DE3816472A1 - Brennereinrichtung fuer oelbefeuerte oefen - Google Patents

Brennereinrichtung fuer oelbefeuerte oefen

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DE3816472A1
DE3816472A1 DE3816472A DE3816472A DE3816472A1 DE 3816472 A1 DE3816472 A1 DE 3816472A1 DE 3816472 A DE3816472 A DE 3816472A DE 3816472 A DE3816472 A DE 3816472A DE 3816472 A1 DE3816472 A1 DE 3816472A1
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DE3816472A
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Jun Raymond L Collins
Stephen A Bryk
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Control Systems Co
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/101Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting before the burner outlet
    • F23D11/104Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting before the burner outlet intersecting at a sharp angle, e.g. Y-jet atomiser
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05B7/00Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
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    • F23DBURNERS
    • F23D23/00Assemblies of two or more burners

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Brenner und Zündeinrich­ tungen wie sie für große Dampferzeugungseinrichtungen oder auch Dampfkessel verwendet werden. Jede dieser Brennerein­ richtungen weist einen Ölzerstäuber für die Verbrennung von Brennöl in Öfen auf, in denen Wasser zur Erzeugung von Dampf, Hitze und Dampfkraft in Dampfkesseln erhitzt wird. Diese Dampfkessel werden ortsfest an Land zur Kraft- und Wärmeerzeugung verwendet. Kleinere Dampfkessel werden auf Schiffen verwendet. Die Brenner arbeiten mit Brenneröl, das zerstäubt und mit Luft oder anderen kompressiblen Medien gemischt wird.
Üblicherweise sind die Wände des Ofens mit Wasserrohren ver­ kleidet, die von Wasser durchströmt werden, das erhitzt und in Dampf umgewandelt in einem meist oberhalb des Ofens ange­ ordneten großen Kessel gesammelt wird. Für die Erhitzung sehr großer Mengen von Wasser können mehrere Brennereinrich­ tungen in wenigstens einer Wand des Brennraums des Ofens, in den Ecken oder im Dach angeordnet werden, je nach dem, welche Betriebserfordernisse vorhanden sind. Die Brenner sind dabei so positioniert, daß die Verbrennung möglichst im Zentrum des Brennraums des Ofens oder nahe bei diesem stattfindet, damit sich die erzeugte Hitze gleichmäßig ver­ teilt.
Das Brennöl wird in jedem der Brenner zerstäubt und tritt als ein Spray in den Brennraum des Ofens ein. Dort wird es augenblicklich mittels einer Zündsonde durch eine kurze Folge von elektrischen Entladungen an deren Spitze gezün­ det, und die damit bewirkte sofortige Verbrennung des Öls setzt sich fort, soweit das Öl weiter zugeführt wird. Zusätzlich zu der bei der Zerstäubung des Öls verwendeten Luft wird weitere Luft durch Luftgebläse zugeführt; diese zirkuliert innerhalb eines größeren Führungskreises, in dessen Mitte der Brenner angeordnet ist. Diese Luft tritt konzentrisch um die Zerstäuberspitze herum in den Ofen ein und bildet so eine Quelle für eine gute Verbrennung innerhalb des Ofens. Zusätzlich kann weitere Luft in den Ofen von anderen Quellen als dieser genannten eintreten.
Die Luft soll eine vollständige und kontrollierte Verbren­ nung des Öls sicherstellen. Kontrollierte Verbrennung heißt, daß die Flamme an der Spitze oder nahe dieser Spitze des Zerstäubers beginnen soll und sich zum Zentrum des Ofen­ inneren in großer buschiger Form ausweiten soll. Wenn die Verbrennung nicht entsprechend kontrolliert wird; kann es vorkommen, daß die Flamme erst in einem bestimmten Abstand von der Spitze des Zerstäubers beginnt und in einer schmalen Jet- oder Fackelform brennt. Wenn dies stattfindet, wird ein Teil des Öls nicht verbrannt, dieser sinkt entweder auf den Ofenboden herunter oder wird durch den Ofen hin­ durch transportiert und bleibt auf den verschiedenen Hitze­ übertragungsoberflächen liegen, wo es die Ursache für Luft­ erhitzungsfeuer und ähnliche Unglücke werden kann. Wenn die Verbrennung unvollständig ist, kann eine Flamme jenseits des Mittelpunktes des Ofens entstehen, die zu ungleichmäßi­ ger Erhitzung führt und in extremen Fällen kann die Flamme sich auf einige der Rohre in den entfernten Wänden konzen­ trieren und damit zu einer vorzeitigen Zerstörung dieser Rohre führen. Weiterhin ist es bekannt, daß für das Ein­ bringen einer vorbestimmten Hitzemenge eine schmale blei­ stiftförmige Flamme nicht die gleiche Menge von Energie erzeugen kann Wie eine breite buschige Flamme.
Um diesen Nachteilen bei der Flammregelung zu begegnen, wird, wie bereits erläutert, eine Mehrzahl von Brenner­ einrichtungen angeordnet. Weiter wird die Versorgung mit Luft, die in regelbarer Menge zuführbar ist, so eingeregelt, daß sie in mehr oder weniger großer Menge innerhalb des Ofen­ inneren die Flamme zur Spitze des Zerstäubers zurückbringt und ihre Form spreizt. Die von den Gebläsen zugebrachte Ver­ brennungsluft und deren Zirkulation um den Brenner herum stellt ein kritisches Element für eine gute Entwicklung der Flamme und deren Stabilität dar. Bekannte Brennereinrichtungen verwenden unterschiedliche Kombinationen von Löchern und Luftverwirbelungseinrichtungen, um eine strukturierte Turbu­ lenz zu erzeugen, die den Öl-Spray umgibt und durchdringt, um genügend Luft an jeden Ölpartikel heranzubringen, in der Erwartung, daß eine vollständige Verbrennung stattfindet.
Ungeachtet der Jahre, in denen solche Brennerausbildungen in den unterschiedlichsten Ausbildungsformen benutzt wurden, erfordern Flammenausrichtung und Regelung viel Zeit, wenn kein Öl verschwendet werden soll und häufig kann dabei ein Maximum an effizienter Verbrennung nicht erreicht werden. Komplexe Brennereinrichtungen können bestimmte Einzelheiten der Verbrennung verbessern, beschränken sich aber bisher auf Laboratoriumsversuche und erfordern längere Stillstandszei­ ten des Ofens, wenn an dem Brenner gearbeitet werden muß, wenn dieser periodisch ausgebaut, zerlegt und gereinigt oder ersetzt wird.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Bren­ nereinrichtung für Öfen zu schaffen, bei der Öl verbrannt wird, um Hitze und Dampf zu erzeugen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist eine Brennereinrich­ tung zu schaffen, die eine mehr vollständige Verbrennung des Öls herbeiführt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Brennereinrichtung zu schaffen, die eine kontrollierte verbesserte Flammenform erzeugt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bren­ nereinrichtung zu schaffen, die effizienter ist und für Wartung und Service geringere Kosten erfordert. Noch eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Zer­ stäuberspitze für die Brennereinrichtung zu schaffen. Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens, bei dem die Verbrennungseffizienz von flüssi­ gem Brennstoff und Luftgemischen verbessert wird. Eine wei­ tere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens der Verbrennung, bei dem die Form der Flamme kontrolliert und verbessert wird.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgaben wird in folgen­ dem gesehen.:
Eine Brennereinrichtung für die Verbrennung von flüssigem Brennstoff in Öfen o.dgl. weist Zerstäuberelemente zur Er­ zeugung einer Mischung von brennbar zerstäubtem Brennstoff und einem gasförmigem Medium und zur Einbringung eines Stroms dieser Mischung in das Innere des Ofens; Gehäuse­ teile zur Aufnahme der Zerstäuberelemente, die dem Ofen so zugeordnet sind, daß die verbrennbare Brennstoffmischung zur Verbrennung in das Innere des Ofens eingebracht wird und das Einbringen eines ersten Stroms von Luft in den Ofen zur Umfassung der in diesen eingebrachten Brennstoffmischung, Rohrelemente zur Einbringung eines zweiten Stroms von Luft in das Ofeninnere, unabhängig von dem ersten Luftstrom und Verwirbelungselemente mit einer Mehrzahl von Flügeln, die innerhalb der Gehäuseelemente angeordnet sind, so daß der erste Strom um und durch die Flügel gelenkt wird, um in diesen ersten Strom eine Drehung einzubringen und damit den Strom des Brennstoffgemisches aufzubrechen.
Die Erfindung sieht ferner eine entsprechende Brennerein­ richtung für die Verbrennung flüssigen Brennstoffs in Öfen o.dgl. vor, die Zerstäuberelemente zur Erzeugung einer Mi­ schung von verbrennbarem Brennstoff und einem gasförmigen Medium aufweisen, die einen Strom dieser Mischung in das Innere des Ofens einbringen, ferner Gehäuseelemente, die die Zerstäuberelemente aufnehmen und dem Ofen so zugeord­ net sind, daß die brennbare Brennstoffmischung in das Innere des Ofens zur Verbrennung eingebracht werden kann und die Zuführung eines ersten Luftstroms in den Ofen zur Umfassung der eingebrachten Brennstoffmischung sowie Verwirbelungsele­ mente mit einer Mehrzahl von Flügeln, die innerhalb der Ge­ häuseelemente so angeordnet sind, daß der erste Luftstrom um und durch die Flügel gelenkt wird und eine Rotation des ersten Luftstroms bewirkt wird, um den Strom des Brennstoff­ gemisches aufzubrechen.
Die Erfindung besteht ferner in einem Verfahren zum Einbrin­ gen von Brennstoff-Luftgemischen in Öfen o.dgl. durch eine Brennereinrichtung, das eine erhöhte Verbrennungseffizienz zur Folge hat. Dieses Verfahren besteht in den Schritten des Einbringens eines Gemisches von Brennstoff und gasförmi­ gem Medium durch eine Zerstäubereinrichtung in das Innere des Ofens, dem Einbringen eines ersten Luftstroms durch die Brenneinrichtung in das Ofeninnere, Unterbrechung des ersten Luftstroms so, daß ein Teil davon sich axial vorwärts in das Ofeninnere bewegt, während ein anderer Teil in Dre­ hung versetzt wird und die Mischung mit dem ersten Luftstrom umfaßt, wenn diese in den Ofen eintritt, wobei beide Teile des ersten Luftstroms die Mischung innerhalb des Ofens auf­ brechen.
Ein verbesserter Zerstäuber für die Mischung eines separaten Teils von Luft mit einem separaten Teil von Brennstoff be­ steht aus einer ersten und zweiten Anzahl von schmalen Luftdurchgängen an der Zerstäuberspitze für die Bewegung von Luft durch diese hindurch und aus einer Anzahl von en­ gen Öldurchtrittsöffnungen für die Bewegung des Brenn­ stoffs. Die Öldurchtrittsöffnungen sind mit der ersten Anzahl von Luftdurchgängen innerhalb der Zerstäuberspit­ ze verbunden, wobei der Brennstoff durch die Luft zer­ stäubt wird, sobald er die erste Anzahl der Luftdurchgänge verlassen hat und wird mit der Luft gemischt, die nach Austritt aus der ersten Anzahl von Luftdurchgängen aus der zweiten Anzahl von Luftdurchgängen austritt.
Ein verbessertes Verfahren zur Zerstäubung flüssigen Brenn­ stoffs besteht erfindungsgemäß aus den Schritten des Pres­ sens einer Menge von Luft durch eine erste und eine zweite Anzahl von engen Luftdurchgängen in einer Zerstäuberspitze und deren Durchgang durch diese; Pressen einer Menge von Brennstoff durch eine Anzahl von engen Öl-Durchtrittsöff­ nungen, die mit der ersten Anzahl von Luftdurchgängen ver­ bunden sind, Aussprühen einer Mischung von vernebeltem Brennstoff und Luft von der ersten Anzahl von Luftdurch­ gängen und Einbringen von Luft aus der zweiten Anzahl von Luftdurchgängen in die Mischung von vernebeltem Brennstoff und Luft.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 die Gesamtansicht eines Ofens zur Dampferzeugung mit drei Brennereinrichtungen und mit Brennstoff­ und Luftzuführungen in perspektivischer Darstel­ lung,
Fig. 2 die Seitenansicht eines Teilschnittes nach der Linie 2-2 von Fig. 1, die die Ausbildung einer Brennereinrichtung wiedergibt,
Fig. 3 die Vorderansicht eines Schnittes nach der Linie 3-3 in Fig. 2, die den Luftwirbeler der Brenner­ einrichtung nach Fig. 2 wiedergibt,
Fig. 4 die vergrößerte Teilansicht eines Schnittes nach der Linie 4-4 in Fig. 3, der ein Segment des Luft­ wirbelers mit einer Anzahl von dessen Flügeln dar­ stellt,
Fig. 5 die diagrammatische Darstellung der Luft und der Brennstoffmischung, ausgehend von der Spitze der Brennereinrichtung,
Fig. 6 die Seitenansicht einer anderen Ausbildung der Brennereinrichtung, teilweise geschnitten,
Fig. 7 die Vorderansicht nach der Linie 7-7 von Fig. 6 darstellend den Luftwirbeler der Brennereinrichtung nach Fig. 6,
Fig. 8 die Seitenansicht, teilweise geschnitten, einer dritten Ausbildung der Brennereinrichtung in ver­ größertem Maßstab,
Fig. 9 die Vorderansicht nach der Linie 9-9 von Fig. 8, darstellend die Twin-Luft-Wirbeler der Brennerein­ richtung nach Fig. 7,
Fig. 10 die teilweise geschnittene Seitenansicht einer vier­ ten Ausbildung einer Brennereinrichtung in vergrö­ ßertem Maßstab,
Fig. 11 die Schnittansicht einer bekannten Zerstäuber­ spitze,
Fig. 12 die Vorderansicht der Zerstäuberspitze nach Fig. 11,
Fig. 13 einen Schnitt im wesentlichen nach der Linie 13-13 von Fig. 14 darstellend eine verbesserte Zerstäu­ berspitze,
Fig. 14 die Vorderansicht der Zerstäuberspitze nach Fig. 13,
Fig. 15A-15C Flammformen, die von bestehenden Brennerein­ richtungen erzeugt werden und
Fig. 15D eine geregelte Flammform, die mit den dargestell­ ten Brennereinrichtungen erzeugt wird.
Vier Ausbildungsformen von Brennereinrichtungen werden er­ läutert. Variationen zwischen den Einrichtungen können ent­ sprechend den Gegebenheiten des jeweiligen Ofens verwendet werden. Wie aus Fig. 1 zu ersehen, ein Satz von drei Bren­ nereinrichtungen 10 ist an der Wand 11 eines Ofens 12 und durch diese hindurchgeführt. Das Ofeninnere ist entlang der Wände 11 mit einer Mehrzahl von Rohren 14 ausgekleidet, durch die Wasser zirkuliert, das-dabei erhitzt und in Dampf umgewandelt wird.
Der in dieser Fig. 1 wiedergegebene Ofen weist in seiner all­ gemeinen Darstellungsform wasser- bzw. dampfführende Rohre auf und die Darstellung erfolgte zur Vereinfachung ohne Wie­ dergabe des Oberteils des Ofens und ohne die Darstellung des Dampfkessels oder von Elementen für die Zirkulation des Damp­ fes und zurücklaufenden Wassers. Die dargestellten Ausbildungs­ formen von Brennereinrichtungen eignen sich nicht für alle Bauarten von Öfen oder andere Dampferzeugungseinrichtungen, sondern auf verbesserte Brennereinrichtungen, die mit sol­ chen Öfen o.dgl. verwendet werden können. Andererseits sind die dargestellten Brennereinrichtungen nicht auf die Ver­ wendung von drei Brennereinrichtungen oder andere Anzahlen beschränkt; ebensowenig ist die Verwendung von nur einer Brennereinrichtung bestimmend. Darüber hinaus können die Brennereinrichtungen in den Seitenwänden, wie dargestellt, oder auch in den Ecken des Ofens angeordnet werden, wie dies an sich bekannt ist.
Öl oder ein anderer flüssiger Brennstoff wird von einem Tank 15 entnommen und wird durch Rohre 16 einem nachstehend beschriebenen Ölzerstäuber zugepumpt. Komprimierte Luft oder komprimierter Dampf werden dem Zerstäuber über einen Luft­ kompressor oder eine Dampfquelle 18 und Rohre 19 zugeführt. Obgleich es bekannt ist, Luft oder Dampf mit flüssigem Brenn­ stoff in dem Zerstäuber einer Brennereinrichtung zu mischen, ist hier unter der Bezeichnung Luft in Verbindung mit dem Zerstäuber so zu verstehen, daß auch jedes andere kompressib­ le zerstäubte Medium verwendet werden kann, wenn nicht an­ ders gesagt. Das Zerstäubungsmedium wie Dampf, Helium oder andere Medien, dient nicht in erster Linie der Unterstützung der Verbrennung, seine erste Funktion ist die der Zerstäu­ bung des flüssigen Brennstoffs.
Der Luftkasten 20 dient dazu, als Verteiler große Mengen der vom Gebläse 21 gelieferten Luft zu jeder der Brenner­ einrichtungen zu führen und umgekehrt dem Ofeninneren 13 für die Verbrennung. Jede der Brennereinrichtungen ist mit nicht dargestellten Bolzen und Flanschen an einem Eingang in die Ofenwand 11 befestigt und kann damit demontiert und ggfs. ausgetauscht werden. Die nachstehend im einzelnen be­ schriebenen verschiedenen Ausbildungsformen der Brennerein­ einem von ähnlicher Ausbildung zum Brennen von Öl oder anderen flüssigen Brennstoffen verwendet werden.
Die erste Brennereinrichtung 10 nach Fig. 2 weist einen Brennstoff bzw. Ölzerstäuber 25 und Gehäuseelemente 26 auf, die den Ölzerstäuber 25, eine erste Luftzuführung und einen Luftwirbeler 28 aufnehmen. Das Gehäuseelement 26 besteht aus einem großen Metallrohr mit einem Durchmes­ ser von bspw. 20 bis 40 cm. Die Brennereinrichtung ist na­ türlich nicht an diese Dimensionen gebunden. Das Gehäuse­ element 26 ist durch die Wand 11 des Ofens 12 hindurchge­ führt und an seinem Ende 29 nach dem Ofeninneren 13 hin offen. An dem gegenüberliegenden Ende 30 ist ein Ringflansch 31 vorgesehen, der mit einer abnehmbaren Abschlußplatte 32 verbunden ist. In eine Öffnung 33 in der nach unten weisen­ den Seite des Gehäuseelements 26 ist ein Rohrstutzen 34 eingesetzt, der mit dem Luftkasten 20 verbunden ist und von diesem mit einer großen Menge Luft versorgt wird. Der Rohrstutzen 34 ist im allgemeinen nicht vom Gehäuseelement 26 abnehmbar; er kann auch in einem Winkel zu dem Gehäuse­ element angeordnet werden oder rechtwinklig wie dargestellt.
Wie sich aus Fig. 2 ergibt, kann eine erste Menge von Luft in das Gehäuseelement 26 über den Rohrstutzen 34 einge­ bracht werden, um aus dem Ende 29 dieses Gehäuseelements 26 unmittelbar in das Ofeninnere 13 einzutreten. Zur Er­ zeugung eines vorwärts bewegten Luftstroms ist der Luft­ wirbeler 28 in der Öffnung des Endes 29 des Gehäuseelements 26 angeordnet; er besteht aus einem zylindrischen Rohrab­ schnitt 35 und einer Mehrzahl von Flügeln 36 und ist ab­ nehmbar mit dem Ende 38 mit einer Klemme 40 verbunden. Die Flügel 36 erstrecken sich radial nach außen gegen die In­ nenseite 41 des Gehäuseelements 26.
Zwischen der äußersten Kante 43 jedes Flügels 36 und der Innenseite 41 ist ein axialer Spalt 42 vorgesehen, der des­ halb wichtig ist, weil er es erlaubt, daß ein Teil der durch das Gehäuseelement 26 bewegten Luft sich um den Luft­ wirbeler 28 herumbewegen und seinen axialen Fluß fortsetzen kann. Die Durchmesser bekannter Luftwirbeler waren erheblich kleiner als der innere Durchmesser des Gehäuseelements 26 und ein konzentrischer Ring umfaßte die Kanten 43 der Flü­ gel 36. Aus diesem Grunde bewegten sich erhebliche Mengen der axial durch das Gehäuseelement 26 fließenden Luft, um den Luftwirbeler herum. Durch die Vergrößerung des Durchmes­ sers des Luftwirbelers 28 mit seinen Flügeln 36 ist im we­ sentlichen zu dem des Gehäuseelementes 26 selbst ergab sich eine größere Kontrollmöglichkeit der Flammenform und eine verbesserte Verbrennungseffizienz. Der Wegfall des äußeren Rings und die Anordnung des Spaltes 42 erlaubt es Teilen der Luft um den Luftwirbeler 28 herumzufließen; dies kommt der besseren Kontrolle und der Effizienz zugute.
Die Halteöse 39 ist durch eine Bohrung 45 in der Abschluß­ platte 32 geführt. Ein Befestigungselement 46 hält die Hal­ teöse 39 in ihrer Position; es können auch eine Reihe von Abstandsklemmen 48 zur Abstützung der Halteöse 39 verwendet werden. In einer Seite der Halteöse 39 ist eine Öffnung 49 mit einem Ringflansch 50 vorgesehen, an den eine separate Luftzuführungsleitung 51 angeschlossen ist, die innerhalb des Rohrstutzens 34 positioniert ist; sie erhält Luft über den Luftkasten 20 oder aus einer separaten Luftquelle, wie bspw. Gebläse 52 und Leitung 53 (Fig. 1).
Der Ölzerstäuber 25 ist ein Zerstäuber bekannter Ausbildung und besteht aus einer Luft- bzw. Dampleitung 55, die kon­ zentrisch in einem Ölführungsrohr 56 verläuft. Beide, die Luft und das Öl, fließen separat durch den Zerstäuber 25, bis sie die Zerstäuberspitze 58 erreichen, wo die Mischung durch Zerstäubung des Öls stattfindet, das dann unter Druck als ein Sprühstrom in das Ofeninnere 13 eingebracht wird. Es ist auch möglich, das Ölführungsrohr konzentrisch inner­ halb der Luftleitung zu führen und dann einen Verteilerein­ satz zu verwenden, um den Ölstrom nach der Außenseite und den Luftstrom nach innen zu lenken, bevor diese die Zer­ stäuberspitze 58 erreichen. Obgleich die beschriebenen Ein­ richtungen eine verbesserte Zerstäuberspitze verwenden kön­ nen, wie diese hier beschrieben wurde, kann auch ein Zer­ stäuber 25 mit einer üblichen Zerstäuberspitze 58 zusammen mit der Brennereinrichtung 10 verwendet werden.
Der Ölzerstäuber 25 ist innerhalb der Halteöse 39 mit einem oder mehreren Abstandsklemmen 60 zentriert. An das Ölfüh­ rungsrohr 56 ist eine Abweiserplatte 61 angeschweißt, die eine Dichtung innerhalb der Halteöse 39 bildet, damit der Luftstrom aus der Luftzuführungsleitung 51 frei innerhalb der versprühten Brennstoffmischung am Ölzerstäuber 25 ent­ langfließen kann.
Wie Fig. 3 und 4 zeigen, ist jeder der Flügel 36 des Luft­ wirbelers 25 zu einer konkaven Rückseite 65 und einer kon­ vexen Vorderseite 66 gebogen. Jeder Flügel 36 zeigt weiter eine Hinterkante 68 in Richtung auf das Ofeninnere 13 und eine Vorderkante 69, die sich innerhalb des Gehäuseelements 26 befindet. Jeder der Flügel 36 ist am Rohrabschnitt 35 in überlappender Anordnung befestigt, so daß die Hinterkan­ ten 68 jedes Flügels 36 die Vorderkante 69 des folgenden Flügels 36 überlappt.
Auf diese Weise kann die Luft, die durch das Gehäuseelement 26 geführt wird, nicht unmittelbar auf die einzelnen Flügel 36 auftreffen, sondern trifft zunächst auf die Rückseiten 85. Wenn die Luft sich dann um die Vorderkante 65 herumbewegt, wird ihr Weg anschließend behindert durch die Hinterkante 68 des benachbarten Flügels 36. Da jeder der Flügel 36 ge­ bogen ist, wird die Luft durch einen kurvenförmigen Durch­ gang 70 geführt, der auf den Luftstrom ein Rotationsmoment aufbringt, wenn dieser in den Ofen eintritt. Um die Bewegung der Luft in den Luftwirbeler 28 zu erleichtern, verläuft jede der Vorderkanten 69 parallel zum Fluß der Luft (Fig. 4). Obgleich diese Darstellung sich auf die nach Fig. 3 bezieht, ist sie auch charakteristisch für die anderen später beschrie­ benen Luftwirbeler.
Wie sich hierzu aus Fig. 5 ergibt, verläßt das Öl-Luftgemisch die Zerstäuberspitze 58, von wo sie in Form eines sich nach außen erweiterten Konus A weiterströmt. Die große Menge von Luft, die durch das Gehäuseelement 26 strömt, beaufschlagt den Luftwirbeler 28 und umfaßt den Konus A des versprühten Öl-Luftgemisches in einen separaten Konus B. Die Luft im Konus B rotiert in Richtung der Pfeile C und hilft den Öl- Luftkonus A mit Luft zu durchdringen. Gleichzeitig wird eine schmale vorwärts bewegte Menge von Luft bei D aus dem zylindrischen Rohrabschnitt 35 herangebracht und unmittel­ bar in den Konus A eingeführt, wenn dieser gerade beginnt einzutreten und zu expandieren. Diese Luftmenge hilft den Konus A aufzuschlitzen und weiter auszudehnen, wenn die Wirbelluft des Konus B in diesen eindringt. All dieses re­ sultiert zunächst in einer starken Konzentration von Luft unmittelbar an der Zerstäuberspitze. Weiter dann in einer Vorwärtsbewegung, die den Konus A begrenzt und die Luftan­ teile B und D dringen in den Öl-Luftkonus ein, wobei die Brennstoffpartikel von der Luft umschlossen werden und die Verbrennungseffizienz maximieren.
Bei der Ausbildung nach den Fig. 6 und 7 weist die Brenner­ einrichtung 75 einen Ölzerstäuber 76, Gehäuseelemente 78, die den Ölzerstäuber 76 aufnehmen auf und eine Luftzuführung aufweisen, ferner einen Luftwirbeler 79. Das Gehäuseelement 78 ist wieder ein Metallrohr mit einem Durchmesser zwischen 10 bis 12,5 cm. Auch hier ist die Brennereinrichtung 75 nicht notwendingerweise an diese Abmessungen gebunden, nichtsdesto­ weniger ist dieses erheblich kleiner als die zuvor beschrie­ bene Brennereinrichtung 10 und wird in Verbindung mit klei­ neren Öfen verwendet oder solchen, die einen geringeren Ein­ laß erfordern oder bei denen die Ausbildung keine größeren Brenner erlaubt.
Das Gehäuseelement 78 ist ebenfalls durch die Wand 11 des Ofens 12 geführt und ist in Richtung zum Ofeninneren 13 hin mit einem Ende 80 offen. An dem gegenüberliegenden Ende 81 ist ebenfalls ein Ringflansch 82 vorgesehen, mit dem eine Verschlußplatte 83 abnehmbar verbunden ist. In eine Öffnung 84 in der Seite des Gehäuseelementes 78 ist ein Rohrstut­ zen 85 eingesetzt, der rechtwinklig oder mit einem anderen Winkel verläuft, und der Luft von dem bereits beschriebenen Luftkasten 20 erhält.
Der Ölzerstäuber 76 ist ebenfalls in bekannter Weise ausge­ bildet und weist eine Luftleitung 86, ein Ölführungsrohr 88 und eine Zerstäuberspitze 89 auf. Da diese Elemente die glei­ chen sind wie die bereits in Verbindung mit dem Ölzerstäu­ ber 25 nch Fig. 2 beschriebenen, erscheint die Angabe wei­ terer Einzelheiten nicht notwendig. Der Ölzerstäuber 76 ist im Gehäuseelement 78 mit Hilfe einer oder mehrerer Abstands­ klemmen 90 zentriert. An das Ölführungsrohr 88 ist eine Ab­ weiserplatte 91 angeschweißt, um eine Dichtung hinter der Öffnung 84 zu bilden, damit der durch den Rohrstutzen 85 eingebrachte Luftstrom frei von dem versprühten Brennstoff­ gemisch entlang dem Ölzerstäuber geführt werden kann.
Wenn die Luft durch das Gehäuseelement 78 strömt, trifft es auf den Luftwirbeler 79, der unmittelbar vor der Zer­ stäuberspitze 92 des Endes 93 des Ölzerstäubers 76 ange­ ordnet ist. Der Luftwirbeler 79 besteht aus einer Mehrzahl von radial nach außen ragenden Flügeln 94. Jeder Flügel 94 weist eine konvexe Vorderseite 95, eine konkave Rückseite 96 und überlappende Hinterkanten 98 und Vorderkanten 99 auf. Die äußersten Kanten 100 enden in einem kurzen Abstand von der Innenseite 101 des Gehäuseelementes 78 unter Bildung eines axialen Spaltes 102, so daß die durch das Gehäuseele­ ment 78 bewegte Luft durch die Flügel 94 und um die Kanten 100 herum bewegt wird. Die Ausbildung des Luftwirbelers 79 füllt das Gehäuseelement, und es wird kein äußerer Ring verwendet.
In dieser Ausbildung sind die Abmessungen des Ölzerstäubers und der Brennereinrichtung so, daß die benötigte zusätzliche Luft durch das Gehäuseelement geführt werden kann und des­ halb eine separate zusätzliche Zuführung unnötig ist. Die vorwärts bewegte Luft durchströmt den Axialspalt 102 in ausreichendem Umfang, um zusammen mit der rotierenden Luft­ menge, die den Luftwirbeler 79 durchströmt hat, das Mischen mit dem Ölluftkonus zu unterstützen.
Die Brennereinrichtung 110 nach Fig. 8 und 9 besteht aus einem Ölzerstäuber 111, Gehäuseelementen 112, die den Öl­ zerstäuber 111 aufnehmen, einer ersten Luftzuführung und einem Luftwirbeler 113. Das Gehäuseelement 112 besteht aus einem großen Metallrohr mit einem Durchmesser zwischen 30 bis 60 cm. Es ist dabei klar, daß die Brennereinrichtung 110 nicht notwendigerweise auf diese Abmessungen begrenzt ist. Das Gehäuseelement 112 ist durch die Wand 11 des Ofens 12 geführt und weist ein offenes, in das Ofeninnere 13 ge­ richtetes Ende 114, auf. Das gegenüberliegende Ende 115 mit einem Ringflansch 116 ist mit einer abnehmbaren Ver­ schlußplatte 118 versehen. In eine Öffnung 120 in der Seite des Gehäuseelements 112 ist ein Rohrstutzen 121 ein­ gesetzt, der mit dem Luftkasten 20 verbunden ist und von diesem eine große Menge Luft bezieht. Der Rohrstutzen 121 ist senkrecht an dem Gehäuseelement 112 angeordnet; es ist auch möglich, einen anderen Winkel zu wählen.
Wie sich aus Fig. 8 ergibt, wird eine erste Menge von Luft in das Gehäuseelement 112 durch den Rohrstutzen 121 einge­ bracht und verläßt das offene Ende 114 direkt in das Ofen­ innere 13. Um einen vorwärts bewegten Luftstrom zu erzeugen,­ ist der Luftwirbeler 113 in der Öffnung angeordnet; er weist eine Anzahl von Flügel 123 auf und ist an dem Ende einer Halteöse 125 angeordnet. Die Flügel 124 ragen radial nach außen mit Richtung auf die Innenwand 126 des Gehäuseelements 112.
Ein schmaler axialer Spalt 128 wird zwischen den äußersten Kanten 129 jedes der Flügel 123 und der Innenwandung 126 ge­ bildet und erlaubt die Bewegung und den Durchtritt von Luft um den Luftwirbeler 113 herum. Die Verwendung eines Luft­ wirbelers mit größerem Durchmesser und der Wegfall eines äußeren Rings um die Flügel 123 sowie die Anordnung des Luftspaltes 128 resultiert in einer besseren Kontrolle über die Flammform und die Effizienz der Verbrennung.
Die Halteöse 125 ist durch eine Bohrung 130 in der Abweiser­ platte 118 geführt. Sie wird mit einer Klemme 131 in ihrer Position festgehalten. Eine Öffnung 132 in dem Rohr 125 weist einen Flansch 133 auf, an den eine separate Luft­ leitung 134 angeschlossen ist. Eine oder mehrere Abstands­ klemmen 135 können zur Positionierung des Rohres 125 im Gehäuseelement 112 verwendet werden. Wie aus der Darstel­ lung zu ersehen, ist die Luftleitung 134 innerhalb des Rohr­ stutzens 121 positioniert, so daß sie ebenfalls Luft von dem Luftkasten 20 erhält, wodurch sich die Notwendigkeit einer separaten Luftzuführung nicht ergibt, obgleich eine solche wie das Gebläse 52 bei der Ausbildung nach Fig. 1 verwen­ det werden könnte.
Wegen der Größenabmaße kann die Halteöse 125 ebenfalls einen Luftwirbeler 136 aufnehmen. Infolgedessen kombiniert die Brennereinrichtung 110 Elemente der bereits beschriebenen Brennereinrichtung 10 mit der nach der Brennereinrichtung 75. Der Luftwirbeler 136 ist direkt der Ölzerstäuberspitze 138 zugeordnet montiert und an dem Ende 139 des Ölzerstäubers 111 befestigt. Der Luftwirbeler 136 weist eine Mehrzahl von Flügeln 140 auf, die radial nach außen ragen. Wie sich aus Fig. 9 ergibt, weist jeder Flügel 140 eine konvexe Vor­ derseite 141, eine konkave Rückseite 142 und überlappende Hinterkanten 143 und Vorderkanten 144 auf. Die äußersten Kanten 145 enden in einem kurzen Abstand vor der Innenwan­ dung 146, der Halteöse 125 und bilden einen axialen Spalt 148, so daß die durch die Halteöse 125 geführte Luft sich durch die Flügel 140 als auch um die Kanten 145 herum bewegt.
In ähnlicher Ausbildung sind die Flügel 123 des Luftwirbelers 113 so gebogen, daß sie eine konvexe Vorderseite 149, eine konkave Rückseite 150 und überlappende Hinterkanten 151 und Vorderkanten 152 aufweisen. Die Anordnung der Flügel 123 des Luftwirbelers 113 ist die, daß die Luftbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn wie durch den Pfeil E dargestellt verläuft, während die Flügel 140 des inneren Luftwirbelers 136 die Luft in der entgegengesetzten Richtung im Uhrzeigersinne bewegen, wie durch den Pfeil F angedeutet. Die gegeneinander rotieren­ den Luftströme und der axiale Strom um die Luftwirbeler 113 und 116 herum, führt zu einem sehr effizienten Mischen der Luft und der Brennstoffkonen in großen Brennern.
Der Ölzerstäuber 111 ist von bekannter Bauart einschließ­ lich einer Luftleitung 153, einem Ölführungsrohr 154 und der Zerstäuberspitze 155. Da diese Elemente die gleichen sind wie bereits in Verbindung mit dem Ölzerstäuber 25 nach Fig. 2 erläutert, erübrigen sich weitere Einzelheiten. Der Ökzerstäuber 111 ist in der Haltehülse 125 durch eine oder mehrere Abstandsklemmen 156 zentriert und mit der Abweiserplatte 158 durch eine Ringklemme 159 verbunden. Die Abweiserplatte 158 ist an die Haltehülse 125 geschweißt, um eine Dichtung hinter der Öffnung 132 zu bilden, so daß der Luftstrom, der durch die Leitung 134 zugeführt wird, frei von dem versprühten Brennstoffgemisch entlang dem Ölzerstäuber 111 geführt wird.
Die vierte Brennereinrichtung 160 nach Fig. 10 weist einen Ölzerstäuber 161, Gehäuseelemente 162, die diesen aufnehmen, sowie eine erste Luftzuführung und einen Luftwirbeler 163 auf. Das Gehäuseelement 162 hat einen Durchmesser zwischen 20 und 40 cm. Auch hier ist die Brennereinrichtung nicht an diese Dimensionen gebunden. Das Gehäuseelement ist durch die Wand 11 geführt und weist mit ihrem offenen Ende 164 in das Ofeninnere 13. Am anderen Ende 165 ist ein Ringflansch 166 vorgesehen, der mit einer abnehmbaren Schließplatte 16 S verbindbar ist. In eine Öffnung 169 in der Seite des Gehäu­ seelementes 162 ist ein Rohrstutzen 170 eingesetzt, der mit dem Luftkasten 20 verbunden ist und von diesem eine große Menge Luft zugeführt erhält. Der Rohrstutzen 170 ist recht­ winklig zu dem Gehäuseelement 162 angeordnet; er kann auch in einem anderen Winkel verlaufen.
Aus Fig. 10 geht weiter hervor, daß eine erste Luftmenge dem Gehäuseelement 162 durch den Rohrstutzen 170 zugeführt wird und aus dem Ende 164 direkt in das Ofeninnere 13 aus­ tritt. Für eine vorwärts gerichtete Luftbewegung ist der Luftwirbeler 163 in der Öffnung angeordnet; er besteht aus einem zylindrischen Rohrabschnitt 171 und einer Mehrzahl von Flügeln 172 und ist an das Ende 173 einer Haltehülse 174 mit einem Klemmring 175 befestigt. Die Flügel erstrek­ ken sich radial nach außen gegen die Innenseite 176 des Ge­ häuseelements 162.
Ein enger axialer Spalt 178 wird zwischen den äußeren Kanten 179 der Flügel 172 und der Innenseite 176 gebildet und er­ laubt es, daß ein Teil der Luft sich zwischen dem Gehäuse­ element 162 um den Luftwirbeler 163 herumbewegt. Auch hier bringt die Verwendung eines Luftwirbelers mit großem Durch­ messer, der Wegfall eines äußeren Rings um die Flügel herum und die Bildung eines Luftspaltes 178 den Vorteil einer bes­ seren Kontrolle der Flammform und der Verbrennungseffizienz mit sich. Der Luftwirbeler ist im wesentlichen identisch mit den bereits beschriebenen Luftwirbelern, jeder Flügel hat eine konvexe Vorderseite 180, eine konkave Rückseite 181 und Hinterkanten 182, wie Vorderkanten 183; diese wur­ den deshalb nicht in einer besonderen Darstellung wiederge­ geben.
Die Haltehülse 174 ist durch eine Bohrung 185 in der Schließ­ platte 168 geführt und mit einer Festhaltevorrichtung 166 in der Haltehülse 174 positioniert. Es können weiter auch eine oder mehrere Abstandsklammern 188 verwendet werden. Eine Mehrzahl von axialen Öffnungen 189 sind in der Seite der Haltehülse 174 vorgesehen, so daß diese ebenfalls Luft von dem Luftkasten 20 erhält, so daß sich eine separate Luftzuführung erübrigt.
Der Ölzerstäuber 161 ist von bekannter Bauart und weist eine Luftleitung 190 auf, die konzentrisch durch ein Ölführungs­ rohr 191 verläuft. Beide Luft und Brennstoff werden separat durch den Ölzerstäuber 161 geführt, bis sie die Zerstäuber­ spitze 192 erreichen, wo die Mischung durch Versprühen des Öls stattfindet, das unter Druck als Sprühstrahl in das Ofeninnere 13 eintritt. Der Ölzerstäuber 161 mit einer üblichen Zerstäuberspitze 192 kann auch mit einer Brennereinrichtung 10, wie bereits beschrieben, verwendet werden.
Der Ölzerstäuber 161 ist innerhalb der Haltehülse 177 mit Hilfe einiger Abstandsklemmen 193 zentriert. Eine Ab­ weiserplatte 194 kann an das Ölführungsrohr 191 geschweißt werden, um eine Dichtung innerhalb der Haltehülse 174 zu bilden, so daß der Luftstrom durch die Öffnungen 189 frei von dem versprühten Ölgemisch entlang dem Ölzerstäuber 161 verläuft.
Zur Unterstützung des Aufbringens einer Rotationsbewegung auf die durch das Gehäuseelement 162 strömende Luft, bevor diese den Luftwirbeler 163 erreicht, ist eine Anzahl von schneckenförmigen Führungen 195 an der Innenseite des Ge­ häuseelementes 162 angeordnet, diese können auch als Blech­ leisten angeschweißt sein. Natürlich können sie auch in den Gehäuseteilen der anderen bereits genannten Brennerein­ richtungen angeordnet werden.
Die in den Fig. 11 und 12 wiedergegebene bekannte Ausbildung einer Zerstäuberspitze 200 entsprechend den bereits beschrie­ benen Spitzen 58, 89, 155 und 192 wird nachfolgend in den Einzelheiten beschrieben. Die Zerstäuberspitze 200 weist einen Basisflansch 201 auf, der von einem Ringbund 202 einer Mutterhülse 203 gehalten wird, die auf das Ölführungs­ rohr 204 aufschraubbar ist. Ein zentraler Luftstrom wird durch die Leitung 205 in eine Zentralkammer 206 geführt, aus der eine Mehrzahl von Winkeldurchgängen 208 aus der Zentralkammer und aus der Frontseite 209 der Zerstäuber­ spitze 200 herausführt. Gleichzeitig wird Öl oder anderer Brennstoff durch die außerhalb der Luftleitung 205 verlau­ fenden Führungsleitungen 210 zugeführt und tritt in eine Mehrzahl von radialen nach innen grichteten Führungsbohrun­ gen 211 ein, die in den Winkeldurchgängen 208 enden. Wenn der Brennstoff die Führungsbohrungen 211 verläßt, wird er augenblicklich durch die Luft in den Winkeldurchgängen 208 scherähnlich abgeschnitten und in Sprühnebelpartikel ver­ wandelt, die mit der Luft austreten. Obgleich die Ausbildung dadurch abgewandelt werden kann, daß das Öl zentral und die Luft außenseitig unter Verwendung eines Verteilers der das Öl nach außen lenkt, geführt werden, ist diese Zerstäuber­ spitze 200 bei der Erzeugung von versprühtem Brennstoff üb­ lich.
Die erfindungsgemäße Ausbildung einer Zerstäuberspitze 215 nach Fig. 13 und 14 weist einen Basisflansch 216 auf, der von dem Ringbund 218 einer Mutterhülse 219 gehalten wir die auf das Ölführungsrohr 220 aufschraubbar ist. Durch die Leitung 221 ist ein zentraler Luftstrom zuführbar, der in eine Zentralkammer 222 eintritt. Eine Mehrzahl von Winkel­ durchgängen 223 und 224 führt von der Zentralkammer 222 nach außen zur Frontseite 225 der Zerstäuberspitze 215. Gleich­ zeitig wird Öl oder anderer Brennstoff durch die Führungs­ leitungen 226 außerhalb der Luftleitung 221 herangebracht und gelangt in nach innen gerichtete Führungsbohrungen 228, die in den Winkeldurchgängen 223 enden. Wenn der Brennstoff die Führungsbohrungen 228 verläßt, wird er augenblicklich durch die Luft in den Winkeldurchgängen 223 mitgerissen und in Sprühpartikel verwandelt, die mit der Luft austreten. Zu­ sätzlich wird weitere Luft unmittelbar in den Zerstäuberkopf 215 durch Führungsbohrungen 224 eingebracht, die nicht mit den Ölführungswegen verbunden sind. Die Luft ist das die Sprühvernebelung bewirkende Medium für den Zerstäuberkopf 15, während die Luft, die durch die Führungsbohrungen 224 geführt wird, dazu gebraucht wird, die Verbrennung des Brennstoffs zu unterstützen.
Wie aus den vorstehenden Darlegungen hervorgeht, benutzt jede Ausbildungsform der verschiedenen Brennereinrichtungen Konstruktionen, die Luft in die unmittelbare Nachbarschaft des Sprühnebels der Brennstoffpartikel bringt. Die Benutzung der Brennereinrichtungen bedient sich der Methode der Zufüh­ rung von Luft zu einem Brennstoff-Luftgemisch, um eine be­ sonders gute Verbrennungseffizienz zu erreichen. Wie vor­ stehend beschrieben, wird das Verfahren dadurch ausgeübt, daß eine Mischung von Brennstoff und einem gasförmigen Medium von einem Zerstäuberkopf, z.B. 25, in das Ofeninnere 13 ein­ gebracht wird, durch Einbringen eines ersten Luftstroms B durch die Brennereinrichtung in das Ofeninnere 13, Unterbre­ chung dieses ersten Luftstroms in der Weise, daß Teile davon sich axial vorwärts in das Ofeninnere bewegen, während ein anderer Teil in eine Drehbewegung versetzt wird, und dabei die Mischung des ersten Luftstroms, wenn dieser in das Ofen­ innere 13 eingetreten ist, umfaßt, wobei beide Teile des er­ sten Luftstroms die Mischung innerhalb des Ofens aufbrechen.
Fig. 15A bis 15C zeigen einen in eine Ofenwand 231 einge­ setzten Ölzerstäuber 230 und eine der drei typischen Flamm­ formen, die sich aus nicht kontrollierter Verbrennung erge­ ben. Die Flamme nach Fig. 15A ist schmal und angespitzt; dies ist auf eine hohe internale Luftgeschwindigkeit, zu wenig Luft und auch auf nicht vollständige Mischung von Luft und Brennstoff zurückzuführen. Die Verbrennung ist des­ halb arm. In den Bereichen 233 und 234 findet keine Verbren­ nung statt und der Kern 234 zeigt eine nur unvollständige Verbrennung.
Die Flamme 235 ist lappig und rauchig. Dies ist auf eine fehlende internale Luftgeschwindigkeit zurückzuführen, auf zu wenig Luft und zu wenig Mischung. Auch hier ist die Ver­ brennung arm. In der Region 236 gegenüber der Zerstäuber­ spitze findet keine Verbrennung statt.
Die Flamme 238 nach Fig. 15C bildet lange schmale Finger auf nur teilweise verbranntem Öl, das auf zu wenig oder gar keine Luftzufuhr, falsche Luftgeschwindigkeiten und fehlende Mi­ schung zurückzuführen ist. Auch hier ist die Verbrennung mit rauchender Flamme arm und in den Bereichen 239 findet nur eine begrenzte Verbrennung statt.
Die Flamme 235 nach Fig. 15D ist einwandfrei kontrolliert. Die Verbrennung ist vollständig. Die Flamme ist breit und buschig und die Verbrennung beginnt im wesentlichen an der Zerstäuberspitze der Brennereinrichtung 10 oder einer ande­ ren wie vorstehend beschrieben. Luftgeschwindigkeiten und Luftmengen sind korrekt und der Luftkern und die diesen umgebende Luft werden gezwungen, sich mit dem versprühten Öl zu mischen.
Die beschriebenen Brennereinrichtungen können mit der Aus­ bildung der Zerstäuberspitze 215 in verschiedensten bereits vorhandenen Einrichtungen verwendet werden. Die grundsätz­ liche Ausbildung der Einrichtung 75 kann abgeändert werden, z.B. durch Führung einer zweiten Menge von Luft durch die Haltehülse; es können zusätzliche Luftwirbeler vorgesehen werden, und auch die schneckenförmigen Führungen, die in Verbindung mit der Einrichtung 116 beschrieben wurden, kön­ nen in Verbindung mit anderen Einrichtungen gebraucht werden.
Obgleich verschiedene bestimmte Abmessungen in Verbindung mit den Brennereinrichtungen genannt wurden, begrenzen diese die Wahl von Abmessungen nicht, da, wie bereits gesagt, grö­ ßere und kleinere Brennereinrichtungen gegeneinander ausge­ tauscht werden können, soweit mehr oder weniger Wärmeerzeu­ gung erforderlich ist. Alle solche Variationen entspre­ chen der erfindungsgemäßen Ausbildung und werden von den Ansprüchen erfaßt.

Claims (39)

1. Brennereinrichtung für die Verbrennung von flüssigen Brennstoffen in Öfen o.dgl., bestehend aus:
Ölzerstäuberelementen zur Erzeugung einer Mischung von verbrennbarem Brennstoff und einem gasförmigen Medium und Einspritzen eines Stroms dieses Gemisches in das Innere des Ofens;
Gehäuseelementen, die die Ölzerstäuber aufnehmen und dem Ofen so zugeordnet sind, daß die verbrennbare Mi­ schung zur Verbrennung in das Innere des Ofens eingebracht wird und Einbringung eines ersten Stroms von Luft in die­ sen Ofen, um das eingespritzte Brennstoffgemisch darin zu umfassen; Halteösen zur Einbringung eines zweiten Luftstroms, separiert von dem ersten Luftstrom in das Ofeninnere und
Luftwirbeler mit einer Mehrzahl von Flügeln, die in den Gehäuseelementen so angeordnet sind, daß der erste Strom um diese Flügel herumbewegt und in Rotation versetzt wird, um den Strom des Brennstoffgemisches aufzubrechen.
2. Brennereinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Gehäuseelemente aus einem zylindrischen Rohr bestehen, das eine innere Wand aufweist und mit einem Ende offen in Richtung auf das Ofeninnere ist und ge­ schlossen an dem gegenüberliegenden Ende.
3. Brennereinrichtung nach Anspruch 2, bei der die Haltehülse durch das geschlossene Ende der Gehäuseelemente geführt ist und am offenen Ende des Ge­ häuseelementes offen in Richtung auf das Ofeninnere ist.
4. Brennereinrichtung nach Anspruch 3, bei der die Ölzerstäuberelemente durch die Elemente der Haltehülse hindurchgeführt sind.
5. Brennereinrichtung nach Anspruch 4, bei der die Ölzerstäuberelemente eine Zerstäuberspitze aufweisen, die mit einer Mehrzahl von schmalen Durchgän­ gen ausgestattet ist, die in Richtung auf das Ofeninnere offen sind.
6. Brennereinrichtung nach Anspruch 5, bei der wenigstens einige dieser Durchgänge eine Mischung von Öl und Luft erzeugen.
7. Brennereinrichtung nach Anspruch 5, bei der alle diese Durchgänge eine Mischung von Brennstoff und Luft aufnehmen.
8. Brennereinrichtung nach Anspruch 3, bei der die Gehäuseelemente eine axiale Ausnehmung auf­ weisen, in die ein Rohrstutzen eingesetzt ist, durch den ein erster Luftstrom einbringbar ist.
9. Brennerelement nach Anspruch 8, bei dem die Haltehülse axiale Ausnehmungen aufweist, durch die der zweite Luftstrom eingebracht wird.
10. Brennereinrichtung nach Anspruch 9, die weiter Luftleitungen enthält, die mit den axialen Aus­ nehmungen verbunden sind und in die Rohrstutzen reichen und gegen diese geöffnet sind.
11. Brennereinrichtung nach Anspruch 3, bei der die Luftwirbeler von der Haltehülse gegenüber deren offenem Ende getragen werden.
12. Brennereinrichtung nach Anspruch 11, bei der die äußersten Kanten der Flügel in einem kurzen Abstand von der Innenseite enden und einen axialen Spalt bilden, durch den eine kleinere Menge des ersten Luft­ stroms bewegt wird.
13. Brennereinrichtung nach Anspruch 2, die weiter eine Mehrzahl von schneckenförmigen Führungen enthält, die von der Innenseite der Gehäuseelemente ge­ tragen werden, um die Richtung der Bewegung des ersten Luftstroms zu beeinflussen.
14. Brennereinrichtung nach Anspruch 9, die weiter zweite Luftwirbelerelemente enthält, die eine Mehrzahl von Bügeln aufweist und in der Haltehülse ange­ ordnet ist, so daß der zweite Luftstrom um und durch die­ se Bügel bewegt wird und dabei in Rotation versetzt wird, um den Sprühstrahl des Ölgemisches aufzubrechen.
15. Brennereinrichtung nach Anspruch 14, bei der die Haltehülse eine Innenwand aufweist und die äußersten Kanten der Flügel in einem kurzen Abstand von der Innenwand der Haltehülse enden und dabei einen axia­ len Spalt bilden, durch den eine kleinere Menge des zwei­ ten Luftstroms bewegt wird.
16. Brennereinrichtung nach Anspruch 15, bei der der zweite Luftwirbeler strömungsaufwärts von dem Ölzerstäuber getragen wird.
17. Brennereinrichtung nach Anspruch 16, bei der der Ölzerstäuber eine Zerstäuberspitze mit einer Mehrzahl von schmalen Durchgängen aufweist, die in Rich­ tung auf das Ofeninnere offen sind.
18. Brennereinrichtung nach Anspruch 17, bei der wenigstens einige dieser Durchgänge eine Mi­ schung von Brennstoff und Luft aufnehmen.
19. Brennereinrichtung nach Anspruch 17, bei der alle Durchgänge eine Mischung von Brennstoff und Luft aufnehmen.
20. Brennereinrichtung nach Anspruch 14, die weiter eine Mehrzahl von schraubenförmigen Führungen aufweist, die von der Innenseite der Gehäuseelemente getragen werden, um partiell die Richtung der Bewegung des ersten Luftstroms zu beeinflussen.
21. Brennereinrichtung für die Verbrennung von flüssigem Brennstoff in Öfen o.dgl. bestehend aus: Ölzerstäuberelementen zur Erzeugung einer Mischung von verbrennbarem Öl und einem gasför­ migen Medium und Einspritzen eines Stroms dieser Mischung in das Innere des Ofens; Gehäuseelemente, die die Ölzerstäuberelemente aufnehmen, die dem Ofen so zugeordnet sind, daß die verbrennbare Brennstoffmischung zur Verbrennung in das Innere des Ofens einbringbar ist und Einbringung eines ersten Luftstroms in diesen Ofen, um die eingespritzte Brennstoffmischung zu umfassen und Luftwirbeler mit einer Mehrzahl von Flü­ geln, die in den Gehäuseelementen so angeordnet ist, daß der erste Luftstrom um und durch diese Flügel bewegt wird, um den ersten Luftstrom in Drehung zu versetzen, so daß dieser das Brennstoffgemisch aufbrechen kann.
22. Brennereinrichtung nach Anspruch 21, bei der die Gehäuseelemente aus einem zylindrischen Rohr bestehen, das eine innere Wandaufweist und mit einem Ende in Richtung auf das Ofeninnere offen und am anderen Ende verschlossen ist.
23. Brenneinrichtung nach Anspruch 22, bei der der Ölzerstäuber durch die Gehäuseelemente hin­ durchführt und partiell von diesen getragen wird.
24. Brennereinrichtung nach Anspruch 23, bei der der Ölzerstäuber eine Zerstäuberspitze auf­ weist, die mit einer Mehrzahl von schmalen Durchgängen ausgestattet ist, die in Richtung auf das Ofeninnere offen sind.
25. Brennereinrichtung nach Anspruch 24, bei der wenigstens einige dieser Durchgänge eine Mischung von Brennstoff und Luft aufnehmen.
26. Brennereinrichtung nach Anspruch 24, bei der alle Durchgänge eine Mischung von Brennstoff und Luft aufnehmen.
27. Brennereinrichtung nach Anspruch 24, bei der die Luftwirbeler von dem Ölzerstäuber stromauf­ wärts von der Zerstäuberspitze getragen werden.
28. Brennereinrichtung nach Anspruch 23, bei der die äußersten Enden der Flügel im kurzen Abstand von der Innenseite enden und einen axialen Spalt bilden, durch den eine kleine Menge des Luftstroms geführt wird.
29. Brennereinrichtung nach Anspruch 23, bei der die Gehäuseelemente axiale Durchtrittsöffnungen aufweisen, denen ein Rohrstutzen zugeordnet ist, durch den der erste Luftstrom eingebracht wird.
30. Brennereinrichtung nach Anspruch 23, die weiterhin eine Mehrzahl von schraubenförmigen Führungen aufweist, die von der Innenwand der Gehäuse­ elemente getragen wird, um die Bewegung des ersten Luft­ stroms partiell zu beeinflussen.
31. Verfahren zum Einbringen von Brennstoff und Luft­ gemischen in Öfen o.dgl. durch eine Brennereinrichtung zur Erzielung einer steigenden Verbrennungseffizienz, bestehend aus den Schritten:
Einspritzen einer Mischung von Brennstoff und eines gas­ förmigen Mediums aus einem Ölzerstäuber in das Innere des Ofens,
Einbringen eines ersten Luftstroms durch die Brennerein­ richtung in das Ofeninnere,
Unterbrechung des ersten Luftstroms, so daß ein Teil dieses Luftstroms axial vorwärts in das Ofeninnere ein­ gebracht wird, während ein anderer Teil in Rotation ver­ setzt wird und
Umfassen der Mischung mit dem ersten Luftstrom, wenn die Mischung in den Ofen eintritt, wobei beide Teile des Luft­ stroms die Mischung aufbrechen.
32. Verfahren nach Anspruch 31, mit dem zusätzlichen Schritt des Einbringens eines zwei­ ten Luftstroms durch die Brennereinrichtung in das Ofen­ innere separiert von dem ersten Luftstrom.
33. Verfahren nach Anspruch 32, bei dem der zweite Luftstrom axial durch die Brennerein­ richtung unmittelbar in den Ofen zwischen die Mischung und den ersten Luftstrom eingebracht wird.
34. Verfahren nach Anspruch 33, mit den weiteren Schritten des Einbringens nur einer Luftmenge in die Brennereinrichtung und Wiederauftei­ lung dieser Luftmenge in den ersten und den zweiten Luftstrom innerhalb der Brennereinrichtung.
35. Verfahren nach Anspruch 34, mit dem zusätzlichen Schritt der Unterbrechung des zwei­ ten Luftstroms, so daß ein Teil dieses Stroms axial vor­ wärts in das Ofeninnere eingebracht wird, während der an­ dere Teil in Rotation versetzt wird.
36. Verfahren nach Anspruch 31, bei dem der Schritt des Einspritzens die folgenden Schrit­ te einschließt:
Aufdrücken einer Luftmenge als gasförmiges Medium durch eine erste Anzahl von engen Durchgängen, die sich durch die Zerstäuberspitze erstrecken und
Aufdrücken einer Menge von Brennstoff durch eine Anzahl von engen Brennstoffdurchgangswegen, die mit der ersten Anzahl von Luftdurchgangswegen kommunizieren, wobei der Brennstoff durch die Luft atomisiert wird, wenn er durch die erste Anzahl von Durchgängen fließt.
37. Verfahren nach Anspruch 36, mit dem zusätzlichen Schritt des Aufbringens eines Teil der Luftmenge durch eine zweite Mehrzahl von engen Luft­ durchgängen, die sich durch die Zerstäuberspitze er­ strecken.
38. Verbesserte Zerstäuberspitze zur Mischung eines separa­ ten Luftanteils mit einem separaten Brennstoffanteil, bestehend aus ersten und zweiten Anzahlen von engen Luft­ durchgängen, die sich durch die Zerstäuberspitze erstrek­ ken für den Durchgang von Luft durch diese hindurch und eine Anzahl von engen Öldurchgängen für die Bewegung von Brennstoff, die mit der ersten Anzahl von Luft­ durchgängen innerhalb der Zerstäuberspitze kommunizie­ ren, wobei der Brennstoff durch die Luft atomisiert wird, wenn er von dieser ersten Anzahl von Luftdurch­ gängen eingespritzt und mit der Luft gemischt wird, die von der zweiten Anzahl von Luftdurchgängen einge­ spritzt wird.
39. Ein verbessertes Verfahren zur Versprühung flüssigen Brennstoffs, bestehend aus folgenden Schritten:
Drücken einer Luftmenge durch erste und zweite Anzahlen von engen Luftdurchgängen in einer Zerstäuberspitze, die sich durch diese erstrecken,
Drücken einer Menge von Brennstoff durch eine Mehrzahl von engen Öldurchgängen, die mit der ersten Anzahl von Luftdurchgängen kommunizieren,
Einspritzen einer Mischung von atomisiertem Brennstoff und Luft aus der ersten Anzahl von Luftdurchgängen und Eindringen von Luft aus der zweiten Anzahl von Luftdurch­ gängen in die Mischung von atomisiertem Brennstoff und Luft.
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