DE4209220A1 - Ablagerungsfreier brenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner zur Heißgaserzeugung mit einem Brennerrohr, mit einer im Brennerrohr angeordne­ ten Düse, welche in einer Düsenstirnfläche einen Auslaß aufweist, aus welchem ein Brennstoffstrahl austritt, mit einer nahe der Düse angeordneten Blende, welche das Bren­ nerrohr in eine stromaufwärts gelegene und die Düse auf­ nehmende Vorkammer und eine stromabwärts gelegene Brenn­ kammer unterteilt, mit einem in der Blende angeordneten zentralen Durchlaß für den aus dem Auslaß austretenden Brennstoffstrahl und mit einer Anzahl von den Durchlaß umgebenden Öffnungen in der Blende, durch welche Ver­ brennungsluft aus der Vorkammer in die Brennkammer ein­ tritt.

Derartige Brenner sind beispielsweise aus der EP-A-01 75 875 bekannt.

Bei diesen Brennern besteht der Nachteil, daß ein Wärme­ kontakt zwischen der Düse und der Düsenstirnfläche be­ steht, so daß von der heißen Blende die Düse aufgewärmt wird und insbesondere nach Abschalten des Brenners das Öl außerhalb der Düse oder auch im Inneren der Düse crackt und an den Düsenkanälen oder dem Auslaß der Düse ver­ stopfende Ruß- und/oder Ölkohleablagerungen bildet, so daß der Brenner funktionsunfähig wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß sich in diesem keine Ablagerungen mehr bilden.

Diese Aufgabe wird bei einem Brenner der eingangs be­ schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Blende und der Düse ein Luftspalt vorgesehen ist, durch welchen Verbrennungsluft aus der Vorkammer durch den Durchlaß hindurch in die Brennkammer eintritt, und daß ein Rand des Durchlasses mit einer Abreißkante für die den Luftspalt durchströmende Verbrennungsluft versehen ist.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird einerseits ein thermischer Kontakt zwischen der sich erhitzenden Blende und der Düse, insbesondere der Düsenstirnfläche unter­ bunden und es wird außerdem durch die Abreißkante sicher­ gestellt, daß die durch den Durchlaß hindurchströmende Luft einerseits den Luftspalt und andererseits den Durch­ laß selbst von sich festsetzenden Ablagerungen befreit.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Durchlaß mit sich kegelförmig in Richtung der Brennkammer erweiternden Wandflächen versehen ist, da eine derartige Ausbildung der Wandflächen eine Störung des Brennstoffstrahls, insbeson­ dere des vom Brennstoffstrahl gebildeten Sprühkegels ver­ hindert.

Hinsichtlich der Lage der Abreißkante wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. Zwar hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Abreißkante auf der der Düsenstirnfläche zugewandten Seite der sich kegelförmig erweiternden Wandflächen liegt, so daß die Abreißkante die engste Stelle des Durchlasses darstellt.

Besonders vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich dann, wenn die Abreißkante in einer Ebene liegt, welche senk­ recht zu einer Achse der Düse verläuft.

Darüber hinaus lassen sich der Luftspalt und die Wirkung der Abreißkante dann optimal gestalten, wenn sich auf der stromaufwärts liegenden Seite der Blende an die Abreiß­ kante in radialer Richtung zum Durchlaß, das heißt insbe­ sondere zur Achse der Düse, eine Ringfläche anschließt.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Ringfläche eben ist und im wesentlichen senkrecht auf der Achse der Düse steht.

Konstruktiv besonders einfach läßt sich dies dann reali­ sieren, wenn die ebene Ringfläche im wesentlichen in einer Ebene liegt, die durch die stromaufwärtige Oberfläche der Blende definiert ist.

In besonders einfacher Weise läßt sich der Luftspalt bei einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele dann realisieren, wenn eine Stirnseite der Düsenstirn­ fläche in axialer Richtung der Düse stromaufwärts im Ab­ stand von der Abreißkante angeordnet ist. In diesem Fall ist sichergestellt, daß selbst ein geringes Auslaufen von Öl aus der Düsenstirnfläche nicht zu einem Verkleben im Bereich der Abreißkante führt.

Darüber hinaus ist es ferner von Vorteil, wenn die Düsen­ stirnfläche in axialer Richtung zur Düse stromaufwärts im Abstand von der Ringfläche angeordnet ist, so daß sich zwischen der Ringfläche und der Düsenstirnfläche der Luft­ spalt ausbildet.

Hinsichtlich der Dimensionierung des zentralen Durchlasses wurden bislang keine Angaben gemacht. So hat es sich im Rahmen der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, wenn der zentrale Durchlaß im Bereich der Abreißkante einen Durch­ messer aufweist, welcher ungefähr in der Größe des Durch­ messers der Düsenstirnfläche ist.

Eine besonders zweckmäßige Dimensionierung der erfindungs­ gemäßen Lösung ergibt sich dann, wenn der Durchmesser der Abreißkante kleiner oder gleich dem Durchmesser der Düsen­ stirnfläche ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegen­ stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichne­ rischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbei­ spiel und

Fig. 2 einen Schnitt längs Linie 2-2 in Fig. 1.

Die Erfindung bezieht sich auf die unterschiedlichsten Öl­ brenner und wird nachfolgend am Beispiel eines sogenannten Blaubrenners erörtert, also eines Brenners, bei dem Öl mit blauer Flamme vollständig verbrannt wird. Die Erfindung ist aber nicht auf solche Blaubrenner beschränkt, bei­ spielsweise läßt sich der erfindungsgemäße Vorteil mit den beschriebenen konstruktiven Maßnahmen auch bei Gelb­ brennern erzielen.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Brenner umfaßt ein zylindrisches Brennerrohr 10, das durch eine im folgenden als Blende 12 bezeichnete Wand in eine stromaufwärts ge­ legene Vorkammer 14 und in eine stromabwärts gelegene Brennkammer 16 unterteilt wird.

In der Vorkammer 14 ist koaxial zum Brennerrohr 10 eine Düse 18 angeordnet, welche mit einer Brennstoffzufuhr­ leitung 20 verbunden ist. Diese Düse 18 ist mit einem koaxial zu ihrer Achse 22 angeordneten Auslaß 24 versehen, welcher in einer Düsenstirnfläche 26 der Düse 18 ange­ ordnet ist.

Aus diesem Auslaß 24 tritt ein Brennstoffstrahl 28 aus, welcher durch einen zentralen Durchlaß 30 in der Blende 12 hindurch in die Brennkammer 16 eintritt. Der zentrale Durchlaß 30 ist dabei koaxial zur Achse 22 der Düse 18 an­ geordnet und weist kegelförmig ausgebildete Randflächen 32 auf, die sich von einer Abreißkante 34 ausgehend bis zu einer stromabwärts liegenden Oberfläche 36 der Blende hin erweitern. Die Abreißkante 34 ist stromaufwärts der kegel­ förmigen Mantelflächen von einer ebenen Ringfläche 38 um­ geben, die sich im wesentlichen senkrecht zur Achse 22 er­ streckt und vorzugsweise mit der stromaufwärts liegenden Oberfläche 40 der Blende 12 in einer Ebene liegt.

Die Düse 18 ist mit ihrer Düsenstirnfläche 26 in Richtung der Achse 22 stromaufwärts im Abstand von der Ringfläche 38 angeordnet und vorzugsweise parallel zu der Ebene aus­ gerichtet, in welcher die Ringfläche 38 steht, das heißt also senkrecht zur Achse 22.

Zwischen der Ringfläche 38 und der Düsenstirnfläche 26 entsteht somit ein Luftspalt 44, durch welchen Verbren­ nungsluft zum Brennstoffstrahl 28 hinzutritt und mit diesem zusammen den Durchlaß 30 durchströmt.

Die Abreißkante 34 bildet die engste Stelle des Durch­ lasses 30 und hat vorzugsweise einen Durchmesser, welcher ungefähr gleich dem Durchmesser der Düsenstirnfläche 26 ist oder kleiner als derselbe.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist somit die Düse 18 von der sich erhitzenden Blende 12 durch den Luftspalt 44 ge­ trennt und außerdem führt die Abreißkante 34 des Durch­ lasses 30 dazu, daß selbst bei Ablagerung von Partikeln im Bereich des Durchlasses 30 diese beim Betrieb des Brenners wieder lösen, so daß der Luftspalt 44 nicht verstopft und auch der Durchlaß 30 stets auch bei längerem Betrieb frei von Ruß und Ölkohleablagerungen bleibt.

Vorzugsweise schließt sich stromabwärts an die Blende 12 noch ein Mischrohr 50 an, welches über Umfangschlitze 52 unmittelbar anschließend an die Blende 12 eine Verbindung zwischen seinem den Mischraum bildenden Innenraum 54 und einem als Rezirkulationsraum 56 dienenden Ringraum bildet, der das Mischrohr 50 konzentrisch umgibt.

Eine Zündeinrichtung 60 ist von der Vorkammer 14 durch die Blende 12 hindurchgeführt und endet im Bereich eines Fensters 62 im Mischrohr 50, so daß in diesem Bereich eine Zündung erfolgen kann.

In ähnlicher Weise ist eine Meßsonde 64 von der Vorkammer 14 durch die Blende 12 hindurch in die Brennkammer 16 geführt.

Wie insbesondere in Fig. 2 dargestellt, ist auf einem den zentralen Durchlaß 30 umgebenden Kreis eine Anzahl von Öffnungen 66 mit jeweils kreisförmigem Querschnitt ange­ ordnet, die eine Verbindung zwischen der Vorkammer 14 und dem vom Mischrohr 50 umgebenen Innenraum 54 in der Brenn­ kammer 16 herstellen. Vorzugsweise liegen die Öffnungen innerhalb einer Fläche, die sich aus der Projektion der lichten Mischrohrquerschnittsfläche auf die Blende 12 er­ gibt. Ferner sind die Öffnungen 66 vorzugsweise so ange­ ordnet, daß die Öffnungen 66 auf der der Vorkammer 14 zu­ gewandten Seite der Blende 12 angephast sind und sich vor­ zugsweise in stromabwärtiger Richtung konisch verengen.

Claims (11)

1. Brenner zur Heißgaserzeugung mit einem Brennerrohr, mit einer im Brennerrohr angeordneten Düse, welche in einer Düsenstirnfläche einen Auslaß aufweist, aus welchem ein Brennstoffstrahl austritt, mit einer nahe der Düse angeordneten Blende, welche das Brennerrohr in eine stromaufwärts gelegene und die Düse auf­ nehmende Vorkammer und eine stromabwärts gelegene Brennkammer unterteilt, mit einem in der Blende ange­ ordneten zentralen Durchlaß für den aus dem Auslaß austretenden Brennstoffstrahl und mit einer Anzahl von den Durchlaß umgebenden Öffnungen in der Blende, durch welche Verbrennungsluft aus der Vorkammer in die Brennkammer eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Blende (12) und der Düse (18) ein Luftspalt (44) vorgesehen ist, durch welchen Verbren­ nungsluft aus der Vorkammer (14) durch den Durchlaß (30) hindurch in die Brennkammer (16) eintritt, und daß ein Rand des Durchlasses (30) mit einer Abreiß­ kante (34) für die den Luftspalt (44) durchströmende Verbrennungsluft versehen ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (30) mit sich kegelförmig in Richtung der Brennkammer (16) erweiternden Wandflächen (32) versehen ist.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abreißkante (34) auf der der Düsenstirn­ fläche (26) zugewandten Seite der sich kegelförmig erweiternden Wandflächen (32) liegt.

4. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abreißkante (34) in einer Ebene liegt, welche senkrecht zu einer Achse (22) der Düse (18) verläuft.

5. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sich auf der stromaufwärts liegenden Seite der Blende (12) an die Abreißkante (34) in radialer Richtung zum Durchlaß (30) eine Ringfläche (38) anschließt.

6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringfläche (38) eben ist und senkrecht auf der Achse (22) der Düse (18) steht.

7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Ringfläche (38) im wesentlichen in der Ebene liegt, die durch die stromaufwärtige Oberfläche (40) der Blende (12) definiert ist.

8. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Düsenstirnfläche (26) in axialer Richtung (22) der Düse (18) stromaufwärts im Abstand von der Abreißkante (34) angeordnet ist.

9. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenstirnfläche (26) in axialer Richtung (22) zur Düse (18) stromaufwärts im Abstand von der Ring­ fläche (38) angeordnet ist.

10. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der zentrale Durchlaß (30) im Bereich der Abreißkante (34) einen Durchmesser aufweist, welcher ungefähr in der Größe des Durch­ messers der Düsenstirnfläche (26) ist.

11. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Abreißkante (34) kleiner oder gleich dem Durchmesser der Düsenstirnfläche (26) ist.