DE4023363C2 - Brenner - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Stand der Technik und Kritik

Um den Volumenstrom der einem Brenner zuzuführenden Verbrennungsluft an unterschiedliche Brennerleistungen anpassen zu können, ist es bekannt, in den Luftführungskanal auf der Saug- oder Druckseite des Ventilators eine verschwenkbar gelagerte Drosselklappe einzubauen, die entweder von Hand oder mit Hilfe eines Stellantriebes mehr oder weniger geöffnet werden kann.

Des weiteren ist es bekannt, über einen saug- oder druckseitig angeordneten, mit radialen Durchlässen versehenen Ring eine Hülse zu schieben, welche diese Durchlässe unterschiedlich weit abdeckt und so den Durchsatz bestimmt (DE 23 35 027 A1).

Nachteil dieser Volumensstromeinstellungsmöglichkeiten ist, daß die eingesetzte elektrische Leistung bei kleinen Brennerleistungen fast völlig dissipiert wird. Zudem verursachen solche Drosseln im nahezu geschlossenen Zustand erhebliche Geräusche, welche oftmals größer sind als die Flammengeräusche des Brenners. Des weiteren sind Drosselklappen insbesondere im Bereich kleiner Öffnungsquerschnitte schlecht zu regeln und weisen keine lineare Durchflußfunktion auf. Eine oftmals erforderliche Linearisierung ist nur mit Hilfe von segmentartigen Einsätzen im Luftführungskanal und somit mit einem hohen Fertigungsaufwand erreichbar.

Eine weitere Möglichkeit, den Luftvolumenstrom den verbrennungstechnischen Bedürfnisse anzupassen, ist die Drehzahlregelung des Ventilator-Motors. Solche eine Drehzahlregelung ist aber einerseits recht teuer und verbraucht zudem im Teillastbereich nahezu die gleiche elektrische Leistung wie bei Vollast.

Mit den bekannten Drosseleinrichtungen ist demnach eine zufriedenstellende Regelung des einem Brenner zuzuführenden Volumensstromes der Verbrennungsluft nicht zu bewerkstelligen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Brenner der vorgenannten Gattung in der Weise zu verbessern, daß der Volumensstrom der Verbrennungsluft ohne Schwierigkeiten geregelt und über den gesamten Regelbereich exakt einge­ stellt werden kann. Des weiteren soll erreicht werden, daß auch die Primärleistungsaufnahme des Antriebsmotors des Ventilators in Abhängigkeit von dem jeweiligen Volumens­ strom der Verbrennungsluft verändert und somit bei einer geringeren Brennerleistung reduziert werden kann, so daß dadurch der Gesamtwirkungsgrad eines Brenners verbessert wird. Außerdem soll ein geräuscharmer Betrieb, insbesondere in unteren Leistungsbereichen des Brenners gegeben sein.

Diese Aufgabe wird bei einem Brenner nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gelöst durch dessen Merkmale im kennzeichnenden Teil.

Bei einem Brenner, dem der Verbrennungsluftstrom mittels eines Radial- oder Diagonalventilators zugeführt wird, ist es angebracht, die diesem zugeordnete Drosseleinrichtung durch eine oder mehrere in Achsrichtung des Ventilators verstellbare zylindrische Hülse zu bilden, mittels denen die Schaufeln des Ventilators auf der Innen- und/oder Außenseite abdeckbar sind, wobei es nach einer bevorzugten Ausführungsform vorteilhaft ist, zur Abdeckung der Schaufel des Ventilators auf deren Innenseite von einer Seite eine zylindrische Hülse in den Ventilator einzuschieben. Die Hülsen sollten hierbei jeweils drehfest vorzugsweise an dem Gehäuse des Brenners beispielsweise mittels eines in eine Längsnut eingreifenden Stiftes abgestützt und durch einen Stellantrieb verstellbar sein.

Bei einem Brenner mit einem Axialgebläse als Ventilator zur Förderung des Verbrennungsluftstromes kann die diesem zugeordnete Drosseleinrichtung aber auch durch eine ver­ stellbare Irisblende gebildet werden, mittels der das Axialgebläse abdeckbar ist.

Der Stellantrieb der Hülse kann in einfacher Weise durch eine verdrehbar gelagerte Gewindespindel gebildet werden, die in eine mit der ortsfest abgestützten Hülse fest verbundenen Verstellmutter eingreift und durch einen Elektromotor oder von Hand verstellbar ist. Nach einer andersartigen Ausgestaltung kann als Stellantrieb aber auch eine durch Druckmittel betätigbare aus einem in einem Zylinder verschiebbar eingesetzten Verstellkolben bestehende Servoeinrichtung vorgesehen sein, deren Ver­ stellkolben unmittelbar oder über Zwischenglieder auf die Hülse einwirkt.

Zweckmäßig ist es des weiteren, die Drosseleinrichtung des Ventilators in Abhängigkeit von der Druckdifferenz an der Stauscheibe des Brenners zu steuern.

Wird ein Brenner gemäß der Erfindung ausgebildet, so ist es nicht nur möglich, den diesem zuzuführenden Volumens­ strom der Verbrennungsluft auf sehr einfache Weise und äußerst exakt zu regeln, sondern es werden vor allem die Betriebsgeräusche des Brenners und die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors des Ventilators reduziert. Wird nämlich dem Ventilator eine Drosseleinrichtung zugeordnet, mittels der die wirksame Höhe der Schaufeln unmittelbar beeinfluß­ bar ist, so kann das Fördervolumen des Ventilators ohne Schwierigkeiten an die jeweilige Brennerleistung angepaßt werden. Und da sich die Primärleistungsaufnahme des An­ triebsmotors des Ventilators in Abhängigkeit von dem jeweiligen Volumensstrom der Verbrennungsluft ändert, wird diese bei geringerer Brennerleistung reduziert und dadurch der Gesamtwirkungsgrad des Brenners verbessert. Des weiteren werden, da im Luftführungskanal keine Einbauten umströmt werden, die Betriebsgeräusche gering gehalten. Außerdem ist von Vorteil, da der von dem Ventilator geförderte Volumens­ strom der Verbrennungsluft nahezu linear abhängig ist von der Abdeckung der wirksamen Höhe der Schaufeln, daß die Regelung und Einstellung der dem Brenner zuzuführenden Verbrennungsluftmenge demnach problemlos zu bewerkstelligen ist. Auch ist der notwendige Bauaufwand gering, und die auftretenden Strömungskräfte gleichen sich jeweils aus, ein störungsfreier Betrieb über einen langen Zeitraum ist somit gewährleistet.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des gemäß der Erfindung ausgebildeten Brenners dargestellt, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist.

Der mit 1 bezeichnete Brenner besteht im wesentlichen aus einem in einem Gehäuse 2 eingesetzten Brennerrohr 3, das eine Brennkammer 4 bildet, einer in dem Brennerrohr 3 angeordneten Düse 5 mit an dieser angebrachter Stauscheibe 9 sowie einem Ventilator 15, mittels dem über einen Luftführungskanal 14 mit 17 bezeichnete Verbrennungsluft der Brennkammer 4 zuführbar ist. Der Brenner 1 ist hierbei als Zweistoffbrenner ausgebildet, dessen Düsengestänge 6 verstellbar in einem Gasrohr 8 eingesetzt ist. Mittels eines Stellantriebes 7 ist das Düsengestänge 6 und somit der Austrittsquerschnitt der Gasdüse 5 verstellbar. Der von einer Pumpe 12 geförderte flüssige Brennstoff wird über eine Leitung 13 in das Düsengestänge 6 eingebracht.

Zum Antrieb des als Radialventilator ausgebildeten in den Luftführungskanal 14 eingesetzten Ventilators 15 dient ein Elektromotor 11, auf dessen Abtriebswelle 18 der Ventilator 15 drehfest angeordnet ist. Mittels des Elektromotors 11 wird auch die Pumpe 12 angetrieben. Der Luftführungskanal 14 ist durch einen auf das Gehäuse 2 aufgesetzten Kasten 13 gebildet.

Um den der Brennkammer 4 zuzuführenden Volumensstrom der Verbrennungsluft 17 auf einfache Weise regeln und an unterschiedliche Brennerleistungen anpassen zu können, ist dem Ventilator 15 eine Drosseleinrichtung 21 zuge­ ordnet, mittels der die wirksame Höhe der Schaufeln 16 des Ventilators 15 durch Abdecken unmittelbar beeinflußbar ist. Die Drosseleinrichtung 21 besteht hierbei aus einer zylindrischen Hülse 22, die von rechts in den Ventilator 15 nahe der Schaufeln 16 eingeschoben werden kann. Dazu dient eine mit einem Außengewinde 30 versehene drehbar gelagerte Gewindespindel 29 sowie eine Stellmutter 23, in die die Gewindespindel 29 eingreift. Die Stellmutter 23 ist mittels Streben 24 fest mit der Hülse 22 verbunden, und diese wiederum ist mittels eines Stiftes 25, der in eine in das Gehäuse 2 eingearbeitete Längsnut 26 eingreift, drehfest abgestützt, so daß die Verdrehbewegungen der Gewindespindel 29 jeweils in eine Axialbewegung der Ver­ stellmutter 23 umgewandelt und somit die Hülse 22 je nach Drehrichtung der Gewindespindel 29 in den Ventilator 15 hinein oder aus diesem herausgeschoben wird. Zur Betätigung der Gewindespindel 29 ist ein Elektromotor 27 vorgesehen, der mittels Streben 28 ebenfalls an dem Ge­ häuse 2 abgestützt ist und der in Abhängigkeit von den an der Stauscheibe 9 des Brenners 1 herrschenden Druck­ differenzen ein- und ausschaltbar ist.

Mittels der als Hülse 22 ausgebildeten Drosseleinrichtung 21 kann demnach leicht der Volumensstrom der Verbrennungs­ luft 17 geregelt werden, und zwar linear zu der wirksamen Abdeckung der Schaufeln 16, ohne daß in dem Luftführungs­ kanal 14 besondere Einbauten erforderlich sind. Und da die Leistungsaufnahme des Elektromotors 11 abhängig ist von der Förderleistung des Ventilators 15, ist insbe­ sondere bei einem Betrieb des Brenners 1 im unteren Leistungsbereich die Primärenergieaufnahme gering, so daß der Gesamtwirkungsgrad des Brenners 1 mit Hilfe der Drosseleinrichtung 21 verbessert wird.

Claims (6)

1. Brenner zur Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen mit einer durch ein in einen Kesselraum ragendes Brennerrohr gebildeten Brennkammer,
einer in das Brennerrohr eingesetzten und mit einer Stauscheibe versehenen Düse, der über eine Brennstoffleitung der Brennstoff zuführbar ist,
sowie einer Luftzuführungsleitung, in der ein die Verbrennungsluft fördernder Ventilator eingesetzt ist, dem eine Drosseleinrichtung zur Regelung des Volumenstromes der Verbrennungsluft zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dem als Radial- oder Diagonalventilator ausgebildeten Ventilator (15) zugeordnete Drosseleinrichtung (21) durch eine oder mehrere in Achsrichtung des Ventilators (15) verstellbare zylindrische Hülsen (22) gebildet ist, mittels denen die wirksame Höhe der Schaufeln (16) unmittelbar beeinflußbar und diese auf der Innen- und/oder Außenkante abdeckbar sind.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdeckung der Schaufel (16) des Ventilators (15) auf deren Innenseite von einer Seite eine zylindrische Hülse (22) in den Ventilator (15) einschiebbar ist.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (22) jeweils drehfest vorzugsweise an dem Gehäuse (2) des Brenners (1), beispielsweise mittels eines in eine Längsnut (26) eingreifenden Stiftes (25), abgestützt und durch einen Stellantrieb (27) verstellbar sind.

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb der Hülse (22) durch eine verdrehbar gelagerte Gewindespindel (29) gebildet ist, die in eine mit der ortsfest abgestützten Hülse (22) fest verbundenen Verstellmutter (23) eingreift und durch einen Elektromotor (27) oder von Hand verstellbar ist.

5. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb der Hülse durch eine durch Druckmittel betätigbare aus einem in einem Zylinder verschiebbar eingesetzten Verstellkolben bestehende Servoeinrichtung gebildet ist, deren Verstellkolben unmittelbar oder über Zwischenglieder auf die Hülse einwirkt.

6. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (21) des Ventilators (15) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz an der Stauscheibe (a) des Brenners (1) steuerbar ist.