EP1916475A2 - Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner - Google Patents

Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner Download PDF

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EP1916475A2
EP1916475A2 EP07019499A EP07019499A EP1916475A2 EP 1916475 A2 EP1916475 A2 EP 1916475A2 EP 07019499 A EP07019499 A EP 07019499A EP 07019499 A EP07019499 A EP 07019499A EP 1916475 A2 EP1916475 A2 EP 1916475A2
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EP
European Patent Office
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combustion air
mixing device
diaphragm
cone
fuel nozzle
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EP07019499A
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EP1916475A3 (de
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Gregor Szczyra
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details
    • F23D11/40—Mixing tubes; Burner heads
    • F23D11/402—Mixing chambers downstream of the nozzle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details
    • F23D11/40—Mixing tubes; Burner heads
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D17/00—Burners for combustion simultaneously or alternately of gaseous or liquid or pulverulent fuel
    • F23D17/002—Burners for combustion simultaneously or alternately of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a mixing device for an oil or gas burner according to the preamble of claim 1.
  • An oil burner is for example from the EP 0 683 883 B1 known. It consists of a burner housing, which has a support tube with an arranged in this prechamber and an adjoining flame tube. In the support tube, a nozzle with a fuel jet nozzle is arranged in the prechamber, and in the flame tube, the fuel jet spreads. Between the pre-chamber and the combustion chamber is a diaphragm with a central opening through which the fuel jet passes. With a blower entering the combustion chamber combustion air flow is generated. This includes a partial stream close to the fuel jet and a recirculation-stabilizing partial flow.
  • the radially outer recirculation-stabilizing partial flow has the shape of a flow pattern corresponding to an annular flow interrupted in the circumferential direction, so that an inner recirculation flow running back from the blue-burning flame to the non-combusting part of the fuel jet is formed in the combustion chamber.
  • the recirculation-stabilizing partial flow of the combustion air stabilizes the inner recirculation flow.
  • the shows DE 197 41 508 A1 a mixing device for an oil or gas burner with a parallel to the diaphragm aligned, disc-like perforated plate element to equalize the combustion air flow upstream of the diaphragm. This extends over the entire cross section of the combustion air duct and is flowed through in the axial direction.
  • the invention has for its object to provide a compact constructed mixing device for an oil or gas burner and to optimize the quality of combustion and robustness in different operating conditions.
  • the mixing device for an oil or gas burner is characterized in that the diaphragm has a single central, arranged coaxially with the fuel nozzle flow opening for the combustion air. Through this flow opening, a first inner combustion air stream surrounding the fuel nozzle and a second outer combustion air stream surrounding the inner combustion air pass through.
  • the two combustion air streams are divided at the distribution device. For this purpose, upstream of the diaphragm, coaxial with the fuel nozzle, a tapering towards the aperture, arranged with its base emanating from the manifold cone.
  • the distributor device preferably consists of a disc-shaped perforated plate.
  • the cone is fixed with its base on the distributor device and opens out in the region of the diaphragm so that an annular gap is formed both towards the edge of the flow opening in the diaphragm and towards the fuel nozzle. It is advantageous if the cone encloses approximately an angle of 70 ° to 130 ° and the radius of its base corresponds at most to half the radius of the distributor device.
  • the cone has a closed lateral surface.
  • the cone but also have a perforated surface provided with openings.
  • the openings on the lateral surface of the cone are preferably designed slit-like and aligned approximately axially.
  • the openings on the lateral surface may protrude as fan-shaped exhibitions with tabs in the outer combustion air duct and optionally have a spin-generating effect.
  • Flow cross sections and flow resistances are selected according to the invention such that the first inner combustion air flow surrounding the fuel nozzle is smaller than the second outer, the inner surrounding combustion air flow.
  • the free cross-section of the flow opening for the combustion air in the first inner combustion air duct surrounding the fuel nozzle is smaller than in the outer combustion air duct.
  • the tip of the cone opens approximately at the level of the flow opening in the aperture or at a distance upstream of the inside of the aperture.
  • the distributor and Strömungsleit adopted in the Ausmündungs Scheme of the combustion air duct are inventively designed very simple, so that a cost-effective, easy to produce overall construction for the mixing device is formed.
  • the arrangement is very maintenance and cleaning friendly.
  • the mixing device consists of a flame tube 1, which surrounds a combustion chamber 2, in which a fuel jet from a fuel nozzle 3 propagates. This is upstream of the combustion chamber 2, just behind a diaphragm 4 with a flow opening 5 for the combustion air, mounted on a so-called nozzle 6.
  • the combustion air flow is conveyed into the housing 7 or through the distributor device 8 in the form of a disk-shaped perforated plate to the aperture 4.
  • the combustion air flow is split at the distributor device 8 into a first inner and a second outer partial flow. Both coaxial partial flows are in the range the confluence of the fuel nozzle 3 again brought together close to the fuel jet and pass through the flow opening 5 therethrough.
  • a cone 9 is fixed to the distribution device 8 with its base and opens in the region of the aperture 4 at a distance from the edge of the flow opening 5 and to the fuel nozzle 3.
  • the cone 9 can according to FIG. 1 have a closed lateral surface or according to FIG. 2 a perforated surface 10 provided with openings.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner, bestehend aus einem Düsenstock (6) mit aufgesetzter Verteilereinrichtung (8) für Verbrennungsluft und einer zentralen Brennstoffdüse (3), einem in einen Brennraum ragenden Flammrohr (1) sowie einer Blende (4) mit mindestens einer Strömungsöffnung (5) für die Verbrennungsluft im Ausmündungsbereich eines Verbrennungsluftkanals, welcher an ein Gebläse angeschlossen ist und in einem Gehäuse (7) stromaufwärts der Blende (4) einmündet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakt aufgebaute Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner zu schaffen sowie die Verbrennungsqualität und Robustheit in unterschiedlichen Betriebszuständen zu optimieren.
Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass die Blende (4) eine zentrale, koaxial zur Brennstoffdüse (3) angeordnete Strömungsöffnung (5) für die Verbrennungsluft aufweist, durch die ein erster innerer, die Brennstoffdüse (3) umgebender Verbrennungsluftstrom sowie ein zweiter äußerer, den inneren umgebenden Verbrennungsluftstrom brennstoffstrahlnah hindurch treten, und dass die beiden Verbrennungsluftströme an der Verteilereinrichtung (8) aufgeteilt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Ein Ölbrenner ist beispielsweise aus der EP 0 683 883 B1 bekannt. Er besteht aus einem Brennergehäuse, welches ein Stützrohr mit einer in diesem angeordneten Vorkammer und ein sich daran anschließendes Flammrohr aufweist. Im Stützrohr ist in der Vorkammer ein Düsenstock mit einer einen Brennstoffstrahl erzeugenden Düse angeordnet, und in das Flammrohr breitet sich der Brennstoffstrahl aus. Zwischen der Vorkammer und der Brennkammer befindet sich eine Blende mit einer zentralen Öffnung, durch welche der Brennstoffstrahl hindurch tritt. Mit einem Gebläse wird der in die Brennkammer eintretende Verbrennungsluftstrom erzeugt. Dieser umfasst einen brennstoffstrahlnahen Teilstrom sowie einen rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom. Der radial außen liegende rezirkulationsstabilisierende Teilstrom besitzt die Form eines einem in Umfangsrichtung unterbrochenen Ringstromes entsprechenden Strömungsbildes, so dass sich in der Brennkammer eine von der blau brennenden Flamme zum nichtbrennenden Teil des Brennstoffstrahls zurück verlaufende innere Rezirkulationsströmung ausbildet. Außerdem stabilisiert der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom der Brennluft die innere Rezirkulationsströmung.
  • Weiterhin zeigt die DE 197 41 508 A1 eine Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner mit einem parallel zur Blende ausgerichteten, scheibenartigen Lochblechelement zur Vergleichmäßigung des Verbrennungsluftstromes stromaufwärts der Blende. Dieses erstreckt sich über den gesamten Querschnitt des Verbrennungsluftkanals und wird in axialer Richtung durchströmt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakt aufgebaute Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner zu schaffen sowie die Verbrennungsqualität und Robustheit in unterschiedlichen Betriebszuständen zu optimieren.
  • Erfindungsgemäß wurde dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner ist dadurch gekennzeichnet, dass die Blende eine einzige zentrale, koaxial zur Brennstoffdüse angeordnete Strömungsöffnung für die Verbrennungsluft aufweist. Durch diese Strömungsöffnung treten ein erster innerer, die Brennstoffdüse umgebender Verbrennungsluftstrom sowie ein zweiter äußerer, den inneren umgebenden Verbrennungsluftstrom brennstoffstrahlnah hindurch. Die beiden Verbrennungsluftströme werden an der Verteilereinrichtung aufgeteilt. Dazu ist stromaufwärts vor der Blende, koaxial zur Brennstoffdüse, ein sich zur Blende hin verjüngender, mit seiner Basis von der Verteilereinrichtung ausgehender Kegel angeordnet. Die Verteilereinrichtung besteht vorzugsweise aus einem scheibenförmigen Lochblech.
  • Der Kegel ist mit seiner Basis an der Verteilereinrichtung fixiert und mündet im Bereich der Blende so aus, dass sowohl zum Rand der Strömungsöffnung in der Blende als auch zur Brennstoffdüse hin ein Ringspalt entsteht. Vorteilhaft ist es, wenn der Kegel etwa einen Winkel von 70° bis 130° einschließt und der Radius seiner Basis maximal dem halben Radius der Verteilereinrichtung entspricht.
  • In einer ersten Ausführungsform besitzt der Kegel eine geschlossene Mantelfläche. Alternativ dazu kann der Kegel aber auch eine mit Durchbrechungen versehene Mantelfläche besitzen. Dann sind die Durchbrechungen auf der Mantelfläche des Kegels vorzugsweise schlitzartig gestaltet und etwa axial ausgerichtet. Auch können die Durchbrechungen auf der Mantelfläche als fächerförmige Ausstellungen mit Laschen in den äußeren Verbrennungsluftkanal hinein ragen und wahlweise eine Drall erzeugende Wirkung besitzen.
  • Strömungsquerschnitte und Strömungswiderstände werden erfindungsgemäß so gewählt, dass der erste innere, die Brennstoffdüse umgebende Verbrennungsluftstrom kleiner ist als der zweite äußere, den inneren umgebenden Verbrennungsluftstrom. Im Bereich der Blende, an der Ausmündung des Kegels, ist der freie Querschnitt der Strömungsöffnung für die Verbrennungsluft im ersten inneren, die Brennstoffdüse umgebenden Verbrennungsluftkanal kleiner als im äußeren Verbrennungsluftkanal. Vorzugsweise mündet die Spitze des Kegels etwa auf Höhe der Strömungsöffnung in der Blende oder mit einem Abstand stromaufwärts vor der Innenseite der Blende aus.
  • Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine kompakt aufgebaute Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner geschaffen sowie die Verbrennungsqualität und Robustheit in unterschiedlichen Betriebszuständen optimiert. Es entsteht ein Ölbrenner mit blau brennender Flamme mit einem sehr guten Startverhalten durch die spezielle Anströmung der Blende. Dies sind die positiven Folgen der guten Durchmischung von Brennstoff und
  • Verbrennungsluft sowie der turbulenten Einströmung der Verbrennungsluft in die Brennkammer. Unerwünscht hohe Temperaturen an der Brennstoffdüse können bei bekannten Brennern insbesondere nach Abschaltung auftreten. Der erfindungsgemäße Kegel schirmt die Brennstoffdüse sehr gut ab, so dass zulässige Temperaturwerte nicht überschritten werden.
  • Die Verteiler- und Strömungsleiteinrichtungen im Ausmündungsbereich des Verbrennungsluftkanals sind erfindungsgemäß sehr einfach gestaltet, so dass ein kostengünstiger, gut zu fertigender Gesamtaufbau für die Mischeinrichtung entsteht. Zudem ist die Anordnung sehr wartungs- und reinigungsfreundlich.
  • Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt jeweils eine Mischeinrichtung eines Öl- oder Gasbrenners in einem senkrechten Längsschnitt:
    • Fig. 1:
    mit einem Kegel mit einer geschlossenen Mantelfläche und
    Fig. 2:
    mit einem Kegel mit Durchbrechungen auf der Mantelfläche und ohne eine Darstellung der Brennstoffdüse.
  • Die Mischeinrichtung besteht aus einem Flammrohr 1, welches eine Brennkammer 2 umgibt, in die sich ein Brennstoffstrahl aus einer Brennstoffdüse 3 ausbreitet. Diese ist stromaufwärts zur Brennkammer 2, kurz hinter einer Blende 4 mit einer Strömungsöffnung 5 für die Verbrennungsluft, auf einem so genannten Düsenstock 6 angebracht. Mit einem Gebläse wird der Verbrennungsluftstrom in das Gehäuse 7 bzw. durch die Verteilereinrichtung 8 in Form eines scheibenförmigen Lochbleches zur Blende 4 gefördert.
    Der Verbrennungsluftstrom wird an der Verteilereinrichtung 8 in einen ersten inneren und einen zweiten äußeren Teilstrom aufgeteilt. Beide koaxialen Teilströme werden im Bereich der Ausmündung der Brennstoffdüse 3 wieder brennstoffstrahlnah zusammengeführt und treten durch die Strömungsöffnung 5 hindurch. Zur Aufteilung der Verbrennungsluftströme ist an der Verteilereinrichtung 8 ein Kegel 9 mit seiner Basis fixiert und mündet im Bereich der Blende 4 mit Abstand zum Rand der Strömungsöffnung 5 und zur Brennstoffdüse 3 aus. Der Kegel 9 kann gemäß Fig. 1 eine geschlossene Mantelfläche oder gemäß Fig. 2 eine mit Durchbrechungen 10 versehene Mantelfläche besitzen.

Claims (12)

  1. Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner, bestehend aus einem Düsenstock (6) mit aufgesetzter Verteilereinrichtung (8) für Verbrennungsluft und einer zentralen Brennstoffdüse (3), einem in einen Brennraum ragenden Flammrohr (1) sowie einer Blende (4) mit mindestens einer Strömungsöffnung (5) für die Verbrennungsluft im Ausmündungsbereich eines Verbrennungsluftkanals, welcher an ein Gebläse angeschlossen ist und in einem Gehäuse (7) stromaufwärts der Blende (4) einmündet,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (4) eine zentrale, koaxial zur Brennstoffdüse (3) angeordnete Strömungsöffnung (5) für die Verbrennungsluft aufweist, durch die ein erster innerer, die Brennstoffdüse (3) umgebender Verbrennungsluftstrom sowie ein zweiter äußerer, den inneren umgebenden Verbrennungsluftstrom brennstoffstrahlnah hindurch treten, und dass die beiden Verbrennungsluftströme an der Verteilereinrichtung (8) aufgeteilt werden.
  2. Mischeinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufteilung der Verbrennungsluftströme stromaufwärts vor der Blende (4), koaxial zur Brennstoffdüse (3), ein sich zur Blende (4) hin verjüngender, mit seiner Basis von der Verteilereinrichtung (8) ausgehender Kegel (9) angeordnet ist.
  3. Mischeinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilereinrichtung (8) aus einem scheibenförmigen Lochblech besteht.
  4. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kegel (9) mit seiner Basis an der Verteilereinrichtung fixiert ist und im Bereich der Blende (4) so ausmündet, dass sowohl zum Rand der Strömungsöffnung (5) in der Blende (4) als auch zur Brennstoffdüse (3) hin ein Ringspalt entsteht.
  5. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kegel (9) etwa einen Winkel von 70° bis 130° einschließt und dass der Radius seiner Basis maximal dem halben Radius der Verteilereinrichtung (8) entspricht.
  6. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kegel (9) eine geschlossene Mantelfläche besitzt.
  7. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kegel (9) eine mit Durchbrechungen (10) versehene Mantelfläche besitzt.
  8. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen auf der Mantelfläche des Kegels schlitzartig gestaltet und etwa axial ausgerichtet sind.
  9. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass Laschen an den Durchbrechungen (10) auf der Mantelfläche als fächerförmige Ausstellungen in den äußeren Verbrennungsluftkanal hinein ragen und wahlweise eine Drall erzeugende Wirkung besitzen.
  10. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass durch gewählte Strömungsquerschnitte und Strömungswiderstände der erste innere, die Brennstoffdüse (3) umgebende Verbrennungsluftstrom kleiner ist als der zweite äußere, den inneren umgebenden Verbrennungsluftstrom.
  11. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Blende (4), an der Ausmündung des Kegels (9), der freie Querschnitt der Strömungsöffnung für die Verbrennungsluft im ersten inneren, die Brennstoffdüse (3) umgebenden Verbrennungsluftkanal kleiner ist als im äußeren Verbrennungsluftkanal.
  12. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze des Kegels (9) etwa auf Höhe der Strömungsöffnung (5) in der Blende (4) oder mit einem Abstand stromaufwärts vor der Innenseite der Blende (4) ausmündet.
EP07019499A 2006-10-19 2007-10-05 Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner Withdrawn EP1916475A3 (de)

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