DE2936970A1

DE2936970A1 - Oelzerstaeubungsbrenner, insbesondere fuer geraete kleiner leistung

Info

Publication number: DE2936970A1
Application number: DE19792936970
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Phys. Dr. Albin 7253 Renningen Kehl; Dipl.-Phys. Dr. Friedrich 7000 Stuttgart Scharf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-09-13
Filing date: 1979-09-13
Publication date: 1981-04-02
Also published as: FR2465158B3; CH650067A5; SE8006403L; FR2465158A3

Description

. 5710

3.9-1979 Ki/Kö

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Ölzerstäubungsbrenner, insbesondere für Geräte kleiner Leistung

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Ölzerstäubungsbrenner nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein derartiger Brenner bekannt (US-PS 2 469 272), 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 radial in die Brennkammer eintritt. Dadurch ergibt sich eine im wesentlichen axiale Strömung in der Brennkammer, welche durch die radial zugeführte Sekundärluft gegen die 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

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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.

Um selbst kleinste Brennstoffmengen in der Brennkammer rußfrei verbrennen zu können, wurde bereits vorgeschlagen, vorgewärmte Verbrennungsluft mit einer tangentialen Strömungskomponente in einen ersten Längsabschnitt der Brennkammer einzublasen, und den dadurch gebildeten Wirbel am Ausgang der Brennkammer durch eine Blende zu einer Potentialwirbelströmung einzuschnüren (DPa 28 kj> 908.9). Die Blende kann dabei vorzugsweise durch in einen zweiten Längsabschnitt der Brennkammer mit einer tangentialen Strömungskomponente eingeführte vorgewärmte Verbrennungsluft gebildet werden, welche eine die Wirbelströmung überlagernde Drehströmung bildet. Diese Maßnahmen bedingen jedoch eine im Verhältnis zum Durchmesser relativ lange Brennkammer mit einem von konventionellen Konstruktionen abweichenden Aufbau, bei welchem zudem die Anordnung einer Hochspannungszündung auf gewisse Schwierigkeiten stößt.

Bei einem anderen bekannten Brenner der gattungsmäßigen Art wird Primärluft durch die Stauscheibe verwirbelt in die Brennkammer eingeführt und stromab davon vorgewärmte Sekundärluft durch einen Ringspalt zwischen Stauscheibe und einem konisch sich verjüngenden Innenwandabschnitt des Außenrohres in Form eines konischen Mantels in den Brennraum eingeführt (DE-AS 26 24 649). Zur Erwärmung der Sekundärluft schließt sich an den konischen Innenwandabschnitt eine Ringschulterfläche des Außenrohres an,

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die der Brennkammer zugekehrt ist und an welcher rezirkulierende heiße Flammengase Wärme an das Außenrohr und von dort auf die zuströmende Sekundärluft übertragen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei weitgehender Verwendung von herkömmlichen und bewährten Brennerbauteilen eine saubere Verbrennung auch kleiner, z.B. unter 2 kg/h liegenderBrennstoffmengen möglich ist, ohne daß die Sekundärluft erwärmt werden und eine längere Phase unvollständiger Verbrennung beim Kaltstart des Brenners in Kauf genommen werden muß.

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

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Anteil der Sekundärluft über einen Ringspalt zwischen der Stauscheibe bzw. der brennraumseitigen Ringstirnkante der zylindrischen Kammer und einem konischen Innenwandabschnitt am Außenrohr in Form eines konischen Mantels in die Brennkammer zwischen den ersten und den zweiten Wirbel gelangt und diese voneinander trennt. Dadurch wird der Bildung von unerwünschten Mikrowirbeln im Grenzbereich des Primärluft- und des Sekundärluftwirbels entgegengewirkt und ein besonders gutes Flammenbild bei- hoher Flammenstabilität erzielt.

Ein einfacher Aufbau ergibt sich, wenn der Düsenstock im Boden der zylindrischen Kammer befestigt ist und diese

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mit Löchern zum Zuführen der Primärluft versehen ist, deren freier Durchgangsquerschnitt durch eine drehbar gelagerte Blende veränderbar ist. Die Stauscheibe kann zweckmäßig am brennraumseitigen Stirnende der zylindrischen Kammer befestigt sein, welche vorteilhaft in einem ringförmigen Einsatz des Außenrohres gelagert und geführt ist, welcher mit Durchbrechungen zum Hindurchtreten der Sekundärluft versehen ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Brenner und Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der Brenner hat einen Öldüsenstock 2, der stirnseitig eine Zerstäuberdüse *J trägt. Dieser wird das Öl über eine Pumpe 6 aus einem Behälter 8 zugeführt. Das vordere Ende des Öldüsenstockes 2 und die Zerstäuberdüse 4 sind in einer zylindrischen Kammer 10 angeordnet, die in einem Innenrohr 12 gebildet ist, welches stromauf von einem Bodenblech I¹J und stromab von einer Stauscheibe l6 verschlossen ist. Der Öldüsenstock 2 und Zündelektroden 18 sind im Bodenblech 14 befestigt. Die Stauscheibe 16 ist mit einer zentralen Blendenöffnung 20 und mit mehreren gleichmäßig verteilten radialen Schlitzen 22 versehen, welche durch angeschweißte Lappen 2k derart gegenüber einer Brennkammer 26 abgedeckt sind, daß sich tangentiale Austrittsöffnungen ergeben. Die

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zylindrische Kammer 10 ist von einem Außenrohr 30 umgeben, an dessen Innwand im axialen Abstand drei Ringkörper 32, 3*1 und 36 befestigt sind. Der Ringkörper 32 hat einen nabenförmigen Ansatz 38, in welchem das Innenrohr 12 verschiebbar gelagert und geführt ist. Im Ringkörper 32 sind über den Umfang gleichmäßig verteilte Bohrungen 40 vorgesehen, welche einen zwischen dem Außenrohr 30 und dem Innenrohr 12 gebildeten Ringraum 42 mit einem zwischen den Ringkörpern 32 und 34 gebildeten Ringraum verbinden. Von diesem führt ein Ringspalt 46 in die Brennkammer 26, welcher zwischen der brennkammerseitigen Stirnkante 48 des Innenrohres 12 und einer konischen Ringfläche 50 am Ringkörper 3^ gebildet ist.

Die Brennkammer 26 ist von einem zylindrischen Mantelblech 52 umgeben, welches an den Ringkörpern 3^ und 36 derart befestigt ist, daß sich zwischen dem Außenrohr 30 und dem Mantelblech 52 ein Ringraum 5^ ergibt. Dieser ist über Aussparungen 56 im Ringkörper I^ mit dem Ringraum 44 zwischen den Ringkörpern 32 und 34 und über schlitzförmige Öffnungen 58 im Mantelblech 52 mit der Brennkammer 26 verbunden. Die Mündungsebene der gleichmäßig über die gesamte Fläche des Mantelbleches 52 verteilten schlitzförmigen Öffnungen 58 ist tangential zum Umfang des Mantelbleches 52 gerichtet, was durch aus dem Mantelblech radial nach außen herausgestellte Zungen 60 (Figur 2) erreicht ist.

Dem Außenrohr 30 wird über ein Gebläse 62 Verbrennungsluft zugeführt, aus welcher ein Primärluftanteil über Bohrungen 64 im Bodenblech 14 in die Kammer 10 und ein Sekundärluftanteil über den Ringraum 42 und die Boh-

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rungen 40 im Ringkörper 32 in den Ringraum 44 gelangt. Den Bohrungen 64 im Bodenblech 14 ist eine drehbar gelagerte Blende 66 zugeordnet, über welche der Durchtrittsquerschnitt der Bohrungen 64 eingestellt werden kann. Der Ringkörper 32 ist in Achsrichtung verschiebbar im Außenrohr 30 befestigt, während die beiden anderen Ringkörper 3^ und 36 unverschiebbar mit diesem verbunden sind. Der Ringkörper 32 ist an seinem dem Ringkörper 34 zugekehrten Stirnrand mit einem radial nach innen gerichteten Flansch 68 versehen, welcher je nach axialer Einstellung des Ringkörpers 32 die Strömung der Sekundärluft vom Ringraum· 4 4 in den Ringraum 54 mehr oder weniger beeinflußt. Durch axiales Verschieben des Öldüsenstockes 2 wird auch das Innenrohr 12 verstellt und die Breite des Ringspaltes 46 zwischen dem Ringraum 44 und der Brennkammer 26 eingestellt.

Im Betrieb des Brenners tritt der Brennstoff in Form eines Zerstäubungskegels 70 in die Brennkammer 26 ein. Dabei werden die zerstäubten Brennstoffteilchen intensiv mit der Primärluft vermischt, welche aus der Kammer 10 durch die Blendenöffnung 20 und die Schlitze 22 in der Stauscheibe l6 mit Drall in die Brennkammer 26 gelangt und dort einen ersten Wirbel 72 bildet. Gleichzeitig strömt Sekundärluft über die Öffnungen 58 im Mantelblech 52 tangential in die Brennkammer 26 ein und bildet dort einen zweiten, intensiven Wirbel 74, der sich axial an den ersten Wirbel 72 anschließt und entgegengesetzte Drallrichtung hat. Zwischen die beiden Wirbel 72 und 74 tritt Sekundärluft ohne Drall in Form eines konischen Mantels 76 durch den Ringspalt 46 in die Brennkammer 26 ein und trennt die beiden mit entge-

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gengesetzten Drallrichtungen strömenden Grenzschichten der Wirbel, so daß keine lokalen, das Plammenbild unter Umständen störenden Mikrowirbel entstehen können. Aufgrund des Dralls wird im Kern der Wirbel Unterdruck erzeugt, wodurch eine Abgasströmung 78 entsteht, welche aus dem Flammenbereich zurück zur Flammenwurzel führt und für -eine vollständige Verdampfung des zerstäubten Brennstoffs sorgt.

Auch die Möglichkeit besteht, auf die Zufuhr von Sekundärluft zwischen die beiden Wirbel in Form eines konischen Mantels ohne Drall zu verzichten. Bei einer solchen Ausführung liegt jedoch die untere Leistungsgrenze, bei welcher der Brenner noch ein einwandfreies Abgasverhalten zeigt, höher als bei einem Brenner nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel. Für die ungestörte Strömung der Sekundärluft aus dem Ringraum 5^ in die Brennkammer 26 ist es in jedem Fall wichtig, daß die Zungen 60 (Figur 2) an den schlitzförmigen öffnungen 58 im Mantelblech 52 an der dem Ringraum 5^ zugekehrten Außenseite des Mantelbleches liegen.

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Claims

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Ansprüche

ι 1/ (^zerstäubungsbrenner, insbesondere für Geräte kleiner Leistung, mit einem Öldüsenstock, der am brennraumseitigen Stirnende eine Zerstäuberdüse trägt und sich in einer zylindrischen Kammer erstreckt, welche der Primärluftzufuhr dient, einer stromab der Zerstäuberdüse angeordneten Stauscheibe, welche eine Blendenöffnung zum Durchtritt des Zerstäubungskegels und der Primärluft hat und ferner mit einem die zylindrische Kammer umgebendes Außenrohr, welches mit der Kammer einen Ringraum zur Sekundärluftzufuhr in eine stromab der Stauscheibe angeordnete Brennkammer bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärluft mit einer tangentialen Strömungskomponente durch die Stauscheibe (16) in die Brennkammer (26) eintritt und dort einen ersten Wirbel (72) bildet, und daß die Sekundärluft über den Mantel (52) der Brennkammer (26) mit einer tangentialen Strömungskomponente in diese eintritt und dort einen zweiten Wirbel (7*0 bildet, welcher sich axial an den ersten anschließt und diesem vorzugsweise entgegengerichtet ist.

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2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anteil der Sekundärluft über einen Ringspalt (46) zwischen Stauscheibe (16) bzw. der brennraumseitigen Ringstirnkante (48) der inneren Kammer (10) und einem konischen Innnenwandabschnitt (50) am Außenrohr (30) in Form eines konischen Mantels (76) in die Brennkammer (26) zwischen die Wirbel (72 und 7*0 strömt und diese voneinander trennt.

3· Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärluft außer durch die zentrale Blendenöffnung (20) durch mehrere mindestens annähernd radiale Schlitze (22) in der Stauscheibe (l6) hindurchströmt, deren Mündungsebene im Winkel zur Stauscheibenebene angeordnet ist.

4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenstock (2) im Boden (14) der zylindrischen Kammer (10) befestigt ist und diese mit Löchern (64) zum Zuführen der Primärluft versehen ist, deren freier Durchgangsquerschnitt durch eine drehbar gelagerte Blende (66) einstellbar ist..

5. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe (16) am brenn-

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raumseitigen Stirnende eines die zylindrische Kammer (10) umgebenden inneren Rohres (12) befestigt ist.

6. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Kammer (10) in einem ringförmigen Einsatz (32) des Außenrohres (30) geführt ist, welcher mit Durchbrechungen (40) zum Hindurchtreten der Sekundärluft versehen ist.

7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Innenwandabschnitt (50) am Außenrohr (30) an einem im Außenrohr befestigten Ringkörper (3¹O gebildet ist, welcher mit Durchbrechungen (56) zum Hindurchtreten des über den Mantel (52) in die Brennkammer (26) gelangenden Sekundärluftanteiles versehen ist.

8. Brenner nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Einsatz (32) gegenüber dem Ringkörper (3¹O axial verschiebbar ist und an seiner dem Ringkörper (3²O zugekehrten Stirnseite einen in den Strömungsweg der Sekundärluft ragenden inneren Flansch (68) hat.

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9. Brenner nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (52) der Brennkammer (26) an dem den konischen Innenwandabschnitt (50) aufweisenden Ringkörper (3¹O und einem zweiten Ringkörper (36) im Außenrohr (30) befestigt ist, welcher den kesselseitigen Abschluß des Brenners bildet.

10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand des zweiten Ringkörpers (36), welche der zwischen dem Außenrohr (30) und dem Mantel (52) der Brennkammer (26) gebildeten Ringkammer (5¹O zugekehrt ist, konisch ausgebildet ist.

11. Brenner nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (52) der Brennkammer (26) ein Lochblech ist und die Mündungsebenen der Löcher (58) im Winkel zur Umfangsflache des Mantels stehen.

12. Brenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die Löcher (58) im Mantel (52) an den Scherkanten von radial nach außen durchgestellten Zungen (60) des Mantels gebildet sind.

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