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Ölvergasungsbrenner
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur
Erzeugung einer rußfreien Flamme bei Ölfeuerungsbrennern, bei dem ein Ölsprünkegel
mindestens teilweise von einem Luftstrom durchdrungen wird bzw. einem Ölvergasungsbrenner
insbesondere zur Durchführung dieses Verfahrens nach der Gattung des Anspruchs 3.
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Bei bekannten Verfahren bzw. Ölfeuerungsbrennern dieser Art wird zur
Erzielung einer weitgehend rußfreien Flamme das Heizöl mit verhältnismäßig hohem
Druck durch eine enge Bohrung gespritzt,um dadurch eine gute Zerstäubung zu erzielen
und es wird dann in diesen Ölsprühkegel Luft unter verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit
eingeblasen,um das für die Verbrennung erforderliche gute Kraftstoffluftgemisch
zu erreichen.
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Über eine Drallvorrichtung wird der Luftstrom zusätzlich verwirbelt.
Die sich dadurch meist bildende lange Flamme, meist erhebliche Nachteile bei den
modernen, kurzen Feuerungsräumen auf, insbesondere dadurch daß die Flamme an der
Feuerungsrückxwand aufschlägt. Die Feuerungswände sind meist wasserdurchströmt und
fast immer verhältnismäßig kühl, so daß ein Aufschlagen der Flamme eine vollständige
Verbrennung des Kraftstoffluftgemisches verhindert, was sich in Form von Rußbildung
äußert.
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-Um vor Auftreffen der Flamme eine weitgehend vollständige Verbrennung
zu erzielen bzw. um die Flamme zu kürzen,werden bei anderen bekannten Brennern erhebliche
Aufwendungen gemacht. Beispielsweise über Rezirkulation über im Flammrohr angeordnete
Rezirkulationsrohre.
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Bei diesen bekannten mit blauer Flamme brennenden Ölvergasungsbrennern
erfolgt die Flammüberwachung nach dem Ioni-sationsprinzip mangels einer leuchtenden
Flamme. Diese Art der Flammüberwachung ist nicht nur erheblich teurer als die bei
dem sonstigen Ölbrenner verwendete optische Überwachung (Fotozelle registriert leuchtende
Flamme), sondern sie ist auch störanfälliger und weist einen wesentlich engeren
Funktionsbereich auf.
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Der Hauptmangel dieser bekannten Ölbrenner , beruht jedoch in der
mangelnden guten Durchmischung von Öl und Kraftstoff da stets der Luftstrom von
außen an den ölsprühkegel und zwar meist parallel zur Achse desselben zugeführt
wird und so nur teilweise dessen Mantel durchdringen kann. Erst in dem Endabschnitt
des Kegels,in dem die Öltröpfchengeschwindigkeit, sowie die Flächendichte stark
verringert ist, kann eine ausreichende Durchmischung stattfinden. Erst in diesem
Bereich findet die eigentliche Verbrennung statt, was jedoch diese ungünstig langen
Flammen zur Folge hat.
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Der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe Die Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren für einen Ölvergasungsbrenner sowie einen Brenner zur Durchführung
des Verfahrens zu entwickeln, mit dem mit einfachsten Mitteln eine kurze Flamme
bei rußfreier Verbrennung erzielt wird und die möglichst optisch überwacht werden
kann.
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Vorteile der Ertindung Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3 gelöst, mit den Vorteilen, daß mit
einfachsten Mitteln eine kurze rußfreie Flamme erzielt wird, die zudem optisch überwachbar
ist. Aufgrund der Zentritugalkomponente, die beispielsweise durch die Drallvorrichtung
innerhalb des Mantelrohres erzeugt wird, schraubt sich die Luft im Mantelrohr vor
bis sie bei Eintreten ins Flammrohr andessen Rohrwand reflektiert wird und so fast
senkrecht auf den blsprü.hkegel trifft, diesen mindestens teilweise durchdringt
und dadurch eine gute Vermischung von Öl und Luft bewirkt, also eine für die Verbrennung
günstige Kraftstoff-Luftautbereitung. Da im Bereich der ÖIsprühkgelwurzel aufgrund
der Zentritugalkomponente ein Luftmangel herrscht,bildet sich mindestens in diesem
Bereich eine gelbe Flamme, die optisch überwachbar ist. Im weiter weg gelegenen
Bereich, also im Regelrumpf bzw. diesen radial umgebenden Bereich stehen größere
Luftmengen zur Verfügung, so daß aufgrund des Luftüberschußes ein Blaubrand der
Flamme erfolgt. Die starke Zentrifugalkomponente und die dadurch gegebene flache
Reflektion des Luftstromes (Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel), bewirkt eine
kurze intensive Flamme Die Flamme kann unabhängig davon nach dem Ionisationsprinzip
überwacht werden.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung,wird das Ölsprühkegelluftgemisch
in einen quer zur Kegelachse angeordneten als Verbrennungsraum dienenden Becher
kleineren Durchmessers als das Flammrohr geleitet, so daß die reflektierte Flamme
durch den Ringkanal zwischen Becher und Flammrohr und durch restliche Luftmengen
abgemagert in den Hauptbrennraum (Kessel) gelangt. Dieser Becher bewirkt einen Strömungsstau
und eine Reflektion der aufschlagenden 61- und Luftteile, so daß dadurch die Aufbereitung
noch mehr intensiviert wird.
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Die um den Becher insbesondere bis zum Brennraum wallenden Flamme
weist eine vollständige Verbrennung bei blauer Farbe auf. Durch eine unterschiedliche
Tiefe des Bechers läßt sich das Flammbild beeinflußen. Auch der Grad der Magerheit
der Flamme läßt sich dadurch beeinflußen, daß ein Teil des Ölsprühkegels über den
Becherrand hinaussprüht.
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Gemäß einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung,
ist daß dem Ölsprühkegel zugewandte Ende des Mantelrohres nach innen gezogen und
bildet eine Blende.
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Durch diese Blende,der gegenüber die Düsenspritzöffnung zurückgesetzt
ist, bildet eine Trennung des Strömungsvorgangs zwischen Mantelrohr und Flammrohr.
Der sich im Mantelrohr nach vorne schraubende Luftstrom, wird dadurch in Richtung
Kegelwurzel gedrängt, um dann nach Durchdrängen der Blende nach außen auf die Rohrwand
des Flammrohres zu strömen.
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Hierdurch wird die Unterdruckwirkung an der Kegelwurzel verstärkt
und es wird eine deutlichere Reflektion an der Flammrohrwand erzielt.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist
in der Zeichnung dargestellt und wird im tolgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
Figur 2 eine Schnittansicht gemäß der Linie II'' in Figur 1 und Figur 3 eine Ansicht
III in Figur 1.
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Beschreibung des Erfindungsbeispiels Wie in Figur 1 im Längsschnitt
dargestellt,ist in einem Mantelrohr 1 eines Ölbrenners ein Drallring 2 quer zur
Strömungsrichtung angeordnet, in-dem Luftleitausformungen mit Luftleitflächen 3
vorgesehen sind. Diese Ausformungen sind entgegen der Strömungsrichtung vorgesehen
und die Luftleitleittlächen weisen wie insbesondere auch aus Figur 2 ersichtlich
eine Abreißkante 4 aut, deren äußerer Bereich 5 gegenüber dem Inneren 6 bezüglich
der Radialen 7 zurückfällt. Der D-rallring 2 ist vorzugsweise als Blechstanzteil
ausgebildet. Aufgrund der Gestaltung der Drallanordnung erhält der durch einen Pfeil
dargestellte Luftstrom eine durch den Pfeil IV angedeutete Zentritugalkomponente,
sowie eine durch den Pfeil V angedeutete schraubenförmige Komponente, die sich mit
der ursprünglichen-geradlinigen Strömungskomponente I vermischen. Innerhalb des
Mantelrohres erhält deshalb der Luftstrom stromab des Drallrings 2 eine Schraubbewegung,
die sich am Mantelrohr 1 abstützt.
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Zum Ausgang des Mantelrohres hin, weist dieses einen Einzug 5 auf,
der in eine Blende 6 übergeht. Stromab dieser Blende 6 ist am Mantelrohr 1 ein Flammrohr
7 mit einem Stirnblech 8 befestigt. Sobald sich der Luftstrom durch die Blende 6
geschraubt hat, schlägt er auf die Rohrinnenwand 9 des Flammrohres auf und wird
wie durch die Pfeile e VI angedeutet, mindestens teilweise nach innen reflektiert.
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Am Drallring 2 ist zentral ein Düsenhalter 10- mit Öleinspritzdüse
11 betestigt, über die Ölzutührung und Einspritzung erfolgt. Das Heizöl wird unter
einem bestimmten Ölsprühkegel VII eingespritzt, der vorzugsweise als ölkegel ausgebildet
ist.
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Auf die äußere Mantelfläche dieses ölsprühkegels 7 trifft nun der
reflektierte Teilluftstrom VI. Das nahezu senkrechte Auftreffen bewirkt ein Durchbrechen
des Ölmantels und dadurch eine innige Verbindung zwischen öl und Luft, d.h. eine
optimale Kraftstoffluftaufbereitung. Im Bereich der Wurzel des Ölsprühkegels 7,
d.h. in der Nähe der Ölbrennerdüse 11 bzw. innerhalb der Blende 6 entsteht aufgrund
der Zentrifugalkomponente IV des Luftstroms einen Unterdruck, der in diesem Bereich
lediglich ein mageres Kraftstoffluftgemisch ermöglicht.
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Der Ölsprühkegel i ist fast ausschließlich in einen Becher 12 gerichtet,
der über Laschen 13 (siehe Figur 3) am Flammrohr 7 befestigt ist.
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Die Zündung des dlluftgemisches erfolgt über Zündelektroden 14, von
denen nur eine dargestellt ist und die vorteilhafterweise am Drallring verschieb-
und verdrehbar befestigt sind. Sobald das Kraftstoffluftgemisch gezündet ist, ergibt
sich im Ölsprühkegelwurzelbereich aufgrund des relativ fetten Gemisches (Kraftstoffüberschuß)
eine gelbe Flamme, während weiter unten im Kegelstumpf aufgrund reflektierten Luftmengen
VI ein mehr mageres und damit blau verbrennenden Gemisch entsteht. Der Becher 12
wirkt hierbei als Vorverbrennungskammer aus dem aufgrund der durch die Temperatur
sich ausdehnenden Volumina ein Zurückwerfen von Kraftstoffluftgemisch und damit
intensivste Vermischung und Verbrennung entstehen, wonach dann die vollständig blau
verbrennenae Flamme durch den Ringraum 15 zwischen Becher 12 und Flammrohr 7 in
den eigentlichen Hauptbrennraum beispielsweise eines Heizkessels wie durch den Pfeil
VITT angedeutet gelangt.
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Aufgrund des fetten Gemisches entsteht bei der Wurzel des 01-sprühkegels,
also auf der Flammwurzel,eine gelbe Flamme, die
optisch überwacht
werden kann. Aus diesem Grunde ist im Drallring 2 eine Öffnung 16 vorgesehen, durch
die mittels einer Fotozelle 17 die Flamme überwacht werden kann.
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