DE4209220A1 - Ablagerungsfreier brenner - Google Patents
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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.
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