DE3038063C2 - Ölbrenner - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen ölbrenner mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bei einem aus der US-PS 18 53 277 bekannten Ölbrenner der vorgenannten Art ist eine Aufteilung der gesamten Verbrennungsluft in einen primären und in einen sekundären Anteil vorgesehen. Dabei wird die Primärluft innerhalb eines inneren Führungsmantels über die konische Mantelfläche des Leitkörpers so eo entgegen der Richtung des ölzulaufs rückgeströmt, daß innerhalb der als Diffusor ausgebildeten Mischkammer eine turbulente Strömung aufrechterhalten wird, die eine primäre Zerstäubung des über die ölzulaufbohning drucklos zugeführten Öls in einzelne der Vermischung mit der Primärluft unterliegende ölpartikel ergibt. Die Ölpartikel dieses Gemisches mit der Primärluft erfahren nachfolgend eine weitere Zerstäubung durch die Sekundärluft, die über einen äußeren Führungsmantel einer V nach Art einer Venturidüse ausgebildeten weiteren Mischkammer ebenfalls turbulent zugeführt wirdr Es wird damit an dem Brenneraüslaß eine stark leuchtende Flamme erhalten. Ϊ/^ r

Aus derDE-PS 2258 082 ist ein Drückzerstäuber-Ölbrenner bekannt; bei dem die Ölzuläufböhrung als eine in einer Zerstäuberdüse endende Druckleitung eines dabei für die Zuführung der gesamten Verbrennungsluft vorgesehenen Führungsniantels ausgebildet ist An dem Einsatzkörper ist ein aus Leitschaufeln gebildeter brallgeber befestigt, durch weichen die Verbrennungsluft in eine- so starke Drallbewegung versetzt wird, daß, stromabwärts von der in einem sich axial erstreckenden Hohlraum eines topffönnigen Hohlkörpers angeordneten Zerstäuberdüse eine Unterdruckzone im Kern eines Luftwirbels gebildet wird. Durch diese zentrale Unterdruckzone des Luftwirbels wird das durch die Zerstäuberdüse zerstäubte öl verdampft und-somit ein Ölnebel erhalten, der durch die in dem Luftwirbel vorherrschenden Zentrifugalkräfte in dessen äußere Zonen hinausgeschleudert wird, wo er dann wegen der gegenüber dem Wirbelkern höheren Druckverhältnisse kondensiert und mit der Verbrennungsluft zur Bildung einer dabei blau brennenden Ringflamme vermischt wird. Der Drallgeber für die Verbrennungsluft ist dabei im übrigen so angeordnet und ausgebildet, daß dieser von ihm erzeugte Luftwirbel eine Geschwindigkeit aufweist, die höher ist als die erste innerhalb des Feuerraumes eines Heizkessels erreichte Zündgeschwindigkeit des Luft-Öl-Gemisches, um diese Ringflamme unmittelbar längs eines äußeren Wassermantels des Heizkessels für eine unmittelbare Aufwärmung von darin geführtem Brauchwasser zu erhalten. Die Größe und die Form des Feuerraumes des Heizkessels bildet somit bei diesem bekannten Druckzerstäuber-Ölbrenner eine wesentliche Einflußgröße für den Verbrennungsvorgang.

Bei einem aus der DE-GM 18 02 804 weiterhin bekannten Ölbrenner ist ein« mittc'-i eines Ventilkegels regulierbare Austrittsdüse eines ölzulaufrohres in der Engstelle eines Venturi-Einsatzteils eines inneren Führungsmantels für einen primären Anteil der Verbrennungsluft angeordnet Für die Zuführung dieser Primärluft in der Richtung des ölzulaufs ist an dem Ölzulaufrohr unmittelbar stromaufwärts von dessen Austrittsdüse ein Wirbeleinsatz mit schraubenförmig angeordneten Luft-Durchlaßkanälen befestigt, wodurch die wegen des Venturi-Einsatzteils als ein Treibstrahi bezüglich des aus der Austrittsdüse austretenden Öls wirkende Primärluft in eine eine primäre Zerstäubung des Öls unterstützende Drallbewegung versetzt wird. I'm bei diesem Ölbrenner eine vollständige Verbrennung ohne Luftüberschuß mit einer stark leuchtenden oder blaubrenndenden Flamme am Brennerauslaß zu erreichen, ist dabei weiterhin der innere Führungsmantel für die Primärluft stromabwärts von dem Venturi-Einsatzteil zu einem im Querschnitt rechteckigen Brennerrohr erweitert das Eintrittsöffnungen für die in einem äußeren Führungsmantel unter mäßigem Druck zuströmende Sekundärluft aufweist Die öffnungen des Brennerrohres sind dabei so angeordnet und ausgebildet, daß die Sekundärluft vorwiegend quer zu der Strömungsrichtung des sich stromabwärts von der Ebgstelle des Venturi-Einsatzteils ausbildenden Luft-Öl-Gemisches zugeleitet wird. Die Sekundärluft bewirkt dabei eine Kühlung des Brennerrohres, die zu einer Aufspaltung und gleichzeitigen Führung der Flamme

beiträgt, wobei eine Vermischung auch dieser Sekundärluft mit dem primären iuft-öl-Gemisch weiterhin dadurch gefördert werden kann, daß einige der als Folge einer unterschiedlichen Große als unterschiedlich starke Eintrittsdüsen wirkenden Öffnungen des Brennerrohres eine Zuleitung der Sekundärluft schräg zu der Strömurigsrichtung d?s zerstäubten Luftöl-Gemisches entweder stromaufwärts oder stromabwärts ergeben.

Aus der DE-CS14 01 754 ist ein Druckzerstäuber-Ölbrenner mit einem sich in der Richtung des ölzulaufs konisch erweitertenden doppelwandigen Brennerrohr bekannt Dabei wird durch die Außenwand dieses Brennerrohres ein an dem größeren Durchmesser mit einem tangentiälen Einlaß, für die gesamte Verbrennungsluft versehener Führungsmantel und durch die Innenwand eine Brennkammer gebildet, innerhalb welcher das Luft-Öl-Gemisch verbrannt wird. Bei diesem Ölbrenner wird die Verbrennungsluft als Folge des tangentialen Eintritts in dem Zwischenraum zwischen der Außenwand und der Innenwand des Brennerrohres verwirbelt, und dieser Luftwirbel wird über das den kleineren Durchmesser aufweistnde Ende in die Brennkammer zugeleitet, die damit eine Kühlung durch die umgekehrt einer Vorwärmung unterliegende Verbrennungsluft erfährt Für die Beimischung des Öls sind bei diesem bekannten Ölbrenner mehrere Möglichkeiten vorgezeichnet Neben einer Zuleitung in den Zwischenraum zwischen der Außenwand und der Innenwand des Brennerrohres, bei der sich folglich eine mit der Strömungsrichtung der Verbrennungsluft übereinstimmende Strömungsrichtung des Ölzulaufs ergibt, ist dabei die in der Achse des Brennerrohres an dem kleineren Durchmesser der Brennkammer im wesentlichen in den Kern des an dieser Stelle vorhandenen Luftwirbels bewirkte ölzuleitung bevorzugt, um mit einer an dieser Stelle noch aufrecht erhaltenen Strömungsgeschwindigkeit des Luft-Öl-Gemisches höher als dessen Zündgeschwindigkeit eine stabile Flamme aus der in der Brennkammer des Brennerrohres stattfindenden Verbrennung zu erzielen. Sofern dabei die Brennkammer in Richtung des Brennerauslasses konvergiert, findet dann in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit der Luft die Verbrennung im wesentlichen außerhalb der Brennkammer statt, während sie andererseits entweder völlig oder nur teilweise in die Brennkammer hinein verlegt werden kann, wenn die Brennkammer eine in Richtung des Brennerauslasses divergierende bzw. eine im wesentlichen zylindrische Ausbildung mittels eines dabei für das Brennerrkhr vorgesehenen Vorsatzkörpers aus einem feuerfesten Material erhält

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ölbrenner der angegebenen Gattung bereitzustellen, der ohne die Gefahr für eine Verstopfung der Austrittsöffnung dor ölzulaufbohrung für einen drucklosen Zulauf auch hochviskoser Öle eingesetzt werden kann, wobei an eine minimale Durchsatzleistung von nicht mehr als 1 kg/h zur Erzielung einer weitgehend rußfreien Verbrennung mit einer im wesentlichen blaubrennenden Flamme noch innerhalb eines Brennerrohres gedächt ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile liegen im wesentlichen darin, daß durch die auf die Austrittsöffnung der ölzulaufbohrung konzentrierte Rückströmung der gesamten Verbrennungsluft jedes auch noch so hochviskose öl unmittelbar nach seinem Austritt in einzelne Tropfen zerschlagen wird. Die vereinzelten Öltropfen werden dann unmittelbar anschließend durch den sich jetzt in der Mischkammer in Richtung des ölzulaufs fortbewegenden Luftwirbel verdampft, der als Folge der zunächst bewirkten Rückströmung der Verbrennungsluft erst im wesentlichen stromabwärts von der Mischkammer eine ausgeprägte Unterdruckzone im .Wirbelkern erhält, weiche die aus der Verdampfung resultierende Bildung eines Ölnebels fördert Der so erhaltene ölnebel wird dann durch die in dem Luftwirbel vorherrschenden Zentrifugalkräfte in dessen durch das Brennerrohr begrenzte äußere Zonen hinausgeschleudert, in denen er für eine in die Mischkammer zurückreichende optimale Vermischung mit der Luft kondensiert wird, so daß noch innerhalb des Brennerrohres eine weitgehend ruEfreie Verbrennung stattfinden kann. Dieser mithin entsprechend optimale Aufbereitungsprozeß ist dabei also nur mehr oder weniger ausschließlich abhängig ve η der Größe der Geschwindigkeitskomponente, mit der die Verbrennungsluft für eine Zerschlagung des Öls in die Tropfenform an der Austrittsöffnung der ölzulaufboh-

rung zum Aufprall auf das Öl gebracht wird, sowie weiterhin von der Stärke der zentralen Unterdruckzone des Luttwirbels, wobei diese Einflußgrößen auf die Erzielbarkeit einer weitgehend rußfreien Verbrennung noch durch den Diffusor wirksam ergänzt werden können, wenn dieser zu einem Ansaugen der Verbrennungsgase für eine damit noch vollständigere Aufbereitung bezweckte Rezirkulationsströmung der Verbrennungsgase in einer zusätzlichen Anordnung an dem Leitkörper vorgesehen ist

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch den Kopf eines ölbrenners.

Der Ölbrenner weist an seinem Kopf einen Fühningsmantel 1 auf, über welchen die gesamte Verbrennungsluft in Richtung des Pfeiles 2 zugeführt wirf?. In den Führungsmantel 1 ist ein massives Einsatzteil 3 eingesetzt, an welchem ein aus radial ausgerichteten Leitschaufeln 4 gebildeter Drallgeber befestigt ist, der die über den Führungsmantel 1 zuströmende Verbrennungsluft in eh;e so starke Drallbewegung versetzt, daß es in einem Hohlraum 5 des Einsatzteils 3 zur Ausbildung einer ausgeprägten Unterdruckzone kommt. Der Hohlraum 5 ist stromabwärts von der Austrittsöffnung 6 einer Ölzulaufbohrung 7 ausgebildet, die in der Achse des Einsatzteils 3 für einen drucklosen Zulauf von hochviskosem Öl vorgesehen ist und einen Durchmesser von beispielsweise 1 mm aufweist. Der Hohlraum 5 ist unmittelbar an die Adstnttsseite des durch die Leitschaufeln 4 gebildeten Drallgebers angeschlossen und wird von einer konischen Fläche 8 begrenzt, in deren. Spitze die Austrittsöffnung 6 der Ölzulaufbohrung 7 ausgebildet ist.

Mit dem Fühningsmantel 1 des Brennerkopfes ist ein sich konisch verengendes Brennerrohr 9 einstückig verbunden, das auch als separates Bauteil an dem Führungsmantel 1 angeflanscht sein kanr. In einem in der Zeichnung nicht weiter gezeigten Spalt zwischen dem Führungsmantel 1 und dem Brennerrohr 9 sind im übrigen die üblicher Zündelektroden sowie eine der Flammenüberwachung dienende lonissations-Sonde angeordnet.

In dem Hohlraum S ist stromabwärts von der Austrittsöffnung 6 der drucklosen Ölzulaufbohrung 7 ein Leitkörper 10 eingesetzt, durch welchen die Ober die Leitschaufeln 4 des Drallgebers innerhalb des Führungsmantel 1 zugeleitete Verbrennungsluft eine Rückströ- mung entgegen der Richtung des Olzulaufs erfährt. Der Leitkörper 10 weist dafür eine zu der Begrenzungsfläche 8 des Hohlraumes 5 im wesentlichen komplementär ausgebildete konische Mantelfläche 11 auf, deren Spitze auf die Austrittsöffnung 6 der ölzulaufbohrung 7 ι ο ausgerichtet ist Dadurch wird zwischen den beiden Flächen 8 und 11 ein Strömungskanal 12 für die Verbrennungsluft gebildet, die in diesem Strömungskanal unter Beibehaltung ihrer Drallbewegung auf eine so starke Strömungsgeschwindigkeit beschleunigt wird, daß durch den Luftstrahl das aus der Austrittsöffnung 6 austretende öl in einzelne Tropfen zerschlagen wird und in dieser Tropfenform dann auch eine primäre Vermischung mit d?r L'.'f· erfährt. Innerhalb des Leitkörpers 10 ist eine zentrale Mischkammer 13 ausgebildet, in welcher das sich bildende Luft-Öl-Gemisch weiter aufbereitet wird, wobei nunmehr die zunächst über den Strömungskanal 12 rückgeströmte und dabei vorher durch den Drallgeber in eine Drallbewegung besetzte Verbrennungsluft eine so starke Turbulenz und Strömungsgeschwindigkeit der Luft-Öl-Gemischteilchen erzeugt, daß die sich ursächlich in dem Hohlraum S ausbildende Unterdruckzone des Luftwirbels jetzt eine Verlagerung hin zu dem Brennerrohr 9 erfährt. Damit kann der Verbrennungsprozeß der Luft-Öl-Gemischteilchen innerhalb des Brennerrohres 9 stattfinden, womit eine genügender Abstand von der Austrittsöffnung 6 der ölzulaufbohrung 7 eingehalten und damit deren Verstopfung verhindert werden kann.

Der Leitkörper 10 sollte zur Anpassung an unterschiedlich hochviskose öle in bezug auf die Austrittsöffnung 6 der ölzulaufbrohrung 7 verstellbar angeordnet sein, um so über eine Veränderungsmöglichkeit des Querschnitts des Rückströmkanals 12 unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten der Verbrennungsluft regulieren zu können. Außerdem sollte der Leitkörper 10 aus einem wärmeleitenden Material bestehen, um mit seiner durch die Verbrennungsgase bewirkten Aufwärmung zu einer entsprechenden Vorwärmung der Verbrennungsluft beizutragen. Diese Vorwärmung der Verbrennungsluft kann weiter dadurch begünstigt werden, daß an dem Leitkörper 10 ein Diffusor 14 befestigt wird, der in der vorzugsweisen Ausbildung eines Keramikkörpers für ein Ansaugen der Verbrennungsgase aus dem Brennerrohr eingerichtet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnung

Claims (6)

Patentansprüche:

1. ölbrenner mit einer Mischkammer, die stromabwärts von der ÄtKmttsöffnüng der: in einem Einsatzteil eines Fuhrungsmaritels für die Verbrennungsluft ausgebSdeten. drucklosen Ölzulaufbohrung angeordnet und zentral innerhalb⁵- eines Leitkörpers ausgebildet ist, der eine für eine Rückströmung der Verbrennungsluft entgegen, der Richtung des ölzulaufs vorgesehene, mit ihrer Spitze gegen die Austrittsöffhuhg weisende konische Mantelfläche aufweist in einem stromabwärts von der Austrittsöffnung, der ölzulaufbohning ausgebildeten Hohlraum eingesetzt ist, der durch eine an dem Bnsätztefl: im wesentlichen komplementär, zu der Mäntelfläche des Leitkörpers ausgebildeten Gegenleitfläche für die rückströmende Verbrennungsluft begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Einsatzteil (3) ein aus LeiKchaufeln (4) gebildeter Drallgeber für die gesamte Verbrennungsluft angeordnet ist und daß sich an den Führungsmantel stromabwärts von der Milchkammer (13) ein sich in Richtung des Brennerauslasses konisch verengendes Brennerrohr s (9) anschließt

2. ölbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (10) axial stellbar angeordnet ist

3. Ölbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Leitkörper (10) aus einem wärmeleitencün Material besteht

4. ölbrenner nach ,pjnem d»r Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß stromabwärts von der Mischkammer (13) ein zuei Anfügen der Verbrennungsgase aus dem Brennerrohr (9) eingerichteter Diffusor (14) angeordnet ist

5. Ölbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (14) ein Keramikkörper ist

6. ölbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (10) als ein mit dem Diffusor (14) ggf. gemeinsames Austauschteil mit einer unterschiedlichen Formgebung seiner Mischkammer (13) und/oder einer unterschiedlichen Formgebung seiner Mantelfläche (11) ausgebildet ist.