EP0094068A2

EP0094068A2 - Gebläsebrenner

Info

Publication number: EP0094068A2
Application number: EP83104517A
Authority: EP
Inventors: Thomas Pieper
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1982-05-12
Filing date: 1983-05-07
Publication date: 1983-11-16
Also published as: EP0094068A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gebläsebrenner mit einem in einem Gehäuse gelagerten Flammrohr, an dessen einem stirnseitigen Ende eine Zufuhreinrichtung für ein Brennstoff-Luft-Gemisch angeordnet ist und an dessen gegenüberliegendem Ende eine Abgasaustrittsöffnung vorgesehen ist und der ein Gebläse aufweist, dessen Druckstutzen an den Ringraum zwischen Flammrohr und Gehäuse angeschlossen ist. Zur Lösung der Aufgabe zu noch besseren Verbrennungswerten in bezug auf eine Reduzierung des CO- und NOX-Gehaltes zu kommen, ohne den Wirkungsgrad der Verbrennung abfallen zu lassen, besteht die Erfindung darin, daß das Gehäuse an der die Mündung aufweisende Stirnseite des Flammrohres dieses überragt und mit einer spitzwinkeligen Einziehung versehen ist, die in Radialrichtung den Ringraum übergreifend in die freie Mündung des Flammrohres greift.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gebläsebrenner gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs beziehungsweise auf ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Gebläsebrenners.
Aus der DE OS 2539993 ist ein Gebläsebrenner gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs bekanntgeworden, bei dem über Tül- .len im Flammrohr aus dem Ringraum zwischen Gehäuse und Flammrohr Luft in das Flammrohr eingeblasen wird, wobei die Einblasrichtung senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgases gerichtet ist. Durch dieses senkrechte Einblasen wird eine Wirbelbildung erreicht, die zu einer Rezirkulation von Abgas und zu einem Vergrößern des Widerstandes der Abgase im Flammrohr führt.
Es besteht nun weiter das Bedürfnis, zu noch besseren Verbrennungswerten in bezug auf eine Reduzierung des'CO- und NOX-Gehaltes zu kommen, ohne den Wirkungsgrad der Verbrennung abfallen zu lassen. Hierbei wurde überraschend eine Lösung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gefunden. Eine hierzu äquivalente Lösung ergibt sich durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrensanspruchs.
Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figur der Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ölgebläsebrenners.
Ein Gehäuse -1 bildet einen Hohlzylinder mit einem Innenraum 2, der von einem Mantel 3 umgeben ist und an seinen beiden Enden Stirnseiten.4 und 5 aufweist. Die Stirnseite 4 weist .eine zu einer Mittelsymmetrieachse 6 koaxiale Öffnung 7 auf, durch die ein Düsenstock 8 reicht, an den Zufuhrrohre 9 für öl und 10 für Luft angeschlossen sind. Die Leitung 9 ist an eine nicht weiter dargestellte Ölpumpe angeschlossen, die Leitung 10 an ein nicht weiter dargestelltes Luftgebläse. Der Düsenstock 8 endet in einem Abstand 11 von der Stirnseite 4 im zentralen Innenraum 12 eines Flammrohres 13, das gleichfalls einen Zylinder mit einem Mantel 14 bildet, dessen eine Stirnseite mit der Stirnseite 4 fluchtet und dessen andere Stirnseite eine Mündung 15 bildet. Das Flammrohr steht in einem gleichmäßigen Abstand zum Gehäuse 1, so daß der Innenraum 2 des Gehäuses durch das Flammrohr in einen äußeren Ringraum 16 und den eigentlichen Innenraum 12 unterteilt ist. Während die eine Stirnseite 4 gemeinsam die Stirnseite sowohl für den Flammrohr- als auch für den Gehäusekörper bildet, überragt das Gehäuse 1 mit seiner Stirnseite 5 die Mündung 15 des Flammrohres. Somit ist das Flammrohr 13 auf seinem gesamten Mantelbereich und an der Mündung 15 vom Gehäuse übergriffen, nicht jedoch im Bereich der Stirnseite 4, wo die Brennstoff-/Luftzuführung erfolgt. In einem Mittenbereich des Mantels 3 des Gehäuses 1 ist ein Radialanschluß 17 für von einem Gebläse geförderte Luft vorgesehen, die entlang der Richtung der Pfeile 18 strömt.
Durch die Mäntel sowohl des Gehäuses als auch des Flammrohres ragt eine Zündelektrode 19 bis in den Innenraum 12 innerhalb des Flammrohres 13. Die Zündelektrode 19 ist in einem Bereich angebracht, der zwischen der Stirnseite 4 und .dem Luftstutzen 17 liegt. Im Mantel 14 des Flammrohres 13 sind mehrere Ringe 20 von Lufteintrittsöffnungen 21, 22, 23 und 24 vorgesehen, wobei die einzelnen zu einem Ring zugehörigen Lufteintrittsöffnungen unterschiedliche Größen aufweisen. Der dem Düsenstock 8 zugewandte Ring 20 von Lufteintritts- öffungen 21 weist die größte Durchtrittsgesamtfläche für Luft auf, dieser Ring liegt etwa auf der Höhe des Endes des Düsenstocks. Der zweite Ring von Lufteintrittsöffnungen 22 befindet sich, von der Mündung des Düsenstocks aus gesehen, hinter der Zündelektrode, aber vor dem Luftstutzen 17. Der dritte Ring 20 befindet sich etwa auf der Höhe des Luftstutzens 17, so daß die Durchtrittsebene der Lufteintrittsöffnungen mit der Mittelachse 25 des Luftstutzens 17 fluchtet. Der vierte Ring von Lufteintrittsöffnungen 24 befindet sich unmittelbar an der Mündung 15 des Flammrohres. Während die Lufteintrittsöffnungen 21 den größten Gesamtquerschnitt aufweisen, sind die Lufteintrittsöffnungen 22 mit dem kleinsten Luftdurchtrittsquerschnitt versehen. Die der Mündung zugeordneten Lufteintrittsöffnungen 24 weisen einen mittleren Durchtrittsquerschnitt auf, während die Lufteintrittsöffnungen 23 in ihrer Querschnittsgröße zwischen der der Lufteintrittsöffnungen 24 und der der Lufteintrittsöffnungen 22 liegen. Durch alle Lufteintrittsöffnungen 21 bis 24 tritt Luft entsprechend den dargestellten Pfeilen 26 ein. Der Ringraum 16 setzt sich zwischen dem Flammrohr und dem Innenmantel des Gehäuses über die Mündung 15 des Flammrohres fort; hier weist der Mantel 3 des Gehäuses 1 eine Einziehung 27 auf, die einen Kegelstumpf bildet. Der größere Durchmesser 28 des Ke- .gelstumpfes ist dem Mantel 3 des Gehäuses 1 zugewandt, der kleinere Durchmesser 29 des Kegelstumpfes ist kleiner als der Durchmesser des Flammrohres und deckt somit einen Teil der Mündung des Flammrohres ab. Der Kegel ist als Stufenkegel ausgebildet, er weist einen Stufenübergang 30 auf, bei dem sich die Kegelneigung ändert, in Richtung zum kleineren Durchmesser 29.wird der Kegel spitzer. Die Umlenkstelle im Bereich des großen Durchmessers 28 ist so, daß der Kegel zum Gehäuse 1 einen spitzen Winkel 31 bildet. Der Kegel ragt somit in das Gehäuse von der Stirnseite 5 hinein, entgegen der Strömung der Abgase, die mit dem Pfeil 32 bezeichnet ist. Somit ergibt sich eine Umlenkung 33 für Luft aus dem Ringraum 16, so daß diese Luft im Gegenstrom zu den Abgasen an den Innenmantel 34 des Flammrohres 13 angelegt wird.
Die Funktion des eben beschriebenen Ölbrenners ist folgende:

Nach Anlaufen des Luftgebläses wird Verbrennungsluft sowohl in die Luftleitung 10 als auch in den Luftstutzen 17 gefördert. Hierfür kann das gleiche Gebläse dienen. Anschließend wird nach Anlaufen der Ölförderpumpe Öl in die Leitung 9 gefördert. Im Düsenstock 8 entsteht ein Öl-Luftgemisch, das in der Mündung des Düsenstocks zentrisch zur Achse 6 in den Innneraum 12 des Flammrohres 13 am stirnseitigen Ende 4 eintritt. Mittels von der Zündelektrode 19 an die Flammrohrwand überspringender Funken wird dieses Brennstoff-Luftgemisch gezündet, so daß im Innenraum 12 des Flammrohres 13 eine Flamme und damit ein Abgasstrom entsprechend dem Pfeil 32 entsteht und sich in Richtung der Mündung 15 des Flammrohres bewegt. Die über den Luftstutzen 17 geförderte Luft tritt in den Ringraum 16 zwischen dem Außenmantel des Flammrohres und dem Innenmantel des Gehäuses 1 ein und gelangt über die Lufteintrittsöffnungen 21 bis 24 in die verschiedenen Zonen des Flammrohres. Hierbei bilden sich insbesondere im Bereich des Ringes 20 der Lufteintrittsöffnungen 22 Rezirkulationswirbel 26. Die im Ringraum 16 unter Druck stehende Frischluft wird aber auch im Bereich der Stirnseite des Flammrohres beziehungsweise des Gehäuses umgelenkt und gelangt entsprechend dem Pfeil 33 um die Mündungsöffnung 15 des Flammrohres herum von seinem Außenraum in seinen Innenraum. Hier streicht die Verbrennungsluft entlang der Innenseite 34 des Mantels des Flammrohres 13 in einem Kreisring entgegen dem sich gegenläufig auf die Mündung 15 zu bewegenden Abgasstromes. Im Bereich des Aufeinandertreffens dieser beiden Gasströme ergibt sich eine Einschnürung für den Abgasstrom und damit eine noch bessere Verbrennung durch die Zusammenzwängung des Abgasstromes. Durch den Ring 20 von Lufteintrittsöffnungen 26 unmittelbar im Bereich der Mündung 15 wird das Zusammendrücken des Abgasstromes durch den ringförmig einfließenden Luftstrom noch unterstützt, da die durch die Lufteintrittsöffnungen 26 einströmende Verbrennungsluft den ringförmigen Frischluftstrom in das Zentrum des Innenraums des Flammrohrs zu drücken bestrebt ist.

Es ist im-übrigen möglich, abweichend von der beschriebenen Kreisquerschnittform von Flammrohr und Gehäuse auch abweichende Formen für beide Teile zu verwenden. Diese beiden Teile müssen auch im Querschnitt nicht unbedingt symmetrisch zur Achse 6 liegen. So ist es möglich, für Flammrohr und Gehäuse im Querschnitt auch eine Ellipsenform beziehungsweise eine Polygonform zu wählen. Für den Kegel 27 ergeben sich dann analoge Figurierungen, wesentlich ist nur, daß das Außengehäuse mittels der Einziehung 27 um die Mündung des Flammrohres allseitig herumgreift und daß der kleinste Querschnitt der Einziehung in der Durchlaßfläche kleiner gehalten ist als die Mündungsfläche des Innenraums des Flammrohres.

Claims

1. Gebläsebrenner mit einem in einem Gehäuse gelagerten Flammrohr, an dessen einem stirnseitigen Ende eine Zufuhreinrichtung für ein Brennstoff-Luft-Gemisch angeordnet ist und an dessen gegenüberliegendem Ende eine Abgasaustrittsöffnung vorgesehen ist und mit einem Gebläse, dessen Druckstutzen.an den Ringraum zwischen Flammrohr und Gehäuse angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) an der die Mündung (15) aufweisenden Stirnseite (5) des Flammrohres (13) dieses überragt und mit einer spitzwinkligen Einziehung (27) versehen ist, die in Radialrichtung (32, 6) den Ringraum (16) übergreifend in die freie Mündung (15) des Flammrohres greift.

2. Gebläsebrenner nach Anspruch eins, dadurch gekennzeichnet, daß die Einziehung als Kegelstumpf ausgebildet ist.

3. Gebläsebrenner nach Anspruch zwei, dadurch gekennzeichnet, daß die Einziehung als Stufenkegelstumpf ausgebildet ist.

4. Gebläsebrenner nach Anspruch zwei oder drei, dadurch gekennzeichnet, daß der große Durchmesser des Kegels dem Gehäuse (1) und der kleine Durchmesser des Kegels der Flammrohrmündung (15) zugeordnet sind.

5. Gebläsebrenner nach einem der Ansprüche eins bis vier, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Durchsatzfläche der kleineren Kegelstumpföffnung (30) zum Ringspalt zwischen der kleinen Kegelstumpffläche (30) und der Flammrohrmündung (15) ausgebildet ist wie 1 : 0,3 bis 1 : 0,9.

6. Gebläsebrenner nach einem der Ansprüche eins bis fünf, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammrohr in der Nähe der Mündung (15) auf einem Ring (20) angeordnete Lufteintrittsöffnungen (26) aufweist.

7. Geb-läsebrenner nach einem der Ansprüche eins bis sechs, dadurch gekennzeichnet, daß in Radialrichtung (32) die Einziehung (27) mit ihrem kleinen Kegeldurchmesser (29) deckungsgleich ist mit der Ebene über der Mündung (15) des Flammrohres (13).

8. Verfahren zum Betreiben eines Gebläsebrenners mit einem in einem Gehäuse gelagerten Flammrohr, an dessen einem stirnseitigen Ende ein Brennstoff-Luft- Gemisch zugeführt wird und an dessen gegenüberliegendem Ende die verbrannten Abgase austreten und mit einem Gebläse, das einen Ringraum zwischen dem Flammrohr und dem Gehäuse mit Luft durchspült, dadurch gekennzeichnet, daß an der Mündung (15) des Flammrohres (13) ringförmig Frischluft im Gegenstrom zu den Abgasen an der Peripherie des Abgasstromes eingeblasen wird.