DE3919797A1 - Oelbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ölbrenner der durch den Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung.

Bei einem aus der DE-AS 22 08 574 bekannten Ölbrenner dieser Art durchsetzt die Zerstäuberdüse den mit Durchtrittslöchern für die Primärluft versehenen Boden des becherförmigen Stau­ körpers und eine innerhalb desselben mit axialen Abstand vom Boden angeordnete perforierte Scheibe, an welcher die Flamme unter Mitwirkung der für eine Rezirkulation über den Ansaug­ kanal angesaugten Verbrennungsgase im Gemisch mit der über den düsenförmigen Ringspalt zugeführten Primärluft stabili­ siert wird. Die über die Bodenlöcher des Staukörpers und die perforierte Scheibe zugeführte Luft bewirkt dabei eine innerhalb des Staukörpers für den Zweck unterhaltene Zwangsströmung, eine rauchfreie Flamme entstehen zu lassen, die überwiegend blau brennen soll und allenfalls an ihrer Basis einige gelbe Strahlen aufweist.

Aus der DE-PS 29 18 416 ist ein gattungsähnlicher Ölbrenner bekannt, bei dem vor der Zerstäuberdüse eine Trennwand des Luftführungsrohres mit einer zentralen Blendenöffnung ange­ ordnet ist, durch welche der von der Zerstäuberdüse angelie­ ferte Brennstoff hindurchgespritzt und eine primäre Kernluft­ menge in ein im wesentlichen zylindrisches Mischrohr freigege­ ben wird. Das Mischrohr ist von einem koaxial angeordneten Flammrohr umgeben, das mit einem etwa doppelt so großen Durch­ messer wie das Mischrohr bis an die Trennwand des Luftführungs­ rohres reicht, von der andererseits das Mischrohr entweder axial beabstandet oder an diese Trennwand mit einer gelochten Teil­ länge angeschlossen ist, so daß vor der zentralen Blendenöffnung ein radialer Durchlaß für die an einer Rezirkulation durch das Mischrohr teilnehmenden Verbrennungsgase zur Verfügung steht.

Bei diesem bekannten Ölbrenner ist im übrigen auch die Haupt­ länge des Mischrohres mit einer Vielzahl von Löchern zur Un­ terstützung der Rezirkulation der Verbrennungsgase versehen, die daneben auch den Zweck erfüllen, ein geräuscharmes Brennen der Flamme zu erhalten, die sich dabei stromabwärts von der Mündung des Mischrohres innerhalb einer vorstehenden Überlänge des Flammrohres ausbildet.

Aus der DE-PS 28 07 186 ist ein ebenfalls gattungsähnlicher Ölbrenner bekannt, bei dem vor der Zerstäuberdüse ein als eine Wirbelscheibe ausgebildeter Staukörper innerhalb eines becherförmigen Rohreinsatzes angeordnet ist, der von dem Luftführungsrohr koaxial umgeben ist und durch dessen Boden die Zerstäuberdüse bis hin zu einer zentralen Blendenöffnung des Staukörpers hindurchtritt, von deren Rand aus einzelne Durchtrittsschlitze angenähert radial verlaufen. Der bezüg­ lich eines sich konisch verjüngenden Mundstückes des Luft­ führungsrohres zurückversetzt angeordnete Staukörper erfüllt dabei den Zweck, im Zusammenwirken mit einer Zuführung der Primärluft über bodenseitige Löcher des Rohreinsatzes und auch über zwei über den Umfang desselben verteilte Lochreihen sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts von dem Staukörper zu einer Stabilisierung der Flamme beizutragen und eine Abla­ gerung von Verbrennungsrückständen zu verhindern.

Bei einem aus der DE-PS 25 11 500 noch bekannten Ölbrenner ist das Luftführungsrohr mit einem Flammrohr verlängert, das mit einer Venturiverengung versehen ist, die entweder mit einer zwischen den Enden des Flammrohres vorgesehenen Einschnü­ rung oder mit einem Durchmesser der Mündung des Flammrohres ausgebildet wird, der kleiner ist als eine zwischen den Enden des Flammrohres ausgebildete Erweiterung. Für diesen nur gat­ tungsähnlichen Ölbrenner ist angegeben, das damit eine orange­ blaue Flamme mit einem definierten Flammbereich erhalten wird, die noch mit einer innerhalb der konvergierenden Teillänge des Flammrohres stromäufwärts von der Venturiverengung für eine Drosselung und gleichzeitige Verwirbelung der aus dem Luftführungsrohr zuströmenden Primärluft stabilisiert werden kann. Dabei kann das Flammrohr gegebenenfalls auch mit Ansaug­ öffnungen für an einer Rezirkulation teilnehmende Verbren­ nungsgase versehen sein, die dabei an einer Stelle stromauf­ wärts von der Venturiverengung ausgebildet sind.

Die durch die Patentansprüche gekennzeichnete Erfindung löst die Aufgabe, einen Ölbrenner der durch den Patentan­ spruch 1 angegebenen Gattung derart auszubilden, daß bei Ver­ meidung jeder Art von Rußbildung im Bereich unmittelbar vor der Zerstäuberdüse ein möglichst sehr intensiv leuchtender Flammenkern innerhalb des Mischrohres erhalten wird, um damit die Voraussetzung für eine kostengünstige Flammenüberwachung beispielsweise unter Verwendung eines mit einem Fotowider­ stand arbeitenden Lichtfühlers zu erhalten.

Die durch den erfindungsgemäßen Ölbrenner erzielbaren Vortei­ le ergeben sich primär aus der jetzt möglichen Bereitstellung einer ziemlich intensiv orange leuchtenden Flamme im wesent­ lichen längs des Strömungsabschnittes zwischen dem Staukörper und der Venturiverengung des Mischrohres, so daß es möglich ist, praktisch in der unmittelbaren Nähe der Zündelektroden eine Überwachung der Flammenbildung unter Verwendung eines mit einem Fotowiderstand arbeitenden Lichtfühlers durchzu­ führen. Es wird damit ein wesentlicher Kostenvorteil gegen­ über der Verwendung einer UV-Zelle oder auch einer Ionisations­ sonde erhalten, die bis jetzt für eine Flammenüberwachung hauptsächlich unter dem Gesichtspunkt erforderlich waren, daß man die Erzielung einer blau brennenden oder jedenfalls stark entleuchteten Flamme über die Gesamtlänge der Flammenausbil­ dung vor der Zerstäuberdüse anstrebte. Durch die erfindungsge­ gemäße Ausbildung und Anordnung des Mischkopfes unmittelbar an dem Mundstück des Luftführungsrohres wird andererseits der Vorteil erzielt, daß praktisch bereits im Bereich der Venturiverengung des Mischrohres der Beginn einer entleuchte­ ten Flamme erhalten wird, wobei die Vermischung des zerstäubten Brennstoffes mit der Verbrennungsluft und den rezirkulierten Verbrennungsgasen unter Strömungsverhältnissen erfolgt, die jede Verschmutzungsgefahr für die Zerstäuberdüse und die sich stromabwärts anschließenden Bereiche des Mischkopfes aus­ schließt oder zumindest auf ein für einen störungsfreien Be­ trieb des Ölbrenners optimales Minimum reduziert.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ölbrenners ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.

Der Ölbrenner ist mit einem üblichen Radialgebläse 1 ausge­ stattet, das mit einer Anordnung innerhalb eines Brennerge­ häuses 2 zur Ansaugung der Verbrennungsluft und deren För­ derung entsprechend der Strömungspfeile 3 in ein Luftfüh­ rungsrohr 4 vorgesehen ist. Der Ölbrenner ist an eine Heiz­ kesselwand 5 angeflanscht, so daß sein Luftführungsrohr 4 in das Innere des Heizkessels vorsteht.

In der Achse des Luftführungsrohres 4 ist das Förderende eines Ölzuleitungsrohres 6 angeordnet, das an eine Druck­ zerstäuberdüse 7 angeschlossen ist. Neben der Zerstäuber­ düse 7 befindet sich eine Zündelektrode 8, mit der im Zu­ sammenwirken mit einer zweiten Zündelektrode der Zündfunke für den mit der Zerstäuberdüse 7 zerstäubten Brennstoff im Gemisch mit der Verbrennungsluft erzeugt werden kann, die durch das Luftführungsrohr 4 zuströmt. Zur Überwachung der nach der Zündung gebildeten Flamme, für die mit einem nach­ folgend näher beschriebenen Mischkopf 9 ein stark leuchtender Flammenkern 10 unmittelbar vor der Zerstäuberdüse 7 erzeugt wird, ist noch ein mit einem Fotowiderstand arbeitender Licht­ fühler vorgesehen, der somit die Flammenbildung an diesem leuchtenden Flammenkern 10 überwachen kann.

Das Luftführungsrohr 4 ist mit einem sich konisch verjüngen­ den Mundstück 11 versehen. Am Ende dieses Mundstückes 11 ist ein becherförmiger Staukörper 12 koaxial zu der Zerstäuber­ düse 7 angeordnet, dessen Boden eine zentrale Blendenöffnung 13 aufweist, durch welche somit der von der Zerstäuberdüse angelieferte Brennstoff hindurchgespritzt und eine über das Luftführungsrohr 4 angelieferte primäre Kernluftmenge freige­ geben werden kann. Der Boden des Staukörpers 12 ist außerdem mit zu dem Rand dieser Blendenöffnung 13 angenähert radial verlaufenden Durchtrittsschlitzen für die Verbrennungsluft versehen, so daß mit dieser Ausbildung für den Boden des Stau­ körpers eine Wirbelscheibe erhalten wird, mit welcher somit für die durch die Radialschlitze hindurchtretende Verbrennungs­ luft eine Verwirbelung zur Umhüllung des zerstäubten Brenn­ stoffes im Gemisch mit der Kernluftmenge erhalten wird, die über die zentrale Blendenöffnung 13 freigegeben wird. Weitere Verbrennungsluft wird über einen Ringspalt 14 freigegeben, der an der Umfassung des Staukörpers 12 im Zusammenwirken mit dem Mundstück 11 des Luftführungsrohres 4 düsenförmig ausge­ bildet ist, sowie an einem Hilfsspalt 15, der mit einer von dem Boden des Staukörpers 12 etwas zurückversetzten Anordnung der Zerstäuberdüse im Zusammenwirken mit dem Rand der zentra­ len Blendenöffnung 13 erhalten wird. Diese verschiedenen Durch­ trittsbereiche für die Verbrennungsluft sind dabei so bemessen, daß vor dem Staukörper 12 eine Luftpressung von etwa 4,0 bis 5,8 mbar erhalten wird.

Der Mischkopf 9 ist mit einem im wesentlichen zylindrischen Flammrohr 16 gebildet, in welchem ein mit einer Venturiveren­ gung versehenes Mischrohr 17 koaxial angeordnet ist. Das Flamm­ rohr 16 ist über einzelne Zentrierstege an dem Mundstück 11 des Luftführungsrohres 4 derart befestigt, daß damit das Ein­ laßende eines Ansaugkanals 18 für die an einer Rezirkulation durch das Mischrohr 17 entsprechend der Strömungspfeile 19 teilnehmenden Verbrennungsgase erhalten wird. Die Fortsetzung des Ansaugkanals 18 wird durch das Mundstück 11 des Luftfüh­ rungsrohres 4 im Zusammenwirken mit der zu der Venturiveren­ gung hin konvergierenden Teillänge des Mischrohres 17 erhal­ ten, die zur Begrenzung dieses Ansaugkanals eine zu dem Mund­ stück 11 axial überlappte Anordnung aufweist und mit einem Durchmesser anfängt, der etwas kleiner ist als das Flammrohr 16, so daß dazwischen ein Ansaugspalt 20 ausgebildet wird, über den somit der zwischen dem Flammrohr 16 und dem Misch­ rohr 17 ausgebildete Zwischenraum mit dem Ansaugkanal 18 ver­ bunden ist. Die sich an die Venturiverengung anschließende divergierende Teillänge des Mischrohres 17 erweitert sich andererseits auf den Durchmesser des Flammrohres zur Ausbil­ dung somit einer gemeinsamen Mündung, stromaufwärts von wel­ cher das Mischrohr mit einer über den Umfang seiner divergie­ renden Teillänge verteilten Lochreihe 21 versehen ist. Über diese Lochreihe 21 ist somit auch der Strömungsabschnitt stromabwärts von der Venturiverengung des Mischrohres 17 un­ ter Vermittlung des Ansaugspaltes 20 direkt an den Ansaug­ kanal 18 angeschlossen.

Im Betrieb des vorbeschriebenen Ölbrenners wird mit der durch den düsenförmigen Ringspalt 14 ausströmenden Verbrennungsluft eine Ansaugung der Verbrennungsgase über den Ansaugkanal 18 erhalten, wobei diese Ansaugung durch eine mit der Venturi­ verengung des Mischrohres 17 unterstützte Injektorwirkung des Ringspaltes 14 derart intensiv ist, daß es auch unter Vermittlung des Ansaugspaltes 20 sowie der Lochreihe 21 noch zu einer Ansaugung des stromaufwärts von der Mündung des Mischkopfes 9 eventuell noch vorhandenen Ölnebels kom­ men kann, der somit dann eine mit den Verbrennungsgasen ge­ meinsame Rezirkulation erfährt. Diese für den restlichen Ölnebel vorgesehene Rezirkulation ergibt bei einer Ausbil­ dung der Lochreihe 21 im Bereich eines noch bestehenden Luftüberschusses eine Entleuchtung der Flamme, die zurück­ reicht bis in den Bereich der Venturiverengung des Misch­ rohres 17 und damit einen Anschluß ergibt an den leuchtenden Flammenkern 10, der sich andererseits im wesentlichen längs des eine Wirbelkammer bildenden Strömungsabschnittes zwischen dem Staukörper 12 und der Venturiverengung des Mischrohres 17 ausbildet. Für die Ausbildung dieses leuchtenden Flammenkerns 10 ist dabei voraussetzbar, daß bei der unter Vermittlung der Lochreihe 21 bewirkten Rezirkulation des stromabwärts von der Venturiverengung des Mischrohres 17 noch vorhandenen Ölnebels eine Vergasung seines Kohlenstoffanteils durch die über den Ansaugkanal 18 angesaugten Verbrennungsgase erhalten wird. An der Mündung des Ansaugkanals 18 reagiert der gasförmige Kohlen­ stoff mit dem Sauerstoffanteil der über den Ringspalt 14 zu­ strömenden Verbrennungsluft, wodurch sich hauptsächlich Kohlen­ dioxyd neben einem nur minimalen Anteil an Kohlenmonoxyd aus­ bildet und damit die Entleuchtung der Flamme noch innerhalb des Mischkopfes 9 erhalten wird. Es ist damit auch gewähr­ leistet, daß im Zusammenwirken auch mit der durch den Stau­ körper 12 erzeugten Wirbelbewegung jede Rußbildung inner­ halb des Mischkopfes 9 vermieden wird, wobei durch das Vor­ sehen der Lochreihe 21 noch in einem Bereich des Luftüber­ schusses auch sichergestellt ist, daß für den rezirkulierten Ölnebel eine Vermischung mit den rezirkulierten Verbrennungs­ gasen bei einer Temperatur erhalten wird, die auch eine Ent­ stehung von Stickoxyden auf einen Anteil verringert, der etwa dem Anteil des gebildeten Kohlenmonoxyds entspricht.

Claims (6)

1. Ölbrenner mit einer Druckzerstäuberdüse, die von einem Luft­ führungsrohr umgeben ist, das in einem sich konisch verjün­ genden Mundstück endet, welches mit der Umfassung eines zu der Zerstäuberdüse koaxial angeordneten becherförmigen Stau­ körpers, der bodenseitige Durchtrittsöffnungen für die Pri­ märluft aufweist, einen düsenförmigen Ringspalt ausbildet, an den sich stromabwärts eine mit einem Mischrohr bereitge­ stellte Venturiverengung anschließt, deren konvergierende Teillänge einen das Mundstück des Luftführungsrohrs umge­ benden Ansaugkanal für die an einer Rezirkulation durch das Mischrohr teilnehmenden Verbrennungsgase begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßende des Ansaugkanals mit einem das Mischrohr koaxial umgebenden Flammrohr eines an dem Mundstück des Luftführungsrohres be­ festigten Mischkopfes ausgebildet ist und der Ansaugkanal in einer Wirbelkammer mündet, die zur Ausbildung eines leuchten­ den Flammenkerns innerhalb des Mischkopfes längs des Strö­ mungsabschnitts zwischen dem Staukörper und der Venturiver­ engung vorgesehen ist, wobei der Boden des Staukörpers vor der Zerstäuberdüse angeordnet ist und eine zentrale Blenden­ öffung aufweist, durch welche der von der Zerstäuberdüse an­ gelieferte Brennstoff hindurchgespritzt und eine primäre Kernluftmenge in die Wirbelkammer freigegeben wird, welche die über den düsenförmigen Ringspalt zuströmende Luftmenge ergänzt.

2. Ölbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des becherförmigen Staukörpers als eine Wirbelscheibe mit zu dem Rand der zentralen Blendenöffnung angenähert radial verlaufen­ den Durchtrittsschlitzen ausgebildet ist.

3. Ölbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Rand der zentralen Blendenöffnung des becherförmigen Staukörpers ein die Zerstäuberdüse umgebender Hilfsspalt begrenzt wird.

4. Ölbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr stromabwärts von der Venturiverengung eine über den Umfang seiner divergierenden Teillänge verteilte Lochreihe aufweist, die für eine Entleuchtung der Flamme noch im Bereich eines bestehenden Luftüberschusses zur Ansaugung des stromabwärts von der Venturiverengung noch vorhandenen restlichen Ölnebels hin zu einem Ansaugspalt vorgesehen ist, der zwischen der kon­ vergierenden Teillänge des Mischrohres und dem umgebenden Flammrohr ausgebildet und mit dem Einlaßende des Ansaugkanals verbunden ist.

5. Ölbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die konvergierende Teillänge des Mischrohres eine mit dem Mundstück des Luft­ führungsrohres axial überlappte Anordnung aufweist.

6. Ölbrenner nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Venturiveren­ gung etwa auf halber Länge des Mischrohres und die Lochreihe etwa im letzten Fünftel der Länge des Mischrohres ausgebildet ist, wobei sich die divergierende Teillänge des Mischrohres auf den Durchmesser des umgebenden Flammrohres erweitert und seine konvergierende Teillänge mit einem das Mundstück des Luftführungsrohres umgebenden Durchmesser anfängt, der um die Breite des Ansaugspalts kleiner ist als der Durchmesser des Flammrohres.