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Ölbrenner
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Ölbrenner Die Erfindung bezieht sich auf einen Ölbrenner, insbesondere
zur Verfeuerung von Altölen, Schmierölabfällen, schwerden Heizölen u.dgl., mit einem
an ein Gebläse für die Verbrennungsluft angeschlossenen Flammrohr und einem im Flammrohr
liegenden Zerstäuber, der an eine Ölzuleitung und eine Druckluftleitung angeschlossen
ist und einen Emulsionsraum für die Bereitung einer der Zerstäuberdüse zuströmenden
Luft-Öl-Emulsion bildet.
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Es sind Ölbrenner, sogenannte Hochdruckzerstäuber, bekannt, die das
öl mit hohem Druck durch kleine Düsenöffnungen in den Verbrennungsluftstrom einspritzen
und dabei gleichzeitig zerstäuben. Dazu sind öldrücke von 8 bis 10 bar für extra
leichtes Heizöl und 18 bis 22 bar für schwere Heizöle erforderlich und das öl muß
bis zu einer Zündtemperatur von 110 bis 1200 C erhitzt werden. Dies macht einen
recht hohen Aufwand für die ölpumpe und die Ölvorwärmung notwendig und bringt außerdem
eine entsprechende Belastung der einzelnen Brennerteile mit sich. Darüber hinaus
sind diese ölbrenner wegen der hohen Öltemperatur und den kleinen DUsenquerschnitten
sehr störanfällig und gegenüber Viskositätsschwankungen des öles empfindlich. Die
ölbrenner mit Hochdruckzerstäuber eignen sich daher nicht zur Verfeuerung von Altölen,
Schmierölabfällen u.dgl., da diese öle einen hohen Verschmutzungsgrad und beträchtliche
Inhomogenitäten ihrer Viskosität aufweisen.
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Es gibt auch schon ölbrenner mit Emulsionszerstäubern, die bei niedrigeren
Druckverhältnissen eine ol-Luft-Emulsion zerstäuben, wodurch die Zerstäuberdüse
nicht
zu fein zu sein braucht und für sie nur geringe Verstopfungsgefahr besteht. Diese
Emulsion wird aber außerhalb des Zerstäubers in einem eigenen Rotationskompressor
erzeugt, der Luft unter Zuführung von öl verdichtet und den Zerstäuber mit der sich
so bildenden Emulsion aus Luft und öl beaufschlagt. Es ist eine nicht selbstansaugende
öldosierpumpe erforderlich und, da das öl gleichzeitig auch zur Schmierung des Kompressors
dient, stellt sich vor allem bei Verwendung von Altölen u.dgl. ein enormer Verschleiß
ein. Die Unwirtschaftlichkeit dieser Brenner und das Unvermögen, sie auf Grund ihrer
Niederdruckzerstäubung bei Überdruckfeuerungen einzusetzen, haben auch praktisch
die Emulsionszerstäuberölbrenner vom Markt verschwinden lassen.
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Zur Beheizung von Schachtöfen sind weiters 61-brenner bekannt geworden,
die ebenfalls eine Luft-bl-Emulsion zerstäuben, diese Emulsion aber in einem eigenen,
der Düse vorgeordneten Emulsionsraum bereiten. Hier wirkt nun der Emulsionsraum
als Entspannungskammer für die durch radiale öffnungen eintretenden, komprimierten
Gase und der flüssige Brennstoff muß mit hohem Druck in diese Kammer eingespritzt
und dabei möglichst fein verteilt werden, damit eine Luftz Emulsion entsteht. Es
kommt nur zu einer instabilen, inhomogenen Emulsion, zu deren Verbrennung heiBe
Verbrennungsluft erforderlich ißt. Dieser Zerstäubungsbrenner bedarf daher eines
beträchtlichen Aufwandes und ist nur für große Durchsatzmengen interessant, also
fpr Hochöfen aber nicht für die Altölverbrennung bei relativ kleinen Leistungen.
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Außerdem besteht auch bei diesem Brenner die Gefahr von Verstopfungen,
und zwar bereits beim Einspritzen des Brennstoffes in den Emulsionsraum.
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Die bisher bekannten Ölbrenner, seien sie nun mit Hochdruckzerstäubern
oder Emulsionszerstäubern ausgerüstet, sind somit nicht geeignet, das bei Tankstellen,
Werkstätten u.dgl. anfallende Altöl, verschmutztes Schmieröl usw. direkt zu verfeuern,
so daß trotz der meist bei diesen Betrieben vorhandenen Ölbrenner eine Verwertung
der zur Verfügung stehenden Altöle und ölabfälle an Ort und Stelle unmöglich ist
und für eine koatenintensive Beseitigung des Altöles gesorgt werden muß, ohne damit
den eigenen Heizölbedarf wenigstens zum Teil decken zu können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen ölbrenner der
eingangs geschilderten Art zu schaffen, der bei platzsparender, aufwandsarmer Konstruktion
die Vorteile der bekannten Brenner unter Vermeidung ihrer Nachteile in sich vereinigt,
auf funktionssichere und materialschonende Weise die Verfeuerung von Altölen u.dgl
erlaubt und für Jedes Heizgerät, auch für Überdruckfeuerungen verwendbar ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Zerstäuber einen
dem Emulsionsraum vorgeordneten, sich zu einer Drosselstelle verengenden Einlaßkanal
aufweist, in den vor der Drosselstelle die Druckluftleitung und in der Drosselstelle
ein mit der ölzuleitung verbundener olzufuhrkanal münden, und daß vorzugsweise im
Bereich der Zerstäuberdiise eine dem Emulsionsraum nachgeordnete Dralleinrichtung
vorgesehen ist. Durch die Drosselstelle entsteht ein Luftstrom sehr hoher Geschwindigkeit,
in den das Öl nicht zerstäubt, sondern lediglich mit relativ geringen Drücken von
beispielsweise 0,2 bis 1,5 bar eingespritzt wird, was auch bei Verwendung von verschmutzten
ölen die Verstopfungsgefahr auf ein Minimum herabsetzt. Auf Grund des Einspritzens
des Öls in den hochturbulenten Luftstrom bildet sich weiters im anschließenden Emulsionsraum
eine feine, homogene und stabile Luft-Öl-Emulsion, zu deren Verbrennung einfache,
nicht
vorgewärmte Gebläseluft genügt. Da die Dimensionen des Brenners sehr klein gehalten
und die Emulsion mit beliebigem Druck zerstäubt werden kann, ist der Brenner für
den Betrieb von Zentralheizungskesseln, Lufterhitzern, Dampfkesseln u.dgl. selbst
kleiner Leistungen geeignet und läßt sich sogar in bereits vorhandene übliche Gebläse-Hochdruckzerstäuber
einbauen. Die Druckluftleitung kann an beliebig vorhandene Druckluftquellen, beispielsweise
Windkessel von Werkstätten, Tankstellen u.dgl. angeschlossen werden, und es ergibt
sich die Möglichkeit der Altölverbrennung an Ort und Stelle des Altölanfalles. Zum
Einspritzen des öls genügt eine übliche selbstansaugende Ölpumpe, beispielsweise
eine Zahnradpumpe und, da außerdem die Emulsion bei niedrigeren Temperaturen als
das bloße Ö1 zündfähig ist, reicht eine Aufwärmung des Öls auf 70 bis maximal 850
aus, wodurch sich geringere Ausgasungen ergeben, sich weniger Gaspolster bilden,
die Brennerteile geringer belastet werden und auch der Energiebedarf für die Ölvorwärmung
sinkt. Durch die gute Vermischung von Öl und Druckluft ergibt sich eine sehr weiche
Zündung, d.h. eine Zündung mit geringem Druckanstieg und ohne Verpuffungen, und
es werden außerdem bei der Verbrennung Emissionswerte der Abgase erreicht, die voll
den internationalen Normen entsprechen, so daß eine umweltfreundliche Verfeuerung
von beliebigem Altöl möglich ist und das zur Verfügung stehende, sonst nicht verwendbare
Altöl zur Eigengewinnung von Energie dienen kann. Selbstverständlich ist der erfindungsgemäße
Ö1-brenner durch Einbau entsprechender Uberwachungs- und Regelorgane für einen vollautomatischen
Betrieb bestens geeignet.
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In einer günstigen Weiterbildung der Erfindung ist der normal zur
Drosselstellenachse verlaufende 1-zufuhrkanal mit der ölzuleitung über ein direkt
am Zerstäuber aufgesetztes Magnetventil verbunden, dessen Betätigung von der Menge
bzw. dem Druck der zur Verfügung
stehenden Druckluft abhängt. Dadurch
ist garantiert, daß der Zerstäuberdüse stets eine entsprechende Emulsion zuströmt,
denn beispielsweise bei Ausfall der Druckluftquelle schließt auch sofort das Magnetventil
die Ölzufuhr und eine bloße Ölzerstäubung, die eventuell eine Verstopfung der Düse
durch Ölverunreinigungen mit sich bringen könnte, wird verhindert. Es wird außerdem
eine kompakte Konstruktion erreicht und die unmittelbare Nähe des Magnetventils
beim Zerstäuber verursacht nur geringe Abkühlverluste des vorgewärmten Öls durch
die Gebläseluft im Flammrohr.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt, und zwarzeigen Fig. 1 das Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Ö1-brenners
und Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Zerstäuber dieses Ö1-brenners.
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In einem Flammrohr 1, durch das über ein Gebläse 2 Verbrennungsluft
gefördert wird, ist ein Zerstäuber 3 mit einer Zerstäuberdüse 4 angeordnet. Eine
auf der gleichen Antriebswelle wie das Gebläse 2 sitzende Ölpumpe 5, die als Zahnradpumpe
ausgebildet ist, saugt das zu verfeuernde Öl über ein ölfilter 6 an und pumpt es
dem Zerstäuber 3 zu, wobei es über einen Öldruckregler 7, einen Ölvorwärmer 8 und
ein direkt am Zerstäuber aufgesetztes Magnetventil 9 in den ölzufuhrkanal 10 des
Zerstäubers 3 fließt.
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Der Zerstäuber 3 steht außerdem über die Druckluftleitung 11 mit einer
nicht näher dargestellten Druckluftquelle 12 in Verbindung, die beispielsweise ein
beliebiger Windkessel oder auch ein eigener kleiner Kompressor u.dgl.
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sein kann. Der Zerstäuber 3 weist nun einen Einlaßkanal 13 auf, der
sich zu einer Drosselstelle 14 verengt. In diesen Einlaßkanal 13 münden die Druckluftleitung
11 vor der Drosselstelle 14 und der ölzufuhrkanal 10 in der Drosselstelle, wobei
an die Drosselstelle 14 dann
im Zerstäuber 3 ein erweiterter Emulsionsraum
15 anschließt, der über eine Auslaßdrossel 16 in einen der Zerstäuberdüse 4 vorgelagerten
Düsenvorraum 17 führt, er ene Dralleinrichtung 18 aufnimmt.
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Peim Anlaufen des Ölbrenners kommt es zunächst zu einer etwa 10 bis
20 sec. nauernden Vorspülphase, in der das Magnetventil 9 den Ölzufuhrkanal 10 sperrt
und eine Umspülleitung 19 durch ein entsprechendes Umspülventil 20 freigegeben ist.
Dadurch strömt das Öl aus dem Ölvorwärmer 8 über die Ölzuleitung 21 nicht in den
Ölzufuhrkanal 10, sondern weiter in die Ölumspülleitung 19 und durch diese zurück
in den Ölrücklauf 22, bis es im Ölvorwärmer 8durch @ie Heizpatrone 23 auf eine Temperatur
von 70 bis 85° C erwärmt ist.
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Diese Vorspülphase bezweckt die sofortige Bereitstellung von entsprechend
vorgewärmtem Öl für den Zündvorgang, die Entlüftung bzw. Entgasung der Ölzuleitung
21 sowie die Vorbelüftung des Brennraumes durch das bereits mit der Ölpumpe mitlaufende
Verbrennungsluftgebläse 2. Nach Erreichen der gewünschten, vom Thermostat 24 überwachten
Öltemperatur ist die Vorspülphase abgeschlossen und die eigentliche Betriebsphase
wird eingeleitet. Dazu sperrt das Umspülventil 20 die Ölumspülleitung 19, ein bis
dahin geschlossenes Druckluft-Magnetventil 25 öffnet die Druckluftleitung 11 und
das Magnetventil 9 gibt den Ölzufuhrkanal 10 frei. Nun strömt Druckluft aus der
Druckluftquelle 12 über ein Luftfilter 26, einen Druckregler 27 in den Zerstäuber
3, wo in der Drosselstelle 14 des Einlaßkanals 13 durch den Ölzufuhrkanal 10 in
den Druckluftstrom Öl eingespritzt wird. Im Emulsionsraum 15 entsteht eine feine
Luft-Öl-Emulsion, die durch die Auslaßdrossel 16 in den Düsenvorraum 17 gelangt,
wo sie durch die Dralleinrichtung 18 in eine intensive Rotation versetzt wird. Die
rotierende Emulsionsströmung verläßt die Zerstäuberdüse 4 in Form eines Sprühkegels
und wird durch die Zündelektroden 28 gezündet. Die über eine
Stauscheibe
29 in den Düsenausgangsbereich gezwungene Verbrennungsluft vermischt sich innig
mit der zerstäubten Emulsion, und es kommt am Ausgang des Flammrohres 1 zu einer
optimalen Verbrennung. Zur Überwachung der Flamme gibt es eine Photozelle 30, und
ein Druckluftwächter 31 sorgt für die Abschaltung des Ölbrenners sobald die Druckluftzufuhr
unterbrochen ist. Bei Stillstand des Brenners ist auch automatisch das Magnetventil
9 geschlossen, um einen Ölausfluß zu vermeiden.
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Der erfindungsgemäße Ölbrenner zeichnet sich durch seine Funktionssicherheit,
seine Verschleißfestigkeit, seine vielfache Anwendbarkeit und vor allem durch seine
Fähigkeit, Altöle u.dgl. umweltfreundlich und normgerecht verfeuern zu können, aus.