Brenneranlage für flüssige Brennstoffe. Die Erfindung betrifft eine Brenner anlage für flüssige Brennstoffe, insbesondere für Schweröle, und bezweckt ein leichtes Öffnen und Schliessen des Brennstoffventils, bedingt durch die Ausschaltung axial wir kender Kräfte, sowie ein rasches Anlassen des Brenners aus dem kalten Zustand zu ermöglichen.
Ein Ausführungsbeispiel der den Gegen- stand der Erfindung bildenden Brenner anlage mit einigen Detailvarianten ist auf der Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 zeigt den Längsschnitt durch das Brennstoffventil des Brenners.
Der Brennstoff wird mittels einer Pumpe durch den Kanal 1, den Ringraum 2 und die Öffnungen 3 in den Zylinder 4 gefördert, dessen Ende 5 als Sitz für den Teller 6 eines verstellbaren Brennstoffventils dient, wäh rend das andere Ende mittels des auf der Spindel 7 des Ventiltellers 6 sitzenden Ent lastungskolbens 8 verschlossen ist, so dass der durch die Brennstoffpumpe erzeugte, im Zy linder 4 auf den Brennstoffventilteller 6 wir- kende Druck gleichzeitig in entgegengesetz ter Richtung auf den Entlastungskolben 8 wirkt, wodurch der Ventilteller 6 von axial wirkenden Kräften entlastet wird und sieh leicht öffnen und schliessen lässt.
Das Öffnen und Schliessen des Brennstoff ventils wird durch eine Drehbewegung der Spindel 7 bewerkstelligt, in der Weise, dass der ausserhalb des Entlastungskolbens 8 auf der Ventilspindel 7 sitzende, mit Gewinde 9 versehene Führungskolben 10 sich in der im Brennergehäuse 11 untergebrachten Gewinde mutter 12, durch welche der Zylinder 4 fest geklemmt wird, drehen und .dadurch in der Längsrichtung verstellen lässt.
Der infolge Undichtheit zwischen dem Entlastungskolben 8 und der Zylinderwan- dung durchtretende und für deren Schmie rung dienende Brennstoff wird {Lurch die seitlich in :der Gewindemutter 12 angebrach ten Öffnungen 13, den Ringkanal 14 und. den Ablauf 15 abgeleitet.
Die für die Zerstäubung -des Brennstoffes nötige Primärluft wird durch den Kanal 16 und den zwischen dem Zylinder 4 des Ent lastungskolbens und der Wandung des Düsenträgers 17 gebildeten Ringkanal 18 zum Brennstoffventil geführt, wobei der aus dem Ventilspalt 19 in den konisch verlaufen den Ringkanal 20 austretende Brennstoff zerstäubt wird, und das Brennstoff-Luft- gemich durch die zentral im Düsenkopf 21 angebrachte Düsenöffnung 22 austritt.
Zwecks Erreichung einer besseren Zer stäubung des Brennstoffes ist im Düsenkopf 21 ein mit schraubenförmigen Rippen 23 ver- sehener Führungsring 24 eingebaut, durch welchen die geradlinige Bewegung der Pri märluft in eine schrauben- bezw. spiralför mige Bewegung übergeführt wird, so dass der Brennstoff, wie aus Fig. 2, die den Quer schnitt nach I-I in Fig. 1 durch das Brenn stoffventil darstellt, ersichtlich ist, beim Austritt aus dem Ventilspalt 19 in den konisch verlaufenden Ringkanal 20 eine tan gentiale Komponente erhält und eine Rota tionsbewegung des aus der zentralen Düsen öffnung 22 ausströmenden Brennstoff-Luft gemisches erzeugt wird.
Der das Brennstoffventil umgebende Düsenträger 17 lässt sich mittels des Ge windes 25 und des Zahnkranzes 26, der in den Zahnkolben 27 eingreift, in der Längs richtung verstellen, so dass der Durchgangs querschnitt des im Düsenkopf 21 konisch ver laufenden Ringkanals 20 und somit die Menge der durchströmenden Zerstäubungs luft während des Betriebes des Brennens be liebig verändert werden kann.
Fig. 3, 4, 5 und 6 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele des Spindelantriebes des mittels einer Drehbewegung öffnenden und schliessenden Brennstoffventils.
Fig. 3 veranschaulicht den Brennstoff ventilspindelantrieb mittels eines durch Druckluft betätigten Kolbens 28, der das Brennstoffventil durch Drehen der Ventil spindel 7 öffnet, während bei Nachlassen des Druckes dasselbe durch Entspannen der Feder 29 geschlossen wird. Der Kolben 28 kann auch hydraulisch durch eine unter Druck gesetzte Flüssigkeit betätigt werden. Fig. 4 stellt den Antrieb der Brennstoff ventilspindel mittels eines hydraulisch oder durch Druckluft betätigten Servomotors dar, dessen Kolben 28 mittels des durch einen Fühler, z. B. Manometer oder Thermostat, be einflussten Steuerschiebers 30 betätigt wird.
Fig. 5 zeigt einen Brennstoffspindel antrieb mittels eines Elektromagnetes 31. Die Feder 32 hält das Brennstoffventil ge schlossen, während dasselbe durch den Elek tromagneten 31 geöffnet wird. Der Brenn stoffventilspindelantrieb kann auch mit zwei Elektromagneten ausgebildet sein. von denen der eine das Öffnen, der andere das Schliessen des Brennstoffventils besorgt.
Fig. 6 veranschaulicht einen Brennstoff ventilantrieb mit einem von einem Mano meter oder Thermostat über ein Relais ge steuerten, revensierbaren Elektromotor 33, dessen Welle 34 rechtwinklig zur Ventil spindel 7 steht und mittels der ,Schnecke 35 in den auf der Ventilspindel 7 sitzenden Zahnkranz 36 eingreift.
Wenn sieh der Motor im Sinne des Uhrzeigers dreht, so wird das Brennstoffventil durch Drehen der Spin del beispielsweise geschlossen und wieder ge öffnet, sobald der Motor die entgegengesetzte Drehrichtung ausführt.
An Stelle des Antriebes mittels Schnecke und Schneckenrad kann .die Ventilspindel 7 durch den Elektromotor 33 auch mittels Zahnkolben und Zahnkranz betätigt werden. wobei die Welle des Motors parallel zur Achse der Ventilspindel 7 verläuft.
An Stelle der beschriebenen Ausführun gen der Brennstoffventilantriebe, bei denen die Ventilspindel gedreht wird, lässt sich das Öffnen und .Schliessen des Brennstoffventils auch durch eine einfache geradlinige Bewe- gurig der Ventilspindel 7 wie beispielsweise Fig. 7 veranschaulicht.
Die Feder 3 7 wirkt im Schliesssinne auf das Brennstoffventil, während durch die Drehbewegungen des Gewindekolbens .38 das Öffnen und Schliessen des Brennstoffventils erreicht wird, wobei die Ventilspindel 7 eine geradlinige Bewegung ausführt. Fig.8 zeigt ein Brennstoffventil, dessen Spindel 7 und äusserer Führungskolben 39 eine geradlinige Bewegung ausführen. Der Teller 6 wird durch die Feder 40 geschlossen, während das Öffnen desselben durch eine der Feder entgegenwirkende geradlinige Be wegung der Spindel 7 erfolgt.
Fig. 9 zeigt den vertikalen Längsschnitt eines Brenners. Fig. 10 und 11 stellen verti kale Querschnitte nach II-II in Fig. 9 von zwei verschiedenen Ausführungen des Bren ners dar.
Die für die Verbrennung des Brennstoff Luftgemisches nötige Sekundärluft tritt durch die Schlitze 41, deren Durchgangsquer schnitt sich mittels des Ringschiebers 42 ver stellen lässt, in den als Luftvorwärmer die nenden Vorraum 43 ein und strömt teilweise durch den mit dem Regulierschieber 44 ver- stellbaren Ringkanal 45 direkt in den Ver brennungsraum 46 des zu heizenden Dampf- bezw. Warmwasserkessels oder Ofens, und teilweise durch die Kanäle 47 des ringförmig vor dem Brennstoffventil angeordneten, von der Flamme beheizten Vorwärmers 48 hin durch,
und wird infolge der Ejektorwirkung des aus der zentralen Düsenöffnung 22 aus strömenden Brennstoff-Luftgemisches durch die im Vorwärmer 48 eingebaute, verstell bare, zentrale Ringdüse 49 in den Flammen raum 50 des Brenners gesaugt, wo sie mit der Flamme 51 in Berührung kommt. Die durch die Ringdüse 49 strömende Sekundärluft wird mittels der Führungsrippen 52 in eine die Verbrennung begünstigende Rotations bewegung versetzt.
Der ringförmige Vorwärmer 48 dient ebenfalls für die Erwärmung des Brenn stoffes. Derselbe tritt durch die Öffnung 53 in den Hohlraum 54 ein und verlässt diesen durch die Öffnung 55, um durch den Kanal 1 in der beschriebenen Weise zum Brennstoff ventil zu gelangen.
Durch die Versstellung der Ringdüse 49 kann die Menge der durch den Vorwärmer 48 strömenden Luft verändert und somit die Temperatur des durch den Vorwärmer fliessen- den Brennstoffes nach Belieben reguliert werden.
Bei Brennern von grösserer Leistung wird die Sekundärluft nicht durch die Schlitze 41 in den als Luftvorwärmer dienenden ringför migen Vorraum 43 angesaugt, sondern sie wird mittels eines Gebläses durch den in ge strichelten Linien angedeuteten Eintritts stutzen 56 in den erwähnten Vorraum ge fördert.
Beim Anlassen des Brenners wird die Zündung des aus der zentralen Düsenöffnung 22 austretenden Brennstoff-Luftgemisches mittels der zwei Elektroden 57 eingeleitet, die nach der Flammenbildung wieder ausser Funktion treten.
Zwecks Erleichterung der Zündung des aus der zentralen Düsenöffnung 22 austreten den Brennstoff-Luftgemisches wird der Brennstoff- und Luftvorwärmer 48 innen mit einer Schicht 58 von feuerbeständigem Mate- rial ausgekleidet, das als Wärmeakkumulator wirkt. Auch kann die zentrale, verstellbare Ringdüse 49 auf der dem Feuerraum zu gewendeten Seite mit feuerbeständigem Mate rial gegen die Strahlungswärme isoliert wer den.
Um vor allem beim Anlassen des Bren ners aus dem kalten Zustand eine raschere Vorwärmung des Brennstoffes zu erreichen, sind im Hohlraume 54 des ringförmigen 48 ein oder mehrere elektrische Heizkörper 59 eingebaut, die mittels Ther mostat und Relais ausgeschaltet werden, sobald der Brennstoff .die nötige Temperatur erreicht.
Elektrische Heizkörper können auch im Kanal 1 zwischen dem ringförmigen Brenn stoff- und Luftvorwärmer 48 und dem Brenn stoffventil eingebaut sein.
Fig. 12 veranschaulicht die gesamte Brenneranlage, die ,das Anlassen des Brenners aus dem kalten Zustand ermöglicht.
In die :Saugleitung 60 zwischen dem das dickflüssige (Schweröl enthaltenden Reservoir 61 und der Brennstoffpumpe 62 ist ein D.rei- weghahn 63 eingebaut, welcher ebenfalls die Verbindung zu einem mit @dünüf lüs@sigem, leichtzündbarem Brennstoff gefüllten Be hälter 64 herstellt, so dass durch ein ent sprechendes Umschalten des Dreiweghahnes 63 der Brenner beliebig mit dünnflüssigem, leichtzündbarem oder mit diekflüssigem Schweröl arbeiten kann.
Vor dem Abstellen des Brennens wird der Dreiweghahn 63 vom dickflüssigen auf den dünnflüssigen Brennstoff umgeschaltet, und sobald die Saugleitung 60. die Brennstoff pumpe 62, der Vorwärmer 48 und das Brenn stoffventil mit dünnflüssigem Brennstoff ge füllt sind, wird der Brenner abgestellt. Auf diese Weise bleibt der Brenner während der Zeit, in der er ausser Betrieb steht, mit dünn flüssigem Brennstoff gefüllt, so dass die Saugleitung die Brennstoffpumpe, der Filter, der torwärmer und das Brennstoffventil rein bleiben und nicht durch dickflüssigen Brenn stoff verschmutzt werden.
Das Anlassen des Brenners aus dem kal ten Zustand erfolgt dann, wie beschrieben. wieder mittels dünnflüssigem Brennstoff, der nach der Einleitung der Zündung und Bil dung der Flamme mittels des Dreiweghahnes 63 abgeschaltet wird, bei gleichzeitiger Her stellung der Verbindung mit dem dickflüs sigen Schweröl im Reservoir 61.
Zwecks Reinigung der Brennstoffpumpe und des Brennstoffventils kann durch Be tätigung des Dreiweghahnes 68 während des Betriebes des Brenners dieser für eine kurze Zeit auf dünnflüssigen Brennstoff um geschaltet und nachher wieder auf dickflüs sigen Brennstoff zurückgeschaltet werden.
An Stelle des Dreiweghahnes 63 können, wie aus Fig. 13 ersichtlich ist. zwei zwang läufig miteinander gekoppelte einfache Durch- gangshahnen 65 verwendet werden.
Der Dreiweghahn 63 bezw. die zwei ge koppelten Durchgangshahnen <B>65</B> lassen sich ebenfalls automatisch umschalten, beispiels weise mittels eines durch einen Zeitschalter, ein Relais oder einen Thermostat beeinfluss ten Elektromagneten oder durch hydraulisch oder mittels Druckluft betätigte Servomotor kolben. An Stelle von Luft kann für die Zer stäubung des Brennstoffes auch Dampf ver wendet werden.
Der beschriebene Brenner lässt sich nicht nur für das Arbeiten mit Aussetzen verwen den, sondern ebenfalls für eine kontinuier liche Regulierung der Flamme durch Ände rung der Zufuhrmenge des Brennstoffes, der Zerstäubungs- und der Verbrennungsluft. Auf diese Weise ist es möglich, den Brenner mit sehr geringen Belastungen arbeiten zu lassen, ohne dass die Flamme auslöscht.
Burner system for liquid fuels. The invention relates to a burner system for liquid fuels, especially for heavy oils, and the purpose of an easy opening and closing of the fuel valve, due to the elimination of axially we kender forces, and to enable a quick start of the burner from the cold state.
An exemplary embodiment of the burner system forming the subject of the invention with some detailed variants is shown in the drawing.
Fig. 1 shows the longitudinal section through the fuel valve of the burner.
The fuel is conveyed by means of a pump through the channel 1, the annular space 2 and the openings 3 into the cylinder 4, the end 5 of which serves as a seat for the plate 6 of an adjustable fuel valve, while the other end is by means of the on the spindle 7 of the Valve disk 6 seated relief piston 8 is closed, so that the pressure generated by the fuel pump and acting in cylinder 4 on fuel valve disk 6 simultaneously acts in the opposite direction on relief piston 8, whereby valve disk 6 is relieved of axially acting forces and see it easy to open and close.
The opening and closing of the fuel valve is accomplished by a rotary movement of the spindle 7, in such a way that the threaded 9-provided guide piston 10 seated outside the relief piston 8 on the valve spindle 7 moves into the threaded nut 12 housed in the burner housing 11 which the cylinder 4 is firmly clamped, rotate and .due to adjust in the longitudinal direction.
The fuel that passes between the relief piston 8 and the cylinder wall as a result of the leakage and is used for lubrication is transported through the openings 13, the annular channel 14 and the side made in the threaded nut 12. the sequence 15 derived.
The primary air required for atomization of the fuel is passed through the channel 16 and the annular channel 18 formed between the cylinder 4 of the Ent load-relieving piston and the wall of the nozzle carrier 17 to the fuel valve, the annular channel 20 emerging from the valve gap 19 in the conical shape Fuel is atomized, and the fuel-air mixture exits through the nozzle opening 22 located centrally in the nozzle head 21.
In order to achieve better atomization of the fuel, a guide ring 24 provided with helical ribs 23 is installed in the nozzle head 21, through which the rectilinear movement of the primary air is converted into a screw or Spiral-shaped movement is transferred, so that the fuel, as shown in Fig. 2, which shows the cross-section according to II in Fig. 1 through the fuel valve, can be seen, when exiting the valve gap 19 into the conical annular channel 20 a tan gential component is obtained and a rotational movement of the fuel-air mixture flowing out of the central nozzle opening 22 is generated.
The nozzle carrier 17 surrounding the fuel valve can be adjusted in the longitudinal direction by means of the Ge thread 25 and the ring gear 26, which engages in the toothed piston 27, so that the passage cross section of the annular channel 20 running conically in the nozzle head 21 and thus the amount of The atomizing air flowing through it can be changed as desired during the operation of the firing.
3, 4, 5 and 6 show different exemplary embodiments of the spindle drive of the fuel valve that opens and closes by means of a rotary movement.
Fig. 3 illustrates the fuel valve spindle drive by means of a compressed air operated piston 28, which opens the fuel valve by turning the valve spindle 7, while the same is closed by releasing the spring 29 when the pressure drops. The piston 28 can also be operated hydraulically by a pressurized fluid. Fig. 4 shows the drive of the fuel valve spindle by means of a hydraulically or compressed air operated servo motor, the piston 28 by means of the by a sensor, for. B. manometer or thermostat, be influenced control slide 30 is operated.
Fig. 5 shows a fuel spindle drive by means of an electromagnet 31. The spring 32 keeps the fuel valve closed while the same is opened by the electromagnet 31. The fuel valve spindle drive can also be designed with two electromagnets. One of them is responsible for opening the fuel valve and the other for closing it.
Fig. 6 illustrates a fuel valve drive with a ge from a manometer or thermostat via a relay controlled, revensable electric motor 33, the shaft 34 is perpendicular to the valve spindle 7 and by means of the worm 35 engages in the ring gear 36 seated on the valve spindle 7 .
If you see the motor rotating clockwise, the fuel valve is closed by turning the spindle, for example, and reopened as soon as the motor rotates in the opposite direction.
Instead of the drive by means of a worm and worm wheel, the valve spindle 7 can also be actuated by the electric motor 33 by means of toothed pistons and toothed ring. the shaft of the motor running parallel to the axis of the valve spindle 7.
Instead of the described embodiments of the fuel valve drives, in which the valve spindle is rotated, the opening and closing of the fuel valve can also be illustrated by a simple, straight-line movement of the valve spindle 7, for example FIG.
The spring 37 acts in the closing direction on the fuel valve, while the opening and closing of the fuel valve is achieved by the rotary movements of the threaded piston 38, the valve spindle 7 executing a linear movement. 8 shows a fuel valve, the spindle 7 of which and the outer guide piston 39 move in a straight line. The plate 6 is closed by the spring 40, while the opening of the same by a straight movement of the spindle 7 counteracting the spring takes place.
Fig. 9 shows the vertical longitudinal section of a burner. Fig. 10 and 11 represent vertical cross-sections according to II-II in Fig. 9 of two different versions of the burner.
The secondary air required for the combustion of the fuel-air mixture enters the antechamber 43 as an air preheater and partly flows through the annular channel 45, which can be adjusted with the regulating slide 44. The cross-section of the passage can be adjusted by means of the ring slide 42 directly into the United combustion chamber 46 of the steam to be heated or. Hot water boiler or furnace, and partially through the channels 47 of the preheater 48, which is arranged in a ring in front of the fuel valve and heated by the flame,
and due to the ejector effect of the fuel-air mixture flowing out of the central nozzle opening 22, the adjustable central ring nozzle 49 built into the preheater 48 is sucked into the flame chamber 50 of the burner, where it comes into contact with the flame 51. The secondary air flowing through the annular nozzle 49 is set by means of the guide ribs 52 in a rotational movement that promotes combustion.
The annular preheater 48 is also used to heat the fuel. The same occurs through the opening 53 into the cavity 54 and leaves it through the opening 55 to get to the fuel valve through the channel 1 in the manner described.
By adjusting the annular nozzle 49, the amount of air flowing through the preheater 48 can be changed and the temperature of the fuel flowing through the preheater can be regulated as desired.
For burners of greater power, the secondary air is not sucked through the slots 41 in the ringför-shaped anteroom 43 serving as an air preheater, but it is promoted by means of a fan through the inlet port 56 indicated in broken lines ge in the aforementioned anteroom.
When the burner is started, the ignition of the fuel-air mixture emerging from the central nozzle opening 22 is initiated by means of the two electrodes 57, which become inoperative again after the flame has formed.
In order to facilitate the ignition of the fuel-air mixture emerging from the central nozzle opening 22, the fuel and air preheater 48 is lined on the inside with a layer 58 of fire-resistant material which acts as a heat accumulator. The central, adjustable ring nozzle 49 on the side facing the combustion chamber can also be insulated from the radiant heat with fire-resistant material.
In order to achieve faster preheating of the fuel, especially when starting the burner from the cold state, one or more electrical heating elements 59 are installed in the cavity 54 of the annular 48, which are switched off by means of a thermostat and relay as soon as the fuel .die necessary Temperature reached.
Electric radiators can also be installed in channel 1 between the annular fuel and air preheater 48 and the fuel valve.
Figure 12 illustrates the overall burner system that enables the burner to be started from the cold state.
A three-way valve 63 is built into the suction line 60 between the thick liquid (heavy oil containing reservoir 61 and the fuel pump 62), which also connects to a container 64 filled with thin liquid, easily ignitable fuel, see above that by switching the three-way valve 63 accordingly, the burner can work with any low-viscosity, easily ignitable or diek-liquid heavy oil.
Before turning off the burning, the three-way valve 63 is switched from the viscous to the thin fuel, and as soon as the suction line 60. the fuel pump 62, the preheater 48 and the fuel valve are filled with low-viscosity fuel, the burner is turned off. In this way, the burner remains filled with thinly liquid fuel during the time that it is out of operation, so that the suction line, the fuel pump, the filter, the gate heater and the fuel valve remain clean and are not contaminated by thick fuel.
The burner is then started from the cold state as described. again by means of low-viscosity fuel, which is switched off by means of the three-way valve 63 after the initiation of ignition and formation of the flame, while at the same time establishing the connection with the viscous heavy oil in the reservoir 61.
To clean the fuel pump and the fuel valve can be switched to low-viscosity fuel for a short time by loading the three-way cock 68 during operation of the burner and then switched back to thick-liquid fuel.
Instead of the three-way valve 63, as can be seen from FIG. two simple through taps 65 that are inevitably coupled to one another can be used.
The three-way valve 63 respectively. the two coupled straight-way taps <B> 65 </B> can also be switched automatically, for example by means of an electromagnet influenced by a timer, a relay or a thermostat or by a hydraulic or compressed air operated servomotor. Instead of air, steam can also be used to atomize the fuel.
The burner described can not only be used for working with exposure, but also for continuous regulation of the flame by changing the amount of fuel supplied, the atomizing air and the combustion air. In this way it is possible to make the burner work with very low loads without the flame going out.