EP1110033A1

EP1110033A1 - Brenner für flüssige brennstoffe

Info

Publication number: EP1110033A1
Application number: EP99936224A
Authority: EP
Inventors: Josef Wüest; Heinz Steiner
Original assignee: Toby AG
Current assignee: Toby AG
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1999-08-13
Publication date: 2001-06-27
Anticipated expiration: 2019-08-13
Also published as: CA2341549C; DE59908661D1; HRP20010143A2; WO2000012935A1; DE19981766D2; US6540505B1; EP1110033B1; DK1110033T3; CA2341549A1; AU5145599A; ATE260442T1

Description

Brenner für flussige Brennstoffe

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art

Solche Brenner werden vorteilhaft in Heizungsanlagen von Wohn- und Nichtwohnbauten verwendet Die vom Brenner beim Verbrennen des Brennstoffs erzeugte Warme heizt beispielsweise Wasser in einem Heizkessel auf Neben Brennern für flussige Brennstoffe wie Schweröl, Heizöl extra leicht oder Kerosin existieren Brenner für gasformige Brennstoffe wie Erdgas Letztere zeichnen sich insbesondere dadurch aus, daß ihre Warmeerzeugung über einen großen Leistungsbereich regelbar ist, was in der Fachwelt mit Modu erbarkeit bezeichnet wird Außerdem haben Gasbrenner gunstige Werte hinsichtlich Schadstoffemission

Brenner für flüssige Brennstoffe sind weit verbreitet Wahrend bei Feuerungen von Industrieanlagen Brenner für Schweröl eingesetzt werden, dominieren bei Heizungsanlagen in Wohn- und Nichtwohnbauten Brenner für leichtes Heizöl, insbesondere solches der Sorte "Heizöl extra leicht" Weit verbreitet sind dabei Zerstäubungsbrenner, bei denen das durch eine Olpumpe geforderte Heizöl mittels einer Düse zerstaubt und direkt verbrannt wird Solche Brenner sind erst ab höheren Leistungen, z B großer als 100 kW, modulierbar Wegen baulicher Maßnahmen wie bessere Isolation von Gebäuden ist in den letzten beiden Jahrzehnten der spezifische Heizbedarf zurückgegangen Zerstaubungsbrenner eignen sich nur für Heizungsanlagen mit einer Nennleistung von 15 kW und mehr Ist der Wärmebedarf kleiner, was beispielsweise bei neueren Einfamilienhausern der Fall ist, muß der Brenner fortwahrend ein- und ausgeschaltet werden, also im sogenannten Taktbetrieb laufen Bekanntlich ist aber jeder Einschaltvorgang mit einem erhöhten Schadstoffausstoß verbunden, so daß sich insgesamt ungunstigere Emissionswerte ergeben

Aus den vorgenannten Gründen hat die einschlagige Industrie sogenannte Verdampferbrenner geschaffen Bei ihnen wird der Brennstoff durch Hitzeeinwirkung verdampft, dann mit Luft gemischt und verbrannt Solche Brenner wurden zunächst vorwiegend zum Verbrennen von Kerosin oder Petroleum eingesetzt, weil diese Brennstoffe eine relativ niedrige Verdampfungstemperatur haben Bei Kerosin bzw Petroleum als Brennstoff ist es möglich, das Kerosin bzw Petroleum beim Brennerstart in der Verdampfungskammer mittels einer elektrischen Heizeinrichtung auf die Verdampfüngstemperatur zu erwarmen, spater aber, wenn die Heizeinrichtung samt Brenner so weit aufgeheizt worden ist, daß die Verdampfung des Kerosins bzw Petroleums durch die Eigenwarme der Heizeinrichtung aufrechterhalten bleibt, die elektrische Heizeinrichtung abzuschalten Bei Heizöl extra leicht ist hingegen wegen der bei diesem Brennstoff viel höheren Verdampfüngstemperatur der dauernde Betrieb der elektrischen Heizeinrichtung notig

Ein Brenner der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist aus der DE-Al-25 34 066 bekannt Er enthalt die schon erwähnte elektrische Heizvorrichtung Sie dient nicht nur der Erwärmung des Brennstoffs, sondern auch der Erwärmung der zur Verbrennung benotigten Luft, damit verhindert wird, daß der schon verdampfte Brennstoff wieder kondensiert Eine ungenügende Aufheizung wurde dazu führen, daß der Brennstoff nicht sauber verbrennt, sondern teilweise verkokt, was nach kurzer Zeit zu einer Betriebsstörung des Brenners führt.

Es ist auch bekannt (DE-Al-41 26 745), den Brennstoff zuerst mittels einer Düse zu zerstauben, um ihn anschließend mittels einer elektrischen Heizeinrichtung zu verdampfen

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, einen zur Verbrennung von Heizöl extra leicht geeigneten Brenner zu schaffen, bei dem die Verdampferkammer mittels der erwähnten elektrischen Heizeinrichtung nur wahrend der Startphase bei kaltem Brenner geheizt werden muß, wahrend im anschließenden Betrieb des Brenners die Zuführ von Fremdenergie zur Aufheizung des Brennstoffs unnötig ist

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelost Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhangigen Ansprüchen

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung naher erläutert

Es zeigen Fig 1 eine Ansicht eines Brenners,

Fig 2 einen Vertikalschnitt einer ersten Ausführungsform des Brenners, Fig 3 einen eben solchen Schnitt einer zweiten Ausführungsform,

Fig 4 einen Vertikalschnitt mit alternativen Ausführungsvarianten und

Fig 5 eine Ansicht eines Details

In der Fig 1 bedeutet 1 einen Brenner, der ein durch einen Flansch 2 gehaltenes Geblase 3 aufweist, dem durch einen Anschlußschlauch 10 Frischluft zufuhrbar ist Unterhalb des Geblases 3 ist ein Motor 4 angeordnet, der das Geblase 3 antreibt Auf das Geblase 3 ist ein Brennertopf 5 aufgesetzt, der auf seiner Oberseite mit einem Anschlußflansch 6 versehen ist, mit dem der Brenner 1 von unten an einem nicht dargestellten Heizkessel montierbar ist Oben am Geblase 3 ist ein Brennstoffanschluß 7 vorgesehen Hier wird dem Brenner 1 das Heizöl zugeführt Vom Brennstoffanschluß 7 gelangt das Heizöl über eine in dieser Ansicht nicht sichtbare Brennstoffleitung in eine in dieser Ansicht ebenfalls nicht sichtbare Verdampferkammer. In der Wand des Brennertopfes 5 ist ein Temperaturfühler 8 montiert, der in Verbindung mit einem nicht dargestellten Regler der Regelung der eingangs schon erwähnten elektrischen Heizeinrichtung dient. Zusatzlich wird die Wand des Brennertopfes 5 von einer ersten Halterung 26 durchstoßen, die der Aufnahme einer Zündvorrichtung, beispielsweise einer Zundelektrode 9 oder eines Glühzünders, dient Diese der Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches dienende Zundelektrode 9 ist so ausgeführt, daß ihr eines Ende in jenen Bereich des Brenners 1 ragt, in dem die Flamme entstehen soll Dieser Bereich ist gegeben durch einen zylindrischen Flammenhalter 1 1 , der aus einem Umlenkkragen 12 herausragt und der an seiner Oberseite mit einem Deckel 35 verschlossen ist Der Umlenkkragen 12 besteht aus einem zylindrischen Teil 12a und einem daran anschließenden schrägen Ansatz 12b Der Flammenhalter 1 1 ist auf die in dieser Darstellung nicht sichtbare Verdampferkammer aufgesetzt. Er besteht vorteilhaft aus hitzebestandigem Stahl oder Keramik. Der Umlenkkragen 12 besteht vorteilhaft aus hitzebestandigem Stahlblech, allenfalls auch aus Stahlguß

Die Fig 1 zeigt weiter eine Elektrode 23, die in der Wand des Brennertopfes 6 mittels einer weiteren Halterung 22 befestigt ist Das freie Ende dieser Elektrode 23 liegt in einem gewissen Abstand parallel zur Oberflache des Flammenhalters 1 1 Die Elektrode 23 gehört zu einer nicht dargestellten Ionisationsmeßeinrichtung, mit der das Vorhandensein einer Flamme uberwachbar ist Diese Überwachung erfolgt durch ein dem Brenner 1 zugeordnetes, hier aber nicht dargestelltes Brenner-Steuergerät, das wie beim Stand der Technik Start und Betrieb des Brenners 1 steuert und überwacht

Fig 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch den in der Fig 1 gezeigten Brenner 1, aus dem mehr Einzelheiten erkennbar sind Dargestellt ist dabei eine erste Ausführungsform des Brenners 1 Im unteren Teil der Fig 2 ist der Motor 4 erkennbar, der das Geblase 3

(Fig 1) antreibt In dieser Darstellung ist vom Geblase 3 nur eine Motor 4 und Geblase 3 gemeinsame Antriebswelle 14 erkennbar, auf der ein erster Rotor 15 und ein zweiter Rotor 16 befestigt sind Durch die Rotoren 15, 16 wird Frischluft gefordert, wobei die Forderrichtung mit Pfeilen gekennzeichnet ist

Im oberen Teil der Fig 2 ist der Flammenhalter 1 1 mit seinem Deckel 35 erkennbar, wobei auch ersichtlich ist, daß der Flammenhalter 1 1 auf einer im Zusammenhang mit der Fig 1 schon erwähnten Verdampferkammer 17 aufsitzt Nach unten ist die Verdampferkammer 1 von einem Boden 19 verschlossen. Der von der Verdampferkammer 17 und seinem Boden 19 umschlossene Raum bildet eine Misch- und Verdampferzone 18 In die Wandung der Verdampferkammer 17 ist eine elektrische Heizeinrichtung 20 integriert

Der Flammenhalter 1 1 ist umgeben von einem Feuerraum 21 In diesem Raum brennt die Flamme Der zylindrische Mantel des Flammenhalters 1 1 besteht aus mindestens einem, \ orteilhaft aber aus zwei ineinander gefügten Lochblechen, nämlich einem äußeren Lochblech 24 und einem inneren Lochblech 25 Die in diesen Lochblechen 24, 25

\ orhandenen Offnungen können kreisrund oder länglich sein, also beispielsweise auch als Schlitze ausgebildet sein Daneben sind andere Formen möglich Die Offnungen der beiden Lochbleche 24, 25 können unterschiedlich groß sein Beispielsweise können die Locher im äußeren Lochblech 24 kleiner sein als jene im inneren Lochblech 25 Auch das Lochraster kann unterschiedliche Maße haben Vorteilhaft kann es außerdem sein, daß die Große der Offnungen variiert, indem beispielsweise die Offnungen im unteren, der Verdampferkammer 17 zugewandten Bereich großer sind und die Große der Offnungen nach oben hin, also in Richtung des Deckels 35 hin, abnimmt Die aus den beiden Lochblechen 24, 25 gebildeten Zylinder können unmittelbar ineinander geschoben sein, doch kann zwischen ihnen vorteilhaft auch ein mehr oder weniger großer Spalt vorhanden sein An den Offnungen des äußeren Lochblechs 24 brennen kleine Teilflammen, die zusammen einen sehr stabilen Flammeriteppich bilden Durch das innere Lochblech 25 wird erreicht, daß die Vermischung von Brennstoff und Luft nochmals verbessert wird Zusatzlich wird erreicht, daß das innere Lochblech 25 eine deutlich niedrigere Temperatur aufweist als das äußere Lochblech 24 Durch diese Maßnahme ist ein Zurückschlagen der Flamme in das Innere des Flammenhalters 1 1 weitestgehend ausgeschlossen Die angegebenen Bauformen des Flammenhalters 1 1 haben auch den Vorteil, daß die Flamme sehr gleichmaßig brennt, was sich auch in einem niedrigen Gerauschpegel äußert

Der einen Teil des Flammenhalters 1 1 umgebende Umlenkkragen 12 reicht mit seinem zylindrischen Teil 12a nicht bis zum Boden des Brerinertopfes 5 (Fig 1), sondern ist unten mittels beispielsweise dreier nicht dargestellter Beine im Brennertopf 5 gehalten Der schräge Ansatz 12b des Umlenkkragens 12 reicht nicht bis an den zylindrischen Mantel des Flammenhalters 1 1 heran Vielmehr bleibt dazwischen ein Ringspalt 34 offen

Unterhalb des Flammenhalters 11 ist in der Verdampferkammer 17 eine Lochscheibe 27 angeordnet, die parallel zum Boden 19 der Verdampferkammer 17 liegt Zwischen dieser Lochscheibe 27 und dem Boden 19 befindet sich ein Mischrad 28, das auf der Antriebswelle 14 befestigt ist Dieses Mischrad 28 rotiert also zusammen mit den Rotoren 15, 16 Unterhalb des Mischrads 28 ist ein Leitblech 29 angeordnet Weiter unterhalb ist mit der Antriebswelle 14 ein konischer Zerstauberbecher 30 verbunden, in dessen Innenraum ein Ende 31 einer Brennstoffleitung 32 hineinragt Da auch das Leitblech 29 und der Zerstauberbecher 30 auf der .Antriebswelle 14 befestigt sind, drehen sich diese Teile gemeinsam mit den Rotoren 15, 16 und dem Mischrad 28 Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß zwischen den Boden 19 und dem Gehäuse des darunter liegenden Geblases 3 (Fig 1 ) eine kreisringformige Dichtung 33 liegt

Nachstehend wird nun die Funktionsweise des Brenners 1 beschrieben Dabei wird zunächst von einem Zustand ausgegangen, bei dem der Brenner 1 abgeschaltet und weitestgehend abgekühlt ist Von einem übergeordneten Heizungsregler oder Kesselregler wird nun dem Brenner-Steuergerät ein Befehl übermittelt, daß der Brenner 1 eingeschaltet werden soll Das Prozedere der Inbetriebsetzung entspricht dem bekannten Stand der Technik Erfindungsgemaß ist nun vorgesehen, daß das Brenner-Steuergerät zunächst die elektrische Heizeinrichtung 20 einschaltet Damit wird die Verdampferkammer 17 mittels Fremdenergie geheizt Durch das Einschalten des Geblases 3 rotieren die mit der Antriebswelle 14 verbunden Teile wie Rotoren 15, 16, Mischrad 28, Leitblech 29 und Zerstauberbecher 30. Nach Ablauf einer Vorzundzeit wird eine Forderpumpe, die das zur Verbrennung kommende Heizöl aus einem Tank in den Brenner 1 fordert, in Betrieb gesetzt

Durch die Inbetriebsetzung der Forderpumpe wird nun Heizöl durch den

Brennstoffanschluß 7 (Fig 1 ) in die Brennstoffleitung 32 gefordert, an dessen Ende 3 1 es austritt Das geforderte Heizöl fließt oder tropft auf die innere Wandung des Zerstäuberbechers 30. Wegen der Drehung des Zerstäuberbechers 30 fließt das Heizöl unter Wirkung der Zentrifugalkraft gegen den oberen Rand des Zerstauberbechers 30, wird dort vom Rand weggeschleudert und trifft auf die Innenwand der Verdampferkammer 17 Gleichzeitig wird durch die Rotoren 15, 16 des Geblases 3 Frischluft gefordert, die von unten auf den Zerstauberbecher 30 trifft Die Frischluft strömt dabei einerseits außen am Zerstauberbecher 30 entlang, andererseits aber auch durch Offnungen im Boden des Zerstauberbechers 30 durch das Innere des Zerstauberbechers 30 gegen das Leitblech 29 Beide Teilstrome fließen dann um das Mischrad 28 und das Leitblech 29 herum. In der Fig 2 ist dies mit Pfeilen angedeutet. Je nach Warrneanforderung ist die Drehzahl der Forderpumpe kleiner oder großer, wobei die Drehzahlen von Forderpumpe und Geblase 3 aufeinander abgestimmt sind, damit die Mengen von Brennstoff und Luft so aufeinander abgestimmt sind, daß eine möglichst vollständige Verbrennung stattfindet. Ist die Forderpumpe beispielsweise keine Zahnradpumpe, sondern eine Kolbenpumpe, tritt an die Stelle der Drehzahl eine andere das Fordervolumen kennzeichnende Große Wesentlich ist, daß die geforderten Volumina von Luft und Brennstoff in einem richtigen Verhältnis stehen

Durch die Wirkung der elektrischen Heizeinrichtung 20 ist die Verdampferkammer 17 vorgewärmt, so daß hier nun das durch die Zerstäubung schon fein verteilte Heizöl verdampft und gleichzeitig mit der durchströmenden Frischluft intensiv vermischt wird Das brennbare Gemisch aus Heizöldampf und Luft, das infolge abgestimmter Drehzahlen von Forderpumpe und Geblase 3 annähernd stochiometrisch zusammengesetzt ist, tritt nun in den Innenraum des Flammenhalters 1 1 ein, was in der Fig 2 ebenfalls durch Pfeile gekennzeichnet ist Anschließend tritt dieses Gemisch durch die Locher in den

Lochblechen 24, 25 hindurch Vom Brenner-Steuergerät wird zum geeigneten Zeitpunkt die Zündung eingeschaltet Die Zundelektrode 9 steht unter Spannung und zündet das brennbare Gemisch Nun brennt an der Mantelfache des Flammenhalters 1 1 eine zusammenhangende Flamme und die heißen Abgase strömen in den Feuerraum 21 Der Feuerraum 21 ist vom Wärmetauscher des Heizkessels umgeben, was in den Fig 1 und 2 nicht dargestellt ist

Erfindungsgemaß ist nun vorgesehen, einen Teil des Stroms der heißen Abgase durch geeignete Mittel derart umzulenken, daß sie die Verdampferkammer 17 von außen beheizen In den Fig 1 und 2 sind diese Mittel in der Form des Umlenkkragens 12 dargestellt Andere, gleich wirkende Ausführungen sind im Rahmen der Erfindung möglich Jene heißen Abgase, die im vom Umlenkkragen 12 umgebenen Raum am Flammenhalter 1 1 entstehen, werden durch den Umlenkkragen 12 nach unten gelenkt, was in der Fig 2 wiederum mit Pfeilen gekennzeichnet ist Die heißen Abgase wirken somit von außen auf die Verdampferkammer 17 und heizen diese auf Damit wird erfindungsgemaß der weitere Betrieb der elektrischen Heizeinrichtung 20 entbehrlich Vorteilhaft ist am Brennertopf 5 (Fig 1) der Temperaturfühler 8 montiert Mit Hilfe dieses Temperaturfühlers 8 wird ermittelt, ob im Brennertopf 5 und damit an der

Verdampferkammer 17 die zur Verdampfung des Heizöls erforderliche Temperatur, bei Heizöl extra leicht mindestens 350 Grad Celsius, erreicht ist Der Temperaturfühler 8 ermittelt also den Istwert der Temperatur und gibt diesen Meßwert an das Brenner- Steuergerät ab, das den Istwert der Temperatur mit einem Sollwert vergleicht und das dann, wenn der Istwert hoher ist als der Sollwert, die elektrische Heizeinrichtung 20 abschaltet

Der Temperaturfühler 8 kann zusammen mit dem Brenner-Steuergerät und der elektrischen Heizeinπchtung 20 auch so irken, daß die Temperatur in der Verdampferkammer 17 nicht nur beim Erreichen einer bestimmten Temperatur abgeschaltet wird, sondern daß die Temperatur in der Verdampferkammer 17 echt geregelt wird, z B nach einem PID-Algorithmus Dies kann von Vorteil sein, wenn der Brenner in einer extrem kalten Klimazone eingesetzt wird

An sich wäre es auch möglich, die elektrische Heizeinrichtung 20 eine bestimmte, zum Beispiel einstellbare Zeit nach dem Erscheinen der Flamme abzuschalten Die Losung mit dem durch den Temperaturfühler 8 gesteuerten Abschalten ist jedoch hinsichtlich Betriebssicherheit und Effizienz vorteilhaft Damit paßt sich die Abschaltung der elektrischen Heizeinrichtung 20 auch automatisch an die effektive Heizleistung des Brenners 1 an, wenn dieser modulierend, also mit kleinerer oder größerer Leistung, betrieben wird

Durch die Dimensionierung von Flammenhalter 1 1 und Umlenkkragen 12 laßt sich bestimmen, welcher Teil der heißen Abgase zur Aufheizung der Verdampferkammer 17 herangezogen wird Der Ringspalt 34 bewirkt, daß an der Mantelflache des Flammenhalters 1 1 eine durchgehende Flamme besteht Durch die Offnungen in den Lochblechen 24, 25, die fünktionell der in DE-Al-25 34 066 beschriebenen Flammenlochplatte entspricht, wird auch erreicht, daß die Flamme stabil brennt und nicht zurückschlagen kann

Durch die erfindungsgemaße Einrichtung wird sichergestellt, daß in der Verdampferkammer 17 die zur vollständigen Verdampfung des Heizöls notwendige Temperatur herrscht, so daß ausgeschlossen werden kann, daß das Heizöl verkokt und den Brenner 1 verschmutzt und storungsanfallig macht

Die große Mantelfläche des Flammenhalters 1 1 hat zudem den Vorteil, daß eine großflächige Flamme entsteht, deren Temperatur kleiner ist als bei Brennern nach dem Stand der Technik Dies wirkt sich vorteilhaft aus, eil beim erfindungsgemaßen Brenner 1 weniger Stickoxide NO^ entstehen Vorteilhaft ist weiter, daß bei einem solchen Brenner 1 nur kleine Druckdifferenzen, sowohl auf der Brennstoff-, wie auch auf der Luftseite, notig sind, was sich positiv in einem geringen Gerauschpegel äußert Der erfindungsgemaße Brenner 1 laßt sich deshalb problemlos auch bei Etagenheizungen einsetzen, wo sonst üblicherweise Gasbrenner wegen des diesem Brennertyp eigenen niedrigen Gerauschpegels bevorzugt werden

Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemaßen Brenner 1 sind zur Forderung des Heizöls unterschiedliche Bauarten von Pumpen einsetzbar, beispielsweise Kolben- oder

Zahnradpumpen, weil keine Druckzerstaubung des Heizöls erforderlich ist, was hohe Öldrucke erfordern wurde

In der Fig 3 ist ein Vertikalschnitt einer zweiten Ausführungsform dargestellt Gleiche Teile sind dabei mit gleichen Bezugszahlen versehen Vorteilhaft ist bei diesem Ausführungsbeispiel zentral im Innenraum des Flammenhalters 1 1 ein Einsatz 36 angeordnet, der aus wärmebeständigem Stahlblech besteht Der Einsatz 36 ist rotationssymmetrisch und besteht aus einem kegelstumpfförmigen Oberteil 37 und einem daran anschließenden kegelförmigen Unterteil 38 Wie beim vorangehenden Ausführungsbeispiel strömt auch bei dieser Variante das Brennstoff-Luft-Gemisch von unten in den Innenraum des Flammenhalters 1 1 ein Durch den Einsatz 36 wird das vom Brennstoff-Luft-Gemisch im Inneren des Flammenhalters 1 1 ausgefüllte Volumen verkleinert und durch die Formgestaltung des Einsatzes 36 wird erreicht, daß der effektiv wirksame Querschnitt im Flammenhalter 1 1 von unten nach oben abnimmt Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß das Totvolumen im Flammenhalter 1 1 kleiner ist, und daß sich die mittlere Stromungsgeschwindigkeit erhöht, wodurch die Verweilzeit des Brennstoff-Luft-Gemisches im Inneren des Flammenhalters 1 1 reduziert wird Diese Maßnahmen führen auch dazu, daß trotz der im Brennerbetrieb stattfindenden Aufheizung die Neigung zur Selbstzundung innerhalb des Flammenhalters 1 1 nochmals vermindert wird Auch bei längerem Vollast-Betrieb wird so ein Flammenruckschlag verhindert. Die beschriebene Formgestaltung des Einsatzes 36 ist nur als Beispiel zu verstehen. Andere Ausführungsformen, beispielsweise mit einem parabelfbrmigen Verlauf, sind im Rahmen der Erfindung vorteilhaft möglich

Fig 3 zeigt darüber hinaus eine andere Ausführung im Inneren der Verdampferkammer, die hier im Unterschied zur Fig 2 mit der Bezugszahl 39 versehen ist Diese Ausführungsform unterscheidet sich vor jener nach Fig 2 auch dadurch, daß Leitblech 29, Mischrad 28 und Lochscheibe 27 fehlen Dadurch ergibt sich eine modifizierte Bereitung des Brennstoff-Luft-Gemisches Vom sich drehenden Zerstauberbecher 30 wird das Heizöl unter der Wirkung der Zentrifugalkraft gegen die Innenwand der Verdampferkammer 39 geschleudert, worauf es dort verdampft. Das verdampfte Heizöl wird durch einen ersten Teilstrom der vom Geblase 3 (Fig 1) geforderten Luft, die durch einen Spalt 40 außen am Zerstauberbecher 30 vorbeigeführt wird, mitgenommen, wobei sich der Teilstrom der Luft und der Dampf des Heizöls vermischen Gleichzeitig wird dieser Teilstrom der Luft in der Verdampferkammer 39 erwärmt. Ein zweiter Teilstrom strömt vom Geblase 3 (Fig 1 ) durch das Innere des unten auch hier offenen Zerstauberbechers 30 und bleibt unerwarmt und kühlt damit die Verdampferkammer 39 nicht ab Oberhalb des Zerstauberbechers 30 vereinigen sich die beiden Teilstrome, so daß erst hier eine vollständige Vermischung von Brennstoff und Luft erfolgt. Im Brenner 1 lassen sich also eine Luftzuführzone 42, eine Verda pferzone 43 und eine Mischzone 41 deutlich gegeneinander abgrenzen Wahrend die Luftzuführzone 42 durch das Geblase 3 gebildet wird, umfaßt die Verdampferzone 43 den Zerstauberbecher 30 und den Innenraum der Verdampferkammer 39 Die eigentliche Mischzone 41 wird hier vom Innenraum des Flammenhalters 1 1 gebildet, wobei die Durchmischung von Brennstoff und Luft auch dadurch verbessert wird, daß bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen dem äußeren Lochblech 24 und dem inneren Lochblech 25 ein deutlicher Abstand besteht

Im Gegensatz zum Beispiel der Fig 1 wird dem Geblase 3 die Luft nicht über einen Anschlußschiauch 10 zugeführt, sondern die Luft kann über eine Öffnung 44 im Gehäuse des Geblases 3 aus der unmittelbaren Umgebung des Brenners 1 einströmen Es kann aber auch ein Anschlußschlauch 10 (Fig 1) vorgesehen sein

In der Fig 3 ist zudem naher gezeigt, wie der Brenner 1 an einem Heizkessel 50 befestigbar ist Der Brennertopf, in der Fig 1 mit der Bezugszahl 5 versehen, ist hier mit der Bezugszahl 45 bezeichnet An seinem oberen Ende weist der Brennertopf 45 einen Flansch 46 auf, dessen äußeres Ende 47 nach unten umgebogen ist. Ein Spannring 48 umschließt das äußere Ende 47 des Brennertopfes 45 und gleichzeitig einen Ansatz 49 am Heizkessel 50 Auf der linken Seite der Fig 3 ist zudem im Sinne eines Beispiels gezeigt, wie die Befestigung des Brenners 1 am Heizkessel 50 eindeutig positionierbar ausgeführt ist Vom äußeren Ende 47 des Flansches 46 ist ein Lappen 51 nach oben gebogen, der in eine Aussparung 52 im Ansatz 49 des Heizkessels 50 eingreift

In der Fig 4 sind alternative Ausführungsvarianten gezeigt, mit denen erfindungsgemaß eine Beeinflussung jenes Teilstroms der heißen Abgase möglich ist, mit denen, wie bei der Erläuterung der Fig 2 erwähnt, die Verdampferkammer 17 von außen heizbar ist. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn Mittel vorhanden sind, um diesen Teilstrom zu beeinflussen, um die Temperatur der Verdampferkammer 17 unter allen Lastbedingungen etwa konstant zu halten Die erste Ausführungsvariante betrifft die Ausführung des schrägen Ansatzes 12b des Umlenkkragens 12 Dieser besteht vorteilhaft aus Thermobimetall, so daß er mit einer Temperaturanderung seine Form verändert, indem er sich ölbt Eine durch eine solche Temperaturanderung erzielbare zweite Stellung ist in der Fig 4 mit der Bezugszahl 12b^' dargestellt Durch diese Formänderung ändert sich bei Temperaturanderung die Breite des Ringspaltes 34, was auf die Große des Teilstroms der heißen Abgase Einfluß hat

Damit der schräge Ansatz 12b des Umlenkkragens 12 diese Wölbung möglichst ungehindert bilden kann, ist es vorteilhaft, wenn er geschlitzt ist. In der Fig 5 ist der schräge Ansatz 12b dargestellt, der Schlitze 55 aufweist

Eine zweite Variante für die Beeinflussung des Teilstroms der heißen Abgase besteht darin, daß ein Abschnitt 56 des zylindrischen Teils 12a des Umlenkkragens 12 aus Thermobimetall besteht Wenn sich dieser Abschnitt 56 durch Hitzeeinwirkung verwölbt, entsteht im zylindrischen Teil 12a eine Ableitöffnung 57, durch die ein Teil des Teilstroms der heißen Abgase wieder austreten kann, so daß er keinen thermischen Einfluß auf die Verdampferkammer 17 ausüben kann. Damit wird bei sehr heißen Abgasen die Verdampferkammer 17 weniger stark erwärmt Um die möglichst ungehinderte Verwölbung des Abschnitts 56 zu ermöglichen, ist dieser Abschnitt 56 ebenfalls geschlitzt.

Eine dritte Variante besteht darin, daß um die äußere Mantelfläche der Verdampferkammer 17 ein Kragen 58 gelegt ist, der ebenfalls aus Thermobimetall besteht. Auch dieser Kragen 58 verwölbt sich unter Hitzeeinwirkung. Damit wird die Größe des freien Querschnitts zwischen Verdampferkammer 17 und dem zylindrischen Teil 12a des Umlenkkragens 12 verändert, was sich unmittelbar auf den Teilstrom der heißen Abgase auswirkt, der die Verdampferkammer 17 thermisch beeinflußt

Die verschiedenen zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten können auch kombiniert werden. So kann beispielsweise der Einsatz 36 auch bei der ersten Ausführungsform nach Fig 2 angewendet werden.

Im den Flammenhalter 1 1 umgebenden Feuerraum 21 kann vorteilhaft eine den Flammenhalter 1 1 konzentrisch umschließende, in den Figuren nicht dargestellte Spirale angeordnet sein, die die Aufgabe hat, Warme aus der Flamme abzuleiten. Mit dieser

Maßnahme wird erreicht, daß die Flammentemperatur niedriger wird, was sich vorteilhaft in einem geringeren Gehalt an Stickoxiden XO_κ äußert - I ?

Die vorstehend beschriebenen Varianten des Brenners 1 sind im Verhältnis von 1 3 modulierbar, so daß die Leistung des Brenners 1 beispielsweise zwischen 5 und 15 kW steuerbar ist.

Claims

Patentansprüche

1 Von einem Brenner-Steuergerät ansteuerbarer Brenner (1) für flussigen Brennstoff, insbesondere Heizöl extra leicht, dem ein durch einen Motor (4) angetriebenes Geblase (3) zugeordnet ist, der einen Brennertopf (5, 45) mit einer Verdampferkammer (17, 39) und ein in der Verdampferkammer (17, 39) plaziertes Zerstauberorgan (30, 28) und eine elektrische Heizeinrichtung (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet,

- daß auf die Verdampferkammer (17, 39) ein zylindrischer Flammenhalter (1 1) aufgesetzt ist, an dessen mit Lochern versehener Mantelflache sich im Brennerbetrieb die Flamme bildet, - daß Mittel (12) vorhanden sind, mit denen ein Teil des Stroms der heißen Abgase derart umgelenkt wird, daß er die Verdampferkammer (17. 39) von außen so beheizt, daß in der Verdampferkammer (17, 39) eine Temperatur von mindestens 350 Grad Celsius erreicht wird,

- daß am Brennertopf (5, 45) ein Temperaturfühler (8) angebracht ist, dessen Signal dem Brenner-Steuergerät zugeführt wird und

- daß das Brenner-Steuergerät die beim Starten des Brenners (1) eingeschaltete elektrische Heizeinrichtung (20) dann ausschaltet, sobald der Istwert der vom Temperaturfühler (8) am Brennertopf (5, 45) gemessenen Temperatur einen im Brenner-Steuergerät einstellbaren Sollwert überschreitet

2 Brenner nach Anspruch 1, daß die Mittel zur Umlenkung eines Teils des Strom der heißen Abgase gebildet sind durch einen Umlenkkragen (12), der einen Teil des Flammenhalters (11) konzentrisch umgreift.

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Geblase (3) geforderte Luftstrom vor der Verdampferkammer (17, 39) in einen ersten und einen zweiten Teilstrom aufgeteilt wird, wobei der erste Teilstrom mit dem in der

Verdampferkammer (17, 39) verdampften Brennstoff vermischt wird, wahrend der zweite Teilstrom durch das Innere eines zum Zerstauberorgan (30, 28) gehörenden Zerstauberbechers (30) geführt ist, so daß dieser die Verdampferkammer (17, 39) nicht abkühlt 4 Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelflache des Flammenhalters ( 1 1 ) durch ein Lochblech (24, 25) gebildet ist, wahrend der Flammenhalter ( 1 1) auf seiner Oberseite durch einen Deckel (35) geschlossen ist

5 Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines die Mantelflache 5 des Flammenhalters ( 1 1) bildenden ersten Lochblechs (24) ein zweites Lochblech (25) angeordnet ist

6 Brenner nach Anspruch 5, daß die Locher im äußeren Lochblech 24 kleiner sind als jene im inneren Lochblech 25

7 Brenner nach einem der Ansprüche 4 bis 6, daß der Flammenhalter (1 1 ) aus 0 hitzebestandigem Stahlblech oder Keramik besteht

8 Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Mantelflache des Flammenhalters (1 1) und dem Umlenkkragen (12) ein Ringspalt (34) vorhanden ist

9 Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (12b, 55) vorhanden 15 sind, um die Große des Ringspaltes (34) zu verandern und/oder Mittel (56, 57, 58), um den umgelenkten Teil des Stroms der heißen Abgase in Abhängigkeit von der Temperatur der Abgase zu beeinflussen

10 Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zentral im Innenraum des Flammenhalters (1 1) ein rotationssymmetrischer Einsatz (36) angeordnet

20 ist, durch den der effektiv wirksame Querschnitt im Innenraum des Flammenhalters (1 1 ) von unten nach oben abnimmt

1 1 Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (36) aus einem kegelstumpffbrmigen Oberteil (37) und einem daran anschließenden kegelförmigen Unterteil (38) besteht

2.1