DE3919797C2 - - Google Patents

Description

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

Bei einem aus der DE-AS 22 08 574 bekannten Ölbrenner dieser Art durchsetzt die Zerstäuberdüse den mit Durchtrittslöchern für Primärluft versehenen Boden des becherförmigen Stau­ körpers sowie eine innerhalb des Staukörpers 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 über den düsenförmigen Ringspalt zugeführter Primärluft stabili­ siert wird. Die über die Bodenlöcher des Staukörpers und die perforierte Scheibe zugeführte Luft bewirkt dabei eine innerhalb des Staukörpers unterhaltene Zwangsströmung, um 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 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 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. Das Mischrohr ist mit einer Vielzahl von Löchern versehen, um die Rezirkulation der Verbrennungsgase zu unterstützen und ein geräuscharmes Brennen der Flamme zu erhalten, die sich stromabwärts von der Mündung des Mischrohres innerhalb einer vorstehenden Überlänge des Flammrohres ausbildet.

Aus der DE-PS 28 07 186 ist ein 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. Durch den Boden dieses Rohreinsatzes tritt die Zerstäuberdüse bis hin zu einer zentralen Blendenöffnung des Staukörpers hindurch, von deren Rand aus einzelne Durchtrittsschlitze angenähert radial verlaufen. Der zu einem sich konisch verjüngenden Mundstück des Luft­ führungsrohres zurückversetzte Staukörper soll dabei im Zusammenwirken mit einer Zuführung von Primär- bzw. Sekundärluft über bodenseitige Löcher und zwei über den Umfang des Rohreinsatzes verteilte Lochreihen sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts von dem Staukörper die Flamme stabilisieren und eine Abla­ gerung von Verbrennungsrückständen verhindern.

Aus der DE-OS 20 59 693 ist ein Ölbrenner bekannt, bei dem vor einem sich konisch verjüngenden Mundstück eines Luftführungs­ rohres ein injektorförmiges Mischrohr koaxial innerhalb eines Flammrohres angeordnet ist, das zur Begünstigung einer Rezir­ kulation der Verbrennungsgase über einen mit dem Mischrohr und dem Mundstück des Luftführungsrohres ausgebildeten Ansaugkanal an dem Luftführungsrohr befestigt ist. Innerhalb des Luftfüh­ rungsrohres ist vor der Zerstäuberdüse eine mit einer zentralen Blendenöffnung versehene Stauscheibe angeordnet, durch welche der von der Zerstäuberdüse angelieferte Brennstoff hindurchge­ spritzt und eine primäre Kernluftmenge freigegeben wird, welche die über einen Ringspalt zwischen der Stauscheibe und dem um­ gebenden Luftführungsrohr zuströmende Luftmenge ergänzt. Für den Brenner ist eine normal gelb brennende Flamme angegeben, die sich trotz farblicher Veränderung mittels eines Fotowider­ standes überwachen läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ölbrenner der durch den Patentan­ spruch 1 angegebenen Gattung derart auszubilden, daß bei Ver­ meidung von Rußbildung im Bereich unmittelbar vor der Zerstäuberdüse und des nachfolgenden Mischrohres innerhalb desselben die Voraussetzung für eine kostengünstige Flammenüberwachung, beispielsweise unter Verwendung eines mit einem Fotowider­ stand arbeitenden Lichtfühlers, erhalten wird.

Die durch den erfindungsgemäßen Ölbrenner mit den Merkmalen gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 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. Damit ist es möglich, praktisch in der unmittelbaren Nähe der Zündelektroden eine Überwachung der Flammenbildung unter Verwendung eines mit einem Fotowiderstand arbeitenden Lichtfühlers durchzu­ führen. Es wird so 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 in aller Regel die Erzielung einer blau brennenden oder jedenfalls stark entleuchteten Flamme über die Gesamtlänge der Flammenausbil­ dung vor der Zerstäuberdüse angestrebt wurde. Weil jetzt bereits im Bereich der Venturiverengung des Mischrohres der Beginn einer entleuchte­ ten Flamme erhalten wird, wird dafür die Vermischung des zerstäubten Brennstoffes mit der Verbrennungsluft und den rezirkulierten Verbrennungsgasen im übrigen unter Strömungsverhältnissen durchgeführt, die jede Verschmutzungsgefahr für die Zerstäuberdüse und die sich stromabwärts anschließenden Bereiche des Mischrohres aus­ schließt oder zumindest auf ein für einen störungsfreien Be­ trieb des Ölberenners ausreichendes Maß reduziert.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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

Der Ölbrenner ist mit einem üblichen Radialgebläse 1 ausge­ stattet, das 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 die Flammenbildung an diesem leuchtenden Flammenkern 10 überwachen kann.

Das Luftzuführungsrohr 4 ist mit einem sich konisch verjüngen­ gen Mundstück 11 versehen. Am Ende dieses Mundstückes 11 ist ein becherförmiger Staukörper 12 koaxial zu der Zerstäuber­ düse 7 angeordnet. Der Boden des Staukörpers 12 weist eine zentrale Blendenöffnung13 auf, durch welche 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 eine Wirbelscheibe erhalten wird, mit welcher die durch die Radialschlitze hindurchtretende Verbrennungs­ luft zur Umhüllung des zerstäubten Brenn­ stoffes im Gemisch mit der Kernluftmenge verwirbelt wird. Weitere Verbrennungsluft wird über einen Ringspalt 14 freigegeben, der zwischen dem Staukörper 12 und dem Mundstück 11 des Luftführungsrohres 4 düsenförmig ausge­ bildet ist. Die 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. Diese konvergierende Teillänge weist zur Begrenzung des Ansaugkanals 18 eine zu dem Mund­ stück 11 axial überlappte Anordnung auf und beginnt mit einem Durchmesser, der etwas kleiner ist als das Flammrohr 16, so daß dazwischen ein Ansaugspalt 20 ausgebildet wird. Über den Ansaugspalt 20 ist der zwischen dem Flammrohr 16 und dem Misch­ rohr 17 ausgebildete Zwischenraum mit dem Ansaugkanal 18 ver­ bunden. Die sich an die Venturiverengung anschließende divergierende Teillänge des Mischrohres 17 erweitert sich auf den Durchmesser des Flammrohres 16 zur Ausbil­ dung einer gemeinsamen Mündung, stromaufwärts von wel­ cher das Mischrohr 17 mit einer über den Umfang seiner divergie­ renden Teillänge verteilten Lochreihe 21 versehen ist. Über diese Lochreihe 21 ist 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. Diese Ansaugung ist durch eine mit der Venturi­ verengung des Mischrohres 17 unterstützte Injektorwirkung des Ringspaltes 14 derart intensiv, daß es unter Vermittlung des Ansaugspaltes 20 sowie der Lochreihe 21 auch zu einer Ansaugung des stromaufwärts von der Mündung des Mischkopfes 9 eventuell noch vorhandenen Ölnebels kom­ men kann, der somit eine mit den Verbrennungsgasen ge­ meinsame Rezirkulation erfährt. Diese den restlichen Ölnebel erfassende 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 sich an den leuchtenden Flammkern 10 anschließt, der sich im wesentlichen längs des eine Wirbelkammer bildenden Strömungsabschnittes zwischen dem Staukörper 12 und der Venturiverengung des Mischrohres 17 ausbildet. Für die Ausbildung der Flamme 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 Kohlenwasserstoffanteils durch die über den Ansaugkanal 18 angesaugten Verbrennungsgase erhalten wird. An der Mündung des Ansaugkanals 18 reagiert der gasförmige Kohlenwasser­ 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. Im Zusammenwirken auch mit der durch den Stau­ körper 12 erzeugten Wirbelbewegung wird deshalb jede Rußbildung inner­ halb des Mischkopfes 9 vermieden. Durch das Vor­ sehen der Lochreihe 21 noch in einem Bereich des Luftüber­ schusses ist daneben sichergestellt, daß der rezirkulierte Ölnebel mit den rezirkulierten Verbrennungs­ gasen bei einer Temperatur vermischt wird, die auch eine Ent­ stehung von Stickoxyden auf einen Anteil verringert, der etwa dem Anteil des gebildeten Kohlenmonoxyds entspricht.

Claims (3)

1. Ölbrenner mit einer Druckzerstäuberdüse, die von einem Luftführungsrohr umgeben ist, dessen sich konisch verjüngendes Mundstück zusammen mit einem zu der Zerstäuberdüse koaxial angeordneten becherförmigen Staukörper, der bodenseitige Durchtrittsöffnungen für Pri­ märluft aufweist, einen düsenförmigen Ringspalt für weitere Luft ausbildet, an den sich stromabwärts eine in einem Mischrohr ausgebil­ dete Venturiverengung anschließt, deren konvergierende Teillänge zusammen mit dem Mundstück des Luftführungsrohres einen Ansaugkanal für an einer Rezirkulation durch das Mischrohr teilnehmende Verbrennungsgase ausbildet, welche vom Bereich der Mündung des Mischrohres außerhalb von diesem dem Ansaugkanal zuströmen, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (17) von einem am Mundstück (11) des Luftführungsrohrs (4) befestigten, von den rezirkulierenden Verbrennungsgasen umströmten Flammrohr (16) koaxial umgeben ist und daß der Boden des Staukörpers (12) vor der Zerstäuberdüse (7) angeordnet und als eine Wirbelscheibe mit zu dem Rand einer zentralen Blendenöff­ nung (13) angenähert radial verlaufenden Durchtrittsschlit­ zen zur Bereitstellung einer einen leuchtenden Flammenkern (10) längs des Strömungsabschnittes hin zu der Venturiver­ engung des Mischrohres (17) aufnehmenden Wirbelkammer aus­ gebildet ist, die über den Ansaugkanal (18) mit einem durch das Flammrohr (16) und die konvergierende Teillänge des Mischrohres (17) ausgebildeten Ansaugspalt (20) verbunden ist, über welchen stromabwärts von der Venturiverengung des Mischrohres (17) noch vorhandener Ölnebel unter Vermittlung einer Lochreihe (21) ansaugbar ist, die noch im Bereich eines Luftüberschusses stromabwärts von der Venturiver­ engung über den Umfang der divergierenden Teillänge des Mischrohres (17) verteilte Löcher aufweist.

2. Ölbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konvergie­ rende Teillänge des Mischrohres (17) eine mit dem Mundstück (11) des Luftführungsrohres (4) axial überlappte Anordnung aufweist.

3. Ölbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Venturiver­ engung etwa auf halber Länge und die Lochreihe (21) etwa im letzten Fünftel der Länge des Mischrohres (17) ausgebildet sind, wobei sich die divergierende Teillänge des Mischroh­ res (17) auf den Durchmesser des umgebenden Flammrohres (16) erweitert und seine konvergierende Teillänge mit einem das Mundstück (11) des Luftführungsrohres (4) umgebenden Durch­ messer beginnt, der um die Breite des Ansaugspaltes (20) kleiner ist als der Durchmesser des Flammrohres (16).