von der Förderpumpe über die Dosierpumpe zu dem im Mischrohr 13 liegenden Ende der Hohlwelle 7 geführt. An diesem Ende der Hohlwelle 7 sind in Umfangsrichtung mehrere Bohrungen 16 angeordnet, aus denen bei Betrieb

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des Brenners das Heizöl austritt. Die Bohrungen 16 sind senkrecht zu der Innenwand des Mischraumes 13 angeordnet. Stromaufwärts von den Bohrungen 16 "befindet sich ein federbelastetes Verschlußventil 17 in der Hohlwelle, das die Hohlwelle 7 verschließt, wenn der Brenner abgeschaltet ist.

Die Förderpumpe 10 ist mit einem nicht dargestellten Heizöltank über eine Zulaufleitung 18 verbunden. Eine Rücklaufleitung 19 für überschüssiges Heizöl führt von der Förderpumpe 10 zurück zu dem Tank.

In der Lufteintrittsöffnung 2 des Gehäuses 1 ist eine verstellbare Drosselklappe 20 angeordnet, die mittels eines Hebels 21 verstellbar ist. Der Stellhebel 21 ist Teil eines Regelgestänges 22, das mittels eines Stellmotors /23 bewegbar ist. In das Gestänge 22 ist über eine Feder 24 ein Stellhebel 25 ankuppelbar, mit dem die Dosierpumpe 11 regelbar ist. Der Stellhebel 25 ist zwischen zwei Anschlägen 26 und 27 stufenlos verstellbar, von denen der Anschlag 26 fest ist und der Anschlag 27 verstellbar ist. Durch den verstellbaren Anschlag wird die maximale durch die Dosierpumpe 11 strömende Heizölmenge bestimmt, während beim Anliegen des Stellhebels 25 am Anschlag 26 kein Öl durch die Dosierpumpe fließt. Ein zusätzliches Magnetventil, wie es bei herkömmlichen Brennern angewendet w:lrd, ist nicht erforderlich, da bei O-Stellung des Stellhebels 25 der Heizölstrom durch die Hohlwelle 7 unterbunden ist. Zwischen dem Stellhebel 25 und dem Gestänge 22 befindet sich

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ein Totweg 28, so daß die Drosselklappe 20 entsprechend dem Totweg 28 geöffnet werden kann, ohne daß Öl durch die Dosierpumpe 11 fließt. Zur Leistungsregelung wird in der einfachsten Ausführung nur der Anschlag 27 variiert.

Am stromabseitigen Ende des Ilischrohres 13 ist eine Zündkerze 29 angeordnet, mittels der das im Mischrohr 13 entstandene Heizöl/Luft-Gemisch ent zündeb wird.

Bei Betrieb des Brenners wird Luft von dem Lüfterrad 9 durch die Eintrittsöffnung 2 des Gehäuses 1 angesaugt und durch die Austrittsöffnung 3 in das Mischrohr 13 gefördert. Beim Durchströmen der Leitschaufeln 12 wird die Luft in Rotation versetzt. Das Heizöl wird von der Förderpumpe über die Leitung 18 angesaugt und durch die Hohlwelle 7 über die Dosierpumpe 11 zu den Austrittsbohrungen 15 unter geringem Vordruck gefördert. Aufgrund der Rotation der Welle 7 wird das Öl an die Innenwand des Kischrohres 13 geschleudert, so daß sich dort ein Film bildet. Aufgrund der Erhitzung des Mischrohres 13,: die in der Startphase des Brennerbetriebes durch das Heizelement 14 und bei normalem Betrieb durch die Verbrennung in der Verbrennungszone 6 bewirkt wird, dampft das Heizöl von dem Mischrohr 13 ab und der Heizöldampf vermischt sich mit der rotierenden Luft. Aus der Verbrennungszone 6 werden aufgrund der Injektorwirkung der in das Mischrohr 13 einströmenden Luft Heißgase angesaugt, die zwischen dem Mischrohr 13 und dem Flammrohr 4- zurückströmen und am stromaufseitigen Ende des Mischrohres in das Mischrohr ein-

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treten. Buren Verstellen des Gestänges 22 nach Überwindung des Totweges"28 sind die durch die Lufteintrittsöffnung 2 strömendei-Luftmenge und die durch die Dosierpumpe 11 strömende Heizölinenge gemeinsam regelbar.

Als Regelungsvariante,ist auch die einzelne unabhängige Ansteuerung der Luftmenge und der Heizölmenge z. B. über einen Mikroprozessor vorstellbar.

Die Regelung der Luftmenge und der Heizölmenge kann durch dem Fachmann geläufige Maßnahmen so ausgestaltet werden, daß über einen weiten Bereich nahezu beliebige, auch unlineare Heizöl/ Luft-Verhältnisse hergestellt werden können, wodurch eine Leistungsregelung des Brenners in einem weiten Bereich ermöglicht wird.

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Claims

MASCHINENFABRIK AUGSBUEG-NUBiTBESG
Aktiengesellschaft

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Patentansprüche

Verfahren zum Betreiben eines Heizölbrenners, wobei Heizöl mit einem Luftstrom vermischt wird und das Heizöl/Luft-Gemisch zur Verbrennung in eine Verbrennungszone geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizölfilm auf einer erhitzten Wand gebildet wird, von der das Heizöl abdampft und unter Vermischung mit dem Luftstrom ein brennfähiges Gemisch bildet.
2. . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, däß zur Bildung des Heizölfilms auf der erhitzten Wand das Heizöl aufgrund einer Zentrifugalwirkung auf die, erhitzte Wand geschleudert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch • gekennzeichnet, daß der Luftstrom zur Vermischung mit dem abgedampften Heizöl in Rotation versetzt wird.

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4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Startphase des Brennerbetriebs die Wand mittels eines Heizelements erhitzt wird und daß während des normalen Betriebes die Erhitzung der Wand durch die Verbrennung des Heizöl/Luft-Gemisches erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom vorgewärmt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Heißgase aus der Verbrennungszone dem Luftstrom und/oder dem Heizöl/ Luft-Gemisch zugemischt werden.

7» Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d adurch gekennzeichnet, daß der Brenner kontinuierlich betrieben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7-, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Brenners durch Dosierung der Heizölmenge und der Luftmenge geregelt wird.

9. Nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 arbeitender Heizölbrenner mit einem Mischraum, in dem Heizöl mit einem

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Luftstrom vermischt wird und einer dem Mischraum nachgeschalteten Verbrennungszone, in der das Heizöl/Luft-Gemisch zur Verbrennung gelangt, dadurch g e kennz eichnet, daß der Mischraum (5) von einer beheizbaren Wand "begrenzt wird und daß Mittel zur Bildung eines Eeizölfilms auf der .. beheizbar en Wand vorgesehen sind.

10. Heizölbrenner nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß die beheizbare Wand als Rohr (13) ausgebildet ist, das von der Verbrennungsluft zu durchströmen ist und daß sich innerhalb des Bohres (13) eine Heizölleitung mit einer oder mehreren Heizölaustrittsöffnungen (16) befindet, die derart angeordnet sind, daß das Heizöl zur Innenwand des Rohres hin austritt.

11. Heizölbrenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Eeizölleitung als drehbare Hohlwelle (7) ausgebildet ist, die von einem Motor (8) antreib-

, bar ist, der außerdem eine Heizölförderpumpe (10), ein Lüfterrad (9) zur Beschleunigung des Luftstromes und eine Dosierpumpe (11) zum Dosieren des von der Förderpumpe (10) geförderten Heizöls antreibt, wobei durch die Drehung der Hohlwelle (7) eine Zentrifugalkraft auf das Heizöl ausgeübt wird, so daß das Heizöl an die Innenwand des Rohres (13)

. geschleudert wird.

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12. Hsizölbrenner nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß stromauf des Rohres (13) Leitschaufeln (12) angeordnet sind, derart, daß die Luft beim Durchströmen der Leitschaufeln (12) in Rotation versetzt wird.

13· Heizölbrenner nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Heizölleitung unmittelbar vor dem Austritt ein Ventil (17) angeordnet ist, das die Leitung beim Abschalten des Brenners verschließt, so daß kein Öl mehr aus den öffnungen (16) austreten kann.

14. Heizölbrenner nach einem der Ansprüche 9 bis 13 j dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Rückführung von Heißgasen aus der Verbrennungszone in den Mischraum (5) vorgesehen sind.

15·' Heizölbrenner nach einem der Ansprüche 9 bis 14, d adurch gekennzeichnet, daß die in den Mischraum (5) eingeführte Luftmenge und Heizölmenge mittels einer Regeleinrichtung regelbar sind.

16. Heizölbrenner nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Luft- und Keizölmenge über Mikroprozessoren erfolgt.

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