EP0537491B1 - Mischeinrichtung für Ölbrenner - Google Patents

Mischeinrichtung für Ölbrenner Download PDF

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EP0537491B1
EP0537491B1 EP92115884A EP92115884A EP0537491B1 EP 0537491 B1 EP0537491 B1 EP 0537491B1 EP 92115884 A EP92115884 A EP 92115884A EP 92115884 A EP92115884 A EP 92115884A EP 0537491 B1 EP0537491 B1 EP 0537491B1
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EP
European Patent Office
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inner tube
passage
mixing device
baffle disc
baffle plate
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EP92115884A
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EP0537491A2 (de
EP0537491A3 (en
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Alois STÖCKL
Werner Kuprian
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
A Schwarz and Co
Original Assignee
A Schwarz and Co
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Publication date
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Publication of EP0537491A3 publication Critical patent/EP0537491A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/402—Mixing chambers downstream of the nozzle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/406—Flame stabilising means, e.g. flame holders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/11401—Flame intercepting baffles forming part of burner head
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/11402—Airflow diaphragms at burner nozzle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/11403—Flame surrounding tubes in front of burner nozzle

Definitions

  • the invention relates to a mixing device for oil burners with a mixing tube with a front passage opening that tapers towards the front end, an annular baffle plate arranged in the flow direction in front of the passage opening with radial slots and a front end frusto-conical inner tube with a rear end wall and a front passage in which a pressure atomizing nozzle and an ignition electrode are arranged, the inner tube abutting the baffle plate with its mouth and soldered or welded thereto.
  • a mixing device for oil burners which has an inner ventilation pipe, on the outer circumference of which a baffle plate is arranged which has radial slots. Since the baffle plate is only arranged on the outer circumference of the inner tube, the slots end in front of the mouth region of the inner tube.
  • the object of the invention is to improve a mixing device of this type in such a way that it is characterized by low NOx formation.
  • Nitrogen oxides of this type are formed when fossil fuels are burned in the flame and the high-temperature zone surrounding it. Through partial oxidation of the molecular nitrogen in the combustion air and the chemically bound organic nitrogen in the fuel.
  • the object of the invention is achieved in that the inside diameter of the baffle plate is smaller than the inside diameter of the passage of the inner tube, so that the slots of the baffle plate protrude into the area of the passage of the inner tube.
  • the inner tube is directly connected to the baffle plate, for example soldered.
  • a further exemplary embodiment of the invention provides that the inner tube is provided with a pilot air duct, the pilot air duct which runs along generatrices of the truncated cone being formed by a groove pressed into the inner tube with a cover cap which is soldered on or welded on.
  • the inner air can be throttled to almost zero if the inner tube is closed except for the passage on the baffle plate and the pilot air duct.
  • An embodiment of the invention provides that the baffle plate is provided with punched baffles at the slots, which protrude in the direction of flow.
  • the guide plates lie at an acute angle of preferably ⁇ 30 ° to the plane of the baffle plate.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a mixing device according to the invention
  • FIG. 2 shows the inner tube with the pilot air duct
  • FIG. 3 shows an end view of the baffle plate.
  • the mixing device has a mixing tube 1 which is cylindrical in the rear area and conical in the front area.
  • a cylindrical recirculation tube 2 adjoins the conical region 1 ′, which is firmly connected to the mixing tube 1 via struts.
  • the mixing tube 1 has a front passage 3.
  • a pressure atomizing nozzle 4 which is connected to an oil pressure line 5.
  • the pressure atomizing nozzle 4 can be carried by a nozzle assembly 6 which is provided with an oil preheater.
  • the pressure atomizing nozzle 4 is surrounded by an inner tube 7 which, like the mixing tube 1, has a front conical or frustoconical section 7 '. At the rear, the inner tube 7 is closed off by a flat wall 8. Two ignition electrodes 9 protrude through the wall 8. In the case of large burner outputs, the wall can be provided with additional bores, as indicated by the dash-dotted line ZB, in order to allow a throttled air supply. In general, however, the inner tube 7 is closed except for the passage 15 and the pilot air duct 16.
  • the inner end of the inner tube 7 lies directly against a baffle plate 10.
  • the baffle plate 10 is ring-shaped and has a cylindrical jacket 11. In the inner baffle plate area, i.e. H. in the area of the flat plane of the baffle plate 10, this is provided with radial slots 12. In addition to the slots 12, there are punched-out guide plates 13, which protrude on the side of the baffle plate 10 facing away from the pressure atomizer nozzle 4. The guide plates 13 are preferably inclined at an angle of 30 30 ° to the plane plane of the baffle plate 10. The fact that the baffles 13 project to the flame and not to the pressure atomizing nozzle 4 is advantageous in terms of production technology, but also has advantages in terms of flow technology.
  • the inner tube 7 is soldered or welded to the baffle plate 10 at its front end.
  • the slots 12 protrude into the area of the passage 15 of the inner tube 7.
  • the inner tube 7 is provided in its frustoconical region 7 'with an ignition air duct 16.
  • the ignition air channel 16 is formed by an annular channel 17 which is pressed into the sheet metal of the inner tube 7 and is covered by a cover cap 18.
  • the cover cap 18 is welded or soldered to the inner tube 7 or its frustoconical region 7 '.
  • Another air stream c reaches the flash point via the space between the baffle plate 10 and the conical region of the mixing tube 1.
  • Another air flow d leads via the pilot air duct through the passage 15 to the flash point F.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
  • Spray-Type Burners (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Mischeinrichtung für Ölbrenner mit einem Mischrohr mit einer stirnseitigen Durchlaßöffnung, das sich zum vorderen Ende verjüngt, einer in Strömungsrichtung vor der Durchlaßöffnung angeordneten, ringförmigen Stauscheibe mit radialen Schlitzen und einem davor befindlichen im vorderen Bereich kegelstumpfförmigen Innenrohr mit einer hinteren Abschlußwand und einem vorderen Durchlaß, in dem eine Druckzerstäuberdüse und eine Zündelektrode angeordnet sind, wobei das Innenrohr mit seiner Mündung an der Stauscheibe anstößt und mit dieser verlötet oder verschweißt ist.
  • Aus der DE-AS 25 53 953 ist eine Mischeinrichtung für Ölbrenner bekannt, die ein inneres Lüftungsrohr aufweist, an dessen Außenumfang eine Stauscheibe angeordnet ist, die Radialschlitze aufweist. Da die Stauscheibe nur am Außenumfang des Innenrohres angeordnet ist, enden die Schlitze vor dem Mündungsbereich des Innenrohres.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mischeinrichtung dieser Art derartig zu verbessern, daß sie sich durch eine geringe NOx-Bildung auszeichnet. Derartige Stickstoffoxide entstehen bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen in der Flamme und der sie umgebenden Hochtemperaturzone. Durch teilweise Oxidation des molekularen Stickstoffes der Verbrennungsluft sowie des chemisch gebundenen organischen Stickstoff im Brennstoff.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Innendurchmesser der Stauscheibe kleiner ist als der Innendurchmesser des Durchlasses des Innenrohres, so daß die Schlitze der Stauscheibe in den Bereich des Durchlasses des Innenrohres hinein ragen.
  • Vorteilhaft ist vorgesehen, daß das Innenrohr mit der Stauscheibe unmittelbar verbunden, beispielsweise verlötet ist.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, daß das Innenrohr mit einem Zündluftkanal versehen ist, wobei der Zündluftkanal, der entlang Erzeugenden des Kegelstumpfes verläuft, von einer in das Innenrohr gepreßten Rille mit einer aufgelöteten oder aufgeschweißten Abdeckkappe gebildet wird.
  • Die Innenluft kann, falls das Innenrohr bis auf den Durchlaß an der Stauscheibe und den Zündluftkanal geschlossen ist, fast auf Null gedrosselt werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, daß die Stauscheibe bei den Schlitzen mit ausgestanzten Leitblechen versehen ist, die in Strömungsrichtung auskragen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Mischeinrichtung verbrennen keine Öltropfen in Strömungsrichtung vor der Stauscheibe, nur ein kleiner Teil der Heizöltropfen verbrennt mit der Stauscheibenschlitzluft als gelber Kern im mittleren Bereich unmittelbar vor der Düse. Der Rest der Öltropfen dringt im Vergasungsraum ein, wo die Öltropfen schnell verdampfen und außen im Randbereich blau verbrennen.
  • Vorteilhaft ist vorgesehen, daß die Leitbleche im spitzen Winkel von vorzugsweise ≤ 30° zur Ebene der Stauscheibe liegen.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Mischeinrichtung, die Fig. 2 zeigt schaubildlich das Innenrohr mit dem Zündluftkanal und die Fig. 3 zeigt eine Stirnansicht der Stauscheibe.
  • Die erfindungsgemäße Mischeinrichtung weist ein Mischrohr 1 auf, das im hinteren Bereich zylindrisch und im vorderen Bereich konisch ausgebildet ist. An den konischen Bereich 1' schließt ein zylindrisches Rezirkulationsrohr 2 an, das über Streben mit dem Mischrohr 1 fest verbunden ist. Vorne weist das Mischrohr 1 einen vorderen Durchlaß 3 auf.
  • Mittig im Mischrohr befindet sich eine Druckzerstäuberdüse 4, die an eine Öldruckleitung 5 angeschlossen ist. Die Druckzerstäuberdüse 4 kann von einem Düsenstock 6 getragen werden, der mit einem Ölvorwärmer versehen ist.
  • Die Druckzerstäuberdüse 4 wird von einem Innenrohr 7 umgeben, das ebenso wie das Mischrohr 1 einen vorderen konischen bzw. kegelstumpfförmigen Abschnitt 7' aufweist. Hinten wird das Innenrohr 7 von einer planen Wand 8 abgeschlossen. Durch die Wand 8 ragen zwei Zündelektroden 9. Die Wand kann bei großem Brennerleistungen mit Zusatzbohrungen versehen sein, wie sie durch die strichpunktierte Linie ZB angedeutet sind, um eine gedrosselte Luftzufuhr zu erlauben. Im allgemeinen ist jedoch das Innenrohr 7 bis auf den Durchlaß 15 und den Zündluftkanal 16 geschlossen.
  • Das Innenrohr 7 liegt mit seinem vorderen Ende unmittelbar an einer Stauscheibe 10 an. Die Stauscheibe 10 ist ringförmig und weist einen zylindrischen Mantel 11 auf. Im inneren Stauscheibenbereich, d. h. im Bereich der flachen Ebene der Stauscheibe 10 ist diese mit radialen Schlitzen 12 versehen. Neben den Schlitzen 12 befinden sich ausgestanzte Leitbleche 13, die an der von der Druckzerstäuberdüse 4 abgewendeten Seite der Stauscheibe 10 auskragen. Die Leitbleche 13 befinden sich vorzugsweise in einem Winkel von ≤ 30° zur planen Ebene der Stauscheibe 10 geneigt. Daß die Leitbleche 13 zur Flamme und nicht zur Druckzerstäuberdüse 4 auskragen, ist herstellungstechnisch vorteilhaft, bringt aber auch strömungstechnische Vorteile.
  • Das Innenrohr 7 ist an seinem vorderen Ende mit der Stauscheibe 10 verlötet oder verschweißt. Die Schlitze 12 ragen in den Bereich des Durchlasses 15 des Innenrohres 7 hinein.
  • Das Innenrohr 7 ist in seinem kegelstumpfförmigen Bereich 7' mit einem Zündluftkanal 16 versehen. Der Zündluftkanal 16 wird von einem in das Blech des Innenrohres 7 eingedrückten ringförmigen Kanal 17 gebildet, der von einer Abdeckkappe 18 abgedeckt ist. Die Abdeckkappe 18 ist mit dem Innenrohr 7 bzw. dessen kegelstumpfförmigen Bereich 7' verschweißt oder verlötet.
  • Das Innenrohr 7, das unmittelbar an der Stauscheibe 10 anliegt, dient als Kernluftdrossel.
  • Beim Betrieb des Brenners gelangt Luft aus dem Innenrohr 7 durch den Durchlaß 15 in den Flammbereich F. Dieser erste Luftstrom ist in der Fig. 1 mit a bezeichnet. Zweitens gelangt Luft über die Schlitze 12 ebenfalls zum Flammbereich F. Dieser Luftstrom ist mit b bezeichnet.
  • Ein weiterer Luftstrom c gelangt über den Raum zwischen der Stauscheibe 10 und dem konischen Bereich des Mischrohres 1 zum Flammpunkt. Ein weiterer Luftstrom d führt über den Zündluftkanal durch den Durchlaß 15 zum Flammpunkt F.

Claims (7)

  1. Mischeinrichtung für Ölbrenner mit einem Mischrohr (1) mit einer stirnseitigen Durchlaßöffnung (3), das sich zum vorderen Ende verjüngt, einer in Strömungsrichtung vor der Durchlaßöffnung (3) angeordneten, ringförmigen Stauscheibe (10) mit radialen Schlitzen (12) und einem davor befindlichen im vorderen Bereich kegelstumpfförmigen Innenrohr (7) mit einer hinteren Abschlußwand (8) und einem vorderen Durchlaß (15), in dem eine Druckzerstäuberdüse (4) und eine Zündelektrode (9) angeordnet sind, wobei das Innenrohr (7) mit seiner Mündung an der Stauscheibe (10) anstößt und mit dieser verlötet oder verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Stauscheibe (10) kleiner ist als der Innendurchmesser des Durchlasses (15) des Innenrohres (7), so daß die Schlitze (12) der Stauscheibe (10) in den Bereich des Durchlasses (15) des Innenrohres (7) hinein ragen.
  2. Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe (10) bei den Schlitzen (12) mit ausgestanzten Leitblechen (13) versehen ist, die in Strömungsrichtung auskragen.
  3. Mischeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbleche (13) im spitzen Winkel von ≤ 30° zur Ebene der Stauscheibe (10) liegen.
  4. Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (7') mit einem Zündluftkanal (16) versehen ist.
  5. Mischeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündluftkanal (16), der entlang Erzeugenden des Kegelstumpfes verläuft, von einer in das Innenrohr (7) gepreßten Rille (17) mit einer aufgelöteten oder aufgeschweißten Abdeckkappe (18) gebildet wird.
  6. Mischeinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (7) bis auf den Durchlaß (15) und den Zündluftkanal (16) geschlossen ist.
  7. Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe (10) einen zylindrischen Mantel (11) aufweist.
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AT401288B (de) 1996-07-25
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